CN104214314A - 电力转向装置的减速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力转向装置的减速器。所述电力转向装置的减速器能够减少由蜗杆和蜗轮的摩擦和磨损造成的间隙增大引起或通过车轮和转向轴从道路传输的并且使得蜗轴枢轴运动的冲击力引起的卡嗒卡嗒噪音，同时减少蜗轴和蜗轴轴承的旋转阻力和阻挡以提高驾驶员的转向感。

Description

电力转向装置的减速器

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年5月29日提交韩国专利局的第10-2013-0061022号韩国申请的优先权，其全文通过引证的方式并入本文。

技术领域

本申请涉及一种电力转向装置的减速器，更具体地，涉及一种电力转向装置的减速器，其能够减少由蜗杆和蜗轮的摩擦和磨损造成的间隙增大而引起的或通过车轮和转向轴从道路传输的并且使得蜗轴的枢轴运动的冲击力引起的卡嗒卡嗒噪音，同时减少蜗轴和蜗轴轴承的旋转阻力和阻挡以提高驾驶员的转向感。

背景技术

图1是例示了传统电力转向装置的视图。如图1所示，电力转向装置100包括转向柱130，该转向柱130具有设置在驾驶员座位之上的方向盘102和连接至方向盘102的转向轴106以将转向轴连接至车身；齿条与小齿轮机构110，其包括用于将从转向轴106输入的旋转力转变成直线运动的齿条传动装置(rack gear)和小齿轮装置(piniongear)；以及齿杆112，该齿杆在其两端包括横拉杆122和转向节臂124。

转向柱130包括转向轴106，该转向轴具有连接至方向盘102并且与方向盘102一起旋转的一侧，以及通过万向节104连接至小齿轮轴108的另一侧。此外，小齿轮轴108通过齿条与小齿轮机构110被连接至齿杆112，并且齿杆112的两端部分别通过横拉杆122和转向节臂124被连接至车轮126。

辅助电力机构140包括扭矩传感器142，其用于检测由驾驶员施加至转向车轮102的扭矩，以与所检测的扭矩成比例地输出电信号；电子控制单元144，其用于基于从扭矩传感器142接收的电信号产生控制信号；电动马达146，其用于基于从电子控制单元144接收的控制信号产生辅助动力；以及减速器150，其具有蜗杆152和蜗轮156，从而将由电动马达146产生的辅助动力传输至转向轴106。

因此，在电力转向装置中，由方向盘102的旋转产生的扭矩通过齿条与小齿轮机构110被传输至齿杆112，并且根据产生的扭矩将由电动马达146产生的辅助动力传输至齿杆112。

也就是说，将由方向盘102的旋转产生的扭矩和由电动马达146产生的辅助动力加在一起以使齿杆112沿轴向方向移动。

图2是例示传统电力转向装置的减速器的截面图。如图2所示，减速器150包括：蜗轴254，在该蜗轴上形成蜗杆152；蜗轴轴承257，其分别安装在蜗轴254的两端以支撑蜗轴254；膨胀螺栓210，其设置在减震联接器240和蜗轴轴承257之间从而防止蜗轴轴承257沿蜗轴254的轴向方向被分开；螺塞螺母(plug nut)220，其用于固定膨胀螺栓210。

蜗轴254通过减震联接器240连接至电动马达146，该减震联接器240通过电动马达146的驱动而旋转。

蜗轮156设置在蜗杆152的外周的一侧上并且与形成在蜗轴254上的蜗杆152齿接合。蜗轮156安装在传输由驾驶员操作的方向盘102的旋转力的转向轴106上，并且将由电动马达146的驱动而产生的蜗轴254的旋转力传输至转向轴106。

齿轮箱260具有设置在齿轮箱中的蜗杆152、蜗轮156等；电动马达146，其安装在齿轮箱的一侧上以将驱动力提供至蜗轴254；并且结合有电动马达146的马达盖230通过螺栓250与齿轮箱260联接。

具有上述结构的电力转向装置的减速器根据车辆的驱动状态通过提供至车辆的电子控制单元控制电动马达的驱动。将蜗轴的旋转力增加至由驾驶员操作的方向盘的旋转力，并且将其传输至转向轴，由此顺畅地并且稳定地保持驾驶员的转向状态。

但是，在传统电力转向装置的减速器中，在减速器的制造和组装过程中，在蜗轴和电动马达轴的组装部分的公差累积，由此阻塞轴承并且增加蜗轴的旋转阻力。另外，当蜗杆和蜗轮耐久运行时，由于磨损而产生间距上的问题，并且由于间隙会产生卡嗒卡嗒噪音。另外，当驾驶员操作方向盘时，通过车轮和转向轴从道路传输的冲击力产生的卡嗒卡嗒噪音让驾驶员感到不舒服。

发明内容

本发明可以解决现有技术中存在的问题，本发明的一个方面提供一种电力转向装置的减速器，该减速器能够减少由蜗杆和蜗轮的摩擦和磨损造成的间隙增大而引起的或通过车轮和转向轴从道路传输的并且使得蜗轴枢轴运动的冲击力引起的卡嗒卡嗒噪音，同时减少蜗轴和蜗轴轴承之间的阻挡和旋转阻力以提高驾驶员的转向感。

根据本发明的一个方面，提供了一种电力转向装置的减速器。该减速器包括：蜗轴轴承，其安装在连接至马达轴并且靠近马达轴的蜗轴的一个端部上；减震器，其包围所述蜗轴轴承的两侧和外座圈(outerrace)，用于沿轴向和径向方向向所述蜗轴轴承提供弹力；和膨胀螺栓，其被联接至齿轮箱，用于沿轴向和径向方向支撑所述减震器的外周表面和侧端。

根据本发明，电力转向装置的减速器能够减少卡嗒卡嗒噪音，该噪音由蜗杆和蜗轮的摩擦和磨损造成的间隙增大而引起或通过车轮和转向轴从道路传输的并且使得蜗轴枢轴运动的冲击力引起，同时减少蜗轴和蜗轴轴承的旋转阻力和阻挡以提高驾驶员的转向感。

附图说明

结合附图，通过以下详细说明，本发明的上述和其它方面、特征和优点将更明显，在附图中：

图1是例示了传统电力转向装置的结构的视图；

图2是例示了传统电力转向装置的减速器的截面图；

图3是例示了根据本发明的实施例的电力转向装置的减速器的截面图；和

图4是根据本发明的另一实施例的电力转向装置的减速器的截面图。

具体实施方式

在下文中，将参照示意性附图描述本发明的示意性实施例。在本发明元件的说明中，可以使用术语“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”、“(b)”等。这些术语仅用于将一个结构元件与其它结构元件区分，并且对应的结构元件的性质、顺序、序列等不被这些术语限制。在描述某些结构元件“被连接至”、“被联接至”另一个结构元件或与另一个元件“相接触”的情况下，应理解地是，另一个元件也可以“被连接至”、“被联接至”该结构元件或与该结构元件“相接触”，以及某些结构元件被直接连接至另一个结构元件或与另一个结构元件直接接触。

图3是例示了根据本发明的实施例的电力转向装置的减速器的截面图；并且图4是根据本发明的另一实施例的电力转向装置的减速器的截面图。

如图3所示，根据本发明的实施例的电力转向装置的减速器包括：蜗轴轴承257a，其安装在连接至马达轴的蜗轴254的一个端部上；减震器310，其包围蜗轴轴承257a的外座圈和两侧端以沿轴向和径向方向向蜗轴轴承257a提供弹力；和膨胀螺栓300，其与齿轮箱260组装在一起以支撑减震器310的外周表面和侧端部。

安装在连接至马达轴的蜗轴254的一个端部上和与该端部相对的另一个端部上的蜗轴轴承257a和257b具有插入在内座圈和外座圈之间的球状物，从而支撑蜗轴254的旋转。

在减速器中，蜗轴254和涡轮156通过电动马达146的驱动力彼此相关联以旋转转向轴106，从而协助驾驶员的转向力。当电动马达146被驱动时，蜗轴轴承257a和257b安装在与马达轴相关联的蜗轴254的两端部上以支撑蜗轴254的旋转。与转向轴105相关联的蜗轮156和蜗轴254被嵌入在齿轮箱260中。

蜗轴轴承257a和257b设置在齿轮箱260中，所述蜗轴轴承在蜗轴254的两端支撑蜗轴254的旋转以减小蜗轴254的旋转阻力。蜗轴254和马达轴彼此连接的部分对应于通过减震联接器或电动马达和膨胀螺栓300的两凸起的轴连接，在减速器的制造和组装过程中由于累积的公差，在该部分上轴承的阻挡增多。因此，蜗轴254的旋转阻力增加。

另外，当外部力通过车轮和转向轴106从道路被传输至蜗轮156时，与蜗轮156接合的蜗轴254沿轴向方向被扭转预定角度并且具有弹性变形。

因此，减震器310和膨胀螺栓300被安装在连接至马达轴的蜗轴254的一个端部上从而吸收当蜗轴254由于通过蜗轮156传输的外力和使得具有弹性变形的蜗轴254和蜗轮156的操作而沿轴向方向被扭转预定角度时产生的振动和噪音。

减震器310包围蜗轴轴承257a的两侧端和外座圈，该蜗轴轴承257a安装在连接至马达轴的蜗轴254的一个端部上，以沿轴向和径向方向向蜗轴轴承257a提供弹力。

另外，膨胀螺栓300设置在减震器310的外侧和齿轮箱260之间，并且通过旋拧被固定至齿轮箱260的内周表面，以沿轴向和径向方向支撑减震器310的外周表面和侧端部。

另外，蜗轴254穿过减震器310的中部延伸，该中空的减震器310包括：主体部，其包围蜗轴轴承257a的外座圈，和支撑部310a和310b，其分别从主体部的两端部径向延伸以沿轴向方向支撑蜗轴轴承257a。因此，中空的减震器310可以沿轴向和径向方向向蜗轴轴承257a提供弹力。

另一方面，沿纵向将中空的膨胀螺栓300的内部空间分成两部分的固定部305被形成在中空的膨胀螺栓300的内周表面上以与内周表面垂直，并且孔形成在固定部305的中心部，蜗轴254穿过该孔延伸。

另外，减震器310的支撑部310a和310b的支撑部310b被膨胀螺栓300的固定部305支撑，并且当膨胀螺栓300与齿轮箱260组装时，固定部305沿轴向方向推动减震器310。

这里，减震器310具有围绕蜗轴轴承257a的外座圈的主体部和在主体部的两侧由弹性材料形成的支撑部310a和310b，并且由金属材料制成的支撑板被附接至支撑部310b的两侧，该支撑部310b形成在分别由膨胀螺栓300的固定部305支撑的主体部的一侧。

另外，支撑板的一个端部沿轴向方向与蜗轴轴承257a的内座圈间隔预定距离，并且支撑板的另一个端部沿轴向方向突出以与蜗轴轴承257a紧密接触。

减震器310可以形成为如下方式，即弹性材料在支撑板之间被注模成型使得主体部和支撑部310a和310b与支撑板一起整体形成。另选地，减震器310可以通过使用硫化粘合剂将金属材料制成的支撑板粘合至支撑部310b的两侧而形成。

也就是说，要求减震器310的主体部和支撑部310a和310b由具有耐磨性、低摩擦、期望的弯曲强度、硬度和低散热能力的材料形成。因此，它们由例如聚缩醛(POM)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等工程塑料基材料形成，或例如天然橡胶(NR)、氮化丁二烯橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、含氟弹性体(FRM)、苯丁苯橡胶(SBR)、氯磺化聚乙烯(CSM)、硅、尿烷等材料形成以具有抗风化性和弹性。

同时，膨胀螺栓300具有锥形部315，该锥形部的直径从固定部305至其围绕减震器310的主体部的一端逐渐增大，并且当膨胀螺栓300与齿轮箱260一起组装时，减震器310的主体部被锥形部315弹性压缩。

因此，当膨胀螺栓300被联接至齿轮箱260时，使减震器310弹性变形，同时通过使用减震器310的弹力将预载荷施加至蜗轴轴承257a，由此将膨胀螺栓300与齿轮箱260组装在一起。同时，蜗轴254沿轴向方向弹性变形或以预定角度扭转至轴向方向，并且能够执行枢轴旋转运动，由此吸收在蜗轴254和马达轴的连接部产生的振动和噪音。

另一方面，在图4所示的实施例中，引导件411、减震构件413和调整塞405安装在连接至马达轴并且远离马达轴的蜗轴254的另一个端部上，从而吸收当由于通过蜗轮156传输的外力和使得弹性变形的蜗轴254和蜗轮156的操作而蜗轴254沿轴向方向被扭转预定角度时产生的振动和噪音。

引导件411设置在安装在蜗轴的另一个端部上的蜗轴轴承257b的外侧上以沿轴向方向支撑蜗轴轴承257b的外座圈，并且通常包括用于支撑蜗轴轴承257b的外座圈的大直径部和直径小于大直径部的直径的小直径部。

减震构件413被固定在引导件411的小直径部的外周上从而沿轴向方向给导板411提供弹力。引导件411通过减震构件413的弹力沿蜗轴轴承257a的方向被弹性支撑，该弹力由压配或者螺合在齿轮箱260中的调整塞405的按压力产生，由此吸收通过蜗轴254传输的振动和噪音。

如上所述沿轴向方向支撑减震构件413的调整塞405穿过齿轮箱260的一侧延伸并且与齿轮箱260组装在一起。换句话说，调整塞405可以压配至齿轮箱260，或具有形成在其外周上的螺纹，并且可以螺合在齿轮箱260中，该齿轮箱在其中形成螺纹并且与螺纹接合，从而调整减震构件413的弹性支撑力，即减震构件413的压缩力。

因此，根据调整塞405和齿轮箱206的联接量，减震构件413的压缩量(即弹性支撑力)可以随着调整塞405沿蜗轴254的轴向方向移动而被调整。但是，调整塞405至齿轮箱260的联接不限于上述实施例，并且根据实施例，如图4所示，不同于在齿轮箱260中不形成螺纹，通过使用在其内周表面上具有螺纹的锁紧螺母403，调整塞405可以被联接至齿轮箱260。

另一方面，轴瓦415可以被插入在减震构件413和调整塞405之间以支撑减震构件413的弹性变形，并且由弹性材料形成的间隔部407可以被插入在轴瓦415和调整塞405之间，该弹性材料的弹性模量大于减震构件413的弹性模量。

因此，具有不同弹性模量的减震构件413和间隔部407沿轴向方向彼此联接，从而吸收以各种力的形式传输的外力产生的卡嗒卡嗒噪音。

也就是说，在传输小载荷的情况下，减震构件413通过其弹力支撑载荷，而在瞬间传输大载荷的情况下，减震构件413成为吸收载荷的中心并且同时与间隔部407一起支撑大载荷以吸收振动和噪音，由此防止减速器的卡嗒卡嗒噪音。

如上所述，由于减震构件413、导向件411等被联接至蜗轴254的另一个端部，并且联接至齿轮箱260的调整塞405调整减震构件413的弹力，因此能够吸收通过转向轴和蜗轮156从道路传输的外力以及由蜗轴和蜗轮156产生的振动和噪音，由此减少在减速器中产生的卡嗒卡嗒噪音。

根据具有这样的形状和结构的本发明的实施例，电力转向装置的减速器能够减少由于蜗杆和蜗轮的摩擦和磨损造成的间隙增加引起或由于通过车轮和转向轴从道路传输的并使得蜗轴的枢轴运动的冲击力引起的卡嗒卡嗒噪音，同时减少蜗轴和蜗轴轴承的旋转阻力和阻挡以提高驾驶员的转向感。

即使以上描述的本发明的一个实施例的所有部件被联接为单个单元或联接成以单个单元操作，本发明也不必限于这样的实施例。而是，在本文的一些实施例内，以任意数量的方式选择地和操作地结合各部件。本领域技术人员将理解，在不偏离本文的必要特征的情况下，各种修改、增加和替换是可能的。因此，本文公开的示意性实施例旨在例示本发明的技术思想的范围，并且本发明的范围不限于示意性实施例。基于所附的权利要求，本发明的范围应被理解为包括在等同于属于本发明的权利要求的范围内的所有技术思想。

附图标记说明：

254：蜗轴

257a、257b：蜗轴轴承

300：膨胀螺栓

305：固定部

310：减震器

310a、310b：支撑部

315：锥形部

403：锁紧螺母

405：调整塞

407：间隔部

411：引导件

413：减震构件

415：轴瓦

Claims (7)

1.一种电力转向装置的减速器，所述减速器包括：

蜗轴轴承，其安装在连接至马达轴并且靠近马达轴的蜗轴的一个端部上；

减震器，其包围所述蜗轴轴承的两侧和外座圈，用于沿轴向和径向方向向所述蜗轴轴承提供弹力；以及

膨胀螺栓，其被联接至齿轮箱，用于沿轴向和径向方向支撑所述减震器的外周表面和侧端。

2.根据权利要求1所述的减速器，其中所述减震器包括主体部和支撑部，所述主体部包围所述蜗轴轴承的外座圈，所述支撑部从所述主体部的两端径向延伸以轴向支撑所述蜗轴轴承。

3.根据权利要求2所述的减速器，其中固定部形成在中空的膨胀螺栓的内周表面上以将所述中空的膨胀螺栓的内部空间沿轴向方向分成两部分，并且所述支撑部中的一个由所述固定部支撑。

4.根据权利要求3所述的减速器，其中所述减速器的所述主体部和所述支撑部由弹性材料形成，并且由金属材料制成的支撑板被附接至所述支撑部中的一个的两侧。

5.根据权利要求4所述的减速器，其中所述支撑板具有沿轴向方向与所述蜗轴轴承的内座圈间隔期望距离的一个端部，和沿所述轴向方向突出并且与所述蜗轴轴承的所述外座圈紧密接触的另一个端部。

6.根据权利要求3所述的减速器，其中所述膨胀螺栓具有锥形部，所述锥形部的直径从所述固定部至包围所述减速器的所述主体部的一个端部逐渐增大，并且当弹性压缩所述主体部时，所述膨胀螺栓被联接至所述齿轮箱。

7.根据权利要求4所述的减速器，其中所述减速器的所述主体部和所述支撑部通过在所述支撑板之间注模成型弹性材料而整体形成。