本發(fā)明涉及車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具體地，涉及一種轉(zhuǎn)向管柱總成及車輛。

背景技術(shù)：

車輛的轉(zhuǎn)向功能是通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向管柱總成、轉(zhuǎn)向器等組成，其中，轉(zhuǎn)向管柱總成通常包括轉(zhuǎn)向管柱和電動(dòng)助力裝置。駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，通過轉(zhuǎn)向管柱傳遞扭矩給轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向器把轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成齒條的左右移動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整車的左右轉(zhuǎn)向。

現(xiàn)有的電動(dòng)助力裝置包括助力電機(jī)、蝸輪和蝸桿，助力電機(jī)外接到轉(zhuǎn)向管柱的管柱殼體上，電機(jī)軸與蝸桿相連，轉(zhuǎn)向管柱的輸出軸與蝸輪相連，通過這一對(duì)固定速比的蝸輪蝸桿將傳遞電機(jī)的轉(zhuǎn)速和力矩。

在上述電動(dòng)助力裝置中，助力電機(jī)為外置式電機(jī)，占用空間較大，空間利用率低，給整車布置帶來較大的不便與限制。在助力過程中，蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率較低，浪費(fèi)系統(tǒng)功率。且蝸輪蝸桿傳動(dòng)輸出載荷不平穩(wěn)，易產(chǎn)生振動(dòng)與噪音。此外，由于管柱零件加工過程中存在加工誤差，會(huì)帶來相應(yīng)的誤差與變形，使得這種管柱結(jié)構(gòu)不便于實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種占用空間更小的轉(zhuǎn)向管柱總成。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)向管柱總成，包括轉(zhuǎn)向管柱和助力電機(jī)，所述轉(zhuǎn)向管柱包括管柱殼體和從該管柱殼體內(nèi)穿過的輸出軸，所述助力電機(jī)的定子固定在所述管柱殼體內(nèi)，所述助力電機(jī)的轉(zhuǎn)子套設(shè)在所述輸出軸上并與該輸出軸傳動(dòng)連接。

可選地，所述轉(zhuǎn)子活動(dòng)套設(shè)在所述輸出軸上，所述轉(zhuǎn)子的動(dòng)力經(jīng)由齒輪減速機(jī)構(gòu)傳遞至所述輸出軸。

可選地，所述齒輪減速機(jī)構(gòu)為行星齒輪機(jī)構(gòu)，該行星齒輪機(jī)構(gòu)包括太陽(yáng)輪、多個(gè)行星輪、行星架和齒圈，所述太陽(yáng)輪同軸固定于所述轉(zhuǎn)子且通過第一軸承安裝在所述輸出軸上，所述行星架固定于所述管柱殼體，每個(gè)行星輪活動(dòng)安裝在所述行星架上并與所述太陽(yáng)輪和齒圈分別嚙合，所述齒圈同軸固定于所述輸出軸。

可選地，所述太陽(yáng)輪包括第一太陽(yáng)輪和第二太陽(yáng)輪，所述多個(gè)行星輪包括數(shù)量相等的第一行星輪和第二行星輪，所述第一太陽(yáng)輪和第二太陽(yáng)輪分別設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子的兩端，所述第一行星輪與所述第一太陽(yáng)輪和齒圈分別嚙合，所述第二行星輪與所述第二太陽(yáng)輪和齒圈分別嚙合。

可選地，所述齒圈形成為杯狀結(jié)構(gòu)，該杯狀結(jié)構(gòu)包括環(huán)形側(cè)壁和底板，所述環(huán)形側(cè)壁圍繞所述多個(gè)行星輪設(shè)置且與每個(gè)行星輪相嚙合，所述輸出軸從所述底板的中心穿過并與該底板固定連接。

可選地，所述行星架包括第一安裝板和多個(gè)安裝軸，所述第一安裝板的邊緣固定于所述管柱殼體，所述第一安裝板的中心具有供所述輸出軸穿過的第一過孔，該第一過孔與所述輸出軸之間設(shè)置有第二軸承，所述多個(gè)安裝軸圍繞所述輸出軸間隔布置，每個(gè)安裝軸從所述第一安裝板上垂直地延伸，每個(gè)行星輪活動(dòng)安裝在對(duì)應(yīng)的安裝軸上。

可選地，所述行星架還包括與所述第一安裝板平行的第二安裝板，所述第二安裝板的半徑小于所述第一安裝板的半徑，所述第二安裝板與每個(gè)安裝軸的遠(yuǎn)離所述第一安裝板的一端相連，所述第二安裝板的中心具有供所述輸出軸穿過的第二過孔，該第二過孔與所述輸出軸之間設(shè)置有第三軸承。

可選地，所述安裝軸固定于所述定子或與該定子一體形成。

可選地，所述轉(zhuǎn)向管柱還包括輸入軸、中間軸和扭桿，所述輸入軸、中間軸、扭桿和輸出軸依次相連。

在本發(fā)明的轉(zhuǎn)向管柱總成中，通過將助力電機(jī)設(shè)置到管柱殼體的內(nèi)部，顯著減小了轉(zhuǎn)向管柱總成的空間占用率，使得其更加緊湊，便于在整車上布置。

本發(fā)明還提供一種車輛，包括根如上所述的轉(zhuǎn)向管柱總成。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的轉(zhuǎn)向管柱總成的剖視圖；

圖2是圖1中A部分的放大圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的轉(zhuǎn)向管柱總成中，行星架的立體示意圖，為了便于說明，同時(shí)示出了行星輪；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的轉(zhuǎn)向管柱總成中，齒圈的立體示意圖。

附圖標(biāo)記說明

11 管柱殼體 12 輸入軸 13 中間軸

14 扭桿 15 輸出軸 21 定子

22 轉(zhuǎn)子 31 第一太陽(yáng)輪 32 第二太陽(yáng)輪

33 第一行星輪 34 第二行星輪 35 行星架

351 第一安裝板 352 第二安裝板 353 安裝軸

3511 第一過孔 3521 第二過孔 36 齒圈

361 環(huán)形側(cè)壁 362 底板 41 第一軸承

42 第二軸承 43 第三軸承

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“內(nèi)、外”是指各部件相對(duì)于其自身輪廓的內(nèi)、外。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種轉(zhuǎn)向管柱總成，如圖1和圖2所示，包括轉(zhuǎn)向管柱和助力電機(jī)，其中，轉(zhuǎn)向管柱包括管柱殼體11以及從該管柱殼體11內(nèi)穿過的輸出軸15。與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向管柱總成不同，本發(fā)明的轉(zhuǎn)向管柱總成采用內(nèi)置式助力電機(jī)，其中，該內(nèi)置式助力電機(jī)的定子21固定在管柱殼體11內(nèi)，該內(nèi)置式助力電機(jī)的轉(zhuǎn)子22同軸設(shè)置在定子21內(nèi)，輸出軸15從轉(zhuǎn)子22的中心穿過并與轉(zhuǎn)子22傳動(dòng)連接。當(dāng)控制器(未示出)檢測(cè)到駕駛員有轉(zhuǎn)向行為時(shí)，控制助力電機(jī)的轉(zhuǎn)子22開始旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子22帶動(dòng)輸出軸15轉(zhuǎn)動(dòng)，從而對(duì)駕駛員進(jìn)行助力。

在本發(fā)明的轉(zhuǎn)向管柱總成中，通過將助力電機(jī)設(shè)置到管柱殼體11的內(nèi)部，顯著減小了轉(zhuǎn)向管柱總成的空間占用率，使得其更加緊湊，便于在整車上布置。

在本發(fā)明的轉(zhuǎn)向管柱總成中，轉(zhuǎn)子22可以直接固定在輸出軸15上，以使輸出軸15的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子22的轉(zhuǎn)速相等。然而，為了使輸出軸15獲得較大的助力轉(zhuǎn)矩，優(yōu)選地，如圖2所示，轉(zhuǎn)子22活動(dòng)套設(shè)在輸出軸15上(即，轉(zhuǎn)子22套設(shè)在輸出軸15上且能夠相對(duì)于輸出軸15轉(zhuǎn)動(dòng))，轉(zhuǎn)子22的動(dòng)力經(jīng)由齒輪減速機(jī)構(gòu)傳遞至所述輸出軸15。這里，齒輪減速機(jī)構(gòu)起著減速增矩的作用，第一軸承41在保證轉(zhuǎn)子22安裝穩(wěn)定性的同時(shí)允許轉(zhuǎn)子22與輸出軸15具有不同的轉(zhuǎn)速。這里，轉(zhuǎn)子22例如可以通過軸承安裝在輸出軸15上，以使轉(zhuǎn)子22和輸出軸15之間可以具有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然，也可以通過其他方式使轉(zhuǎn)子22活動(dòng)套設(shè)在輸出軸15上，下文將對(duì)此進(jìn)一步說明。

所述齒輪減速機(jī)構(gòu)可以具有任意適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，如圖2所示，所述齒輪減速機(jī)構(gòu)可以為行星齒輪機(jī)構(gòu)，該行星齒輪機(jī)構(gòu)包括太陽(yáng)輪、多個(gè)行星輪、行星架35和齒圈36，太陽(yáng)輪同軸固定于轉(zhuǎn)子22且通過第一軸承41安裝在輸出軸15上，行星架35固定于管柱殼體11，所述多個(gè)行星輪圍繞太陽(yáng)輪間隔設(shè)置，每個(gè)行星輪活動(dòng)安裝在行星架35上，齒圈36圍繞所述多個(gè)行星輪設(shè)置，每個(gè)行星輪既與太陽(yáng)輪相嚙合，又與齒圈36相嚙合，齒圈36同軸固定于輸出軸15。

在上述行星齒輪機(jī)構(gòu)中，行星架35固定不動(dòng)，動(dòng)力從太陽(yáng)輪輸出，從齒圈36輸出。具體地，當(dāng)轉(zhuǎn)子22旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)，由于行星架35固定在管柱殼體11上，因此行星輪只能自轉(zhuǎn)而不能繞太陽(yáng)輪公轉(zhuǎn)，行星輪帶動(dòng)齒圈36轉(zhuǎn)動(dòng)，齒圈36帶動(dòng)輸出軸15轉(zhuǎn)動(dòng)。由于行星齒輪機(jī)構(gòu)的助力減速比取決于齒圈36與太陽(yáng)輪的齒數(shù)比，因此可以通過調(diào)整齒圈36的齒數(shù)和/或太陽(yáng)輪的齒數(shù)來提供更寬泛的減速比及更精準(zhǔn)的助力特性，從而獲得最佳的助力效果。并且，采用行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)不僅能提高傳動(dòng)效率，減少功率損失，而且有利于減小振動(dòng)與傳動(dòng)噪音，提高助力平穩(wěn)性。此外，由于本發(fā)明的轉(zhuǎn)向管柱總成采用統(tǒng)一的軸系基準(zhǔn)，通過行星齒輪傳動(dòng)可以最大程度補(bǔ)償零部件加工誤差及變形，也就是說，當(dāng)某一行星輪的加工誤差或變形較大時(shí)，其他行星輪依然能夠傳遞動(dòng)力，使得行星齒輪機(jī)構(gòu)得以繼續(xù)正常工作。

在上述行星齒輪機(jī)構(gòu)中，太陽(yáng)輪和行星輪的數(shù)量及布置方式可以根據(jù)需要具體設(shè)定。在圖2和圖3示出的實(shí)施方式中，所述太陽(yáng)輪包括第一太陽(yáng)輪31和第二太陽(yáng)輪32，所述多個(gè)行星輪包括多個(gè)第一行星輪33和多個(gè)第二行星輪34，第一行星輪33和第二行星輪34的數(shù)量相等圖示分別為4個(gè)，第一太陽(yáng)輪31和第二太陽(yáng)輪32分別設(shè)置在轉(zhuǎn)子22的兩端且與轉(zhuǎn)子22同軸固定，每個(gè)第一行星輪33與第一太陽(yáng)輪31和齒圈36分別嚙合，每個(gè)第二行星輪34與第二太陽(yáng)輪32和齒圈36分別嚙合。

在圖2示出的實(shí)施方式中，第一太陽(yáng)輪31和第二太陽(yáng)輪32分別通過兩個(gè)第一軸承41安裝在輸出軸15上，而轉(zhuǎn)子22空套在輸出軸15上。當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子22可以通過軸承安裝在輸出軸15上，而將第一太陽(yáng)輪31和第二太陽(yáng)輪32空套在輸出軸15上；或者，將轉(zhuǎn)子22、第一太陽(yáng)輪31和第二太陽(yáng)輪32均通過軸承安裝在輸出軸15上。

在本發(fā)明的轉(zhuǎn)向管柱總成中，行星架35可以具有任意適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。作為一種實(shí)施方式，如圖3所示，行星架35可以包括第一安裝板351和多個(gè)安裝軸353(圖3所示為4個(gè))，第一安裝板351的邊緣固定于管柱殼體11，第一安裝板351的中心具有供輸出軸15穿過的第一過孔3511，多個(gè)安裝軸353圍繞輸出軸15間隔布置，每個(gè)安裝軸353從第一安裝板351上垂直地延伸，每個(gè)行星輪活動(dòng)安裝在對(duì)應(yīng)的安裝軸353上，第一過孔3511與輸出軸15之間可以設(shè)置有第二軸承42。在這種情況下，安裝軸353可以固定于定子21或與定子21一體形成。

除此之外，行星架35還可以包括與第一安裝板351平行的第二安裝板352，第二安裝板352的半徑小于第一安裝板351的半徑，第二安裝板352與每個(gè)安裝軸353的遠(yuǎn)離第一安裝板351的一端相連，第二安裝板352的中心具有供輸出軸15穿過的第二過孔3521。第二過孔3521與輸出軸15之間也可以設(shè)置有第三軸承43。每個(gè)安裝軸353上間隔設(shè)置有第一行星輪33和第二行星輪34。

在本發(fā)明的轉(zhuǎn)向管柱總成中，齒圈36可以具有任意適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。作為一種實(shí)施方式，如圖4所示，齒圈36可以形成為杯狀結(jié)構(gòu)，該杯狀結(jié)構(gòu)包括環(huán)形側(cè)壁361和底板362，環(huán)形側(cè)壁361圍繞多個(gè)行星輪設(shè)置且與每個(gè)行星輪相嚙合，輸出軸15從底板362的中心穿過并與該底板362固定連接。在這種實(shí)施方式中，第一安裝板351位于齒圈36的開口端，安裝軸353從第一安裝板351向齒圈36的底板362延伸，第二安裝板352靠近底板362設(shè)置。在變型實(shí)施方式中，也可以采用沿環(huán)形側(cè)壁361的徑向向內(nèi)延伸的連接桿來替代底板362。

關(guān)于本發(fā)明所提供的轉(zhuǎn)向管柱總成，本說明書中主要針對(duì)本發(fā)明所涉及的輸出軸、管柱殼體以及助力電機(jī)進(jìn)行了描述，而省略或簡(jiǎn)化了對(duì)轉(zhuǎn)向管柱總成的其他附屬的部件的描述，但本發(fā)明的轉(zhuǎn)向管柱總成并不排除這些公知的部件的設(shè)置。當(dāng)需要結(jié)合有上述其他部件時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以參考現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向管柱總成中設(shè)置的各個(gè)部件，并將其結(jié)合在本發(fā)明中，只要能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的即可。

作為一種實(shí)施方式，如圖1所示，本發(fā)明的轉(zhuǎn)向管柱總成還包括從管柱殼體11內(nèi)穿過的輸入軸12、中間軸13和扭桿14，輸入軸12、中間軸13、扭桿14和輸出軸15依次相連。

以下簡(jiǎn)要說明一下本發(fā)明的轉(zhuǎn)向管柱總成的工作原理。

本發(fā)明的轉(zhuǎn)向管柱總成工作時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向盤帶動(dòng)輸入軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，輸入軸12帶動(dòng)中間軸13轉(zhuǎn)動(dòng)，中間軸13帶動(dòng)扭桿14轉(zhuǎn)動(dòng)，扭桿14的另一端被輸出軸15固定，無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，于是扭桿14就跟隨轉(zhuǎn)向盤的輸入扭轉(zhuǎn)力大小發(fā)生彈性扭轉(zhuǎn)變形，變形量與扭轉(zhuǎn)力成正比?？刂破鞲鶕?jù)設(shè)置在扭桿14上的傳感器輸出的電壓值確定轉(zhuǎn)向盤輸入的扭轉(zhuǎn)力大小。當(dāng)控制器計(jì)算到轉(zhuǎn)向盤輸入的扭轉(zhuǎn)力較大，會(huì)讓人感覺到手力沉重時(shí)，就給助力電機(jī)發(fā)送一個(gè)電信號(hào)，讓助力電機(jī)的轉(zhuǎn)子22轉(zhuǎn)動(dòng)，給予適當(dāng)大小的助力。轉(zhuǎn)子22帶動(dòng)太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，太陽(yáng)輪帶動(dòng)行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)，行星輪帶動(dòng)齒圈36轉(zhuǎn)動(dòng)，齒圈36帶動(dòng)輸出軸15轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出軸15通過萬(wàn)向節(jié)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向器再驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)向。同時(shí)，輸出軸15也帶動(dòng)扭桿14轉(zhuǎn)動(dòng)，使得扭桿14的扭轉(zhuǎn)變形量減小，轉(zhuǎn)向盤的手力就變得輕便，助力電機(jī)的助力也會(huì)跟著減小，直到?jīng)]有助力。從而保證了汽車轉(zhuǎn)向時(shí)的輕便性和操控的穩(wěn)定性。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種車輛，該車輛采用如上所述的轉(zhuǎn)向管柱總成。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。