CN102951195A

CN102951195A - 电动动力转向装置

Info

Publication number: CN102951195A
Application number: CN2012102911490A
Authority: CN
Inventors: 许南焕; 金东植
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2011-08-16
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2032-08-16
Also published as: KR101452557B1; CN102951195B; US20130043088A1; DE102012016312A1; KR20130019217A; US8950543B2; DE102012016312B4

Abstract

本发涉及一种电动动力转向装置，根据本发明的电动动力转向装置能够以皮带张力可正确调整的状态进行组装，而不需要使用额外的步骤来量测皮带张力，有效降低组装马达护座以及齿条护座的步骤之次数，因而减少制造成本，并且降低振动以及噪音，以提供驾驶者舒适的操控性。

Description

电动动力转向装置

【技术领域】

本发明请求优先权优惠期，其根据2011年8月16日提出申请的韩国专利申请号10-2011-0081249为基础，在此作为本发明的参考文件。

本发明涉及一种电动动力转向装置，特别涉及一种电动动力转向装置，能够以皮带张力可正确调整的状态进行组装，而不需要使用额外的步骤来量测皮带张力，有效降低组装马达护座以及齿条护座的步骤之次数，因而减少制造成本，并且降低振动以及噪音，以提供驾驶者舒适的操控性。

【背景技术】

现有技术中，车辆的转向装置(steering apparatus)允许驾驶者改变车辆前进的方向。所述转向装置可帮助驾驶者选择性的改变车辆前轮的转动中心，以使车辆朝着驾驶者希望的方向前进。

当车辆处于停止状态时，为了能够操控车轮，需要以一外力转动把手(handle)，以克服车轮与路面之间的摩擦力。特别是当车辆较重或是车轮较宽时，驾驶者施加的转向力需要进一步增加，其是因为车轮与路面之间的摩擦力增加之故。

为了减少驾驶者施加的转向力，所以在转向设备中额外提供一个动力转向系统。现有技术中使用液压帮浦(hydraulic pump)的液态压力的液压动力转向装置，以作为车辆的动力转向装置。然而从1990年代起，使用电动马达的电动动力转向装置(electric power steering apparatus)逐渐地被广泛使用。

在现有的液压动力转向装置(hydraulic power steering apparatus)中，所设置的液压帮浦始终维持驱动状态而不论转向轮(steering wheel)是否处于转动状态，因而一直处于能量消耗的状态之下，其中液压帮浦为辅助动能的动力来源。相对地，电动动力转向装置的设计可以使得当转向轮转动时产生一扭力，通过电能驱动的马达可提供一辅助转向动力(steering-assisting power)。因此，相较于液压动力转向装置，电动动力转向装置可以提升能量的使用效率。

图1显示现有技术中车辆的电动动力转向装置的示意图。图2显示现有技术中马达皮带轮(pulley)护座与齿条护座的侧视图。

如图1所示，车辆的电动动力转向装置主要包括转向系统100以及辅助动力结构(auxiliary power mechanism)120，转向系统100从转向轮101延伸至相对的两个前车轮108，辅助动力结构120提供辅助转像动力给转向系统100。

所述转向系统100包括转向轴102，转向轴102的一端部连接转向轮101而可与转向轮101一起转动，转向轴102的另一端部通过一对万向接头103连接一小齿杆(pinion shaft)104。此外，所述小齿杆104通过一齿条/小齿轮机构105连接一齿条杆109，所述齿条杆109的每一相对端部通过连杆(tierod)106与转向节臂(knuckle arm)107，以分别连接每一车轮108。

所述齿条/小齿轮机构105包括小齿轮111以及齿条112，所述小齿轮111设置于所述小齿杆104上，所述齿条112设置于所述齿条杆109的周围侧边，所述小齿轮111与齿条112彼此啮合。因此，当驾驶者操控转向轮108时，转向系统100产生一扭力(torque)，通过所述齿条/小齿轮机构105以及连杆106传送所述扭力以使车轮108转向。

所述辅助动力结构120包括扭力传感器121、电子控制单元(electric controlunit,ECU)123、马达130以及皮带型传送装置140。所述扭力传感器121感测驾驶者施加于转向轮101的扭力，并且输出正比于感测扭力的电气信号(electric signal)；所述电子控制单元123依据来自扭力传感器121所传送的电气信号产生一控制信号(control signal)；所述马达130产生依据来自电子控制单元123所传送的控制信号产生一辅助动力；所述皮带型传送装置140通过一皮带传送来自马达130的辅助动力至所述齿条杆109。

因此，电动动力转向装置使得转向轮101产生的扭力通过所述齿条/小齿轮机构105被传送到所述齿条杆109，并且所述马达130依据产生的扭力所形成的辅助动力通过所述皮带型传送装置140以及滚珠螺旋单元(ball screwunit)150被传送到所述齿条杆109。换言之，所述转向系统100产生的扭力以及所述马达130产生的辅助动力两者整合在一起，以使所述齿条杆109产生轴向移动。

此外，如图2所示，通过螺拴230使马达护座235与齿条护座207连接在一起，以固定所述马达130，其中所述马达护座235封住所述马达130。当转向时，通过所述马达转轴203的转动以依次地驱动皮带209，使滚珠螺帽205产生转动。当皮带209带动而形成转动时，所述滚珠螺帽205驱动所述齿条杆109往复运动。

现有技术的电动动力转向装置存在一些问题：当组装马达护座以及齿条护座时，需要量测皮带的张力以及调整皮带的张力，因而导致组装程序延迟以及制造成本增加。

此外，假使组装电动动力转向装置时没有正确地量测皮带张力，电动动力转向装置可能会过度负载(overloaded)，导致皮带与驱动皮带轮或是被驱动皮带轮之间会产生噪音，并且将会因为皮带处高张力或是低张力状态，而导致皮带损坏。

【发明内容】

因此，为解决上述现有技术产生的问题，本发明提供一种电动动力转向装置，根据本发明的电动动力转向装置能够以皮带张力可正确调整的状态进行组装，而不需要使用额外的步骤来量测皮带张力，有效降低组装马达护座以及齿条护座的步骤之次数，因而减少制造成本，并且降低振动以及噪音，以提供驾驶者舒适的操控性。

根据本发明上述目的，利用一种电动动力转向装置，其通过一皮带以传送马达的驱动力给一齿条杆，其特征在于，所述电动动力转向装置包括：一马达护座，设有护座端部以及固接凸缘，所述护座端部偏离于所述马达的转轴，所述固接凸缘设置于所述护座端部的周围；一齿条护座，设有插入孔以及镶嵌凸缘，所述护座端部插入所述插入孔，所述镶嵌凸缘设置于所述齿条护座的一端面的外周围；以及位置确认组件，形成于所述马达护座上以及所述齿条护座上的位置，当所述马达护座以及齿条护座组装在一起时，在所述位置的皮带张力可被设定。

根据本发明所述的电动动力转向装置，能够以皮带张力可正确调整的状态进行组装，而不需要使用额外的步骤来量测皮带张力，有效降低组装马达护座以及齿条护座的步骤之次数，因而减少制造成本，并且降低振动以及噪音，以提供驾驶者舒适的操控性。

【附图说明】

本发明上述目的、特征及优点将结合以下详细说明与所附图式具体呈现。

图1显示现有技术中车辆的电動動力转向装置的示意图。

图2显示现有技术中马达皮带轮护座与齿条护座的侧视图。

图3显示根据本发明实施例中车辆的电動動力转向装置的爆炸透视图。

图4-8显示根据本发明实施例中各种电動動力转向装置的爆炸透视图。

图9显示根据本发明实施例中一种电動動力转向装置的透视图。

【具体实施方式】

接着，本发明之实施例将对照所附图式描述如下。各附图中的组件以其所标示之标号代表，但出现在不同附图中的相同组件，尽可能以相同的标号表示。再者，在不会使得本发明之标的不清楚的情形下，本发明之以下描述中，功能及结构已知的详细描述在此将会省略。

此外，在描述本发明之组件的过程中可能会使用如第一、第二、A、B、（a）、（b）之类的字词，这些字词并非用以限定相应组件的实质、顺序或序列，而仅用于与其它组件区隔。此外，当说明书描述某一组件“连接”、“啮合”或“装配”至另一组件时，应当被理解为此组件可以是直接地与另一组件连接、啮合或装配在一起，但在上述两个组件之间还仍然可以有其它的组件与之“连接”、“啮合”或“装配”。

图3显示根据本发明实施例中车辆的电動動力转向装置的爆炸透视图。图4-8显示根据本发明实施例中各种电動動力转向装置的爆炸透视图。图9显示根据本发明实施例中一种电動動力转向装置的透视图。

参考图3至图9以及图1与图2，本发明的电动动力转向装置通过皮带341传送马达301的驱动力至齿条杆339，并且电动动力转向装置包括马达护座(motor housing)303、齿条护座(rack housing)321以及位置确认组件(positionconfirmation means)330。所述马达护座303设有护座端部309以及固接凸缘(fastening flange)305，所述护座端部309偏离(eccentric)于马达的转轴311，所述固接凸缘305从所述护座端部309的外周围延伸；所述齿条护座321设有插入孔323以及镶嵌凸缘(mounting flange)325，所述护座端部309插入所述插入孔323，所述镶嵌凸缘325耦接所述固接凸缘305，所述镶嵌凸缘325设置于齿条护座321的一端部；位置确认组件330形成于马达护座303上以及齿条护座321的位置，当所述多个位置确认组件330彼此之间互相耦接时，在所述位置的皮带341的张力可被设定。

本发明的电动动力转向装置包括驱动装置(driving means)以及受驱动装置(driven means)，所述驱动装置包括由电子控制单元所控制的马达301、驱动皮带轮313连接所述马达301的转轴、以及皮带341。

此外，受驱动装置包括滚珠螺帽以及受驱动皮带轮337，滚珠螺帽支撑齿条杆339于所述齿条护座321之中，所述齿条护座321围住(enclosing)所述齿条杆339，所述受驱动皮带轮337以模铸(mold)方式形成于所述滚珠螺帽的外围或是连接于所述滚珠螺帽的外围。

连接所述马达301的驱动皮带轮313以及连接所述齿条杆339的受驱动皮带轮337互相平行设置，并且皮带341置放于驱动皮带轮313与受驱动皮带轮337上，通过所述滚珠螺帽以传送马达301的转动外力至所述齿条杆339。利用所述滚珠螺帽的运作使所述齿条杆339可以左、右移动，以产生转向辅助动力(steering assisting force)。

滚珠螺帽经由滚珠耦接于所述齿条杆339，当滚珠螺帽转动时，滚珠螺帽促使所述齿条杆339在所述齿条护座321的内部滑动，并且固定在外周围的受驱动皮带轮337转动所述滚珠螺帽。因此，通过轴向地滑动所述齿条杆339，可以产生转向辅助动力。

以上述方式转动滚珠螺帽的受驱动皮带轮337通过皮带341以与驱动皮带轮313协同运作。判断皮带341的张力在组装时是否正确地被调整，若是张力太低，皮带与皮带轮之间产生滑行(slipping)；当张力太高时，皮带341的使用持久性(endurance)会降低或是动力传送的能力因为过载而变差。

因此，现有技术中，所述齿条护座321与马达护座303被安装于一对应张力值的位置，其为当所述齿条护座321与马达护座303组装在一起时，必须量测所述皮带341的张力值。然而，本发明只需要通过所述齿条护座321与马达护座303上的位置确认组件330来组装所述齿条护座321与马达护座303，而不需要执行皮带张力的量测程序，以于组装所述齿条护座321与马达护座303时使得皮带341的张力可准确地到达设定值并且维持在所述设定值一段很长时间。

如图3所示，所述位置确认组件330是由贯孔315、329以及固定件331组成，贯孔315、329分别贯通形成于所述固接凸缘305与所述镶嵌凸缘325，所述固定件331适配(fitted)于贯孔315、329中。

换言之，当所述齿条护座321与马达护座303组装在一起时，所述马达护座303的护座端部309插入所述齿条护座321的插入孔323，皮带341连接驱动皮带轮313且驱动皮带轮313连接马达突出部(motorangle)311的终端部；然后，所述马达护座303与齿条护座321通过所述位置确认组件330组装在皮带341的张力已经设定完成的位置之状态。

如上所述，设置于所述固接凸缘305与所述镶嵌凸缘325的贯孔315、329的中心彼此适配形成一致(coincide)位置，所述一致位置的皮带341张力到达一设定值。在此条件下，固定件331适配(fitted)于贯孔315、329中，然后所述马达护座303与齿条护座321通过固定部件335连接在一起。

因此本发明可消除因为多次量测皮带341张力所导致的繁复程序，而正确地组装所述马达护座303与齿条护座321。

此处，形成于所述固接凸缘305中的固接孔(fastening holes)307以及形成于所述镶嵌凸缘325中的镶嵌孔327具不同的尺寸大小。固接孔307形成螺纹孔以螺旋耦接所述固定部件335，并且镶嵌孔327大于固接孔307，以使得所述皮带341的张力设定位置产生微小变动时可通过所述马达护座303的旋转而被适当调整(accommodated)。

此外，如图4所述，位置确认组件330于所述固接凸缘305以及镶嵌凸缘325的外周围(outer peripheries)形成凸纹(relief)或凹型凸纹(sunk relief)。

换言之，组装方式可以下列步骤进行：通过在插入孔323中转动马达护座303的护座端部309，使所述马达护座303可以转动到所述位置确认组件330彼此之间可轴向地配置的一位置状态，其中，所述位置确认组件330是以所述固接凸缘305以及镶嵌凸缘325上的凸纹(relief)或凹型凸纹(sunk relief)作为表示。并且所述马达护座303与齿条护座321彼此利用所述固定部件335组装在一起。

因此，当组装所述马达护座303与齿条护座321，操作者只需要将所述马达护座303与齿条护座321组装成为所述位置确认组件330可互相配置在一起的位置状态即可，其中所述位置确认组件330是以所述固接凸缘305以及镶嵌凸缘325的外周围作为表示。

此外，利用所述固接凸缘305以及镶嵌凸缘325上的凸纹(relief)或凹型凸纹(sunk relief)作为所述位置确认组件330的方式中，在固接凸缘305以及固定部件335上其中一者的宽度大于在固接凸缘305以及固定部件335上其中另一者的宽度；另一实施例中，在固接凸缘305以及镶嵌凸缘325上其中任意一者形成多个位置确认组件330。因此，所述位置确认组件330可以指出所述马达护座303的组装误差边限(margin of assembling error)。即，当组装所述马达护座303与齿条护座321时，所述皮带张力的设定值的可容许范围定义为所述组装误差边限。

另外，如图5所示，所述位置确认组件330是由凸块(protrusion)345以及凹型区域347组成，所述凸块345设置于固接凸缘305以及镶嵌凸缘325上其中一者，并且所述凹型区域347设置于固接凸缘305以及镶嵌凸缘325上其中另一者，以使得凸块345插入凹型区域347，此处，凹型区域347沿着所述固接凸缘305以及镶嵌凸缘325其中一者的端部面的周边(circumference)延伸设置，并且凹型区域347在周边的相对端部设有阶梯部347a，以于所述马达护座303转动时支撑凸块345。

在图5中，凸块345设置于齿条护座321，凹型区域347设置于马达护座303，此实施例中，凹型区域347设置于固接凸缘305端部的外周围，凸块345从镶嵌凸缘325的端部面凸出并且插入所述凹型区域347。

因此，当组装所述马达护座303与齿条护座321时，所述马达护座303的护座端部309在插入孔323中转动，以使凸块345转动到一阶梯部347a，然后达护座303通过固定部件335连接齿条护座321。

此外，如图6所示，所述位置确认组件330于所述固接凸缘305以及镶嵌凸缘325的周围上设计成锯齿形状(tooth shapes)，使所述位置确认组件330彼此啮合。

即，所述位置确认组件330在所述固接凸缘305以及镶嵌凸缘325的外周围上加工形成锯齿形状，或是以橡胶模铸(mold)方式于所述固接凸缘305以及镶嵌凸缘325的外周围整合形成所述位置确认组件330，以使所述固接凸缘305以及镶嵌凸缘325可以组装成为所述位置确认组件330彼此啮合的位置状态。

另外如图7所示，所述位置确认组件330是由凹型区域349以及凸块(protrusion)351组成，所述凹型区域349设置于齿条护座321的插入孔323的内周围上，所述凸块351设置于所述马达护座303的护座端部309的外周围上，此处，凹型区域349沿着所述插入孔323端部的内周边设置，并且凹型区域349在周边的相对端部设有阶梯部349a，以于所述马达护座303转动时支撑并且固定所述凸块351。

换言之，周边的凹型区域349设置于齿条护座321的插入孔323内周围的端部，所述凸块351设置于所述马达护座303的护座端部309的外周围，所述护座端部309的外周围对应于所述插入孔323的内周围，使得所述马达护座303与齿条护座321以下列方式组装：所述马达护座303的护座端部309插入所述插入孔323，并且转动所述凸块351至所述凹型区域349的一阶梯部349a，然后所述马达护座303与齿条护座321通过固定部件335连接在一起。

另外，如图8所述，所述插入孔323内的凹型区域353为螺旋形状(spiralshape)，以于所述马达护座303与齿条护座321组装时形成螺旋连接(screw-coupled)。

而且，设置于所述护座端部309上的凸块355具有较短的长度以及较窄的宽度，以沿着所述凹型区域353滑动，或是凸块355为如图7的螺旋形状(spiral shape)，以于所述马达护座303与齿条护座321组装时形成螺旋连接(screw-coupled)。

在此实施例中，当所述马达护座303与齿条护座321组装时，只需如同固定螺丝的方式转动所述马达护座303。所以当所述马达护座303与齿条护座321组装时，皮带341的张力设定位置可容易地被确认。

如上所述，根据本发明实施例的电动动力转向装置，能够以皮带张力可正确调整的状态进行组装，而不需要使用额外的步骤来量测皮带张力，有效降低组装马达护座以及齿条护座的步骤之次数，因而减少制造成本，并且降低振动以及噪音，以提供驾驶者舒适的操控性。

即使在本发明具体实施方式中的所有组件都可以组合在一起的情况下，本发明也并不仅限于此，所有的组件都可以在不脱离发明原理的前提下进行选择性组合。

并且，本文中的措辞与用语均以描述为目的，并不对技术内容起到限制作用。采用“包括”、“有……构成”以及“具有”等其它类似的词，则意味着包含了后文列出的项目以及和它们等价的其它项目。除非本文在其它位置有特殊的定义，所有的术语，包括科学和技术术语，都应当被理解为本领域内技术人员所公知的意义。就像字典中的解释一样，除非本文在其它位置有明确的定义，所有通常采用的术语都应当被解释为该技术环境下的含义，而不应当被解释为主观的或者字面的含义。

本发明前文所述的优选实施方式是用以举例说明并描述本发明的目的。不应当将本发明限制在所揭露的内容之内，还有可能通过来自于上述记载内容中的启示和对本发明的实践来获得对本发明的调整和改变。因此，本发明所给出的具体实施方式并不是限制而是解释本发明的技术精神，本发明的保护范围并不受制于具体实施方式。本发明的保护范围应当由权利要求确定，对本发明的等同替换也应当视为不超出本发明的保护范围。

Claims

1.一种电动动力转向装置，通过一皮带以传送马达的驱动力给一齿条杆，其特征在于，所述电动动力转向装置包括：

一马达护座，设有护座端部以及固接凸缘，所述护座端部偏离于所述马达的转轴，所述固接凸缘设置于所述护座端部的周围；

一齿条护座，设有插入孔以及镶嵌凸缘，所述护座端部插入所述插入孔，所述镶嵌凸缘设置于所述齿条护座的一端面的外周围；以及

位置确认组件，形成于所述马达护座上以及所述齿条护座上的位置，当所述马达护座以及齿条护座组装在一起时，在所述位置的皮带张力可被设定。

2.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于：所述位置确认组件包括多个贯孔以及固定件，所述多个贯孔分别贯通形成于所述固接凸缘与所述镶嵌凸缘，所述固定件适配于所述多个贯孔中。

3.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，所述位置确认组件于所述固接凸缘以及镶嵌凸缘的外周围上形成凸纹或凹型凸纹。

4.根据权利要求3所述的电动动力转向装置，其特征在于：在所述固接凸缘以及固定部件上其中一者的宽度大于在所述固接凸缘以及固定部件上其中另一者的宽度。

5.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于：所述位置确认组件包括凸块以及凹型区域，所述凸块设置于所述固接凸缘以及镶嵌凸缘上其中一者，并且所述凹型区域设置于所述固接凸缘以及镶嵌凸缘上其中另一者，以使得所述凸块插入所述凹型区域。

6.根据权利要求5所述的电动动力转向装置，其特征在于：所述凹型区域沿着所述固接凸缘以及镶嵌凸缘其中一者的端部面的周边延伸设置，并且所述凹型区域在所述周边的端部设有阶梯部，以于所述马达护座转动时支撑所述凸块。

7.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于：所述位置确认组件于所述固接凸缘以及镶嵌凸缘的外周围上设计成锯齿形状，使所述位置确认组件彼此啮合。

8.根据权利要求7所述的电动动力转向装置，其特征在于：所述位置确认组件在所述固接凸缘以及镶嵌凸缘的外周围上加工形成锯齿形状，或是以橡胶模铸方式于所述固接凸缘以及镶嵌凸缘的外周围整合形成所述位置确认组件。

9.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于：所述位置确认组件包括凹型区域以及凸块，所述凹型区域设置于所述齿条护座的所述插入孔的内周围上，所述凸块设置于所述马达护座的护座端部的外周围上。

10.根据权利要求9所述的电动动力转向装置，其特征在于：所述凹型区域沿着所述插入孔的端部的内周围设置，并且所述凹型区域设有阶梯部，以于所述马达护座转动时支撑所述凸块。

11.根据权利要求9所述的电动动力转向装置，其特征在于：当所述马达护座与齿条护座组装时，所述凹型区域以及凸块形成螺旋形状，以互相螺旋连接。