一種汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)包括電動機(jī)、行星齒輪減速器、同步帶、扭矩/轉(zhuǎn)角傳感器、控制器以及殼體；通過行星齒輪減速器放大扭矩，輸入扭矩小，且輸出扭矩大，傳動效率大幅提升，使車輛的轉(zhuǎn)向操作更加靈活、輕便，安全性更好，并能實現(xiàn)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的主動回正；采用同步帶連接，有效的解決了以往管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在使用過程中出現(xiàn)的異響問題；本發(fā)明中的電動機(jī)與轉(zhuǎn)向管柱平行布置，使得整個轉(zhuǎn)向助力子系統(tǒng)的體積較小，不會發(fā)生干涉，易于安裝、拆卸以及更換；本發(fā)明采用行星齒輪減速器與轉(zhuǎn)向管柱平行布置，與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向管柱中的輸出軸的安裝位置相同，可直接替換現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向管柱產(chǎn)品，不需對車輛其它部件進(jìn)行改造。
【專利說明】
一種汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及汽車工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前各種汽車車輛上使用的電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)大都是通過在轉(zhuǎn)向管柱上安裝蝸輪蝸桿減速機(jī)實現(xiàn)的，隨著時代發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步，逐漸暴漏出如下問題:蝸輪蝸桿減速傳動機(jī)構(gòu)的傳動比小，傳動效率低下;安裝助力電機(jī)時，助力電機(jī)的輸出軸需要垂直于轉(zhuǎn)向管柱安裝在轉(zhuǎn)向管柱的側(cè)面，占用駕駛室內(nèi)的空間較大，由于車輛駕駛室的空間緊湊，因此現(xiàn)有的蝸輪蝸桿式電動轉(zhuǎn)向管柱在裝配時經(jīng)常發(fā)生干涉，增加操作工人的勞動強(qiáng)度;并且在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)異響，維修時安裝和拆卸操作難度較大等現(xiàn)象。
[0003]因此，如何提供一種輸入扭矩小，且輸出扭矩大，且體積小，且易于安裝、拆卸以及更換的管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于上述說明，本發(fā)明的目的在于提供一種汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有輸入扭矩小，且輸出扭矩大，且體積小，能有效解決使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)異響的問題，且易于安裝、拆卸以及更換的特點。
[0005]為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)包括電動機(jī)、行星齒輪減速器、同步帶、扭矩/轉(zhuǎn)角傳感器、控制器以及殼體；
[0007]所述殼體固定設(shè)置于所述轉(zhuǎn)向管柱上，所述行星齒輪減速器設(shè)置于所述殼體內(nèi)，所述電動機(jī)固定設(shè)置于所述殼體上，且所述電動機(jī)的輸出軸與所述行星齒輪減速器的輸入端連接，所述行星齒輪減速器的輸出端通過所述同步帶與所述轉(zhuǎn)向管柱上的從動同步帶輪嚙合傳動連接以用于實現(xiàn)所述電動機(jī)助力所述轉(zhuǎn)向管柱轉(zhuǎn)動；
[0008]所述轉(zhuǎn)向管柱包括轉(zhuǎn)向輸入軸與花鍵輸出軸，所述轉(zhuǎn)向輸入軸的上端與汽車的方向盤連接，所述花鍵輸出軸的下端與汽車的轉(zhuǎn)向器連接；
[0009]所述扭矩/轉(zhuǎn)角傳感器設(shè)置于所述轉(zhuǎn)向輸入軸上，所述扭矩/轉(zhuǎn)角傳感器與所述控制器電連接以將電信號傳輸給所述控制器，所述控制器與所述電動機(jī)電連接以控制所述電動機(jī)的輸出功率。
[0010]優(yōu)選的，所述電動機(jī)與所述行星齒輪減速器呈直線布置，且所述行星齒輪減速器的輸出端的軸向方向與所述轉(zhuǎn)向管柱的軸向方向平行。
[0011]優(yōu)選的，所述行星齒輪減速器包括行星齒輪、輸出內(nèi)齒輪、固定內(nèi)齒圈以及輸入軸；
[0012]所述行星齒輪設(shè)置在所述輸入軸的偏心軸段位置上且通過所述輸入軸與所述電動機(jī)的輸出軸傳動連接；
[0013]所述固定內(nèi)齒圈直接固定在所述行星齒輪減速器的殼體內(nèi)；
[0014]所述輸出內(nèi)齒輪通過軸承固定在所述行星齒輪減速器的殼體內(nèi)；
[0015]所述行星齒輪的外輪齒與所述輸出內(nèi)齒輪的內(nèi)輪齒嚙合連接；
[0016]所述行星齒輪的外輪齒與所述固定內(nèi)齒圈的內(nèi)輪齒嚙合連接；
[0017]所述輸出內(nèi)齒輪的外徑設(shè)置為主動同步帶輪，所述輸出內(nèi)齒輪通過所述同步帶與所述轉(zhuǎn)向管柱上的從動同步帶輪嚙合傳動連接。
[0018]優(yōu)選的，所述從動同步帶輪設(shè)置于所述花鍵輸出軸上。
[0019]優(yōu)選的，所述扭矩/轉(zhuǎn)角傳感器為非接觸式傳感器;所述非接觸式傳感器設(shè)置于所述轉(zhuǎn)向輸入軸的下部。
[0020]優(yōu)選的，還包括用于連接所述轉(zhuǎn)向輸入軸與所述花鍵輸出軸的扭桿，所述扭桿的一端通過花鍵與所述花鍵輸出軸的上端過盈聯(lián)接，所述扭桿的另一端通過圓柱銷與所述轉(zhuǎn)向輸入軸的下端鉚接連接。
[0021 ]優(yōu)選的，所述電動機(jī)通過法蘭安裝在所述殼體上。
[0022]優(yōu)選的，所述電動機(jī)通過聯(lián)軸器與所述行星齒輪減速器的輸入軸連接。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，本發(fā)明中，電動機(jī)通過行星齒輪減速器放大扭矩，與現(xiàn)有的電動助力系統(tǒng)中的傳動機(jī)構(gòu)相比，輸入扭矩小，且輸出扭矩大，傳動效率大幅提升，使車輛的轉(zhuǎn)向操作更加靈活、輕便，安全性更好，并能實現(xiàn)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的主動回正;本發(fā)明中的電動機(jī)與轉(zhuǎn)向管柱平行布置，使得整個轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的體積較小，不會發(fā)生干涉，易于安裝、拆卸以及更換;本發(fā)明采用了同步帶連接，有效的解決了以往電動助力轉(zhuǎn)向裝置在使用中出現(xiàn)的異響問題;而且本發(fā)明中轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的安裝位置與現(xiàn)有的車輛一致，不需改動車輛的其它現(xiàn)有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu);且該轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)設(shè)置在駕駛艙內(nèi)，采用無刷電機(jī)或有刷電機(jī)均可，不受環(huán)境影響，故障率低、使用壽命長，同樣尺寸大小，輸出力矩大;本發(fā)明采用行星齒輪減速器與轉(zhuǎn)向管柱平行布置，與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向管柱中的輸出軸的安裝位置相同，可直接替換現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向管柱產(chǎn)品，不需對車輛其它部件進(jìn)行改造。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明實施例提供的的汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是圖1中電動機(jī)與行星齒輪減速器的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中:I電動機(jī)，2轉(zhuǎn)向管柱，3行星齒輪減速器，4同步帶，5殼體，6行星齒輪，7固定內(nèi)齒圈，8輸出內(nèi)齒輪，9輸入軸，10從動同步帶輪，11非接觸式傳感器，12轉(zhuǎn)向輸入軸，13花鍵輸出軸，14扭桿，15圓柱銷，16法蘭，17聯(lián)軸器。
【具體實施方式】
[0027]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0028]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“軸向”、“徑向”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“水平”、“豎直”等指示的方位或位置關(guān)系為基于實際應(yīng)用中的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0029]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”，可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征的的正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征的正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0030]如圖1至圖2所示，圖1是本發(fā)明實施例提供的的汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中電動機(jī)與行星齒輪減速器的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]本發(fā)明提供了一種汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向管柱2和轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)包括電動機(jī)1、行星齒輪減速器3、同步帶、4、扭矩/轉(zhuǎn)角傳感器、控制器以及殼體5;
[0032]殼體5固定設(shè)置于轉(zhuǎn)向管柱2上，行星齒輪減速器3設(shè)置于殼體5內(nèi)，電動機(jī)I固定設(shè)置于殼體5上，且電動機(jī)I的輸出軸與行星齒輪減速器3的輸入端連接，行星齒輪減速器3的輸出端通過同步帶與轉(zhuǎn)向管柱2上的從動同步帶輪嚙合傳動連接以用于實現(xiàn)電動機(jī)I助力轉(zhuǎn)向管柱2轉(zhuǎn)動；
[0033 ]轉(zhuǎn)向管柱2包括轉(zhuǎn)向輸入軸12與花鍵輸出軸13，轉(zhuǎn)向輸入軸12的上端與汽車的方向盤連接，花鍵輸出軸13的下端與汽車的轉(zhuǎn)向器連接；
[0034]扭矩/轉(zhuǎn)角傳感器設(shè)置于轉(zhuǎn)向輸入軸12上，扭矩/轉(zhuǎn)角傳感器與控制器電連接以將電信號傳輸給控制器，控制器與電動機(jī)I電連接以控制電動機(jī)I的輸出功率。
[0035]本發(fā)明中電動機(jī)優(yōu)選的采用永磁同步無刷電機(jī)，有刷電機(jī)亦可。
[0036]本發(fā)明行星齒輪減速器3包括帶有偏心的輸入軸帶動雙級行星齒輪轉(zhuǎn)動，一級行星齒輪與固定內(nèi)齒組件相互嚙合，第二級行星齒輪與輸出內(nèi)齒組件相互嚙合，輸出內(nèi)齒組件通過同步帶、同步帶輪與轉(zhuǎn)向管柱連接。轉(zhuǎn)向輸入軸12與方向盤連接，轉(zhuǎn)向管柱中的花鍵輸出軸13與汽車轉(zhuǎn)向器連接。
[0037]在本發(fā)明的一個實施例中，電動機(jī)I與行星齒輪減速器3呈直線布置，且行星齒輪減速器3的輸出端的軸向方向與轉(zhuǎn)向管柱2的軸向方向平行。
[0038]在本發(fā)明的一個實施例中，行星齒輪減速器3包括行星齒輪6、輸出內(nèi)齒輪7、固定內(nèi)齒圈8以及輸入軸9;
[0039]行星齒輪6固定套設(shè)在輸入軸9上且通過輸入軸9與電動機(jī)I的輸出軸傳動連接；
[0040]固定內(nèi)齒圈8直接固定在行星齒輪減速器3的殼體內(nèi)；
[0041]輸出內(nèi)齒輪7通過軸承固定在行星齒輪減速器3的殼體內(nèi)；
[0042]行星齒輪6的外輪齒與輸出內(nèi)齒輪7的內(nèi)輪齒嚙合連接；
[0043]行星齒輪6的外輪齒與固定內(nèi)齒圈8的內(nèi)輪齒嚙合連接；
[0044]輸出內(nèi)齒輪7的外徑設(shè)置為主動同步帶輪，輸出內(nèi)齒輪7通過同步帶與轉(zhuǎn)向管柱2上的從動同步帶輪嚙合傳動連接。
[0045]在本發(fā)明的一個實施例中，從動同步帶輪10設(shè)置于花鍵輸出軸13上。
[0046]在本發(fā)明的一個實施例中，扭矩/轉(zhuǎn)角傳感器為非接觸式傳感器11;非接觸式傳感器11設(shè)置于轉(zhuǎn)向輸入軸12的下部。非接觸式傳感器主用于向控制器傳遞轉(zhuǎn)動方向盤扭矩信號和方向盤轉(zhuǎn)向角度信號使控制器控制電動機(jī)改變輸出功率助力轉(zhuǎn)向管柱轉(zhuǎn)向。
[0047]在本發(fā)明的一個實施例中，還包括用于連接轉(zhuǎn)向輸入軸與花鍵輸出軸的扭桿14，扭桿14的一端通過花鍵與花鍵輸出軸13的上端過盈連接，扭桿的另一端通過圓柱銷15與轉(zhuǎn)向輸入軸12的下端鉚接連接。
[0048]在本發(fā)明的一個實施例中，電動機(jī)I通過法蘭16安裝在殼體上。
[0049]在本發(fā)明的一個實施例中，電動機(jī)I通過聯(lián)軸器17與行星齒輪減速器3的輸入軸連接。
[0050]本發(fā)明提供的汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作模式:車輛轉(zhuǎn)向時，駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤帶動轉(zhuǎn)向輸入軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向輸入軸帶動扭桿一端轉(zhuǎn)動，使扭桿扭轉(zhuǎn)變形，非接觸式傳感器11將扭桿扭轉(zhuǎn)的力矩和角度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號發(fā)送至控制器，控制器根據(jù)該電信號向電動機(jī)I發(fā)出指令，驅(qū)動電動機(jī)I向方向盤的旋轉(zhuǎn)方向助力轉(zhuǎn)動，電動機(jī)I帶動行星齒輪減速器3，行星齒輪減速器3將電動機(jī)I的轉(zhuǎn)動扭矩放大后傳遞給車輛的轉(zhuǎn)向管柱2，最終傳遞給車輛的轉(zhuǎn)向器，行星齒輪減速器3能夠通過內(nèi)部多級變速達(dá)到增大輸出力矩的效果，同時提高了傳動效率。
[0051]本發(fā)明針對想要解決的技術(shù)問題，提供了多個遞進(jìn)式的技術(shù)方案，多個遞進(jìn)式的技術(shù)方案相互組合疊加，相互配合，相互促進(jìn)，形成一個整體方案，以解決上述的技術(shù)問題，取得的技術(shù)效果遠(yuǎn)好于上述任何一個技術(shù)方案的技術(shù)效果，疊加效應(yīng)顯著。
[0052]本發(fā)明未詳盡描述的方法和裝置均為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述。
[0053]本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其它實施例的不同之處，每個實施例之間相同或相似部分互相參見即可。
[0054]以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0055]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對于這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說是顯而易見的，本文所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬范圍。
【主權(quán)項】
1.一種汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，包括轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)包括電動機(jī)、行星齒輪減速器、同步帶、扭矩/轉(zhuǎn)角傳感器、控制器以及殼體； 所述殼體固定設(shè)置于所述轉(zhuǎn)向管柱上，所述行星齒輪減速器設(shè)置于所述殼體內(nèi)，所述電動機(jī)固定設(shè)置于所述殼體上，且所述電動機(jī)的輸出軸與所述行星齒輪減速器的輸入端連接，所述行星齒輪減速器的輸出端通過所述同步帶與所述轉(zhuǎn)向管柱上的從動同步帶輪嚙合傳動連接以用于實現(xiàn)所述電動機(jī)助力所述轉(zhuǎn)向管柱轉(zhuǎn)動； 所述轉(zhuǎn)向管柱包括轉(zhuǎn)向輸入軸與花鍵輸出軸，所述轉(zhuǎn)向輸入軸的上端與汽車的方向盤連接，所述花鍵輸出軸的下端與汽車的轉(zhuǎn)向器連接； 所述扭矩/轉(zhuǎn)角傳感器設(shè)置于所述轉(zhuǎn)向輸入軸上，所述扭矩/轉(zhuǎn)角傳感器與所述控制器電連接以將電信號傳輸給所述控制器，所述控制器與所述電動機(jī)電連接以控制所述電動機(jī)的輸出功率。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于， 所述電動機(jī)與所述行星齒輪減速器呈直線布置，且所述行星齒輪減速器的輸出端的軸向方向與所述轉(zhuǎn)向管柱的軸向方向平行。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于， 所述行星齒輪減速器包括行星齒輪、輸出內(nèi)齒輪、固定內(nèi)齒圈以及輸入軸； 所述行星齒輪設(shè)置在所述輸入軸的偏心軸段位置上且通過所述輸入軸與所述電動機(jī)的輸出軸傳動連接； 所述固定內(nèi)齒圈直接固定在所述行星齒輪減速器的殼體內(nèi)； 所述輸出內(nèi)齒輪通過軸承固定在所述行星齒輪減速器的殼體內(nèi)； 所述行星齒輪的外輪齒與所述輸出內(nèi)齒輪的內(nèi)輪齒嚙合連接； 所述行星齒輪的外輪齒與所述固定內(nèi)齒圈的內(nèi)輪齒嚙合連接； 所述輸出內(nèi)齒輪的外徑設(shè)置為主動同步帶輪，所述輸出內(nèi)齒輪通過所述同步帶與所述轉(zhuǎn)向管柱上的從動同步帶輪嚙合傳動連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述從動同步帶輪設(shè)置于所述花鍵輸出軸上。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述扭矩/轉(zhuǎn)角傳感器為非接觸式傳感器;所述非接觸式傳感器設(shè)置于所述轉(zhuǎn)向輸入軸的下部。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于連接所述轉(zhuǎn)向輸入軸與所述花鍵輸出軸的扭桿，所述扭桿的一端通過花鍵與所述花鍵輸出軸的上端過盈聯(lián)接，所述扭桿的另一端通過圓柱銷與所述轉(zhuǎn)向輸入軸的下端鉚接連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述電動機(jī)通過法蘭安裝在所述殼體上。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述電動機(jī)通過聯(lián)軸器與所述行星齒輪減速器的輸入軸連接。
【文檔編號】B62D5/04GK105882740SQ201610331512
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】解居麟, 魏忠, 陳中導(dǎo)
【申請人】山東匯川汽車部件有限公司