CN110239616B - 浮动蜗杆轴承孔偏移 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种动力转向组件。该动力转向组件可包括壳体、第一轴承、第二轴承、蜗杆和蜗轮。第一轴承设置在壳体内并限定第一中心轴线。第二轴承设置在壳体内并限定从第一中心轴线偏移的第二中心轴线。第一轴承和第二轴承与壳体布置成使得第二轴承响应于施加到第二轴承的负载而可移动，以将第一中心轴线与第二中心轴线对准。

Description

浮动蜗杆轴承孔偏移
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年3月8日提交的美国临时专利申请第62/640,234号的权益，该临时专利申请通过引用整体并入本文。
背景技术
车辆可使用动力转向系统。动力转向系统可通过蜗杆/蜗轮减速组件向车辆的转向轴提供扭矩辅助，以使得至少一个可转向车轮枢转。蜗杆/蜗轮减速组件会随着时间的推移而磨损并且可能影响整体动力转向系统的感觉以及噪声、振动和声振粗糙度(NVH)性能。随时间推移导致的磨损减少了蜗杆/蜗轮减速组件之间的摩擦并且可能导致NVH性能的降低。
发明内容
根据本公开的实施例，提供了一种动力转向系统。该动力转向系统包括蜗轮、蜗杆、第一轴承和第二轴承。蜗杆由第一轴承和第二轴承可旋转地支撑。第一轴承限定沿第一轴承轴线延伸的第一轴承孔。第二轴承限定沿第二轴承轴线延伸并且从第一轴承孔偏移的第二轴承孔。响应于施加至第一轴承和第二轴承中至少一个的负载，第一轴承轴线和第二轴承轴线沿共同的轴承轴线彼此同轴。
根据本公开的另一实施例，提供了一种动力转向系统。该动力转向系统包括蜗轮、蜗杆、第一轴承和第二轴承。蜗杆由第一轴承和第二轴承可旋转地支撑。第一轴承沿第一轴承轴线延伸，第二轴承沿不同于第一轴承轴线的第二轴承轴线延伸。响应于施加到第一轴承和第二轴承中至少一个的负载，第一轴承轴线和第二轴承轴线彼此同轴。
根据本公开的又一实施例，提供了一种动力转向组件。该动力转向组件包括壳体、第一轴承、第二轴承、蜗杆和蜗轮。第一轴承设置在壳体内并限定第一中心轴线。第二轴承设置在壳体内并限定从第一中心轴线偏移的第二中心轴线。第一轴承和第二轴承与壳体布置成使得第二轴承响应于施加到该第二轴承的负载而可移动，以使第一中心轴线与第二中心轴线对准。蜗杆包括螺纹部分。蜗杆在第一轴承与第二轴承之间延伸并由第一轴承和第二轴承支撑。蜗轮设置在壳体内，用于与蜗杆的螺纹部分啮合。
根据本公开的再一实施例，提供了一种动力转向组件。该动力转向组件包括壳体、固定轴承、蜗杆和浮动轴承。固定轴承设置在壳体内并限定第一孔和第一中心轴线。蜗杆包括第一蜗杆端和第二蜗杆端。蜗杆在第一蜗杆端处由固定轴承支撑。浮动轴承设置在壳体内并在第二蜗杆端处支撑蜗杆。浮动轴承限定第二孔和第二中心轴线。浮动轴承布置在壳体内以在至少第一位置与第二位置之间移动。第一位置被定义为固定轴承和浮动轴承彼此布置成使得第一中心轴线和第二中心轴线彼此偏移的位置。第二位置被定义为固定轴承和浮动轴承彼此布置成使得第一中心轴线和第二中心轴线同轴的位置。
从以下结合附图的描述，这些和其他优点和特征将变得更加显而易见。
附图说明
视作本发明的主题在说明书结尾的权利要求中被特别指出并清楚地要求保护。通过结合附图的以下详细描述，本发明的前述和其他特征以及优点将变得显而易见，在附图中：
图1是示意性侧视图，示出了处于第一位置的动力转向系统的一部分的示例；
图2是以截面示出的示意性侧视图，示出了处于第二位置的图1的动力转向系统的一部分的示例；
图3是动力转向组件的一部分的示例的以局部截面示出的侧视图；
图4是动力转向系统的一部分的示例的以截面示出的侧视图；
图5是以截面示出的示意性侧视图，示出了处于第一位置的动力转向系统的一部分的示例；以及
图6是以截面示出的侧视图，示出了处于第二位置的动力转向系统的一部分的示例。
具体实施方式
现在参考附图，其中将参考不会限制本发明的具体实施例来描述本发明，图1是示出了动力转向系统的示例的示意图。动力转向系统可为电力(electric power，电动助力)转向系统。动力转向系统包括蜗杆、第一轴承或第一轴承组件、第二轴承或第二轴承组件以及蜗轮。
蜗杆、第一轴承、第二轴承和蜗轮可设置在壳体组件内。该壳体组件可包括第一壳体和第二壳体。第一壳体可限定内腔，该内腔接收并容纳蜗杆的一部分和蜗轮。第二壳体可操作地连接至第一壳体。第二壳体可为沿第二轴线在第一端与第二端之间延伸的长形壳体。第二线轴可横向于蜗轮的第一轴线设置。
第二壳体限定了在第一端与第二端之间延伸的内腔。内腔可接收和容纳蜗杆的至少一部分。
蜗杆可沿蜗杆轴线在第一蜗杆端与第二蜗杆端之间延伸。蜗杆可具有沿蜗杆轴线在第一蜗杆端与第二蜗杆端之间测量的蜗杆长度。蜗杆还可具有蜗杆直径。蜗杆的螺纹与蜗轮啮合，使得蜗杆围绕蜗杆轴线的旋转引起蜗轮围绕蜗轮的第一轴线的旋转。
蜗杆在第一蜗杆端处由可靠近第二壳体的第一端设置的第一轴承可旋转地支撑，蜗杆在第二蜗杆端处由可靠近第二壳体的第二端设置的第二轴承可旋转地支撑。第一轴承设置在第一蜗杆端周围。第二轴承设置在第二蜗杆端周围。
如本文进一步描述的，当轴承处于第二位置时，轴承共同轴线可在第一轴承的第一轴承轴线与第二轴承的第二轴承轴线之间延伸。
第一轴承可沿第一轴承轴线轴向地延伸并围绕该第一轴承轴线设置。第一轴承可具有沿第一轴承轴线在第一轴承第一轴向端与第一轴承第二轴向端之间延伸的第一轴承宽度。第一轴承可至少部分地限定第一轴承孔，所述第一轴承孔沿第一轴承轴线从第一轴承第一轴向端延伸到第一轴承第二轴向端。
蜗杆的第一蜗杆端可至少部分地延伸到第一轴承孔中。可从靠近第一轴承中心线设置的第一蜗杆端到大致横向于蜗轮的第一轴线设置的蜗轮中心线测量第一距离D1。
第一轴承可沿大致横向于轴承共同轴线和第一轴承轴线设置的第一轴承中心线径向地延伸。第一轴承可具有沿第一轴承中心线在第一轴承第一径向端与第一轴承第二径向端之间延伸的第一轴承高度或直径。
第二轴承可与第一轴承轴向地间隔开。如本文进一步描述的，第二轴承可沿第二轴承轴线轴向地延伸，当轴承取向为第二位置时，该第二轴承轴线可设置成与轴承共同轴线大致同轴。第二轴承可具有沿第二轴承轴线在第二轴承第一轴向端与第二轴承第二轴向端之间延伸的第二轴承宽度。第二轴承可部分地限定第二轴承孔，所述第二轴承孔沿第二轴承轴线从第二轴承第一轴向端延伸到第二轴承第二轴向端。可从第一轴承第二轴向端到第二轴承第二轴向端测量宽度W1。
蜗杆的第二蜗杆端可至少部分地延伸到第二轴承孔中。可从可靠近第二轴承中心线设置的第二蜗杆端到蜗轮中心线测量第二距离D2。
第二轴承可沿第二轴承中心线径向地延伸，第二轴承中心线可大致横向于轴承共同轴线和第二轴承轴线设置。第二轴承可具有沿第一轴承中心线在第二轴承第一径向端与第二轴承第二径向端之间延伸的第二轴承高度或直径。第二轴承的取向或尺寸可制定成与第一轴承不同，以使得第二轴承轴线从蜗杆轴线径向地偏移，从而限定止回间隙(backstopgap，逆止间隙)。在至少一个实施例中，如本文进一步描述的，当轴承处于第一位置中时，第二轴承轴线可相对于第一轴承轴线径向地偏移或不同于第一轴承轴线。
第一轴承和/或第二轴承中的至少一个布置成在弹簧预载下相对于该第一轴承和/或第二轴承中的另一个浮动或行进，以减小因构建差异或公差、热效应或磨损而引起的摩擦变化。第一轴承和/或第二轴承中的至少一个的浮动或行进可导致蜗杆浮动，从而使得在蜗轮的第一轴线与第一轴承轴线之间测得的第一中心线距离大于在第二轴承轴线或蜗杆轴线与蜗轮的第一轴线之间测得的第二中心线距离。
如图1所示，浮动可通过在蜗杆轴线与轴承共同轴线或非浮动轴承(例如第一轴承)的孔的轴承轴线之间测得的蜗杆角而影响或改变蜗杆与蜗轮之间的啮合，使得力矩被施加到相对的轴承。为了引起由例如第一轴承相对于第二轴承的浮动行为产生的蜗杆角，第二轴承的第二轴承孔可相对于第一轴承的第一轴承孔具有径向偏移。在这种配置中，响应于施加至第一轴承和/或第二轴承中的至少一个的负载，第一轴承可在第一调节方向上移动远离蜗轮，而第二轴承可在设置成与第一调节方向相反的第二调节方向上朝向蜗轮移动。第一轴承孔和第一轴承轴线可在第一方向上径向地偏移，并且第二轴承孔和第二轴承轴线可在设置成与第一方向相反的第二方向上径向地偏移。
第一轴承孔与第二轴承孔之间的偏移或第一轴承轴线与第二轴承轴线之间的偏移可以被抵偿，使得在负载(例如，大于一阈值的负载)下，第一轴承可在第一轴承孔内被推动而抵靠到其行进极限，并且轴承沿共同轴承轴线同轴且蜗杆角接近于零，如图2所示，同时保持蜗杆轴线与第二轴承轴线之间的止回间隙。这将第一轴承和第二轴承定位在这样的位置中，在所述位置中，改善了在高负载下的轴承寿命以及噪音、振动和与声振粗糙度(NVH)效应。
图3示出了动力转向组件(在此通常称为动力转向组件10)的一部分的示例。动力转向组件10可为电力转向齿轮箱等。动力转向组件10可包括壳体12、蜗轮14、蜗杆16和补偿机构18。
壳体12可限定第一内腔部分20，该第一内腔部分接收并容纳第一控制轴22的一部分和蜗轮14。第一控制轴22的至少一部分沿第一轴线24延伸穿过蜗轮14和壳体12。壳体12还可限定第二内腔部分26，该第二内腔部分26沿第二轴线28在第一端30与第二端32之间延伸。第二轴线28可横向于第一轴线24取向。
第二内腔部分26可接收并容纳蜗杆16的至少一部分。蜗杆16的螺纹可布置成与蜗轮14接合，以使得蜗杆16围绕第二轴线28的旋转导致蜗轮14的旋转并因而导致第一控制轴22围绕第一轴线24的旋转。蜗杆16可由沿第二轴线延伸并且至少部分地延伸超过第二端32的第二控制轴34的至少一部分限定。第二控制轴34可由靠近第二内腔部分26的第一端30设置的第一蜗杆轴承36和靠近第二内腔部分26的第二端32设置的第二蜗杆轴承38可旋转地支撑。第二内腔部分26的第一端30还可限定弹簧孔(未示出)。弹簧孔可沿着大致垂直于第二轴线28取向的弹簧孔轴线延伸。
壳体12的第三内腔部分44可从第二内腔部分26的第二端32延伸。第三内腔部分44可为马达锥形壳体。第二控制轴34的至少一部分可延伸到第三内腔部分44中并且至少部分地穿过第三内腔部分。
图4是示出动力转向组件(在此通常称为动力转向组件50)的示例的示意图。动力转向组件50可与车辆一起操作以辅助驾驶员进行转向输入。动力转向组件50可为电力(电动助力)转向系统。动力转向组件50可包括蜗杆52、第一轴承54、第二轴承56和蜗轮58。蜗杆52、第一轴承54、第二轴承56和蜗轮58可设置在壳体(图4中未示出)内。蜗杆52和蜗轮58可各自包括齿，所述齿在动力转向组件50的运行期间彼此啮合以帮助将扭矩传递到蜗轮。
第一轴承54可限定第一中心轴线60。第二轴承56可限定第二中心轴线62。第一轴承54和第二轴承56可彼此布置成使得在第一中心轴线60与第二中心轴线62之间限定间隙64。
第一轴承54可限定第一孔66。第一孔66的尺寸可制定成接收第一轴承54并将第一轴承54保持在固定位置中。在本文中第一轴承54也可被称为固定轴承。蜗杆52和壳体可彼此布置成使得蜗杆的第一端至少部分地延伸到第一孔66中。
第二轴承56可与壳体布置成在至少第一位置与第二位置之间移动。第一位置可被定义为其中轴承彼此布置成使得第一中心轴线60和第二中心轴线62彼此偏移的位置，如由间隙64表示的。第二位置可被定义为其中轴承彼此布置成使得第一中心轴线60和第二中心轴线62同轴的位置。第二轴承56可至少部分地限定第二孔68。第二孔68可与壳体布置成使得蜗杆52的第二端至少部分地在第二孔68内延伸。第二孔68的尺寸可制定为在第二轴承56的一侧部与第二孔68的表面之间限定空隙区域70。空隙区域70可提供用于第二轴承56移动的空间，如箭头72所示。在本文中第二轴承56可被称作浮动轴承。
第一孔66和第二孔68中每一个的尺寸可制定成帮助控制第一轴承54和第二轴承56中每一个相对于第一中心轴线60的位置。
图5和图6是以截面示出的侧视图，示出了转向组件(在此通常称为转向组件100)的一部分的示例。在图5中，示出转向组件100处于第一位置。在图6中，示出转向组件100处于第二位置。转向组件100可包括蜗杆104、第一轴承106、第二轴承108和蜗轮110。蜗杆104、第一轴承106、第二轴承108和蜗轮110可设置在壳体114内。蜗杆104可包括位于第一蜗杆端与第二蜗杆端之间的螺纹部分115。螺纹部分115可用于与蜗轮110的齿啮合。蜗杆104可在第一轴承106与第二轴承108之间延伸并由第一轴承和第二轴承支撑。
第一轴承106可固定在壳体内并且在本文中也可被称为固定轴承。第一轴承106可限定第一中心轴线118并且可至少部分地限定第一轴承孔120。第一轴承孔120的尺寸可制定成将第一轴承106保持在基本固定的位置中。蜗杆104的第一蜗杆端可至少部分地延伸到第一轴承孔120中。第二轴承108可限定第二中心轴线124并且可至少部分地限定第二轴承孔126。蜗杆104的第二端可至少部分地延伸到第二轴承孔126中。图5中所示的转向组件100的构造可使得第一中心轴线118和第二中心轴线124彼此偏移，以限定上述第一位置。
在第一位置中，第一中心轴线118和第二中心轴线124可彼此偏移，如由间隙127表示的。第一轴承106和第二轴承108可布置在壳体114内，以使得第二轴承108响应于施加到第二轴承108的负载而可移动，从而使第一中心轴线118与第二中心轴线124对准。图6中所示的转向组件100的构造可限定上述第二位置。在第二位置中，第二轴承108已在第二轴承孔126内移动，从而使得第一中心轴线118和第二中心轴线124以同轴关系对齐。
虽然仅结合有限数量的实施例详细描述了本发明，但应容易理解，本发明不限于这些公开的实施例。相反，可以改进本发明以包含此前未描述但是在精神和范围上与本发明相当的任何数量的变型、改变、替换或等同布置。另外，虽然已经描述了本发明的各种实施例，但是应该理解，本发明的方案可以仅包括所描述的实施例中的一些。因此，本发明不应被视为受前述描述的限制。

Claims (14)

1.一种动力转向系统，包括：
蜗轮；和
蜗杆，所述蜗杆沿蜗杆轴线在第一蜗杆端与第二蜗杆端之间延伸，所述蜗杆与所述蜗轮啮合，所述蜗杆由第一轴承和第二轴承能旋转地支撑，
所述第一轴承限定沿第一轴承轴线延伸的第一轴承孔，所述第二轴承限定沿第二轴承轴线延伸的第二轴承孔，所述第二轴承孔从所述第一轴承孔偏移，
所述第一轴承孔的尺寸被制定成将所述第一轴承保持在固定位置；
所述第二轴承孔的尺寸被制定成在所述第二轴承的至少一个侧部与所述第二轴承孔的表面之间提供空隙；而且
所述第一轴承和所述第二轴承被构造成响应于施加到所述第二轴承的负载而移动，以变成沿共同的轴承轴线彼此同轴。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一轴承孔沿第一方向偏移，并且所述第二轴承孔沿与所述第一方向相反的第二方向偏移。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述蜗杆轴线与所述第一轴承轴线之间限定有蜗杆角。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，响应于施加到所述第二轴承的负载，所述蜗杆角接近于零。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一蜗杆端至少部分地延伸到所述第一轴承孔中。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二蜗杆端至少部分地延伸到所述第二轴承孔中。
7.一种动力转向组件，包括：
壳体；
第一轴承，所述第一轴承设置在第一轴承孔内并限定第一中心轴线；
第二轴承，所述第二轴承设置在第二轴承孔内并限定第二中心轴线；
所述第一轴承孔的尺寸被制定成将所述第一轴承保持在固定位置；
所述第二轴承孔的尺寸被制定成在所述第二轴承的至少一个侧部与所述第二轴承孔的表面之间提供空隙；
其中，所述第二轴承被构造成从所述第一中心轴线偏移，所述第一轴承和所述第二轴承与所述壳体设置成使得所述第二轴承响应于施加到所述第二轴承的负载而能够移动，以将所述第一中心轴线与所述第二中心轴线对准；
蜗杆，所述蜗杆至少部分地设置在所述壳体内并包括螺纹部分，所述蜗杆在所述第一轴承与所述第二轴承之间延伸并由所述第一轴承和所述第二轴承支撑；和
蜗轮，所述蜗轮设置在所述壳体内，用于与所述蜗杆的螺纹部分啮合。
8.根据权利要求7所述的组件，其中，所述壳体包括用于接收所述第一轴承的所述第一轴承孔和用于接收所述第二轴承的所述第二轴承孔，所述第一轴承孔的尺寸被制定成将所述第一轴承保持在固定位置，并且所述第二轴承孔的尺寸被制定成在所述第二轴承的至少一个侧部与所述第二轴承孔的表面之间提供空隙。
9.根据权利要求8所述的组件，其中，所述第二轴承的所述至少一个侧部与所述第二轴承孔的表面之间的空隙的尺寸被制定成使得所述第二轴承能移动，以将所述第二中心轴线与所述第一中心轴线对准。
10.根据权利要求8所述的组件，其中，所述蜗杆包括第一蜗杆端和第二蜗杆端，所述第一蜗杆端至少部分地延伸到所述第一轴承孔中。
11.根据权利要求8所述的组件，其中，所述蜗杆包括第一蜗杆端和第二蜗杆端，所述第二蜗杆端至少部分地延伸到所述第二轴承孔中。
12.根据权利要求7所述的组件，其中，所述第二中心轴线从所述第一中心轴线偏移，使得所述第二轴承响应于大于一负载阈值的负载而移动，以使得所述第一中心轴线和所述第二中心轴线同轴。
13.根据权利要求7所述的组件，其中，所述第二轴承限定轴承中心线，所述轴承中心线取向为基本横向于所述第一中心轴线。
14.一种动力转向组件，包括：
壳体；
固定轴承，所述固定轴承设置在所述壳体内并限定第一孔和第一中心轴线，所述第一孔的尺寸被制定成将所述固定轴承保持在固定位置；
蜗杆，所述蜗杆包括第一蜗杆端和第二蜗杆端，所述蜗杆由所述固定轴承支撑在所述第一蜗杆端处；
浮动轴承，所述浮动轴承设置在第二轴承孔内并在所述第二蜗杆端处支撑所述蜗杆，所述第二轴承孔的尺寸被制定成在所述浮动轴承的至少一个侧部与所述第二轴承孔的表面之间提供空隙，所述浮动轴承限定第二中心轴线，所述浮动轴承被设置在所述壳体内，以在至少第一位置与第二位置之间移动，所述第一位置被定义为所述轴承彼此布置成使得所述第一中心轴线和所述第二中心轴线彼此偏移的位置，所述第二位置被定义为所述轴承彼此布置成使得所述第一中心轴线和所述第二中心轴线响应于施加到所述浮动轴承的负载而同轴。
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