CN103287481A - 用于电动助力转向装置的蜗轮及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电动助力转向装置的减速器的蜗轮，可以通过一体注模成型的一轮毂、一凸台及一齿轮而制成，于是这可以增加蜗轮的成型性能，减少材料总量，并且增加蜗轮的机械耐用性和摩擦特性，以使所述减速器可以稳定地长期使用。本发明还公开了一种用于制造所述蜗轮的方法。

Description

用于电动助力转向装置的蜗轮及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于电动助力转向装置的蜗轮及用于制造所述蜗轮的方法，尤其特别地，一电动助力转向装置的减速器的蜗轮是通过一体注模成型的一轮毂、一凸台及一齿轮而制成的，于是这可以增加蜗轮的成型性能，减少材料总量，并且增加蜗轮的机械耐用性和摩擦特性，以使减速器可以稳定地长期使用。本发明还涉及一种用于制造所述蜗轮的方法。
背景技术
通常，一安装于车辆的助力转向装置包括一电动助力转向装置，其转向力通过一马达调节。在电动助力转向装置中，一电子控制单元根据车辆行驶条件准确地驱动马达，所述行驶条件是通过各种传感器加以感测，例如一速度传感器和一转向扭矩传感器，并通过所述马达所生成的扭矩经由减速器传送至一转向柱或小齿轮，以辅助驾驶员的转向力，其中所述驾驶员操作的方向盘连接于所述转向柱或小齿轮。
因此，所述电动助力转向装置在车辆低速行驶时提供一轻便舒适的转向，在车辆高速行驶时提供一稳重的转向，并让驾驶员面对意外紧急状况时能快速执行一转向操作，进而提供给驾驶员一转向性能，以保持最佳转向条件。
像这类电动助力转向装置根据其安装的位置被分为不同类型。在所述电动助力转向装置内包含一马达的减速器，减速器主要安装在一转向柱的部位，所述转向柱用于固定一转向轴，所述转向轴连接于驾驶员座位处的方向盘以及车辆底部的一齿轮箱，或是一齿轮箱部分，其中与齿条杆耦接的一小齿轮安装于在所述齿轮箱部分内，这样以至于驾驶员通过操作方向盘将方向盘的旋转力通过马达和减速器传送至齿条杆。
图1是电动助力转向装置的减速器的内部结构剖视图，其中所述减速器安装于常用转向柱内。
所述减速器配置如下：在减速器内安装一蜗杆轴104，所述蜗杆轴104是由金属材质制成，例如钢；在蜗杆轴104的中间位置有一蜗杆102；多个蜗杆轴承106各自安装在所述蜗杆轴104的相对两侧，以支撑所述蜗杆轴104；所述蜗杆轴104和一马达轴108彼此连接，以至所述蜗杆轴通过马达110的驱动而旋转。
例如，在所述蜗杆102外部周围表面的一侧提供一合成树脂制成的蜗轮114，所述蜗杆102形成在所述蜗杆轴104的中间位置，所述蜗轮114与所述蜗杆102啮合。所述蜗轮114安装在一转向轴112上，用于传送驾驶员所操控的方向盘（图中未示）的旋转力，以至所述蜗杆轴104的旋转力是由于马达110的驱动操作而传送至所述转向轴112。所述蜗轮114和蜗杆轴104以齿轮方式彼此啮合，并安装在一罩体116的内部，以保护所述蜗轮114和蜗杆轴104免于曝露在外。
因为安装在车辆内的所述电子控制单元（图中未示）根据车辆的行驶条件来控制行驶的操作，并且因为除了驾驶员操作方向盘的旋转力以外，还由于所述马达110的驱动操作产生的蜗杆轴104旋转力被传送至所述转向轴112，使得驾驶员转向操作可以保持着轻松以及稳定。
此处，所述减速器的蜗轮作用在于减缓马达的旋转速度，并将已减缓的速度传送至所述转向轴，如上所述，由合成树脂制成的蜗轮和由金属制成的蜗杆轴形成一对。
然而，当所述减速器的蜗轮是由合成树脂所制成时，其成型性能劣化，材料费用增加。进一步，由于一起旋转的蜗杆轴、蜗轮和转向轴彼此啮合，因此，一扭矩负载和由频繁旋转所产生的振动会大幅传递，在严重的情况下会劣化部件的耐用性或损坏部件。
尤其特别地，当车辆在不平坦的路上行驶时，由车轮经过齿条杆和转向轴传送而来的负载可能瞬时增加，使得齿条杆和转向轴形变或损坏它们的形状，对于驾驶员而言，这可能会引起安全事故。
发明内容
因此，本发明的提出是为了解决上述在现有技术中出现的问题，同时，本发明的目的之一是提供一种电动助力转向装置的减速器的蜗轮，所述蜗轮是通过一体注模成型的一轮毂、一凸台及一齿轮而制成的，于是这可以增加蜗轮的成型性能，减少材料总量，并且增加蜗轮的机械耐用性和摩擦特性，以使所述减速器可以稳定地长期使用，并且提供一种用于制造所述蜗轮的方法。
为了完成上述的目的，提供一种电动助力转向装置的蜗轮，所述蜗轮的中间部分与一转向轴耦接，所述蜗轮的外部周围表面与一蜗杆轴耦接，以提供一辅助的转向力，所述蜗轮包括：一中空的轮毂，所述转向轴插入所述轮毂；一齿轮具有一蜗轮齿轮，所述蜗轮齿轮与所述蜗杆轴的蜗杆齿轮在齿轮的外部周围表面处相啮合；以及一凸台，所述凸台一体地形成于所述轮毂的外部周围表面和所述齿轮的内部周围表面之间。
在所述轮毂的外部周围表面上有一不平坦部分。
所述齿轮具有一小直径部分，所述小直径部分向内凸出，并以圆周方式形成在内部周围表面上，多个轴向凸出的凸起物各自形成在所述小直径部分的上表面和下表面上。
所述凸台可包括一围绕所述轮毂外部周围表面的内管，一围绕所述齿轮内部周围表面的外管，以及一隔离板，所述隔离板隔离所述内管和外管相对的圆周表面，使得所述内管和外管的相对圆周表面是上下对称，并且所述隔离板径向地与所述内管和外管的相对圆周表面相连接。
所述凸台具有多个肋条，所述肋条由所述内管的外部周围表面径向地延伸，彼此之间以一定距离的圆周方式分隔开，所述肋条与所述外管的内部周围表面和所述隔离板连成一体。
根据本发明的另一目的，提供一种用于制造所述蜗轮的方法，所述方法包括：将熔融的树脂注模(injection-molding)在一模具中以形成一齿轮，其中所述齿轮具有一蜗轮齿轮，所述蜗轮齿轮形成在所述齿轮的外部周围表面，以及一小直径部分，所述小直径部分圆周方式形成在所述齿轮的内部周围表面并且向内凸出，以及多个凸起物在所述小直径部分的上表面和下表面各自轴向凸出；以及将一轮毂插入所述齿轮的中间，以使所述轮毂固定于模具，并将熔融的树脂注模在所述轮毂的外部周围表面和所述齿轮的内部周围表面之间，以形成一凸台。
所述方法可进一步包括：将形成所述齿轮的已成型树脂脱模，并将覆盖在所述小直径部分内侧的已成型树脂去除，以及将所述小直径部分内部周围表面显露出来，以执行在所述齿轮上的车削操作。
所述方法可进一步包括：将形成所述凸台的已成型树脂脱模，并将覆盖在所述轮毂上侧的已成型树脂去除，以及将所述轮毂的内部周围表面显露出来，以执行在所述凸台上的车削操作。
如上所述，根据本发明所述的一种电动助力转向装置的减速器的蜗轮，所述蜗轮是通过一体注模成型的一轮毂、一凸台及一齿轮而制成的，于是这可以增加蜗轮的成型性能，减少材料总量，并且增加蜗轮的机械耐用性和摩擦特性，以使所述减速器可以稳定地长期使用。
附图说明
结合参考以下的附图和详细说明将更好地理解本发明的上述和其他的目的、特性和优势，其中：
图1是电动助力转向装置的减速器的内部结构剖视图，其中所述减速器安装于常用转向柱内；
图2是根据本发明实施例的一种电动助力转向装置的蜗轮的透视图；
图3和图4是根据本发明实施例的所述电动助力转向装置的蜗轮的齿轮的透视图；
图5是根据本发明一实施例的所述电动助力转向装置的蜗轮的一轮毂和所述齿轮的透视图；以及
图6是根据本发明一实施例的所述电动助力转向装置的蜗轮的状态的剖面图和透视图。
具体实施方式
以下，本发明的实施例将参照附图来具体描述。在下面的描述过程中，同样的元素虽然它们在不同的图中出现，但会被赋予相同的参考编号。此外，在本发明的下面描述过程中，对于那些已知功能或不兼容配置的引入，若可能会使本发明的事物关系变得不明确，那么将其忽略。
此外，在描述本发明的组件时，可以使用的术语，例如第一，第二，A，B,(a),(b)等类似词。这些用词不是为了用于定义一个实质，次序或者相应组件的顺序，而是仅仅为了把一相应组件与其他组件区别出来。应当指出，当在规范中描述一个组件与另一个组件“连接”（connected）“耦接”（coupled）“接合”（joined）时，只是说明第一个组件直接地与第二个组件“连接”“耦接”“接合”，第三个组件可能与第一个组件或第二组件“连接”“耦接”“接合”。
图2是根据本发明实施例的一种电动助力转向装置的蜗轮的透视图；图3和图4是根据本发明实施例的所述电动助力转向装置的蜗轮的齿轮的透视图；图5是根据本发明一实施例的所述电动助力转向装置的蜗轮的一轮毂和所述齿轮的透视图；以及图6是根据本发明一实施例的所述电动助力转向装置的蜗轮的状态的剖面图和透视图。
在一减速器内提供一蜗杆轴，所述蜗杆轴是由一金属材质例如钢制成，在所述蜗杆轴的中间具有一蜗杆齿轮，以及在所述蜗杆轴的外部周围表面一侧提供一蜗轮，以与形成在所述蜗杆轴中间的蜗杆齿轮相啮合。
所述减速器旋转一转向轴，同时所述蜗杆轴和蜗轮彼此相结合地转动，以辅助提供驾驶员一转向力。在马达的驱动操作期间，所述蜗杆轴随着一马达轴一起转动，使得与所述蜗杆轴的相对两侧相耦接的蜗杆轴承支撑所述蜗杆轴的旋转。所述蜗轮和所述蜗杆轴相结合地转动，而且安装在一齿轮罩体内。
同时，当驾驶员操作方向盘时，用于传送所述方向盘的旋转力至一齿条杆的转向轴的一端连接至所述方向盘，另一端连接至一转向柱内的齿轮箱、一万向连接器、一齿条杆和一小齿轮，而且所述减速器分别与所述转向柱及安装在所述齿轮箱内的转向轴（或小齿轮）相耦接。
因此，若所述蜗杆轴通过马达的驱动力而旋转，所述蜗轮与蜗杆轴相结合地旋转。在这种情况下，所述蜗轮与所述转向柱的转向轴，或与所述齿轮箱的转向轴相结合，以辅助提供驾驶员一转向力。
此处，所述蜗轮200的中间部分与所述转向轴耦接，而且所述蜗轮200的外部周围表面与所述蜗杆轴相耦接，以提供一辅助转向力。所述蜗轮200包括一中空的轮毂210，所述转向轴插入所述轮毂210；一齿轮220具有一蜗轮齿轮220a，所述蜗轮齿轮220a与蜗杆轴的蜗杆齿轮在齿轮220的外部周围表面处相啮合；以及一凸台230，所述凸台230一体地形成在所述轮毂210外部周围表面和齿轮220内部周围表面之间。
所述转向轴耦接并穿过大体上呈环形的钢质轮毂210的中间部分。在所述轮毂210的外部周围表面上有一不平坦部分210a（参见图6所示），以防止所述凸台230的滑动。
所述齿轮220具有一小直径部分221，所述小直径部分221以圆周方式形成在所述齿轮220的内部周围表面并向内凸出，多个轴向凸出的凸起物223（参见图4所示）各自形成在所述小直径部分221的上表面和下表面。
因此，所述凸台230一体地注模在所述齿轮220的内部周围表面，以防止所述凸台230从所述齿轮220滑落，使得齿轮220和凸台230之间的耦接力增加。
所述凸台230主要包括内管231、外管233、以及与所述内管231和外管233相连的隔离板237。
所述内管231呈管状围绕在所述轮毂210的外部周围表面，所述外管233呈管状围绕在所述齿轮220的内部周围表面，所述隔离板237分别与所述内管231外部周围表面和所述外管233内部周围表面相连。
所述隔离板237呈预设定厚度的水平圆盘状，所述隔离板237径向地与所述内管231和外管233相连，同时隔离内管231和外管233的相对圆周表面，以至内管231和外管233的相对圆周表面彼此上下对称。
所述外管233填充一空间，所述空间位于形成在所述齿轮220内部周围表面的小直径部分221和凸起物223之间，以用于注模。
所述凸台230具有多个肋条235，所述肋条235由内管231的外部周围表面径向地延伸，彼此之间一定距离的圆周方式分隔开，所述肋条235与所述外管233的内部周围表面和所述隔离板237连成一体。
也就是说，多个肋条235径向地各自形成在所述隔离板237的上侧和下侧，所述隔离板237上下对称地隔离所述内管231和外管233的相对圆周表面，而且所述肋条235与所述内管231、外管233和隔离板237连成一体。
额外提供的加固部件239与所述肋条235和外管233连成一体。如图2所示，所述加固部件239分别与所述外管233内部周围表面和所述肋条235的侧面相连，以在所述外管233的端部形成阶梯状。
在这种情况下，由于所述凸台230具有彼此之间一定距离的圆周方式分隔开的肋条235，因此当与所述轮毂210相耦接的所述转向轴旋转时，所述凸台230能够更稳固地支撑所述转向轴旋转所产生的扭矩负载，防止所述轮毂210的形变和损坏，同时也减少材料费用和重量。
所述肋条235可以支撑产生在所述凸台230的内管231和外管233之间的扭矩负载，其中所述内管231接收到来自所述转向轴的旋转力，所述外管233接收到所述蜗杆轴的旋转力。
 同时，本发明提供一种用于制造一电动助力转向装置的蜗轮的方法，所述方法包括：将一熔融的树脂注模在一模具中以形成一齿轮220，其中所述齿轮220具有一蜗轮齿轮220a，所述蜗轮齿轮220a形成在所述齿轮220的外部周围表面，以及一小直径部分221，所述小直径部分221以圆周方式形成在所述齿轮220的内部周围表面并且向内凸出，多个凸起物223在所述小直径部分221的上表面和下表面各自轴向凸出；以及将一轮毂210插入所述齿轮220的中间，以使所述轮毂210固定于模具，并将一熔融的树脂注模在所述轮毂210的外部周围表面和所述齿轮220的内部周围表面之间，以形成一凸台230。
首先，如图3和图4所示，所述齿轮220通过将熔融的树脂注模在模具中而形成，所述齿轮220具有蜗轮齿轮220a、小直径部分和多个凸起物223。
所述齿轮220具有一蜗轮齿轮220a，所述蜗轮齿轮220a形成在所述齿轮220的外部周围表面，以及一小直径部分221，所述小直径部分221以圆周方式形成在所述齿轮220的内部周围表面并且向内凸出，以及多个凸起物223在所述小直径部分221的上表面和下表面各自轴向凸出。如图3所示，一覆盖着所述小直径部分221内侧的已成型树脂物240a和一浇注口剩余物240b被留在所述模具的熔融树脂内。
于是，进行以下一步骤：将形成所述齿轮的已成型树脂脱模，并将覆盖在所述小直径部分221内侧的已成型树脂物240a及浇注口剩余物240b去除，以及将所述小直径部分221内部周围表面显露出来，以执行在所述齿轮220上的车削操作。
在执行完所述齿轮上的车削操作之后，如图4所示，所述蜗轮齿轮220a形成在齿轮220的外部周围表面，所述小直径部分221和多个凸起物223形成在所述齿轮220的内部周围表面。
若完成所述齿轮220，如图5所示，一轮毂210插入所述齿轮220的中间，以至所述轮毂210固定于所述模具，一熔融的树脂注模在所述轮毂210的外部周围表面和齿轮220的内部周围表面之间，以至所述凸台230被固定。
通过一热流道注模装置执行所述凸台230的成形步骤，如图6的上半幅图所示，准备好上模具250a和下模具250b围绕着所述蜗轮，使得上模具250a和下模具250b彼此之间上下对称，在所述上模具250a内提供一设置于熔融树脂挤出机的喷嘴（图中未示）的浇道311、一树脂通道315及一具有浇注口317的热流道部分313。
形成多个浇道311，使得由所述熔融树脂挤出机所提供的熔融树脂被分流，并由热流道歧管（图中未示）供给熔融树脂，并且形成多个热流道部分313。
所述树脂通道315和浇注口317形成在所述浇道311的底部。在所述喷嘴打开时，由浇注口317所供给的熔融树脂注模至一模具的中空部分，也就是，形成所述凸台230所在的空间。
不像冷流道注模，热流道用高温保持树脂处于熔融状，所述热流道歧管、浇道311、热流道部分313及类似的部件安装在一电加热器上（图中未示）。
如图6的下半幅图所示，已成型树脂物245a及浇注口剩余物245b通过热流道注模被留在所述模具的已成型树脂内。
于是，进行以下一步骤：将形成所述凸台230的已成型树脂脱模，将覆盖在所述轮毂210上侧的已成型树脂去除，以及将所述轮毂210的内部周围表面显露出来，以执行在所述凸台的车削操作。
若执行完所述凸台的车削操作，如图2所示，所制成的所述蜗轮包括内管231、外管233、隔离板237、肋条235及加固部件239。
根据本发明所述，一种电动助力转向装置的减速器的蜗轮可以通过一体注模成型的一轮毂、一凸台及一齿轮而制成，于是这可以增加蜗轮的成型性能，减少材料总量，并且增加蜗轮的机械耐用性和摩擦特性，以使所述减速器可以稳定地长期使用。
甚至如上文所述，本发明的实施例中所有组件是以单个单元结合而成，或是以单个单元结合地进行操作，本发明的实施例不仅仅限于此。这意味着，在多个组件中，一个或多个组件可以结合在一起选择，作为一个或多个单元进行操作。
此外，术语，例如“包括”、“构成”、“具有”意味着一个或多个相应的组件存在，除非，它们有相反意思的描述。它应该被理解为包括一个或多个组件在内。
虽然本发明的最佳实施例已经说明了用途，但是本领域的技术人员不能脱离其说明书的范围和发明的精神来进行不同的修改、补充和替代。而本发明的实施例只是为了说明本发明的技术思想范围，而不是仅仅限于本发明的实施例。    

Claims (8)

1.一种电动助力转向装置的蜗轮，所述蜗轮的中间部分与一转向轴耦接，所述蜗轮的外部周围表面与一蜗杆轴耦接，以提供一辅助的转向力，其特征在于，所述蜗轮包括：
一中空的轮毂，所述转向轴插入所述轮毂；
一齿轮，具有一蜗轮齿轮，所述蜗轮齿轮与所述蜗杆轴的蜗杆齿轮在齿轮的外部周围表面处相啮合；以及
一凸台，所述凸台一体地形成在所述轮毂的外部周围表面和所述齿轮的内部周围表面之间。
2.根据权利要求1所述的蜗轮，其特征在于，在所述轮毂的外部周围表面上有一不平坦部分。
3.根据权利要求2所述的蜗轮，其特征在于，所述齿轮具有一小直径部分，所述小直径部分向内凸出，并且以圆周方式形成在内部周围表面上，多个轴向凸出的凸起物各自形成在所述小直径部分的上表面和下表面上。
4.根据权利要求1所述的蜗轮，其特征在于，所述凸台包括：
一内管，所述内管围绕着所述轮毂外部周围表面；
一外管，所述外管围绕着所述齿轮的内部周围表面；以及
一隔离板，所述隔离板隔离所述内管和外管相对的圆周表面，使得所述内管和外管的相对圆周表面是上下对称，并且所述隔离板径向地与所述内管和外管的相对圆周表面相连接。
5.根据权利要求4所述的蜗轮，其特征在于，所述凸台具有多个肋条，所述肋条由所述内管的外部周围表面径向地延伸，彼此之间以一定距离的圆周方式分隔开，所述肋条与所述外管内部周围表面和所述隔离板连成一体。
6.一种用于制造电动助力转向装置的蜗轮的方法，其特征在于，所述方法包括：
将熔融的树脂注模在一模具中以形成一齿轮，其中所述齿轮具有一蜗轮齿轮，所述蜗轮齿轮形成在所述蜗轮的外部周围表面，以及一小直径部分，所述小直径部分以圆周方式形成在所述齿轮的内部周围表面并且向内凸出，以及多个凸起物在所述小直径部分的上表面和下表面各自轴向凸出；以及
将一轮毂插入所述齿轮的中间，以使所述轮毂固定于模具，并且将熔融的树脂注模在所述轮毂的外部周围表面和所述齿轮的内部周围表面之间，以形成一凸台。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将形成所述齿轮的已成型树脂脱模，并将覆盖在所述小直径部分内侧的已成型树脂去掉，以及将所述小直径部分内部周围表面显露出来，以执行在所述齿轮上的车削操作。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将形成所述凸台的已成型树脂脱模，并将覆盖在所述轮毂上侧的已成型树脂去除，以及将所述轮毂的内部周围表面显露出来，以执行在所述凸台上的车削操作。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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