转向器和转向系统的制作方法

1.本实用新型涉及转向技术领域，具体地说，涉及一种转向器和转向系统。


背景技术：

2.转向器设置于车辆的转向系统中，转向器的输入轴通过转向轴与方向盘连接；在车辆转向时，转向器能够提供辅助转向功能。
3.为实现转向器的输入轴与转向轴的稳定连接，使二者能够有效传递扭矩，目前常用的连接方式有：
4.将输入轴设计成异型结构，例如四叶草结构，使输入轴与转向轴稳定地啮合在一起，实现扭矩传递；该种方式需要对传统圆柱结构的输入轴进行改动，成本较高，且在输入轴较短的情况下，无法在输入轴上制造出足够长度的与转向轴啮合的异形部位；
5.通过插销连接输入轴和转向轴，该种方式能够适用于传统圆柱结构的输入轴以及较短的输入轴，但是配合不紧密，较难实现有效的扭矩传递。
6.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本实用新型的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本实用新型提供一种转向器和转向系统，通过固定用衬套和紧固件，实现辅助单元的输入轴与转向轴的稳定连接，使二者能够有效传递扭矩，且适用于任意形态的输入轴。
8.根据本实用新型的一个方面，提供一种转向器，包括辅助单元和套接于所述辅助单元的输入轴外的转向轴；所述转向轴和所述输入轴开设有相配合的连接孔，所述连接孔中设置有：固定用衬套，自所述转向轴的连接孔伸入所述输入轴的连接孔，所述固定用衬套与所述转向轴的连接孔在轴向上过盈配合；紧固件，与所述固定用衬套固定连接，并穿过所述固定用衬套紧固连接于所述输入轴的连接孔。
9.上述的转向器，通过转向轴和输入轴开设的相配合的连接孔，供固定用衬套和紧固件穿过连接孔固定连接转向轴和输入轴；固定用衬套与转向轴的连接孔在轴向上过盈配合、并自转向轴的连接孔伸入输入轴的连接孔，紧固件与固定用衬套固定连接，并穿过固定用衬套紧固连接于输入轴的连接孔，使输入轴与转向轴稳定连接、固定在一起，并使转向轴在轴向上固定、避免轴向窜动，以确保转向轴与输入轴之间配合紧密，从而能够实现扭矩的稳定、有效传递；
10.此外，通过固定用衬套和紧固件连接转向轴和输入轴的连接方式，对输入轴的形态无特殊要求，能够适用于圆柱结构、异形结构、不同长度等任意形态的输入轴。
11.在一些实施例中，所述固定用衬套与所述转向轴的连接孔在扭矩的切线方向上间隙配合。
12.上述的转向器，通过固定用衬套与转向轴的连接孔在扭矩的切线方向上间隙配
合，能够在扭矩传递时，确保输入轴/转向轴的转动不会挤压和破坏固定用衬套，进而也能避免因固定用衬套被挤压/破坏而影响转向轴与输入轴之间的配合精度。
13.在一些实施例中，所述固定用衬套设置有沿所述扭矩的切线方向延伸的开口；随所述紧固件穿过所述固定用衬套紧固连接于所述输入轴的连接孔，所述固定用衬套的位于所述开口的两侧的部分背离所述开口扩张，使所述固定用衬套与所述转向轴的连接孔在所述轴向上过盈配合。
14.上述的转向器，通过沿扭矩的切线方向延伸的开口，在固定用衬套装配时，可以使开口适当收缩以方便地将固定用衬套装配至转向轴的连接孔并伸入输入轴的连接孔；在紧固件装配时，随紧固件穿过固定用衬套紧固连接于输入轴的连接孔，紧固件对固定用衬套产生挤压作用，使固定用衬套的位于开口的两侧的部分背离开口扩张，以使固定用衬套与转向轴的连接孔在轴向上过盈配合。
15.在一些实施例中，所述固定用衬套具有环形本体和形成于所述环形本体的外周壁的凸起；所述凸起至少包括一对分布于所述外周壁的沿所述轴向的相对侧的第一凸起，所述固定用衬套通过一对所述第一凸起与所述转向轴的连接孔在所述轴向上过盈配合。
16.上述的转向器，通过环形本体，使固定用衬套的整体轮廓适配转向轴和输入轴的连接孔，以便固定用衬套装配至转向轴和输入轴的连接孔中；通过第一凸起，使固定用衬套与转向轴的连接孔在轴向上过盈配合，从而能够在轴向上固定转向轴，避免转向轴的轴向窜动。
17.在一些实施例中，所述凸起还包括一对分布于所述外周壁的沿扭矩的切线方向的相对侧的第二凸起，所述固定用衬套通过一对所述第二凸起与所述转向轴的连接孔在所述扭矩的切线方向上间隙配合。
18.上述的转向器，通过第二凸起，使固定用衬套与转向轴的连接孔在扭矩的切线方向上间隙配合，确保输入轴/转向轴的转动不会挤压和破坏固定用衬套，并进一步避免因固定用衬套被挤压/破坏而影响转向轴与输入轴之间的配合精度。
19.在一些实施例中，所述紧固件形成为沉头结构的紧固件，所述固定用衬套的内壁设置有适配所述沉头结构的紧固件的阶梯通孔。
20.上述的转向器，通过沉头结构的紧固件和具有阶梯通孔的固定用衬套，便于紧固件与固定用衬套固定连接、并穿过固定用衬套紧固连接于输入轴的连接孔。
21.在一些实施例中，所述连接孔沿径向延伸；或者，所述连接孔相对于所述径向倾斜延伸、且延伸方向不包括沿所述轴向的分量。
22.上述的转向器，连接孔沿径向延伸、或者相对于径向倾斜延伸且延伸方向在轴向上无分量，均能够实现转向轴与输入轴的稳定连接，并确保转向轴与输入轴之间的连接不会产生轴向上的作用力，从而避免在轴向上影响转向轴与输入轴的配合精度。
23.在一些实施例中，所述连接孔包括径向对称分布的两组。
24.上述的转向器，通过径向对称分布的两组连接孔，确保转向轴与输入轴的稳定连接。
25.在一些实施例中，所述固定用衬套由非金属材料制成。
26.上述的转向器，通过非金属材料的固定用衬套，能够有效地改善转向轴与紧固件之间的碰撞，减少噪音。
27.在一些实施例中，所述连接孔中还设置有：扭矩传递用衬套，配合于所述输入轴与所述转向轴之间。
28.上述的转向器，通过配合于输入轴与转向轴之间的扭矩传递用衬套，实现转向轴与输入轴之间的扭矩传递。
29.在一些实施例中，所述扭矩传递用衬套为花键衬套。
30.上述的转向器，通过花键衬套实现转向轴与输入轴之间的传动，使转向轴与输入轴之间能够有效传递扭矩。
31.根据本实用新型的又一个方面，提供一种转向系统，所述转向系统包括如上述任意实施例所述的转向器。
32.上述的转向系统，通过转向器，能够实现辅助单元的输入轴与转向轴之间稳定、有效的扭矩传递，从而转向系统能够发挥稳定的转向性能，提升驾驶安全性。
33.在一些实施例中，所述转向系统为助力转向系统，所述辅助单元为助力单元。
34.在一些实施例中，所述转向系统为线控转向系统，所述辅助单元为扭矩反馈单元。
35.在转向器应用至助力转向系统和线控转向系统的情况下，均能够实现辅助单元的输入轴与转向轴之间稳定、有效的扭矩传递，使转向系统发挥稳定的转向性能，提升驾驶安全性。
36.本实用新型与现有技术相比的有益效果至少包括：
37.本实用新型的转向器，通过固定用衬套和紧固件实现转向轴与输入轴的稳定连接；固定用衬套与转向轴的连接孔在轴向上过盈配合、并自转向轴的连接孔伸入输入轴的连接孔，紧固件与固定用衬套固定连接，并穿过固定用衬套紧固连接于输入轴的连接孔，使输入轴与转向轴稳定地固定在一起，并使转向轴在轴向上固定、避免转向轴的轴向窜动，以确保转向轴与输入轴之间配合紧密，从而能够实现输入轴与转向轴之间稳定、有效的扭矩传递；
38.此外，本实用新型的通过固定用衬套和紧固件连接转向轴和输入轴的连接方式，对输入轴的形态无特殊要求，能够适用于圆柱结构、异形结构、不同长度等各种转向系统的任意形态的输入轴；
39.本实用新型的转向器，还能够应用于助力转向系统、线控转向系统等各种类型的转向系统，均能够实现辅助单元的输入轴与转向轴之间稳定、有效的扭矩传递，使转向系统发挥稳定的转向性能，提升驾驶安全性。
40.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。
附图说明
41.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1示出本实用新型实施例中转向器的结构示意图；
43.图2示出本实用新型实施例中转向器的辅助单元的结构示意图；
44.图3示出本实用新型实施例中转向器的转向轴和输入轴的连接示意图；
45.图4示出本实用新型实施例中转向轴和输入轴的分解示意图；
46.图5示出本实用新型实施例中转向轴和输入轴的连接孔处的径向剖面示意图；
47.图6示出本实用新型实施例中连接转向轴和输入轴的固定用衬套和紧固件的分解示意图；
48.图7示出本实用新型实施例中固定用衬套与转向轴的连接孔的配合示意图；
49.图8示出本实用新型实施例中固定用衬套的结构示意图；
50.图9示出本实用新型实施例中输入轴和转向轴在扭矩传递用衬套处的径向剖面示意图。
51.主要附图标记：
52.10
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辅助单元
53.11
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输入轴
54.20
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转向轴
55.30
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固定用衬套
56.300
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开口
57.310
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环形本体
58.320
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第一凸起
59.330
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第二凸起
60.40
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紧固件
61.50
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扭矩传递用衬套
具体实施方式
62.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。
63.具体描述时使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
64.本实用新型提供的转向器，可以应用至助力转向系统，包括电动助力转向系统、液压助力转向系统等；本实用新型提供的转向器，也可以应用至线控转向系统(steering-by-wire)。
65.图1示出本实用新型实施例中转向器的结构，图2示出转向器的辅助单元的结构，图3示出转向器的转向轴和输入轴的连接结构，图4示出转向轴和输入轴的分解结构，图5示出转向轴和输入轴的连接孔处的径向剖面结构，图6示出连接转向轴和输入轴的固定用衬套和紧固件的分解结构；结合图1至图6所示，本实用新型实施例提供的转向器，包括辅助单元10和套接于辅助单元10的输入轴11外的转向轴20；
66.转向轴20和输入轴11开设有相配合的连接孔(图4中，转向轴20的连接孔标示为20’，输入轴11的连接孔标示为11’)，连接孔中设置有：
67.固定用衬套30，自转向轴20的连接孔20’伸入输入轴11的连接孔11’，固定用衬套30与转向轴20的连接孔20’在轴向“x”上过盈配合；
68.紧固件40，与固定用衬套30固定连接，并穿过固定用衬套30紧固连接于输入轴11的连接孔11’。
69.转向轴20连接于车辆的方向盘与辅助单元10之间，能够在车辆转向(具体指方向盘发生转动)时提供辅助转向功能。具体来说，当上述的转向器应用至助力转向系统，辅助单元10为提供转向助力的助力单元，辅助单元10能够根据车辆的转向信号，提供与方向盘的转动方向同向的助力扭矩，使方向盘的转动更轻巧、便于驾驶员操控，实现辅助转向；当上述的转向器应用至线控转向系统，则辅助单元10为提供转向阻力反馈的扭矩反馈单元(tfu：torque feedback unit)，辅助单元10能够根据车辆的转向信号，提供与方向盘的转动方向反向的阻力扭矩，以模拟路感信息、便于驾驶员的合理驾驶，从而实现辅助转向。
70.上述的转向器，通过转向轴20和输入轴11开设的相配合的连接孔，供固定用衬套30和紧固件40穿过连接孔固定连接转向轴20和输入轴11；固定用衬套30与转向轴20的连接孔20’在轴向“x”上过盈配合、并自转向轴20的连接孔20’伸入输入轴11的连接孔11’，紧固件40与固定用衬套30固定连接，并穿过固定用衬套30紧固连接于输入轴11的连接孔11’，使输入轴11与转向轴20稳定连接、固定在一起，并使转向轴20在轴向“x”上固定、避免轴向窜动，以确保转向轴20与输入轴11之间配合紧密，从而能够实现输入轴11与转向轴20之间稳定、有效的扭矩传递；
71.此外，通过固定用衬套30和紧固件40连接转向轴20和输入轴11的连接方式，对输入轴11的形态无特殊要求，能够适用于圆柱结构、异形结构、不同长度等任意形态的输入轴11。
72.图7示出本实用新型实施例中固定用衬套与转向轴的连接孔的配合结构；结合图1至图7所示，在一些实施例中，固定用衬套30与转向轴20的连接孔20’在扭矩的切线方向“z”上间隙配合。
73.通过固定用衬套30与转向轴20的连接孔20’在扭矩的切线方向“z”上间隙配合，能够在扭矩传递时，确保输入轴11/转向轴20的转动不会挤压和破坏固定用衬套30，进而也能避免因固定用衬套30被挤压/破坏而影响转向轴20与输入轴11之间的配合精度。
74.固定用衬套30与转向轴20的连接孔20’之间的间隙配合数值，可根据需要设置；例如，固定用衬套30与转向轴20的连接孔20’在扭矩的切线方向“z”上的间隙z’可以为0.5mm，但不以此为限，该间隙z’也可以是其他合适的数值。
75.图8示出本实用新型实施例中固定用衬套的结构；结合图1至图8所示，在一些实施例中，固定用衬套30设置有沿扭矩的切线方向“z”延伸的开口300；随紧固件40穿过固定用衬套30紧固连接于输入轴11的连接孔11’，固定用衬套30的位于开口300的两侧的部分背离开口300扩张，使固定用衬套30与转向轴20的连接孔20’在轴向“x”上过盈配合。
76.通过沿扭矩的切线方向“z”延伸的开口300，在固定用衬套30装配时，可以使开口300适当收缩以方便地将固定用衬套30装配至转向轴20的连接孔20’并伸入输入轴11的连接孔11’；在紧固件40装配时，随紧固件40穿过固定用衬套30紧固连接于输入轴11的连接孔11’，紧固件40对固定用衬套30产生挤压作用，使固定用衬套30的位于开口300的两侧的部分背离开口300扩张(可结合图7和图8所示，固定用衬套30的位于开口300的第一侧的部分
30a会沿着轴向“x”的第一分量“x
1”背离开口300扩张，固定用衬套30的位于开口300的第二侧的部分30b会沿着轴向“x”的第二分量“x
2”背离开口300扩张)，以使固定用衬套30与转向轴20的连接孔20’在轴向“x”上过盈配合。
77.在一些实施例中，在固定用衬套30装配完成后，固定用衬套30与转向轴20的连接孔20’之间在轴向“x”上即可实现过盈配合，随着紧固件40穿过固定用衬套30紧固连接于输入轴11的连接孔11’，固定用衬套30的位于开口300的两侧的部分背离开口300扩张，可进一步加强固定用衬套30与转向轴20之间在轴向“x”上的配合紧密度。
78.继续结合图1至图8所示，在一些实施例中，固定用衬套30具有环形本体310和形成于环形本体310的外周壁的凸起；凸起至少包括一对分布于环形本体310的外周壁的沿轴向“x”的相对侧的第一凸起320，固定用衬套30通过一对第一凸起320与转向轴20的连接孔20’在轴向“x”上过盈配合。
79.通过环形本体310，使固定用衬套30的整体轮廓适配转向轴20和输入轴11的连接孔，以便于固定用衬套30装配至转向轴20和输入轴11的连接孔中；通过一对第一凸起320，使固定用衬套30与转向轴20的连接孔20’在轴向“x”上过盈配合，从而能够在轴向“x”上固定转向轴20，避免转向轴20的轴向窜动。
80.在一些实施例中，凸起还包括一对分布于环形本体310的外周壁的沿扭矩的切线方向“z”的相对侧的第二凸起330，固定用衬套30通过一对第二凸起330与转向轴20的连接孔20’在扭矩的切线方向“z”上间隙配合。
81.通过一对第二凸起330，使固定用衬套30与转向轴20的连接孔20’在扭矩的切线方向“z”上间隙配合，确保输入轴11/转向轴20的转动不会挤压和破坏固定用衬套30，并进一步避免因固定用衬套30被挤压/破坏而影响转向轴20与输入轴11之间的配合精度。
82.在一些实施例中，固定用衬套30由非金属材料制成。
83.所说的非金属材料，可以是塑料、塑胶、橡胶等等合适的材料；通过非金属材料的固定用衬套30，能够有效地改善转向轴20与紧固件40之间的碰撞，减少噪音。
84.在一些实施例中，紧固件40形成为沉头结构的紧固件，固定用衬套30的内壁设置有适配沉头结构的紧固件的阶梯通孔。
85.本实施例中，沉头结构的紧固件例如为沉头螺钉，或者其他合适的紧固件。固定用衬套30可以是塑料衬套，可以其他合适材质的衬套。
86.固定用衬套30的内壁设置有阶梯通孔，包括适配紧固件40的端部41的第一级通孔31和适配紧固件40的杆部的第二级通孔32。从而，端部41能够与第一级通孔31固定连接、杆部42能够穿过第二级通孔32紧固螺接于输入轴11的连接孔11’。
87.通过固定用衬套30的带有阶梯通孔的异形设计、以及开口300的设计，还能够确保紧固件40与固定用衬套30之间的稳定配合，有效地防止紧固件40松脱，确保紧固件40在产品周期内起到有效的紧固作用。
88.在一些实施例中，连接孔沿径向“y”延伸；或者，连接孔相对于径向“y”倾斜延伸、且延伸方向不包括沿轴向“x”的分量。
89.连接孔沿径向“y”延伸、或者相对于径向“y”倾斜延伸且延伸方向在轴向“x”上无分量，均能够实现转向轴20与输入轴11的稳定连接，并确保转向轴20与输入轴11之间的连接不会产生轴向“x”上的作用力，从而避免在轴向“x”上影响转向轴20与输入轴11的配合精
度。
90.在一些实施例中，连接孔包括径向对称分布的两组，以确保转向轴20与输入轴11的稳定连接。
91.图9示出本实用新型实施例中输入轴和转向轴在扭矩传递用衬套处的径向剖面结构；结合图1至图9所示，在一些实施例中，连接孔中还设置有：扭矩传递用衬套50，配合于输入轴11与转向轴20之间。
92.扭矩传递用衬套50具体可设置于输入轴11，当转向轴20套接于输入轴11外，扭矩传递用衬套50配合于输入轴11与转向轴20之间，使输入轴11与转向轴20在扭矩传递方向上相啮合，以实现输入轴11与转向轴20的扭矩传递。
93.在一些实施例中，扭矩传递用衬套50为花键衬套。
94.通过花键衬套，能够有效地实现转向轴20与输入轴11之间的传动，使转向轴20与输入轴11之间能够有效传递扭矩。
95.本实用新型实施例还提供一种转向系统，所说的转向系统包括上述任意实施例描述的转向器。通过转向器，能够实现辅助单元10的输入轴11与转向轴20之间稳定、有效的扭矩传递，从而转向系统能够发挥稳定的转向性能，提升驾驶安全性。
96.在一些实施例中，转向系统可以是助力转向系统，则辅助单元10为助力单元；在一些实施例中，转向系统可以是线控转向系统，则辅助单元10为扭矩反馈单元。
97.在转向器应用至助力转向系统和线控转向系统的情况下，均能够实现辅助单元10的输入轴11与转向轴20之间稳定、有效的扭矩传递，使转向系统发挥稳定的转向性能，提升驾驶安全性。
98.综上，本实用新型的转向器，通过固定用衬套30和紧固件40实现转向轴20与输入轴11的稳定连接；固定用衬套30与转向轴20的连接孔在轴向“x”上过盈配合、并自转向轴20的连接孔伸入输入轴11的连接孔，紧固件40与固定用衬套30固定连接，并穿过固定用衬套30紧固连接于输入轴11的连接孔，使输入轴11与转向轴20稳定地固定在一起，并使转向轴20在轴向“x”上固定、避免转向轴20的轴向窜动，以确保转向轴20与输入轴11之间配合紧密，从而能够实现输入轴11与转向轴20之间稳定、有效的扭矩传递；此外，本实用新型的通过固定用衬套30和紧固件40连接转向轴20和输入轴11的连接方式，对输入轴11的形态无特殊要求，能够适用于圆柱结构、异形结构、不同长度等各种转向系统的任意形态的输入轴11；本实用新型的转向器，还能够应用于助力转向系统、线控转向系统等各种类型的转向系统，均能够通过固定用衬套30和紧固件40实现辅助单元10的输入轴11与转向轴20之间稳定、有效的扭矩传递，使转向系统发挥稳定的转向性能，提升驾驶安全性。
99.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。