电控液压转向机的电机和减速器分体结构的制作方法

1.本发明涉及机械传动技术领域，具体为电控液压转向机的电机和减速器分体结构。


背景技术：

2.目前商用车(牵引车、卡车、专用车)、客车等5t、8t以上的车辆主要是使用液压转向助力，通过发动机动转油泵将动力转向油壶的液压油以一定压力泵出，作为液压转向器辅助动力源，避免人力驱动转向力不足，减少驾驶员体力消耗，降低驾驶员操作疲劳，甚至避免驾驶员转不动方向盘转向。
3.经过检索例如专利号为cn206802270u的专利公开了一种分体式轮边减速器框架与行星架安装结构，包括轮边减速器框架和行星架，所述轮边减速器框架包括框架底座和同轴固定连接于框架底座顶部的框架法兰，所述框架底座上竖直设有螺栓固定柱，所述螺栓固定柱沿其轴向开有螺纹孔，所述行星架的底部竖直设有螺栓定位柱，所述螺栓定位柱上开有与螺纹孔对应、可与螺纹孔同轴的螺栓定位孔。将轮边减速器框架与行星架安装结构拆分为框架底座、框架法兰与行星架盖板三大部分，分别加工后装配成一体，有效解决了一体式加工困难的问题；有效解决了铸造中出现缺陷的问题。轮边减速器框架与行星架盖板的分体位置设置在轮边减速器框架内部，无需密封措施，有效简化了结构，降低了密封失效的可能。
4.类似于上述申请分体结构还存在以下几点不足：
5.第一，由于新能源车辆出现，以及车辆智能化需求，如无人驾驶、自动泊车等功能，原有的液压转向助力满足不了需求，需要有电控的能自主转向的电控液压转向器，通过整车网络通讯，进行自动转向，线性控制车辆转向系统；第二，现在驾驶员要求舒适性，对转向轻便性要求更高，原有的液压转向不能完全满足或者不能满足要求；第三，车辆行驶时，前桥转向轮轮胎爆胎，影响车辆直线行驶，车辆急剧转向，甚至翻车，电控助力可以主动辅助驾驶员稳定车辆行驶方向；第四，车辆液压转向系统突然失效，通过电控助力可以维持短时(一定时间范围内)电控助力。
6.因此，原纯液压转向机不满足现有的需求，对此我们提出了电控液压转向机的电机和减速器分体结构。


技术实现要素：

7.(一)技术问题
8.本发明的目的在于提供电控液压转向机的电机和减速器分体结构，以解决上述背景技术中提出的问题：第一，由于新能源车辆出现，以及车辆智能化需求，如无人驾驶、自动泊车等功能，原有的液压转向助力满足不了需求，需要有电控的能自主转向的电控液压转向器，通过整车网络通讯，进行自动转向，线性控制车辆转向系统；第二，现在驾驶员要求舒适性，对转向轻便性要求更高，原有的液压转向不能完全满足或者不能满足要求的问题；第
三，车辆行驶时，前桥转向轮轮胎爆胎，影响车辆直线行驶，车辆急剧转向，甚至翻车，电控助力可以主动辅助驾驶员稳定车辆行驶方向；第四，车辆液压转向系统突然失效，通过电控助力可以维持短时(一定时间范围内)电控助力。
9.(二)技术方案
10.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：电控液压转向机的电机和减速器分体结构，包括外壳体，所述外壳体的上侧内部开设有电机装配槽，外壳体的下侧内部开设有减速器装配槽，并通过轴承支撑座分隔成两个装配空间，中间为中空状态；电机和减速器分别位于外壳体轴承支撑座两侧，外壳体轴向方向相向装配；电机装配槽顶部内侧设置有轴承支撑端盖，轴承支撑端盖中间设置有行星轮支架上支撑轴承；电机定子线圈和电机定子预先装配成电机线圈分总成设置于电机转子的外部，与外壳体过盈配合，电机转子通过过盈配合装配在电机输出转子轴上侧外部；电机转子内部铆接有永磁体，电机定子和电机转子之间径向留设有间隙；电机输出转子轴设置齿轮与减速器输入端传动连接；旋转变压器组件，旋转变压器组件转动部分通过过盈配合装配在电机输出转子轴外圆表面；旋转变压器组件外侧安装有旋转变压器固定件；旋转变压器固定件检测线圈固定在轴承支撑端盖外，与电机输出转子轴保持同轴；
11.第二级行星轮支架，第二级行星轮支架通过过盈配合和行星轮支架下支撑轴承设置于减速器装配槽内，同时第二级行星轮支架还设有一个输入轴与转轴一体，穿过电机输出转子轴内孔的内部，该轴通过其外径与轴承间隙或者过渡配合，固定支撑在轴承支撑端盖上，与电机输出转子轴轴承固定在同一个轴承支撑端盖上。
12.优选的，所述电机输出转子轴和外壳体之间安装有所述电机下转子轴承；电机下转子轴承与电机输出转子轴采用过盈配合。
13.优选的，所述电机输出转子轴的旋转变压器组件件轴向外端，电机输出转子轴外径通过过盈配合与电机上转子轴承内圈联接；电机上转子轴承外圈通过间隙配合安装在轴承支撑端盖上，轴承支撑端盖通过其止口外径与外壳体内径进行径向定位，轴向端面进行轴向定位；电机上转子轴承外圈与轴承支撑端盖设有波形弹垫，补偿电机输出转子轴分总成轴向安装间隙。
14.优选的，所述电机上转子轴承内圈与电机输出转子轴过盈配合装配成一个整体，电机上转子轴承内圈与电机输出转子轴的台阶轴轴肩进行轴向定位；电机输出转子轴外圆与电机下转子轴承内圈过盈配合，电机下转子轴承外圈与外壳体之间为间隙配合。
15.优选的，所述电机输出转子轴的底部外侧设置有第一级上盖板；第一级行星轮减速器上盖通过盖架对接螺钉与第一级行星轮支架固定在一起，同时第一级中心柱销轴向部分穿过第一级上盖板销钉孔，其径向配合为间隙配合。
16.优选的，所述第一级中心柱销外设置有第一级行星小齿轮，第一级行星小齿轮通过间隙配合套在第一级中心柱销的外圆上，第一级中心柱销通过过盈配合安装在第一级行星轮支架上；第二级行星轮支架的顶部通过过盈配合安装有第二级中心柱销，且第二级中心柱销外圆通过间隙配合套设有第二级行星小齿轮。
17.优选的，所述第一级行星轮支架的底部外侧的位置设置有第二级上盖板，第二级上盖板通过盖架对接螺钉与第二级行星轮支架固定，同时第二级中心柱销穿过第二级行星轮支架的销钉孔间隙配合。
18.优选的，所述减速器装配槽的内部通过过盈配合固定设置有行星轮最外内齿圈，行星轮最外内齿圈的内侧齿面与第一级行星小齿轮和第二级行星小齿轮啮合；第一级行星小齿轮和第二级行星小齿轮的两侧均设有端面减磨垫。
19.优选的，所述外壳体底部配合行星轮支架下支撑轴承设置有下端盖，下端盖与行星轮支架下支撑轴承外圈之间设置有轴向间隙补偿的弹性元件。
20.优选的，所述电机输出转子轴、电机转子、电机定子和电机定子线圈构成永磁同步电机，旋转旋转变压器固定件和旋转变压器组件件构成传感器；电机输出转子轴输出端有齿轮并与第一级行星小齿轮啮合；第一级行星轮支架输出端有齿轮，并与第二级行星小齿轮啮合。
21.(三)有益效果
22.本发明提供了电控液压转向机的电机和减速器分体结构，电机转子、定子线圈和二级行星轮减速器被外壳体分隔在电机下转子轴承的两侧，提高了定位支撑稳定性，可靠性，保证了精度，同时便于装配，支撑结构可靠稳固。
23.其次，电机下转子轴承承受了电机输出转子轴的主要受力，同时起到电机转子输出轴向定位作用，电机上转子轴承扶正电机转子输出轴，避免其影响系统其他系统有效可靠工作。
24.再者，电机转子、定子(以及电机定子线圈)与二级行星轮减速器分别从两个方向装配，装配深度不深，便于装配，便于检查，同时提高效率和工艺性，两个部分装配相互不影响，增加了轻便性，有利于电控驱动控制。
25.再而，通过设置有第一级行星级行星轮支架和第二级行星轮支架，为减速器提供了体积较小的组合结构，将两级传动组合，大幅度减少了减速器传动构件的外部空间占用，进一步降低了减速器的外部体型和重量，减少了制造减速器的材料成本消耗；同时除了保障行星轮系将电动助力扭矩可靠传递至电助力至液压转向器和车轮，也可以高效率的把车轮阻力情况传递给司机和电控装置；当前桥车轮轮胎爆胎，辅助驾驶员维持车辆正常行驶方向，防止前桥急剧转向发生事故；当液压转向失效时，能提供短时电动辅助助力，提高车辆应急处置能力。
26.进而，端面减磨垫的设置，为减速器提供了抗磨损辅助功能，避免第一级行星小齿轮和第二级行星小齿轮直接接触造成磨损，出现摩擦阻力增大或者直接卡死的现象。
27.另外，减速器通过第一级中心柱销、第二级中心柱销，以及盖架对接螺钉将各级行星轮盖、行星轮架装配组合成一个整体分总成，能够快速进行装配，同时能够快速拆卸，有利于维护更换配件。
附图说明
28.图1为本发明实施例中的装配剖视结构示意图；
29.图2为本发明实施例中的总成结构示意图；
30.图3为本发明实施例中的齿轮截面结构示意图；
31.图4为本发明实施例中外壳体的剖视结构示意图；
32.图5为本发明实施例中的水平截面结构示意图；
33.图6为本发明实施例中的局部放大结构示意图；
34.图7为本发明实施例中的机构原理图；
35.在图1至图7中，部件名称或线条与附图编号的对应关系为：
36.em1、电机输出转子轴；em2、电机转子；em3、电机定子；em4、电机定子线圈；em5、旋转变压器固定件；em6、旋转变压器组件；em7、电机上转子轴承；em8、电机下转子轴承；em9、固定过盈键；em10、行星轮最外内齿圈；em11、第一级上盖板；em12、第一级行星小齿轮；em13、第一级中心柱销；em14、第一级行星轮支架；em15、第二级行星小齿轮；em16、第二级中心柱销；em17、第二级上盖板；em18、盖架对接螺钉；eh3、第二级行星轮支架；eh6、行星轮支架上支撑轴承；eh9、行星轮支架下支撑轴承；em20、端面减磨垫；s2、外壳体；s3、轴承支撑端盖；s4、下端盖；p1、电机装配槽；p2、减速器装配槽。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
38.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.请参阅图1至图7，本发明提供的一种实施例：参考图2和图4，电控液压转向机的电机和减速器分体结构，包括外壳体s2，所述外壳体s2的上侧内部开设有电机装配槽p1，外壳体s2的下侧内部开设有减速器装配槽p2，并通过轴承支撑座分隔成两个装配空间，中间为中空状态；电机和减速器分别位于外壳体s2轴承支撑座两侧，外壳体s2轴向方向相向装配；电机装配槽p1顶部内侧设置有轴承支撑端盖s3，轴承支撑端盖s3中间设置有行星轮支架上支撑轴承eh6；电机定子线圈em4和电机定子em3预先装配成电机线圈分总成设置于电机转子em2的外部，电机定子em3通过过盈配合安装在外壳体s2内部，电机转子em2通过过盈配合装配在电机输出转子轴em1上侧外部；电机转子em2内部铆接有永磁体，电机定子em3和电机转子em2之间径向留设有间隙；电机输出转子轴em1设置齿轮与减速器输入端传动连接；旋转变压器组件em6，旋转变压器组件em6转动部分通过过盈配合装配在电机输出转子轴em1外圆表面；旋转变压器组件em6外侧安装有旋转变压器固定件em5；旋转变压器固定件em5检测线圈固定在轴承支撑端盖s3外，与电机输出转子轴em1保持同轴；第二级行星轮支架eh3，第二级行星轮支架eh3通过过盈配合和行星轮支架下支撑轴承eh9设置于减速器装配槽p2内，同时第二级行星轮支架eh3还设有一个输入轴与转轴一体，穿过电机输出转子轴em1内孔的内部，该轴通过其外径与行星轮支架上支撑轴承eh6间隙或者过渡配合，固定支撑在轴承支撑端盖s3上，与电机输出转子轴em1轴承固定在同一个轴承支撑端盖s3上。
41.参考图1，电机输出转子轴em1和外壳体s2之间通过过盈配合安装有电机下转子轴承em8；电机下转子轴承em8与电机输出转子轴em1采用过盈配合；电机输出转子轴em1的旋转变压器组件em6件轴向外端，电机输出转子轴em1外径通过过盈配合与电机上转子轴承em7内圈联接；电机上转子轴承em7外圈通过间隙配合安装在轴承支撑端盖s3上，轴承支撑端盖s3通过其止口外径与外壳体s2内径进行径向定位，轴向端面进行轴向定位；电机上转子轴承em7内圈与电机输出转子轴em1过盈配合装配成一个整体，电机上转子轴承em7内圈与电机输出转子轴em1的台阶轴轴肩进行轴向定位；电机输出转子轴em1外圆与电机下转子轴承em8内圈过盈配合，电机下转子轴承em8外圈与外壳体s2之间为间隙配合；电机上转子轴承em7外圈与轴承支撑端盖s3设有波形弹垫，如波形弹垫gb 860
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1987、波形弹垫gb 955
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1987、波形弹垫gb7246
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1987，补偿电机输出转子轴em1分总成轴向安装间隙，保障电机输出转子轴em1可靠有效轴向定位。
42.参考图3，电机输出转子轴em1的底部外侧设置有第一级上盖板em11；第一级行星轮减速器上盖通过盖架对接螺钉em18与第一级行星轮支架em14固定在一起；同时第一级中心柱销em13轴向部分穿过第一级上盖板em11销钉孔，其径向配合为间隙配合；电机输出转子轴em1的底部外侧设置有第一级上盖板em11；同时第一级中心柱销em13轴向部分穿过第一级上盖板em11销钉孔，其径向配合为间隙配合；第一级行星轮支架em14的底部外侧设置有第二级上盖板em17，第二级上盖板em17通过盖架对接螺钉em18与第二级行星轮支架eh3固定，同时第二级中心柱销em16穿过第二级上盖板em17的销钉孔间隙配合；减速器装配槽p2的内部通过过盈配合固定设置有行星轮最外内齿圈em10；第一级行星小齿轮em12和第二级行星小齿轮em15均与行星轮最外内齿圈em10的内侧啮合；第一级行星小齿轮em12和第二级行星小齿轮em15的两侧均设有端面减磨垫em20。
43.参考图3，外壳体s2底部配合行星轮支架下支撑轴承eh9设置有下端盖s4，下端盖s4与第二级行星轮支架下支撑轴承eh9外圈之间设置有轴向间隙补偿的弹性元件，如波形弹垫gb 860
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1987、波形弹垫gb 955
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1987、波形弹垫gb 7246
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1987；推动第二级行星轮支架下支撑轴承eh9，从而推动电机输出转子轴，实现轴向安装轴向间隙补偿，满足轴向定位需求。
44.参考图3，电机输出转子轴em1、电机转子em2、电机定子em3和电机定子线圈em4构成永磁同步电机，旋转变压器固定件em5和旋转变压器组件em6构成传感器用于控制电机旋转状态；电机输出转子轴em1输出端设置有齿轮并与第一级行星小齿轮em12啮合；
45.电机上转子轴承em7、旋转变压器em6、电机输出转子轴em1、电机转子em2、电机下转子轴承em8通过过盈配合预设成分总成；电机上转子轴承em7、电机转子em2分别通过电机输出转子轴em1凸台台肩进行轴向定位，电机上转子轴承em7外圈与轴承支撑端盖s3设有波形弹垫，如波形弹垫gb 860
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1987、波形弹垫gb 955
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1987、波形弹垫gb 7246
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1987，补偿电机输出转子轴em1分总成轴向安装间隙。
46.工作原理：动力源是采用永磁同步电机，由电机输出转子轴em1、电机转子em2、电机定子em3和电机定子线圈em4构成永磁同步电机，旋转变压器固定件em5和旋转变压器组件em6带动变压器旋转，检测反馈电机运动状态，以便准确控制电机运动，电机输出转子轴em1输出端有齿轮，并与第一级行星小齿轮em12啮合，提供驱动力矩。
47.行星轮最外内齿圈em10最外内齿圈固定不动，第一级行星小齿轮em12通过第一级
中心柱销em13推动第一级行星轮支架em14转动；同时将电机驱动力矩，通过第一级行星轮支架em14传递到第二级行星小齿轮em15。
48.同理，第二级行星小齿轮em15通过第二级中心柱销em16推动第二级行星轮支架eh3转动，实现足够的减速增扭功能，最终将电机输出功率转换成一定转动速度的扭矩输出至液压转向器输入轴，实现了电动转向助力。
49.电机输出转子轴em1通过电机上转子轴承em7和电机下转子轴承em8进行轴向和径向定位减少了电机受力波动，向外传递扭矩输出；本减速机构由二级减速器构成，属于2k
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2h结构，即一个输入和一个输出，共2个中心轮(电机输出轴em1和第二级行星轮支架eh3)，2个减速行星架(第一级行星级行星轮支架em14和第二级行星轮支架eh3)；考虑制造难度，降低行星轮轴向厚度，减少每个行星轮受力，采用每个行星架分别均匀布置4个第一级行星小齿轮em12和4个第二级行星小齿轮em15(根据需要也可以布置3个，或者其他个数行星轮)；通过4个第一级行星小齿轮em12和4个第二级行星小齿轮em15转动，驱动第二级行星轮支架eh3，传递并放大电机输出扭矩。
50.本专利将电机输出功率通过行星轮系减速增扭，实现合理的液压转向器转向助力效果，总减速比在6至30之间，保证方向转向转速与驾驶员转向转速匹配，同时在满足输出扭矩需求和响应速度的前提下，尽量减小电机对输入电流需求。
51.装配工艺方法：
52.电机定子em3安装好电机定子线圈em4，然后与外壳体s2过盈配合；同时行星轮最外内齿圈em10与外壳体s2也是过盈配合，以达到减小轴向和径向尺寸的目的；为了保障行星轮最外内齿圈em10与外壳体s2周向定位可靠没有相对运动，在行星轮最外内齿圈em10外圈和外壳体s2分别设置有对应对称的凹槽，便于安放固定过盈键em9；为了保证安装方便，固定过盈键em9可以是3个、4个、6个等；外壳体s2把行星轮系和电机分隔开，有利于两个系统零件与外壳体s2过盈装配，互不影响，互不干扰。
53.外壳体s2上固定有电机下转子轴承em8，电机下转子轴承em8支撑在电机输出转子轴em1中间，固定在外壳体s2轴承支撑座上；同时电机输出转子轴em1通过电机下转子轴承em8固定支撑，以及电机输出转子轴em1所有预装零件分总成轴承定位，此外由电机上转子轴承em7辅助托住支撑，保障了定心。
54.电机输出转子轴em1先过盈配合安装有电机转子em2(带永磁体)，然后过盈配合安装旋转变压器组件em6，直接穿过电机下转子轴承em8内圈内孔；电机输出转子轴em1输出齿轮伸出在行星轮系腔内，作为行星轮系动力源输入，与第一级行星小齿轮em12啮合。
55.这个结构好处就是主要受力由电机下转子轴承em8承受；电机上转子轴承em7受力很小，用于扶正电机输出转子轴em1，减少电机运动对电控转向器的其他功能系统的影响，提高了整个系统的精度。
56.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。