CN103287484B - 齿条驱动式电动助力转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种齿条驱动式电动助力转向装置，当滚珠在齿条杆和滚珠螺母所确定的内部周围螺旋槽和外部周围螺旋槽内循环传动时，所述齿条驱动式电动助力转向装置可以减轻由不断摩擦所形成的铁粉而产生的摩擦力和噪音，并收集在所述齿条杆和滚珠螺母之间某处散落的铁粉，以至所述铁粉可以容易地被去除。于是所述齿条驱动式电动助力转向装置能够有效保护部件，增加耐用性，并提高维护效率。

Description

齿条驱动式电动助力转向装置
技术领域
本发明涉及一种齿条驱动式电动助力转向装置，尤其特别地涉及一种齿条驱动式电动助力转向装置，当滚珠在齿条杆和滚珠螺母所确定的内部周围螺旋槽和外部周围螺旋槽内循环传动时，所述齿条驱动式电动助力转向装置可以减轻由不断摩擦所形成的铁粉而产生的摩擦力和噪音，并收集在所述齿条杆和滚珠螺母之间某处散落的铁粉，以至所述铁粉可以容易地被去除。于是所述齿条驱动式电动助力转向装置能够有效保护部件，增加耐用性，并提高维护效率。
背景技术
一种常规齿条驱动式电动助力转向装置包括一转向系统，其从一方向盘延伸至两个车轮，以及一辅助动力机构装置，用于提供一辅助转向动力至所述转向系统。
图1是一种常规齿条驱动式电动助力转向装置的局部剖视示意图。图2是所述常规齿条驱动式电动助力转向装置的皮带型传送单元的剖视示意图。
一种常规齿条驱动式电动助力转向装置包括一转向系统100，从一方向盘105延伸至两个车轮150，以及一辅助动力机构装置160，用于提供辅助转向动力至所述转向系统100。
在转向系统100中，一转向轴110的上端与所述方向盘105相连，并与所述方向盘105一起旋转，所述转向轴110的下端通过一对万向连接器115与一小齿轮轴120相连。所述小齿轮轴120通过齿条齿轮机构（rack and pinion mechanism）135与一齿条杆155相连。所述齿条杆155的相对两侧分别通过拉杆140和转向节臂145与车轮150相连。
所述齿条齿轮机构135是由在所述小齿轮轴120底部的小齿轮齿轮125与所述齿条杆155外部周围表面一侧的齿条齿轮130相啮合而形成。
所述辅助动力机构装置160包括一扭矩传感器117，用于感测驾驶员施加在方向盘105上的转向扭矩，并输出与所检测的转向扭矩成比例的一电子信号，一电子控制单元（Electronic Control Unit，简称ECU），用于生成一控制信号，所述控制信号是基于扭矩传感器117所传送的电子信号，一马达165，用于生成一辅助转向力，所述辅助转向力是基于电子控制单元所传送的控制信号，以及一皮带型传送单元170，用于将所述马达165所产生的一辅助转向力通过一皮带210传送至所述齿条杆155。
所述皮带型传送单元170包括一马达165，通过电子控制单元控制所述马达，一马达皮带轮205a，固定在所述马达165的一轴165a上，一皮带210绕在所述马达皮带轮205a上，一滚珠螺母220安装在一齿条罩体200内以支撑所述齿条杆155，所述齿条罩体200围绕所述齿条杆155，以及一螺母皮带轮205b连结在所述滚珠螺母220的外部周围表面上。
所述滚珠螺母220通过所述滚珠与齿条杆155相连结，当所述滚珠螺母旋转时，使齿条杆155在所述齿条罩体200内滑动。用于支撑旋转的滚珠螺母220的一轴承240安装在所述滚珠螺母220的外部周围表面上。
然而，根据现有技术，当所述滚珠在所述齿条杆和滚珠螺母的内部周围螺旋槽和外部周围螺旋槽内循环传动时，不断的摩擦所产生铁粉可增加摩擦力并产生噪音。
进一步，散落在所述齿条杆和滚珠螺母之间的铁粉降低了传送效率，并且影响辅助转向力的准确传送。
另外，由于上述原因，当滚珠螺母、螺母皮带轮、马达或电子控制单元发生严重的误差或损坏，而且车辆在高速行驶时，转向会失效，并可能引起安全事故。
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齿条驱动式电动助力转向装置，当滚珠在齿条杆和滚珠螺母所确定的内部周围螺旋槽和外部周围螺旋槽内循环传动时，所述齿条驱动式电动助力转向装置可以减轻由不断摩擦所形成的铁粉而产生的摩擦力和噪音。
本发明的另一目的是提供一种齿条驱动式电动助力转向装置，它可收集在所述齿条杆和滚珠螺母之间某一处散落的铁粉，以至所述铁粉可以容易地被去除，而且有效保护部件，增加耐用性，并提高维护效率。
为了完成上述的目的，提供一种齿条驱动式电动助力转向装置，包括：一齿条杆，在所述齿条杆的外部周围表面上具有螺旋形的外部周围螺旋槽；一滚珠螺母，在所述滚珠螺母的内部周围表面上具有与所述外部周围螺旋槽相对应的内部周围螺旋槽，并且具有一滚珠循环通道，所述滚珠循环通道轴向地在所述滚珠螺母的内部周围表面和外部周围表面之间延伸；以及多个滚珠插入在所述外部周围螺旋槽和内部周围螺旋槽内，当多个滚珠滚动时，以滑动所述齿条杆，其中至少有一个具有磁力的磁性滚珠设置在所述多个滚珠之间。
根据本发明，当滚珠在齿条杆和滚珠螺母所确定的内部周围螺旋槽和外部周围螺旋槽内循环传动时，一种齿条驱动式电动助力转向装置可以减轻由不断摩擦所形成的铁粉而产生的摩擦力和噪音。
进一步，所述齿条驱动式电动助力转向装置可收集在所述齿条杆和滚珠螺母之间某一处散落的铁粉，以至所述铁粉可以容易地被去除，而且有效保护部件，增加耐用性，并提高维护效率。
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是一种常规齿条驱动式电动助力转向装置的局部剖视示意图；
图2是所述常规齿条驱动式电动助力转向装置的皮带型传送单元的剖视示意图；
图3是根据本发明的一齿条驱动式电动助力转向装置的一部分的分解透视图；
图4是根据本发明所述的齿条驱动式电动助力转向装置的一部分的透视图；
图5A和图5B是根据本发明所述的齿条驱动式电动助力转向装置的一磁性滚珠的示意图；以及
图6和图7是根据本发明所述的齿条驱动式电动助力转向装置的一部分的剖视示意图。
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”“连结” “接合”时，只是说明第一个组件直接地与第二个组件“连接”“连结”“接合”，第三个组件可能与第一个组件或第二组件“连接”“连结”“接合”。
图3是根据本发明的一齿条驱动式电动助力转向装置的一部分的分解透视图。图4是根据本发明所述的齿条驱动式电动助力转向装置的一部分的透视图。图5A和图5B是根据本发明所述的齿条驱动式电动助力转向装置的一磁性滚珠的示意图。图6和图7是根据本发明所述的齿条驱动式电动助力转向装置的一部分的剖视示意图。
如上述附图所示，根据本发明所述齿条驱动式电动助力转向装置包括：一齿条杆155，在所述齿条杆155的外部周围表面上具有螺旋形的外部周围螺旋槽155a；一滚珠螺母310，在所述滚珠螺母310的内部周围表面上具有与所述外部周围螺旋槽155a相对应的内部周围螺旋槽310a，并且具有滚珠循环通道315，所述滚珠循环通道315轴向地延伸在所述滚珠螺母310的内部周围表面和外部周围表面之间；以及多个滚珠320插入在所述外部周围螺旋槽155a和内部周围螺旋槽310a内，当多个滚珠320滚动时滑动所述齿条杆155。至少有一个具有磁力的磁性滚珠330设置在所述多个滚珠320之间。
参见图1和图2所示，所述齿条驱动式电动助力转向装置的皮带型传送单元包括一驱动单元和一被驱动单元。所述驱动单元包括一马达165，通过电子控制单元（ECU）控制所述马达165，一马达皮带轮205a，所述马达皮带轮205a连结在所述马达165的一轴165a上，以及一皮带210。
所述被驱动单元包括一滚珠螺母310，用于支撑在所述齿条罩体200内的齿条杆155，所述齿条罩体200围绕着所述齿条杆155，以及一螺母皮带轮205b，设置在所述滚珠螺母220的外部周围表面上。
与所述马达165相连的马达皮带轮205a和与所述齿条杆155相连的螺母皮带轮205b彼此平行设置。所述皮带210安装在所述马达皮带轮205a和螺母皮带轮205b上，以将马达165的旋转动力通过滚珠螺母310传送至所述齿条杆155，并且通过滚珠螺母310的操作，向左或向右移动所述齿条杆155，以生成一辅助转向力。
所述滚珠螺母310通过多个滚珠320与所述齿条杆155相连结，并且当滚珠螺母旋转时，所述滚珠螺母使在齿条罩体200和齿轮罩体（图中未示）内的齿条杆155产生滑动。用于旋转所述滚珠螺母310的螺母皮带轮205b和用于支撑旋转的所述滚珠螺母310的轴承240均安装在所述滚珠螺母310的外部周围表面。
用于轴向地滑动齿条杆155并生成一辅助转向力的一动力传送结构设置在所述滚珠螺母310的内部周围表面和所述齿条杆155的外部周围表面上。所述动力传送结构包括一呈螺旋的外部周围螺旋槽155a、多个滚珠320以及一呈螺旋的内部周围螺旋槽310a，其中所述外部周围螺旋槽155a在所述齿条杆155的外部周围表面上具有一半球形或圆弧形的横截面，所述多个滚珠320插入所述外部周围螺旋槽155a中，所述内部周围螺旋槽310a在所述滚珠螺母310的内部周围表面上具有一半球形或圆弧形的横截面，以与所述外部周围螺旋槽155a相对应。
所述滚珠螺母310为一中空管，在所述滚珠螺母310的内部周围表面上具有所述内部周围螺旋槽310a。所述螺母皮带轮205b附着在所述滚珠螺母310外部周围表面的一侧，所述轴承240安装在所述滚珠螺母310外部周围表面的相对另一侧。多个锁紧型螺丝分别将一外座圈的一端和所述轴承外部周围表面的一端与所述齿条罩体200的内部周围表面锁紧连结，以固定所述轴承240并支撑所述轴承240。
由于一滚珠循环通道315在滚珠螺母310的一侧轴向地延伸在所述滚珠螺母310的内部周围表面和外部周围表面之间，因此，在所述多个滚珠沿着所述内部周围螺旋槽310a和外部周围螺旋槽155a滚动，并从一侧滚动至另一侧后，所述多个滚珠通过所述滚珠循环通道315再次循环传动。
若所述多个滚珠在所述齿条杆155和滚珠螺母310所形成的内部周围螺旋槽310a和外部周围螺旋槽155a内循环传动时，由于有不断摩擦所产生的铁粉，因而影响所述滚珠320的滚动，并且产生噪音。
因此，在所述多个滚珠320之间设置至少一个磁性滚珠330，以用磁力回收所生成的铁粉。
也就是说，当所述磁性滚珠330和其他滚珠320一起在所述内部周围螺旋槽310a和外部周围螺旋槽155a内循环传动时，散落在各处的铁粉粘附在所述磁性滚珠330的表面，并被收集。
所述磁性滚珠330的直径小于其他滚珠320的直径，以至当传动所述表面粘附有铁粉的磁性滚珠时，磁性滚珠不会影响所述内部周围螺旋槽310a、外部周围螺旋槽155a，以及其他滚珠。在所述磁性滚珠330的外部周围表面上具有多个凹形槽330a，以至所述铁粉可被收集在所述磁性滚珠330的凹形槽330a内，之后再将其去除。
进一步，在所述磁性滚珠330的外部周围表面上具有弹性材质制成的一弹性部分330b，以及在所述弹性部分330b上有多个径向上形成的孔330c，以至所述铁粉可被收集在所述孔330c的内侧。
与所述磁性滚珠330直接相邻的滚珠320a是由一弹性材质制成。由于所述相邻的滚珠320a是由一弹性材质制成，因此，当所述磁性滚珠330和相邻滚珠320a彼此相邻地一起滑动时，可以防止相邻滚珠320a与磁性滚珠330相接触而产生的刮擦声及噪音。
此时，通过所述磁性滚珠330所收集的铁粉可以通过齿条杆155和滚珠螺母310的拆卸和装配来被去除，但可包括一单独的铁粉去除结构装置，以进一步辅助铁粉的去除。
也就是说，如图6所示，一安装有磁铁340的安装槽317设置在所述滚珠螺母310外部周围表面的一侧。与所述滚珠循环通道315相连通的一连通孔319形成在所述安装槽317的底部表面，在这种情况下，所述磁铁340的磁力比所述磁性滚珠330的磁力强。
因此，当所述附着有铁粉的磁性滚珠330经过所述滚珠循环通道315时，所述磁性滚珠330在所述连通孔319的附近，通过振动或磁铁的较强磁力，使铁粉经连通孔319被吸出来，以便通过所述磁铁340从所述滚珠螺母310的外侧移去，以去除所述铁粉，而且不需要操作者拆卸所述滚珠螺母310和齿条杆155。
如图7所示，一安装有磁铁340的安装槽317设置在所述滚珠螺母310外部周围表面的相对另一侧。与所述内部周围螺旋槽310a相连通的一连通孔319形成在所述安装槽317的底部表面。在这种情况下，所述附着有铁粉的磁性滚珠330经过内部周围螺旋槽310a时，通过振动或在连通孔319附近的磁铁的较强磁力，铁粉经过连通孔319附着在所述磁铁340上，以便通过所述磁铁340从所述滚珠螺母310的外侧隔离，以去除所述铁粉，而且不需要操作者拆卸所述滚珠螺母310和齿条杆155。
所述铁粉去除结构装置既可以形成在所述滚珠循环通道315内，也在内部周围螺旋槽310a内，或者两者都是。
当滚珠在齿条杆和滚珠螺母所确定的内部周围螺旋槽和外部周围螺旋槽内循环传动时，本发明可以减轻由不断摩擦所形成的铁粉而产生的摩擦力和噪音。
本发明也可以收集在所述齿条杆和滚珠螺母之间某一处散落的铁粉，以至所述铁粉可以容易地被去除，而且有效保护部件，增加耐用性，并提高维护效率。
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 (9)

1.一种齿条驱动式电动助力转向装置，其特征在于，包括：
一齿条杆，在所述齿条杆的外部周围表面上具有呈螺旋形的外部周围螺旋槽；
一滚珠螺母，在所述滚珠螺母的内部周围表面上具有与所述外部周围螺旋槽相对应的内部周围螺旋槽，并且具有一滚珠循环通道，所述滚珠循环通道轴向地在所述滚珠螺母的内部周围表面和外部周围表面之间延伸；以及
多个滚珠插入在所述外部周围螺旋槽和内部周围螺旋槽内，当多个滚珠滚动时，以滑动所述齿条杆，其中至少有一个具有磁力的磁性滚珠设置在所述多个滚珠之间；
其中所述磁性滚珠的直径小于其他滚珠的直径。
2.根据权利要求1所述的齿条驱动式电动助力转向装置，其特征在于，在所述磁性滚珠的外部周围表面上形成多个凹形槽。
3.根据权利要求1所述的齿条驱动式电动助力转向装置，其特征在于，在所述磁性滚珠的外部周围表面上具有弹性材质制成的一弹性部分。
4.根据权利要求3所述的齿条驱动式电动助力转向装置，其特征在于，在所述弹性部分上设有多个径向上形成的孔。
5.根据权利要求1所述的齿条驱动式电动助力转向装置，其特征在于，与所述磁性滚珠直接相邻的滚珠是由弹性材质制成。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的齿条驱动式电动助力转向装置，其特征在于，在所述滚珠螺母的外部周围表面的一侧形成一安装槽，在所述安装槽内装有一磁铁，在所述安装槽的底部表面形成与滚珠循环通道相连通的一连通孔。
7.根据权利要求6所述的齿条驱动式电动助力转向装置，其特征在于，在所述滚珠螺母的外部周围表面的相对另一侧形成一安装槽，在相对另一侧的安装槽内装有一磁铁，在相对另一侧的安装槽的底部表面形成与所述内部周围螺旋槽相连通的一连通孔。
8.根据权利要求7所述的齿条驱动式电动助力转向装置，其特征在于，所述磁铁的磁力大于磁性滚珠的磁力。
9.根据权利要求1至5中任意一项所述的齿条驱动式电动助力转向装置，在所述滚珠螺母的外部周围表面的一侧形成一安装槽，在所述安装槽内装有一磁铁，在所述安装槽的底部表面形成与所述内部周围螺旋槽相连通的一连通孔。
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