CN111734786A - 改善c-eps转向管柱摩擦异响的蜗轮蜗杆机构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽车转向系统技术领域，具体涉及一种改善C‑EPS转向管柱摩擦异响的蜗轮蜗杆机构，包括涡轮、蜗杆和壳体，壳体内设有涡轮腔和蜗杆腔，涡轮和蜗杆分别安装在涡轮腔和蜗杆腔，并在涡轮腔和蜗杆腔的结合处齿合；所述壳体内侧涡轮腔和蜗杆腔结合处的侧壁上开设有弧形储油导向槽。本发明针对现有问题进行改进，利用伯努利效应实现油脂自动补偿功能，保证啮合处油脂量充足，由此达到消除电动转向管柱在工作过程中所发生的机械撞击异响噪音，能降低市场反馈异响的风险。

Description

改善C-EPS转向管柱摩擦异响的蜗轮蜗杆机构
技术领域
本发明属于汽车转向系统技术领域，具体涉及一种改善C-EPS转向管柱摩擦异响的蜗轮蜗杆机构。
背景技术
在国内，乘用车占据大部分市场，所以解决电动转向管柱换向异响迫在眉睫。汽车在正常行驶中，会经历非常频繁的换向，电动转向管柱(C-EPS转向管柱)由于距离驾驶员非常近，因此异响的主观感觉较为强烈。
电动转向管柱工作原理：较普通转向管柱，电动转向管柱增加了减速机总成(即蜗轮蜗杆机构)，同时电机提供助力，控制器控制输入输出，由于减速机是原理是转速和扭矩反比关系，在小角度左右换向中，蜗杆会高速正反转，撞击蜗轮啮合齿面，造成异响。小角度换向，蜗轮蜗杆撞击音来源于两点：第一点，在小角度快速换向过程中，蜗杆会受到径向力和轴向力，导致蜗杆在壳体中窜动撞击蜗轮发生异响，通过专项设计轴向弹簧和径向弹簧，降低蜗杆的窜动，解决市场上部分因蜗杆窜动撞击蜗轮齿面的异响类问题；第二点，在同种类型弹簧作用下，蜗轮蜗杆啮合处油脂过少同样会产生同种异响类型，增添油脂后异响消除，充足的油脂可以消除该类异响，满足客户驾乘体验。随车辆里程增加后，该异响会变得明显，得到市场投诉反馈。
市场上售后反馈换向异响比较严重，经问题件拆检，发现转向管柱蜗轮蜗杆啮合处油脂量过少，导致换向异响，重新增添油脂后异响消除，且换向异响普遍发生在里程5万公里左右。
有些厂家规定蜗轮蜗杆涂油量，但是也无法保证多次转向后，啮合处油脂是否充盈，所以市场反馈C-EPS转向异响问题较为严重，普遍的通病为啮合处油脂量过少，普遍异响出现在车辆里程5万公里左右。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善C-EPS转向管柱摩擦异响的蜗轮蜗杆机构，针对现有问题进行改进，利用伯努利效应实现油脂自动补偿功能，保证啮合处油脂量充足，由此达到消除电动转向管柱在工作过程中所发生的机械撞击异响噪音，能降低市场反馈异响的风险。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
一种改善C-EPS转向管柱摩擦异响的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：包括涡轮5、蜗杆6和壳体1，壳体1内设有涡轮腔12和蜗杆腔13，涡轮5和蜗杆6分别安装在涡轮腔12和蜗杆腔13，并在涡轮腔12和蜗杆腔13的结合处齿合；所述壳体1内侧涡轮腔12和蜗杆腔13结合处的侧壁上开设有弧形储油导向槽7。
进一步地，所述储油导向槽7以涡轮腔12和蜗杆腔13结合处的中点为中点，向两边延伸。
进一步地，所述储油导向槽7对应的圆心角小于等于180度。
进一步地，所述储油导向槽7对应的圆心角等于130度。
进一步地，所述储油导向槽7的两端做45度倒角处理。
进一步地，所述储油导向槽7的深度为2.2mm。
进一步地，所述壳体1涡轮腔12和蜗杆腔13的外部分型面增设加强筋8，所述加强筋8位于储油导向槽7外侧。
进一步地，所述壳体1上还设有电机2，所述电机2的输出轴通过联轴器10与蜗杆6连接。
进一步地，所述蜗杆6的两端均设有轴承9，两个轴承9分别安装在蜗杆腔13的两端，位于蜗杆腔13开口端的轴承9的外侧设有轴封11。
本发明的有益效果为：
(1)本发明针对现有问题进行改进，利用伯努利效应实现油脂自动补偿功能，保证啮合处油脂量充足，由此达到消除电动转向管柱在工作过程中所发生的机械撞击异响噪音，能降低市场反馈异响的风险。
(2)本发明的结构的特点是壳体蜗轮蜗杆啮合处设计满足“自动”补充油脂的储油导向槽，储油导向槽根据油脂储存量以及伯努利效应定义，达到“自动”补充油脂的效果，同时该结构可以减少减速机蜗轮蜗杆涂油脂质量要求，降低单件样品成本。
附图说明
图1是实施例中蜗轮蜗杆机构的立体示意图。
图2是实施例中蜗轮蜗杆机构的侧面示意图。
图3是实施例中蜗轮蜗杆机构的剖面示意图。
图4是实施例中壳体的立体示意图。
图5是实施例中壳体的内部示意图。
图6是实施例中壳体的剖面立体示意图。
图中：壳体1，电机2，端盖3，键轴4，涡轮5，蜗杆6，储油导向槽7，加强筋8，轴承9，联轴器10，轴封11，涡轮腔12，蜗杆腔13。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
如图1-6所示，一种改善C-EPS转向管柱摩擦异响的蜗轮蜗杆机构，包括涡轮5、蜗杆6和壳体1，壳体1内设有涡轮腔12和蜗杆腔13，涡轮5和蜗杆6分别安装在涡轮腔12和蜗杆腔13，并在涡轮腔12和蜗杆腔13的结合处齿合；所述壳体1上还设有电机2，所述电机2的输出轴通过联轴器10与蜗杆6连接。所述蜗杆6的两端均设有轴承9，两个轴承9分别安装在蜗杆腔13的两端，位于蜗杆腔13开口端的轴承9的外侧设有轴封11。
所述壳体1内侧涡轮腔12和蜗杆腔13结合处的侧壁上开设有弧形储油导向槽7，所述储油导向槽7以涡轮腔12和蜗杆腔13结合处的中点为中点，向两边延伸；所述储油导向槽7的两端做45度倒角处理。
所述储油导向槽7对应的圆心角小于等于180度，经过反复试验等于130度时，回油效果最佳。
所述壳体1涡轮腔12和蜗杆腔13的外部分型面增设加强筋8，所述加强筋8位于储油导向槽7外侧。
如图3壳体内部结构所示，储油导向槽7位置设计在蜗轮腔13壁上，两侧均布，能够通过空气与流速的关系实现有效油脂补偿，并自动回油，达到定量油脂循环利用的效果；考虑到壳体1铝合金材质，壁厚为4mm，该处储油导向槽设计槽深为2.2mm。为了有效避免储油导向槽7处因壁厚较薄，强度达不到要求，工作时壳体1在工作中存在崩裂的可能，故在壳体1外部分型面增加加强筋8，保证壳体1工作时的力学性能。
本发明的原理及效果：
驾驶员在来回转向过程中，电机2工作输出，带动蜗杆6转动，小角度(即转向角度小于40°)换向时蜗杆6转速较快，将涂抹在蜗轮蜗杆上的油脂经惯性“甩出”，同时蜗杆6齿形切割空气，形成空气流体；蜗轮腔12为密封状态，远蜗杆腔13端空气流速稳定(即图3中蜗轮腔12的上部)，空气流速随蜗轮5蜗杆6啮合位置距离成线性正比关系，储油导向槽7倒角起始处空气流速较小，相对平稳，且根据伯努利效应，该处压强大于近蜗杆腔13压强，形成正压力差，由于蜗轮蜗杆啮合处油脂变少，形成空气流通道，被“甩出”的油脂沿着储油导向槽7到达储油导向槽7；储油导向槽7倒角处的油脂会被压力差补偿至蜗轮蜗杆啮合处。储油导向槽7内油脂减少，远蜗杆6端蜗轮腔12内流速稳定，该处同理会将蜗轮5蜗杆6上飞溅附在壳体1壁上的油脂补偿于储油导向槽7内，定量油脂在壳体内往复循环，可减少装配中油脂涂抹量，达到降低成本，提高性能的效果。
效果对比：
传统壳体无储油导向槽7，油脂加注量为25g，在产品流入市场行驶一定里程量时，售后异响件退回拆检分析，蜗轮蜗杆啮合处油脂较少，(经试验，即使减速减壳体1内涂过量油脂，啮合处油脂量较少，仅仅是壳体壁体现油脂的多少，解决此类转向异响仅仅是退回件继续注入过量油脂，后期转向异响有可能复现，未解决根本原因)原因是经蜗杆快速转动，油脂经惯性被甩到蜗轮壁上，由于蜗轮蜗杆机构精度高，油脂难以回流。
本发明的蜗轮蜗杆机构通过增加储油导向槽7，将油脂自动补偿到蜗轮5蜗杆6啮合处，通过伯努利效应的压强差实现补偿，提高油脂使用润滑的效率；由于使用润滑效率提高，可以减少装配时每台转向管柱油脂加注量，可减少10g/台，15g油脂可保证蜗轮蜗杆齿面油脂均匀，储油导向槽7内部油脂充。壳体1增加储油导向槽7并在装配时填充油脂，在小角度换向过程中，蜗轮5蜗杆6转动速度加快，对应啮合处油脂被蜗杆6惯性力“甩出”，油脂量减少，形成空气流动通道，空气流速加快，压强变小，形成气压差，将“甩出”的油脂“自动”补充到蜗轮5蜗杆6啮合处，在壳体1密封环境下，油脂是可在壳体内重复利用，保证啮合处能吸附油脂。
以上说明仅为本发明的应用实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种改善C-EPS转向管柱摩擦异响的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：包括涡轮(5)、蜗杆(6)和壳体(1)，壳体(1)内设有涡轮腔(12)和蜗杆腔(13)，涡轮(5)和蜗杆(6)分别安装在涡轮腔(12)和蜗杆腔(13)，并在涡轮腔(12)和蜗杆腔(13)的结合处齿合；所述壳体(1)内侧涡轮腔(12)和蜗杆腔(13)结合处的侧壁上开设有弧形储油导向槽(7)。
2.根据权利要求1所述的改善C-EPS转向管柱摩擦异响的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：所述储油导向槽(7)以涡轮腔(12)和蜗杆腔(13)结合处的中点为中点，向两边延伸。
3.根据权利要求2所述的改善C-EPS转向管柱摩擦异响的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：所述储油导向槽(7)对应的圆心角小于等于180度。
4.根据权利要求3所述的改善C-EPS转向管柱摩擦异响的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：所述储油导向槽(7)对应的圆心角等于130度。
5.根据权利要求2所述的改善C-EPS转向管柱摩擦异响的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：所述储油导向槽(7)的两端做45度倒角处理。
6.根据权利要求2所述的改善C-EPS转向管柱摩擦异响的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：所述储油导向槽(7)的深度为2.2mm。
7.根据权利要求2所述的改善C-EPS转向管柱摩擦异响的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：所述壳体(1)涡轮腔(12)和蜗杆腔(13)的外部分型面增设加强筋(8)，所述加强筋(8)位于储油导向槽7外侧。
8.根据权利要求1所述的改善C-EPS转向管柱摩擦异响的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：所述壳体(1)上还设有电机(2)，所述电机(2)的输出轴通过联轴器(10)与蜗杆(6)连接。
9.根据权利要求8所述的改善C-EPS转向管柱摩擦异响的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：所述蜗杆(6)的两端均设有轴承(9)，两个轴承(9)分别安装在蜗杆腔(13)的两端，位于蜗杆腔(13)开口端的轴承(9)的外侧设有轴封(11)。
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