CN102963417A - 带式传动系统及包括所述系统的齿条辅助式电动转向设备 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种带式传动系统及包括所述系统的齿条辅助式电动转向设备，其可改善电力传递效率，且可增加其耐用性同时防止由于驱动马达而带动条带的操作时，滚珠螺帽及螺帽滑轮之间的滑动，导致无滚珠螺帽及螺帽滑轮的牵引力而旋转，并当齿条滑动且滚珠螺帽及螺帽滑轮转动时，使得由齿条、滚珠螺帽、螺帽滑轮等传递而来之振动及噪音减至最低，而提供给用户方便的驾驶功能。

Description

带式传动系统及包括所述系统的齿条辅助式电动转向设备

技术领域

本发明涉及一种带式传动系统及包括所述系统的齿条辅助式电动转向设备。更具体地，本发明涉及一种带式传动系统及包括带式传动系统的齿条辅助式电动转向设备，可增加其耐用性同时防止由于驱动马达而带动条带的操作时，滚珠螺帽及螺帽滑轮之间的滑动，导致无滚珠螺帽及螺帽滑轮的牵引力而旋转，且当螺帽滑轮及滚珠螺帽旋转而齿条滑动时，使得由齿条、滚珠螺帽，螺帽滑轮等传递而来之振动及噪音减至最低，而提供给用户方便的驾驶功能。

背景技术

一般的齿条辅助式电动转向设备包括由方向盘连接至两边车轮的一转向系统，及辅助动力机构以提供辅助转向动力至转向系统。

图1是简要绘示一般的齿条辅助式电动转向设备的部分剖面图，图2是简要绘示所述一般的齿条辅助式电动转向设备中的一带式传动系统。

所述一般的齿条辅助式电动转向设备包括由方向盘105连接至两边车轮150的一转向系统100，及辅助动力机构160以提供辅助转向动力至转向系统100。

转向系统100包括一转向轴110，所述转向轴的上端与方向盘105连接以与方向盘105一起转动，而下端透过一对万用接头115与小齿轮轴120连接。更进一步，小齿轮轴120透过齿条-小齿轮机构部135与齿条155连接，且齿条155的两端透过连接杆140及关节臂145与车轮150连接。

小齿轮125形成于小齿轮轴120的下端，且与形成于齿条155外周表面一侧的齿条齿轮130啮合，如此则可形成齿条-小齿轮机构部135。

辅助动力机构160包括一扭矩传感器117以感测由驾驶员施加于方向盘105的转向力矩，且输出与被感测到的转向力矩相称的一电讯号；一电子控制单元(ECU)为基于由扭矩传感器117传递来的电讯号以产生一控制讯号；一马达165为基于由电子控制单元(ECU)传递来的控制讯号产生辅助转向动力；以及一带式传动系统170为透过带条120将由马达165产生的辅助转向动力传递至一齿条155。

带式传动系统170包括由电子控制单元(ECU)控制的一马达165；固定于马达165的一轴165a的马达滑轮205a；带条210缠绕于马达滑轮205a；用以在环绕于齿条155的齿条外壳200中支撑齿条155的滚珠螺帽220；以及螺帽滑轮205b，螺帽滑轮205b为与滚珠螺帽220的外周表面连结。

滚珠螺帽220为当与齿条155啮合时透过滚珠而转动，以使齿条155于齿条外壳200内侧滑动。用以支撑滚珠螺帽220转动的轴承340为装设于滚珠螺帽220的外周表面。

然而，依据背景技术，滚珠螺帽及螺帽滑轮因为滑动的产生而无牵引力地旋转，如此一来电力传递效率将劣化，且辅助转向动力亦无法精确地传递。

甚且，还有一个问题是当齿条滑动且滚珠螺帽转动时，齿条、滚珠螺帽、螺帽滑轮、轴承、齿条外壳等等会产生噪音及振动，且这些噪音及振动会传递至其他组件，因此会造成固定组件的松动。

更进一步，传递而来的噪音及震动亦会同时传递给驾驶员及其他组件，因此降低了驾驶员驾驶的顺畅度。

发明内容

因此，本发明为解决上述背景技术所发生之问题，且本发明提供一种带式传动系统及包括所述系统的齿条辅助式电动转向设备，其可增加其耐用性同时防止由于驱动马达而带动条带的操作时，滚珠螺帽及螺帽滑轮之间的滑动，导致无滚珠螺帽及螺帽滑轮的牵引力而旋转，并当齿条滑动且滚珠螺帽及螺帽滑轮转动时，使得由齿条、滚珠螺帽、螺帽滑轮等传递而来之振动及噪音减至最低，而提供给用户方便的驾驶功能。

根据本发明一方面是提供一种带式传动系统，包括：一滚珠螺帽，所述滚珠螺帽与一齿条啮合，且配置以滑动所述齿条；一螺帽滑轮，所述螺帽滑轮与所述滚珠螺帽的外周表面啮合，且配置以传递一条带之驱动力；以及复数个支撑件，所述复数个支撑件形成于螺帽滑轮的内周表面，且配置以当所述螺帽滑轮与所述滚珠螺帽啮合时弹性变形而增加其支撑力。

根据本发明另一方面是提供一种齿条辅助式电动转向设备，包括：一扭矩传感器，所述扭矩传感器为输出与转向力矩相称的一电讯号；一电子控制单元，所述电子控制单元为基于由所述扭矩传感器传递来的所述电讯号以产生一控制讯号；一马达，所述马达为基于由所述电子控制单元传递来的所述控制讯号产生辅助转向动力；以及一带式传动系统，所述带式传动系统为将由所述马达产生的辅助转向动力传递至一齿条，其中带式传动系统包括：一滚珠螺帽，所述滚珠螺帽与一齿条啮合，且配置以滑动所述齿条；一螺帽滑轮，所述螺帽滑轮与所述滚珠螺帽的外周表面啮合，且配置以传递一条带之驱动力；以及复数个支撑件，所述复数个支撑件形成于螺帽滑轮的内周表面，且配置以当所述螺帽滑轮与所述滚珠螺帽啮合时弹性变形而增加其支撑力。

因此，本发明具有可增加其耐用性同时防止由于驱动马达而带动条带的操作时，滚珠螺帽及螺帽滑轮之间的滑动，导致无滚珠螺帽及螺帽滑轮的牵引力而旋转的功效，使得当齿条滑动且滚珠螺帽及螺帽滑轮转动时，由齿条、滚珠螺帽、螺帽滑轮等传递而来之振动及噪音减至最低，而提供给用户方便的驾驶功能。

附图说明

图1是简要绘示一般的齿条辅助式电动转向设备的部分剖面图；

图2是简要绘示所述一般的齿条辅助式电动转向设备中的一带式传动系统；

图3是依据本发明第一实施例所绘示的带式传动系统的部分分解透视图；

图4及图5是依据本发明第一实施例所绘示带式传动系统中的螺帽滑轮的前视图；

图6是依据本发明第一实施例所绘示带式传动系统中的滚珠螺帽及螺帽滑轮连结状态的前视图；

图7是依据本发明第二实施例所绘示的带式传动系统的部分分解透视图；以及

图8及图9是依据本发明第二实施例所绘示带式传动系统中的螺帽滑轮的前视图。

具体实施方式

以下将参照所附图式详细说明本发明的技术内容。下列描述及各图是采用相同的编号标示相同的组件。下列本发明的描述中，现有附加功能及架构的详细描述不多加赘述而并不会使本发明不明确。

此外，用于描述本发明组件的每一较佳实施例，如第一、第二、A、B、(a)、(b)或相似者，并非是用于界定相关组件的本质、状态或顺序，而仅是用于分辨其它的组件。需注意的是，如果本说明书描述一组件是“连接”、“耦合”或“接合”至另一组件，则一第三组件可以“连接”、“耦合”及“接合”于该第一组件及第二组件之间，纵然该第一组件是可以直接连接、装配或接合于第二组件。

图3是依据本发明第一实施例所绘示的带式传动系统的部分分解透视图；图4及图5是依据本发明第一实施例所绘示带式传动系统中的螺帽滑轮的前视图；图6是依据本发明第一实施例所绘示带式传动系统中的滚珠螺帽及螺帽滑轮连结状态的前视图；图7是依据本发明第二实施例所绘示的带式传动系统的部分分解透视图；图8及图9是依据本发明第二实施例所绘示带式传动系统中的螺帽滑轮的前视图。

请参照图3至图9，并配合图1及图2，依据本发明的带式传动系统包括与齿条155啮合，以使齿条155滑动的滚珠螺帽220；与滚珠螺帽220的外周表面啮合，以传递带条210的驱动力的螺帽滑轮305；以及被提供于螺帽滑轮305的内周表面，且当与滚珠螺帽220啮合时弹性变形而增加其支撑力的支撑件310。

带式传动系统包括一驱动装置及一被驱动装置。驱动装置包括由电子控制单元控制的马达165；与马达165的一轴165a、带条210等连结的马达滑轮205a。

此外，被驱动装置包括用以在环绕于齿条155的齿条外壳200中支撑齿条155的滚珠螺帽220，以及螺帽滑轮305，螺帽滑轮305为与滚珠螺帽220的外周表面啮合。

与马达165连接的马达滑轮205a及与齿条155连接的螺帽滑轮305为平行设置。带条210被装配到马达滑轮205a及螺帽滑轮305，以将马达165的转动力透过滚珠螺帽220传递至齿条155，且齿条155为透过滚珠螺帽220的操作而水平移动，因而产生辅助转向动力。

滚珠螺帽220为当与齿条155啮合时透过滚珠而转动，以使齿条155于齿条外壳200及齿轮外壳(未绘示)内侧滑动。螺帽滑轮305用以转动滚珠螺帽220，以及用以支撑滚珠螺帽220转动的轴承240为装设于滚珠螺帽220的外周表面。

被提供于滚珠螺帽220的内周表面及齿条155的外周表面的动力传递结构，可藉由于轴向滑动齿条155而产生辅助转向动力。动力传递结构包括外周螺旋沟槽155a，其具有半球形或弧形的横切面，且于齿条155的外周表面形成为螺旋形；滚珠230嵌入外周螺旋沟槽155a及内周螺旋沟槽200a，所述内周螺旋沟槽200a具有半球形或弧形的横切面，且于滚珠螺帽220的内周表面形成为螺旋形，其为对应外周螺旋沟槽155a。

滚珠螺帽220为于内周表面设有内周螺旋沟槽200a的空心管。螺帽滑轮305为紧密地安装于滚珠螺帽220的外周表面的一侧，轴承240安装于滚珠螺帽220的外周表面的另一侧。锁定螺丝(未绘示)与齿条外壳200的内周表面螺纹啮合，并于支撑轴承240时与一拱背线的末端及轴承240的外周表面的一端固定。

此外，设于螺帽滑轮305的内周表面的支撑件310在螺帽滑轮305与滚珠螺帽220啮合时弹性变形而增加其支撑力，因此可吸收振动及噪音，同时防止螺帽滑轮305无牵引力地旋转。

支撑件310为依据图3至图6的第一实施例及图7至图9的第二实施例被实施于本发明中。

首先，将先描述于图3至图6绘示的本发明第一实施例。

于第一实施例中，支撑件310是以金属材质、塑料材料、橡胶材料等构成。如图4所示，复数个支撑件310可被插入且与螺帽滑轮305啮合，或透过插入模造而一体成型于螺帽滑轮305上。

于此实施例中，支撑件310包括突起物313c朝径向突出，亦即，朝向滚珠螺帽220的内中心，且螺帽滑轮305包括连结凹槽305a，支撑件310于所述连结凹槽305a与螺帽滑轮305的内周表面连结。

此外，如图5及图6所示，支撑件310是藉由弯折薄板而形成柱状，薄板为金属材质、塑料材质、橡胶材质，且支撑件310是透过插入模造而一体成型于螺帽滑轮305中。支撑件310一般可包括固定部311及弹性可变形部313。

固定部311为插入且一体嵌件成型于螺帽滑轮305的内部的一固定部，并支撑弹性可变形部313的弹性变型及恢复。

弹性可变形部313为一由螺帽滑轮305内周表面突出的部分，并当螺帽滑轮305与滚珠螺帽220啮合时弹性变形而增加其支撑力，因此可防止螺帽滑轮305无牵引力地旋转。

如图5及图6所绘示的第一实施例，与固定部311连接的各弹性可变形部313的两侧边缘313a是且朝径向延伸及突出，并朝周向弯折后彼此连接。

此外，弹性可变形部313具有突起物313c，突起物313c形成于弹性可变形部313的两侧边缘313a朝周向弯折后彼此连接的区域313b，其中突起物313c朝径向突出，例如，朝向滚珠螺帽220的内部中心。

因此，当螺帽滑轮305与滚珠螺帽220的外周侧啮合时，弹性可变形部313的突起物313c将如图6所绘示般弹性变型，且藉由弹性回复力以增加滚珠螺帽220及螺帽滑轮305的支撑力，如此则能够吸收及减低由滚珠螺帽220及螺帽滑轮305产生的振动及噪音，以及当滚珠螺帽220转动时，透过滚珠及齿条155所传递的振动及噪音，同时防止滚珠螺帽220及螺帽滑轮305无牵引力地旋转。

于此，凹陷座部220b可被设于滚珠螺帽220的外周表面，且藉由凹陷座部220b可支撑弹性可变形部313。

以下将描述于图7至图9绘示的本发明第二实施例。

于第二实施例中，支撑件310亦由金属材质、塑料材质、橡胶材质等形成。如图8所示，复数个支撑件310可个别地插入螺帽滑轮305中，或透过插入模造而与螺帽滑轮305形成为一体。

于此实施例中，支撑件310是形成具有径向突起的一曲面，同时是由螺帽滑轮305的内周表面向外突出。螺帽滑轮305包括连结凹槽305a，支撑件310于连结凹槽305a与螺帽滑轮305的内周表面连结。

此外，如图9所示，支撑件310是藉由弯折薄板而形成柱状，薄板为金属材质、塑料材质、橡胶材质，且支撑件310是透过插入模造而与螺帽滑轮305形成为一体。支撑件310一般可包括固定部311及弹性可变形部313。

于此实施例中，弹性可变形部313是形成具有朝径向突起的一曲面，同時是由螺帽滑轮305的内周表面向外突出。

如上所述，弹性可变形部313是形成具有朝径向突起的曲面，如此弹性可变形部313则类似如第一实施例中的突起物313c，为当螺帽滑轮305与滚珠螺帽220啮合时弹性变形而增加其支撑力，因此可吸收及减低由滚珠螺帽220及螺帽滑轮305产生的振动及噪音，以及当滚珠螺帽220转动时透过滚珠及齿条155所传递的振动及噪音，同时防止滚珠螺帽220及螺帽滑轮305无牵引力地旋转。

依据前述的第一及第二实施例，可使弹性可变形部313于螺帽滑轮305的内周表面的周向上以预定间隔设置，且多个弹性可变形部313亦可于轴向上以预定间隔设置。

依据前述第一及第二实施例中的弹性可变形部313的数量可依据汽车形式或由齿条辅助式电动转向设备要求的辅助转向动力的大小来决定。

依据前述第一及第二实施例所述的带式传动系统连同扭矩传感器构成齿条辅助式电动转向设备，所述传感器用以输出与转向力矩相称的一电讯号；电子控制单元为基于由扭矩传感器传递来的电讯号以产生一控制讯号；马达为基于由电子控制单元传递来的控制讯号产生辅助转向动力。

因此，前述的本发明改善了电力传递效率，且可增加其耐用性同时防止由于驱动马达而带动条带的操作时，滚珠螺帽及螺帽滑轮之间的滑动，导致无滚珠螺帽及螺帽滑轮的牵引力而旋转，并当齿条滑动且滚珠螺帽及螺帽滑轮转动时，使得由齿条、滚珠螺帽、螺帽滑轮等传递而来之振动及噪音减至最低，而提供给用户方便的驾驶功能。

纵有一实施例将本发明的所有上述构件整合成单一单元或是被耦合及操作于单一单元上，本发明不必然受限于此实施例，也就是说，所有构件中的一个或多个可以选择性的耦合及操作于一个或数个单元中。

此外，如“包括”及“具有”的用语含意是可以存在一个或多个相关构件，除非有特别的反面说法，否则包括一个或多个相关构件的含意是成立的。所有包含一或多技术或科学用语的术语含意相同于与同一技术领域者了解的含意，除非没有以其它方式界定。一常用术语如由字典定义者将构成一相关描述的含意，而非构成想象中的或超出正常的含意，除非本发明已明确界定。

为了举例说明，虽然已描述本发明的一较佳实施例，那些相同技术领域者将能了解是各种可能性的修改、附加以及替代，仍未脱离如本权利要求揭露的本发明精神及范围。因此，本发明揭露的技术方案趋向表现本发明的技术创意范畴，而非限制本发明要求的权利范围。本发明的权利范围是构筑于本权利要求的基础上，因此所有被该权利要求范围含盖的技术创意皆属于本发明所有。

Claims (12)

1.一种带式传动系统，其特征在于，包括：

一滚珠螺帽，所述滚珠螺帽与一齿条啮合，且配置以滑动所述齿条；

一螺帽滑轮，所述螺帽滑轮与所述滚珠螺帽的外周表面啮合，且配置以传递一条带之驱动力；以及

复数个支撑件，所述复数个支撑件形成于螺帽滑轮的内周表面，且配置以当所述螺帽滑轮与所述滚珠螺帽啮合时弹性变形而增加其支撑力。

2.根据权利要求1所述的带式传动系统，其特征在于，所述支撑件是插入，且与所述螺帽滑轮的内侧连结。

3.根据权利要求2所述的带式传动系统，其特征在于，所述螺帽滑轮包括连结凹槽，以使所述支撑件连结于所述螺帽滑轮之内周表面中。

4.根据权利要求1所述的带式传动系统，其特征在于，所述支撑件为透过制模而与螺帽滑轮形成为一体。

5.根据权利要求2到4所述的带式传动系统，其特征在于，所述支撑件包括一突起物，所述突起物为径向突出。

6.根据权利要求2到4所述的带式传动系统，其特征在于，所述支撑件为形成以具有一曲面，所述曲面为径向突起。

7.根据权利要求1所述的带式传动系统，其特征在于，所述支撑件包括：

一固定部，所述固定部为插入所述螺帽滑轮，且与所述螺帽滑轮的内侧固定为一体；以及

一弹性可变形部，所述弹性可变形部为由螺帽滑轮的内周表面向外突出而弹性地变形。

8.根据权利要求7所述的带式传动系统，其特征在于，连接于所述固定部的两侧边缘朝径向延伸，且朝周向弯曲，而后彼此连接以形成所述弹性可变形部。

9.根据权利要求8所述的带式传动系统，其特征在于，所述弹性可变形部包括一突起物，所述突起物是形成于所述弹性可变形部的两侧边缘朝周向弯曲后彼此连接的区域，其中所述突起物朝径向突出。

10.根据权利要求7所述的带式传动系统，其特征在于，所述弹性可变形部为形成以具有一曲面，所述曲面为径向突起。

11.根据权利要求7所述的带式传动系统，其特征在于，所述支撑件为透过制模而与螺帽滑轮形成为一体。

12.一种齿条辅助式电动转向设备，其特征在于，包括：

一扭矩传感器，所述扭矩传感器为输出与转向力矩相称的一电讯号；

一电子控制单元，所述电子控制单元为基于由所述扭矩传感器传递来的所述电讯号以产生一控制讯号；

一马达，所述马达为基于由所述电子控制单元传递来的所述控制讯号产生辅助转向动力；以及

一带式传动系统，所述带式传动系统为将由所述马达产生的辅助转向动力传递至一齿条，

其特征在于，所述带式传动系统包括：

一滚珠螺帽，所述滚珠螺帽与一齿条啮合，且配置以滑动所述齿条；

一螺帽滑轮，所述螺帽滑轮与所述滚珠螺帽的外周表面啮合，且配置以传递一条带之驱动力；以及

复数个支撑件，所述复数个支撑件形成于螺帽滑轮的内周表面，且配置以当所述螺帽滑轮与所述滚珠螺帽啮合时弹性变形而增加其支撑力。

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