CN217730545U - 一种变传动比电动循环球转向器总成及轻卡 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种变传动比电动循环球转向器总成及轻卡，包括输出轴、转向器外壳、以及一起设置在转向器外壳内的螺杆和活塞，活塞套接在螺杆外周，活塞与螺杆之间设有钢球，螺杆通过钢球与活塞传动连接，活塞的一侧设有齿条，输出轴包括主体部和设于主体部并与齿条啮合连接的齿扇部，齿扇部包括第一轮齿和分别对称设置在第一轮齿两侧的第二轮齿，第二轮齿在齿扇部的分度圆上的弧长小于第一轮齿在齿扇部的分度圆上的弧长。本申请所公开的变传动比电动循环球转向器总成满足车辆低速行驶时的转向能够实现大角度转弯的轻便性要求以及高速行驶时的转向能够实现小角度转弯的稳定性要求。

Description

一种变传动比电动循环球转向器总成及轻卡

技术领域

本申请涉及汽车转向器技术领域，具体涉及一种变传动比电动循环球转向器总成及轻卡。

背景技术

循环球转向器是一种常见的汽车转向设备，主要包括液压助力转向器、电动助力转向器等，近年来，随着汽车市场电动化、智能化的发展，纯电动转向器也逐步在商用车、轻卡等应用。对于电动循环球转向器而言，采用电动助力，转向更为轻便，具体工作时，转向盘的转动转变为螺杆的转动，螺杆与活塞传动使螺杆的转动转变为活塞的直线移动，活塞设有齿条，齿条与摇臂输出轴啮合，使齿条的直线移动转变为摇臂输出轴的转动，摇臂输出轴通过使连动拉杆和横拉杆做直线运动，进而改变车轮的方向，其中，在螺杆的螺纹和活塞之间通过钢球传动连接，所有的钢球在一个封闭的螺旋曲线内循环转动。然而，现有技术中，电动循环球转向器的传动比是恒定的，在车辆行驶过程中，无法同时兼顾操纵性能及可靠性，即在各种行驶环境中转向器的速比是相同的，会导致低速时操纵过沉重、高速时操纵过轻且没有路感等问题，换言之，电动循环球转向器难以满足车辆低速行驶时的转向能够实现大角度转弯的轻便性要求以及车辆高速行驶时的转向能够实现小角度转弯的稳定性要求。而且，电动循环球转向器相对于液压循环球转向器的自由间隙更小，方向盘转动灵敏度更高，轻轻拨动方向盘车轮就会发生转动，因此驾驶人员开车时，需要长时间保持紧张状态，容易出现驾驶疲劳。

实用新型内容

本申请提供了一种变传动比电动循环球转向器总成及轻卡，以解决现有技术中存在的缺点和不足。

本申请所采用的技术方案为：

一种变传动比电动循环球转向器总成，包括输出轴、转向器外壳、以及一起设置在所述转向器外壳内的螺杆和活塞，所述活塞套接在所述螺杆外周，所述活塞与所述螺杆之间设有钢球，所述螺杆通过所述钢球与所述活塞传动连接，所述活塞的一侧设有齿条，所述输出轴包括主体部和设于所述主体部并与所述齿条啮合连接的齿扇部，所述齿扇部包括第一轮齿和分别对称设置在所述第一轮齿两侧的第二轮齿，所述第二轮齿在所述齿扇部的分度圆上的弧长小于所述第一轮齿在所述齿扇部的分度圆上的弧长。

本申请中的变传动比电动循环球转向器总成还具有下述附加技术特征：

所述第一轮齿与所述第二轮齿之间的夹角设为α，其中，α＝35°；所述齿扇部的分度圆直径设为d，d＝80mm；所述第一轮齿在所述齿扇部的分度圆上的弧长设为s1，s1＝9mm，所述第二轮齿在所述齿扇部的分度圆上的弧长设为s2，s2＝5mm。

所述转向器外壳包括上盖和下壳体，所述上盖与所述下壳体可拆卸地连接。

所述变传动比电动循环球转向器总成还包括输入轴，所述输入轴穿经所述上盖并与所述螺杆连接。

所述上盖和所述下壳体之间设有密封圈。

所述上盖和所述下壳体均为球磨铸铁一体成型结构。

所述上盖与所述下壳体螺栓连接；或者，所述上盖与所述下壳体螺纹连接。

所述螺杆和所述齿扇部均为合金钢。

所述齿扇部和所述齿条的啮合面设有激光强化层。

本申请所提供的一种轻卡，包括如上所述的变传动比电动循环球转向器总成。

由于采用了上述技术方案，本申请所取得的技术效果为：

本申请中，通过将输出轴的齿扇部变形来改变电动循环球转向器总成的传动比，具体地，本申请通过使第二轮齿在齿扇部的分度圆上的弧长小于第一轮齿在齿扇部的分度圆上的弧长，使得齿扇部的第二轮齿的齿厚小于第一轮齿的齿厚，则在活塞上的齿条的各齿的齿厚保持相同、齿距不变的条件下，齿条与第一轮齿啮合时的传动比小于齿条与两侧的第二轮齿啮合时的传动比。齿条推动中间位置第一轮齿运动时传动比小，齿扇部摆动角度小，齿条推动两侧第二轮齿运动时传动比大，齿扇部摆动角度大，即方向盘在中间位置时，获得较低的、适宜的操纵灵敏度，保持路感，随着方向盘左右偏转角度增大，操纵更加轻便，满足车辆低速行驶时的转向能够实现大角度转弯的轻便性要求以及车辆高速行驶时的转向能够实现小角度转弯的稳定性要求，方向盘各行程在获得适宜的操纵灵敏度下，保持合适的方向盘圈数，大大提高驾驶的安全性和舒适性，尽可能地避免驾驶人员驱车时长时间处于精神高度紧张的状态而出现驾驶疲劳。此外，本申请对电动循环球转向器总成的改动较小，加工工艺简单，成本低廉，适宜大规模推广应用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例所提供的变传动比电动循环球转向器总成的结构示意图；

图2为图1中的局部放大图。

附图标记：1输出轴，11主体部，12齿扇部，121第一轮齿，122第二轮齿，2转向器外壳，21上盖，22下壳体，3螺杆，4活塞，41齿条，5钢球，6输入轴，7密封圈。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本申请的实施例中，提供了一种变传动比电动循环球转向器总成及轻卡，为便于说明和理解，本申请所提供的下述内容，均是在图示产品结构基础上进行的阐述。当然，本领域技术人员可以理解的是，上述结构仅作为一种具体的示例和示意性的说明，并不能构成对于本申请所提供技术方案的具体限定。

如图1和图2所示，一种变传动比电动循环球转向器总成，包括输出轴1、转向器外壳2、以及一起设置在所述转向器外壳2内的螺杆3和活塞4，所述活塞4套接在所述螺杆3外周，所述活塞4与所述螺杆3之间设有钢球5，所述螺杆3通过所述钢球5与所述活塞4传动连接，所述活塞4的一侧设有齿条41，所述输出轴1包括主体部11和设于所述主体部11并与所述齿条41啮合连接的齿扇部12，所述齿扇部12包括第一轮齿121和分别对称设置在所述第一轮齿121两侧的第二轮齿122，所述第二轮齿122在所述齿扇部12的分度圆上的弧长小于所述第一轮齿121在所述齿扇部12的分度圆上的弧长。

本申请中，通过将输出轴1的齿扇部12变形来改变电动循环球转向器总成的传动比，具体地，本申请通过使第二轮齿122在齿扇部12的分度圆上的弧长小于第一轮齿121在齿扇部12的分度圆上的弧长，使得，齿扇部12的第二轮齿122的齿厚小于第一轮齿121的齿厚，则在活塞4上的齿条41的各齿的齿厚保持相同、齿距不变的条件下，齿条41与第一轮齿121啮合时的传动比小于齿条41与两侧的第二轮齿122啮合时的传动比。齿条41推动中间位置第一轮齿121运动时传动比小，齿扇部12摆动角度小，齿条41推动两侧第二轮齿122运动时传动比大，齿扇部12摆动角度大，即方向盘在中间位置时，获得较低的、适宜的操纵灵敏度，保持路感，随着方向盘左右偏转角度增大，操纵更加轻便，满足车辆低速行驶时的转向能够实现大角度转弯的轻便性要求以及车辆高速行驶时的转向能够实现小角度转弯的稳定性要求，方向盘各行程在获得适宜的操纵灵敏度下，保持合适的方向盘圈数。本申请对电动循环球转向器总成的改动较小，加工工艺简单，成本低廉，适宜大规模推广应用。

车辆方向盘转动时带动螺杆3转动，螺杆3通过安装在螺杆3和活塞4之间螺旋滚道内的钢球5将力传递给活塞4，实现活塞4的上下往复运动，活塞4通过齿条41与输出轴1的齿扇部12的啮合将力传递给输出轴1，实现输出轴1的圆周运动，从而实现车轮左右转向。

作为一种变传动比的实施例，如图2所示，可以使所述第一轮齿121与所述第二轮齿122之间的夹角设为α，其中，α＝35°；所述齿扇的分度圆直径设为d，d＝80mm；所述第一轮齿121在所述齿扇的分度圆上的弧长设为s1,s1＝9mm，所述第二轮齿122在所述齿扇的分度圆上的弧长设为s2，s2＝5mm。具体地，活塞4上的齿条41的各齿的齿厚均相等，相邻两齿的齿距保持不变，即可使齿条41推动中间位置第一轮齿121运动时传动比小，齿扇部12摆动角度小，齿条41推动两侧第二轮齿122运动时传动比大，齿扇部12摆动角度大，实现变传动比传动。

作为本申请的一种优选实施方式，可以使所述转向器外壳2包括上盖21和下壳体22，所述上盖21与所述下壳体22可拆卸地连接。

本领域技术人员可以理解的是，通过使上盖21与下壳体22可拆卸地连接，便于将上盖21拆下后对转向器壳体内部的螺杆3、活塞4等部件进行拆装和检修。

作为本实施方式下的一种优选实施例，如图1所示，所述变传动比电动循环球转向器总成还包括输入轴6，所述输入轴6穿经所述上盖21并与所述螺杆3连接。具体地，输入轴6的下端穿至上盖21进入转向器壳体内部与螺杆3的上端连接，装配过程简单，装配精度高，不需要对摩擦力矩进行调整，径向和轴向刚度好，承载能力大，满足大载荷转向器输出力矩，覆盖车型更加广泛。

作为本实施方式下的一种优选实施例，如图1所示，所述上盖21和所述下壳体22之间设有密封圈7。通过密封圈7将上盖21和下壳体22的配合位置密封，避免水汽经上盖21和下壳体22的配合间隙进入转向器壳体内。

作为本实施方式下的一种优选实施例，可以使所述上盖21和所述下壳体22均为球磨铸铁一体成型结构。上盖21和下壳体22均为一体成型结构，加工制造方便，成本较低。上盖21和下壳体22均为球墨铸铁材质，具有较好的强度和韧性，承压能力更强。

需要说明的是，本申请对上盖21和下壳体22可拆卸连接的方式不做具体限定，例如，所述上盖21与所述下壳体22螺栓连接，具体地，可以在上盖21设有第一定位孔，在下壳体22设有第二定位孔，通过螺栓穿经第一定位孔和第二定位孔实现上盖21和下壳体22固定；又如，所述上盖21与所述下壳体22螺纹连接，具体地，可以在上盖21设置外螺纹，下壳体22设置外螺纹，通过内螺纹和外螺纹旋合实现上盖21和下壳体22固定。

作为本申请的一种优选实施方式，可以使所述螺杆3和所述齿扇部12均为合金钢，例如渗碳合金钢等，使螺杆3和齿扇部12整体强度较高，具有较高的机械综合性能，确保螺杆3和齿扇部12在高压下不会出现变形而导致转向发卡的问题。

作为本申请的一种优选实施方式，可以使所述齿扇部12和所述齿条41的啮合面设有激光强化层。例如，激光强化层可以为镍基合金激光强化层、铁基合金激光强化层等等，使齿扇部12和齿条41的啮合面得到强化处理，硬度、耐磨性、传动效率更高。

本申请所提供的一种轻卡，所述轻卡包括如上所述的变传动比电动循环球转向器总成。

需要说明的是，由于本申请提供的轻卡包括上述任意一项实施方式中的变传动比电动循环球转向器总成，因此，变传动比电动循环球转向器总成所具有的有益效果均是本申请提供的轻卡所包含的，在此不做赘述。

本申请中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种变传动比电动循环球转向器总成，其特征在于，包括输出轴、转向器外壳、以及一起设置在所述转向器外壳内的螺杆和活塞，所述活塞套接在所述螺杆外周，所述活塞与所述螺杆之间设有钢球，所述螺杆通过所述钢球与所述活塞传动连接，所述活塞的一侧设有齿条，所述输出轴包括主体部和设于所述主体部并与所述齿条啮合连接的齿扇部，所述齿扇部包括第一轮齿和分别对称设置在所述第一轮齿两侧的第二轮齿，所述第二轮齿在所述齿扇的分度圆上的弧长小于所述第一轮齿在所述齿扇的分度圆上的弧长。

2.根据权利要求1所述的一种变传动比电动循环球转向器总成，其特征在于，所述第一轮齿与所述第二轮齿之间的夹角设为α，其中，α＝35°；

所述齿扇的分度圆直径设为d，d＝80mm；所述第一轮齿在所述齿扇的分度圆上的弧长设为s1，s1＝9mm，所述第二轮齿在所述齿扇的分度圆上的弧长设为s2，s2＝5mm。

3.根据权利要求1所述的一种变传动比电动循环球转向器总成，其特征在于，

所述转向器外壳包括上盖和下壳体，所述上盖与所述下壳体可拆卸地连接。

4.根据权利要求3所述的一种变传动比电动循环球转向器总成，其特征在于，所述变传动比电动循环球转向器总成还包括输入轴，所述输入轴穿经所述上盖并与所述螺杆连接。

5.根据权利要求3所述的一种变传动比电动循环球转向器总成，其特征在于，所述上盖和所述下壳体之间设有密封圈。

6.根据权利要求3所述的一种变传动比电动循环球转向器总成，其特征在于，所述上盖和所述下壳体均为球磨铸铁一体成型结构。

7.根据权利要求6所述的一种变传动比电动循环球转向器总成，其特征在于，所述上盖与所述下壳体螺栓连接；或者，所述上盖与所述下壳体螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的一种变传动比电动循环球转向器总成，其特征在于，所述螺杆和所述齿扇部均为合金钢。

9.根据权利要求1所述的一种变传动比电动循环球转向器总成，其特征在于，所述齿扇部和所述齿条的啮合面设有激光强化层。

10.一种轻卡，其特征在于，所述轻卡包括如权利要求1至9任意一项所述的变传动比电动循环球转向器总成。

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