具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的车辆的转向器100、转向系统和车辆，其中转向器100的作用主要是把来自方向盘的转向力矩和转向角进行适当的变换，再输出给转向拉杆机构，从而使车辆转向。转向器100的种类有很多，在下面的描述中，以转向器100为电动助力转向器为例进行说明，电动助力转向器由电机直接提供转向助力，相较于液压转向器而言，电动助力转向器更加便于操控，而且不需要设置油泵、油管等部件，因此结构比较紧凑，占用空间小，而且不存在液压油泄露所导致的污染问题。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的车辆的转向器100，包括丝杠4、运动组件5和输出轴8。

如图2所示，运动组件5包括内壳51和滚柱52，内壳51环绕在丝杠4的外周设置且丝杠4的轴向两端(例如左右两端)穿出内壳51，滚柱52位于内壳51的内周壁与丝杠4的外周壁之间，滚柱52的轴向两端(例如左右两端)分别与内壳51可转动地相连，滚柱52的外周壁与内壳51的内周壁之间间隔开，滚柱52与丝杠4螺纹配合，在丝杠4转动的条件下，滚柱52移动以带动运动组件5在丝杠4的轴向上移动，运动组件5移动以驱动输出轴8转动，其中输出轴8适于与车辆的垂臂相连，由此在当输出轴8转动时，输出轴8便可带动垂臂摆动从而实现车辆的转向。

具体而言，例如参照图2，滚柱52安装在内壳51上并可相对内壳51绕自身轴线转动，滚柱52的外周壁上设有螺纹并可与丝杠4螺纹配合，由于滚柱52的外周壁与内壳51的内周壁之间间隔开，因此内壳51的内周壁不会干涉到滚柱52与丝杠4的相对运动，从而在当丝杠4转动时，滚柱52不仅会绕自身轴线自转，还会沿着丝杠4的轴线方向移动，进而滚柱52移动时便可带动内壳51移动，由此便可将丝杠4的转动最终转化为运动组件5的移动。

相关技术中，有些转向器中设有循环球式的滚珠丝杠结构来实现动力的传递，有些转向器中设有行星滚柱丝杠结构来实现动力的传递。其中循环球式的滚珠丝杠结构利用滚珠的滚动来将丝杠的转动转化为螺母的移动，由于滚珠是靠与丝杠和螺母的点接触来传递载荷，因此导致这种滚珠丝杠的承载能力有限，难以在重载情况下使用。而行星滚柱丝杠在螺母和丝杠中间的滚动元件为螺纹滚柱，螺纹滚柱既与丝杠螺纹配合，又与螺母螺纹配合，在丝杠转动时，螺纹滚柱不仅绕自身轴线转动，同时还绕丝杠轴线公转，最终带动螺母移动，与滚柱丝杠相比，行星滚柱丝杠载荷传递元件为螺纹滚柱，是典型的线接触，从而能够提供高于滚珠丝杠的额定动载和静载，使得行星滚柱丝杠具有很高的承载能力，但在这种结构中，为了保证螺纹滚柱能准确地自转和公转，螺母上还必须要设有与螺纹滚柱相配合的内齿圈、保持架和卡簧等部件，因此使得整个结构零部件众多，导致生产加工不便，而且在装配时，需要保证螺纹滚柱能准确地既与丝杠配合，又与螺母配合，同时还要与两端的内齿圈啮合，装配复杂，难度很高，使得这种结构难以广泛应用。

基于上述情况，申请人创造性地设计了一种车辆的转向器100，转向器100中设有丝杠4、滚柱52和内壳51，其中滚柱52设于内壳51的内周壁与丝杠4的外周壁之间并与内壳51转动相连，滚柱52的外周壁与内壳51的内周壁之间间隔开，滚柱52与丝杠4螺纹配合，从而在当丝杠4转动时，滚柱52不会绕丝杠4轴线公转，只会绕自身轴线自转，同时还会沿着丝杠4的轴线方向移动，进而可带动内壳51移动，因此相较于循环球式滚珠丝杠而言，由于本装置仍然采用滚柱52与丝杠4的线接触来传递载荷，因此承载能力高，可在重载情况下使用，而相较于行星滚柱丝杠而言，本装置又无需使用内齿圈、保持架和卡簧等部件，内壳51的内周壁也无需加工出螺纹，因此结构简单，加工和装配都比较方便，成本较低，便于使用。

根据本发明实施例的车辆的转向器100，由于滚柱52的轴向两端分别与内壳51可转动地相连，滚柱52的外周壁与内壳51的内周壁之间间隔开，滚柱52与丝杠4螺纹配合，从而在当丝杠4转动时，滚柱52不仅会绕自身轴线自转，还会沿着丝杠4的轴线方向移动，进而滚柱52移动时便可带动内壳51移动，由此便可将丝杠4的转动最终转化为运动组件5的移动，相较于循环球式滚珠丝杠而言，本装置的承载能力高，可在重载情况下使用，相较于行星滚柱丝杠而言，本装置结构简单，加工和装配都比较方便，成本较低，便于使用。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，滚柱52为多个(例如六个)，多个滚柱52沿丝杠4的周向方向间隔排布，由此可以进一步提高转向器100的承载能力。在本发明的描述中，“多个”的含义包括两个或者两个以上。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，滚柱52的轴向两端(例如左右两端)通过第一轴承组件6与内壳51相连，由此可实现滚柱52与内壳51的转动相连，而且结构简单，便于实现。

当然，本发明不限于此，在另一些实施方式中，滚柱52还可通过其他的结构形式实现与内壳51的转动相连。

在本发明的一些实施例中，第一轴承组件6可承受轴向载荷和径向载荷，由此可使得滚柱52在较为复杂的载荷情况(例如多载荷、重载荷)下，仍能稳定的工作，进而有利于提高转向器100的承载能力。

在本发明的一些实施例中，第一轴承组件6可为圆锥滚子轴承或者角接触球轴承。圆锥滚子轴承或者角接触球轴承均能同时承受轴向载荷和径向载荷，实际装配时，圆锥滚子轴承或者角接触球轴承一般是成对使用的，即可以在滚柱52的轴向两端分别设置圆锥滚子轴承或者角接触球轴承。具体应用中，可根据所承受载荷的大小，选用满足需求的圆锥滚子轴承或者角接触球轴承。

在本发明的一些实施例中，如图2和图3所示，第一轴承组件6包括第一轴承61，滚柱52包括柱体部521和设于柱体部521轴向两端的连接部522，柱体部521与丝杠4螺纹配合，第一轴承61套设在连接部522上且与内壳51相连以用于承受径向载荷，由此可以提高运动组件5的承受径向载荷的能力。

具体而言，例如，参照图2和图3，滚柱52的柱体部521和连接部522均为圆柱体结构，其中柱体部521和连接部522同轴设置并且柱体部521的直径大于连接部522的直径，柱体部521的外周壁上设有可与丝杠4配合的螺纹，柱体部521左右两侧的连接部522上均套设有第一轴承61，第一轴承61与内壳51可拆卸相连，由此结构简单，而且拆装都比较方便。

在本发明的一些实施例中，如图2和图3所示，内壳51包括本体511和两个端盖512，本体511的轴向两侧敞开，两个端盖512分别设在本体511的两个敞开侧，端盖512上设有避让口5121和安装口5122，丝杠4的两端分别经避让口5121穿出内壳51，安装口5122内设有第一轴承61，由此结构简单，便于安装。

在本发明的一些实施例中，本体511为环形结构，本体511限定出轴向两侧敞开的空腔，本体511与丝杠4同轴设置，由此结构简单。

在本发明的一些实施例中，端盖512与本体511可拆卸相连，由此方便端盖512与本体511的拆装。

实际应用中，能实现端盖512与本体511可拆卸相连的形式有很多。例如，端盖512与本体511通过紧固件可拆卸相连，具体而言，这里的紧固件例如可为螺栓，其中端盖512上设有通孔，本体511上设有螺纹孔，螺栓穿过通孔与螺纹孔螺纹配合，由此可将端盖512牢靠地固定在本体511上，这种连接形式结构简单，连接可靠。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，安装口5122的靠近柱体部521的一端设有第一台阶部5123，第一轴承61的轴向一端与第一台阶部5123抵接，由此第一台阶部5123可对第一轴承61起到限位作用，方便第一轴承61的安装。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，第一轴承组件6包括第二轴承62，第二轴承62设在柱体部521的轴向两端与对应的端盖512之间以用于承受轴向载荷，由此可以提高运动组件5的承受轴向载荷的能力。相较于采用圆锥滚子轴承或者角接触球轴承而言，这种采用两种轴承来分别承受轴向载荷和径向载荷的结构形式更有利于缩减运动组件5的整体结构尺寸和提高运动组件5的承载能力。因为轴承是标准件，在既能满足轴向载荷的承载能力又能满足径向载荷的承载能力下，选用的圆锥滚子轴承或者角接触球轴承的尺寸会比较大，这就会导致与轴承配合的滚柱52以及内壳51的尺寸都需要相应的增大，从而会进一步加大转向器100的尺寸，不便安装，而且在装配到同等尺寸滚柱52上的情况下，运动组件5采用第一轴承61和第二轴承62的配合形式下的承载能力要比采用圆锥滚子轴承或者角接触球轴承形式下的承载能力高。

具体应用中，对于滚柱52而言，由于柱体部521的直径大于连接部522的直径，因此在柱体部521和连接部522的连接位置处可形成台阶部，从而方便对第二轴承62限位。实际装配时，例如可首先将两侧的第一轴承61分别安装到相应端盖512的安装口5122内，并使用螺栓将其中一个端盖512安装到本体511上，然后在滚柱52的两侧连接部522上分别套设第二轴承62，其次将滚柱52的一侧连接部522插入到已安装到本体511上的端盖512的第一轴承61内，再将滚柱52的另一侧连接部522插入到另一个端盖512的第一轴承61内，最后使用螺栓将另一个端盖512安装到本体511上，组装完毕后，再旋入丝杠4即可，装配过程简单方便。

在本发明的一些实施例中，第一轴承61为滚针轴承，第二轴承62为平面推力轴承，由此结构简单，便于装配。

需要说明的是，在实际应用中，第二轴承62至于是为推力球轴承还是推力滚子轴承，这里不作限制，可根据实际需求选择。

在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，内壳51上设有齿条部5111，输出轴8设有轮齿部81，齿条部5111与轮齿部81配合以形成齿轮齿条啮合形式，由此当内壳51移动时，便可通过齿条部5111与轮齿部81的配合带动输出轴8转动，而且结构简单，便于实现。

实际应用中，由于输出轴8是与垂臂相连的，而在实现车辆转向的过程中，输出轴8并不需要转动360度，因此轮齿部81不需设置成整个圆周齿轮样式，根据实际需求设置成如图1所示的扇形齿轮结构即可，可节省材料成本。

在本发明的一些实施例中，如图1和图4所示，转向器100还包括外壳1，丝杠4和运动组件5位于外壳1内，丝杠4的轴向两端(例如左右两端)与壳体1的内壁面之间均设有第二轴承组件7，由此丝杠4可通过第二轴承组件7实现与外壳1的转动相连，其中第二轴承组件7可承受轴向载荷和/或径向载荷。具体而言，可根据实际载荷情况，选用能承受轴向载荷的第二轴承组件7，或者是可承受轴向载荷的第二轴承组件7，或者是既可承受轴向载荷又可承受径向载荷的第二轴承组件7。

在本发明的一些实施例中，第二轴承组件7可承受轴向载荷和径向载荷，由此可使得丝杠4在较为复杂的载荷情况(例如多载荷、重载荷)下，仍能稳定的工作，进而有利于进一步提高转向器100的承载能力。

在本发明的一些实施例中，第二轴承组件7可为圆锥滚子轴承或者角接触球轴承。圆锥滚子轴承或者角接触球轴承均能同时承受轴向载荷和径向载荷，实际装配时，圆锥滚子轴承或者角接触球轴承一般是成对使用的，即可以在丝杠4的轴向两端分别设置圆锥滚子轴承或者角接触球轴承。具体应用中，可根据所承受载荷的大小，选用满足需求的圆锥滚子轴承或者角接触球轴承。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，丝杠4的轴向两端分别设有限位件41，限位件41被构造成环形并套设在丝杠4上，外壳1包括在丝杠4的轴向(例如左右方向)上相对设置的两个第一侧壁面111，第二轴承组件7包括第三轴承71，第三轴承71套设在丝杠4上并抵接在限位件41和与限位件41邻近的第一侧壁面111之间，由此设置的限位件41可实现对第三轴承71的限位，方便第三轴承71的安装，这里的第三轴承71用于承受径向载荷。

进一步地，参照图4，外壳1上设有第二台阶部11，在丝杠4的轴向方向上，第二台阶部11的与限位件41相对的壁面为第一侧壁面111，由此结构简单，便于实现。

具体应用中，第三轴承71为平面推力轴承，由此可承受较大的径向载荷，而且结构简单，便于安装。在实际装配时，第三轴承71至于是为推力球轴承还是推力滚子轴承，这里不作限制，可根据实际需求选择。

在本发明的一些实施例中，限位件41与丝杠4可拆卸相连，由此方便限位件41与丝杠4的拆装。

实际应用中，能实现端盖512与本体511可拆卸相连的形式有很多。例如，限位件41与丝杠4之间为螺纹连接或者键连接。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，第二轴承组件7包括第四轴承72，第四轴承72外套在限位件41上并在径向上与外壳1的内壁抵接，由此设置的限位件41还可实现对第四轴承72的限位，从而方便第四轴承72的安装，这里的第四轴承72用于承受径向载荷。

值得说明的是，这里之所以选择将第四轴承72套设在限位件41上，是因为在具体应用中，在满足受力需求的条件下，从节省成本、降低整体重量的角度出发，可以选用小直径的丝杠4结构，而此时选用的满足载荷需求的第四轴承72的内径可能比较大，因此会导致与丝杠4不匹配，而设置限位件41后，第四轴承72便可以选择套设在限位件41上，从而不会影响到丝杠4的选型。

进一步地，参照图4，外壳1上设有第三台阶部12，在丝杠4的径向方向上，第三台阶部12的与限位件41相对的壁面为第二侧壁面，第四轴承72的外周壁与第二侧壁面抵接，由此结构简单，便于实现。

具体应用中，第四轴承72为滚针轴承，由此可承受较大的径向载荷，而且结构简单，便于安装。相较于采用圆锥滚子轴承或者角接触球轴承而言，这种采用第三轴承71和第四轴承72两种轴承组合的方式来分别承受轴向载荷和径向载荷，更有利于缩减转向器100的整体结构尺寸和提高转向器100的承载能力。因为轴承是标准件，在既能满足轴向载荷的承载能力又能满足径向载荷的承载能力下，选用的圆锥滚子轴承或者角接触球轴承的尺寸会比较大，这就会导致与轴承配合的丝杠4以及外壳1的尺寸都需要相应的增大，从而会进一步加大转向器100的尺寸，不便安装，而且在装配到同等尺寸丝杠4上的情况下，转向器100采用第三轴承71和第四轴承72的配合形式下的承载能力要比采用圆锥滚子轴承或者角接触球轴承形式下的承载能力高。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，转向器100还包括输入轴2和动力组件3，输入轴2和动力组件3分别位于丝杠4的轴向两侧并均与丝杠4相连，由此结构简单。具体地，输入轴2适于与车辆的方向盘相连，以向转向器100传递来自方向盘的转向力，动力组件3用于驱动丝杠4转动。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，动力组件3包括电机31和传动组件32，传动组件32分别与电机31和丝杠4相连，由此，电机31的动力经传动组件32传动后可传递给丝杠4。

由于在实际车辆转向过程中，相较于输出运动而言，转向器100更多的是需要输出力矩，因此在实际应用中，传动组件32通常为减速机构，由此可以增大电机31最终传递给丝杠4的力矩。

具体地，减速机构可为一级减速机构，也可为二级减速机构等，减速机构的类型可为行星齿轮减速机构或者蜗轮蜗杆减速机构等等，这些均可根据实际需求选择，本发明对此不作限制。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，转向器100还包括检测元件9，检测元件9用于检测输入轴2的扭矩和/或转动角度并生成检测信号，检测元件9适于将检测信号传递给车辆的控制机构以便于控制机构根据检测信号控制动力组件3工作，由此转向器100便可为车辆的转向提供助力。

具体应用中，检测元件9例如可为传感器，而且根据实际控制需求，可设置传感器检测输入轴2的扭矩，或者检测输入轴2的转动角度，或者检测输入轴2的扭矩以及转动角度，控制机构例如可为车辆的ECU(即电子控制单元)。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，输入轴2包括轴本体21和扭杆22，轴本体21的部分伸出壳体1外，轴本体21的剩余部分设于壳体1内，轴本体21相对壳体1可转动，其中轴本体21的位于壳体1的部分上设有传感器，轴本体21上设有沿其轴向延伸并且两端敞开的安装通孔，扭杆22插入到安装通孔内并有部分伸出安装通孔外，扭杆22的位于安装通孔的部分与轴本体21相连，扭杆22的伸出安装通孔外的部分与丝杠4相连。

具体而言，参照图1，轴本体21伸出壳体1外的部分上通常设有花键，以便于轴本体21能与方向盘的连接管柱花键相连，进而传递来自方向盘的转向力，扭杆22与轴本体21通过插销固定连接，扭杆22与第一锥齿轮通过花键相连，由此在当轴本体21受到方向盘的转向力转动时，由于扭杆22与轴本体21通过插销固定连接，因此轴本体21便会带动扭杆22转动，而扭杆22受力后会扭曲，又由于扭杆22与丝杠4通过花键相连，因此扭杆22便会带动丝杠4转动。在这个过程中，传感器通过检测扭杆22的扭矩和/或转动角度便可实现对输入轴2的扭矩和/或转动角度的检测，并且传感器可生成检测信号并能将检测信号传递给车辆的ECU，进而ECU便可根据检测信号控制电机31工作，例如控制电机31的电流及转速等，进而可调整电机31的扭矩以便于转向器100能提供合适的转向助力。相关的检测过程和控制过程已被本领域技术人员所熟知，此处不再赘述。

根据本发明实施例的转向系统，包括转向器100、转向操纵机构和转向传动机构，转向器100为上述的转向器100，转向操纵机构与输入轴2相连，转向传动机构与转向器100的输出轴8相连。其中，转向操纵机构适于将司机转动转向盘的动力通过输入轴2传递给转向器100，转向传动机构适于将转向器100的动力传递给转向轮以使转向轮转向。

根据本发明实施例的转向系统，由于转向器100的滚柱52的轴向两端分别与内壳51可转动地相连，滚柱52的外周壁与内壳51的内周壁之间间隔开，滚柱52与丝杠4螺纹配合，从而在当丝杠4转动时，滚柱52不仅会绕自身轴线自转，还会沿着丝杠4的轴线方向移动，进而滚柱52移动时便可带动内壳51移动，由此便可将丝杠4的转动最终转化为运动组件5的移动，相较于循环球式滚珠丝杠而言，本装置的承载能力高，可在重载情况下使用，相较于行星滚柱丝杠而言，本装置结构简单，加工和装配都比较方便，成本较低，便于使用。

根据本发明实施例的车辆，包括上述的转向系统。

根据本发明实施例的车辆，由于转向器100的滚柱52的轴向两端分别与内壳51可转动地相连，滚柱52的外周壁与内壳51的内周壁之间间隔开，滚柱52与丝杠4螺纹配合，从而在当丝杠4转动时，滚柱52不仅会绕自身轴线自转，还会沿着丝杠4的轴线方向移动，进而滚柱52移动时便可带动内壳51移动，由此便可将丝杠4的转动最终转化为运动组件5的移动，相较于循环球式滚珠丝杠而言，本装置的承载能力高，可在重载情况下使用，相较于行星滚柱丝杠而言，本装置结构简单，加工和装配都比较方便，成本较低，便于使用。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“内”、“外”、“轴向”、“周向”、“径向”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。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、“可选的实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。