CN215398893U - 一种齿轮式汽车线控电动助力转向器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种齿轮式汽车线控电动助力转向器，包括助力包，包括助力电机和设置在助力电机一端的控制器，助力电机的输出端与蜗轮壳体相连，蜗轮壳体的一端与齿条壳体相连；蜗轮蜗杆减速机构，安装在蜗轮壳体内，包括相互啮合的蜗轮和蜗杆，蜗杆由助力电机驱动带动蜗轮转动；齿轮齿条传动机构，安装在齿条壳体内，包括相互啮合的齿轮轴和齿条轴，齿轮轴和蜗轮一起安装到蜗轮壳体内，齿条轴安装在齿条壳体内，齿条轴的两端均连接有内拉杆和外拉杆；角度传感器，安装在齿轮轴上，并与控制器电性连接。本实用新型采用集成一体式结构，提高了整体结构的紧凑性，节省了转向器的布置空间，提升了传动效率。

Description

一种齿轮式汽车线控电动助力转向器

技术领域

本实用新型涉及转向器领域，具体为一种齿轮式汽车线控电动助力转向器。

背景技术

在新能源汽车行业，自动驾驶和无人驾驶正在积极发展，转向系统也在由传统的机械连接转向系统向线控转向系统发展。线控转向系统(简称SBW)，就是转向盘与转向执行器之间没有机械连接或者没有转向盘，其实现转向功能的方法是由汽车主控制器通过线传信号的方式发送转向角度目标信号给转向器，转向器自带角度传感器和控制器进行角度信号反馈的闭环控制。

在现有无人驾驶领域中，多采用的是管柱式线控转向系统(C-SBW)，其传感器、电机和控制器安装在管柱上，管柱输出扭矩后还需要连接中间轴和机械方向机，因占用空间大，不便于整车布置，尤其是在小型低速无人车上的布置更为困难。

实用新型内容

本实用新型提供了一种齿轮式汽车线控电动助力转向器，采用集成一体式结构，提高了整体结构的紧凑性，节省了转向器的布置空间，提升了传动效率。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种齿轮式汽车线控电动助力转向器，包括：

助力包，包括助力电机和设置在助力电机一端的控制器，所述的助力电机的输出端与蜗轮壳体相连，所述的蜗轮壳体的一端与齿条壳体相连；

蜗轮蜗杆减速机构，设置在蜗轮壳体内，包括相互啮合的蜗轮和蜗杆，所述的蜗杆由助力电机驱动带动蜗轮转动；

齿轮齿条传动机构，安装在齿条壳体内，包括相互啮合的齿轮轴和齿条轴，所述的齿轮轴上安装有蜗轮，齿轮轴和蜗轮一起安装到蜗轮壳体内，所述的齿条轴安装在齿条壳体内，由压块间隙调整机构压紧支撑，所述的齿条轴两侧分别有两个衬套支撑，所述的压块间隙调整机构和两个衬套形成三点支撑结构，所述衬套安装在齿条壳体上，所述的齿条轴的两端均连接有内拉杆和外拉杆；

角度传感器，安装在齿轮轴上，并与控制器电性连接。

作为优选，所述的齿条轴的中部一侧设置有齿形段，所述的齿形段与齿轮轴相啮合，所述的压块间隙调整机构与齿形段背面相抵。

作为优选，所述的角度传感器包括传感器转子和传感器本体，所述的传感器转子安装在齿轮轴上，随着齿轮轴一起转动。

作为优选，所述的齿条壳体内孔两端设置有衬套安装孔，所述的衬套安装孔的一端设置有衬套安装槽，所述的衬套安装槽的位置设置有角向定位槽，所述的角向定位槽与衬套外侧壁上的角向定位凸台相嵌。

作为优选，所述的衬套整体为圆环形结构，其一端沿着轴向布置有若干个缺口，所述的衬套的一端设置有若干个与衬套安装槽相扣的台肩，所述的台肩设置在相邻的缺口之间。

作为优选，所述的衬套的内侧壁上在180度范围内布置有若干个弧形凸台。

作为优选，所述的齿轮轴穿过蜗轮壳体上的轴承，并用锁紧螺母锁紧在轴承的内圈上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

与传统乘用车转向系统相比，取消了方向盘、管柱及中间轴等部件，采用了新的传动结构，并将助力电机和控制器(ECU)集成为一体式结构，大幅提高了整体结构的紧凑性，节省了转向器的布置空间，提升了传动效率；另外，本实用新型中的衬套与齿条轴的齿背为单边接触结构，从而增加了齿条的行程范围，极大提高了转向器的匹配性，满足了不同齿条行程要求。

附图说明

图1为本实用新型的主视剖视结构图；

图2为本实用新型的助力包的结构示意图；

图3为图1的A-A向剖视结构图；

图4为图1的B-B向剖视结构图；；

图5为本实用新型的衬套的立体结构图；

图6为本实用新型的衬套的端部结构图；

图7为本实用新型的齿条壳体的半剖结构图；

图8为本实用新型的齿条壳体的左视结构图；

图9为本实用新型的齿条壳体的右视结构图；

图10为本实用新型的控制原理框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-10所示，本实用新型涉及一种齿轮式汽车线控电动助力转向器，包括：

助力包1，包括助力电机1.1和设置在助力电机1.1一端的控制器1.2，助力电机1.1与控制器1.2为集成一体式结构，所述的助力电机1.1的输出端与蜗轮壳体6相连，所述的蜗轮壳体6的一端与齿条壳体7相连；

还包括蜗轮蜗杆减速机构，设置在蜗轮壳体6内，包括相互啮合的蜗轮2和蜗杆3，所述的蜗杆3由助力电机1.1驱动带动蜗轮2转动；

齿轮齿条传动机构，安装在齿条壳体7内，包括相互啮合的齿轮轴4和齿条轴5，所述的齿轮轴4上安装有蜗轮2，齿轮轴4和蜗轮2一起安装到蜗轮壳体6内，所述的齿条轴5安装在齿条壳体7内，由压块间隙调整机构13压紧支撑，所述的齿条轴5两侧分别有两个衬套12支撑，所述的压块间隙调整机构13和两个衬套12形成三点支撑结构，所述衬套12安装在齿条壳体7上，所述的齿条轴5的两端均连接有内拉杆16和外拉杆17；

本专利的方案中还安装有角度传感器9，安装在齿轮轴4上，并与控制器1.2电性连接，具体的来说，所述的角度传感器9包括传感器转子9.1和传感器本体9.2，所述的传感器转子9.1通过铆接或者焊接方式固定在齿轮轴4上，随着齿轮轴4一起转动。

作为齿条轴5的一种实施例，所述的齿条轴5的中部一侧设置有齿形段，所述的齿形段与齿轮轴4相啮合，所述的压块间隙调整机构13与齿形段背面相抵。

如图3所示，所述的压块间隙调整机构13包括导向块13.4和位于导向块13.4外侧的螺堵13.2，所述的螺堵13.2与齿条壳体7之间通过螺纹连接，所述的导向块13.4与螺堵13.2之间安装有弹簧13.3，所述的导向块13.4与齿条轴5之间安装有可拆卸的导向块衬垫13.2，通过转动螺堵13.2可以调节导向块13.4与齿条轴5之间的压力。

作为衬套安装的一种具体实施例，如图5-7所示，所述的齿条壳体7内孔两端设置有衬套安装孔7.2，所述的衬套安装孔7.2的一端设置有衬套安装槽7.3，所述的衬套安装槽7.3的位置设置有角向定位槽7.4，所述的角向定位槽7.4与衬套12外侧壁上的角向定位凸台12.3相嵌，通过角向定位槽7.4与角向定位凸台12.3相嵌可以防止衬套12进行转动，而角向定位凸台12.3的形状优选有半圆形，角向定位槽7.4的结构与角向定位凸台12.3相配。

作为衬套12的一种具体实施例，如图5-6所示，所述的衬套12整体为圆环形结构，其一端沿着轴向布置有若干个缺口12.1，所述的衬套12的一端设置有若干个与衬套安装槽7.3相扣的台肩12.2，所述的台肩12.2设置在相邻的缺口12.1之间，通过台肩12.2可以对衬套12进行轴向的限位,缺口12.1可以使衬套12安装的时候台肩12.2可以发生形变，嵌入到衬套安装槽7.3中。

另外，所述的衬套12的内侧壁上在180度范围内布置有若干个弧形凸台12.4，弧形凸台12.4用于与所述齿条轴5的齿形段的背面进行接触形成支撑，使衬套12只与齿条轴5的齿形段的背面相接触，这样齿形段的长度就可以做的比较长，从而增加了齿条的行程范围，极大提高了转向器的匹配性，弧形凸台12.4也可以连成一整块。

为了使蜗轮壳体6与齿条壳体7之间可以牢固稳定地连接，所述的蜗轮壳体6的一端设置有蜗轮壳体法兰6.1，所述的齿条壳体7的一端设置有齿条壳体法兰7.1，所述的蜗轮壳体法兰6.1与齿条壳体法兰7.1之间通过螺栓8联接固定。

同时，所述的蜗杆3一端通过凸爪联轴器14与助力电机1.1的输出轴轴向连接，这样就实现了蜗杆3与助力电机1.1的扭矩传递，而凸爪联轴器14的外侧还设置有压盖15，该压盖15与蜗轮壳体6相连，并与蜗杆3上的轴承相抵，将蜗杆组件紧固在蜗轮壳体6内。

同理，为了使齿轮轴4可以稳定牢固地安装在蜗轮壳体6和齿条壳体7中，所述的齿轮轴4穿过蜗轮壳体6上的轴承11，并用锁紧螺母10锁紧在轴承11的内圈上。

整车在行驶转向操作时，转向器的控制器1.2接收整车发出的电源信号、车速信号和转向角度目标信号，给助力电机1.1输出电流，助力电机1.1输出扭矩，并经蜗轮蜗杆减速机构减速增扭后，力矩被传递到齿轮轴4，齿轮轴4驱动齿条轴5轴向移动，再通过内拉杆16和外拉杆17带动转向轮从而实现转向，同时转向器的角度传感器9实时监控实际转向角度，进行角度闭环控制，从而实现精确转向。

虽然在上文中已经参考实施例对本实用新型进行了描述，然而在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本实用新型所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (6)

1.一种齿轮式汽车线控电动助力转向器，其特征在于，包括：

助力包(1)，包括助力电机(1.1)和设置在助力电机(1.1)一端的控制器(1.2)，所述的助力电机(1.1)的输出端与蜗轮壳体(6)相连，所述的蜗轮壳体(6)的一端与齿条壳体(7)相连；

蜗轮蜗杆减速机构，安装在蜗轮壳体(6)内，包括相互啮合的蜗轮(2)和蜗杆(3)，所述的蜗杆(3)由助力电机(1.1)驱动并带动蜗轮(2)转动；

齿轮齿条传动机构，安装在齿条壳体(7)内，包括相互啮合的齿轮轴(4)和齿条轴(5)，所述的齿轮轴(4)上安装有蜗轮(2)，齿轮轴(4)和蜗轮(2)一起安装到蜗轮壳体(6)内，所述的齿条轴(5)安装在齿条壳体(7)内，由压块间隙调整机构(13)压紧支撑，所述的齿条轴(5)两侧分别有两个衬套(12)支撑，所述的压块间隙调整机构(13)和两个衬套(12)形成三点支撑结构，所述衬套(12)安装在齿条壳体(7)内，所述的齿条轴(5)的两端均连接有内拉杆(16)和外拉杆(17)；

角度传感器(9)，安装在齿轮轴(4)上，并与控制器(1.2)电性连接。

2.根据权利要求1所述的齿轮式汽车线控电动助力转向器，其特征在于：所述的齿条轴(5)的中部一侧设置有齿形段，所述的齿形段与齿轮轴(4)相啮合，所述的压块间隙调整机构(13)与齿形段背面相抵。

3.根据权利要求1所述的齿轮式汽车线控电动助力转向器，其特征在于：所述的角度传感器(9)包括传感器转子(9.1)和传感器本体(9.2)，所述的传感器转子(9.1)安装在齿轮轴(4)上，随着齿轮轴(4)一起转动。

4.根据权利要求1所述的齿轮式汽车线控电动助力转向器，其特征在于：所述的齿条壳体(7)内孔两端设置有衬套安装孔(7.2)，所述的衬套安装孔(7.2)的一端设置有衬套安装槽(7.3)，所述的衬套安装槽(7.3)的位置设置有角向定位槽(7.4)，所述的角向定位槽(7.4)与衬套(12)外侧壁上的角向定位凸台(12.3)相嵌。

5.根据权利要求4所述的齿轮式汽车线控电动助力转向器，其特征在于：所述的衬套(12)整体为圆环形结构，其一端沿着圆周方向布置有若干个缺口(12.1)，所述的衬套(12)的一端设置有若干个与衬套安装槽(7.3)相扣的台肩(12.2)，所述的台肩(12.2)设置在相邻的缺口(12.1)之间，所述的衬套(12)的内侧壁上在180度范围内布置有若干个弧形凸台(12.4)。

6.根据权利要求1所述的齿轮式汽车线控电动助力转向器，其特征在于：所述的齿轮轴(4)穿过蜗轮壳体(6)上的轴承(11)，并用锁紧螺母(10)锁紧在轴承(11)的内圈上。

Images