CN219159469U - 一种电动助力转向系统用的轻量化蜗轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光纤技术领域,涉及一种电动助力转向系统用的轻量化蜗轮，包括：环形的轮轴瓦、轮辐、轮毂，轮轴瓦的内圈为光滑圆孔，轮轴瓦的内圈用于套设助力轴传递扭矩，轮辐的内圈卡接固定在轮轴瓦的外圈上，轮毂的内圈卡接固定在轮辐的外圈上，轮毂的外圈设有涡轮齿，本实用新型通过轮轴瓦与轮辐之间、轮辐与轮毂之间的凹凸啮合连接由内向外传递扭矩，同时延径向由内向外的材料强度依次减小的同时单位体积重量逐渐同步减小，因此本实用新型能够满足涡轮传递扭矩的同时减小涡轮的重量，因而本实用新型灵敏度高、易于控制以及操作舒适性好。

Description

一种电动助力转向系统用的轻量化蜗轮

技术领域

本实用新型属于汽车电动助力技术领域，涉及一种电动助力转向系统用的轻量化蜗轮。

背景技术

随着汽车智能驾驶的发展，电动助力转向系统也蓬勃发展；而蜗轮蜗杆机构由于其结构紧凑，单级传动可实现较大减速比，广泛应用与电动助力转向系统减速机构，蜗轮蜗杆减速机构将电机扭矩减速增扭后与驾驶员转向手力叠加后，共同操纵转向执行机构实现转向动作；当前电动助力转向系统用蜗轮多为钢制骨架加塑料齿圈结构组成，这种结构在电机助力扭矩不大的中小型汽车上应用广泛。

但是，随着电机助力扭矩的不断增大，为了保证齿圈的强度，蜗轮轮坯的整体尺寸也在不断增大，因此引起蜗轮重量变大，这样一来，一方面是不符合整车越来越严苛的轻量化要求，另一方面蜗轮重量增大会导致系统转动惯量增大，造成系统响应的灵敏度降低，增加转向系统控制难度，因而进一步影响转向操纵舒适性，因此需要一种应用于电动助力转向系统的轻量化蜗轮结构，解决重量变大以及转动惯性增大造成的灵敏度低、难以控制以及操作舒适性差的问题。

发明内容

本实用新型解决技术问题所采取的技术方案是：一种电动助力转向系统用的轻量化蜗轮，包括：轮轴瓦、轮辐、轮毂，轮轴瓦、轮辐、轮毂均为环形，轮轴瓦的内圈为光滑圆孔，轮轴瓦的内圈用于套设助力轴传递扭矩，轮辐的内圈卡接固定在轮轴瓦的外圈上，轮毂的内圈卡接固定在轮辐的外圈上，轮毂的外圈设有涡轮齿；

轮辐的沿径向的截面呈“工”字型，轮辐的内圈卡接固定轮轴瓦外圈的卡接方式为：轮轴瓦的外圈环绕设有多个凸起，凸起的力传递方向垂直于轮轴瓦的轴心，轮辐的内圈设有与凸起啮合的凹槽；

轮毂的内圈卡接固定轮辐的外圈的卡接方式为：轮辐的外圈环绕均布设有多个力传递方向垂直于轮轴瓦轴心的齿形台，轮毂的内圈设有与齿形台啮合的齿形槽；

轮轴瓦、轮辐、轮毂三者材料的熔点关系为：轮轴瓦＞轮辐＞轮毂；轮辐采用轻质材料制成。

优选的，所述凸起与凹槽啮合的卡紧方式包括齿轮啮合、花键啮合、销台啮合。

优选的，所述凸起的上表面环绕轮轴瓦外圆设有垂直于轴向的环形槽，凹槽的对应位置设有环绕轮辐内圆的垂直于轴向的环形台，环形槽与环形台啮合；环形槽与环形台啮合为轮轴瓦与轮辐之间提供了轴向的作用力与反作用力，保证了轮轴瓦与轮辐的轴向能承受较大压力不分离。

优选的，所述轮毂的内圈设有延径向向内的翻边，翻边从两侧分别向内包裹着轮辐外圈的“工”字型的上翼缘的两侧，翻边包裹轮辐外圈，为轮辐与轮毂之间提供了轴向的作用力与反作用力，保证了轮辐与轮毂的轴向能承受较大压力不分离。

优选的，所述轮轴瓦为钢制，轮辐采用铝合金或者高强度尼龙制成，轮毂为塑料制成；延径向由内向外单位面积承受的扭矩逐渐变小，轴瓦、轮辐、轮毂的材料强度依次减小的同时单位体积重量逐渐同步减小，因此能够在满足涡轮传递扭矩的同时减小涡轮的重量。

优选的，所述轮辐的内圈采用嵌件铸造镶嵌在轮轴瓦的外圈上；轮辐与轮轴瓦通过嵌件铸造工艺成型，这样可以保证轮辐与轮轴瓦的凸起与凹槽啮合处紧密贴合。

优选的，所述轮毂的内圈采用嵌件注塑镶嵌在轮辐的外圈上；轮毂与轮辐采用嵌件注塑工艺成型，这样轮毂可以充分包裹在轮辐外圈上，使得齿形台与齿形槽的啮合处紧密贴合。

优选的，所述涡轮齿采用滚齿加工或直接注塑成型，因此成型简单，成本低廉。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型通过轮轴瓦与轮辐之间、轮辐与轮毂之间的凹凸啮合连接由内向外传递扭矩，同时延径向由内向外的材料强度依次减小的同时单位体积重量逐渐同步减小，因此本实用新型能够满足涡轮传递扭矩的同时减小涡轮的重量，因而本实用新型灵敏度高、易于控制以及操作舒适性好。

2.本实用新型通过环形槽与环形台啮合、翻边包裹轮辐外圈为轮轴瓦与轮辐之间、轮辐与轮毂之间提供了轴向的作用力与反作用力，保证了轮轴瓦与轮辐、轮辐与轮毂的轴向能承受较大压力不分离，因此本实用新型具有更好的轴向稳定性。

3.本实用新型通过嵌件铸造、嵌件注塑使得轮辐套设在轮轴瓦外、轮毂套设在轮辐外，保证了轮轴瓦与轮辐之间、轮辐与轮毂之间的凹凸啮合处的紧密贴合，因此本实用新型具有更好的扭矩传递效果。

附图说明

图1是一种电动助力转向系统用的轻量化蜗轮立体结构剖图；

图2是蜗轮各组成部分结构及成型过程示意图；

图3是蜗轮横截面剖视图；

图4是蜗轮纵向截面剖视图。

1、轮轴瓦；2、轮辐；3、轮毂；11、凸起；12、环形槽；21、凹槽；22、齿形台；23、环形台；31、涡轮齿；32、齿形槽；33、翻边。

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1～4，一种电动助力转向系统用的轻量化蜗轮，包括：轮轴瓦1、轮辐2、轮毂3，轮轴瓦1、轮辐2、轮毂3均为环形，轮轴瓦1的内圈为光滑圆孔，轮轴瓦1的内圈用于套设助力轴传递扭矩，轮辐2的内圈卡接固定在轮轴瓦1的外圈上，轮毂3的内圈卡接固定在轮辐2的外圈上，轮毂3的外圈设有涡轮齿31；

轮辐2的沿径向的截面呈“工”字型，轮辐2的内圈卡接固定轮轴瓦1外圈的卡接方式为：轮轴瓦1的外圈环绕设有多个凸起11，凸起11的力传递方向垂直于轮轴瓦1的轴心，轮辐2的内圈设有与凸起11啮合的凹槽21；

轮毂3的内圈卡接固定轮辐2的外圈的卡接方式为：轮辐2的外圈环绕均布设有多个力传递方向垂直于轮轴瓦1轴心的齿形台22，轮毂3的内圈设有与齿形台22啮合的齿形槽32；

轮轴瓦1、轮辐2、轮毂3三者材料的熔点关系为：轮轴瓦1＞轮辐2＞轮毂3；轮辐2采用轻质材料制成。

进一步的，所述凸起11与凹槽21啮合的卡紧方式包括齿轮啮合、花键啮合、销台啮合。

进一步的，所述凸起11的上表面环绕轮轴瓦1外圆设有垂直于轴向的环形槽12，凹槽21的对应位置设有环绕所述轮辐2内圆的垂直于轴向的环形台23，环形槽12与环形台23啮合；环形槽12与环形台23啮合为轮轴瓦1与轮辐2之间提供了轴向的作用力与反作用力，保证了轮轴瓦1与轮辐2的轴向能承受较大压力不分离。

进一步的，所述轮毂3的内圈设有延径向向内的翻边33，翻边33从两侧分别向内包裹着轮辐2外圈的“工”字型的上翼缘的两侧，翻边33包裹轮辐2外圈，为轮辐2与轮毂3之间提供了轴向的作用力与反作用力，保证了轮辐2与轮毂3的轴向能承受较大压力不分离。

进一步的，所述轮轴瓦1为钢制，轮辐2采用铝合金或者高强度尼龙制成，轮毂3为塑料制成；延径向由内向外单位面积承受的扭矩逐渐变小，轴瓦1、轮辐2、轮毂3的材料强度依次减小的同时单位体积重量逐渐同步减小，因此能够在满足涡轮传递扭矩的同时减小涡轮的重量。

进一步的，所述轮辐2的内圈采用嵌件铸造镶嵌在轮轴瓦1的外圈上；轮辐2与轮轴瓦1通过嵌件铸造工艺成型，这样可以保证轮辐2与轮轴瓦1的凸起11与凹槽21啮合处紧密贴合。

进一步的，所述轮毂3的内圈采用嵌件注塑镶嵌在轮辐2的外圈上；轮毂3与轮辐2采用嵌件注塑工艺成型，这样轮毂3可以充分包裹在轮辐2外圈上，使得齿形台22与齿形槽32的啮合处紧密贴合。

进一步的，所述涡轮齿31采用滚齿加工或直接注塑成型，因此成型简单，成本低廉。

实施例

本实施例中，如图1所示，蜗轮由三部分组成，该轻量化蜗轮由三部分组成：钢制轮轴瓦1，轻质材料轮辐2，塑料轮毂3。

如图2所示，钢制轮轴瓦1的内孔光滑圆孔，与助力轴过盈配合用于传递扭矩，钢制轮轴瓦1的外圈上均匀分布着若干齿形凸起11，钢制轮轴瓦1外圈齿形凸起11沿轴向分布着若干环形槽12。轻质材料轮辐2与钢制轮轴瓦1通过嵌件铸造工艺成型，这样可以保证轻质材料轮辐2与钢制轮轴瓦1外圈上的齿形凸起11与凹槽21、环形槽12与环形台23紧密贴合，用于传递大的扭矩不至于松脱，而且钢制轮轴瓦1与轻质材料轮辐2轴向能承受较大压力不分离；同样的，轻质材料轮辐2外圈上均匀分布着若干齿形台22。塑料轮毂3与轻质材料轮辐2同样采用嵌件注塑工艺成型，这样塑料轮毂3可以充分包裹在轮辐2外圈上，使得齿形台22与齿形槽32、翻边33与轮辐2外圈的“工”字型的上翼缘的两侧紧密贴合，用于传递大的扭矩，而且塑料轮毂3与轻质材料轮辐2轴向能承受较大压力不分离。而塑料轮毂3外圆周上的涡轮齿31既可以通过滚齿加工，也可以直接注塑成型，成型简单，成本低廉。

如图3所示，轮辐2的材料已经充分填充到轮轴瓦1的凸起11间隙中，这样齿形交错的结构可以保证轮辐2与轮轴瓦1之间传递大的扭矩而不松脱；轮毂3的材料已经充分填充到轮辐2外圈上的齿形台22的间隙中，同样这样齿形交错的结构可以保证轮辐2与轮毂3之间传递大的扭矩而不松脱.

如图4所示，轮辐2的材料已经充分填充到轮轴瓦1外圈上的环形槽12内，这样可以保证轮辐2与轮轴瓦1在受到较大轴向力时仍保持良好配合状态而不至分离；轮毂3的翻边33均匀包裹在轮辐2外圈的“工”字型的上翼缘的两侧，这样这样可以保证轮辐2与轮毂3在受到较大轴向力时仍保持良好配合状态而不至分离。

本实施例中的蜗轮由钢制轮轴瓦1，轻质材料轮辐2和塑料轮毂3组成，利用轻质材料轮辐1替代钢制骨架，整个蜗轮的重量可以降低45％～70％，有效降低了蜗轮的重量，另一方面降低了系统转动惯量，提升了转向系统响应的灵敏度。而且本发明结构简单、成本低廉，可以降低转向系统的开发成本。

综上所述，本实用新型提供了一种电动助力转向系统用的轻量化蜗轮，通过轮轴瓦与轮辐之间、轮辐与轮毂之间的凹凸啮合连接由内向外传递扭矩，同时延径向由内向外的材料强度依次减小的同时单位体积重量逐渐同步减小，因此本实用新型能够满足涡轮传递扭矩的同时减小涡轮的重量，因而本实用新型灵敏度高、易于控制以及操作舒适性好，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技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种电动助力转向系统用的轻量化蜗轮，其特征在于，包括：轮轴瓦(1)、轮辐(2)、轮毂(3)，所述轮轴瓦(1)、轮辐(2)、轮毂(3)均为环形，所述轮轴瓦(1)的内圈为光滑圆孔，所述轮轴瓦(1)的内圈用于套设助力轴传递扭矩，所述轮辐(2)的内圈卡接固定在轮轴瓦(1)的外圈上，所述轮毂(3)的内圈卡接固定在轮辐(2)的外圈上，所述轮毂(3)的外圈设有蜗轮齿(31)；

所述轮辐(2)的沿径向的截面呈“工”字型，所述轮辐(2)的内圈卡接固定轮轴瓦(1)外圈的卡接方式为：所述轮轴瓦(1)的外圈环绕设有多个凸起(11)，所述凸起(11)的力传递方向垂直于轮轴瓦(1)的轴心，所述轮辐(2)的内圈设有与所述凸起(11)啮合的凹槽(21)；

所述轮毂(3)的内圈卡接固定轮辐(2)的外圈的卡接方式为：轮辐(2)的外圈环绕均布设有多个力传递方向垂直于轮轴瓦(1)轴心的齿形台(22)，所述轮毂(3)的内圈设有与所述齿形台(22)啮合的齿形槽(32)；

所述轮轴瓦(1)、轮辐(2)、轮毂(3)三者材料的熔点关系为：轮轴瓦(1)＞轮辐(2)＞轮毂(3)；所述轮辐(2)采用轻质材料制成。

2.根据权利要求1所述的一种电动助力转向系统用的轻量化蜗轮，其特征在于，所述凸起(11)与所述凹槽(21)啮合的卡紧方式包括齿轮啮合、花键啮合、销孔啮合。

3.根据权利要求1所述的一种电动助力转向系统用的轻量化蜗轮，其特征在于，所述凸起(11)的上表面环绕所述轮轴瓦(1)外圆设有垂直于轴向的环形槽(12)，所述凹槽(21)的对应位置设有环绕所述轮辐(2)内圆的垂直于轴向的环形台(23)，所述环形槽(12)与所述环形台(23)啮合。

4.根据权利要求1所述的一种电动助力转向系统用的轻量化蜗轮，其特征在于，所述轮毂(3)的内圈设有延径向向内的翻边(33)，所述翻边(33)从两侧分别向内包裹着轮辐(2)外圈的“工”字型的上翼缘的两侧。

5.根据权利要求1所述的一种电动助力转向系统用的轻量化蜗轮，其特征在于，所述轮轴瓦(1)为钢制，所述轮辐(2)采用铝合金或者高强度尼龙制成，所述轮毂(3)为塑料制成。

6.根据权利要求1所述的一种电动助力转向系统用的轻量化蜗轮，其特征在于，所述轮辐(2)的内圈采用嵌件铸造镶嵌在轮轴瓦(1)的外圈上。

7.根据权利要求1所述的一种电动助力转向系统用的轻量化蜗轮，其特征在于，所述轮毂(3)的内圈采用嵌件注塑镶嵌在轮辐(2)的外圈上。

8.根据权利要求1所述的一种电动助力转向系统用的轻量化蜗轮，其特征在于，所述蜗轮齿(31)采用滚齿加工或直接注塑成型。

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