CN106838129B - 带中心距调节及间隙消除的蜗轮蜗杆、制动器和转向系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带中心距调节及间隙消除机构的蜗轮蜗杆，包括相互啮合的蜗轮(4)和蜗杆(11)，还包括壳体(2)、第一轴承(5)、第二轴承(12)和紧定螺栓(9)，壳体(2)包覆在蜗轮(4)和蜗杆(11)外部，蜗杆(11)两端分别通过第一轴承(5)和第二轴承(12)安装在壳体(2)内，紧定螺栓(9)穿过壳体(2)，底部顶在第一轴承(5)外圈，沿第一轴承(5)的径向施加压紧力，使蜗轮(4)与蜗杆(11)贴合。与现有技术相比，本发明可改善由中心距加工误差及使用磨损带来的传动阻力和传动效率一致性不高的问题，使蜗轮蜗杆传动特性稳定、传动平稳顺滑，并降低噪音，提升汽车操纵性和舒适性。

Description

带中心距调节及间隙消除的蜗轮蜗杆、制动器和转向系统
技术领域
本发明涉及一种蜗轮蜗杆结构，尤其是涉及一种带中心距调节及间隙消除的蜗轮蜗杆、制动器和转向系统。
背景技术
制动系统和转向系统是有关汽车安全性能的至关重要的系统，其性能的高低将直接影响整车的行驶安全性能。
传统的制动系统，通常由制动踏板，真空助力器，制动主缸，ESC/ABS，制动轮缸及其相应的管路所组成。随着油耗和排放要求的不断提高，导致新设计的发动机所能给真空助力器提供的真空度越来越不足。为了弥补高效发动机所带来的这一问题，很多车辆采取附加真空泵的方案来增加真空度。对于电动汽车，没有发动机提供真空源，只能增加真空泵来提供真空。然而，该方案只是一个临时的过渡方案。增加的真空泵、真空罐、压力开关、真空管路是制动系统变得更加复杂，不但占用了有限的车辆前舱空间，同时也增加了制动系统的重量和失效风险。另外，汽车智能化和电动化的发展趋势，需要制动系统具有线控制动和制动能量回收的功能，传统的真空助力制动系统难以满足未来汽车发展需求，因此，摆脱真空依赖的高度集成的电子液压制动系统成为未来汽车制动系统的发展方向。
电子液压制动系统通常由制动电机、制动主缸、减速传动机构、制动控制单元、液压力控制单元、踏板模拟器、失效备份系统及制动管路所组成。
为了提高汽车的舒适性，越来越多的汽车采用助力转向系统，电动助力转向因其具有良好的路感、并可完美地兼顾低速转向轻便性和高速转向安全性等优势，成为现代汽车助力转向系统的主流。
无论是电子液压制动系统还是电动助力转向系统，都常常选用蜗轮蜗杆作为减速传动机构。在产品的加工生产及实验测试中发现，壳体的微小加工误差，带来蜗轮蜗杆中心距的微小偏差，而蜗轮蜗杆的之间的传动摩擦阻力对中心距误差非常敏感。因此壳体的加工误差的在一个范围内的随机分布，将导致蜗轮蜗杆传动阻力和传动效率的相差较大，另外蜗轮蜗杆在长期工作过程中，会应磨损而逐渐出现配合间隙，中心距误差和配合间隙都会导致系统特性的不一致，加大了摩擦补偿算法的难度，影响电子液压制动器和电动助力转向系统的性能。为改善这些问题，本发明提出了一种蜗轮蜗杆中心距调节及间隙消除机构。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种带中心距调节及间隙消除的蜗轮蜗杆、制动器和转向系统，能够小范围地调节蜗轮蜗杆中心距，同时可以自动消除蜗轮蜗杆啮合间隙，能够有效改善由中心距加工误差及使用磨损带来的传动阻力和传动效率一致性不高的问题，使蜗轮蜗杆传动特性稳定、传动平稳顺滑，并降低噪音，提升汽车操纵性和舒适性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种带中心距调节及间隙消除机构的蜗轮蜗杆，包括相互啮合的蜗轮和蜗杆，还包括壳体、第一轴承、第二轴承和紧定螺栓，所述的壳体包覆在蜗轮和蜗杆外部，所述的蜗杆两端分别通过第一轴承和第二轴承安装在壳体内，所述的第一轴承和第二轴承的内圈与壳体的相对位置不固定，使蜗杆的轴向可偏移，从而调节蜗轮与蜗杆的中心距，所述的紧定螺栓穿过壳体，底部顶在第一轴承外圈，沿第一轴承的径向施加压紧力，使蜗轮与蜗杆贴合。
还包括扭转弹簧，所述的扭转弹簧的起始臂与紧定螺栓连接，结束臂与壳体连接，扭转弹簧给紧定螺栓施加预紧扭矩。
所述的紧定螺栓上设有安装槽或安装孔，所述的扭转弹簧的起始臂安装在安装槽或安装孔上。
所述的壳体上设有凸台，所述的扭转弹簧的结束臂与凸台抵靠。
所述的第一轴承安装在壳体的腰形安装孔中，使蜗杆轴向存在角度倾斜空间。
还包括第一挡圈，所述的第一挡圈和壳体的轴肩对第一轴承进行轴向限位。
所述的腰形安装孔的长轴与蜗轮蜗杆中心点连线方向平行。
所述的第二轴承间隙配合安装在壳体的安装孔内，或第二轴承外圈包裹弹性材料并安装在壳体的安装孔内，或第二轴承采用调心轴承，或第二轴承存在游隙，使蜗杆轴向存在角度倾斜空间。
还包括第二挡圈，所述的第二挡圈和壳体的轴肩对第二轴承进行轴向限位。
一种带有所述的带中心距调节及间隙消除机构的蜗轮蜗杆的电子液压制动器，包括依次连接的制动电机、蜗轮蜗杆和制动主缸，所述的蜗轮蜗杆中的蜗杆与制动电机输出轴同轴连接，蜗轮与制动主缸的活塞传动连接。
一种带有所述的带中心距调节及间隙消除机构的蜗轮蜗杆的电动助力转向系统，包括依次连接的助力电机、蜗轮蜗杆和转向柱或转向齿轮，所述的蜗轮蜗杆中的蜗杆与助力电机输出轴同轴连接，蜗轮与转向柱或转向齿轮同轴连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)第一轴承处采用紧定螺栓，消除蜗轮蜗杆啮合间隙，有效改善由中心距加工误差及使用磨损带来的传动阻力和传动效率一致性不高的问题，使蜗轮蜗杆传动特性稳定、传动平稳顺滑，并降低噪音，提升汽车操纵性和舒适性。
(2)扭转弹簧给紧定螺栓施加预紧扭矩，在蜗轮蜗杆磨损产生啮合间隙时，自动消除蜗轮蜗杆啮合间隙，使紧定螺栓的底部始终压紧第一轴承的外圈，使蜗轮蜗杆中心距略微减小，从而自动消除磨损带来的啮合间隙。
(3)扭转弹簧的起始臂安装在紧定螺栓的安装槽上，结束臂与壳体的凸台抵靠，位置牢固。
(4)第一轴承安装在壳体的腰形安装孔中，使蜗杆轴向存在角度倾斜空间，能够小范围自动调节蜗轮蜗杆中心距，与紧定螺栓及扭转弹簧配合作用，达到消除误差的作用。
(5)采用挡圈对轴承进行轴向限位，允许轴承径向小范围移动，且结构简单，占用空间小。
附图说明
图1为本实施例蜗轮蜗杆的剖视图；
图2为图1中第一轴承处的局部放大视图；
图3为本实施例中第一轴承的安装孔截面图；
图4为实施例扭转弹簧处的俯视图；
附图标记：
1为第二挡圈；2为壳体；3为蜗轮轴；4为蜗轮；5为第一轴承；6为第一挡圈；7为端盖；8为扭转弹簧；9为紧定螺栓；10为扭簧盖；11为蜗杆；12为第二轴承；13为凸台。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1～4所示，一种带中心距调节及间隙消除机构的蜗轮蜗杆，蜗杆11两端分别通过第一轴承5和第二轴承12安装在壳体内，端盖7安装在第一轴承5的右侧，防尘防水。其中，第一轴承5安装在壳体2的腰形安装孔中，其截面形状如图3所示，通过第一挡圈6和壳体2的轴肩进行轴向限位，第一轴承5可在腰形安装孔内沿腰形孔两个半圆圆形连线方向小范围平滑移动，第二轴承12以微小间隙配合安装或包裹弹性材料安装在壳体2的安装孔内，并由第二挡圈1和壳体2的轴肩进行轴向限位，通过第一轴承5和第二轴承12的配合，使蜗杆11的轴线可以小角度偏斜，达到蜗轮蜗杆中心距可以微调的目的。在安装蜗轮蜗杆后，安装紧定螺栓9，使紧定螺栓9的底部顶住第一轴承5的外圈，并使紧定螺栓的安装力矩达到预先设定的一个较小的力矩值，在紧定螺栓9上开槽安装扭簧8起始臂，扭簧8预先扭转一定角度后，即达到一个预先设定的预紧力矩后，将扭簧8结束臂搭在壳体2的凸台13上，如图4，这样便给紧定螺栓9施加了一个特定的预紧扭矩，使紧定螺栓9给第一轴承5的径向施加一个特定的压紧力，使蜗轮4与蜗杆11贴合，并且贴合的挤压作用力是比较一致的，从而保证蜗轮蜗杆的传动阻力和传动效率比较一致。壳体上安装有扭簧盖10，扭簧盖10距扭簧8一小段距离，防止扭簧8因预紧力而脱出。
当蜗轮蜗杆长时间使用后，蜗轮蜗杆磨损产生啮合间隙时，扭转弹簧8在预紧扭矩作用下，自动旋转一个小角度，使紧定螺栓9的底部始终压紧第一轴承5的外圈，使蜗轮蜗杆中心距略微减小，从而自动消除磨损带来的啮合间隙。
由于紧定螺栓9的自锁作用，紧定螺栓9只会绕压紧第一轴承5的方向转动，不会反向转动。
虽然在间隙自动补偿过程中，扭簧8的预紧力逐渐减小，但仍能保证蜗轮4与蜗杆11之间的压紧力在一个较小的变化范围内。
实施例2
一种带有如实施例1所述的带中心距调节及间隙消除机构的蜗轮蜗杆的液压制动器，包括依次连接的制动电机、蜗轮蜗杆和制动主缸，所述的蜗轮蜗杆中的蜗杆11与制动电机输出轴同轴连接，蜗轮4与制动主缸的活塞传动连接。
实施例3
实施例1所述的蜗轮蜗杆还可应用于电动助力转向系统，包括助力电机、蜗杆、蜗轮，蜗轮蜗杆中的蜗杆与助力电机输出轴同轴连接，蜗轮与转向柱或转向齿轮同轴连接。

Claims (9)

1.一种带中心距调节及间隙消除机构的蜗轮蜗杆，包括相互啮合的蜗轮(4)和蜗杆(11)，其特征在于，还包括壳体(2)、第一轴承(5)、第二轴承(12)和紧定螺栓(9)，所述的壳体(2)包覆在蜗轮(4)和蜗杆(11)外部，所述的蜗杆(11)两端分别通过第一轴承(5)和第二轴承(12)安装在壳体(2)内，所述的第一轴承(5)和第二轴承(12)的内圈与壳体(2)的相对位置不固定，使蜗杆(11)的轴向可偏移，从而调节蜗轮(4)与蜗杆(11)的中心距，所述的紧定螺栓(9)穿过壳体(2)，底部顶在第一轴承(5)外圈，沿第一轴承(5)的径向施加压紧力，使蜗轮(4)与蜗杆(11)贴合；
所述蜗轮蜗杆还包括扭转弹簧(8)，所述的紧定螺栓(9)上设有安装槽或安装孔，所述的扭转弹簧(8)的起始臂安装在安装槽或安装孔上，结束臂与壳体(2)连接，扭转弹簧(8)给紧定螺栓(9)施加预紧扭矩。
2.根据权利要求1所述的一种带中心距调节及间隙消除机构的蜗轮蜗杆，其特征在于，所述的壳体(2)上设有凸台(13)，所述的扭转弹簧(8)的结束臂与凸台(13)抵靠。
3.根据权利要求1所述的一种带中心距调节及间隙消除机构的蜗轮蜗杆，其特征在于，所述的第一轴承(5)安装在壳体(2)的腰形安装孔中，使蜗杆(11)轴向存在角度倾斜空间。
4.根据权利要求3所述的一种带中心距调节及间隙消除机构的蜗轮蜗杆，其特征在于，所述的腰形安装孔的长轴与蜗轮蜗杆中心点连线方向平行。
5.根据权利要求1所述的一种带中心距调节及间隙消除机构的蜗轮蜗杆，其特征在于，还包括第一挡圈(6)，所述的第一挡圈(6)和壳体(2)的轴肩对第一轴承(5)进行轴向限位。
6.根据权利要求1所述的一种带中心距调节及间隙消除机构的蜗轮蜗杆，其特征在于，所述的第二轴承(12)间隙配合安装在壳体(2)的安装孔内，或第二轴承(12)外圈包裹弹性材料并安装在壳体(2)的安装孔内，或第二轴承(12)采用调心轴承，或第二轴承(12)存在游隙，使蜗杆(11)轴向存在角度倾斜空间。
7.根据权利要求6所述的一种带中心距调节及间隙消除机构的蜗轮蜗杆，其特征在于，还包括第二挡圈(1)，所述的第二挡圈(1)和壳体(2)的轴肩对第二轴承(12)进行轴向限位。
8.一种带有如权利要求1～7任一所述的带中心距调节及间隙消除机构的蜗轮蜗杆的电子液压制动器，其特征在于，包括依次连接的制动电机、蜗轮蜗杆和制动主缸，所述的蜗轮蜗杆中的蜗杆与制动电机输出轴同轴连接，蜗轮与制动主缸的活塞传动连接。
9.一种带有如权利要求1～7任一所述的带中心距调节及间隙消除机构的蜗轮蜗杆的电动助力转向系统，其特征在于，包括依次连接的助力电机、蜗轮蜗杆和转向柱或转向齿轮，所述的蜗轮蜗杆中的蜗杆与助力电机输出轴同轴连接，蜗轮与转向柱或转向齿轮同轴连接。
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