一种转向管柱式电动助力装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽车转向装置，具体的说是一种转向管柱式电动助力装置。
【背景技术】
[0002]目前各种车辆上使用的电动转向助力系统大都是在转向管柱上安装蜗轮蜗杆减速装置实现的，这类结构受自身尺寸所限，传动比相对较低，传动效率较低，直接影响输出扭矩的大小。由于需要和外置电机一起安装在转向管柱的侧面，占用空间较大，由于车辆仪表台下分布着多种总成、部件，因此现有车辆的转向管柱与周边部件在装配、维修时经常发生干涉，安装和拆卸操作难度较大。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种新型转向管柱式电动助力装置，它能够解决现有技术存在的问题。
[0004]本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现:包括壳体，壳体内设置横隔板，横隔板与上盖之间安装传感器，壳体另一端安装行星齿轮减速器，横隔板与行星齿轮减速器之间的壳体内安装中空式内转子无刷电机。中空式内转子无刷电机的线圈定子与壳体内壁连接，中空式内转子无刷电机的磁钢转子安装在轴套上，轴套固定安装在套管轴上，套管轴一端通过第一定位轴承与壳体的横隔板定位连接，套管轴另一端通过第二定位轴承与行星齿轮减速器定位连接，套管轴的端部设置外齿轮，外齿轮与行星齿轮减速器输入端的行星齿轮相啮合，套管轴内安装输出轴，输出轴一端用滚针轴承定位于套管轴一端内侧，输出轴另一端与行星齿轮减速器的输出端键连接，并用下盖输出端部球轴承定位支撑。输入轴一端的壳体上安装上盖，由第一定位轴承和安装在输入轴另一端的滚针轴承定位支撑，输入轴与车辆转向管柱的转向轴连接。输入轴与输出轴之间安装扭杆和力矩角度传感器，扭杆一端与输入轴固定连接，扭杆另一端与输出轴固定连接。所述中空式内转子无刷电机的磁钢转子与行星齿轮减速器外套之间安装位置传感器。所述位置传感器是增量编码器式位置传感器，增量编码器式位置传感器的双磁环随中空式内转子无刷电机的磁钢转子同步转动，增量编码器式位置传感器的感应电路板与行星齿轮减速器外套端部固定连接。所述增量编码器式位置传感器的双磁环粘贴在支撑环端面，支撑环的孔压配合在套管轴上，支撑环远离磁钢转子的一端设置环形折边，增量编码器式位置传感器的双磁环同心粘贴在环形折边上并随中空式内转子无刷电机的磁钢转子一同转动。壳体远离上盖的一端设置下盖，行星齿轮减速器固定安装在减速器外套内，下盖与壳体连接。
[0005]本发明的优点在于:采用中空的内转子无刷电机和行星齿轮减速器与转向管柱同轴布置，占用空间小，不会与周围部件发生干涉，易于在汽车上布置，且拆卸安装操作简便，电机的动作通过行星齿轮减速器放大扭矩并降低转速，起到转向助力作用。与现有的电动助力装置相比，机械传动效率得到大幅提升，输出扭矩增大，能够使车辆的转向操作更加灵活、轻便，稳定性更强等。
【附图说明】
[000?]图1是本发明机头结构示意图；
图2是本发明应用在汽车上的整体电动转向管柱总成示意图；
图3是本发明为限制输出轴与输入轴之间的相对旋转角度，采用一字槽双斜面结构的结构示意图；
图4是本发明为限制输出轴与输入轴之间的相对旋转角度，采用四槽结构的结构示意图；
图5是本发明为限制输出轴与输入轴之间的相对旋转角度，采用六槽结构的结构示意图。
【具体实施方式】
[0007]本发明所述的一种新型转向管柱式电动助力装置包括壳体I，壳体I与横隔板一体，壳体I横隔板输入轴7—侧安装力矩角度传感器12，中部安装中空式内转子无刷电机，壳体I输出轴11 一侧安装行星齿轮减速器8。中空式内转子无刷电机的线圈定子2与壳体I内壁固定连接，其磁钢转子3固定安装在轴套4外侧，轴套4固定安装在套管轴5上，套管轴5—端通过第二定位轴承22与横隔板连接，套管轴5另一端通过第三定位轴承23与行星齿轮减速器8定位连接连接，套管轴5的下端即作为行星齿轮减速器8的输入轴，套管轴5端部加工有外齿圈，外齿圈与行星齿轮减速器8输入端的行星齿轮相啮合，套管轴5内安装输出轴11，输出轴11两端与套管轴5之间分别由滚针轴承16和第四定位轴承24定位支撑。输出轴11与行星齿轮减速器8的输出端键连接。输入轴7由第一定位轴承21和输入轴另一端的滚针轴承16定位支撑，输入轴7输入端的壳体I上安装有上盖6，上盖6与壳体I止口连接。输入轴7可与车辆转向管柱的转向轴连接，输入轴7与输出轴11之间安装扭杆10和力矩角度传感器12，扭杆10—端与输入轴7固定连接，扭杆10另一端与输出轴11固定连接。中空式内转子无刷电机和行星齿轮减速器8都是中空的，输出轴11可从中间穿过。套管轴5输出端就是行星齿轮减速器8的输入端。行星齿轮减速器的输出端行星架内孔可通过键与输出轴11固定连接，以保证输出轴11大扭矩输出的可靠性。输出轴11输出端的壳体I上安装有下盖6，上盖6与壳体I止口连接。
[0008]本发明使用的中空式内转子无刷电机是采用了内转子式无刷电机结构，中空式内转子无刷电机的定子是线圈，其与管柱壳体内壁固定相连为一体。中空式内转子无刷电机的转子是一圈瓦形磁钢组、瓦形磁钢组固定在一个圆筒形轴套4上，轴套4固定在套管轴5上。
[0009]本发明所述力矩角度传感器12可采用非接触式EPS传感器也可采用接触式EPS传感器，力矩角度传感器12主要用于向控制器(ECU)传递转动方向盘扭矩信号和方向盘转向角度的信号，使控制器(ECU)控制电机实现电动转向管柱式助力转向。本发明所述扭杆10两端扭杆两端可均采用圆柱销与输入轴7和输出轴11固定，也可一端用花键压入输出轴11的杯形孔内，另一端通过圆柱销与输入轴7固定。
[0010]本发明所述助力装置可制作成独立的助力机头装置，输入轴7和输出轴11分别通过万向节与车辆方向盘的转向轴和下传动轴连接。也可制作成整体电动转向管柱总成，即传统的转向管柱与机头助力装置设计成一体，所述输入轴7上端通过转向轴直接与车辆方向盘连接，所述输出轴11通过下传动轴总成直接与车辆的转向机输入端连接。车辆转向时，驾驶员转动方向盘带动输入轴7旋转，输入轴7带动扭杆10—端转动，扭杆另一端是不能转动的，使扭杆10扭转变形，力矩角度传感器12将扭杆10产生扭转变形，使传感器生成力矩和角度输出信号，其转化为电信号发送至控制器(ECU)，控制器(ECU)根据该信号向中空式内转子无刷电机发出指令，驱动中空式内转子无刷电机向方向盘的旋转方向助力转动。此时磁钢转子3带动套管轴5转动，行星齿轮减速器8将套管轴5转动的扭矩放大后传递给输出轴11，行星齿轮减速器8能够通过内部两级变速达到增大输出力矩和降低转速的效果，同时提高了传动效率。本发明中电机与转向管柱同轴设置，占用空间小，不会与周围部件发生干涉，拆卸安装操作简便，电机的动作通过行星齿轮减速器8放大扭矩，与现有的电动助力装置相比，机械传动效率得到大幅提升，能够使车辆的转向操作更加灵活、轻便，稳定性更强，增大了输出扭矩，并可以实现转向机构的主动回正。本发明所述助力装置的安装位置与现有的车辆一致，不需改动车辆转向机结构，并且助力装置设置在驾驶舱内，采用了无刷电机、减少了电磁兼容的影响，不受环境影响，故障率低、使用寿命长，同样尺寸大小，输出力矩大。
[0011]本发明采用行星齿轮减速器可实现输出轴与管柱同轴设置，与传统的转向管柱中输出轴的安装位置相同，可直接替换现有的转向管柱产品，不需对车辆其它部件进行改造。本发明中使用的行星齿轮减速器8可采用多种现有的行星齿轮减速器结构，例如双行星齿轮减速器、少齿差行星齿轮减速器等。当然本发明也可采用其它形式的减速机构来对套管轴5的旋转动作增大扭矩，但其它减速机构一方面难以实现输出轴与管柱同轴安装，另一方面自身体积也均大于行星齿轮减速器，因此本发明中的行星齿轮减速器虽可以使用其它类型的减速机构替换，但使用效果会大打折扣。本发明所述第一定位轴承22和第二定位轴承23可通过挡圈或其它连接件与套管轴5实现轴向定位。该结构用于对套管轴5形成支撑，并且防止套管轴5轴向移动，确保转向装置内部各部件精确定位，不会对各传感器的检测数据造成影响。车辆装配时，可将用于接收传感器信号以及控制无刷电机动作的控制器整合安装在壳体I上，也可将传感器独立固定在车辆其它部件上。
[0012]本发明为了对中空式内转子无刷电机的磁钢转子3进行定位，从而实现对中空式内转子无刷电机的运