CN110654446A - 减速机构、电动助力转向管柱、电动助力转向器及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减速机构、电动助力转向管柱、电动助力转向器及车辆，所述减速机构包括弹性片以及一对相互啮合的蜗杆和蜗轮，所述蜗杆的一端与所述弹性片相连，所述弹性片产生弹性变形以将所述蜗杆压紧在所述蜗轮上。该减速机构结构简单、易于装配，并且能够自动消除蜗轮蜗杆间隙、自动补偿蜗轮蜗杆的配合中心距。

Description

减速机构、电动助力转向管柱、电动助力转向器及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体地，涉及一种减速机构、具有该减速机构的电动助力转向管柱、具有该减速机构的电动助力转向器以及具有该电动助力转向管柱和/或该电动助力转向器的车辆。

背景技术

现在车辆基本普及了电动助力转向系统，电动助力转向系统具有随速助力、主动阻尼和主动回正功能，在实现自动泊车和车道保持及以后的自动驾驶都是必须的执行系统。电动助力现阶段主要还是以蜗轮蜗杆为主。其中，蜗轮的材料以尼龙为主流，尼龙具有较强的吸湿性，吸湿后会膨胀。另外，在使用中蜗轮蜗杆也会磨损，所以蜗轮蜗杆的配合中心距在使用过程中是一个动态变化的过程。为了保证蜗轮蜗杆结构的稳定运行，蜗轮蜗杆减速机构通常需要设置蜗轮蜗杆间隙消除/补偿配合中心距系统。

现有的蜗轮蜗杆减速机构分无消除/补偿系统和具有消除/补偿系统两种，其中，无消除/补偿系统的蜗轮蜗杆减速机构主要采用蜗轮蜗杆分档配对或采取台架冷磨合后选取合格产品的做法。然而，分档配对方法的缺点在于，蜗轮蜗杆不能完全互换，通用性较差，另外，即使配对精准，在使用过程中也会出现磨损和吸湿膨胀的问题，蜗轮蜗杆的配合间隙(配合中心距)不可精确控制，甚至会出现因磨损间隙而产生异响或者膨胀导致配合中心距过小、空载力矩过大等情况，影响蜗轮蜗杆传动的稳定性，影响车辆驾乘品质。冷磨合选用法也同样存在继续磨损和吸湿膨胀的问题。

其中，具有消除/补偿系统的蜗轮蜗杆减速机构主要为在蜗杆前端采用调心轴承或者特殊设计角游隙轴承，并在后端轴承位置设置弹簧、弹片、弹性橡胶等弹性件配合使用以消除蜗轮蜗杆啮合间隙/补偿蜗轮蜗杆配合中心距，但存在整体结构复杂、装配工序繁复、成本较高等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种减速机构，该减速机构结构简单、易于装配，并且能够自动消除蜗轮蜗杆间隙、自动补偿蜗轮蜗杆的配合中心距。

为了实现上述目的，本发明提供一种减速机构，所述减速机构包括弹性片以及一对相互啮合的蜗杆和蜗轮，所述蜗杆的一端与所述弹性片相连，所述弹性片产生弹性变形以将所述蜗杆压紧在所述蜗轮上。

可选地，所述弹性片包括内圈、外圈和连接所述内圈和所述外圈的连接部，所述第一轴承座与所述内圈相连，所述弹性片产生弹性变形以使所述内圈的轴线和所述外圈的轴线的间距产生变化。

可选地，所述连接部为两个。

可选地，所述减速机构还包括壳体，所述壳体具有供所述蜗杆插入的容纳孔，所述减速机构还包括中空的端部固定塞，所述端部固定塞设置在所述容纳孔的一端，所述容纳孔的内壁上形成有限位台阶，所述弹性片的外圈夹持在所述限位台阶和所述端部固定塞之间。

可选地，所述容纳孔的内壁上形成有内螺纹，所述端部固定塞上形成有与所述内螺纹匹配的外螺纹。

可选地，所述弹性片上设置有限位凸起，所述限位台阶上形成有限位凹槽，所述限位凸起插入所述限位凹槽。

可选地，所述减速机构还包括设置在所述蜗杆一端的第一轴承座和第一轴承，所述第一轴承容纳在所述第一轴承座内，所述第一轴承座与所述弹性片的内圈相连。

可选地，所述第一轴承座包括底板和环形侧壁，所述底板上开设有供所述蜗杆穿过的孔，所述环形侧壁形成在所述底板的边缘且与所述底板垂直，所述环形侧壁的远离所述底板的一端形成有翻边，所述环形侧壁穿过所述内圈和所述外圈之间的间隙，并且所述环形侧壁上形成有避让所述连接部的槽，沿所述环形侧壁的轴向所述第一轴承设置在所述底板和所述弹性片之间，所述内圈被夹紧在所述第一轴承和所述翻边之间。

可选地，所述减速机构还包括压板，所述压板设置所述第一轴承座内并且位于所述弹性片和所述翻边之间，所述内圈被夹紧在所述第一轴承和所述压板之间。

可选地，所述弹性片设置在所述蜗杆的与电机相连的一端。

可选地，所述减速机构还包括壳体，所述蜗杆的另一端通过第二轴承安装在所述壳体内，所述蜗杆的另一端的直径小于所述第二轴承的内圈的直径，所述蜗杆与所述第二轴承之间设置有弹性圈。

装配时，蜗轮挤压蜗杆压使得蜗杆的远离弹性片的一端朝着远离蜗轮的方向偏移一个角度，蜗杆和蜗轮形成偏心装配。由于蜗轮的偏移使得弹性片产生变形，变形后的弹性片将给蜗杆一个复位弹力，该复位弹力即为使蜗杆压紧在蜗轮上的预压紧力。当蜗杆和/或蜗轮磨损变小时，在预压紧力的作用下，蜗杆自动地朝着靠近蜗轮的方向运动，能够消除因磨损产生的蜗杆和蜗轮之间的间隙，从而保证蜗杆和蜗轮的可靠稳定的啮合。

另外，当蜗轮发生吸湿膨胀后，蜗杆可以进一步挤压弹性片以为蜗杆留出摆动空间，使得蜗杆朝着远离蜗轮的方向运动，从而补偿蜗杆和蜗轮之间的配合中心距，以免出现因蜗杆和蜗轮咬紧而影响蜗轮蜗杆传动的正常运行。该减速机构利用蜗杆和蜗轮偏心装配的结构设计并配合使用弹性片就能同时达到自动消除蜗杆和蜗轮之间的间隙和补偿蜗杆和蜗轮之间的配合中心距的目的，结构简单，使用零部件少，易于装配，成本低。

根据本发明的另一方面，提供一种电动助力转向管柱，包括上述的减速机构。

根据本发明的另一方面，提供一种电动助力转向器，包括上述的减速机构。

根据本发明的另一方面，提供一种车辆，所述车辆包括上述的电动助力转向管柱和/或上述的电动助力转向器。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种实施方式的减速机构中壳体的立体示意图；

图2是本发明一种实施方式的减速机构的剖视示意图；

图3是图2中减速机构的局部示意图；

图4是图2中减速机构的局部示意图(与图3示出的位置不同)；

图5是本发明一种实施方式的减速机构中蜗轮蜗杆的装配立体示意图；

图6是本发明一种实施方式的减速机构中弹性片的立体示意图；

图7是本发明一种实施方式的减速机构中轴承座的立体示意图。

附图标记说明

1 弹性片 11 内圈

12 连接部 13 外圈

131 限位凸起 14 内圈和外圈之间的间隙

2 蜗杆 3 蜗轮

4 第一轴承座 41 底板

411 孔 42 环形侧壁

421 槽 43 翻边

5 第一轴承 6 压板

7 第二轴承 8 弹性圈

9 端部固定塞 10 第二轴承座

100 壳体 101 容纳孔

102 限位台阶 103 限位凹槽

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右、前、后”通常是以相应附图的图面方向为基准定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。

如图1至图7所示，本发明提供了一种减速机构，该减速机构包括壳体100、弹性片1以及设置在壳体100内部的一对相互啮合的蜗杆2和蜗轮3，弹性片1固定在壳体100内，蜗杆2的一端与弹性片1相连，弹性片1产生弹性变形以将蜗杆2压紧在蜗轮3上。

在本发明提供的减速机构中，装配时，如图2所示，可先将蜗杆2放入壳体100内，再将蜗轮3放入壳体100内，蜗轮3挤压蜗杆2使得蜗杆2的远离弹性片1的一端朝着远离蜗轮3的方向偏移一个角度，蜗杆2和蜗轮3形成偏心装配。由于蜗轮3的偏移使得弹性片1产生变形，变形后的弹性片1将给蜗杆2一个复位弹力，该复位弹力即为使蜗杆2压紧在蜗轮3上的预压紧力。当蜗杆2和/或蜗轮3磨损变小时，在预压紧力的作用下，蜗杆2自动地朝着靠近蜗轮3的方向运动，能够消除因磨损产生的蜗杆2和蜗轮3之间的间隙，从而保证蜗杆2和蜗轮3的可靠稳定的啮合。

另外，当蜗轮3发生吸湿膨胀后，蜗杆2可以进一步挤压弹性片1以为蜗杆2留出摆动空间，使得蜗杆2朝着远离蜗轮3的方向运动，从而补偿蜗杆2和蜗轮3之间的配合中心距，以免出现因蜗杆2和蜗轮3咬紧而影响蜗轮蜗杆传动的正常运行。该减速机构利用蜗杆2和蜗轮3偏心装配的结构设计并配合使用弹性片1就能同时达到自动消除蜗杆2和蜗轮3之间的间隙和补偿蜗杆2和蜗轮3之间的配合中心距的目的，结构简单，使用零部件少，易于装配，成本低。在其他可替代的实施方式中，蜗杆2与蜗轮3也可采用非偏心装配，可将弹性片1的一端安装在壳体100上，弹性片1的另一端垂直抵接在蜗轮3上，蜗杆2与蜗轮3装配到位后，弹性片1处于弹性变形状态以提供弹性力使得蜗杆2压紧在蜗轮3上。

进一步地，如图2所示，弹性片1设置在蜗杆2的与电机相连的一端。这样，蜗杆2的与电机相连的一端将是蜗杆2的摆动幅度较小的一端，从而使得电机输出轴在传动过程中摆动幅度较小，有利于保证整个动力传递过程的平稳性和减小对电机可能造成损害。

其中，弹性片1可以具有任意适当的结构和形状。在一种实施方式中，如图6所示，弹性片1可包括内圈11、外圈13和连接内圈11和外圈13的连接部12，第一轴承座4与内圈11相连。

进一步地，如图1和图2所示，壳体100具有供蜗杆2插入的容纳孔101，减速机构还包括中空的端部固定塞9，端部固定塞9设置在容纳孔101的一端，容纳孔101的内壁上形成有限位台阶102，弹性片1的外圈13夹持在限位台阶102和端部固定塞9之间。这样，当蜗杆2的远离弹性片1的一端朝着远离蜗轮3的方向偏转时，由于弹性片1的外圈13被压紧在限位台阶102和端部固定塞9之间，外圈13不能移动，使得内圈11的轴线和外圈13的轴线的间距产生变化，即，在弹性片1的轴线方向上内圈11相对于外圈13有一个偏转角度以使弹性片1的连接部12产生弹性变形。变形后的弹性片1将给蜗杆2一个使其压紧在蜗轮3上的预压紧力。

其中，端部固定塞9与容纳孔101可以采用任意适当的连接方式，例如卡接、过盈配合等。在一种实施方式中，端部固定塞9与容纳孔101可采用螺纹配合以便于拆卸。具体地，如图3所示，容纳孔101的内壁上形成有内螺纹，端部固定塞9上形成有与内螺纹匹配的外螺纹，端部固定塞9插接到容纳孔101中。螺纹配合的方式除了便于拆卸之外，利用螺纹连接自锁性好的特性还能保证端部固定塞9对弹性片1的外圈13的可靠限定。

进一步地，如图2和图3所示，减速机构还包括设置在蜗杆2一端的第一轴承座4和第一轴承5，第一轴承5容纳在第一轴承座4内，第一轴承座4与弹性片1的内圈11相连，弹性片1通过第一轴承座4将蜗杆2压紧到蜗轮3上，第一轴承座4与蜗杆2能够一同在容纳孔101中朝着靠近/远离蜗轮3的方向摆动。

进一步地，如图2、图5和图7所示，第一轴承座4包括底板41和环形侧壁42，底板41上开设有供蜗杆2穿过的孔411，环形侧壁42形成在底板41的边缘且与底板41垂直，环形侧壁42的远离底板41的一端形成有翻边43，环形侧壁42穿过内圈11和外圈13之间的间隙14，并且环形侧壁42上形成有避让连接部12的槽421，沿环形侧壁42的轴向第一轴承5设置在底板41和弹性片1之间，内圈11被夹紧在第一轴承5和翻边43之间。这样，第一轴承5、内圈11、第一轴承座4和蜗杆2形成一个装配整体，如图2和图3所示，当蜗杆2偏心装配时，在弹性片1的轴线方向上内圈11相对于外圈13有一个偏转角度，即，当蜗杆2处于偏心状态时，内圈11和外圈13不共面，内圈11相对于外圈13从连接部12的位置逆时针翻转一个角度。这样，连接部12将给上述装配整体一个复位弹力，在复位弹力的作用下，蜗杆2获得一个压紧在蜗轮3上的预压紧力。当蜗杆2和/或蜗轮3磨损变小时，在预压紧力作用下，上述装配整体将朝着靠近蜗轮3的方向摆动，从而能够消除蜗杆2和蜗轮3之间的间隙。同理，当蜗轮3发生吸湿膨胀后，上述装配整体将朝着远离蜗轮3的方向摆动补偿蜗杆2和蜗轮3之间的配合中心距。

其中，如图6所示，连接部12的个数为两个，且两个连接部12沿内圈11的周向间隔180°分布。这样，当蜗杆2和蜗轮3偏心装配时，内圈11能够沿两个连接部12的连线发生偏转，两个连接部12对称设置的结构使得内圈11的翻转更为省力，而且也便于弹性片1的加工。

另外，为了使得在内圈11和外圈13之间发生相对偏转时，避免外圈13产生周向转动，如图6所示，外圈13上设置有限位凸起131，如图1所示，限位凸起131插入到位于限位台阶102上的限位凹槽103中，以实现对外圈13周向的可靠限位。

另外，如图3和图5所示，减速机构还包括压板6，压板6设置在第一轴承座4内并且位于弹性片1和翻边43之间，内圈11被夹紧在第一轴承5和压板6之间。

装配时，首先，可将第一轴承5、弹性片1及压板6依次装入第一轴承座4内；然后，将第一轴承座4的翻边43翻折90°至与底板41平行，使得压板6的一端抵顶到翻边43上；之后，将蜗杆2过盈装配于第一轴承5，从而使得第一轴承5、内圈11、压板6、第一轴承座4及蜗杆2装配成一体。

进一步地，蜗杆2的另一端可通过第二轴承7安装在壳体100内，蜗杆2与第二轴承7之间设置有弹性圈8。这样，通过弹性圈8的变形可以为蜗杆2的远离弹性片1一端的摆动预留出空间。例如，当蜗轮3吸湿膨胀时，此时，蜗杆2的远离弹性片1的一端通过挤压弹性圈8以朝着远离蜗轮3的方向移动，从而可避免出现蜗轮3咬紧蜗杆2的情况。另外，通过设置弹性圈8还能避免蜗杆2在摆动过程中以及蜗轮蜗杆传动过程中蜗杆2与第二轴承7的内圈产生冲击碰撞，从而使得蜗轮蜗杆传动过程平稳顺滑，并降低噪音，提升汽车操纵性和舒适性。

进一步地，为了实现对弹性圈8在蜗杆2上轴向位置的锁定，如图4所示，在本发明的一种实施方式中，蜗杆2上形成有环形凹槽，弹性圈8形成为O形圈，该O形圈套设在环形凹槽上。环形凹槽设计结构简单且能够实现对弹性圈8的可靠锁定。

其中，第二轴承7既可以直接嵌设在壳体100内，也可以通过轴承座安装在壳体100内。可选地，在一种实施方式中，如图2和图4所示，蜗杆2的远离弹性片1的一端通过第二轴承座10安装到壳体100内。

根据本发明的另一方面，提供一种电动助力转向管柱，该电动助力转向管柱包括上述的减速机构。

根据本发明的另一方面，提供一种电动助力转向器，该电动助力转向器包括上述的减速机构。

根据本发明的另一方面，提供一种车辆，该车辆包括上述的动助力转向管柱和/或上述的电动助力转向器。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种减速机构，其特征在于，所述减速机构包括弹性片(1)以及一对相互啮合的蜗杆(2)和蜗轮(3)，所述蜗杆(2)的一端与所述弹性片(1)相连，所述弹性片(1)产生弹性变形以将所述蜗杆(2)压紧在所述蜗轮(3)上。

2.根据权利要求1所述的减速机构，其特征在于，所述弹性片(1)包括内圈(11)、外圈(13)和连接所述内圈(11)和所述外圈(13)的连接部(12)，所述蜗杆(2)的一端与所述内圈(11)相连，所述弹性片(1)产生弹性变形以使所述内圈(11)的轴线和所述外圈(13)的轴线的间距产生变化。

3.根据权利要求2所述的减速机构，其特征在于，所述减速机构还包括壳体(100)，所述壳体(100)具有供所述蜗杆(2)插入的容纳孔(101)，所述减速机构还包括中空的端部固定塞(9)，所述端部固定塞(9)设置在所述容纳孔(101)的一端，所述容纳孔(101)的内壁上形成有限位台阶(102)，所述弹性片(1)的外圈(13)夹持在所述限位台阶(102)和所述端部固定塞(9)之间。

4.根据权利要求3所述的减速机构，其特征在于，所述弹性片(1)上设置有限位凸起(131)，所述限位台阶(102)上形成有限位凹槽(103)，所述限位凸起(131)插入所述限位凹槽(103)。

5.根据权利要求2所述的减速机构，其特征在于，所述减速机构还包括设置在所述蜗杆(2)一端的第一轴承座(4)和第一轴承(5)，所述第一轴承(5)容纳在所述第一轴承座(4)内，所述第一轴承座(4)与所述弹性片(1)的内圈(11)相连。

6.根据权利要求5所述的减速机构，其特征在于，所述第一轴承座(4)包括底板(41)和环形侧壁(42)，所述底板(41)上开设有供所述蜗杆(2)穿过的孔(411)，所述环形侧壁(42)形成在所述底板(41)的边缘且与所述底板(41)垂直，所述环形侧壁(42)的远离所述底板(41)的一端形成有翻边(43)，所述环形侧壁(42)穿过所述内圈(11)和所述外圈(13)之间的间隙(14)，并且所述环形侧壁(42)上形成有避让所述连接部(12)的槽(421)，沿所述环形侧壁(42)的轴向所述第一轴承(5)设置在所述底板(41)和所述弹性片(1)之间，所述内圈(11)被夹紧在所述第一轴承(5)和所述翻边(43)之间。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的减速机构，其特征在于，所述减速机构还包括壳体(100)，所述蜗杆(2)的另一端通过第二轴承(7)安装在所述壳体(100)内，所述蜗杆(2)的另一端的直径小于所述第二轴承(7)的内圈的直径，所述蜗杆(2)与所述第二轴承(7)之间设置有弹性圈(8)。

8.一种电动助力转向管柱，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的减速机构。

9.一种电动助力转向器，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的减速机构。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求8所述的电动助力转向管柱和/或权利要求9所述的电动助力转向器。

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