CN212172340U - 一种重卡电动助力转向系统 - Google Patents

Abstract

一种重卡电动助力转向系统，包括助力电机、行星滚柱丝杠、减速器、扇形齿轮，摆动轴、传感器、控制器、转向摆臂、传动轴和方向盘。助力电机即可通过减速器与行星滚柱丝杠相连，也可直接与行星滚珠丝杠相连，行星滚珠丝杠又与扇形齿轮相连，扇形齿轮安装在摆动轴上；减速器输出轴通过传动轴与方向盘相连。行星滚柱丝杠包括丝杠、滚柱、螺母、传感器、齿圈、保持架和弹性挡圈。丝杠与螺母间设有若干滚柱。滚柱两端设有外齿轮结构，滚柱通过外齿轮结构与齿圈内齿相啮合。滚柱两端分别与保持架相连，保持架外侧设有弹性挡圈，弹性挡圈设于螺母的卡簧槽中。控制器通过导线与驱动电机相连。本实用新型工作效率高，噪音污染小，无漏气、漏液现象；安全性和可靠性高；应用前景广。

Description

一种重卡电动助力转向系统

技术领域

本实用新型涉及动力转向领域，尤其涉及一种重卡电动助力转向系统。

背景技术

传统重型商用车一般采用循环球式液压动力转向器，由发动机带动液压油泵为其提供转向动力；新能源汽车由于取消了发动机，所以通过电机来驱动液压油泵，为转向提供动力。轻型商用车由于转向力较小，所以采用真空助力的方式来为转向提供动力。无论采用哪种液压形式，车辆上都需装配一个可持续为系统提供动力的液压源。但在车辆行驶过程中，转向器工作的时间很短，从而造成能量的无效损失，而液压源在工作时的噪声也会污染环境，造成驾乘人员的疲劳。

为了解决上述技术问题，现有技术将电动助力转向装置用于商用车，该机构采用循环球式结构，当车辆前轴载荷较大时，为满足受力要求，其结构的径向尺寸就需要大幅增加，从而使整个转向器的外形尺寸随之增大，在车辆安装空间有限的条件下，造成了无法布置的问题，所以上述电动助力转向装置的使用条件受到车辆上剩余空间的限制。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型旨在提供一种重卡电动助力转向系统。

本实用新型采取如下技术方案：

一种重卡电动助力转向系统，包括助力电机、行星滚柱丝杠、减速器、扇形齿轮，摆动轴、传感器、控制器、转向摆臂、传动轴和方向盘。助力电机即可通过减速器与行星滚柱丝杠相连，也可直接与行星滚珠丝杠相连，行星滚珠丝杠又与扇形齿轮相连，扇形齿轮安装在摆动轴上；减速器的输出轴通过传动轴与方向盘相连。

进一步的，所述行星滚柱丝杠包括丝杠、滚柱、螺母、齿圈、保持架和弹性挡圈。所述丝杠与螺母通过滚柱相连，所述滚柱两端设计有外齿轮结构，所述外齿轮结构与齿圈上的内齿相啮合，所述齿圈外侧安装有保持架，所述滚柱通过保持架上的孔与之相连，在保持架的外侧设计有弹性挡圈，所述弹性挡圈被安装在螺母的卡簧槽中。

进一步的，所述行星滚柱丝杠中的丝杠与螺母间安装有多个滚柱，各滚柱间通过两端的齿圈相连。

进一步的，所述螺母外侧加工有齿条，所述齿条与扇形齿轮相啮合，形成齿轮齿条连接。

进一步的，重卡电动助力转向系统中，当助力电机和行星滚柱丝杠直接相连时，所述行星滚柱丝杠的另一端与减速器相连。

进一步的，重卡电动助力转向系统中的摆动轴的一端设置有传感器，所述传感器为角位移传感器，可以通过其检测摆动轴的转过角度。

进一步的，所述传动轴上安装有应变片，当驾驶员转动方向盘时，会其产生变形从而使系统检测到驾驶员的意图，并据此控制助力电机的启停与旋转方向。

进一步的，所述控制器通过导线与安装在摆动轴上的传感器和安装在传动轴上的应变片相连；控制器还与驱动电机相连，并控制其的启停。

进一步的，所述控制器可进行CAN通讯。

本实用新型的有益效果为：

1)由于取消了液压系统，所以其工作效率高，噪音污染小，不存在漏气、漏液现象。

2)由于采用了减速机构，即使在驱动电机失效的情况下，依然可以通过手动方式操纵车辆转向，从而提高了车辆安全性。

3)特别在各种新能源车上，由于系统的动力源不依赖发动机，且易于实现自动控制，所以较传统转向系统有着更广的应用前景。

4)由于方向盘通过传动轴与行星滚柱丝杠相连，当助力电机意外失效时，驾驶员依然可以通过方向盘控制车辆的行进方向，从而提高了整个系统的可靠性。

附图说明

图1为重卡电动助力转向系统实施例一原理图；

图2为重卡电动助力转向系统实施例二原理图；

图3为行星滚柱丝杠剖面图；

图4为摆动轴上零件安装示意图；

图5为系统控制原理图。

图中标记：1-助力电机，2-行星滚柱丝杠，3-扇形齿轮，4-摆动轴，5-保持架一，6-齿圈一，7-滚柱，8-螺母，9-弹性挡圈一，10-丝杠，11-齿圈二，12-保持架二，13-弹性挡圈二，14-传动轴,15-方向盘,16-减速器,17-齿轮二,18-齿轮三,19-传感器,20-转向摆臂,21-齿轮一。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图，通过实施例，对本实用新型技术方案进行具体描述：

实施例一

如图1，图3，图4，图5所示，一种重卡电动助力转向系统，包括助力电机1、行星滚柱丝杠2、扇形齿轮3，摆动轴4、减速器16、传感器19、控制器、转向摆臂20、传动轴14和方向盘15。

助力电机1的输出轴与减速器16相连，减速器16的输出端与行星滚柱丝杠2相连。

减速器16与传动轴14的一端相连。传动轴14的另一端与方向盘15相连。

扇形齿轮3安装在摆动轴4上；扇形齿轮3与行星滚柱丝杠2通过齿轮啮合相连。

助力电机1的输出轴与行星滚柱丝杠2相连，行星滚柱丝杠2又与扇形齿轮3通过齿轮啮合相连，扇形齿轮3安装在摆动轴4上。

行星滚柱丝杠2的另一端与减速器16相连，减速器16与传动轴14相连，传动轴14与方向盘15相连。

行星滚柱丝杠2包括丝杠10、滚柱7、螺母8、齿圈一6、齿圈二11、保持架一5、保持架二12、弹性挡圈一9和弹性挡圈二13。

行星滚柱丝杠2中的丝杠10与螺母8间设置有若干个滚柱7，丝杠10与螺母8通过滚柱7相连，滚柱7两端设计有外齿轮结构，滚柱7与齿圈一6和齿圈二11的内齿相啮合。各个滚柱7间通过齿圈一6和齿圈二11相连。在传动过程中，滚柱7中的任意一个旋转时，会通过齿圈一6和齿圈二11带动其他滚柱7转动，并且保持转速的一致，从而保证滚柱7与螺母8或丝杠10间的滚动摩擦，由于摩擦力的减小，所以行星滚柱丝杠2中的传动效率较其他螺旋传动高。

滚柱7通过保持架一5和保持架二12上的孔与之相连，在保持架一5和保持架二12的外侧设计有弹性挡圈一9和弹性挡圈二13，弹性挡圈一9和弹性挡圈二13被安装在螺母8的卡簧槽中。

螺母8外侧加工有齿条，齿条可以与扇形齿轮3相啮合，组成齿轮齿条传动机构。

摆动轴4的一端设置有传感器19，传感器19为角位移传感器19，通过传感器19可以检测摆动轴4转过的角度。

在传动轴14上设置有应变片，通过应变片可以检测传动轴14上的形变，当驾驶员转动方向盘15时，会使传动轴14发生变形，应变片就可以检测传动轴14受力的大小及方向，控制器可以根据检测结果判断驾驶意图。

减速器16包括齿轮一21、齿轮二17和齿轮三18,共三个齿轮；其中齿轮一21和齿轮二17相啮合，齿轮二17和齿轮三18相啮合,从而实现减速的作用。

控制器通过导线与安装在摆动轴4上的传感器19和传动轴14上的应变片相连；控制器还与驱动电机1相连，由控制器来控制助力电机1的启停及转速。

控制器可进行CAN通讯。

本实施例工作过程为：

当驾驶员转动方向盘15时，传动轴14上的应变片会检测到其上的受力情况，控制器根据检测结果控制助力电机1启动，助力电机1输出的扭矩与传动轴14上的扭矩一起带动行星滚柱丝杠2运动。行星滚柱丝杠2将旋转运动转换成为螺母的直线运动，并带动扇形齿轮3和摆动轴4转动，摆动轴4会通过转向摆臂20控制车辆的运行方向。安装在摆动轴4端部的传感器19可以实时检测转动角度，并将检测信号传递给控制器，从而实现转向的闭环控制。

实施例二

如图2，图3，图4，图5所示，(本实施例与一的主要区别在于，减速器16安装在助力电机1与行星滚柱丝杠2之间。)

一种重卡电动助力转向系统，包括助力电机1、行星滚柱丝杠2、扇形齿轮3、摆动轴4、减速器16、传感器19、控制器、转向摆臂20、传动轴14和方向盘15。

助力电机1的输出轴与减速器16相连，减速器16的输出端与行星滚柱丝杠2相连。

减速器16与传动轴14的一端相连。

传动轴14的另一端与方向盘15相连。

扇形齿轮3安装在摆动轴4上；扇形齿轮3与行星滚柱丝杠2通过齿轮啮合相连。

行星滚柱丝杠2包括丝杠10、滚柱7、螺母8、齿圈一6、齿圈二11、保持架一5、保持架二12、弹性挡圈一9和弹性挡圈二13。

行星滚柱丝杠2中的丝杠10与螺母8间设置有若干个滚柱7，丝杠10与螺母8通过滚柱7相连，滚柱7两端设计有外齿轮结构，滚柱7与齿圈一6和齿圈二11的内齿相啮合。各个滚柱7间通过齿圈一6和齿圈而11相连。在传动过程中，滚柱7中的任意一个旋转时，会通过齿圈一6和齿圈二11带动其他滚柱7转动，并且保持转速的一致，从而保证滚柱7与螺母8或丝杠10间的滚动摩擦，由于摩擦力的减小，所以行星滚柱丝杠2中的传动效率较其他螺旋传动高。

螺母8的两端设置有卡簧槽，卡簧槽内可拆卸的设置有弹性挡圈一9和弹性挡圈二13。弹性挡圈一9和弹性挡圈二13固定在螺母8的卡簧槽内。

弹性挡圈一9的内侧设置有保持架二12；弹性挡圈二13的内侧设置有保持架一5。

保持架一5和保持架二12上均设置有若干圆孔，滚柱7的末端伸入到保持架一5和保持架二12上的圆孔内。

螺母8的外侧加工有齿条，齿条可以与扇形齿轮3相啮合，组成齿轮齿条传动机构。

摆动轴4的一端设置有传感器19，传感器19优选采用角位移传感器，通过传感器19可以检测摆动轴4转过的角度。摆动轴4的另一端设置有转向摆臂20。

在传动轴14上设置有应变片，通过应变片可以检测传动轴14上的形变，当驾驶员操作方向盘15时，会使传动轴14发生变形，应变片就可以检测传动轴14受力的大小及方向，控制器可以根据检测结构判断驾驶员的驾驶意图。

减速器16包括齿轮一21、齿轮二17和齿轮三18,共三个齿轮，其中齿轮一21和齿轮二17相啮合，齿轮二17和齿轮三18相啮合,从而实现减速的作用。

控制器通过导线与安装在摆动轴4上的传感器19和传动轴14上的应变片相连；控制器还通过导线与助力电机1相连，由控制器来控制助力电机1的启停。

控制器可进行CAN通讯。

本实施例工作过程同实施例一。

上述实施例只是对本实用新型技术方案的举例说明或解释，而不应理解为对本实用新型技术方案的限制，显然，本领域的技术人员可对本实用新型进行各种修改和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也包含这些修改和变型在内。

Claims (8)

1.一种重卡电动助力转向系统，其特征在于：包括助力电机、行星滚柱丝杠、减速器、扇形齿轮，摆动轴、传感器、控制器、转向摆臂、传动轴和方向盘，所述助力电机即可通过减速器与行星滚柱丝杠相连，也可直接与行星滚珠丝杠相连，所述行星滚珠丝杠又与扇形齿轮相连，所述扇形齿轮安装在摆动轴上，所述减速器的输出轴通过传动轴与方向盘相连。

2.根据权利要求1所述的重卡电动助力转向系统，其特征在于：所述行星滚柱丝杠包括丝杠、滚柱、螺母、齿圈、保持架和弹性挡圈，所述丝杠与螺母通过滚柱相连，所述滚柱两端设计有外齿轮结构，所述外齿轮结构与齿圈上的内齿相啮合，所述齿圈外侧安装有保持架，所述滚柱通过保持架上的孔与之相连，在保持架的外侧设计有弹性挡圈，所述弹性挡圈被安装在螺母的卡簧槽中。

3.根据权利要求2所述的重卡电动助力转向系统，其特征在于：所述丝杠与螺母间安装有多个滚柱，各滚柱间通过齿圈相连。

4.根据权利要求2所述的重卡电动助力转向系统，其特征在于，所述螺母外侧加工有齿条，所述齿条可以与扇形齿轮相啮合。

5.根据权利要求1所述的重卡电动助力转向系统，其特征在于：当助力电机和行星滚柱丝杠直接相连时，行星滚柱丝杠的另一端与减速器相连。

6.根据权利要求1所述的重卡电动助力转向系统，其特征在于：所述摆动轴的一端设置有传感器，所述传感器为角位移传感器。

7.根据权利要求1所述的重卡电动助力转向系统，其特征在于，所述传动轴上安装有应变片，所述应变片通过导线与控制器相连，所述控制器还通过导线分别与安装在摆动轴上的传感器和驱动电机相连。

8.根据权利要求1所述的重卡电动助力转向系统，其特征在于，所述控制器可进行CAN通讯。

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