CN214875107U

CN214875107U - 一种用于循环球转向器的助力转向结构

Info

Publication number: CN214875107U
Application number: CN202121334713.3U
Authority: CN
Inventors: 朱新亮; 傅早清; 赵波; 张柯文; 王庆军; 任树; 孔真斌; 侯学为
Original assignee: Hubei Henglong Automotive System Group Co Ltd
Current assignee: Hubei Henglong Automotive System Group Co Ltd
Priority date: 2021-06-16
Filing date: 2021-06-16
Publication date: 2021-11-26
Anticipated expiration: 2031-06-16

Abstract

本实用新型专利涉及一种用于循环球转向器的助力转向结构，属商用车电动循环球转向器领域。电动循环球转向器本体的输出端壳体上固装有齿轮轴壳体，齿轮轴壳体内通过对称设置的轴承A和轴承B装有大齿轮轴，大齿轮轴的一端与电动循环球转向器本体的转向螺杆连接。该二级减速电动循环球转向器结构简单，实用性好，可有效降低功率损耗和减少污染；二级传动机构可以单独为一个整体单元，便于安装、拆检；通过采用二级传动机构,可合理分配带轮和斜齿轮的传动比，匹配不同车型的空间和输出力矩。解决了现有蜗轮蜗杆结构承载能力有限、传动效率低等因素决定了其整个转向系统输出能力不高的问题，适用于轻中重车型上安装使用。

Description

一种用于循环球转向器的助力转向结构

技术领域

本实用新型涉及一种用于循环球转向器的助力转向结构，属电动循环球转向器技术领域。

背景技术

随着新能源和自动驾驶技术的发展，汽车电动化趋势日益明显，与之匹配的电动转向器也随之出现，并具有智能、环保和节能等优势。电动转向器在乘用车或商用车的轻卡车型上早已广泛使用，普遍为蜗轮蜗杆减速机构连接齿条机械转向器或者循环球转机械转向器，由于在有限空间内，蜗轮蜗杆结构承载能力有限、传动效率低等因素决定了其整个转向系统输出能力不高，因此，有必要对其进行改进。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种具有传动比大和效率高，能够满足轻、中、重车型的扭矩输出要求的用于商用车的二级减速电动循环球转向器。

本实用新型的技术方案是：

一种用于循环球转向器的助力转向结构，包括齿轮轴壳体、电机、控制器、传感器、小齿轮轴和大齿轮轴，其特征在于：齿轮轴壳体上端固装有电机，电机上固装有控制器，控制器与传感器电连接，电机的传动轴上装有小皮带轮，齿轮轴壳体内通过对称设置的轴承C和轴承D装有大齿轮轴，大齿轮轴一端端头圆周上均布有键槽，用于与循环球转向器的转向螺杆连接，大齿轮轴一侧的齿轮轴壳体内通过对称设置的轴承A和轴承B装有小齿轮轴, 大齿轮与小齿轮轴啮合连接，小齿轮轴一端固装有大皮带轮，小皮带轮通过传动皮带与大皮带轮连接；所述的小皮带轮与大皮带轮之间通过齿轮轴壳体装有张紧轮，张紧轮与传动皮带接触连接，以对传动皮带的松紧度进行调节；所述的大皮带轮、小皮带轮、张紧轮和传动皮带构成一级传动，由小齿轮轴、大齿轮和大齿轮轴构成齿轮减速机构；皮带轮减速机构配合齿轮减速机构从而构成二级传动, 其中：

一级传动输出力矩：T1 = T2 ×i1×η1×i3×η3

二级传动输出力矩：T1 = T2 ×i1×η1×i2×η2×i3×η3。

所述的电动循环球转向器本体的输入轴上装有传感器，传感器通过导线与控制器连接。

所述的大齿轮为斜齿轮。

所述的传感器由传感器转子和传感器定子构成，传感器安装于循环球转向器的输入轴上，传感器通过导线与控制器。

所述的大齿轮轴对应的转向螺杆端面设置有装配孔，装配孔内壁设置有与键槽对应的键齿，大齿轮轴与转向螺杆之间通过键槽和键齿的配合键连接。

助力转向结构的助力方法为：

1）、车辆在直行行驶过程中，方向盘处于中间位置，扭杆不发生形变，传感器不产生角度和扭矩信号传递到控制器和电机中，电机不输出力矩传递至助力机构上.转向器不产生转向力矩，车辆保持直线行驶。

2）、车辆左转向方向盘向左转动时，扭杆产生形变，传感器产生扭矩信号；控制器根据传感器扭矩信号的大小，控制电机输出相应的力矩，力矩传递至皮带轮上，皮带轮通过啮合作用，将力矩传递至小齿轮轴上，小齿轮通过啮合作用，将力矩传递到大齿轮，大齿轮将力矩传递至螺杆上，螺杆通过循环球转向器将力矩传递至臂轴上，臂轴通过垂臂，拉杆和节臂将力矩传递至轮毂上，轮毂在力矩的作用下向左转动。

3）、车辆右转向方向盘向右转动时，扭杆产生形变，传感器产生扭矩信号上传，控制器根据传感器扭矩信号的大小，控制电机输出相应的力矩，力矩传递至皮带轮上，皮带轮通过啮合作用将力矩传递至小齿轮轴上，小齿轮通过啮合作用，将力矩传递到大齿轮，大齿轮将力矩传递至螺杆上，螺杆通过循环球转向器将力矩传递至臂轴上，臂轴通过垂臂，拉杆和节臂将力矩传递至轮毂上，轮毂在力矩的作用下向右转动。

本实用新型的积极作用效果：

本实用新型采用传递扭矩效率高的皮带减速机构与斜齿轮减速构成的二级传动机构，可有效降低功率损耗和减少污染；本实用新型的二级传动机构可以单独为一个整体单元，便于安装、拆检；本实用新型采用二级传动机构,可合理分配带轮和斜齿轮的传动比，匹配不同车型的空间和输出力矩。解决了现有蜗轮蜗杆结构承载能力有限、传动效率低等因素决定了其整个转向系统输出能力不高的问题，适用于轻中重车型上安装使用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为皮带减速机构总成结构示意图；

图3为齿轮减速机构结构示意图。

图中：1、皮带壳体，2、A轴承，3、油封，4、齿轮轴壳体，5、B轴承，6、C轴承，7、1号调整螺母，8、小齿轮轴，9、大齿轮轴，10、D轴承，11、轴承支撑座，12、油封，13、2号调整螺母，14、3号调整螺母，15大齿轮轴键槽，16、油封，17、电机，18、E轴承，19、控制器，20、转向螺母，21、臂轴，22、壳体，23、转向螺杆，24、螺栓，25、F轴承，26、中间壳体，27、油封，28、传感器，29、扭杆，30、前盖，31、G轴承，32、油封，33、防尘封，34、输入轴，35、小带轮，36、皮带，37、大带轮，38、张紧轮。

具体实施方式

该用于循环球转向器的助力转向结构包括齿轮轴壳体4、电机17、控制器19、小齿轮轴8和大齿轮轴9，装配时通过齿轮轴壳体4固装在循环球转向器的转向器壳体22上，齿轮轴壳体4和转向器壳体22亦可为一体结构。循环球转向器包括输入轴34、扭杆29、转向螺杆23、转向器壳体22、转向螺母20和转向臂轴21，转向动力传递至输入轴34后，输入轴34带动转向螺杆23旋转，通过转向螺杆23的圆周旋转运动带动转向螺母20在转向螺杆23上进行往复移动，转向螺母20的往复移动带动转向臂轴21进行圆周摆动旋转，从而实现整车转向。齿轮轴壳体4内通过对称设置的轴承C6和轴承D10装有大齿轮轴9，轴承D10外侧的大齿轮轴9上装有调整螺母13，调整螺母13对轴承的轴向起到预紧作用，并根据齿轮啮合的空载间隙要求控制预紧量。转向螺杆23的输出端端头设置有装配孔，装配孔的内壁圆周上均布有键齿，大齿轮轴9端头圆周上对应键齿均布有键槽，转向螺杆23与大齿轮轴9之间通过键齿和键槽的配合键连接。轴承C6和轴承D10之间的大齿轮轴为斜齿轮轴。

大齿轮轴9一侧的齿轮轴壳体4内通过对称设置的轴承A2和轴承B5装有小齿轮轴8, 大齿轮轴9与小齿轮轴8啮合连接，轴承B5外侧的小齿轮轴8上装有调整螺母7,以对装配小齿轮轴8的轴承进行轴向限位，小齿轮轴8一端固装有大皮带轮37，大皮带轮37上方的齿轮轴壳体4上端固装有电机17，电机17上固装有19控制器（ECU），电机17与19控制器为一体结构；电机17的传动轴上装有小皮带轮35，小皮带轮35通过传动皮带36与大皮带轮37连接，小皮带轮35与大皮带轮36之间通过齿轮轴壳体4装有张紧轮38，张紧轮38与传动皮带36接触连接，以对传动皮带36的松紧度进行调节。电动循环球转向器本体的输入轴34上装有传感器28，传感器28包括传感器转子和传感器定子。传感器28通过导线与控制器19连接。工作时，传感器28用于采集扭杆10的形变角度，并将产生的扭矩与角度信号上传控制器19，控制器19根据传感器信号及整车车转速信号，控制电机17的输出扭矩。

该二级减速电动循环球转向器由大皮带轮37、小皮带轮35、张紧轮38和传动皮带36构成皮带轮减速机构（一级传动），由小齿轮轴8和大齿轮轴9构成齿轮减速机构；皮带轮减速机构配合齿轮减速机构从而构成二级传动机构。工作过程中：

一级传动输出力矩：T1 = T2 ×i1×η1×i3×η3 （1）

二级传动输出力矩：T1 = T2 ×i1×η1×i2×η2×i3×η3 （2）

式中，电动循环球转向器输出力矩：T1,电机额定力矩：T2，皮带轮传动比：i1，皮带轮效率：η1，齿轮传动比:i2 ；齿轮传动效率η2 ；转向器传动比：i3；转向器传动效率η3；

比较计算公式（1）和（2）里，一级传动中输出力矩远远小于二级传动输出力矩；小齿轮轴8上装有油封，用于隔绝皮带减速机构与齿轮减速机构，以防环境渗透污染和泄露。在车辆在行进过程中，当需要转向时，转动方向盘，扭杆29产生扭转变形，传感器采集扭转产生的扭矩与角度信号并传递给控制器19，控制器19根据采集的传感器信号并结合整车车速信号，输出给电机17，使得电机带动皮带减速机构和斜齿轮减速机构将助力传递到转向螺杆23上，从而实现车辆电动助力转向。

具体为：

整车在直行行驶过程中，方向盘处于中间位置，扭杆没有发生形变，传感器没有产生角度和扭矩信号传递到ECU和电机中，电机不输出力矩传递至助力机构上.转向器不产生转向力矩，整车保持直线行驶。

整车在左转向过程中，方向盘向左转动，扭杆产生形变，传感器产生扭矩信号(T3).ECU根据传感器扭矩信号的大小，控制电机输出相应的力矩，力矩传递至皮带轮上，皮带轮通过啮合作用，将力矩传递至小齿轮轴上，小齿轮通过啮合作用，将力矩传递到大齿轮，大齿轮将力矩传递至螺杆上，螺杆通过循环球转向器将力矩传递至臂轴上，臂轴通过垂臂，拉杆和节臂将力矩传递至轮毂上，轮毂在力矩的作用下向左转动。

整车在右转向过程中，方向盘向右转动，扭杆产生形变，传感器产生扭矩信号(T3).ECU根据传感器扭矩信号的大小，控制电机输出相应的力矩，力矩传递至皮带轮上，皮带轮通过啮合作用将力矩传递至小齿轮轴上，小齿轮通过啮合作用，将力矩传递到大齿轮，大齿轮将力矩传递至螺杆上，螺杆通过循环球转向器将力矩传递至臂轴上，臂轴通过垂臂，拉杆和节臂将力矩传递至轮毂上，轮毂在力矩的作用下向右转动。

该一种用于循环球转向器的助力转向结构具有结构简单，实用性好的特点，可有效降低功率损耗和减少污染；二级传动机构可以单独为一个整体单元，便于安装、拆检；通过采用二级传动机构,可合理分配带轮和斜齿轮的传动比，匹配不同车型的空间和输出力矩。解决了现有蜗轮蜗杆结构承载能力有限、传动效率低等因素决定了其整个转向系统输出能力不高的问题，适用于轻中重车型上安装使用。

Claims

1.一种用于循环球转向器的助力转向结构，包括齿轮轴壳体（4）、电机（17）、控制器（19）、小齿轮轴（8）、传感器（28）和大齿轮轴（9），其特征在于：电动循环球转向器本体的输出端壳体上固装有齿轮轴壳体（4），齿轮轴壳体（4）内通过对称设置的轴承C（6）和轴承D（10）装有大齿轮轴（9），大齿轮轴（9）的一端与电动循环球转向器本体的转向螺杆（23）连接，大齿轮轴（9）一侧的齿轮轴壳体（4）内通过对称设置的轴承A（2）和轴承B（5）装有小齿轮轴（8）,大齿轮轴（9）通过齿轮与小齿轮轴（8）啮合连接，小齿轮轴（8）一端固装有大皮带轮（37），齿轮轴壳体（4）上端固装有电机（17），电机（17）上固装有控制器（19），电机（17）的传动轴上装有小皮带轮（35），小皮带轮（35）通过传动皮带（36）与大皮带轮（37）连接，电动循环球转向器本体的输入轴（34）上装有传感器（28），传感器（28）通过导线与控制器（19）连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于循环球转向器的助力转向结构，其特征在于：所述的小皮带轮（35）与大皮带轮（37）之间通过齿轮轴壳体（4）装有张紧轮(38)，张紧轮(38)与传动皮带（36）接触连接，所述的大皮带轮（37）、小皮带轮（35）、张紧轮(38)和传动皮带（36）构成一级传动，由小齿轮轴（8）和大齿轮轴（9）配合一级传动构成二级传动。

3.根据权利要求1所述的一种用于循环球转向器的助力转向结构，其特征在于：所述的大齿轮轴（9）为斜齿轮。

4.根据权利要求1所述的一种用于循环球转向器的助力转向结构，其特征在于：所述的转向螺杆（23）的输出端端头设置有装配孔，装配孔的内壁圆周上均布有键齿，大齿轮轴（9）端头圆周上对应键齿均布有键槽，转向螺杆（23）与大齿轮轴（9）之间通过键齿和键槽的配合键连接。