CN210912588U - 轻量化电动助力转向装置的安装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电动助力转向装置领域，公开了轻量化电动助力转向装置的安装结构，包括轻量化电动助力转向装置和安装座，安装座与车辆固定连接，壳体包括第一壳体和第二壳体，隔壁将第一壳体内的空间分隔成第一安装室和另一侧的第二安装室，蜗轮与螺杆同轴设置带动螺杆同步转动，壳体为密度比铸铁小的轻金属壳体，壳体上开设有用于将壳体固定在车辆上的安装通孔，安装通孔沿第一壳体的径向延伸；固定件穿过安装通孔通过与固定孔配合将轻量化电动助力转向装置固定在安装座上。该安装结构能够使壳体在循环球减速组件工作时承担较高的扭矩，保证壳体的工作强度，同时该壳体相较于传统的铸铁壳体质量更轻，占用空间更小。

Description

轻量化电动助力转向装置的安装结构

技术领域

本实用新型涉及电动助力转向装置领域，尤其涉及了轻量化电动助力转向装置的安装结构。

背景技术

非独立悬挂的商用车将陆续采用循环球式电动转向装置，该装置有蜗轮蜗杆和循环球两级减速机构，电动机通过此两级减速，将方向盘手力放大，从而起到助力效果。原装置采用分体式结构，分蜗轮蜗杆减速部分和循环球减速部分，再通过螺栓或调整螺母将两个减速机构的壳体连接一体，这样会使装置体积加大、重量变沉并且轴系定位不准确，装配时需要调整间隙，从而影响装配效率和效果。

另外，一根循环球螺杆上要安装螺母、轴承、蜗轮和传感器，彼此都需要很高的定位精度，而蜗杆安装在壳体上，如果壳体不是一个整体，不是一次装夹加工成型，而是通过装配时再调整间隙，很难确保装配精度，从而降低产品品质、可靠性和使用寿命，非常具有实用性。

中国专利2018214061428提供一种一体化壳体的技术方案，该技术方案的壳体能够进行一体化安装设计，但是其不能满足轻量化设计的需求，而且整个壳体外观占用空间较大。而且一般壳体采用的铸铁壳体比较沉重，铸造时带来大量能源消耗，成品为了防锈还需要进行喷油漆作业，造成污染等。

本实用新型根据现有设计需求，设计一种将轻量化电动助力转向装置安装到整车上的结构。

实用新型内容

本实用新型根据现有电动助力转向装置质量太大，不能满足轻量化需求，以及壳体在生产过程中污染环境的缺点，提供了轻量化电动助力转向装置的安装结构。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

轻量化电动助力转向装置的安装结构，包括轻量化电动助力转向装置和安装座，安装座与车辆固定连接，轻量化电动助力转向装置包括壳体，壳体为一体化成型壳体，壳体包括用于安装循环球减速组件的第一壳体和用于安装蜗杆的第二壳体，第一壳体和第二壳体一体成型，第一壳体内一体成型有隔壁，隔壁将第一壳体内的空间分隔成一侧用于安装蜗轮的第一安装室和另一侧用于安装循环球减速组件的第二安装室，隔壁上设置有用于螺杆从第二安装室穿入至第一安装室的安装通道，蜗轮与螺杆同轴设置带动螺杆同步转动，壳体为密度比铸铁小的轻金属壳体，第一壳体的外侧面上开设有用于将壳体固定在车辆上的安装通孔，安装通孔沿第一壳体的径向延伸；

安装座上开设有与安装通孔一一对应的固定孔，还包括固定件，固定件穿过安装通孔通过与固定孔配合将轻量化电动助力转向装置固定在安装座上。该种结构设计免去了传统电动助力装置安装架的设置，从而减小了电动助力转向装置的占用空间，而且安装更加方便。

作为优选，固定件为螺栓，螺栓包括光轴部分和螺纹部分，固定孔为螺纹孔，安装通孔为光孔。光轴部分与轻量化壳体的连接孔配合，共同承担整车对循环球式电动转向装置的冲击和扭矩；螺纹部分与过渡连接板或者整车大梁连接，负责固定电动转向装置。

作为优选，还包括过渡板，过渡板连接在轻量化电动助力转向装置和安装座之间，过渡板上开设有与安装通孔一一对应的连接孔。过渡板能够对电动转向装置的安装起到加强作用，保证安装的强度以及连接的可靠性。

作为优选，过渡板为环状结构，过渡板的中部开设有减重口。保证过渡板提供过渡连接的基础上，减轻过渡板的重量，从而最大程度上实现轻量化。

作为优选，安装通孔不与壳体内的腔室连通，安装通孔为光孔。光孔便于加工成型，同时方便固定件的安装。

作为优选，壳体为铝合金壳体；第二壳体内的腔室与第一安装室内连通形成用于安装蜗轮蜗杆组件的空间。铝合金等轻量化材料来替代铸铁壳体，从而达到减重的目的，配合壳体上安装通孔结构的设计能够避免铝合金的强度不足，汽车在受到较大的外力冲击时，壳体及其连接处可能会变形断裂，引起转向失效问题。

作为优选，第一壳体包括第三壳体和第四壳体，第四壳体上开设有齿扇组件安装口，齿扇组件安装在第三壳体内与安装在第三壳体内的循环球螺母啮合，第三壳体的一端为循环球减速组件安装口，第三壳体的另一端为蜗轮安装口，螺杆安装在第二安装室内且一端穿过安装通道与蜗轮配合；第三壳体的外侧面上一体成型有开设有安装通孔的耳座，第四壳体的底部一体成型有开设有安装通孔的耳座。通过对安装通孔位置的设计，从而分散电动转向装置在转向时产生的扭矩，使整个电动转向装置受力平衡，从而降低对壳体的破坏。

作为优选，第一壳体的周向侧面上向外延伸有耳座，耳座与第一壳体一体成型设置，每个耳座至少贯穿设置一个安装通孔。

作为优选，安装通孔不与壳体内的腔室连通。

作为优选，设置在第三壳体上的安装通孔的长度不小于设置在第四壳体上的安装通孔的长度；安装通孔的长度小于等于第三壳体最大外径尺寸。

作为优选，第一壳体包括柱状的第三壳体和沿柱状壳体周向侧面延伸的第四壳体，第四壳体上开设有齿扇组件安装口，第三壳体的一端为循环球减速组件安装口，另一端为蜗轮安装口，第三壳体的外侧延伸有固定板，安装通孔开设在固定板上。

本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

本实用新型通过壳体一体化设计结构，只有一个铝合金铸造的壳体，从而实现轻量化的设计，而且通过对安装通孔结构的设计，降低了铝合金壳体强度较差不能够承受较大扭矩的缺陷，从而实现替换铸铁件的能力。在壳体内部铸造出一个内壁，将涡轮蜗杆减速机构和循环球减速机构分开，在一个壳体的两侧布置循环球减速机构室和蜗轮蜗杆减速机构室，利用机械设备一次装夹加工，保证铸造内壁上的螺杆轴承座位置和壳体上的蜗杆的轴承座位置精度，从而确保涡轮蜗杆轴系和循环球螺杆螺母轴系的尺寸精度和位置精度；不需要去进行间隙调整，确保了装配的精度和装配的效率。

同时配合壳体上安装通孔结构的设计能够避免铝合金的强度不足，汽车在受到较大的外力冲击时，壳体及其连接处可能会变形断裂，引起转向失效问题。而且特制的连接螺栓，分成光轴部分和螺纹部分，光轴部分与轻量化壳体的连接孔配合，共同承担整车对循环球式电动转向装置的冲击和扭矩；螺纹部分与过渡连接板或者整车大梁连接，负责固定电动转向装置；设计了专用的过渡连接板，先将轻量化壳体的循环球式电动转向装置与之相连接固定，再通过过渡连接板与整车大梁连接固定，从而使轻量化壳体的循环球式电动转向装置有效而可靠的安装在整车上。

附图说明

图1说装置与大梁的装配图的爆炸示意图。

图2装置的主视图；

图3图2循环球减速组件和齿扇组件配合的示意图；

图4是图2B-B的剖视图；

图5是图3的局部放大图；

图中的附图标记对应以下技术名称：1—第一壳体、2—第二壳体、3—隔壁、4—第一安装室、5—第二安装室、6—安装通孔、7—耳座、8—第三壳体、9—第四壳体、10—齿扇组件安装口、11—循环球减速组件安装口、13—固定板、14—安装通道、15—过渡板、16—连接孔、17—螺栓、18—蜗轮、19—蜗杆、20—螺杆、21—循环球螺母、22—齿扇、24—油封槽、25—第一轴承、26—第二轴承座、27—定子、28—转子、29—输入轴、30—安装套、31—摇臂、40—电机、41—固定孔、42—光轴部分、43—螺纹部分、44—减重口。

具体实施方式

实施例1

本实施例的上、下、左、右方位以图3为参考，如图1至图5所示，本实施例提供轻量化电动助力转向装置的安装结构，包括轻量化电动助力转向装置和安装座50，本实施例中的轻量化电动助力装置适用于总质量4到6吨的轻型卡车。安装座50与车辆固定连接；轻轻量化电动助力转向装置包括壳体，壳体为一体化成型壳体，蜗轮18蜗杆19组件，蜗轮18蜗杆19组件包括蜗轮18和蜗杆19；蜗轮18蜗杆19组件安装在壳体内为电动助力转向装置的一级减速机构；循环球减速组件，循环球减速组件包括循环球螺母21和与循环球螺母21配合的螺杆20；循环球减速组件安装在壳体内为电动助力转向装置的二级减速机构；齿扇22组件，齿扇22组件包括齿扇22，齿扇22与循环球螺母21啮合；齿扇22组件安装在壳体内为电动助力转向装置的输出机构；蜗轮18蜗杆19组件与循环球减速组件配合带动循环球减速组件运转实现二级减速，循环球减速组件与齿扇22配合带动齿扇22运转实现扭矩的输出；壳体包括用于安装循环球减速组件的第一壳体1和用于安装蜗杆19的第二壳体2，第一壳体1和第二壳体2一体成型，第一壳体1内一体成型有隔壁3，隔壁3将第一壳体1内的空间分隔成一侧用于安装蜗轮18的第一安装室4和另一侧用于安装循环球减速组件的第二安装室5，隔壁3上设置有用于螺杆20从第二安装室5穿入至第一安装室4的安装通道14，蜗轮18与螺杆20同轴设置带动螺杆20同步转动，壳体为轻金属壳体，第一壳体1的外侧面上开设有用于将壳体固定在车辆上的安装通孔6，安装通孔6沿第一壳体1的径向延伸。安装座50上开设有与安装通孔6一一对应的固定孔41，还包括固定件，固定件穿过安装通孔6通过与固定孔41配合将轻量化电动助力转向装置固定在安装座50上。

本实施例中的安装座50为汽车的大梁，轻量化电动助力转向装置安装在大梁上。

本实施例中的固定件为特制的螺栓17，螺栓17包括光轴部分42和螺纹部分43，固定孔41为螺纹孔，安装通孔6为光孔。

本实施例提供的壳体为铝合金壳体；第二壳体内的腔室与第一安装室4内连通形成用于安装蜗轮18蜗杆19组件的空间。本发明提供的技术方案相对于传统的壳体安装节省了安装座50的使用，通过在第一壳体1的周向侧面上向外延伸设置耳座7来提供固定座，耳座7与第一壳体1一体成型设置，每个耳座7至少贯穿设置一个安装通孔6，本实施例中每个耳座7中均贯穿设置有一个安装通孔6。为了便于安装，安装通孔6的出口端处于同一平面内。安装通孔6的个数为4个，相互之间构成矩形，但是安装通孔6的个数可以为任意数量。

本实施例优选设置耳座7，这样能够有减轻壳体的壁厚，降低壳体的质量；所以安装通孔6不与壳体内的腔室连通，安装通孔6为光孔，从而便于安装件的安装固定。

第一壳体1包括柱状的第三壳体8和沿柱状壳体周向侧面延伸的第四壳体9，第四壳体9上开设有齿扇22组件安装口10，齿扇22组件安装在第三壳体8内与安装在第三壳体8内的循环球螺母21啮合，第三壳体8的一端为循环球减速组件安装口11，第三壳体8的另一端为蜗轮18安装口，螺杆20安装在第二安装室5内且一端穿过安装通道14与蜗轮18配合；第三壳体8的外侧面上一体成型有开设有安装通孔6的耳座7，第四壳体9的底部一体成型有开设有安装通孔6的耳座7，很显然第三壳体8和第四壳体9内的腔室是连通的，且第三壳体8和第四壳体9为一体成型。本实施中在第三壳体8的上端设置有两个耳座7，每个耳座7均开设有一个贯穿耳座7的安装通孔6，在本实施例中，第三壳体8上的耳座7位于蜗轮18安装口和循环球螺母21组件安装口之间；第四壳体9的下端设置有两个耳座7，每个耳座7均开设有一个贯穿耳座7的安装通孔6，具体的，第四壳体9上的两个耳座7设置在齿扇22组件安装口10的下方，固定面为齿扇22安装口10所在面的一侧。总体上看，第三壳体8和第四壳体9上的安装通孔6相互构成四边形形状。

设置在第三壳体8上的安装通孔6的长度不小于设置在第四壳体9上的安装通孔6的长度；安装通孔6的长度小于等于第三壳体8最大外径尺寸，这是为了能够为壳体提供较大的支撑面，较长的安装通孔6能够在安装时为安装件提供较大的接触面，从而提高壳体的强度。而且第一壳体1上侧所受扭矩大于下侧所受扭矩。在本实施例中，第三壳体8上的安装通孔6的长度大于设置在第四壳体9上的安装通孔6的长度，小于第三壳体8的最大外径尺寸。

第四壳体9和第三壳体8之间成型有加强筋，蜗轮18蜗杆19组件的减速比为20：1，循环球减速组件的减速比为22:1。

在安装时，将电动助力转向装置的零部件装配至壳体内，然后利用螺栓17穿过安装通孔6并与固定孔41螺纹配合，从而将电动助力转向装置固定在车辆上。

为了便于组装，隔壁3位于第二安装室5的侧壁上开设有的与安装通道14同轴线的第一轴承25槽，位于第一安装室4的隔壁3侧壁上开设有用于安装油封组件的油封槽24，将第一轴承25槽内装配有第一轴承25，螺杆20与第一轴承25装配且一个端部穿如至第一安装室4，需要声明的是循环球螺母21以及螺杆20从循环球减速组件安装口11装入，螺杆20的另一端装配有第二轴承座26，第二轴承座26与循环球减速组件安装口11的内壁螺纹配合固定，从而起到支撑循环球组件的功能；然后密封槽内安装油封组件，从蜗轮18安装口将蜗轮18安装至螺杆20上，然后在螺杆20上安装传感器。

传感器用来检测方向盘转动的方向、扭矩和角度，并将检测的信号传递给控制器。传感器分为定子27部分和转子28部分，需要分别安装在输入轴29和螺杆20上，中间通过扭杆连成一个轴系。一般情况下先通过焊接的方式将定子27和转子28固定在输入轴29和螺杆20上，然后开始装配。但是在本实施例中，传感器转子28、涡轮和循环球螺母21需要布置在壳体内壁两侧，且都大于隔壁32的轴承孔，传感器转子28焊接好后，无法通过安装通道14，造成无法装配。而且，先装配蜗轮18再进行焊接传感器转子28这种方式也是行不通的，因为焊接传感器转子28采用的是激光焊，由于第一安装室4内壁的存在，激光焊很难发挥作用进行焊接。

所以，本实施例采用方式为，利用一个安装套30，将传感器转子28焊接在安装套30的外圆周面上，然后将安装套30采用机械装配的方法，过盈套接在螺杆20上，具有装配可靠，装配方便等优点，而且便于后期的维护和更换。

同时第二壳体2的底部预设有第二轴承安装槽，第二轴承安装槽内安装有第二轴承，蜗杆19与第二轴承配合，蜗杆19的另一端还装配有轴承座与第二壳体2的开口内壁固定连接。而且齿扇22组件通过齿扇22组件安装口10安装至壳体内部同时与循环球螺母21配合，齿扇22组件外接有摇臂31，齿扇22带动摇臂31转动。

本电动转向装置的工作过程如下，方向盘带动输入轴29以及扭杆相对螺杆20发生偏转，使输入轴29上的传感器定子27与螺杆20上的传感器转子28发生角位移，传感器将采集的角位移信号传递至控制器，控制器根据传感器的信号以及当前车速等控制电机40转动，电机40转动带动蜗杆19转动，蜗杆19通过涡轮带动螺杆20转动，螺杆20通过循环球螺母21带动齿扇22转动，齿扇22带动摇臂31转动反馈给方向盘实现转向助力。

实施例2

轻量化电动助力转向装置的安装结构，本实施例与实施例1的区别之处在于：当需要较大的扭矩时或者安装不方便或者壳体的内壁设计的较为单薄不能满足扭矩的需求时等其他情况时，在安装时提供一块过渡板15，过渡板15包括与安装通孔6一一对应的连接孔16，过渡板15的材质为铸铁，螺栓17依次穿过壳体上的安装通孔6、过渡板15上的连接孔16然后将过渡板15和壳体固定在车辆的大梁上。本实施例中过渡板15为环状结构，过渡板15的中部开设有减重口44，这样不仅能够减轻电动转向装置的质量，同时能够方便壳体的散热。

实施例3

轻量化电动助力转向装置的安装结构，本实施例与实施例1的区别之处在于：第二壳体2的开口处还安装有电机40，电机40的输出轴与蜗杆19通过联轴器连接。

实施例4

轻量化电动助力转向装置的安装结构，本实施例与实施例3的区别之处在于：输入轴29、扭杆与螺杆20同轴固定连接，传感器定子27安装在输入轴29的外侧面上。

实施例5

轻量化电动助力转向装置的安装结构，本实施例与实施例1的区别之处在于：每个安装通孔6为2个位于同一直线的通孔段组成，通孔段之间不设置耳座6，这种结构能够进一步节约耳座6的长度，减轻重量，适合一些载荷需求较小的转向器。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.轻量化电动助力转向装置的安装结构，包括轻量化电动助力转向装置和安装座(50)，安装座(50)与车辆固定连接，其特征在于：轻量化电动助力转向装置包括壳体，壳体为一体化成型壳体，壳体包括用于安装循环球减速组件的第一壳体(1)和用于安装蜗杆(19)的第二壳体(2)，第一壳体(1)和第二壳体(2)一体成型，第一壳体(1)内一体成型有隔壁(3)，隔壁(3)将第一壳体(1)内的空间分隔成一侧用于安装蜗轮(18)的第一安装室(4)和另一侧用于安装循环球减速组件的第二安装室(5)，隔壁(3)上设置有用于螺杆(20)从第二安装室(5)穿入至第一安装室(4)的安装通道(14)，蜗轮(18)与螺杆(20)同轴设置带动螺杆(20)同步转动，壳体为密度比铸铁小的轻金属壳体，壳体上开设有用于将壳体固定在车辆上的安装通孔(6)，安装通孔(6)沿第一壳体(1)的径向延伸；

安装座(50)上开设有与安装通孔(6)一一对应的固定孔(41)，还包括固定件，固定件穿过安装通孔(6)通过与固定孔(41)配合将轻量化电动助力转向装置固定在安装座(50)上。

2.根据权利要求1所述的轻量化电动助力转向装置的安装结构，其特征在于：固定件为螺栓(17)，螺栓(17)包括光轴部分(42)和螺纹部分(43)，固定孔(41)为螺纹孔，安装通孔(6)为光孔。

3.根据权利要求1所述的轻量化电动助力转向装置的安装结构，其特征在于：还包括过渡板(15)，过渡板(15)连接在轻量化电动助力转向装置和安装座(50)之间，过渡板(15)上开设有与安装通孔(6)一一对应的连接孔(16)。

4.根据权利要求1所述的轻量化电动助力转向装置的安装结构，其特征在于：过渡板(15)为环状结构，过渡板(15)的中部开设有减重口(44)。

5.根据权利要求1所述的轻量化电动助力转向装置的安装结构，其特征在于：壳体为铝合金壳体；第二安装壳内的腔室与第一安装室(4)内连通形成用于安装蜗轮(18)蜗杆(19)组件的空间。

6.根据权利要求1所述的轻量化电动助力转向装置的安装结构，其特征在于：第一壳体(1)的周向侧面上向外延伸有耳座(7)，耳座(7)与第一壳体(1)一体成型设置，每个耳座(7)至少贯穿设置一个安装通孔(6)。

7.根据权利要求6所述的轻量化电动助力转向装置的安装结构，其特征在于：安装通孔(6)的个数为不低于三个，相互之间构成多边形；安装通孔(6)不与壳体内的腔室连通。

8.根据权利要求1所述的轻量化电动助力转向装置的安装结构，其特征在于：第一壳体(1)包括第三壳体(8)和第四壳体(9)，第四壳体(9)上开设有齿扇(22)组件安装口(10)，齿扇(22)组件安装在第三壳体(8)内与安装在第三壳体(8)内的循环球螺母(21)啮合，第三壳体(8)的一端为循环球减速组件安装口(11)，第三壳体(8)的另一端为蜗轮(18)安装口，螺杆(20)安装在第二安装室(5)内且一端穿过安装通道(14)与蜗轮(18)配合；第三壳体(8)外侧面的上侧一体成型有开设有安装通孔(6)的耳座(7)，第四壳体(9)的下侧一体成型有开设有安装通孔(6)的耳座(7)。

9.根据权利要求8所述的轻量化电动助力转向装置的安装结构，其特征在于：设置在第三壳体(8)上的安装通孔(6)的长度不小于设置在第四壳体(9)上的安装通孔(6)的长度；安装通孔(6)的长度小于等于第三壳体(8)最大外径尺寸。

10.根据权利要求1所述的轻量化电动助力转向装置的安装结构，其特征在于：每个安装通孔(6)为一个连续通孔或者为在同一轴线上的多个通孔段组成。

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