CN220785894U - 电动助力转向系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电动助力转向系统及汽车，电动助力转向系统包括：与方向盘连接的输入轴、电机、第一齿轮组、输出轴、第二齿轮组、以及控制器，输入轴上设置有扭矩传感器，扭矩传感器的输出端与控制器通信连接，控制器驱动电机工作；输出轴一端与第一齿轮组连接，另一端通过转向中间轴与转向机连接，电机的电机旋转轴一端与第一齿轮组连接，另一端与第二齿轮组连接，输入轴一端与第二齿轮组连接，第一齿轮组与第二齿轮组平行。本实用新型输入轴、输出轴与电机旋转轴的轴线为同轴，整体结构紧凑且适应大多数车型。另外，采用了行星齿轮组从而提高了手感及降低NVH问题。

Description

电动助力转向系统及汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车相关技术领域，特别是一种电动助力转向系统及汽车。

背景技术

电动助力转向系统(Electronic Power Steering，简称EPS)，在汽车转向时，控制器通过扭矩传感器检测方向盘的旋转方向及力矩需求，然后控制电机产生相应的动力协助驾车者进行动力转向。

如图1和图2所示，现有的电动助力转向系统，包括连接方向盘且设置扭矩传感器的输入轴1’、电机2’、蜗轮3’、输入轴1’与电机2’的电机旋转轴垂直，并与蜗轮3’连接。通过扭矩传感器检测输入轴1’的扭转力矩，从而控制电机2’输出相应的动力协助转向。

然而，由于输入轴1’与电机2’的电机旋转轴垂直，因此，其限制了整体的封装结构，限制了电机的位置，整体结构过大，且无法同时适应大多数的车型。同时涡轮3’容易导致噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)问题，且无法灵活改变齿轮比。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有技术的电动助力转向系统采用垂直设计，整体结构过大的技术问题，提供一种电动助力转向系统及汽车。

本实用新型提供一种电动助力转向系统，包括：与方向盘连接的输入轴、电机、第一齿轮组、输出轴、第二齿轮组、以及控制器，所述输入轴上设置有扭矩传感器，所述扭矩传感器的输出端与所述控制器通信连接，所述控制器驱动所述电机工作；

所述输出轴一端与所述第一齿轮组连接或所述输出轴一端从所述第一齿轮组延伸出，所述输出轴的另一端用于与转向机连接，所述电机的电机旋转轴一端与所述第一齿轮组连接，另一端与所述第二齿轮组连接，所述输入轴一端与所述第二齿轮组连接，所述第一齿轮组与所述第二齿轮组平行。

进一步地，所述第一齿轮组包括相互啮合且轴线平行的第一齿轮组第一齿轮、以及第一齿轮组第二齿轮，所述第二齿轮组包括相互啮合且轴线平行的第二齿轮组第一齿轮、以及第二齿轮组第二齿轮；

所述输出轴一端与所述第一齿轮组第二齿轮连接，所述电机旋转轴一端与所述第一齿轮组第一齿轮连接，另一端与所述第二齿轮组第一齿轮连接，所述输入轴一端与所述第二齿轮组第二齿轮连接。

更进一步地，所述第一齿轮组为行星齿轮组，所述第一齿轮组第一齿轮为中心齿轮，所述第一齿轮组第二齿轮为与所述中心齿轮啮合的外部齿轮，所述第二齿轮组为行星齿轮组，所述第二齿轮组第一齿轮为中心齿轮，所述第二齿轮组第二齿轮为与所述中心齿轮啮合的外部齿轮。

再进一步地，所述第一齿轮组包括多个所述第一齿轮组第二齿轮、与所述第一齿轮组第二齿轮连接的第一行星架以及第一齿圈，多个所述第一齿轮组第二齿轮环绕所述第一齿轮组第一齿轮，所述第一齿轮组第二齿轮分别与所述第一齿轮组第一齿轮以及所述第一齿圈啮合，所述第一行星架一面分别与多个所述第一齿轮组第二齿轮连接，另一面的中心固定有第一中心轴，所述第一中心轴与所述输出轴连接或所述输出轴自所述第一中心轴延伸出，并与所述第一中心轴形成为一体式结构，所述第二齿轮组包括多个所述第二齿轮组第二齿轮、与所述第二齿轮组第二齿轮连接的第二行星架以及第二齿圈，多个所述第二齿轮组第二齿轮环绕所述第二齿轮组第一齿轮，所述第二齿轮组第二齿轮分别与所述第二齿轮组第一齿轮以及所述第一齿圈啮合，所述第二行星架一面分别与多个所述第二齿轮组第二齿轮连接，另一面的中心固定有第二中心轴，所述第二中心轴与所述输入轴连接。

进一步地，所述电机为贯穿轴电机。

进一步地，还包括容置所述电机、所述第一齿轮组和所述第二齿轮组的外壳。

进一步地，还包括：前端用于与转向机连接的转向中间轴，所述输出轴一端与所述第一齿轮组连接或所述输出轴一端从所述第一齿轮组延伸出，所述输出轴的另一端与所述转向中间轴的后端连接。

更进一步地，所述输出轴通过万向节与所述转向中间轴的后端连接。

再进一步地，所述控制器为车载电子控制单元。

本实用新型提供一种汽车，包括：车体、以及如前所述的电动助力转向系统，所述电动助力转向系统的所述输入轴与所述车体的方向盘连接，所述电动助力转向系统的所述输出轴与所述车体的转向机连接。

本实用新型的输入轴、输出轴、以及电机旋转轴分别连接第一齿轮组和第二齿轮组，同时设置第一齿轮组与第二齿轮组平行，使得输入轴、输出轴与电机旋转轴的轴线为同轴，整体结构紧凑且适应大多数车型。另外，采用了行星齿轮组从而提高了手感及降低NVH问题。

附图说明

图1为现有技术电动助力转向系统的结构示意图；

图2为现有技术电动助力转向系统的内部结构示意图；

图3为本实用新型一种电动助力转向系统的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例电机与第一齿轮组和第二齿轮组的连接立体示意图；

图5为本实用新型一实施例电机与第一齿轮组和第二齿轮组加装外壳的立体示意图；

图6为本实用新型一实施例电机与第一齿轮组和第二齿轮组的连接剖面图；

图7为本实用新型一实施例电机与第一齿轮组和第二齿轮组加装外壳的主视图；

图8为本实用新型一实施例电机与第一齿轮组和第二齿轮组加装外壳的左视图。

标记说明：

1’-输入轴、2’-电机、3’-蜗轮；1-输入轴；2-电机；21-电机旋转轴；3-第一齿轮组；31-第一齿轮组第一齿轮；32-第一齿轮组第二齿轮；33-第一行星架；331-第一中心轴；34-第一齿圈；4-输出轴；5-第二齿轮组；51-第二齿轮组第一齿轮；52-第二齿轮组第二齿轮；53-第二行星架；531-第二中心轴；54-第二齿圈；6-外壳；7-转向中间轴；8-方向盘；9-转向机；10-万向节。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细的说明。

如图3和图4所示，本实用新型一种电动助力转向系统，包括：与方向盘8连接的输入轴1、电机2、第一齿轮组3、输出轴4、第二齿轮组5以及控制器，所述输入轴1上设置有扭矩传感器，所述扭矩传感器的输出端与所述控制器(图中未示出)通信连接，所述控制器驱动所述电机2工作；

所述输出轴4一端与所述第一齿轮组3连接或所述输出轴4一端从所述第一齿轮组3延伸出，所述输出轴4的另一端通过转向中间轴7与转向机9连接，所述电机2的电机旋转轴21一端与所述第一齿轮组3连接，另一端与所述第二齿轮组5连接，所述输入轴1一端与所述第二齿轮组5连接，所述第一齿轮组3与所述第二齿轮组5平行。

具体来说，输入轴1与方向盘8连接，且设置扭矩传感器，扭矩传感器检测输入轴的扭转力矩，并通过控制器控制电机2的电机旋转轴21的旋转，电机旋转轴21的旋转分别带动第一齿轮组3和第二齿轮组5，并带动与第一齿轮组3连接或者从第一齿轮组3延伸出的输出轴4、以及与第二齿轮组5连接的输入轴1旋转，输出轴4通过转向中间轴7与转向机9连接，从而向转向机9提供转向力。输入轴1与方向盘8连接，提供反馈力。由于第一齿轮组3和第二齿轮组5平行，使得输出轴4、电机旋转轴21、以及输入轴1为同轴，使得整体结构能够更为紧凑。控制器则与电机电气连接，驱动电机工作。

本实用新型的输入轴、输出轴以及电机旋转轴分别连接第一齿轮组和第二齿轮组，同时设置第一齿轮组与第二齿轮组平行，使得输入轴、输出轴与电机旋转轴的轴线为同轴，整体结构紧凑且适应大多数车型。

在其中一个实施例中，所述第一齿轮组3包括相互啮合且轴线平行的第一齿轮组第一齿轮31、以及第一齿轮组第二齿轮32，所述第二齿轮组5包括相互啮合且轴线平行的第二齿轮组第一齿轮51、以及第二齿轮组第二齿轮52；

所述输出轴4一端与所述第一齿轮组第二齿轮32连接，所述电机旋转轴21一端与所述第一齿轮组第一齿轮31连接，另一端与所述第二齿轮组第一齿轮51连接，所述输入轴1一端与所述第二齿轮组第二齿轮52连接。

本实施例通过相互啮合且轴线平行的齿轮传递力矩，以保证输入轴、输出轴与电机旋转轴的轴线为同轴。

如图4所示，在其中一个实施例中，所述第一齿轮组3为行星齿轮组，所述第一齿轮组第一齿轮31为中心齿轮，所述第一齿轮组第二齿轮32为与所述中心齿轮啮合的外部齿轮，所述第二齿轮组5为行星齿轮组，所述第二齿轮组第一齿轮51为中心齿轮，所述第二齿轮组第二齿轮52为与所述中心齿轮啮合的外部齿轮。

具体来说，中心齿轮又称为太阳齿轮，外部齿轮又称为行星齿轮。

本实施例采用了行星齿轮组从而使得运行更加顺畅，提高了手感及降低NVH问题。同时，能够通过使用不同的齿轮以调节齿轮比。

如图4至图8所示，在其中一个实施例中，所述第一齿轮组3包括多个所述第一齿轮组第二齿轮32、与所述第一齿轮组第二齿轮32连接的第一行星架33以及第一齿圈34，多个所述第一齿轮组第二齿轮32环绕所述第一齿轮组第一齿轮31，所述第一齿轮组第二齿轮32分别与所述第一齿轮组第一齿轮31以及所述第一齿圈34啮合，所述第一行星架33一面分别与多个所述第一齿轮组第二齿轮32连接，另一面的中心固定有第一中心轴331，所述第一中心轴331与所述输出轴4连接或所述输出轴4自所述第一中心轴331延伸出，并与所述第一中心轴331形成为一体式结构，所述第二齿轮组5包括多个所述第二齿轮组第二齿轮52、与所述第二齿轮组第二齿轮52连接的第二行星架53以及第二齿圈54，多个所述第二齿轮组第二齿轮52环绕所述第二齿轮组第一齿轮51，所述第二齿轮组第二齿轮52分别与所述第二齿轮组第一齿轮51以及所述第二齿圈54啮合，所述第二行星架53一面分别与多个所述第二齿轮组第二齿轮52连接，另一面的中心固定有第二中心轴531，所述第二中心轴531与所述输入轴1连接。

参见图3至图8，当输出轴4和第一中心轴331为一体式结构时，输出轴4自第一中心轴331延伸出，前者即为后者的延长轴。

具体地，第一齿轮组第二齿轮32分别与第一齿轮组第一齿轮31以及第一齿圈34啮合，多个作为行星齿轮的第一齿轮组第二齿轮32环绕作为太阳齿轮的第一齿轮组第一齿轮31，第一行星架33一面固定多个轴承，轴承插入每个第一齿轮组第二齿轮32内，第一行星架33另一面的中心连接固定第一中心轴331，第一中心轴331与输出轴4连接或所述输出轴4自所述第一中心轴331延伸出，并与所述第一中心轴331形成为一体式结构。由于电机2的电机旋转轴21与第一齿轮组第一齿轮31连接，因此，当电机旋转轴21旋转时，将带动第一齿轮组第一齿轮31旋转，从而驱动多个第一齿轮组第二齿轮32环绕第一齿轮组第一齿轮31旋转，多个第一齿轮组第二齿轮32的旋转将带动第一行星架33旋转，从而使得第一中心轴331旋转并带动输出轴4旋转。

需要说明的是，当输出轴4和第一中心轴331为一体式结构时，实际上，输出轴4即为第一中心轴331的延长部分，因此第一行星架33旋转使得第一中心轴331(即输出轴4)旋转。

第二齿轮组第二齿轮52分别与第二齿轮组第一齿轮51以及第二齿圈54啮合，多个作为行星齿轮的第二齿轮组第二齿轮52环绕作为太阳齿轮的第二齿轮组第一齿轮51，第二行星架53一面固定多个轴承，轴承插入每个第二齿轮组第二齿轮52内，第二行星架53另一面的中心连接固定第二中心轴531，第二中心轴531与输入轴1连接。由于电机2的电机旋转轴21与第二齿轮组第一齿轮51连接，因此，当电机旋转轴21旋转时，将带动第二齿轮组第一齿轮51旋转，从而驱动多个第二齿轮组第二齿轮52环绕第二齿轮组第一齿轮51旋转，多个第二齿轮组第二齿轮52的旋转将带动第二行星架53旋转，从而使得第二中心轴531旋转并带动输入轴1旋转。

本实施例采用多个第一齿轮组第二齿轮32和多个第二齿轮组第二齿轮52，输出轴4和输入轴1分别采用行星架同时与多个第一齿轮组第二齿轮32和多个第二齿轮组第二齿轮52连接。

如图4所示，在其中一个实施例中，所述电机2为贯穿轴电机。

在其中一个实施例中，还包括容置所述电机2、所述第一齿轮组3和所述第二齿轮组5的外壳6。

本实施例采用外壳6一方面对电机2、第一齿轮组3以及第二齿轮组5进行固定以及与车体安装，另一方面对电机及齿轮组进行保护。

在其中一个实施例中，还包括：前端(相对靠近车头)用于与转向机9连接的转向中间轴7，所述输出轴4一端与所述第一齿轮组连接或所述输出轴4一端从所述第一齿轮组3延伸出，所述输出轴4的另一端与所述转向中间轴7的后端(相对远离车头)连接。

在其中一个实施例中，所述输出轴4通过万向节10与所述转向中间轴7的后端连接。

在其中一个实施例中，所述控制器为车载电子控制单元。

本实用新型提供一种汽车，包括：车体、以及如前所述的电动助力转向系统，所述电动助力转向系统的所述输入轴1与所述车体的方向盘8连接，所述电动助力转向系统的所述输出轴4与所述车体的转向机9连接。

本实用新型通过将输入轴与电机旋转轴的轴线设置为同轴，整体结构紧凑且适应大多数车型。另外，采用了行星齿轮组从而提高了手感及降低NVH问题。

作为本实用新型最佳实施例，一种电动助力转向系统，包括与方向盘8连接的输入轴1、电机2、第一齿轮组3、输出轴4、第二齿轮组5、外壳6、前端用于与转向机9连接的转向中间轴7、以及作为控制器的车载电子控制单元，所述输入轴1上设置有扭矩传感器，所述扭矩传感器的输出端与所述车载电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)通信连接，所述车载电子控制单元驱动所述电机2工作，所述电机2、所述第一齿轮组3和所述第二齿轮组5容置在所述外壳6内；

所述第一齿轮组3包括相互啮合且轴线平行的第一齿轮组第一齿轮31、以及第一齿轮组第二齿轮32，所述第二齿轮组5包括相互啮合且轴线平行的第二齿轮组第一齿轮51、以及第二齿轮组第二齿轮52；

所述第一齿轮组3为行星齿轮组，所述第一齿轮组第一齿轮31为中心齿轮，所述第一齿轮组第二齿轮32为环绕所述中心齿轮且与所述中心齿轮啮合的外部齿轮，所述第二齿轮组5为行星齿轮组，所述第二齿轮组第一齿轮51为中心齿轮，所述第二齿轮组第二齿轮52为环绕所述中心齿轮且与所述中心齿轮啮合的外部齿轮；

所述输出轴4一端通过第一行星架33与多个所述第一齿轮组第二齿轮32连接，另一端通过万向节10与所述转向中间轴7的后端连接，所述电机旋转轴21一端与所述第一齿轮组第一齿轮31连接，另一端与所述第二齿轮组第一齿轮51连接，所述输入轴1一端通过第二行星架53与多个所述第二齿轮组第二齿轮52连接，所述电机2采用贯穿轴电机；

所述输入轴1的轴线、所述电机旋转轴21的轴线、以及所述输出轴4的轴线同轴。

具体来说，当驾驶员转动方向盘8时，设置在输入轴1的扭矩传感器检测到扭矩，产生扭矩信号，将扭矩信号发送到ECU，ECU控制电机2的电机旋转轴21旋转，电机旋转轴21的旋转分别带动第一齿轮组3和第二齿轮组5，并带动与第一齿轮组3连接或从第一齿轮组3延伸出的输出轴4、以及与第二齿轮组5连接的输入轴1旋转。输出轴4与转向机9连接，从而向转向机9提供转向力。输入轴1与方向盘8连接，提供反馈力。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电动助力转向系统，其特征在于，包括：与方向盘(8)连接的输入轴(1)、电机(2)、第一齿轮组(3)、输出轴(4)、第二齿轮组(5)、以及控制器，所述输入轴(1)上设置有扭矩传感器，所述扭矩传感器的输出端与所述控制器通信连接，所述控制器驱动所述电机(2)工作；

所述输出轴(4)一端与所述第一齿轮组(3)连接或所述输出轴(4)一端从所述第一齿轮组(3)延伸出，所述输出轴(4)的另一端用于与转向机(9)连接，所述电机(2)的电机旋转轴(21)一端与所述第一齿轮组(3)连接，另一端与所述第二齿轮组(5)连接，所述输入轴(1)一端与所述第二齿轮组(5)连接，所述第一齿轮组(3)与所述第二齿轮组(5)平行。

2.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述第一齿轮组(3)包括相互啮合且轴线平行的第一齿轮组第一齿轮(31)、以及第一齿轮组第二齿轮(32)，所述第二齿轮组(5)包括相互啮合且轴线平行的第二齿轮组第一齿轮(51)、以及第二齿轮组第二齿轮(52)；

所述输出轴(4)一端与所述第一齿轮组第二齿轮(32)连接，所述电机旋转轴(21)一端与所述第一齿轮组第一齿轮(31)连接，另一端与所述第二齿轮组第一齿轮(51)连接，所述输入轴(1)一端与所述第二齿轮组第二齿轮(52)连接。

3.根据权利要求2所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述第一齿轮组(3)为行星齿轮组，所述第一齿轮组第一齿轮(31)为中心齿轮，所述第一齿轮组第二齿轮(32)为与所述中心齿轮啮合的外部齿轮，所述第二齿轮组(5)为行星齿轮组，所述第二齿轮组第一齿轮(51)为中心齿轮，所述第二齿轮组第二齿轮(52)为与所述中心齿轮啮合的外部齿轮。

4.根据权利要求3所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述第一齿轮组(3)包括多个所述第一齿轮组第二齿轮(32)、与所述第一齿轮组第二齿轮(32)连接的第一行星架(33)以及第一齿圈(34)，多个所述第一齿轮组第二齿轮(32)环绕所述第一齿轮组第一齿轮(31)，所述第一齿轮组第二齿轮(32)分别与所述第一齿轮组第一齿轮(31)以及所述第一齿圈(34)啮合，所述第一行星架(33)一面分别与多个所述第一齿轮组第二齿轮(32)连接，另一面的中心固定有第一中心轴(331)，所述第一中心轴(331)与所述输出轴(4)连接或所述输出轴(4)自所述第一中心轴(331)延伸出，并与所述第一中心轴(331)形成为一体式结构，所述第二齿轮组(5)包括多个所述第二齿轮组第二齿轮(52)、与所述第二齿轮组第二齿轮(52)连接的第二行星架(53)以及第二齿圈(54)，多个所述第二齿轮组第二齿轮(52)环绕所述第二齿轮组第一齿轮(51)，所述第二齿轮组第二齿轮(52)分别与所述第二齿轮组第一齿轮(51)以及所述第二齿圈(54)啮合，所述第二行星架(53)一面分别与多个所述第二齿轮组第二齿轮(52)连接，另一面的中心固定有第二中心轴(531)，所述第二中心轴(531)与所述输入轴(1)连接。

5.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述电机(2)为贯穿轴电机。

6.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其特征在于，还包括容置所述电机(2)、所述第一齿轮组(3)和所述第二齿轮组(5)的外壳(6)。

7.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其特征在于，还包括：前端用于与转向机(9)连接的转向中间轴(7)，所述输出轴(4)一端与所述第一齿轮组(3)连接或所述输出轴(4)一端从所述第一齿轮组(3)延伸出，所述输出轴(4)的另一端与所述转向中间轴(7)的后端连接。

8.根据权利要求7所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述输出轴(4)通过万向节(10)与所述转向中间轴(7)的后端连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述控制器为车载电子控制单元。

10.一种汽车，其特征在于，包括：车体、以及如权利要求1至9任一项所述的电动助力转向系统，所述电动助力转向系统的所述输入轴(1)与所述车体的方向盘(8)连接，所述电动助力转向系统的所述输出轴(4)与所述车体的转向机(9)连接。