CN101024402A

CN101024402A - 使用涂层带轮的电动转向装置

Info

Publication number: CN101024402A
Application number: CNA2007100051997A
Authority: CN
Inventors: 河东宪; 金成守; 南宫铸
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: Mando China Holdings Ltd; HL Mando Corp
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2027-02-15
Also published as: JP4585531B2; EP1826095B1; KR20070088127A; EP1826095A3; EP1826095A2; JP2007223587A; KR100783355B1; US20070221439A1; US7588120B2; CN100460260C

Abstract

本发明涉及使用涂层带轮的电动转向装置。根据本发明，使用涂层带轮的电动转向装置，包括与方向盘的轴连接且具有形成在小齿轮轴上的齿的小齿轮轴；具有在其一端形成齿，和在其另一端形成滚珠丝杠的齿条轴，齿条轴的齿与小齿轮轴的齿啮合；通过插入在滚珠螺母和滚珠丝杠之间的若干滚珠而设置在滚珠丝杠上的滚珠螺母；连接在滚珠螺母上与其配合的第一带轮；感测由方向盘产生的转矩的转矩传感器；根据来自转矩传感器的信号产生转向助力的电动马达；安装在所述电动马达一端的第二带轮；和传送带，其使第一带轮和第二带轮相互连接以把电动马达产生的转向助力传递给滚珠螺母，其中第一或第二带轮具有形成在其外表面上的涂层。

Description

使用涂层带轮的电动转向装置

技术领域

本发明涉及使用涂层带轮的电动转向装置。

背景技术

在车辆的转向系统中，通常所说的使用外部动力源推动转向操作的动力转向装置已经被广泛应用。通常地，叶片型液压泵已经被用作动力转向装置的动力源，因此，这种液压泵主要被发动机驱动。然而，由于一直驱动液压泵，这种类型的动力转向装置的发动机的动力损失很大(例如，在最大负载时几到几十马力)，因此，很难把这种动力转向装置用于重量轻和小发动机排量的车辆。即使发动机排量相当大的车辆必然具有其燃料消耗率降低很多以至不可以忽略不计的缺点。

因此，为了解决这些问题，使用电动马达作为动力源的电动转向(EPS)装置近几年吸引着人们的注意力。由于电动转向装置使用安装在车辆上的电池作为电动马达的动力源，因此，发动机没有直接驱动损失。另外，电动马达仅当推动转向操作时才被启动，因此，燃料消耗率的降低受到抑制，且可以非常容易执行电子控制。

同时，作为客车的转向传动装置，由于齿轮齿条型转向传动装置刚性高且重量轻，因此最近被广泛地使用。作为用于齿轮齿条型转向传动装置的电动转向装置，设置其中电动马达安装在柱的一侧来驱动转向轴或小齿轮本身的柱推动型或其中齿条轴被电动的滚珠丝杠机构所驱动的滚珠丝杠齿条推动型。在滚珠丝杠齿条推动型电动转向装置中，不给小齿轮和齿条之间的啮合表面施加推动力，因此在这两个构件之间的引起磨损和变形的接触表面压力相对较小。

图1是示出根据现有技术的电动转向装置的透视图。

参考图1，转向柱1用于可旋转地支撑上部小齿轮轴3。方向盘5安装在上部小齿轮轴3的上端，且下部小齿轮轴9通过万向节7与上部小齿轮轴3的下端连接。包括齿轮齿条机构或动力推动机构的转向传动装置11与下部小齿轮轴9的下端连接。

如图中所示，设置柱盖13覆盖转向柱1。此外，转向横拉杆15与转向传动装置11的右端和左端连接。

图2是根据现有技术的电动转向传动装置的纵向剖视图。

参考图2，齿轮齿条壳体21使齿条轴23和齿轮齿条机构的小齿轮(未示出)容纳在其内。在齿条轴23中，与小齿轮啮合的齿条25设在动力转向传动装置11的左侧。另外，铰接地支撑转向横拉杆15的球形接头27固定在动力转向传动装置11的右端和左端。

栓接在齿轮齿条壳体21右端的传送带壳体31和栓接在传送带壳体31上的滚珠丝杠壳体33限定动力推动机构的外壳，滚珠丝杠壳体33与齿轮齿条壳体21和传送带壳体31一起限定电动转向传动装置壳体。

电动马达35安装在传送带壳体31的下侧，且传动装置壳体31具有容纳在其内的动力传送机构，也就是说，固定在电动马达35的轴36上的主动带轮37，连接在滚珠螺母51上的空心从动带轮39，以及绕在主动带轮37和从动带轮39上的传送带41。

在滚珠丝杠壳体33内，滚珠螺母51通过双排径向止推滚珠轴承53被可转动地支撑。

而且，所述齿条轴23以滚珠丝杠的形式形成外螺纹槽，同时滚珠螺母51以滚珠丝杠的形式形成内螺纹槽。许多钢滚珠65作为转动滚珠，插入外螺纹槽和内螺纹槽之间。而且，滚珠螺母51安装有使钢滚珠65转动的转动部件(未示出)。

另外，键槽形成在从动带轮39的与滚珠螺母51对应的一端，同时与键槽接合的花键形成在滚珠螺母51上。因此，从动带轮39和滚珠螺母51被装配在一起转动。

电动转向装置的操作将参考图1和图2如后续所描述。

一旦驾驶员转动方向盘5，其上的旋转力通过上部转向轴3和下部转向轴9传递给转向传动装置11。由于转向传动装置11在其内包括把旋转运动转变为直线运动的齿轮齿条机构，齿条轴23在向右和向左的任一个方向上移动。因此，通过右侧和左侧的转向横拉杆15改变车轮的转向角，并且因此执行转向操作。

同时，在动力推动机构中，电动马达35依据转向转矩传感器(未示出)的输出在向前或相反的方向上按预定的转矩转动。电动马达的转动通过主动带轮37和从动带轮39被减速，并且被传递给滚珠螺母51。滚珠螺母51通过花键连接在从动带轮39上，并与从动带轮39配合。当滚珠螺母51转动时，通过设置在内螺纹槽上的钢滚珠65把推力施加在齿条轴23的外螺纹槽上，以便转向推动操作得到执行。

电动马达运转过程中，主动带轮和从动带轮37和39与传送带41面接触，使传送带以履带式转动。主动带轮和从动带轮37和39持续与传送带41的表面面接触，因此会产生磨损且被损坏。而且通过切削具有相对较好的可加工性的普通碳钢来制造主动带轮和从动带轮37和39。由于出色的可加工性，普通碳钢已经被广泛应用于制造要求尺寸精确的机械部件。

然而，根据现有技术，在用于象电动转向装置中的主动带轮和从动带轮这样的部件中，由于其轮齿之间的间隙很小，当通过切削普通碳钢而制造带轮时，把带轮的表面粗糙度降低到某一水平是困难的。因此，由于上述问题，作为主动带轮和从动带轮的配对物的传送带产生磨损，以致于降低传送带的耐用性。更为特别地，问题是由于设备在低温下操作的初始阶段传送带表面变硬，在带轮表面和传送带表面之间产生不正常的摩擦，因而产生噪音和滑移现象。

发明内容

本发明想要解决现有技术中上述提到的问题。本发明的目的是提供使用涂层带轮的电动转向装置，通过给带轮涂敷涂层，其能够长时间的稳定使用，且具有出色的抗磨损性和抗摩擦性，所述涂层按特定组分比率组合。

根据实现上述目的的本发明的一方面，提供使用涂层带轮的电动转向装置，其包括：与方向盘的轴连接且具有形成在小齿轮轴上的齿的小齿轮轴；其一端形成有齿而其另一端形成有滚珠丝杠的齿条轴，齿条轴的齿与小齿轮轴的齿啮合；通过插入在滚珠螺母和滚珠丝杠之间的若干滚珠而设置在滚珠丝杠上的滚珠螺母；连接在滚珠螺母上与其配合的第一带轮；感测由方向盘产生的转矩的转矩传感器；根据来自转矩传感器的信号产生转向助力的电动马达；安装在电动马达的一端的第二带轮；和使第一带轮和第二带轮相互连接的传送带，其把电动马达产生的转向助力传递给滚珠螺母，其中第一或第二带轮在其外表面上形成有涂层。

根据优选实施例，涂层的组分比率为10～90wt％的硫化钼，5～10wt％的三氧化二锑，1～5wt％的防锈剂，1～5wt％的辅助润滑剂和1～3wt％的有机粘合剂散布在1～10wt％的溶剂中。另外，涂层经过清洁，涂覆，干燥和固化过程，且具有1～100微米的厚度。

附图说明

本发明的上述和其它目的，特征和优点将从后续结合附图的优选实施例的描述中更为明显，其中：

图1是根据现有技术的电动转向装置的透视图；

图2是根据现有技术的电动转向传动装置的纵向剖视图；

图3是沿图2的A-A线的截面的剖视图，根据本发明的优选实施例阐明包括带轮的电动转向传动装置；

图4是根据本发明的优选实施例阐明在其上形成有涂层的主动或从动带轮的制造过程的方块图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。

图3是沿图2的A-A线的截面的剖视图，根据本发明的优选实

施例阐明包括带轮的电动转向传动装置。

首先，大致圆柱形的马达轮缘371用三个螺栓381紧固在电动马达335的一端，并且所述马达轮缘371的装配部分372被装配入形成在齿轮齿条壳体331上的马达支撑孔373中。所述电动马达335能够根据来自转向转矩传感器(未示出)的信号产生转向推力，转向转矩传感器感测车辆方向盘处产生的转矩。然后，安装在电动马达335一端的主动带轮337可以通过传送带341把电动马达335的转向推力传递给从动带轮339，从动带轮339连接在滚珠螺母上与其配合。

这里，根据本发明主动和从动带轮337和339包括涂层343，其由把硫化钼(MoS₂)，三氧化二锑(Sb₂O₃)，防锈剂，辅助润滑剂和有机粘合剂散在溶剂中所制备的涂层液体形成，其中主要成分是硫化钼。所述涂层343可以由把10～90wt％的硫化钼(优选为10，20，30，40，50，60，70，80，90wt％)，5～10wt％的三氧化二锑(优选为5，6，7，8，9，10wt％)，1～5wt％的防锈剂(优选为1，2，3，4，5wt％)，1～5wt％的辅助润滑剂(优选为1，2，3，4，5wt％)和1～3wt％的有机粘合剂(优选为1，1.5，2，2.5，3wt％)散在1～10wt％溶剂(优选为1，2，3，4，5，6，7，8，9，10wt％)中所形成的涂层液体形成。

根据本发明形成在主动或从动带轮337或339外表面上的所述涂层343的特征在于：所述涂层通过清洁，涂覆，干燥和固化过程形成为具有1～100微米的厚度。这里所述的厚度为1～100微米的涂层可以减小在主动或从动带轮337或339和传送带341之间产生的间隙，因此给传送带341提供润滑作用。

另外，当主动或从动带轮337或339与所述传送带341啮合来传递转向推力且被长时间或短时间使用时，所述涂层343可以防止由所述主动或从动带轮337或339的高表面粗糙度引起的传送带341的磨损，并且因此给传送带341提供润滑作用。

因此，根据本发明由于形成所述涂层343，当在高负载和高速度条件下所述带轮与所述传送带341面接触的运转时，电动转向传动装置的主动或从动带轮337或339具有出色的抗磨损和抗摩擦特性。而且，当在其上形成涂层343的主动或从动带轮337或339与所述传送带341啮合并在低温下运转时，所述主动或从动带轮大大降低了由于传送带341的表面硬化引起的噪音和滑移现象，因此使电动转向传动装置稳定运转。

参考图4，根据本发明用来制造在其上具有涂层的主动或从动带轮的制造系统400包括清洁单元401，涂覆单元403，干燥单元405和固化单元407。

为了制造在其上形成根据本发明涂层343的主动或从动带轮337或339，首先在清洁单元401对主动或从动带轮337或339执行传统的超声波清洗。在超声波清洗过程中，带轮浸渍在清洁液中，且在真空状态下被超声波清洁。

此后，通过清洁单元401清洁过的主动或从动带轮被送到涂覆单元403来形成根据本发明的所述涂层，并且可以用喷射或浸渍涂覆方法来涂层。这里，如有关图3的描述中说明的，用于涂层的涂层液体的化学成分是按一定组分比率散在溶剂中的硫化钼(MoS₂)，三氧化二锑(Sb₂O₃)，防锈剂，辅助润滑剂和有机粘合剂，其中主要成分是硫化钼。

通过涂覆单元403被涂层的主动或从动带轮在常规的干燥单元405中干燥10～180分钟。此后，通过干燥单元405被干燥的主动或从动带轮在10～180℃温度下在固化单元407中被固化。因此，可以制造在其上形成有根据本发明的涂层的主动或从动带轮。

根据本发明，由按一定组分比率配制的涂层液体形成涂层，所述涂层形成在所述带轮上，提供使用涂层带轮的电动转向装置，其具有出色的抗磨损和摩擦特性，且能够长期稳定的使用。

上述描述仅仅阐述了本发明的优选实施例。本领域技术人员很显然可以在不改变本发明精神的前提下做各种修改和变化。

Claims

1、使用涂层带轮的电动转向装置，包括：

与方向盘的轴连接的小齿轮轴，在小齿轮轴上形成有齿；

在其一端形成有齿、在其另一端形成有滚珠丝杠的齿条轴，齿条轴的齿与小齿轮轴的齿啮合；

滚珠螺母，其通过插入在滚珠螺母和滚珠丝杠之间的多个滚珠而设置在滚珠丝杠上；

连接在滚珠螺母上与其配合的第一带轮；

感测由方向盘产生的转矩的转矩传感器；

根据来自转矩传感器的信号产生转向助力的电动马达；

安装在所述电动马达一端的第二带轮；和

传送带，其使第一带轮和第二带轮相互连接以把电动马达产生的转向助力传递给滚珠螺母，

其中第一或第二带轮具有形成在其外表面上的涂层。

2、根据权利要求1所述的电动转向装置，其中涂层具有把10～90wt％的硫化钼，5～10wt％的三氧化二锑，1～5wt％的防锈剂，1～5wt％的辅助润滑剂和1～3wt％的有机粘合剂散布在1～10wt％的溶剂中的组分比率。

3、根据权利要求1所述的电动转向装置，其中涂层经过清洁、涂覆、干燥和固化过程，且具有1～100微米的厚度。