双齿轮式电动助力转向器及车辆的制作方法

1.本实用新型属于车辆转向技术领域，特别是涉及一种双齿轮式电动助力转向器及车辆。


背景技术：

2.随着车辆的轴荷增加以及用户对于转向性能要求提高时，双齿轮式电动助力转向器在车辆上的使用越来越多，该产品具备机械转向器的功能，同时该产品也可以给用户提供合适的助力。
3.双齿轮式电动助力转向器具有两个齿轮轴，一个齿轮轴布置在手力侧，用于将驾驶员的转向扭矩传递至齿条，另一个齿轮轴布置在助力侧，用于将助力电机的扭矩传递至齿条，齿条在两个齿轮轴啮合过程中将发生轴向移动，从而克服车辆的阻力实现转向的功能。
4.现有技术中，齿条在两个齿轮的啮合过程中，通常会存在轴向的偏移，并且同时还会伴随径向的偏移，在双齿轮式电动助力转向器的工作过程中，其径向的偏移将会使得齿条与齿轮轴之间产生间隙，该间隙将降低该双齿轮式电动助力转向器的响应速度，以及会产生转向异响。


技术实现要素：

5.本实用新型解决了双齿轮式电动助力转向器存在着响应速度差、转向异响的技术问题，提供了一种双齿轮式电动助力转向器及车辆。
6.鉴于以上问题，本实用新型实施例提供的一种双齿轮式电动助力转向器，包括输入组件、助力组件以及传动组件；所述传动组件包括设有输入齿条和助力齿条的转向杆；
7.所述输入组件包括输入轮轴和输入压块，所述输入轮轴上设有与所述输入齿条啮合的输入齿轮，所述输入压块与所述转向杆背离所述输入齿条的一侧抵接；
8.所述助力组件包括助力轮轴和助力压块，所述助力轮轴上设有与所述助力齿条啮合的助力齿轮，所述助力压块与所述转向杆背离所述助力齿条的一侧抵接；所述输入齿条的倾斜角为第一预设角，所述助力齿条的倾斜角为第二预设角，所述第一预设角和所述第二预设角的和为零；
9.所述输入压块和所述助力压块设置在所述转向杆的同一侧，所述输入压块的中心线与所述助力压块的中心线平行。
10.可选地，所述输入齿轮与所述输入齿条的第一啮合点与所述转向杆的中心线之间的第一距离，大于所述助力齿轮与所述助力齿条的第二啮合点与所述转向杆的中心线之间的第二距离。
11.可选地，所述输入齿条和所述助力齿条均为直齿条，所述输入齿轮和所述助力齿轮均为直齿轮。
12.可选地，所述输入压块上设有与所述转向杆适配的第一弧形槽，所述输入压块通
过所述第一弧形槽的内侧壁与所述转向杆抵接；
13.所述助力压块上设有与所述转向杆适配的第二弧形槽，所述助力压块通过所述第二弧形槽的内侧壁与所述转向杆抵接。
14.可选地，所述传动组件还包括壳体，所述壳体上设有转向通孔和均与所述转向通孔连通的输入轴孔、输入安装孔、助力轴孔以及助力安装孔，所述转向杆安装在所述转向通孔中，所述输入轮轴安装在所述输入轴孔中，所述输入压块安装在所述输入安装孔中，所述助力轮轴安装在所述助力轴孔中，所述助力压块安装在所述助力安装孔中。
15.可选地，所述输入安装孔的内侧壁上设有第一内螺纹，所述输入压块的外壁上设有第一外螺纹，所述输入压块通过螺纹连接的所述第一内螺纹和所述第一外螺纹安装在所述输入安装孔中；
16.所述助力安装孔的内侧壁上设有第二内螺纹，所述助力压块的外壁上设有第二外螺纹，所述助力压块通过螺纹连接的所述第二内螺纹和所述第二外螺纹安装在所述助力安装孔中。
17.可选地，所述助力组件还包括安装在所述壳体上的助力件，所述助力件的输出端连接所述助力轮轴，所述双齿轮式电动助力转向器还包括安装在所述输入轮轴上的传感器，所述传感器与所述助力件电连接。
18.可选地，所述助力件包括蜗轮、蜗杆以及集成有控制器的助力电机，所述传感器连接所述控制器；所述助力电机的输出端连接所述蜗杆，所述蜗轮套接在所述助力轮轴上，且所述蜗轮和所述蜗杆啮合。
19.可选地，所述助力件还包括安装在所述壳体上的安装壳，所述安装壳上设有蜗轮安装孔和连通所述蜗轮安装孔的蜗杆安装孔，所述蜗杆设置在所述蜗杆安装孔中，所述蜗轮设置在所述蜗轮安装孔中。
20.本实用新型另一实施例还提供了一种车辆，其特征在于，包括上述的双齿轮式电动助力转向器。
21.本实用新型中，当所述输入齿条受到所述输入轮轴的第一径向力f1，该第一径向力f1大于所述输入压块对所述转向杆的最大作用力f2(f1和f2的指向相反)，从而所述输入轮轴将带动所述转向杆和所述输入压块朝向远离所述输入轮轴的一端移动，所述输入轮轴和所述转向杆之间具有第一间隙s1；当所述助力齿条受到所述助力轮轴的第二径向力f3，该第二径向力f3大于所述助力压块对所述转向杆的最大作用力f4(f3和f4的指向相反)，从而所述助力轮轴将带动所述转向杆和所述助力压块朝向远离所述助力轮轴的一端移动，所述助力轮轴和所述转向杆之间具有第二间隙s2。
22.所述输入齿条与所述输入轴的齿啮合，由于输入齿条存在第一预设角θ1，根据受力分解，转向杆受到输入轴作用的第一切向力，作用于输入齿条并产生第一旋转扭矩；助力齿条与助力轴上的齿啮合，由于助力齿条存在第二预设角θ2，根据受力分解，助力齿条受到助力轴作用的第二切向力f6，f6作用于助力齿条并产生第二旋转扭矩t2。
23.由于在本实用新型中，所述第一预设角θ1和所述第二预设角θ2之和为零，从而实现第一切向力f5和第二切向力f6的方向相反，第一旋转扭矩t1 和第二旋转扭矩t2的方向相反，所述转向杆上受到的切向力(也即，第一切向力f5和第二切向力f6)的方向相反，旋转扭矩(也即，第一旋转扭矩t1 和第二旋转扭矩t2)方向相反，从而使得所述转向杆上受到总
作用力较小、总旋转扭矩较小，进而减小了所述转向杆的位移量(也即，第一间隙s1和第二间隙s2)。另外，所述输入压块和所述助力压块设置在所述转向杆的同一侧，且所述输入压块的中心线与所述助力压块的中心线平行，因此，所述第一间隙s1和第二间隙s2的中心线也必将平行，因此，所述转向杆的两端在分别与输入轮轴以及所述助力轮轴产生所述第一间隙s1和第二间隙s2时，两端将朝向同一侧同向移动，相比于两端朝向不同侧移动的转向杆的设计方案(所述转向杆的中心线将倾斜一定的角度)来说，本实施例中两端朝向同一侧同向移动的所述转向杆可以抵消掉两端分别具有的一部分间隙，从而减小了输入轮轴与输入齿条之间的间隙，同时也减小了所述助力轮轴与所述助力齿条之间的间隙，实质上也减小了转向杆的径向偏移，进而减少了该双齿轮式电动助力转向器压块与轮轴之间因撞击而产生的异响，提高了该双齿轮式电动助力转向器的轴向位移的效率，提高了车辆的转向响应速度。
附图说明
24.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
25.图1为本实用新型一实施例提供的双齿轮式电动助力转向器的结构示意图；
26.图2为本实用新型另一实施例提供的双齿轮式电动助力转向器的部分结构示意图；
27.图3为本实用新型一实施例提供的双齿轮式电动助力转向器的壳体的示意图；
28.图4为本实用新型另一实施例提供的双齿轮式电动助力转向器的输入组件和助力组件的结构示意图；
29.图5为本实用新型另一实施例提供的双齿轮式电动助力转向器的传动杆与输入组件或助力组件的示意图；
30.图6为本实用新型另一实施例提供的双齿轮式电动助力转向器的传动杆、输入轮轴以及助力轮轴的结构示意图；
31.图7为本实用新型另一实施例提供的双齿轮式电动助力转向器的传动杆受力图。
32.说明书中的附图标记如下：
33.1、输入组件；11、输入轮轴；111、输入齿轮；12、输入压块；121、第一弧形槽；2、助力组件；21、助力轮轴；211、助力齿轮；22、助力压块；221、第二弧形槽；23、助力件；231、蜗轮；232、蜗杆；233、助力电机； 2331、控制器；234、安装壳；3、传动组件；31、壳体；311、转向通孔；312、输入轴孔；313、输入安装孔；314、助力轴孔；315、助力安装孔；32、转向杆；321、输入齿条；322、助力齿条；4、传感器。
具体实施方式
34.为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
35.需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“中部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此
不能理解为本实用新型的限制。
36.如图2和图6所示，本实用新型一实施例提供了一种双齿轮式电动助力转向器，包括输入组件1、助力组件2以及传动组件3；所述传动组件3包括设有输入齿条321和助力齿条322的转向杆32；可以理解地，所述转向杆32 的相对两端分别连接车辆两侧的车轮。
37.所述输入组件1包括输入轮轴11和输入压块12，所述输入轮轴11上设有与所述输入齿条321啮合的输入齿轮111，所述输入压块12与所述转向杆 32背离所述输入齿条321的一侧抵接；可以理解地，所述输入压块12和所述输入轮轴11设置在所述转向杆32的相对两侧，也即所述输入压块12将所述转向杆32的输入齿条321与所述输入轮轴11压紧并啮合。
38.所述助力组件2包括助力轮轴21和助力压块22，所述助力轮轴21上设有与所述助力齿条322啮合的助力齿轮211，所述助力压块22与所述转向杆 32背离所述助力齿条322的一侧抵接；可以理解地，所述助力压块22和所述助力轮轴21设置在所述转向杆32的相对两侧，也即所述助力压块22将所述转向杆32的助力齿条322与所述助力轮轴21压紧并啮合。；所述输入齿条 321的倾斜角为第一预设角θ1，所述助力齿条322的倾斜角为第二预设角θ2，所述第一预设角θ1和所述第二预设角θ2的和为零(也即，所述第一预设角θ1和所述第二预设角θ2互为相反数)。可以理解地，所述输入齿条321和所述助力齿条322的倾斜方向相反；在如图1所示的实施例中，所述输入齿条321朝向左侧倾斜，所述助力齿条322朝向右侧倾斜。可以理解地，所述输入齿条321和所述助力齿条322的倾斜方向相反；在如图6所示的实施例中，所述输入齿条321朝向左侧倾斜，所述助力齿条322朝向右侧倾斜。
39.所述输入压块12和所述助力压块22设置在所述转向杆32的同一侧，且所述输入压块12的中心线与所述助力压块22的中心线平行。可以理解地，当所述输入压块12和所述助力压块22均为圆柱形结构时，所述输入压块12 的轴线与所述助力压块22的轴线平行；也即，所述输入压块12和所述助力压块22分布在所述转向杆32的同一侧。
40.本实用新型中，如图1所示，当所述输入齿条321受到所述输入轮轴11 的第一径向力f1，该第一径向力f1大于所述输入压块12对所述转向杆32 的最大作用力f2(f1和f2的指向相反)，从而所述输入轮轴11将带动所述转向杆32和所述输入压块12朝向远离所述输入轮轴11的一端移动，所述输入轮轴11和所述转向杆32之间具有第一间隙s1；当所述助力齿条322受到所述助力轮轴21的第二径向力f3，该第二径向力f3大于所述助力压块22 对所述转向杆32的最大作用力f4(f3和f4的指向相反)，从而所述助力轮轴21将带动所述转向杆32和所述助力压块22朝向远离所述助力轮轴21的一端移动，所述助力轮轴21和所述转向杆32之间具有第二间隙s2。
41.所述输入齿条321与所述输入轴11的齿啮合，由于输入齿条321存在第一预设角θ1，根据受力分解，转向杆32受到输入轴11作用的第一切向力f5， f5作用于输入齿条321并产生第一旋转扭矩t1；助力齿条322与助力轴21 上的齿啮合，由于助力齿条322存在第二预设角θ2，根据受力分解，助力齿条322受到助力轴21作用的第二切向力f6，f6作用于助力齿条322并产生第二旋转扭矩t2。
42.由于在本实用新型中，所述第一预设角θ1和所述第二预设角θ2之和为零，从而实现第一切向力f5和第二切向力f6的方向相反，第一旋转扭矩t1 和第二旋转扭矩t2的方向相反，所述转向杆32上受到的切向力(也即，第一切向力f5和第二切向力f6)的方向相反，旋转扭矩(也即，第一旋转扭矩 t1和第二旋转扭矩t2)方向相反，从而使得所述转向杆32上受
到总作用力较小、总旋转扭矩较小，进而减小了所述转向杆32的位移量(也即，第一间隙s1和第二间隙s2)。另外，所述输入压块12和所述助力压块22设置在所述转向杆32的同一侧，且所述输入压块12的中心线与所述助力压块22的中心线平行，因此，所述第一间隙s1和第二间隙s2的中心线也必将平行，因此，所述转向杆32的两端在分别与输入轮轴11以及所述助力轮轴21产生所述第一间隙s1和第二间隙s2时，两端将朝向同一侧同向移动(如图4中传动杆32的中心线由a线偏移至b线)，相比于两端朝向不同侧移动的转向杆 32的设计方案(所述转向杆32的中心线将倾斜一定的角度，如图4中传动杆 32的中心线由a线偏移至c线)来说，本实施例中两端朝向同一侧同向移动的所述转向杆32可以抵消掉两端分别具有的一部分间隙，从而减小了输入轮轴11与输入齿条321之间的间隙，同时也减小了所述助力轮轴21与所述助力齿条322之间的间隙，实质上也减小了转向杆32的径向偏移，进而减少了该双齿轮式电动助力转向器压块与轮轴之间因撞击而产生的异响，提高了该双齿轮式电动助力转向器的轴向位移的效率，提高了车辆的转向响应速度。
43.在一实施例中，如图6和图7所示，所述输入齿轮111与所述输入齿条 321的第一啮合点与所述转向杆32的中心线之间的第一距离h1，大于所述助力齿轮211与所述助力齿条322的第二啮合点与所述转向杆32的中心线之间的第二距离h2。需要说明地，所述输入齿条321和所述助力齿条322均为倾斜齿条。
44.具体地，输入齿条321与输入轮轴11的齿啮合，由于输入齿条321的存在第一预设角θ1，根据受力分解，转向杆32受到输入轮轴11作用的第一切向力f5，f5作用于输入齿条321并产生第一旋转扭矩t1；助力齿条322与助力轮轴21上的齿啮合，由于助力齿条322存在第二预设角θ2，根据受力分解，助力齿条322受到助力轮轴21作用的第二切向力f6，f6作用于助力齿条322并产生第二旋转扭矩t2。本实用新型中，所述第一预设角θ1和所述第二预设角θ2之和为零，从而实现第一切向力f5和第二切向力f6的方向相反，第一旋转扭矩t1和第二旋转扭矩t2的方向相反。
45.当双齿轮式电动助力转向器时，输入轮轴11的输入扭矩t3，助力轮轴 21的阻力扭矩t4，一般情况下，t3会小于t4，根据下述计算公式，第一切向力f5小于第二切向力f6；
46.f5＝t3*a*sin(θ1)，f6＝t4*a*sin(θ2)(a为换算系数)
47.再根据计算公式：t1＝f5*h1，t2＝f6*h2；本实用新型中，由于第一距离h1大于第二距离h2，从而尽量使得所述第一旋转扭矩t1的绝对值与第二旋转扭矩t2的绝对值相等，减少转向杆32在旋转方向的受力和位移θ，进一步提高转向杆32轴向位移的效率，进一步提高车辆的转向响应速度，减少转向器异响问题的发生。
48.另外，所述输入齿条321和所述助力齿条322均设计为倾斜齿条，提高了所述输入轮轴11与所述输入齿条321之间的传递效率和稳定性，以及提高了所述助力轮轴21与所述助力齿条322之间的传递效率和稳定性。
49.在一实施例中，所述输入齿条321和所述助力齿条322均为直齿条，所述输入齿轮111和所述助力齿轮211均为直齿轮。可以理解地，当所述输入齿条321和所述助力齿条322均为直齿条时，所述第一预设角θ1和所述第二预设角θ2均为0，通过计算得到第一切向力f5和第二切向力f6均为0，所述第一旋转扭矩t1和所述第二旋转扭矩t2也均为0，从而也可以达到减少转向杆32在旋转方向的受力和位移θ的技术效果。
50.在一实施例中，如图1所示，所述输入压块12与所述转向杆32之间的第一压紧力
(也即，所述输入压块12对所述转向杆32的最大作用力f2)，小于所述助力压块22与所述转向杆32之间的第二压紧力(也即，所述助力压块22对所述转向杆32的最大作用力f4)。可以理解地，由于当双齿轮式电动助力转向器时，输入轮轴11的输入扭矩t3小于助力轮轴21的阻力扭矩 t4，从而使得所述输入轮轴11作用于所述输入齿条321的第一径向力f1，小于使得所述助力轮轴21作用于所述助力齿条322的第二径向力f3；而本实施例中，将所述输入压块12与所述转向杆32之间的第一压紧力，小于所述助力压块22与所述转向杆32之间的第二压紧力，也即所述输入压块12对所述转向杆32的最大作用力f2，大于所述助力压块22对所述转向杆32的最大作用力f3，从而所述助力轮轴21带动所述转向杆32和所述助力压块22移动，进而减少了助力轮轴21和所述转向杆32，以及所述转向杆32和所述助力压块22因撞击而产生的异响，提高了该双齿轮式电动助力转向器的轴向位移的效率，提高了车辆的转向响应速度。
51.在一实施例中，如图4和图5所示，所述输入压块12上设有与所述转向杆32适配的第一弧形槽121，所述输入压块12通过所述第一弧形槽121的内侧壁与所述转向杆32抵接；可以理解地，所述输入压块12通过所述第一弧形槽121与所述转向杆32抵接，提高了所述输入压块12与所述转向杆32抵接的紧密性和稳定性。
52.所述助力压块22上设有与所述转向杆32适配的第二弧形槽221，所述助力压块22通过所述第二弧形槽221的内侧壁与所述转向杆32抵接。。可以理解地，所述助力压块22通过所述第二弧形槽221与所述转向杆32抵接，提高了所述助力压块22与所述转向杆32抵接的紧密性和稳定性。
53.在一实施例中，如图1和图3所示，所述传动组件3还包括壳体31，所述壳体31上设有转向通孔311和均与所述转向通孔311连通的输入轴孔312、输入安装孔313、助力轴孔314以及助力安装孔315，所述转向杆32安装在所述转向通孔311中，所述输入轮轴11安装在所述输入轴孔312中，所述输入压块12安装在所述输入安装孔313中，所述助力轮轴21安装在所述助力轴孔314中，所述助力压块22安装在所述助力安装孔315中。可以理解地，所述输入安装孔313的中心线与所述助力轴孔314的中心线平行，从而使得安装在所述输入轴孔312中的所述输入轮轴11的中心线，与安装在所述助力轴孔314中的所述助力轮轴21的中心线平行。本实施例中，所述壳体31的设计，便于该双齿轮式电动助力转向器的装配，且其结构紧凑，占用空间小。
54.在一实施例中，所述输入安装孔313的内侧壁上设有第一内螺纹(图未示)，所述输入压块12的外壁上设有第一外螺纹(图未示)，所述输入压块 12通过螺纹连接的所述第一内螺纹和所述第一外螺纹安装在所述输入安装孔 313中；可以理解地，通过转动所述输入压块12，即可将所述转向杆32上的输入齿条321调节至与所述输入轮轴11啮合，并且可以调整所述输入压块12 与所述和所述转向杆32之间的压紧力。
55.所述助力安装孔315的内侧壁上设有第二内螺纹，所述助力压块22的外壁上设有第二外螺纹，所述助力压块22通过螺纹连接的所述第二内螺纹和所述第二外螺纹安装在所述助力安装孔315中。可以理解地，通过转动所述助力压块22，即可将所述转向杆32上的助力齿条322调节至与所述助力轮轴 21啮合，并且可以调整所述助力压块22与所述和所述转向杆32之间的压紧力。本实例中，该双齿轮式电动助力转向器的结构紧凑，安装方便，调节操作简单。
56.在一实施例中，如图2所示，所述助力组件2还包括安装在所述壳体31 上的助力件23，所述助力件23的输出端连接所述助力轮轴21，所述双齿轮式电动助力转向器还包括安装在所述输入轮轴11上的传感器4，所述传感器 4与所述助力件23电连接。可以理解地，所述助力件23包括但不限于助力电机233等。具体地，当汽车驾驶员转动方向盘，驾驶员的手力扭矩通过转向管柱至所述输入轮轴11，并且所述传感器4识别驾驶员的手力扭矩和转角后，发送至所述助力件23，所述助力件23将带动所述助力轮轴21转动，从而所述助力轮轴21将通过所述助力齿条322带动所述转向杆32移动，同时所述输入轮轴11也通过所述输入齿条321带动所述转向杆32移动，进而实现了车辆的阻力转向的功能。
57.在一实施例中，如图2所示，所述助力件23包括涡轮231、蜗杆232以及集成有控制器2331的助力电机233，所述传感器4连接所述控制器2331；所述助力电机233的输出端连接所述蜗杆232，所述涡轮231套接在所述助力轮轴21上，且所述涡轮231和所述蜗杆232啮合。可以理解地，所述传感器 4通过所述输入轮轴11检测到的驾驶员的手力扭矩和转角信号后，传递至所述控制器2331，所述控制器2331将控制所述助力电机233输出阻力扭矩。具体地，所述助力电机233驱动所述螺杆转动，所述蜗杆232将带动所述涡轮 231转动，所述涡轮231将带动所述助力轮轴21转动，从而还实现了该双齿轮式电动助力转向器的电动助力的功能。本实施例中，所述涡轮231和所述蜗杆232的配合，可以增大所述助力电机233的输出扭矩，从而所述助力组件2更容易带动所述转向杆32移动。
58.在一实施例中，如图1所示，所述助力件23还包括安装在所述壳体31 上的安装壳234，所述安装壳234上设有涡轮231安装孔和连通所述涡轮231 安装孔的蜗杆232安装孔，所述蜗杆232设置在所述蜗杆232安装孔中，所述涡轮231设置在所述涡轮231安装孔中。可以理解地，所述助力电机233 安装在所述安装壳234上，且所述助力电机233的输出端连接所述蜗杆232。本实施例中，所述安装壳234的设计，避免了外界环境对所述涡轮231和所述蜗杆232的干扰，延长了该双齿轮式电动助力转向器的使用寿命。
59.本实用新型另一实例还提供了一种车辆，包括上述的双齿轮式电动助力转向器。
60.以上仅为本实用新型较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。