CN109747701B - 电动助力转向组件 - Google Patents

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Abstract

一种组装电动助力转向组件的方法，其包括提供轴，该轴在第一轴端与第二轴端之间沿纵向轴线延伸。该方法还包括通过模具挤出或拉出轴，以限定在第一轴端与第二轴端之间延伸的花键。花键包括具有第一尖端的第一齿。该方法还包括在花键的一部分之上施加套筒，使得套筒从第二轴端朝向第一轴端延伸。

Description

电动助力转向组件
背景技术
车辆设置有电动助力转向(electric power steering)系统，该电动助力转向系统布置成提供转向辅助以帮助车辆的操作者使车辆回转或转向。电动机可驱动地连接到电动助力转向系统的一部分，例如转向轴。电动机和转向轴可能要求每个部件经历多次加工操作以确保电动机和转向轴能够彼此配合。
因此，期望降低电动机和转向轴的复杂性，以使电动机转向轴能够更容易制造。
发明内容
根据本公开的实施例，提供了一种电动助力转向组件。电动助力转向组件包括轴和套筒。轴在第一轴端与第二轴端之间沿纵向轴线延伸。轴限定了在第一轴端与第二轴端之间延伸的花键。轴在第一轴端与第二轴端之间具有恒定的横截面形状。套筒设置在花键的一部分之上并从第二轴端朝向第一轴端延伸。
根据另一实施例，一种电动助力转向组件。该电动助力转向组件包括可绕纵向轴线旋转的转子组件。转子组件具有外表面和内表面。转子组件限定多个磁体袋，上述多个磁体袋设置成靠近外表面。内表面限定多个转子齿。
根据又一实施例，提供了一种组装电动助力转向组件的方法。该方法包括提供轴，该轴在第一轴端与第二轴端之间沿纵向轴线延伸。该方法还包括通过模具挤出或拉出轴以限定在第一轴端与第二轴端之间延伸的花键。花键包括具有第一尖端的第一齿。该方法还包括在花键的一部分之上施加套筒，使得套筒从第二轴端朝向第一轴端延伸。
通过以下结合附图的描述，以上和其他优点和特征将变得更加明显。
附图说明
本公开的主题在说明书结尾处的权利要求中特别指出并清楚地要求保护。通过以下结合附图的详细描述，本公开的前述和其他特征以及优点将变得显而易见，附图中：
图1是具有恒定横截面形状的轴的侧视图；
图2是轴的侧视图，该轴具有应用于轴的一端的套筒；
图3是轴的端视图；
图3A是现有技术的轴组件的侧视图；
图4是转子组件的端视图；
图5和图6是安装在具有套筒的轴上的转子组件的立体图；
图7和图8是安装在具有套筒和接收部分的轴上的转子组件的立体图；以及
图9-图11是安装在具有套筒的轴上并且与轴扭转配合的转子组件的端视图。
具体实施方式
现在参考附图，其中将参考特定实施例描述本公开，但不限制本公开，应理解，所公开的实施例仅是本公开的说明，其可以以各种替代形式实施。附图不一定按比例；某些特征可能被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为教导本领域技术人员以各种方式使用本公开的代表性基础。
参见图5-图11，电动助力转向组件10可设置于车辆。电动助力转向组件10包括轴12、套筒14和转子组件16。
参见图1-图3，轴12可以是输入轴、输出轴或中间轴中的至少一个。轴12沿第一轴端22和第二轴端24之间的纵向轴线20延伸。轴12至少部分地沿纵向轴线20接收在转子组件16内或延伸穿过转子组件16。
参见图3，轴12限定花键30，该花键沿纵向轴线20在第一轴端22与第二轴端24之间延伸。花键30包括具有第一尖端34的第一花键或第一齿32，具有第二尖端38的第二花键或第二齿36，具有第三尖端42的第三花键或第三齿40，以及具有第四尖端46的第四花键或第四齿44。第一齿32与第二齿36间隔开并且限定第一对相邻的齿。第三齿40与第四齿44间隔开并且限定第二对相邻的齿。第一对相邻的齿与第二对相邻的齿周向间隔开。
第一根部50限定在第一对相邻的齿(例如第一齿32和第二齿36)之间。第一根部50被设置成平行于纵向轴线20并且沿纵向轴线20延伸。第二根部52限定在第二对相邻的齿(例如第二齿36和第三齿40)之间。第二根部52被设置成平行于纵向轴线20并且朝向纵向轴线20延伸。
如图3A所示，现有技术的轴组件200包括输入轴212，该输入轴212可操作地联接到方向盘(未示出，steering wheel，转向盘)并且响应于通过使用者的方向盘的旋转而旋转。输入轴212通过扭杆216可操作地联接到输出轴214。扭杆216在方向盘上施加转矩，该转矩为驾驶员提供触觉响应。
扭杆216插入输入轴212的腔218中并延伸穿过输入轴212的开口端220并进入输出轴214的腔222中。通过将扭杆216压配到腔218中以及腔222中，扭杆216分别联接到输入轴212和输出轴214。
输入轴212设置有从输入轴212的外表面延伸的止动齿230。止动齿230与输出轴214接合并与蜗轮或转子240接合。蜗杆或转子240可以压配到止动齿230上，使得蜗杆或转子240在止动齿230上安置(seat)或转位(index)。止动齿230还可以帮助限定输出轴214和/或蜗杆或转子240相对于输入轴212的旋转边界。
返回参照图3，轴12在第一轴端22与第二轴端24之间具有恒定的横截面形状(form)。轴12的恒定横截面形状可以是轴大径(shaft major diameter)54或轴小径(shaftminor diameter)56。轴12的恒定横截面形状消除了转子组件安装凸起或止动齿230对蜗杆、转子或转子组件进行安置或转位的需要。
轴大径54可以在周向地或径向地彼此相对地设置的花键30的尖端之间测量。例如，轴大径54可以在第一齿32的第一尖端34或第二齿36的第二尖端38与第三齿40的第三尖端42或第四齿44的第四尖端46之间测量。
轴小径56可以在周向地或径向地彼此相对地设置的花键30的根部之间测量。例如，轴小径56可以在第一对相邻的齿的第一根部50和第二对相邻的齿的第二根部52之间测量。
花键30可以通过拉伸工艺(drawing process)或挤压工艺中的至少一种形成或限定，使得轴12具有恒定的横截面形状。使用拉伸工艺或挤压工艺沿轴12的长度方向产生连续花键。挤压或拉伸工艺的实施降低了总零件价格并简化了轴12的设计。
参见图1、图2和图5-图8所示，轴12可包括从第一轴端22沿纵向轴线20延伸的接收部分60。接收部分60的恒定的横截面形状可小于轴12的恒定的横截面形状。接收部分60被布置成接收方向盘、另一轴或另一电动助力转向组件部件(例如轴承)中的至少一个。
参见图7和图8所示，轴12可以限定凹陷区域62，该凹陷区域62中断花键30，使得花键30沿着轴12的长度不连续。凹陷区域62可以是轴12未设置有花键并且其横截面直径小于转子组件16的转子的小直径的部分。凹陷区域62设置在第一轴端22与第二轴端24之间并与第一轴端22和第二轴端24间隔开。转子组件16在凹陷区域62内相对于花键30旋转或定位，以使转子组件16能够安置在花键30上。花键30的一部分在凹陷区域62设置有引入部或倒角64之后继续帮助转子组件16的转子穿过和安置在轴12的花键30上。
参见图2和图5-图9所示，套筒14围绕轴12的一部分设置。套筒14设置在花键30的靠近第二轴端24设置的部分之上。套筒14也可设置在第一对相邻的齿和第二对相邻的齿上方；套筒14可以延伸到第一根部50和第二根部52中。套筒14从第二轴端24朝向第一轴端22延伸。套筒14可以是过模制的套筒，其用作衬套、轴承、或者滑动接口，其被布置成便于电动助力转向组件10的部件相对于轴12的滑动移动。套筒14可以增加轴12的供套筒14设置在其上的部分的横截面形状。
参见图4-图8所示，转子组件16可围绕纵向轴线20旋转，并可与轴12一起旋转。转子组件16可以是内部永磁电动机的一部分，该内部永磁电动机被设置成相对于定子组件旋转。在至少一个实施例中，转子组件16可以是传感器组件的一部分，该传感器组件感测被输入到轴12中的转矩或力的量，或者感测轴12的旋转位置。
参见图5-图8，转子组件16在第一端72与第二端74之间沿纵向轴线20轴向地延伸。转子组件16包括外表面80，该外表面80设置在内表面82的径向外侧。外表面80并且内表面82在第一端72与第二端74之间沿纵向轴线20轴向延伸。
外表面80限定多个凹口90和多个桥或凸片(tab)92。多个凹口90从外表面80朝向内表面82延伸。多个凸片92远离外表面80沿远离内表面82延伸的方向而延伸。
当转子组件16安置在轴12上时，内表面82与轴12的花键30接合。内表面82限定具有多个转子齿100的转子轮毂花键。多个转子齿100包括：第一转子花键或第一转子齿102，其具有第一转子尖端104；第二转子花键或第二转子齿106，其具有第二转子尖端108；以及第一转子根部110。
第一转子齿102与第二转子齿106间隔开并靠近第二转子齿106设置。第一转子齿102与第二转子齿106之间设置的区域限定了第一转子根部110。如图4所示，第一转子根部110朝向外表面80延伸，并且是朝向外表面80延伸的突起、齿或突出部112的一部分。
转子组件16具有转子大直径120和转子小直径122。转子大直径120可在周向地或径向地彼此相对地设置的多个转子齿100的根部之间测量。转子小直径122可在彼此周向地或径向地相对设置的多个转子齿100的尖端之间测量。转子小直径122大于轴大径54，使得当转子组件16安置在轴12上时，轴12的花键30与转子组件16的多个转子齿100之间存在过盈配合。
参见图11，当转子组件16安置在轴12上时，多个转子齿100的第一转子齿102的第一转子尖端104可以接合花键30的第一齿32的第一尖端34，多个转子齿100的第二转子齿106的第二转子尖端108可以接合花键30的第二齿36的第二尖端38。
参见图4，内表面82限定开口130，轴12通过该开口130被接纳到内部或延伸穿过该开口130。
转子组件16限定多个磁体袋140和多个腔142。多个磁体袋140靠近外表面80设置。多个磁体袋140径向设置在外表面80与多个腔142之间。多个磁体袋140从第一端72延伸到第二端74。多个磁体袋140各自布置成接收和保持永磁体。
外表面80的多个凹口90中的每个凹口设置在多个磁体袋140的相邻袋之间并在其间延伸。外表面80的多个凸片92中的每个凸片设置在多个磁体袋140中的每个磁体袋上方，或与多个磁体袋140中的每个磁体袋对齐。
多个腔142靠近内表面82设置。多个腔142径向地设置在多个磁体袋140与内表面82之间。多个腔142从第一端72朝向第二端74延伸。多个腔142可以不完全地延伸穿过转子组件16，并且可以具有密封或封闭端76，如图7和图8所示。参照图4，第一转子根部110的突起、齿或突出部112延伸到多个腔142中的一腔中。
多个腔142的相邻腔布置成接收工具150。工具150被布置成使转子组件16围绕纵向轴线20旋转或枢转，以使转子组件16与轴12扭转配合。当转子组件16和轴12扭转配合时，多个转子齿100的第一转子齿102的第一转子尖端104接合花键30的第一齿32的第一尖端34，多个转子齿100的第二转子齿106的第二转子尖端108接合花键30的第二齿36的第二尖端38。
电动助力转向组件10可以通过图9-图11中所示的以下工艺至少部分地组装。轴坯可以采取通过模具被拉伸或挤压中的至少一种方式来加工，以限定轴12的花键30。套筒14可以被施加在花键30的一部分之上，使得套筒14从第二轴端24朝向第一轴端22延伸。
可以提供具有转子组件16的转子组件16，并且转子组件16可以相对于轴12对齐，使得第一轴端22或第二轴端24中的至少一个可以插入到转子组件16的开口130中，如图9所示。转子组件16可以设置在套筒14和轴12之上，如图5、图7和图9所示。
转子组件16的多个转子齿100可相对于轴12的花键30对齐，使得转子组件16的多个转子齿100与轴12的花键30异相。第一齿32设置在第一转子齿102与第二转子齿106之间，如图9所示。换言之，第一齿32布置或接收在第一转子齿102与第二转子齿106之间的空间内，使得转子组件16可以越过套筒14并且转子组件16能够沿纵向轴线20相对于轴12移动。
如图5-图6、图7-图8和图11所示，由于轴12的花键30与转子组件16的多个转子齿100之间的齿对空间取向，转子组件16可以相对于轴12沿着纵向轴线朝向期望的位置移动。
当转子组件16接近期望位置时，可以在轴12的花键30与转子组件16的多个转子齿100之间获得间隙，如图10所示。参见图6，期望的位置可以靠近轴的第一端22。参见图8，期望位置可以靠近凹陷区域62。
可以使用以下工艺将转子组件16轴向压在轴12上。第一齿32可以与第一转子齿102或第二转子齿106中的至少一个对齐。转子组件16可以沿着纵向轴线20轴向地压在轴12上，使得第一转子齿102或第二转子齿106中的至少一个沿倒角64行进(ride)并且安置在第一齿32上。转子组件16安置在轴12上，使得第一尖端34接合第一转子尖端104或第二转子尖端108中的至少一个。
转子组件16可以使用以下工艺扭转地配合到轴12。工具150可以插入多个腔142中的至少一个腔中，如图4、图9和图10所示。工具150可使转子组件16相对于轴12围绕纵向轴线20旋转，使得转子组件16的多个转子齿100与轴12的花键30同相，以将转子组件16扭转地配合到轴12上，如图11所示。
将转子组件16与轴12扭转配合可称为扭转压力操作。将转子组件16扭转地配合到轴12包括使转子组件16相对于轴12旋转和/或使轴12相对于转子组件16旋转，使得花键30与多个转子齿100之间存在齿与齿的接触。
转子组件16可以继续相对于轴12绕纵向轴线20旋转，使得第一齿32的第一尖端34接合第一转子齿102的第一转子尖端104或设置在第一转子齿102的第一转子尖端104上，第二齿36的第二尖端38接合第二转子齿106的第二转子尖端108或设置在第二转子齿106的第二转子尖端108上。转子齿100的尖端与花键30的尖端之间的接合产生齿对齿过盈配合，其将轴12和转子组件16锁定在一起。
虽然仅结合有限数量的实施例详细描述了本公开，但应容易理解，本公开不限于这些公开的实施例。而是可以修改本公开以结合此前未描述但与本公开的范围相当的任何数量的改型、变化、替换或等同设置。另外，虽然已经描述了本公开的各种实施例，但是应该理解，本公开的各方面可以仅包括所描述的实施例中的一些或各种实施例的组合。因此，本公开不应被视为受前述描述的限制。

Claims (13)

1.一种电动助力转向组件，包括：
轴，在第一轴端与第二轴端之间沿纵向轴线延伸，所述轴限定在所述第一轴端与所述第二轴端之间延伸的花键，所述轴在所述第一轴端与所述第二轴端之间具有恒定的横截面形状；
套筒，设置在所述花键的一部分之上并从所述第二轴端朝向所述第一轴端延伸；和
转子组件，安置于所述轴上，所述转子组件包括：
外表面和内表面，所述内表面被布置在所述套筒上并接合所述轴的花键。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向组件，其中，所述花键由拉伸工艺或挤压工艺中的至少一种限定。
3.根据权利要求1所述的电动助力转向组件，其中，所述恒定的横截面形状具有在彼此周向地相对设置的所述花键的尖端之间测量的轴大径。
4.根据权利要求1所述的电动助力转向组件，其中，所述恒定的横截面形状具有在彼此周向地相对设置的所述花键的根部之间测量的轴小径。
5.根据权利要求1所述的电动助力转向组件，其中，所述轴包括从所述第一轴端沿着所述纵向轴线延伸的接收部分。
6.根据权利要求5所述的电动助力转向组件，其中，所述接收部分的直径小于所述轴的恒定的横截面形状的直径。
7.根据权利要求1所述的电动助力转向组件，其中，所述内表面限定多个转子齿，所述多个转子齿被布置成接合所述轴的花键。
8.根据权利要求7所述的电动助力转向组件，其中，所述转子组件限定靠近所述外表面设置的多个磁体袋。
9.根据权利要求8所述的电动助力转向组件，其中，设置在所述多个转子齿的第一转子齿与第二转子齿之间的区域限定第一转子根部，所述第一转子根部朝向所述外表面延伸。
10.根据权利要求9所述的电动助力转向组件，其中，设置在所述第一转子齿与所述第二转子齿之间的所述区域延伸到靠近所述内表面设置的第一腔中。
11.根据权利要求9所述的电动助力转向组件，其中，所述花键包括具有第一尖端的第一齿。
12.根据权利要求11所述的电动助力转向组件，其中，所述第一转子齿具有第一转子尖端。
13.根据权利要求12所述的电动助力转向组件，其中，所述第一转子尖端接合所述第一尖端以将所述转子组件安置在所述轴上。
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