CN116279771B - 自助力转向的方向机 - Google Patents

Abstract

本发明提供自助力转向的方向机，包括方向机本体，方向机本体连接于方向盘，方向机本体包括同轴设置的一对转向拉杆，一对转向拉杆于相互靠近的端部共转向齿条形成连接，在转向齿条外套设有轴套件；还包括：齿轮箱，齿轮箱内设置有传动轮系，传动轮系的轴向与转向齿条的轴向交叉倾斜设置；以及扭矩传感器；以及助力电机，助力电机的电机轴部分贯穿设置在齿轮箱内，且电机轴的轴线与传动轮系的轴向交叉倾斜设置。本发明节省了转向机的安装空间。

Description

自助力转向的方向机

技术领域

本发明属于汽车转向器领域，具体涉及自助力转向的方向机。

背景技术

转向器俗称方向机，是汽车驱动系统中重要的组成部分，其作用是放大驾驶者对方向盘施加的力以对汽车实现转向。

现有技术中的方向机往往配合转向助力机构，且转向助力机构安装在方向管柱上，占用了方向盘下端的较多空间，一定程度上导致汽车的空间在竖向上被压缩。

鉴于此，目前亟待提出自助力转向的方向机，节省汽车的安装空间。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是提供一种自助力转向的方向机，以节省汽车的安装空间。

本发明的上述技术目的是通过如下方案实现的：

自助力转向的方向机，包括方向机本体，所述方向机本体连接于方向盘，

所述方向机本体包括同轴设置的一对转向拉杆，所述一对转向拉杆于相互靠近的端部共转向齿条形成连接，在所述转向齿条外套设有轴套件；

还包括：

齿轮箱，所述齿轮箱贯穿所述轴套件设置，所述齿轮箱内设置有传动轮系，所述传动轮系的轴向与所述转向齿条的轴向交叉倾斜设置；

以及扭矩传感器，所述扭矩传感器具有输入端和输出端，其输入端设置于所述齿轮箱内并被配置为获取齿轮箱内的扭矩数据，其输出端被配置为输出所述输入端采集的扭矩信息；

以及助力电机，所述助力电机的电机轴部分贯穿设置在所述齿轮箱内，且所述电机轴的轴线与所述传动轮系的轴向交叉倾斜设置；

所述传动轮系包括：

设置在所述齿轮箱外侧的输入轴，所述输入轴响应于方向盘，接受来自所述方向盘的扭矩并传递至所述传动轮系

以及设置在所述齿轮箱内并与所述输入轴连接的第一输出轴，所述第一输出轴同轴连接于所述输入轴，且所述扭矩传感器被配置为获取所述第一输出轴的扭矩并输出至所述助力电机；

以及同轴连接与所述第一输出轴的第二输入轴，所述第二输入轴外套设有第一传动齿轮，所述第一传动齿轮与所述电机轴啮合连接；

所述第二输入轴转动连接于所述第一输出轴且通过活动限位机构实现与所述第一输入轴的同轴转动；

以及活动限位机构，所述活动限位机构用于限制所述第二输入轴的转动角度，其具有死点，当所述方向盘转动的角度大于预设的最大扭矩时，所述第二输入轴随所述第一输出轴转动；

以及同轴连接至所述第二输入轴的第二传动齿轮，所述第二传动齿轮啮合连接于所述转向齿条。

进一步的，所述一对转向拉杆与所述转向齿条连接的端部通过球型万向节连接。

进一步的，所述转向拉杆的外周部分套设有柔质折叠套。

进一步的，所述柔质折叠套的两侧均具有开口且通过扎带固定连接于所述转向拉杆。

进一步的，所述轴套件于远离所述驱动电机的一侧设有至少一个固定座，所述固定座用于固定所述方向机本体至载体。

进一步的，所述固定轴为两个，以所述轴套件的中线对称分布。

本发明还提供一种载具底盘，所述载具底盘包括所述的转向机。

本发明还提供一种车辆，所述车辆包括所述转向机。

进一步的，所述车辆包括电动球车和电动观光车。

本发明的上述技术方案，相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的自助力转向的方向机，将方向机本体和齿轮箱设置为共腔体，然后将传动轮系和方向机齿条也共腔设置，将电机安装在方向机和齿轮箱的腔体上，将传感器固定在方向机和齿轮箱腔体上，通过传感器采集传动轮系中的组件的扭矩，将扭矩数据反馈至电机，并通过电机执行扭矩控制，反馈至转向齿条上，实现拉杆的转向，并且通过这一技术手段，大幅度节省了安装的空间。

附图说明

图1是本发明实施例提供的方向机的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的方向机去除外壳后的齿轮啮合示意图；

图3是本发明实施例提供的图2中A处的放大示意图；

图4是本发明实施例提供的方向机去除外壳后在另一方向的齿轮啮合示意图；

图5是本发明实施例提供的活动限位机构的结构示意图。

其中，1、齿轮箱；2、助力电机；3、扭矩传感器；4、转向拉杆；5、电机轴；6、输入轴；7、第一输出轴；8、第二输入轴；9、第一传动齿轮；10、第二传动齿轮；11、转向齿条；12、球型万向节；13、折叠套；14、扎带；15、固定座；16、缓冲调节件；17、缓冲弹簧；18、卡接部；19；固定套；20、活动限位机构；21、活动片；22、限位片；23、传动腔外壳。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例提供一种自助力转向的方向机，包括方向机本体，所述方向机本体连接于方向盘。所述方向机本体包括同轴设置的一对转向拉杆4，所述一对转向拉杆4于相互靠近的端部共同一个转向齿条11形成连接，在所述转向齿条11外套设有轴套件，转向齿条11沿着所述轴套件的长度方向形成的内腔往复运动。

本实施例还包括齿轮箱1、扭矩传感器3、助力电机2以及活动限位机构20，如图1和图2所示。

在本实施例中，齿轮箱1贯穿所述轴套件进行设置，在齿轮箱1内设置传动轮系，传动轮系的传动轴向与所述转向齿条11的轴向交叉倾斜设置，本实施例中所述的交叉倾斜设置指传动轮系的轴向与转向齿条11的长度方向在共投影平面的夹角为0-90°，倾斜设置是为了节省安装助力电机2的空间。

在本实施例中，助力电机2的电机轴5则部分贯穿设置在所述齿轮箱1内，且所述电机轴5的轴线与所述传动轮系的轴向交叉倾斜设置，电机轴5与传动轮系之间具有啮合关系，电机轴5与传动轮系的配合将来自方向盘的扭矩放大后执行传动动作以实现助力和转向功能。

具体地，如图2所示，在本实施例当中，传动轮系包括输入轴6、第一输出轴7、第二输入轴86、第一传动齿轮9和第二传动齿轮10。

输入轴6位于齿轮箱1的外侧，且输入轴6连接至方向盘并响应方向盘的转动，接受来自所述方向盘的扭矩并传递至传动轮系中的其他组件，第一输出轴7设置在齿轮箱1内，与所述输入轴6同轴连接，本实施例中的扭矩传感器3被配置为获取第一输出轴7的扭矩并通过输出端将扭矩数据传输至助力电机2，助力电机2根据对应的扭矩放大后通过电机轴5输出。具体地说，扭矩传感器3设置在第一输出轴7和第二输入轴86之间的传动腔内，该传动腔包括外壳和腔室。

第二输入轴86同轴连接至第一输出轴7，在第二输入轴86外套设有第一传动齿轮9，第一传动齿轮9与电机轴5啮合连接，第二传动齿轮10则同轴连接至第二输入轴86并啮合连接于转向齿条11。

作为本实施例的进一步优选方式，在本实施例中，还包括活动限位机构20，所述活动限位机构20用于限制所述第二输入轴86的转动角度，活动限位机构20设置了死点，当方向盘转动时的扭矩大于预设的最大扭矩时，所述第二输入轴86随所述第一输出轴7转动，该死点由扭矩传感器3进行监控。

所述活动限位机构20如图5所示，活动限位机构20与扭矩传感器3共腔设置，包括活动片21和限位片22，活动片21与第一输出轴7连接，转动片与第二输入轴86连接，当活动片21位于限位片22与传动腔外壳23之间时，活动片21随着第一输出轴7转动且不与第二输入轴86之间形成直接的传动连接，活动片21滑动设置在第一输出轴7的轴体上沿着第一输出轴7的轴长度方向运动，在转动片上设置有多个凹槽，凹槽的尺寸对应所述活动片21的尺寸，活动片21运动至凹槽处且高度与限位片22高度一致时，第一输出轴7和第二输入轴86之间形成直接的转动连接关系。

本实施例中通过伺服电机或步进电机控制活动片21在第一输入轴6上进行运动，通过伺服电机控制机构执行轴体上的竖直运动属于本领域常见的技术特征，在此不再赘述。

作为本实施例的进一步优选方式，所述一对转向拉杆4与所述转向齿条11连接的端部通过球型万向节12连接。

作为本实施例的进一步优选方式，所述转向拉杆4的外周部分套设有柔质折叠套13，折叠套13随着转向拉杆4的运动伸缩或折叠，以保护转向拉杆4。且在本实施例中，所述柔质折叠套13的两侧均具有开口且通过扎带14固定连接于所述转向拉杆4。

作为本实施例的进一步优选方式，所述轴套件于远离所述驱动电机的一侧设有至少一个固定座15，所述固定座15用于固定所述方向机本体至载体。在本实施例中，所述固定轴为两个，以所述轴套件的中线对称分布。

在本实施例中，还包括缓冲调节件16，如图2和图4所示，其连接于转向齿条11，所述缓冲调节件16为弹簧缓冲结构，在与转向齿条11的长度方向的垂直方向上提供减震和缓冲。

具体地在本实施例中，缓冲调节件16包括固定套19和设置在固定套19中心腔体内的缓冲弹簧17，固定套19远离缓冲弹簧17的一端为卡接部18，卡接部18的形状与转向齿条11的形状匹配，固定套19通过螺栓连接在轴套件上，在转向齿条11发生沿其长度方向的垂直方向进行运动时提供一定程度的减震和缓冲。

实施例二

本实施例提供一种载具底盘，该载具底盘包括实施例一中的转向机。

实施例三

本实施例提供一种车辆，该车辆包括实施例一中的转向机。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.自助力转向的方向机，包括方向机本体，所述方向机本体连接于方向盘，其特征在于，

所述方向机本体包括同轴设置的一对转向拉杆，所述一对转向拉杆于相互靠近的端部共转向齿条形成连接，在所述转向齿条外套设有轴套件；

还包括：

齿轮箱，所述齿轮箱贯穿所述轴套件设置，所述齿轮箱内设置有传动轮系，所述传动轮系的轴向与所述转向齿条的轴向交叉倾斜设置；

以及扭矩传感器，所述扭矩传感器具有输入端和输出端，其输入端设置于所述齿轮箱内并被配置为获取齿轮箱内的扭矩数据，其输出端被配置为输出所述输入端采集的扭矩信息；

以及助力电机，所述助力电机的电机轴部分贯穿设置在所述齿轮箱内，且所述电机轴的轴线与所述传动轮系的轴向交叉倾斜设置；

所述传动轮系包括：

设置在所述齿轮箱外侧的输入轴，所述输入轴响应于方向盘，接受来自所述方向盘的扭矩并传递至所述传动轮系；

以及设置在所述齿轮箱内并与所述输入轴连接的第一输出轴，所述第一输出轴同轴连接于所述输入轴，且所述扭矩传感器被配置为获取所述第一输出轴的扭矩并输出至所述助力电机；

以及同轴连接与所述第一输出轴的第二输入轴，所述第二输入轴外套设有第一传动齿轮，所述第一传动齿轮与所述电机轴啮合连接；

所述第二输入轴转动连接于所述第一输出轴且通过活动限位机构实现与所述第一输出轴的同轴转动；

以及活动限位机构，所述活动限位机构用于限制所述第二输入轴的转动角度，其具有死点，当所述方向盘转动的角度大于预设的最大扭矩时，所述第二输入轴随所述第一输出轴转动；活动限位机构与扭矩传感器共腔设置，包括活动片和限位片，活动片与第一输出轴连接，转动片与第二输入轴连接，当活动片位于限位片与传动腔外壳之间时，活动片随着第一输出轴转动且不与第二输入轴之间形成直接的传动连接，活动片滑动设置在第一输出轴的轴体上沿着第一输出轴的轴长度方向运动，在转动片上设置有多个凹槽，凹槽的尺寸对应所述活动片的尺寸，活动片运动至凹槽处且高度与限位片高度一致时，第一输出轴和第二输入轴之间形成直接的转动连接关系；

以及同轴连接至所述第二输入轴的第二传动齿轮，所述第二传动齿轮啮合连接于所述转向齿条。

2.根据权利要求1所述的自助力转向的方向机，其特征在于，所述一对转向拉杆与所述转向齿条连接的端部通过球型万向节连接。

3.根据权利要求1所述的自助力转向的方向机，其特征在于，所述转向拉杆的外周部分套设有柔质折叠套。

4.根据权利要求3所述的自助力转向的方向机，其特征在于，所述柔质折叠套的两侧均具有开口且通过扎带固定连接于所述转向拉杆。

5.根据权利要求1所述的自助力转向的方向机，其特征在于，所述轴套件于远离所述助力电机的一侧设有至少一个固定座，所述固定座用于固定所述方向机本体至载体。

6.根据权利要求5所述的自助力转向的方向机，其特征在于，所述固定座为两个，以所述轴套件的中线对称分布。

7.一种载具底盘，其特征在于，所述载具底盘包括如权利要求1-6任一所述的方向机。

8.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1-6任一所述的方向机。

9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述车辆包括电动球车和电动观光车。