CN218786022U - 一种用于商用车线控转向的电动转向执行机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于汽车制造机械加工领域,涉及一种用于商用车线控转向的电动转向执行机构，包括：壳体、电机、转向杆，壳体内设有一个独立腔体用于固定转向器内部组件，电机将动力输入至壳体内后经转向器内部组件减速增扭后传递至所述转向杆实现商用车转向控制；本实用新型少齿差行星齿轮连接替代了蜗轮蜗杆结构的减速增扭，实现了将现有技术中的两腔体变为一个腔体，同时避免了由于蜗轮结构，磨损较为严重，或者增大蜗轮模数后其体积较大，占用大量空间，整体布置受限的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车制造机械加工领域，涉及一种用于商用车线控转向的电动转向执行机构。
背景技术
随着汽车智能驾驶的发展，满足自动驾驶需求是当下汽车智能转向的基本需求，而要满足整车的自动驾驶，线控转向技术是必经之路，目前线控转向方面，乘用车做了较多尝试，但是在商用车方面，研发处于起步阶段，一般用电动转向器作为下执行器，传统的商用车电动转向器带有输入轴，带有角度扭矩传感器，产品使用蜗轮蜗杆进行减速，为适应商用车的大扭矩要求，只能增大蜗轮模数来提升强度。
然而，电动转向器带有输入轴，带有角度扭矩传感器，造成产品空间大，转向器自动的角度扭矩传感器存在功能浪费；蜗轮蜗杆减速机构在满足商用车使用上，由于蜗轮结构，磨损较为严重，增大蜗轮模数后其体积较大，占用大量空间，整体布置受限，且传动比可调整范围小，无法满足大扭矩输出需求；并且传统电动转向上减速部分的蜗轮蜗杆结构和下部的循环球齿条减速为两个腔体，需要两个壳体来满足要求，加工零件成本大。
因此，需要一种空间体积小、适用于商用车的大扭矩、高强度、恶劣工况下的转向的电动转向执行机构来解决这些问题。
发明内容
本实用新型解决技术问题所采取的技术方案是：一种用于商用车线控转向的电动转向执行机构，包括：壳体、电机、转向杆，壳体内设有一个独立腔体用于固定转向器内部组件，电机将动力输入至壳体内后经转向器内部组件减速增扭后传递至所述转向杆实现商用车转向控制；
转向器内部组件包括内齿轮、调整螺母、螺杆、螺杆外螺母、扇齿轮，内齿轮的内孔套设在电机的输出轴上，内齿轮啮合所述调整螺母的内齿圈，调整螺母的外圆周固定连接壳体的内腔，螺杆外圆周上套设有螺杆外螺母，螺杆外螺母圆周外侧沿轴向设有直齿条，直齿条啮合扇齿轮，扇齿轮固定连接转向杆，扇齿轮的旋转轴与转向杆的旋转轴重合；
电机的输出轴与所述转向杆的旋转轴均伸入壳体内；
内齿轮的旋转轴与螺杆的旋转轴偏心设置，内齿轮通过啮合调整螺母后与螺杆之间形成少齿差行星齿轮连接；少齿差行星齿轮连接替代了蜗轮蜗杆结构的减速增扭，实现了将现有技术中的两腔体变为一个腔体，同时避免了由于蜗轮结构，磨损较为严重，或者增大蜗轮模数后其体积较大，占用大量空间，整体布置受限的问题；同时将现有技术中的电动循环球的传感器部分去除，使用电机控制器总成作为整个执行***的动力和控制，整个***接收上位机的扭矩、角度、车速等信息，并利用电机本身的角度传感器反馈转向执行部分的状态信息；
螺杆6两端分别设有第一轴承用于螺杆转动连接壳体的内腔，电机的输出轴上套设有第二轴承用于内齿轮转动连接壳体的内腔。
优选的，所述内齿轮朝向螺杆的外端面上沿轴向设有多个环形均布的传动销，螺杆朝向内齿轮的端面设有多个环形均布的传动孔，传动销伸入传动孔中。
优选的，所述内齿轮朝向螺杆的外端面上沿轴向设有多个环形均布的传动孔，螺杆朝向内齿轮的端面设有多个环形均布的传动销，传动销伸入传动孔中。
更优的，所述传动销与传动孔均为三个，三个传动销与传动孔既能满足配合内齿轮的行星轮，内齿轮带动螺杆，和调整螺母配合，作为少齿差行星齿轮减速机构进行减速增扭，同时能够实现加工成本低的优化结合。
优选的，所述螺杆与螺杆外螺母之间为滚珠丝杠连接。
更优的，所述螺杆与螺杆外螺母之间的滚珠丝杠连接为循环球减速丝杠连接。
优选的，所述第一轴承为反向配对装配的圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承反向配对安装能够有效消除螺杆的轴向受力。
优选的，所述壳体内腔添加有润滑油，壳体内只需要添加润滑油即可，而无需像现有技术中电动转向执行机构整体结构上下两腔，且上下两腔的润滑方式不同，滚珠丝杠齿条结构适合用齿轮润滑油进行润滑，而蜗轮蜗杆部分适用使用润滑脂，因此维护更加简便。
优选的，所述内齿轮、调整螺母的内齿圈均为标准齿；内齿轮、调整螺母的内齿圈均是标准齿轮，仅仅做了一下偏心变位来消除干涉，其制造成本低，加工简单。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型在同样输出扭矩要求下，少齿差行星齿轮结构较现有技术的蜗轮蜗杆结构体积减少20％以上，节省了大量转向周边空间，可用于其他部件布置，整车布置相对更加灵活；
2、本实用新型使用少齿差行星齿轮减速机构，其强度较在同样体积同样传动比的情况下，强度成倍数提升，满足商用车的大扭矩需求；
3、本实用新型整体产品的减速机构传动比可调范围大，可满足不同载荷的商用车的输出需求。
4、本实用新型少齿差行星齿轮结构中，齿轮结构简单，工艺成熟，制作成本低，相比于蜗轮蜗杆，成本更低，装配更方便。
5、本实用新型少齿差行星齿轮传动为齿轮传动，其效率可达到80％-90％，相比传统的蜗轮蜗杆结构有大幅度提升；
6、本实用新型中，整个产品的减速机构在一个腔体内，可使用同一种齿轮润滑油进行润滑，而传统蜗轮蜗杆结构，蜗轮蜗杆减速机构和循环球减速机构为两个腔体，采用润滑脂和润滑油润滑，因此本实用新型大大降低了制造难度和养护难度。
附图说明
图1是一种用于商用车线控转向的电动转向执行机构的轴向剖面图；
图2是左向轴向剖面图；
图3是后向轴向剖面图；
图4是少齿差减速机构轴向剖视图；
图5是少齿差减速机构径向剖视图。
其中，1、壳体；2、电机；3、转向杆；4、内齿轮；5、调整螺母；6、螺杆；7、外螺母；8、扇齿轮；9、直齿条；10、第一轴承；11、第二轴承；12、传动销；13、传动孔。
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1～5，一种用于商用车线控转向的电动转向执行机构，包括：壳体1、电机2、转向杆3，壳体1内设有一个独立腔体用于固定转向器内部组件，电机2将动力输入至壳体1内后经转向器内部组件减速增扭后传递至所述转向杆3实现商用车转向控制；
转向器内部组件包括内齿轮4、调整螺母5、螺杆6、螺杆外螺母7、扇齿轮8，内齿轮4的内孔套设在电机2的输出轴上，内齿轮4啮合所述调整螺母5的内齿圈，调整螺母5的外圆周固定连接壳体1的内腔，螺杆6外圆周上套设有螺杆外螺母7，螺杆外螺母7圆周外侧沿轴向设有直齿条9，直齿条9啮合扇齿轮8，扇齿轮8固定连接转向杆3，扇齿轮8的旋转轴与转向杆3的旋转轴重合；
电机2的输出轴与所述转向杆3的旋转轴均伸入壳体1内；
内齿轮4的旋转轴与螺杆6的旋转轴偏心设置，内齿轮4通过啮合调整螺母5后与螺杆6之间形成少齿差行星齿轮连接；少齿差行星齿轮连接替代了蜗轮蜗杆结构的减速增扭，实现了将现有技术中的两腔体变为一个腔体，同时避免了由于蜗轮结构，磨损较为严重，或者增大蜗轮模数后其体积较大，占用大量空间，整体布置受限的问题；同时将现有技术中的电动循环球的传感器部分去除，使用电机2控制器总成作为整个执行***的动力和控制，整个***接收上位机的扭矩、角度、车速等信息，并利用电机2本身的角度传感器反馈转向执行部分的状态信息；
螺杆6两端分别设有第一轴承10用于螺杆6转动连接壳体1的内腔，电机2的输出轴上套设有第二轴承11用于内齿轮4转动连接壳体1的内腔。
进一步的，所述内齿轮4朝向螺杆6的外端面上沿轴向设有多个环形均布的传动销12，螺杆6朝向内齿轮4的端面设有多个环形均布的传动孔13，传动销12伸入传动孔13中。
进一步的，所述内齿轮4朝向螺杆6的外端面上沿轴向设有多个环形均布的传动孔13，螺杆6朝向内齿轮4的端面设有多个环形均布的传动销12，传动销12伸入传动孔13中。
更进一步的，所述传动销12与传动孔13均为三个，三个传动销12与传动孔13既能满足配合内齿轮4的行星轮，内齿轮4带动螺杆6，和调整螺母5配合，作为少齿差行星齿轮减速机构进行减速增扭，同时能够实现加工成本低的优化结合。
进一步的，所述螺杆6与螺杆外螺母7之间为滚珠丝杠连接。
更进一步的，所述螺杆6与螺杆外螺母7之间的滚珠丝杠连接为循环球减速丝杠连接。
进一步的，所述第一轴承10为反向配对装配的圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承反向配对安装能够有效消除螺杆6的轴向受力。
进一步的，所述壳体1内腔添加有润滑油，壳体1内只需要添加润滑油即可，而无需像现有技术中电动转向执行机构整体结构上下两腔，且上下两腔的润滑方式不同，滚珠丝杠齿条结构适合用齿轮润滑油进行润滑，而蜗轮蜗杆部分适用使用润滑脂，因此维护更加简便。
进一步的，所述内齿轮4、调整螺母5的内齿圈均为标准齿；内齿轮4、调整螺母5的内齿圈均是标准齿轮，仅仅做了一下偏心变位来消除干涉，其制造成本低，加工简单。
实施例
本实施例在传统电动机械循环球转向器的基础上，去除输入轴部分，同时将电动循环球的传感器部分去除，用于商用车线控转向的执行机构，在螺杆6上设计行星齿轮内齿，电机2和转向器主体结构做成同轴结构，少齿差行星齿轮作为新的减速机构，替换传统的蜗轮蜗杆结构，使用电机2控制器总成作为整个执行***的动力和控制，整个***接收上位机的扭矩、角度、车速等信息，并利用电机2本身的角度传感器反馈转向执行部分的状态信息。
如图所示，转向器为线控转向的转向执行部分，其中第一轴承10为圆锥滚子轴承，螺杆6上下端第一轴承10反向配对配合使用，用于固定滚珠丝杠组件，相较于传统的推力球轴承，第一轴承10承载能力更强，更适应商用车的大载荷工况，转向器壳体1，用于固定转向器内部件，螺杆6、外螺母7为转向器的螺杆螺母组件，螺杆6的上端有三个传动销12，配合件带有传动孔13的内齿轮4的行星轮，内齿轮4带动螺杆6，和带外齿圈的调整螺母5配合，作为少齿差行星齿轮减速机构进行减速增扭，外螺母7外侧的直齿条9配合扇齿轮8的齿扇，作为循环球减速机构传递扭矩；第二轴承11支撑内齿轮4，电机2控制器分总成，是整个产品的动力来源。
本实施例中，整个产品传动比如下：
i＝i1*i2
其中i1为少齿差行星齿轮的传动比，i1＝Z1/(Z2-Z1),Z1为外齿轮的齿数，Z2为内齿轮齿数，因此，Z2-Z1越小，***传动比越大，其传动比范围可从10-1000，调整范围大。
i2为循环球转向器的传动比，i2＝2πRf/T,其中Rf为扇齿分度圆半径，T为滚珠丝杠的螺距，此处尺寸受产品整体空间影响，一般范围为17-22.5范围内调整。
以传统的商用车电动转向器为例，其传动比i＝i1*i2,i1范围19-21，i2假设定值，为20，则其总传动比380-420，以6N.m电机作为动力源，其输出力最大为Tn＝6*420*0.85*0.75＝1660N.m.
而在同样的空间上，本实用新型的i1范围20-30，仍设定i2为20，其总传动比,400-600N.m，适当增大直径，可得到更大的传动比。仍设定电机6N.m，则其最大输出力6*600*0.85*0.75＝2295N.m。
综上所述，本实用新型提供了一种用于商用车线控转向的电动转向执行机构，少齿差行星齿轮连接替代了蜗轮蜗杆结构的减速增扭，实现了将现有技术中的两腔体变为一个腔体，同时避免了由于蜗轮结构，磨损较为严重，或者增大蜗轮模数后其体积较大，占用大量空间，整体布置受限的问题，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 (7)
1.一种用于商用车线控转向的电动转向执行机构，其特征在于，包括：壳体(1)、电机(2)、转向杆(3)，所述壳体(1)内设有一个独立腔体用于固定转向器内部组件，所述电机(2)将动力输入至壳体(1)内后经转向器内部组件减速增扭后传递至所述转向杆(3)实现商用车转向控制；
所述转向器内部组件包括内齿轮(4)、调整螺母(5)、螺杆(6)、螺杆外螺母(7)、扇齿轮(8)，所述内齿轮(4)的内孔套设在电机(2)的输出轴上，所述内齿轮(4)啮合所述调整螺母(5)的内齿圈，所述调整螺母(5)的外圆周固定连接壳体(1)的内腔，所述螺杆(6)外圆周上套设有螺杆外螺母(7)，所述螺杆外螺母(7)圆周外侧沿轴向设有直齿条(9)，所述直齿条(9)啮合所述扇齿轮(8)，所述扇齿轮(8)固定连接转向杆(3)，所述扇齿轮(8)的旋转轴与转向杆(3)的旋转轴重合；
所述电机(2)的输出轴与所述转向杆(3)的旋转轴均伸入壳体(1)内；
所述内齿轮(4)的旋转轴与螺杆(6)的旋转轴偏心设置，所述内齿轮(4)通过啮合调整螺母(5)后与螺杆(6)之间形成少齿差行星齿轮连接；
所述螺杆(6)两端分别设有第一轴承(10)用于螺杆(6)转动连接壳体(1)的内腔，所述电机(2)的输出轴上套设有第二轴承(11)用于内齿轮(4)转动连接壳体(1)的内腔；
所述内齿轮(4)朝向螺杆(6)的外端面上沿轴向设有多个环形均布的传动销(12)，所述螺杆(6)朝向内齿轮(4)的端面设有多个环形均布的传动孔(13)，所述传动销(12)伸入所述传动孔(13)中；或者，所述内齿轮(4)朝向螺杆(6)的外端面上沿轴向设有多个环形均布的传动孔(13)，所述螺杆(6)朝向内齿轮(4)的端面设有多个环形均布的传动销(12)，所述传动销(12)伸入所述传动孔(13)中。
2.根据权利要求1所述的一种用于商用车线控转向的电动转向执行机构，其特征在于，所述传动销(12)与传动孔(13)均为三个。
3.根据权利要求1所述的一种用于商用车线控转向的电动转向执行机构，其特征在于，所述螺杆(6)与螺杆外螺母(7)之间为滚珠丝杠连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于商用车线控转向的电动转向执行机构，其特征在于，所述螺杆(6)与螺杆外螺母(7)之间的滚珠丝杠连接为循环球减速丝杠连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于商用车线控转向的电动转向执行机构，其特征在于，所述第一轴承(10)为反向配对装配的圆锥滚子轴承。
6.根据权利要求1所述的一种用于商用车线控转向的电动转向执行机构，其特征在于，所述壳体(1)内腔添加有润滑油。
7.根据权利要求1所述的一种用于商用车线控转向的电动转向执行机构，其特征在于，所述内齿轮(4)、调整螺母(5)的内齿圈均为标准齿。
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| CN202222417696.0U CN218786022U (zh) | 2022-09-13 | 2022-09-13 | 一种用于商用车线控转向的电动转向执行机构 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116923527A (zh) * | 2023-09-15 | 2023-10-24 | 豫北转向***(新乡)股份有限公司 | 一种商用车线控转向执行器 |
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2022
- 2022-09-13 CN CN202222417696.0U patent/CN218786022U/zh active Active
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| CN116923527A (zh) * | 2023-09-15 | 2023-10-24 | 豫北转向***(新乡)股份有限公司 | 一种商用车线控转向执行器 |
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