本技術(shù)涉及助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，尤其涉及一種商用車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著信息化時(shí)代的飛速發(fā)展與通信技術(shù)的顯著提升，商用車的電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化乃至無人駕駛技術(shù)已成為行業(yè)不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。在這一轉(zhuǎn)型背景下，商用車對(duì)智能駕駛及高效轉(zhuǎn)向功能的需求日益增長(zhǎng)，迫切呼喚一種更加智能化、電控化的純電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（eps）以滿足市場(chǎng)與技術(shù)的雙重需求。

2、長(zhǎng)期以來，商用車普遍采用液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（hps）作為其轉(zhuǎn)向解決方案。盡管hps以其強(qiáng)大的助力能力著稱，但其助力特性在制造時(shí)即已固定，難以靈活應(yīng)對(duì)低速或原地轉(zhuǎn)向的輕便性需求與高速行駛時(shí)車輛穩(wěn)定性的雙重挑戰(zhàn)。此外，從能源效率角度來看，hps系統(tǒng)顯著增加了商用車的燃油消耗，據(jù)估計(jì)約占整車燃油消耗的3%-8%，尤其在高速行駛時(shí)能耗更為突出，嚴(yán)重制約了燃油經(jīng)濟(jì)性的提升。

3、隨后，雖然電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向（ehps）和電液耦合助力轉(zhuǎn)向（ehcps）等技術(shù)在hps基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，但其本質(zhì)仍依賴于液壓動(dòng)力，未能從根本上擺脫hps系統(tǒng)的固有缺陷，如能耗高、響應(yīng)慢等問題，且難以適應(yīng)商用車智能化、電控化的發(fā)展需求。

4、鑒于上述技術(shù)瓶頸，國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)紛紛投入大量資源，致力于開發(fā)能夠?qū)嵤┲鲃?dòng)轉(zhuǎn)向干預(yù)控制的商用車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（cv-eps）。然而，目前eps系統(tǒng)在乘用車領(lǐng)域的成功應(yīng)用并未能順利延伸至商用車領(lǐng)域，主要原因在于傳統(tǒng)eps系統(tǒng)受限于其轉(zhuǎn)向輸出扭矩太小，難以滿足商用車對(duì)大轉(zhuǎn)向力的特定需求。

5、為克服這一難題，業(yè)界亟需一種專為商用車設(shè)計(jì)的大轉(zhuǎn)矩電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（cv-eps），該系統(tǒng)需兼具高效能、高精度與大扭矩輸出的特性。相比傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)，純電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（eps）以其無液壓元件、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速及能量效率高等優(yōu)勢(shì)脫穎而出，成為商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)升級(jí)的理想選擇。

6、然而，在追求大扭矩輸出的過程中，如何確保eps系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，同時(shí)克服現(xiàn)有轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)承載能力不足的問題，成為研發(fā)的關(guān)鍵。為此，本領(lǐng)域內(nèi)的創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，如采用行星齒輪減速機(jī)構(gòu)等復(fù)雜設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)大扭矩輸出，但這些方案往往伴隨著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂等挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的是提供一種商用車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，旨在以更簡(jiǎn)潔、高效的方式實(shí)現(xiàn)商用車cv-eps系統(tǒng)的大扭矩轉(zhuǎn)向需求。該設(shè)計(jì)不僅降低了制造成本，還顯著提升了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為商用車的智能化、電動(dòng)化轉(zhuǎn)型提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

2、本實(shí)用新型是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種商用車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向操控動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向助力動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，其特征在于：該系統(tǒng)通過設(shè)計(jì)優(yōu)化的轉(zhuǎn)向輸出軸實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向操控和轉(zhuǎn)向助力的動(dòng)力相互獨(dú)立且協(xié)同地傳遞，所述轉(zhuǎn)向輸出軸中間部位徑向外凸，上部設(shè)有齒扇，所述齒扇與轉(zhuǎn)向操控動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)嚙合以接收轉(zhuǎn)向操控動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)的動(dòng)力，下部為凸出部，所述凸出部設(shè)有圓孔，所述圓孔內(nèi)置行星齒輪芯軸，使凸出部兼作行星架使用，以接收轉(zhuǎn)向助力動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)的動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的疊加耦合。

3、進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)向操控動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向器輸入軸、螺桿、螺母及轉(zhuǎn)向輸出軸，其中螺桿與螺母通過內(nèi)置鋼球組成循環(huán)球螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)，螺母的直線運(yùn)動(dòng)通過齒條齒扇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向輸出軸旋轉(zhuǎn)。

4、進(jìn)一步的，所述螺桿兩端軸頸處安裝有推力角接觸球軸承，軸承支座用于調(diào)節(jié)推力角接觸球軸承的間隙和軸向預(yù)緊力，確保螺桿平穩(wěn)精準(zhǔn)的定軸旋轉(zhuǎn)。

5、進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)向助力動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向助力電機(jī)、小齒輪、圓柱齒輪、小齒輪軸、大圓柱齒輪、太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈及轉(zhuǎn)向輸出軸，形成三級(jí)傳動(dòng)，其中太陽輪的旋轉(zhuǎn)通過行星輪及行星齒輪芯軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輸出軸旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)輸出扭矩的三級(jí)減速增扭。

6、進(jìn)一步的，所述小齒輪和圓柱齒輪采用圓柱斜齒輪設(shè)計(jì)，以提高傳動(dòng)效率并降低噪音，同時(shí)小齒輪軸兩端安裝有角接觸球軸承以承受軸向力。

7、進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)向輸出軸的旋轉(zhuǎn)角度范圍約為±45°，所述內(nèi)齒圈不是完整的整圈，尺寸為整圈的1/3或1/2。

8、進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)向輸出軸的左端與殼體之間設(shè)有大油封和襯套軸承，右端則通過調(diào)節(jié)螺釘和襯套軸承與大端蓋連接，通過旋動(dòng)調(diào)節(jié)螺釘可調(diào)整齒條齒扇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的嚙合間隙，提高轉(zhuǎn)向操控的精準(zhǔn)度。

9、本實(shí)用新型所述的一種商用車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其有益效果包括：

10、通過采用循環(huán)球+行星齒輪式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)，使其轉(zhuǎn)向助力電機(jī)輸出的主動(dòng)力不經(jīng)過承載能力較弱的循環(huán)球螺桿螺母機(jī)構(gòu)，直接作用在輸出軸上。規(guī)避了現(xiàn)有老式電動(dòng)循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的性能局限，實(shí)現(xiàn)了大扭矩轉(zhuǎn)向。

11、循環(huán)球+行星齒輪式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)的“轉(zhuǎn)向助力”是效率極高的三級(jí)齒輪傳動(dòng)，其總效率能達(dá)到90~95%。

12、循環(huán)球+行星齒輪式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)，對(duì)齒扇輸出軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)調(diào)整，具備了承擔(dān)行星齒輪減速機(jī)構(gòu)中行星架的功能。優(yōu)化后的轉(zhuǎn)向輸出軸，可以同時(shí)接收轉(zhuǎn)向操控手力和由電機(jī)經(jīng)三級(jí)減速增扭傳遞而來的轉(zhuǎn)向助力大扭矩。

13、此外還具有重量輕，體積小的特點(diǎn)，易于上車安裝布置。

14、循環(huán)球+行星齒輪式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)內(nèi)部擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)向操控功能的螺桿螺母+齒條齒扇減速機(jī)構(gòu)因不承擔(dān)主動(dòng)力傳遞，受力較小，所以在使用中磨損量極小，能長(zhǎng)時(shí)間的保持方向盤有較小的自由間隙，轉(zhuǎn)向操控精準(zhǔn)。

技術(shù)特征：

1.一種商用車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向操控動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向助力動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，其特征在于：該系統(tǒng)通過設(shè)計(jì)優(yōu)化的轉(zhuǎn)向輸出軸（13）實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向操控和轉(zhuǎn)向助力的動(dòng)力相互獨(dú)立且協(xié)同地傳遞，所述轉(zhuǎn)向輸出軸（13）中間部位徑向外凸，上部設(shè)有齒扇，所述齒扇與轉(zhuǎn)向操控動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)嚙合以接收轉(zhuǎn)向操控動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)的動(dòng)力，下部為凸出部，所述凸出部設(shè)有圓孔，所述圓孔內(nèi)置行星齒輪芯軸（27），使凸出部兼作行星架使用，以接收轉(zhuǎn)向助力動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)的動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的疊加耦合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種商用車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向操控動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向器輸入軸（1）、螺桿（10）、螺母（11）及轉(zhuǎn)向輸出軸（13），其中螺桿（10）與螺母（11）通過內(nèi)置鋼球組成循環(huán)球螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)，螺母（11）的直線運(yùn)動(dòng)通過齒條齒扇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向輸出軸（13）旋轉(zhuǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種商用車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述螺桿（10）兩端軸頸處安裝有推力角接觸球軸承（9），軸承支座（8）用于調(diào)節(jié)推力角接觸球軸承（9）的間隙和軸向預(yù)緊力，確保螺桿（10）平穩(wěn)精準(zhǔn)的定軸旋轉(zhuǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種商用車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向助力動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向助力電機(jī)（23）、小齒輪（22）、圓柱齒輪（21）、小齒輪軸（20）、大圓柱齒輪（15）、太陽輪（14）、行星輪（18）、內(nèi)齒圈（26）及轉(zhuǎn)向輸出軸（13），形成三級(jí)傳動(dòng)，其中太陽輪（14）的旋轉(zhuǎn)通過行星輪（18）及行星齒輪芯軸（27）帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輸出軸（13）旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)輸出扭矩的三級(jí)減速增扭。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種商用車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述小齒輪（22）和圓柱齒輪（21）采用圓柱斜齒輪設(shè)計(jì)，以提高傳動(dòng)效率并降低噪音，同時(shí)小齒輪軸（20）兩端安裝有角接觸球軸承（19）以承受軸向力。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種商用車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向輸出軸（13）的旋轉(zhuǎn)角度范圍約為±45°，所述內(nèi)齒圈（26）不是完整的整圈，尺寸為整圈的1/3或1/2。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種商用車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向輸出軸（13）的左端與殼體（6）之間設(shè)有大油封（12）和襯套軸承（28），右端則通過調(diào)節(jié)螺釘（17）和襯套軸承（28）與大端蓋（16）連接，通過旋動(dòng)調(diào)節(jié)螺釘（17）可調(diào)整齒條齒扇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的嚙合間隙，提高轉(zhuǎn)向操控的精準(zhǔn)度。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種商用車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向操控動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向助力動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，其特征在于：該系統(tǒng)通過設(shè)計(jì)優(yōu)化的轉(zhuǎn)向輸出軸實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向操控和轉(zhuǎn)向助力的動(dòng)力相互獨(dú)立且協(xié)同地傳遞，所述轉(zhuǎn)向輸出軸中間部位徑向外凸，上部設(shè)有齒扇以接收轉(zhuǎn)向操控動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)的動(dòng)力，下部設(shè)有圓孔內(nèi)置行星齒輪芯軸兼作行星架使用，以接收轉(zhuǎn)向助力動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)的動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的疊加耦合。通過采用循環(huán)球+行星齒輪式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)，使其轉(zhuǎn)向助力電機(jī)輸出的主動(dòng)力不經(jīng)過承載能力較弱的循環(huán)球螺桿螺母機(jī)構(gòu)，直接作用在輸出軸上。規(guī)避了現(xiàn)有老式電動(dòng)循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的性能局限，實(shí)現(xiàn)了大扭矩轉(zhuǎn)向。

技術(shù)研發(fā)人員：楊亮終,楊黎航,蔣孟杰,殷禮軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧波旰輝智能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240823
技術(shù)公布日：2025/5/19