CN218198472U - 一种行星滚柱丝杠式商用车电动转向器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于汽车制造技术领域,涉及一种行星滚柱丝杠式商用车电动转向器，包括电机、转向器、摇臂轴，转向器内部转动连接有螺杆，螺杆的柱面下部与行星滚柱丝杠螺母的内辊道转动连接，行星滚柱丝杠螺母的外壁沿轴向设有齿条与转向器上的扇形齿轮啮合，螺杆的上端面紧固连接扭杆的底部，扭杆的顶部紧固连接转向轴，转向轴连接至方向盘，螺杆的柱面上部紧固连接有涡轮，涡轮的圆周外齿轮啮合有蜗杆，蜗杆由电机驱动旋转；转向器内还设有角位移传感器，角位移传感器的定子紧固连接所述螺杆，角位移传感器的转子紧固连接所述扭杆，通过行星滚柱丝杠代替了循环球转向，极大的提高了转向结构的承载能力。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车制造技术领域，涉及一种行星滚柱丝杠式商用车电动转向器。
背景技术
商用车电动助力转向技术正逐渐兴起，目前商用车主流结构为纯液压循环球结构，同时近几年兴起的可实现高级功能的电动机械循环球结构、电动液压循环球结构，此三种结构在应对目前市场需求上均存在明显的不足。
其表现在于：由于循环球转向器的动力较大，承载力的部件为纯机械结构，滚珠丝杠因其低的摩擦力伴随着流动性，钢球点接触，造成其承载能力差，目前只能用于输出1500N.m以下，只能小规模应用在轻卡上，限制了此种电动转向的发展，难以全面推广此结构。如何能够实现一种承载能力更强的电动转向结构这个问题，一直制约着商用车电动转向器的发展。
发明内容
本实用新型解决技术问题所采取的技术方案是：一种行星滚柱丝杠式商用车电动转向器，包括电机、转向器、摇臂轴，转向器由上壳体与下壳体扣合组成，转向器内部转动连接有螺杆，螺杆的柱面下部与行星滚柱丝杠螺母的内辊道转动连接，行星滚柱丝杠螺母的外壁沿轴向设有齿条与转向器上的扇形齿轮啮合，螺杆的上端面紧固连接扭杆的底部，扭杆的顶部紧固连接转向轴，转向轴连接至方向盘，螺杆的柱面上部紧固连接有涡轮，涡轮的圆周外齿轮啮合有蜗杆，蜗杆由电机驱动旋转；螺杆、扭杆、转向轴、涡轮同旋转轴；转向器内还设有角位移传感器，角位移传感器的定子紧固连接所述螺杆，角位移传感器的转子紧固连接所述扭杆；当方向盘的转动自转向轴输入后，由于扭杆的上下两端分别紧固连接转向轴与螺杆，因此扭杆发生转动变形，角位移传感器接收扭矩角度信号然后传递给控制器的ECU，控制器通过接收信号、结合整车信号进行运算，控制电机转动，电机驱动蜗杆旋转，电机的扭矩通过蜗轮蜗杆的减速增扭后将增大的扭矩传递给螺杆，驱动螺杆转动。螺杆转动后将扭矩通过行星滚柱传递给行星滚柱丝杠螺母，行星滚柱丝杠螺母再通过其外圆周面上的齿条驱动扇形齿轮，实现将旋转运动转化为摇臂轴的旋转运动，实现电动转向。
优选的，所述螺杆的柱面下部为多头螺纹，行星滚柱丝杠螺母为压紧行星滚柱丝杠定位器锁紧螺母，螺杆与行星滚柱丝杠螺母之间设有多个行星滚柱，行星滚柱外圆周设有螺纹与螺杆的外螺纹以及行星滚柱丝杠螺母的内螺纹匹配。
优选的，所述角位移传感器包括TAS传感器。
优选的，所述扭杆紧固连接转向轴的连接方式包括销轴连接。
优选的，所述扭杆底部紧固连接螺杆上端面连接方式包括花键压装连接。
优选的，所述螺杆通过限位扁进行轴向限位。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型结构简单，可与现有液压、电液、电动循环球转向器进行互换，直接布置，同时完全去掉了液压、电液转向的液压机液压配套的泵、油管、油壶等设备；行星滚珠丝杠强度相比传统的循环球结构承载力大，只要输入电机的扭矩足够大，可以完全覆盖轻、中、重卡的商用车电动转向。
2、本实用新型结构为纯机械结构，其成本和液压系统相当，接近电动循环球结构，成本较电液转向有大幅度降低，同时在使用过程中，电动转向的能耗较传统液压转向和电液转向节能5％以上，具有较大的能耗经济性，对国六标准有积极贡献。
3、本实用新型电动转向能有效提升整车的操控性和舒适度，可实现原地转向轻便，高速转向路感明显、主动线性回正、抑制地面波动等功能，改善商用车的长途运输带来的疲惫感。本实用新型产品作为商用车横向位置执行机构，可接受整车MCU下达的转向指令，实时、精准、快速的完成转向功能，辅助商用车实现ADAS主动安全功能，降低交通事故的产生，保护驾驶员的人身安全。
4、本实用新型由于行星滚柱丝杠受力接触面比传统的循环球结构大，其承载力提升10倍以上，有效的避免了传统结构的滚道点蚀、磨损造成的间隙大、卡滞、异响等问题，能有效减少商用车超载带来的产品质量问题，同时能杜绝传统液压转向和电液转向的漏油、液压异响等故障，其成本也不会大幅增加，若成功推广将会带来大规模应用。
附图说明
图1是一种行星滚柱丝杠式商用车电动转向器正视图；
图2是图1的A-A向剖视图；
图3是行星滚珠丝杠局部侧视图；
图4是行星滚珠丝杠俯视图。
图中：1、电机；2、转向器；3、摇臂轴；4、上壳体；5、下壳体；6、螺杆；7、行星滚柱丝杠螺母；8、齿条；9、扇形齿轮；10、扭杆；11、转向轴；12、涡轮；13、蜗杆；14、角位移传感器；15、行星滚柱。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的相关技术进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参考图1～4，一种行星滚柱丝杠式商用车电动转向器，包括电机1、转向器2、摇臂轴3，转向器2由上壳体4与下壳体5扣合组成，转向器2内部转动连接有螺杆6，螺杆6的柱面下部与行星滚柱丝杠螺母7的内辊道转动连接，行星滚柱丝杠螺母7的外壁沿轴向设有齿条8与转向器2上的扇形齿轮9啮合，螺杆6的上端面紧固连接扭杆10的底部，扭杆10的顶部紧固连接转向轴11，转向轴11连接至方向盘，螺杆6的柱面上部紧固连接有涡轮12，涡轮12的圆周外齿轮啮合有蜗杆13，蜗杆13由电机1驱动旋转；螺杆6、扭杆10、转向轴11、涡轮12同旋转轴；转向器2内还设有角位移传感器14，角位移传感器14的定子紧固连接所述螺杆6，角位移传感器14的转子紧固连接所述扭杆10；当方向盘的转动自转向轴11输入后，由于扭杆10的上下两端分别紧固连接转向轴11与螺杆6，因此扭杆10发生转动变形，角位移传感器14接收扭矩角度信号然后传递给控制器的ECU，控制器通过接收信号、结合整车信号进行运算，控制电机1转动，电机1驱动蜗杆13旋转，电机1的扭矩通过蜗轮12蜗杆13的减速增扭后将增大的扭矩传递给螺杆6，驱动螺杆6转动。螺杆6转动后将扭矩通过行星滚柱15传递给行星滚柱丝杠螺母7，行星滚柱丝杠螺母7再通过其外圆周面上的齿条8驱动扇形齿轮9，实现将旋转运动转化为摇臂轴的旋转运动，实现电动转向。
进一步的，所述螺杆6的柱面下部为多头螺纹，行星滚柱丝杠螺母7为压紧行星滚柱丝杠定位器锁紧螺母，螺杆6与行星滚柱丝杠螺母7之间设有多个行星滚柱15，行星滚柱15外圆周设有螺纹与螺杆6的外螺纹以及行星滚柱丝杠螺母7的内螺纹匹配。
进一步的，所述角位移传感器14包括TAS传感器。
进一步的，所述扭杆10紧固连接转向轴11的连接方式包括销轴连接。
进一步的，所述扭杆10底部紧固连接螺杆6上端面连接方式包括花键压装连接。
进一步的，所述螺杆6通过限位扁进行轴向限位。
实施例
本实施例中，螺杆6和行星滚柱15与行星滚柱丝杠螺母7配合，通过两端的滚柱定位器定位后，两端用锁紧螺母压紧。然后将组件的上下两端压装角接触球轴承，装入上壳体4、下壳体5封闭的空间内，然后用调整螺母调整压紧后，用锁片锁住。接着在壳体侧腔装入摇臂轴3的组件，摇臂轴3的扇形齿轮9与行星滚柱丝杠螺母7的齿条8配合，形成行星滚柱式机械分总成。然后在螺杆6伸出部位压装扭杆10，装上转向轴11后，通过销子配钻成整体，在螺杆6上压装蜗轮12，在转向轴11、螺杆6上压装角位移传感器14的定子和转子，在壳体内压装相关支撑轴承后装入蜗杆13后，将整体组件与下部机械部分总成连接打紧，然后在上部装上压盖，最后将电机1以及控制器总成与蜗杆壳体连接打紧。将角位移传感器14的线束与电机1的控制器总成相对应接口相连，整个电动转向器即可正常工作。
ECU控制器设有车速、扭矩、转角等CAN信号接口，并与整车MCU相连，从而实现车辆行驶周边环境识别、车速、转向姿态识别，协助驾驶员视线智能化转向操作。
方向盘的转动输入转向轴11后，扭杆10发生转动变形，角位移传感器14接收扭矩角度信号然后传递给控制器的ECU，控制器通过接收信号、结合整车信号进行运算，控制电机1转动，电机1和蜗杆13相连，电机1的扭矩通过蜗轮12蜗杆13的减速增扭后将增大的扭矩传递给螺杆6，驱动螺杆6转动。螺杆6转动后将扭矩通过行星滚柱15传递给行星滚柱丝杠螺母7，实现将旋转运动转化为行星滚柱丝杠螺母7外圆周齿条8的直线运动，通过齿条8和摇臂轴3的扇形齿轮9，将齿条8直线运动传递为摇臂轴3的旋转运动，实现电动转向。整个机构有三级减速，蜗轮蜗杆减速机构、螺杆螺母减速机构、螺母摇臂轴减速机构。
综上所述，本实用新型提供了一种行星滚柱丝杠式商用车电动转向器，通过行星滚柱丝杠代替了循环球转向，极大的提高了转向结构的承载能力，因此本实用新型拥有广泛的应用前景。
需要强调的是：以上仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。
Claims (6)
1.一种行星滚柱丝杠式商用车电动转向器，包括电机(1)、转向器(2)、摇臂轴(3)，所述转向器(2)由上壳体(4)与下壳体(5)扣合组成，其特征在于，所述转向器(2)内部转动连接有螺杆(6)，所述螺杆(6)的柱面下部与行星滚柱丝杠螺母(7)的内辊道转动连接，所述行星滚柱丝杠螺母(7)的外壁沿轴向设有齿条(8)与转向器(2)上的扇形齿轮(9)啮合，所述螺杆(6)的上端面紧固连接扭杆(10)的底部，所述扭杆(10)的顶部紧固连接转向轴(11)，所述转向轴(11)连接至方向盘，所述螺杆(6)的柱面上部紧固连接有涡轮(12)，所述涡轮(12)的圆周外齿轮啮合有蜗杆(13)，所述蜗杆(13)由所述电机(1)驱动旋转；
所述螺杆(6)、扭杆(10)、转向轴(11)、涡轮(12)同旋转轴；
所述转向器(2)内还设有角位移传感器(14)，所述角位移传感器(14)的定子紧固连接所述螺杆(6)，所述角位移传感器(14)的转子紧固连接所述扭杆(10)。
2.根据权利要求1所述的一种行星滚柱丝杠式商用车电动转向器，其特征在于，所述螺杆(6)的柱面下部为多头螺纹，所述行星滚柱丝杠螺母(7)为压紧行星滚柱丝杠定位器锁紧螺母，所述螺杆(6)与行星滚柱丝杠螺母(7)之间设有多个行星滚柱(15)，所述行星滚柱(15)外圆周设有螺纹与螺杆(6)的外螺纹以及行星滚柱丝杠螺母(7)的内螺纹匹配。
3.根据权利要求1所述的一种行星滚柱丝杠式商用车电动转向器，其特征在于，所述角位移传感器(14)包括TAS传感器。
4.根据权利要求1所述的一种行星滚柱丝杠式商用车电动转向器，其特征在于，所述扭杆(10)紧固连接转向轴(11)的连接方式包括销轴连接。
5.根据权利要求1所述的一种行星滚柱丝杠式商用车电动转向器，其特征在于，所述扭杆(10)底部紧固连接螺杆(6)上端面连接方式包括花键压装连接。
6.根据权利要求1所述的一种行星滚柱丝杠式商用车电动转向器，其特征在于，所述螺杆(6)通过限位扁进行轴向限位。
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