CN105936295B - 电动助力转向设备 - Google Patents

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Abstract

电动助力转向设备，其构造成随着固定地装配到电动机的旋转轴的驱动有齿带轮的旋转扭矩通过齿形带传递到与滚珠丝杠螺母一起以一体的方式旋转的从动有齿带轮而提供转向助力。电动助力转向设备构造成使得当齿条端部和壳体沿着轴向方向相互接触时限制齿条轴的轴向移动量。电动助力转向设备包括倾斜允许部分，所述倾斜允许部分构造成当齿条端部和壳体沿着轴向方向相互接触时，致使滚珠丝杠螺母相对于滚珠丝杠倾斜，使得从动有齿带轮的旋转中心和驱动有齿带轮的旋转中心之间的距离增大。

Description

电动助力转向设备
技术领域
本发明总体上涉及一种电动助力转向设备，并且更具体地涉及这样一种电动助力转向设备，所述电动助力转向设备构造成通过使用在电动机产生的旋转扭矩通过齿形带传递到滚珠丝杠螺母时施加到齿条轴的轴向驱动力来提供转向助力。
背景技术
例如日本专利申请公报No.2013-184682中说明了这种类型的电动助力转向设备。在JP 2013-184682 A中说明的电动助力转向设备中，在当设置在齿条轴的相应端部处的齿条端部中的任一个和壳体沿着轴向方向相互接触时限制齿条轴的轴向移动量(行程量)的情况下，虽然在行程终点处抑制从动有齿带轮的旋转，但是齿形带的一部分的张力由于驱动侧构件(例如电动机)的转动惯量而增大，从而导致齿形带可能会跳过带轮的齿(齿形带将未能与带轮的齿适当地啮合)。出现齿形带跳过带轮的齿的现象的原因例如是，齿形带的一部分的张力的增大导致滚珠丝杠螺母相对于滚珠丝杠倾斜，使得驱动有齿带轮的旋转中心和从动有齿带轮的旋转中心之间的距离减小。在这种情况下，由于这两个带轮的旋转中心之间的距离减小，所以驱动有齿带轮和从动有齿带轮支撑齿形带的支撑刚度降低，从而导致齿形带更有可能跳过带轮的齿。
发明内容
本发明提供一种电动助力转向设备，所述电动助力转向设备构造成使得齿形带跳过带轮的齿的可能性较低。
本发明的一方面涉及一种电动助力转向设备，所述电动助力转向设备包括：与齿条轴成一体的滚珠丝杠，所述齿条轴设置成可沿着车辆宽度方向相对于壳体运动；滚珠丝杠螺母，所述滚珠丝杠螺母可旋转地安装在滚珠丝杠上，所述滚珠丝杠螺母在外周的位于沿着轴向方向的一侧上的一部分处通过轴承装配在壳体中，使得滚珠丝杠螺母可相对于壳体旋转并且不可沿着轴向方向相对于壳体运动；从动有齿带轮，所述从动有齿带轮固定地装配到滚珠丝杠螺母的外周的位于沿着轴向方向的另一侧上的一部分上，所述从动有齿带轮构造成与滚珠丝杠螺母一起以一体的方式旋转；电动机，所述电动机安装在壳体上；驱动有齿带轮，所述电动机产生的旋转扭矩被传递到驱动有齿带轮，所述驱动有齿带轮与从动有齿带轮沿着轴向方向位于相同的位置；和齿形带，所述齿形带缠绕在驱动有齿带轮和从动有齿带轮上，以将电动机产生的旋转扭矩传递到滚珠丝杠螺母。电动助力转向设备构造成通过使用轴向驱动力来提供转向助力，所述轴向驱动力在电动机产生的旋转扭矩被传递到滚珠丝杠螺母时被施加到齿条轴。电动助力转向设备构造成使得当设置在齿条轴的端部处的齿条端部和壳体沿着轴向方向相互接触时，限制齿条轴的轴向移动量。电动助力转向设备包括倾斜允许部分，所述倾斜允许部分构造成在齿条端部和壳体沿着轴向方向相互接触时，致使滚珠丝杠螺母相对于滚珠丝杠倾斜，使得从动有齿带轮的旋转中心和驱动有齿带轮的旋转中心之间的距离增大。
在根据以上方面的电动助力转向设备中，在从动有齿带轮、驱动有齿带轮和齿形带布置在轴承和齿条端部之间的情况下，倾斜允许部分可以被包括在壳体中，并且，在倾斜允许部分中，壳体第一止动部分的轴向刚度可以被设定为低于壳体第二止动部分的轴向刚度，所述壳体第一止动部分在轴承的驱动有齿带轮侧限制轴承的轴向位移，所述壳体第二止动部分在轴承的从动有齿带轮侧限制轴承的轴向位移。在根据以上方面的电动助力转向设备中，在从动有齿带轮、驱动有齿带轮和齿形带布置在轴承和齿条端部之间的情况下，倾斜允许部分可以被包括在轴承的外圈中，并且，在倾斜允许部分中，外圈的第一部分的轴向刚度可以被设定为低于外圈的第二部分的轴向刚度，所述第一部分与在轴承的驱动有齿带轮侧限制轴承的轴向位移的壳体第一止动部分相接触，所述第二部分与在轴承的从动有齿带轮侧限制轴承的轴向位移的壳体第二止动部分相接触。
在根据以上方面的电动助力转向设备中，在轴承布置在设置有驱动有齿带轮、从动有齿带轮和齿形带的位置和齿条端部之间的情况下，倾斜允许部分可以被包括在壳体中，并且，在倾斜允许部分中，壳体第一止动部分的轴向刚度可以被设定为高于壳体第二止动部分的轴向刚度，其中，所述壳体第一止动部分在轴承的驱动有齿带轮侧限制轴承的轴向位移，所述壳体第二止动部分在轴承的从动有齿带轮侧限制轴承的轴向位移。在根据以上方面的电动助力转向设备中，在轴承布置在设置有驱动有齿带轮、从动有齿带轮和齿形带的位置和齿条端部之间的情况下，倾斜允许部分可以被包括在轴承的外圈中，并且，在倾斜允许部分中，外圈的第一部分的轴向刚度可以被设定为高于外圈的第二部分的轴向刚度，其中，所述第一部分与在轴承的驱动有齿带轮侧限制轴承的轴向位移的壳体第一止动部分相接触，所述第二部分与在轴承的从动有齿带轮侧限制轴承的轴向位移的壳体第二止动部分相接触。
如上所述，根据本发明的上述方面的电动助力转向设备包括倾斜允许部分，所述倾斜允许部分在齿条端部和壳体相互接触时致使滚珠丝杠螺母相对于滚珠丝杠倾斜，使得驱动有齿带轮的旋转中心和从动有齿带轮的旋转中心之间的距离增大。因而，当齿条端部和壳体沿着轴向方向相互接触时，滚珠丝杠螺母相对于滚珠丝杠倾斜，使得驱动有齿带轮的旋转中心和从动有齿带轮的旋转中心之间的距离增大。因而，增强了驱动有齿带轮和从动有齿带轮支撑齿形带的支撑刚度，使得齿形带跳过带轮的齿的可能性较低。
附图说明
以下将参照附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1是示意性地示出了根据本发明的一个实施例的电动助力转向设备的主视竖直剖视图；和
图2是沿着图1中的线II-II得到的剖视图。
具体实施方式
下面，将参照附图说明本发明的实施例。图1和图2示意性地示出了根据本发明的实施例的电动助力转向设备100。电动助力转向设备100包括滚珠丝杠21、滚珠丝杠螺母31和电动机40。电动助力转向设备100还包括驱动有齿带轮51、从动有齿带轮52和齿形带53。
滚珠丝杠21与齿条轴22成一体，所述齿条轴22设置成可沿着车辆宽度方向(图1中的左右方向)相对于壳体60运动。如在本技术领域中已知的那样，齿条轴22经由例如小齿轮轴(未示出)和转向轴(未示出)联接到转向盘(未示出)。在齿条轴22的相应端部处设置有齿条端部23(图1中未示出左端部)。每个齿条端部23都设置成能够与壳体60的端面接触。当齿条端部23中的任一个和壳体60沿着轴向方向相互接触时，齿条轴22的轴向移动量受到限制。
在壳体60中，滚珠丝杠螺母31可旋转地安装在滚珠丝杠21上，其中，多个滚珠32插置在滚珠丝杠螺母31和滚珠丝杠21之间。滚珠丝杠螺母31在其外周的位于沿着轴向方向的一侧(图1中的左侧)的一部分处经由轴承70装配到壳体60中，使得滚珠丝杠螺母31可相对于壳体60旋转并且不可沿着轴向方向相对于壳体60运动。从动有齿带轮52被固定地装配到滚珠丝杠螺母31的外周的位于沿着轴向方向的另一侧(图1中的右侧)的一部分上。从动有齿带轮52构造成与滚珠丝杠螺母31一起以一体的方式旋转。
电动机40安装在壳体60上，其中，电动机40的旋转轴41与滚珠丝杠21平行。驱动有齿带轮51被固定地装配到电动机40的旋转轴41。驱动有齿带轮51和从动有齿带轮52沿着轴向方向位于相同的位置。齿形带53缠绕在驱动有齿带轮51和从动有齿带轮52上，使得由电动机40产生的旋转扭矩传递到滚珠丝杠螺母31。
壳体60包括左壳体61和右壳体62。轴承70的外圈71沿着轴向方向被保持在左壳体61的部分61a和右壳体62的部分62a之间。
在电动助力转向设备100中，电动机40构造成基于从转向盘传递到转向轴的转向扭矩而被驱动。因而，电动助力转向设备100构造成通过在旋转轴41的旋转扭矩通过驱动有齿带轮51、齿形带53和从动有齿带轮52传递到滚珠丝杠螺母31时施加到齿条轴22的轴向驱动力(即，将被增加到通过利用小齿轮和齿条转化转向盘的旋转操作力而获得的沿着齿条轴22的轴向方向的驱动力的力)来提供转向助力。
在本实施例中，提供倾斜允许部分A。当齿条端部23和右壳体62沿着轴向方向相互接触时，倾斜允许部分A致使滚珠丝杠螺母31相对于滚珠丝杠21倾斜，使得驱动有齿带轮51的旋转中心和从动有齿带轮52的旋转中心之间的距离S增大。布置在轴承70和齿条端部23之间的右壳体62包括倾斜允许部分A。在倾斜允许部分A中，壳体第一止动部分62a1的轴向刚度被设定为低于壳体第二止动部分62a2的轴向刚度(即，右壳体62在上侧的壁厚被设定为小于右壳体62在下侧的壁厚)，其中，所述壳体第一止动部分62a1在轴承70的驱动有齿带轮侧(图1中的上侧)限制轴承70的轴向位移，所述壳体第二止动部分62a2在轴承70的从动有齿带轮侧(图1中的下侧)限制轴承70的轴向位移。通过这个构造，如图1中箭头所示，当相同量级的轴向载荷从轴承70施加到壳体第一止动部分62a1和壳体第二止动部分62a2中的每个时，壳体第一止动部分62a1沿着轴向方向偏斜的量大于壳体第二止动部分62a2沿着轴向方向偏斜的量。结果，轴承70围绕其用作支撑点的下端部向右倾斜，从而致使滚珠丝杠螺母31相对于滚珠丝杠21倾斜，使得图1中的滚珠丝杠螺母31的右侧在图1和图2中向下(沿着图2中的空间箭头所指示的方向)运动。
在本实施例的如此构造的电动助力转向设备100中，右壳体62包括倾斜允许部分A，当图1中的右侧的齿条端部23和壳体60沿着轴向方向相互接触时，所述倾斜允许部分A致使滚珠丝杠螺母31相对于滚珠丝杠21倾斜，使得驱动有齿带轮51的旋转中心和从动有齿带轮52的旋转中心之间的距离S增大。利用这个构造，当如图1中所示图1中的右侧的齿条端部23和壳体60沿着轴向方向相互接触时，滚珠丝杠螺母31相对于滚珠丝杠21倾斜，使得图1中的滚珠丝杠螺母31的右侧在图1和图2中向下运动，从而使得驱动有齿带轮51的旋转中心和从动有齿带轮52的旋转中心之间的距离S增大。因而，增强了由驱动有齿带轮51和从动有齿带轮52支撑齿形带53的支撑刚度，使得齿形带53不太可能跳过带轮的齿。
在上述实施例中，如上所述致使滚珠丝杠螺母31相对于滚珠丝杠21倾斜的倾斜允许部分A被包括在右壳体62中。或者，与倾斜允许部分A相对应的部分可以被包括在轴承70的外圈71中。在这种情况下，外圈71的第一部分的轴向刚度(外圈71的位于图1中的上侧的部分的轴向刚度)需要被设定成低于外圈71的第二部分的轴向刚度(外圈71的位于图1中的下侧的部分的轴向刚度)，其中，所述第一部分与在轴承70的驱动有齿带轮侧限制轴承70的轴向位移的壳体第一止动部分相接触，并且，所述第二部分与在轴承70的从动有齿带轮侧限制轴承70的轴向位移的壳体第二止动部分相接触。
在上述实施例中，每个部分的轴向刚度被设定为使得当图1中的右侧的齿条端部23和壳体60沿着轴向方向相互接触时驱动有齿带轮51的旋转中心和从动有齿带轮52的旋转中心之间的距离S增大。然而，在每个部分的轴向刚度都设定为使得当图1中的左侧的齿条端部(未示出)和壳体60沿着轴向方向相互接触时使得驱动有齿带轮51的旋转中心和从动有齿带轮52的旋转中心之间的距离S增大的情况下(在轴承70布置在设置有带轮51、52和齿形带53的位置和图1中的左侧的齿条端部(未示出)之间的情况下)，需要将壳体或外圈的上部分的轴向刚度设定成高于壳体或外圈的下部分的轴向刚度，原因在于，沿着齿条轴22的轴向方向施加的载荷的沿着左右方向的朝向与上述实施例中的朝向相反。

Claims (3)

1.一种电动助力转向设备，所述电动助力转向设备包括：
与齿条轴成一体的滚珠丝杠，所述齿条轴设置成能够沿着车辆宽度方向相对于壳体运动；
滚珠丝杠螺母，所述滚珠丝杠螺母能够旋转地安装在所述滚珠丝杠上，所述滚珠丝杠螺母在外周的位于沿着轴向方向的一侧上的一部分处通过轴承装配在所述壳体中，使得所述滚珠丝杠螺母能够相对于所述壳体旋转并且不能沿着所述轴向方向相对于所述壳体运动；
从动有齿带轮，所述从动有齿带轮固定地装配到所述滚珠丝杠螺母的外周的位于沿着所述轴向方向的另一侧上的一部分上，所述从动有齿带轮构造成与所述滚珠丝杠螺母一起以一体的方式旋转；
电动机，所述电动机安装在所述壳体上；
驱动有齿带轮，所述电动机产生的旋转扭矩被传递到所述驱动有齿带轮，所述驱动有齿带轮与所述从动有齿带轮沿着所述轴向方向位于相同的位置；和
齿形带，所述齿形带缠绕在所述驱动有齿带轮和所述从动有齿带轮上，以将所述电动机产生的旋转扭矩传递到所述滚珠丝杠螺母；
所述电动助力转向设备构造成通过使用轴向驱动力来提供转向助力，所述轴向驱动力在所述电动机产生的旋转扭矩被传递到所述滚珠丝杠螺母时被施加到所述齿条轴；并且
所述电动助力转向设备构造成使得当设置在所述齿条轴的端部处的齿条端部和所述壳体沿着所述轴向方向相互接触时，限制所述齿条轴的轴向移动量；
其特征在于，所述电动助力转向设备包括倾斜允许部分，所述倾斜允许部分构造成在所述齿条端部和所述壳体沿着所述轴向方向相互接触时，致使所述滚珠丝杠螺母和所述轴承相对于所述滚珠丝杠倾斜，使得所述从动有齿带轮的旋转中心和所述驱动有齿带轮的旋转中心之间的距离增大。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向设备，其中：
在所述从动有齿带轮、所述驱动有齿带轮和所述齿形带布置在所述轴承和所述齿条端部之间的情况下，所述倾斜允许部分被包括在所述壳体中；并且
在所述倾斜允许部分中，壳体第一止动部分的轴向刚度被设定为低于壳体第二止动部分的轴向刚度，其中，所述壳体第一止动部分在所述轴承的驱动有齿带轮侧限制所述轴承的轴向位移，所述壳体第二止动部分在所述轴承的从动有齿带轮侧限制所述轴承的轴向位移。
3.根据权利要求1所述的电动助力转向设备，其中：
在所述从动有齿带轮、所述驱动有齿带轮和所述齿形带布置在所述轴承和所述齿条端部之间的情况下，所述倾斜允许部分被包括在所述轴承的外圈中；并且
在所述倾斜允许部分中，所述外圈的第一部分的轴向刚度被设定为低于所述外圈的第二部分的轴向刚度，其中，所述第一部分与壳体第一止动部分相接触，所述壳体第一止动部分在所述轴承的驱动有齿带轮侧限制所述轴承的轴向位移，所述第二部分与壳体第二止动部分相接触，所述壳体第二止动部分在所述轴承的从动有齿带轮侧限制所述轴承的轴向位移。
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