一種轉(zhuǎn)向管柱式電動助力裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車轉(zhuǎn)向裝置，具體的說是一種轉(zhuǎn)向管柱式電動助力裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前各種車輛上使用的電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)大都是在轉(zhuǎn)向管柱上安裝蝸輪蝸桿減速裝置實現(xiàn)的，這類結(jié)構(gòu)受自身尺寸所限，傳動比相對較低，傳動效率較低，直接影響輸出扭矩的大小。由于需要和外置電機(jī)一起安裝在轉(zhuǎn)向管柱的側(cè)面，占用空間較大，由于車輛儀表臺下分布著多種總成、部件，因此現(xiàn)有車輛的轉(zhuǎn)向管柱與周邊部件在裝配、維修時經(jīng)常發(fā)生干涉，安裝和拆卸操作難度較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種新型轉(zhuǎn)向管柱式電動助力裝置，它能夠解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
[0004]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)置橫隔板，橫隔板與上蓋之間安裝傳感器，殼體另一端安裝行星齒輪減速器，橫隔板與行星齒輪減速器之間的殼體內(nèi)安裝中空式內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)。中空式內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的線圈定子與殼體內(nèi)壁連接，中空式內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的磁鋼轉(zhuǎn)子安裝在軸套上，軸套固定安裝在套管軸上，套管軸一端通過第一定位軸承與殼體的橫隔板定位連接，套管軸另一端通過第二定位軸承與行星齒輪減速器定位連接，套管軸的端部設(shè)置外齒輪，外齒輪與行星齒輪減速器輸入端的行星齒輪相嚙合，套管軸內(nèi)安裝輸出軸，輸出軸一端用滾針軸承定位于套管軸一端內(nèi)側(cè)，輸出軸另一端與行星齒輪減速器的輸出端鍵連接，并用下蓋輸出端部球軸承定位支撐。輸入軸一端的殼體上安裝上蓋，由第一定位軸承和安裝在輸入軸另一端的滾針軸承定位支撐，輸入軸與車輛轉(zhuǎn)向管柱的轉(zhuǎn)向軸連接。輸入軸與輸出軸之間安裝扭桿和力矩角度傳感器，扭桿一端與輸入軸固定連接，扭桿另一端與輸出軸固定連接。所述中空式內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的磁鋼轉(zhuǎn)子與行星齒輪減速器外套之間安裝位置傳感器。所述位置傳感器是增量編碼器式位置傳感器，增量編碼器式位置傳感器的雙磁環(huán)隨中空式內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的磁鋼轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動，增量編碼器式位置傳感器的感應(yīng)電路板與行星齒輪減速器外套端部固定連接。所述增量編碼器式位置傳感器的雙磁環(huán)粘貼在支撐環(huán)端面，支撐環(huán)的孔壓配合在套管軸上，支撐環(huán)遠(yuǎn)離磁鋼轉(zhuǎn)子的一端設(shè)置環(huán)形折邊，增量編碼器式位置傳感器的雙磁環(huán)同心粘貼在環(huán)形折邊上并隨中空式內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的磁鋼轉(zhuǎn)子一同轉(zhuǎn)動。殼體遠(yuǎn)離上蓋的一端設(shè)置下蓋，行星齒輪減速器固定安裝在減速器外套內(nèi)，下蓋與殼體連接。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點在于:采用中空的內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)和行星齒輪減速器與轉(zhuǎn)向管柱同軸布置，占用空間小，不會與周圍部件發(fā)生干涉，易于在汽車上布置，且拆卸安裝操作簡便，電機(jī)的動作通過行星齒輪減速器放大扭矩并降低轉(zhuǎn)速，起到轉(zhuǎn)向助力作用。與現(xiàn)有的電動助力裝置相比，機(jī)械傳動效率得到大幅提升，輸出扭矩增大，能夠使車輛的轉(zhuǎn)向操作更加靈活、輕便，穩(wěn)定性更強(qiáng)等。
【附圖說明】
[000?]圖1是本發(fā)明機(jī)頭結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明應(yīng)用在汽車上的整體電動轉(zhuǎn)向管柱總成示意圖；
圖3是本發(fā)明為限制輸出軸與輸入軸之間的相對旋轉(zhuǎn)角度，采用一字槽雙斜面結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明為限制輸出軸與輸入軸之間的相對旋轉(zhuǎn)角度，采用四槽結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明為限制輸出軸與輸入軸之間的相對旋轉(zhuǎn)角度，采用六槽結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0007]本發(fā)明所述的一種新型轉(zhuǎn)向管柱式電動助力裝置包括殼體I，殼體I與橫隔板一體，殼體I橫隔板輸入軸7—側(cè)安裝力矩角度傳感器12，中部安裝中空式內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)，殼體I輸出軸11 一側(cè)安裝行星齒輪減速器8。中空式內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的線圈定子2與殼體I內(nèi)壁固定連接，其磁鋼轉(zhuǎn)子3固定安裝在軸套4外側(cè)，軸套4固定安裝在套管軸5上，套管軸5—端通過第二定位軸承22與橫隔板連接，套管軸5另一端通過第三定位軸承23與行星齒輪減速器8定位連接連接，套管軸5的下端即作為行星齒輪減速器8的輸入軸，套管軸5端部加工有外齒圈，外齒圈與行星齒輪減速器8輸入端的行星齒輪相嚙合，套管軸5內(nèi)安裝輸出軸11，輸出軸11兩端與套管軸5之間分別由滾針軸承16和第四定位軸承24定位支撐。輸出軸11與行星齒輪減速器8的輸出端鍵連接。輸入軸7由第一定位軸承21和輸入軸另一端的滾針軸承16定位支撐，輸入軸7輸入端的殼體I上安裝有上蓋6，上蓋6與殼體I止口連接。輸入軸7可與車輛轉(zhuǎn)向管柱的轉(zhuǎn)向軸連接，輸入軸7與輸出軸11之間安裝扭桿10和力矩角度傳感器12，扭桿10—端與輸入軸7固定連接，扭桿10另一端與輸出軸11固定連接。中空式內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)和行星齒輪減速器8都是中空的，輸出軸11可從中間穿過。套管軸5輸出端就是行星齒輪減速器8的輸入端。行星齒輪減速器的輸出端行星架內(nèi)孔可通過鍵與輸出軸11固定連接，以保證輸出軸11大扭矩輸出的可靠性。輸出軸11輸出端的殼體I上安裝有下蓋6，上蓋6與殼體I止口連接。
[0008]本發(fā)明使用的中空式內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)是采用了內(nèi)轉(zhuǎn)子式無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)，中空式內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的定子是線圈，其與管柱殼體內(nèi)壁固定相連為一體。中空式內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子是一圈瓦形磁鋼組、瓦形磁鋼組固定在一個圓筒形軸套4上，軸套4固定在套管軸5上。
[0009]本發(fā)明所述力矩角度傳感器12可采用非接觸式EPS傳感器也可采用接觸式EPS傳感器，力矩角度傳感器12主要用于向控制器(ECU)傳遞轉(zhuǎn)動方向盤扭矩信號和方向盤轉(zhuǎn)向角度的信號，使控制器(ECU)控制電機(jī)實現(xiàn)電動轉(zhuǎn)向管柱式助力轉(zhuǎn)向。本發(fā)明所述扭桿10兩端扭桿兩端可均采用圓柱銷與輸入軸7和輸出軸11固定，也可一端用花鍵壓入輸出軸11的杯形孔內(nèi)，另一端通過圓柱銷與輸入軸7固定。
[0010]本發(fā)明所述助力裝置可制作成獨立的助力機(jī)頭裝置，輸入軸7和輸出軸11分別通過萬向節(jié)與車輛方向盤的轉(zhuǎn)向軸和下傳動軸連接。也可制作成整體電動轉(zhuǎn)向管柱總成，即傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向管柱與機(jī)頭助力裝置設(shè)計成一體，所述輸入軸7上端通過轉(zhuǎn)向軸直接與車輛方向盤連接，所述輸出軸11通過下傳動軸總成直接與車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)輸入端連接。車輛轉(zhuǎn)向時，駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤帶動輸入軸7旋轉(zhuǎn)，輸入軸7帶動扭桿10—端轉(zhuǎn)動，扭桿另一端是不能轉(zhuǎn)動的，使扭桿10扭轉(zhuǎn)變形，力矩角度傳感器12將扭桿10產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，使傳感器生成力矩和角度輸出信號，其轉(zhuǎn)化為電信號發(fā)送至控制器(ECU)，控制器(ECU)根據(jù)該信號向中空式內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)發(fā)出指令，驅(qū)動中空式內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)向方向盤的旋轉(zhuǎn)方向助力轉(zhuǎn)動。此時磁鋼轉(zhuǎn)子3帶動套管軸5轉(zhuǎn)動，行星齒輪減速器8將套管軸5轉(zhuǎn)動的扭矩放大后傳遞給輸出軸11，行星齒輪減速器8能夠通過內(nèi)部兩級變速達(dá)到增大輸出力矩和降低轉(zhuǎn)速的效果，同時提高了傳動效率。本發(fā)明中電機(jī)與轉(zhuǎn)向管柱同軸設(shè)置，占用空間小，不會與周圍部件發(fā)生干涉，拆卸安裝操作簡便，電機(jī)的動作通過行星齒輪減速器8放大扭矩，與現(xiàn)有的電動助力裝置相比，機(jī)械傳動效率得到大幅提升，能夠使車輛的轉(zhuǎn)向操作更加靈活、輕便，穩(wěn)定性更強(qiáng)，增大了輸出扭矩，并可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的主動回正。本發(fā)明所述助力裝置的安裝位置與現(xiàn)有的車輛一致，不需改動車輛轉(zhuǎn)向機(jī)結(jié)構(gòu)，并且助力裝置設(shè)置在駕駛艙內(nèi)，采用了無刷電機(jī)、減少了電磁兼容的影響，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。
[0011]本發(fā)明采用行星齒輪減速器可實現(xiàn)輸出軸與管柱同軸設(shè)置，與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向管柱中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。本發(fā)明中使用的行星齒輪減速器8可采用多種現(xiàn)有的行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)，例如雙行星齒輪減速器、少齒差行星齒輪減速器等。當(dāng)然本發(fā)明也可采用其它形式的減速機(jī)構(gòu)來對套管軸5的旋轉(zhuǎn)動作增大扭矩，但其它減速機(jī)構(gòu)一方面難以實現(xiàn)輸出軸與管柱同軸安裝，另一方面自身體積也均大于行星齒輪減速器，因此本發(fā)明中的行星齒輪減速器雖可以使用其它類型的減速機(jī)構(gòu)替換，但使用效果會大打折扣。本發(fā)明所述第一定位軸承22和第二定位軸承23可通過擋圈或其它連接件與套管軸5實現(xiàn)軸向定位。該結(jié)構(gòu)用于對套管軸5形成支撐，并且防止套管軸5軸向移動，確保轉(zhuǎn)向裝置內(nèi)部各部件精確定位，不會對各傳感器的檢測數(shù)據(jù)造成影響。車輛裝配時，可將用于接收傳感器信號以及控制無刷電機(jī)動作的控制器整合安裝在殼體I上，也可將傳感器獨立固定在車輛其它部件上。
[0012]本發(fā)明為了對中空式內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的磁鋼轉(zhuǎn)子3進(jìn)行定位，從而實現(xiàn)對中空式內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的運