一种齿条式电动助力转向器和转向系统技术方案

本发明专利技术专利公开了一种齿条式电动助力转向器和转向系统，一种齿条式电动助力转向器，包括电机、减速器、手感模拟器、控制器和横拉杆组件等。减速器与电机连接，减速器内有行星滚柱丝杠副、一级减速齿轮副、二级减速齿轮副，减速器将电机的旋转运动转为直线运动，并实现减速；手感模拟器将转向盘输入的转角和力矩转换成电信号，电信号控制电机实现电动助力转向；减速器内滚柱螺母通过连接器与齿条连在一起，滚柱螺母与齿条一起直线运动。该电动助力转向器大幅齿条推力，满足前轴荷大于1.2吨的车辆的转向需求，提高转向系的机械效率、模态和刚度，提高整车NVH性能，降低重量，不仅适合于中大型商用车，也适用于较大乘用车。也适用于较大乘用车。也适用于较大乘用车。

【技术实现步骤摘要】
一种齿条式电动助力转向器和转向系统


[0001]本专利技术专利涉及车辆转向系统
，尤其涉及一种齿条式电动助力转向器和转向系统。

技术介绍

[0002]转向系统用来改变或保持汽车行驶方向的系统装置，汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，是保证汽车正常行驶的安全件。
[0003]汽车转向系统经历了机械转向系统(MS）、液压助力转向系统（HPS）、电控液压助力转向系统（EHPS）和电动助力转向系统（Electric Power Steering System, 简称EPS）等四个发展阶段， MS、HPS、EHPS都不能满足新能源汽车、智能驾驶的使用要求，只有EPS才能满足新能源汽车和智能驾驶的需求，并提高整车性能。
[0004]电动助力转向系统（EPS）是一种直接依靠电机提供辅助转矩的动力转向系统，可以根据不同的使用工况控制电机提供不同的辅助动力，现在EPS系统基本上为齿轮齿条式EPS,分为转向轴式电动助力转向系统（简称C
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EPS）、小齿轮式电动助力转向系统(简称P
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EPS）、双小齿轮式电动助力转向系统（简称DP
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EPS）和齿条式电动助力转向系统（简称R
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EPS）四种类型。
[0005]C
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EPS、P
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EPS和DP
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EPS的电机减速器是蜗轮蜗杆，电机旋转轴与蜗杆同轴，小齿轮与涡轮同轴，通过蜗轮蜗杆减速后电机带动小齿轮转动，小齿轮驱动齿条做直线运动，推力基本在12kN以下，只能用于前轴荷1吨左右的车辆，主要是乘用车。
[0006]现有技术R
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EPS的电机减速器是滚珠丝杠，滚珠丝杠将电机的旋转运动转换成齿条的直线运动，滚珠丝杠是用滚珠作为载荷传递元件，为点接触，刚度和强度比蜗轮蜗杆传动高，可提供为17kN左右的推力，这也是现有齿轮齿条式EPS最大推力，以滚珠丝杠作为驱动机构的R
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EPS的结构形式不能提供更大推动力和更高的性能，只能用于前轴荷小于1.5吨小型车辆，不能满足前轴荷超过1.5吨的车辆的需求。
[0007]随着用户对车辆平顺性的要求越来越高，以及新能源汽车对底盘的电池包布置空间的增大，新开发的新能源商用车的前轴也越来越多地采用前独立悬架加齿轮齿条式EPS配置，同时独立悬架只有和齿轮齿条式EPS才能充分发挥独立悬架的优势和前桥整体性能，现有齿轮齿条式EPS技术无法满足要求。
[0008]行星滚柱丝杠（planetary roller screw mechanism ,PRSM)是一种可将旋转运动和直线运动相互转化的机械传动装置，具有螺纹传动和滚动螺旋传动的综合特征。与滚珠丝杠传动相比，其滚动体不是多个球体，而是含有螺纹的多个滚柱体，是典型的线接触，因此，行星滚柱丝杠相对滚珠丝杠的具有刚度大、强度和抗冲击性高、转速和加速度是滚珠丝杆两倍、导程更小、承载能力大、寿命长、精度高、频响快、高速运行时噪声小等优点；随着行星滚柱丝杠加工工艺越来越成熟，成本越来越低，可作为大推力EPS的驱动机构。
[0009]随着用户对车辆平顺性的要求越来越高，以及新能源汽车对底盘的电池包布置空间和轻量化的需求，前轴载荷超过1.5吨的新开发车辆也越来越多地采用前独立悬架配置，
而独立悬架只有和齿轮齿条式EPS才能充分发挥独立悬架的优势和前桥整体性能，现有齿轮齿条式EPS推力已无法满足要求。

技术实现思路

[0010]为了解决现有齿条式电动助力转向器推力小等技术不足问题，本专利技术提供一种可以解决上述问题的一种齿条式电动助力转向器和转向系统。
[0011]本专利技术专利解决技术问题采用如下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种齿条式电动助力转向器，包括电机、减速器、手感模拟器、控制器。
[0012]所述电机为无刷电机，用于为所述减速器提供动力，并向所述控制器提供位移和扭矩电信号。
[0013]所述减速器包括减速器壳体、行星滚柱丝杠副、一级减速齿轮副、二级减速齿轮副、连接器、齿条、轴承；所述行星滚柱丝杠副包括滚柱丝杠、滚柱螺母、滚柱、2个保持架、2个内齿圈、2个钢丝挡圈；所述齿条的本体为圆柱形，所述齿条上设有斜齿和连接槽，所述齿条的两端设有内螺纹，用于安装所述内球铰；所述滚柱螺母通过所述连接器与所述齿条连接在一起，所述滚柱螺母与所述齿条运动相同。
[0014]所述横拉杆组件包括横拉杆、内球铰、密封护套、外球铰，所述横拉杆的一端通过所述内球铰与所述齿条相连，另一端与所述外球铰相连，所述外球铰与车轮相连，所述齿条的推力通过所述横拉杆组件传递到所述车轮，使所述车轮产生转向。
[0015]所述手感模拟器由输入轴、传感器、小齿轮、所述减速器内的所述齿条组成，输入轴与转向轴相连，所述转向轴与转向盘相连；所述手感模拟器是将转向时所述转向盘的扭矩和转角转变成扭矩电信号和转角电信号，并将所述扭矩电信号和所述转角电信号输入到所述控制器。
[0016]所述控制器固定在所述转向器壳体的外面，根据所述手感模拟器输入的电信号、车辆的电信号、所述电机的电信号运算后，控制电动助力的运行，并进行故障诊断。
[0017]所述减速器壳体包括滚柱丝杠壳体、齿条壳体、大端盖和小端盖；用螺栓分别将所述齿条壳体、所述大端盖和所述小端盖装在所述滚柱丝杠壳体，所述齿条壳体、所述大端盖和所述小端盖与所述滚柱丝杠壳体之间有密封胶。
[0018]所述一级减速齿轮副由电机齿轮和一级减速齿轮组成，所述二级减速齿轮副由齿轮轴和二级减速齿轮组成；所述一级减速齿轮套装在所述齿轮轴上，并与所述电机齿轮啮合，所述齿轮轴一端通过轴承装在所述大端盖内，另一端通过轴承装在所述滚柱丝杠壳体内；所述二级减速齿轮通过平键装在所述滚柱丝杠上，外侧与所述轴承内圈端面贴合，并与所述齿轮轴啮合；所述行星滚柱丝杠副装在所述丝杠壳体内，所述滚柱丝杠一端通过所述轴承安装在所述大端盖内，另一端通过轴承安装在所述小端盖内。
[0019]所述滚柱丝杠的外表面设置有相同导程的丝杠螺纹，所述丝杠螺纹的每个导程内设有若干头数螺纹，各头螺纹之间的螺距相等；所述滚柱外表面的中部设有滚柱螺纹，所述滚柱螺纹为相同牙型角的单头螺纹，所述滚柱外表面的两端设有外直齿；所述滚柱螺母内表面设有与所述滚柱丝杠相同头数和牙型的内螺纹，所述滚柱螺母外表面设有一个螺母键槽；所述滚柱丝杠的所述丝杠螺纹与若干个所述滚柱的所述滚柱螺纹啮合；所述滚柱螺纹
与所述滚柱螺母的所述内螺纹啮合；当所述滚柱丝杠做主动旋转运动时，所述滚柱围绕所述滚柱丝杠做相应的自转和公转的旋转运动，所述保持架围绕所述滚柱丝杠的中心线做旋转运动，所述滚柱螺母被所述滚柱驱动做直线运动。
[0020]所述内齿圈为圆环型，所述内齿圈内表面设有内直齿；所述滚柱两端的所述外直齿与所述内齿圈的所述内直齿啮合。
[0021]所述保持架为圆环形，四周均布若干孔，所述保持架上的孔数与所述滚柱数相同；若干个所述滚柱的两端分别插入所述保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种齿条式电动助力转向器，其特征在于，包括电机、减速器、手感模拟器、控制器、横拉杆组件；所述电机为无刷电机，用于为所述减速器提供动力，并向所述控制器提供位移和扭矩电信号；所述减速器包括减速器壳体、行星滚柱丝杠副、一级减速齿轮副、二级减速齿轮副、连接器、齿条、轴承；所述行星滚柱丝杠副包括滚柱丝杠、滚柱螺母、滚柱、2个保持架、2个内齿圈、2个钢丝挡圈；所述齿条的本体为圆柱形，所述齿条上设有斜齿和连接槽，所述齿条的两端设有内螺纹，用于安装所述内球铰；所述滚柱螺母通过所述连接器与所述齿条连接在一起，所述滚柱螺母与所述齿条运动相同；所述横拉杆包括横拉杆、内球铰、密封护套、外球铰，所述横拉杆的一端通过所述内球铰与所述齿条相连，另一端与所述外球铰相连，所述外球铰与车轮相连，所述齿条的推力通过所述横拉杆组件传递到所述车轮，使所述车轮产生转向；所述手感模拟器由输入轴、传感器、小齿轮、所述减速器内的所述齿条组成，所述输入轴与转向轴相连，所述转向轴与转向盘相连；所述手感模拟器是将转向时所述转向盘的扭矩和转角转变成扭矩电信号和转角电信号，并将所述扭矩电信号和所述转角电信号输入到所述控制器；所述控制器固定在所述转向器壳体的外面，根据所述手感模拟器输入的电信号、车辆的电信号、所述电机的电信号，控制电动助力的运行，并进行故障诊断。2.根据权利要求1所述的一种齿条式电动助力转向器，其特征在于，所述减速器壳体包括滚柱丝杠壳体、齿条壳体、大端盖和小端盖；用螺栓分别将所述齿条壳体、所述大端盖和所述小端盖装在所述滚柱丝杠壳体，所述齿条壳体、所述大端盖和所述小端盖与所述滚柱丝杠壳体之间有密封胶。3.根据权利要求1所述的一种齿条式电动助力转向器，其特征在于，所述一级减速齿轮副由电机齿轮和一级减速齿轮组成，所述二级减速齿轮副由齿轮轴和二级减速齿轮组成；所述一级减速齿轮套装在所述齿轮轴上，并与所述电机齿轮啮合，所述齿轮轴一端通过轴承装在所述大端盖内，另一端通过轴承装在所述滚柱丝杠壳体内；所述二级减速齿轮通过平键装在所述滚柱丝杠上，外侧与所述轴承内圈端面贴合，并与所述齿轮轴啮合；所述行星滚柱丝杠副装在所述丝杠壳体内，所述滚柱丝杠一端通过所述轴承安装在所述大端盖内，另一端通过轴承安装在所述小端盖内。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，季波，
申请(专利权)人：安徽兆睿科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：