轻卡轻量化电动助力转向装置的制作方法

本实用新型涉及电动助力转向装置领域，尤其涉及了轻卡轻量化电动助力转向装置。

背景技术：

非独立悬挂的商用车将陆续采用循环球式电动转向装置，该装置有蜗轮蜗杆和循环球两级减速机构，电动机通过此两级减速，将方向盘手力放大，从而起到助力效果。原装置采用分体式结构，分蜗轮蜗杆减速部分和循环球减速部分，再通过螺栓或调整螺母将两个减速机构的壳体连接一体，这样会使装置体积加大、重量变沉并且轴系定位不准确，装配时需要调整间隙，从而影响装配效率和效果。

另外，一根循环球螺杆上要安装螺母、轴承、蜗轮和传感器，彼此都需要很高的定位精度，而蜗杆安装在壳体上，如果壳体不是一个整体，不是一次装夹加工成型，而是通过装配时再调整间隙，很难确保装配精度，从而降低产品品质、可靠性和使用寿命，非常具有实用性。

中国专利2018214061428提供一种一体化壳体的技术方案，该技术方案的壳体能够进行一体化安装设计，但是其不能满足轻量化设计的需求，而且整个壳体外观占用空间较大。而且一般壳体采用的铸铁壳体比较沉重，铸造时带来大量能源消耗，成品为了防锈还需要进行喷油漆作业，造成污染等。

本实用新型涉及的电动助力转向装置适用于总质量4到6吨的轻型卡车，该轻型卡车的转向扭矩为1600n·m～1700n·m。

技术实现要素：

本实用新型根据现有电动助力转向装置质量太大，不能满足轻量化需求，以及壳体在生产过程中污染环境的缺点，提供了轻卡轻量化电动助力转向装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

轻卡轻量化电动助力转向装置，包括

壳体，壳体为一体化成型壳体，

蜗轮蜗杆组件，蜗轮蜗杆组件包括蜗轮和蜗杆；蜗轮蜗杆组件安装在壳体内为电动助力转向装置的一级减速机构；

循环球减速组件，循环球减速组件包括循环球螺母和与循环球螺母配合的螺杆；循环球减速组件安装在壳体内为电动助力转向装置的二级减速机构；

齿扇组件，齿扇组件包括齿扇，齿扇与循环球螺母啮合；齿扇组件安装在壳体内为电动助力转向装置的输出机构；

蜗轮蜗杆组件与循环球减速组件配合带动循环球减速组件运转实现二级减速，循环球减速组件与齿扇配合带动齿扇运转实现扭矩的输出；

壳体包括用于安装循环球减速组件的第一壳体和用于安装蜗杆的第二壳体，第一壳体和第二壳体一体成型，第一壳体内一体成型有隔壁，隔壁将第一壳体内的空间分隔成一侧用于安装蜗轮的第一安装室和另一侧用于安装循环球减速组件的第二安装室，隔壁上设置有用于螺杆从第二安装室穿入至第一安装室的安装通道，蜗轮与螺杆同轴设置带动螺杆同步转动，壳体为密度比铸铁小的轻金属壳体，壳体上开设有用于将壳体固定在车辆上的安装通孔，安装通孔沿第一壳体的径向延伸。本实用新型提供轻卡轻量化电动助力转向装置，该电动助力转向装置能够实现一次性装夹，各个部件装配精度高，便于自动化，而且该电动转向壳体的质量较轻能够减轻卡车的整车质量，实现轻量化设计，节约生产成本以及生产成本。

作为优选，壳体为铝合金壳体；第二安装壳内的腔室与第一安装室内连通形成用于安装蜗轮蜗杆组件的空间。

作为优选，第一壳体的周向侧面上向外延伸有耳座，耳座与第一壳体一体成型设置，每个耳座至少贯穿设置一个安装通孔。耳座能够提高壳体整体的强度，从而能够为固定件穿过安装通孔时提供足够的支撑。

作为优选，安装通孔的个数为不低于三个，相互之间构成多边形，多边形支撑能够为电动助力转向装置提供较稳定的支撑，从而提高电动转向装置各个部位的受力平衡。

作为优选，安装通孔不与壳体内的腔室连通，安装通孔为光孔。光孔便于加工成型，同时方便固定件的安装。

作为优选，第一壳体包括柱状的第三壳体和沿柱状壳体周向侧面延伸的第四壳体，第四壳体上开设有齿扇组件安装口，齿扇组件安装在第三壳体内与安装在第三壳体内的循环球螺母啮合，第三壳体的一端为循环球减速组件安装口，第三壳体的另一端为蜗轮安装口，螺杆安装在第二安装室内且一端穿过安装通道与蜗轮配合；第三壳体外侧面的上侧一体成型有开设有安装通孔的耳座，第四壳体的下侧一体成型有开设有安装通孔的耳座。通过对安装通孔位置的设计，从而分散电动转向装置在转向时产生的扭矩，使整个电动转向装置受力平衡，从而降低对壳体的破坏。

作为优选，设置在第三壳体上的安装通孔的长度不小于设置在第四壳体上的安装通孔的长度；安装通孔的长度小于等于第三壳体最大外径尺寸。足够长的安装通孔，能够增大固定件与安装通孔的接触面积，提高壳体的抗扭强度，从而减少电动转向装置在工作时对壳体的破坏。

作为优选，第三壳体的侧面一体成型有耳座，耳座上开设有安装通孔，第四壳体的远离第三壳体的一端也设置有耳座，耳座内也开设有安装通孔；第三安装壳体和第四安装壳体的安装通孔出口端所在端面为安装面，安装面为平面，第三安装壳体和第四安装壳体上的安装通孔的安装面处于同一平面。该种结构设计保证了壳体与车辆的接触面积足够大，从而提高了壳体的受力面积，减小了壳体损坏的风险。

作为优选，安装通孔的长度为30mm～100mm。

作为优选，蜗轮蜗杆组件的减速比为20：1～22:1，循环球减速组件的减速比为22:1～24:1。

本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

壳体一体化设计结构，只有一个铝合金铸造的壳体，从而实现轻量化的设计，而且通过对安装通孔结构的设计，降低了铝合金壳体强度较差不能够承受较大扭矩的缺陷，从而实现替换铸铁件的能力。在壳体内部铸造出一个内壁，将涡轮蜗杆减速机构和循环球减速机构分开，在一个壳体的两侧布置循环球减速机构室和蜗轮蜗杆减速机构室，利用机械设备一次装夹加工，保证铸造内壁上的螺杆轴承座位置和壳体上的蜗杆的轴承座位置精度，从而确保涡轮蜗杆轴系和循环球螺杆螺母轴系的尺寸精度和位置精度；不需要去进行间隙调整，确保了装配的精度和装配的效率。

附图说明

图1装置的主视图；

图2图1循环球减速组件和齿扇组件配合的示意图；

图3是图1b-b的剖视图；

图4是图2的局部放大图；

图5说装置与大梁的装配图的爆炸示意图。

图中的附图标记对应以下技术名称：1—第一壳体、2—第二壳体、3—隔壁、4—第一安装室、5—第二安装室、6—安装通孔、7—耳座、8—第三壳体、9—第四壳体、10—齿扇组件安装口、11—循环球减速组件安装口、13—固定板、14—安装通道、15—过渡板、16—连接孔、17—螺栓、18—蜗轮、19—蜗杆、20—螺杆、21—循环球螺母、22—齿扇、23—第一轴承槽、24—油封槽、25—第一轴承、26—第二轴承座、27—定子、28—转子、29—输入轴、30—安装套、31—摇臂、40—电机。

具体实施方式

实施例1

本实施例中的上、下、左、右方位以图2为参考，如图1至图5所示，本实施例提供轻卡轻量化电动助力转向装置，包括壳体，壳体为一体化成型壳体，蜗轮蜗杆组件，蜗轮蜗杆组件包括蜗轮18和蜗杆19；蜗轮蜗杆组件安装在壳体内为电动助力转向装置的一级减速机构；循环球减速组件，循环球减速组件包括循环球螺母21和与循环球螺母21配合的螺杆20；循环球减速组件安装在壳体内为电动助力转向装置的二级减速机构；齿扇组件，齿扇组件包括齿扇22，齿扇22与循环球螺母21啮合；齿扇组件安装在壳体内为电动助力转向装置的输出机构；蜗轮蜗杆组件与循环球减速组件配合带动循环球减速组件运转实现二级减速，循环球减速组件与齿扇22配合带动齿扇22运转实现扭矩的输出；壳体包括用于安装循环球减速组件的第一壳体1和用于安装蜗杆19的第二壳体2，第一壳体1和第二壳体2一体成型，第一壳体1内一体成型有隔壁3，隔壁3将第一壳体1内的空间分隔成一侧用于安装蜗轮18的第一安装室4和另一侧用于安装循环球减速组件的第二安装室5，隔壁3上设置有用于螺杆20从第二安装室5穿入至第一安装室4的安装通道14，蜗轮18与螺杆20同轴设置带动螺杆20同步转动，壳体为密度比铸铁小的轻金属壳体，壳体上开设有用于将壳体固定在车辆上的安装通孔6，安装通孔6沿第一壳体1的径向延伸。所有的安装通孔6的轴线相互平行。

本实施例提供的壳体为铝合金壳体；第二安装壳内的腔室与第一安装室4内连通形成用于安装蜗轮蜗杆组件的空间。本发明提供的技术方案相对于传统的壳体安装节省了安装座的使用，通过在第一壳体1的周向侧面上向外延伸设置耳座7来提供固定座，耳座7与第一壳体1一体成型设置，每个耳座7至少贯穿设置一个安装通孔6，本实施例中每个耳座7中均贯穿设置有一个安装通孔6。为了便于安装，安装通孔6的出口端处于同一平面内。安装通孔6的个数为4个，相互之间构成四边形，但是本实施例中安装通孔6的个数可以为任意数量。

本实施例中的耳座7作为加强件使用，所以安装通孔6不与壳体内的腔室连通，安装通孔6为光孔，从而便于安装件的安装固定。

第一壳体1包括柱状的第三壳体8和沿柱状壳体周向侧面延伸的第四壳体9，第四壳体9上开设有齿扇组件安装口10，齿扇组件安装在第三壳体8内与安装在第三壳体8内的循环球螺母21啮合，第三壳体8的一端为循环球减速组件安装口11，第三壳体8的另一端为蜗轮18安装口12，螺杆20安装在第二安装室5内且一端穿过安装通道14与蜗轮18配合；第三壳体8的外侧面的上侧一体成型有开设有安装通孔6的耳座7，第四壳体9上一体成型有开设有安装通孔6的耳座7，很显然第三壳体8和第四壳体9内的腔室是连通的，且第三壳体8和第四壳体9为一体成型。每个耳座7均开设有一个贯穿耳座7的安装通孔6，在本实施例中，第三壳体8上的耳座7位于蜗轮18安装口12和循环球螺母21组件安装口之间；第四壳体9的下侧远离第三壳体8的一端设置有两个耳座7，每个耳座7均开设有一个贯穿耳座7的安装通孔6，具体的，第四壳体9上的两个耳座7设置在齿扇组件安装口10的下方。总体上看，第三壳体8和第四壳体9上的安装通孔6相互构成四边形形状。

安装通孔6的长度不小于第三壳体8的径向尺寸的二分之一，这是为了能够为壳体提供较大的支撑面，较长的安装通孔6能够在安装时为安装件提供较大的接触面，从而提高壳体的强度。

设置在第三壳体8上的安装通孔6的长度不小于设置在第四壳体9上的安装通孔6的长度；安装通孔6的长度小于等于第三壳体8最大外径尺寸。安装通孔6的长度为30mm～100mm。本实施例中第三壳体8上侧的安装通孔6的长度为80mm，第四壳体9下侧安装通孔6的长度为60mm.在安装时，将电动助力转向装置的零部件装配至壳体内，然后利用螺栓17穿过安装通孔6，将壳体固定在车辆上。

本实施例中，第四壳体9和第三壳体8外壁之间成型有加强筋，蜗轮蜗杆组件的减速比为20：1，循环球减速组件的减速比为22:1。

为了便于组装，隔壁3位于第二安装室5的侧壁上开设有的与安装通道14同轴线的第一轴承槽23，位于第一安装室4的隔壁3侧壁上开设有用于安装油封组件的油封槽24，将第一轴承槽23内装配有第一轴承25，螺杆20与第一轴承25装配且一个端部穿如至第一安装室4，需要声明的是循环球螺母21以及螺杆20从循环球减速组件安装口11装入，螺杆20的另一端装配有第二轴承座26，第二轴承座26与循环球减速组件安装口11的内壁螺纹配合固定，从而起到支撑循环球组件的功能；然后密封槽内安装油封组件，从蜗轮18安装口12将蜗轮18安装至螺杆20上，然后在螺杆20上安装传感器。

传感器用来检测方向盘转动的方向、扭矩和角度，并将检测的信号传递给控制器。传感器分为定子27部分和转子28部分，需要分别安装在输入轴29和螺杆20上，中间通过扭杆连成一个轴系。一般情况下先通过焊接的方式将定子27和转子28固定在输入轴29和螺杆20上，然后开始装配。但是在本实施例中，传感器转子28、涡轮和循环球螺母21需要布置在壳体内壁两侧，且都大于隔壁32的轴承孔，传感器转子28焊接好后，无法通过安装通道14，造成无法装配。而且，先装配蜗轮18再进行焊接传感器转子28这种方式也是行不通的，因为焊接传感器转子28采用的是激光焊，由于第一安装室4内壁的存在，激光焊很难发挥作用进行焊接。

所以，本实施例采用方式为，利用一个安装套30，将传感器转子28焊接在安装套30的外圆周面上，然后将安装套30采用机械装配的方法，过盈套接在螺杆20上，具有装配可靠，装配方便等优点，而且便于后期的维护和更换。

同时第二壳体2的底部预设有第二轴承安装槽，第二轴承安装槽内安装有第二轴承，蜗杆19与第二轴承配合，蜗杆19的另一端还装配有轴承座与第二壳体2的开口内壁固定连接。而且齿扇组件通过齿扇组件安装口10安装至壳体内部同时与循环球螺母21配合，齿扇组件外接有摇臂31，齿扇22带动摇臂31转动。

本电动转向装置的工作过程如下，方向盘带动输入轴29以及扭杆相对螺杆20发生偏转，使输入轴29上的传感器定子27与螺杆20上的传感器转子28发生角位移，传感器将采集的角位移信号传递至控制器，控制器根据传感器的信号以及当前车速等控制电机40转动，电机40转动带动蜗杆19转动，蜗杆19通过涡轮带动螺杆20转动，螺杆20通过循环球螺母21带动齿扇22转动，齿扇22带动摇臂31转动反馈给方向盘实现转向助力。

实施例2

轻卡轻量化电动助力转向装置，本实施例与实施例1的区别之处在于：当需要较大的扭矩时，或者壳体的内壁设计的较为单薄不能满足扭矩的需求时，在安装时提供一块过渡板15，过渡板15包括与安装通孔6一一对应的连接孔16，过渡板15的材质为铸铁，螺栓17依次穿过壳体上的安装通孔6、过渡板15上的连接孔16然后将过渡板15和壳体固定在车辆的大梁上。

实施例3

轻卡轻量化电动助力转向装置，本实施例与实施例1的区别之处在于：第二壳体2的开口处还安装有电机40，电机40的输出轴与蜗杆19通过联轴器连接。

实施例4

轻卡轻量化电动助力转向装置，本实施例与实施例3的区别之处在于：输入轴29、扭杆与螺杆20同轴固定连接，传感器定子27安装在输入轴29的外侧面上。

实施例5

轻卡轻量化电动助力转向装置，本实施例与实施例1的区别之处在于：安装通孔6的长度均为70mm。

实施例6

轻卡轻量化电动助力转向装置，本实施例与实施例1的区别之处在于：每个安装通孔6为2个位于同一直线的通孔段组成，通孔段之间不设置耳座6，这种结构能够进一步节约耳座6的长度，减轻重量，适合一些载荷需求较小的转向器。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。