CN100434324C - 装有蜗齿轮间隙补偿器的电动转向系统 - Google Patents

装有蜗齿轮间隙补偿器的电动转向系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动转向系统，包括：壳体；位于壳体内的转向轴；安装在转向轴上的蜗轮；蜗杆轴；形成在蜗杆轴上以便与蜗轮啮合的蜗齿轮；用于驱动蜗杆轴的电机；位于蜗杆轴的一端上的第一蜗杆轴轴承；以及沿径向向第一蜗杆轴轴承施加载荷的弹性部件，该弹性部件通过将板簧双向折叠成近似U形的结构而形成，该弹性部件的两端由壳体支持，且该弹性部件的中心部分抵靠第一蜗杆轴轴承的外周表面。

Description

装有蜗齿轮间隙补偿器的电动转向系统
技术领域
本发明涉及一种装有蜗齿轮间隙补偿器的电动转向系统。更具体地说，本发明涉及这样一种电动转向系统，其包括方向盘、安装在方向盘上的蜗轮、蜗杆轴、位于蜗杆轴上用于与蜗轮啮合的蜗齿轮、用于驱动蜗杆轴的电机、第一蜗杆轴轴承，以及沿径向向第一蜗杆轴轴承施加载荷的弹性部件，以使得即便蜗齿轮磨损，蜗齿轮也可以连续无间隙地与蜗轮啮合。
背景技术
车辆转向系统行业的最新研发致力于安全性(如稳定转向)和便利性(如平顺且方便地转向)。为顺应这一趋势，各种类型的动力转向系统被开发出来，其中包括采用液压和电动的转向系统。与液压转向系统相比，因为电动转向系统重量较轻、消耗能源较少且燃料消耗比更好，所以电动转向系统在该行业中得到越来越多的应用。
电动转向系统采用速度传感器和转向扭矩传感器来感知车辆的驱动状态。基于感知到的状态参数，ECU启动电机来提供转向辅助。在低速时，电动转向系统提供柔性而便利的转向状态；在高速时，提供稳固且稳定的转向状态。另外，该系统在紧急情况下能快速转向。因此，电动转向系统力图给驾驶者提供优化的转向状态。
电动转向系统根据安装位置可分为几类。如C-EPS系统(转向盘柱助力式电动转向系统)是与电机一同位于在转向盘柱上。转向盘柱把转向轴固定到底盘上，其中该转向轴将驾驶室的方向盘同驾驶室下面的齿轮箱连接起来。当驾驶者操纵方向盘时，产生的旋转力通过转向系统传递到齿轮箱。
图1是表示根据已有技术的C-EPS系统内部结构的剖视图。该系统包括蜗杆轴140、安装在蜗杆轴140中间的蜗齿轮130、分别位于蜗杆轴140两端用于支撑蜗杆轴140的第一和第二蜗杆轴轴承150和160、与蜗杆轴140相联的电机轴170、以及用于驱动蜗杆轴140的电机180。
蜗轮120位于蜗齿轮130的周边以便与之啮合。蜗轮120被安装在方向盘110上，该方向盘传递由驾驶者操纵的方向盘(未图示)旋转力，从而被电机180驱动的蜗杆轴140的旋转力被传递给转向轴110。
根据车辆的驱动状态，ECU控制电机180的运转，以使得除了来自驾驶者操纵的方向盘(未图示)的旋转力，来自由电机180驱动的蜗杆轴140的旋转力也被传递给转向轴110。因而，可保持稳定而平顺的转向状态。
蜗轮120和与之以蜗齿轮方式相互啮合的蜗杆轴140安装在壳体190内，以便与外界隔离。尽管如此，齿轮的相互啮合齿会逐渐磨损，这从图1(点划线)所示的蜗齿轮的齿的放大图中清楚看出。随着磨损程度增加，蜗轮120和蜗齿轮130的啮合齿之间的间隙增大。其结果使得齿隙增加，碰撞噪声发生。
发明内容
本发明致力于解决现有技术中出现的上述问题，其目的是提供一种装有蜗齿轮间隙补偿器的电动转向系统，其包括方向盘、安装在方向盘上的蜗轮、蜗杆轴、位于蜗杆轴上用于与蜗轮啮合的蜗齿轮、用于驱动蜗杆轴的电机、第一蜗杆轴轴承，以及沿径向向第一蜗杆轴轴承施加载荷的弹性部件，以使得即便蜗齿轮磨损，蜗齿轮也可以连续无间隙地与蜗轮啮合。
为实现上述目的，本发明提供了一种电动转向系统，包括：壳体；位于壳体内的转向轴；安装在转向轴上的蜗轮；蜗杆轴；形成在蜗杆轴上以便与蜗轮啮合的蜗齿轮；用于驱动蜗杆轴的电机；位于蜗杆轴的一端上的第一蜗杆轴轴承；以及沿径向向第一蜗杆轴轴承施加载荷的弹性部件，该弹性部件通过将板簧双向折叠成近似U形的结构而形成，该弹性部件的两端由壳体支持，且弹性部件的中心部分抵靠第一蜗杆轴轴承的外周表面。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，本发明的上述和其他目标、特点和优势将变得清楚，其中：
图1是表示根据已有技术的C-EPS系统的内部结构的剖视图；
图2是根据本发明的一种优选实施方式的C-EPS系统的内部结构的剖视图；
图3a是根据本发明的罩体的横向剖视图；并且
图3b是根据本发明的罩体的顶面视图。
具体实施方式
以下将参考附图来描述本发明的优选实施例。在以下的描述和附图中，相同的附图标记代表相同或相似的部件，且将省略对于相同或相似的部件的重复描述。
图2是表示根据本发明的一种优选实施方式的C-EPS系统内部结构的剖视图。该系统包括蜗杆轴140、位于蜗杆轴140中间的蜗齿轮130、分别位于蜗杆轴140两端用于支撑蜗杆轴140的第一和第二蜗杆轴轴承150和160、与蜗杆轴140相联的电机轴170、以及用于驱动蜗杆轴140的电机180。
蜗轮120位于蜗齿轮130的周边，以便与之啮合。蜗轮120安装在方向盘110上，该方向盘传递由驾驶者操纵的方向盘(未图示)的旋转力，以使得来自由电机180驱动的蜗杆轴140的旋转力被传递给转向轴110。帽形罩体210局部地伸出壳体190，同时包围第一蜗杆轴轴承150的表面以及其外周表面。弹性部件220位于罩体210内且靠近下端。
图3a是根据本发明的罩体的横向剖视图，并且图3b是根据本发明的罩体的顶面视图。
罩体210是用橡胶或其他弹性材料制成。罩体210将第一蜗杆轴轴承150固定于壳体190上，同时蜗杆轴140插入壳体190中。此外，罩体210吸收蜗杆轴140和蜗轮120彼此啮合和一同旋转时发生的振动。
在罩体210下端附近处的、罩体210内部的下侧由壳体190支撑，且罩体210内部的上侧设置有弹性部件220用于支撑第一蜗杆轴轴承150。因此，载荷沿径向施加在第一蜗杆轴轴承150，从而即便蜗齿轮130损坏，蜗齿轮130也与蜗轮120无间隙地连续啮合。
诸如箭头320所示的辨认标志被制作在突伸出壳体190之外的罩体210的表面上，以便指示弹性部件220的方向。第一标志330制作在箭头320端部的附近处。第二标志340制作在壳体190的外侧竖直下端(其中罩体210插入到壳体190内)上，从而箭头320、第一标志330和第二标志340位于同一条线上。当罩体210组装到壳体190上时，这样使得弹性部件220沿竖直向上方向向第一蜗杆轴轴承150施加力。
综上所述，根据本发明的、装有蜗齿轮间隙补偿器的电动转向系统的优势在于，当蜗轮和蜗齿轮的相互啮合齿之间存在间隙时，具有弹性的罩体和沿径向向轴承施加载荷的弹性部件使蜗杆轴发生位移并补偿间隙。这样，可以无振动、无噪声地向驾驶者提供平顺而便利的转向状态。
尽管已经出于示例的目的描述了本发明的优选实施例，但是本领域的熟练技术人员能够在不偏离后附权利要求书所限定的本发明范围和主旨的情况下做出各种修改、变更和替换。

Claims (2)

1.一种电动转向系统，包括：
壳体；
位于壳体内的转向轴；
安装在转向轴上的蜗轮；
蜗杆轴；
形成在蜗杆轴上以便与蜗轮进行啮合的蜗齿轮；
用于驱动蜗杆轴的电机；
位于蜗杆轴的两端上的第一蜗杆轴轴承和第二蜗杆轴轴承，所述第一蜗杆轴轴承插入到一个罩体内且固定到所述壳体上；以及
位于罩体内侧的弹性部件，其沿径向向第一蜗杆轴轴承施加载荷，该弹性部件通过将一个板簧双向折叠成近似U形的结构而形成，该弹性部件的两端由壳体支持，且该弹性部件的中心部分抵靠着第一蜗杆轴轴承的外周表面；
并且，箭头和第一标志被制作在暴露于壳体之外的罩体一部分上，以便指示板簧的方向。
2.根据权利要求1的电动转向系统，其中第二标志被制作在壳体的竖直下部分上，以便在罩体组装到壳体上时固定板簧的位置。
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