CN113665663A - 电动助力转向系统的调节机构 - Google Patents

Abstract

一种用于轴承组件的预组装的径向调节机构，其包括插入件。该机构还包括轴承座，所述轴承座限定了中心孔以将轴承沿径向保持在其中，所述轴承座的至少一部分沿轴向保持在所述插入件内，所述轴承座能够相对于所述插入件横向地运动。所述机构还包括径向柔性构件，所述径向柔性构件可操作地联接到所述插入件和所述轴承座以调节所述轴承座、所述轴承和所述蜗杆的位置。

Description

电动助力转向系统的调节机构

相关申请的交叉引用

本专利申请要求享有于2020年5月15日提交的美国临时专利申请序列号63/025,492的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。

背景技术

车辆可以采用动力转向辅助机构以获得更方便的操作体验。蜗轮组件通常用作这种动力转向辅助机构的一部分来传递电动机的扭矩。传统上，需要在蜗轮的低摩擦和“咔嗒”噪声(rattle noise，例如在转向回正期间的咔嗒噪声或由路面不平整引起的咔嗒噪声)之间进行权衡。对制造商提出了降低摩擦和增加输出的要求。随着电动助力转向应用逐渐进入豪华或电池式电动汽车，客户对于咔嗒噪声的要求变得越来越严格，满足这些要求变得很复杂。另外，客户提出了在蜗轮的整个使用寿命内保持低摩擦和低咔嗒噪声的要求，并且不受环境(例如温度、湿度等)影响。

在满足这些要求的同时，制造商不断地寻求与材料部件的基础和组装过程相关的总成本最小化。

发明内容

根据本公开的一个方面，动力转向组件包括壳体。动力转向组件还包括被布置在壳体内的蜗轮，该蜗轮可绕第一轴线旋转。动力转向组件还包括至少被部分地设置在壳体中的蜗杆，该蜗杆被布置为与蜗轮啮合并且绕第二轴线旋转。动力转向组件还包括电机侧蜗杆轴承，蜗杆可绕电机侧蜗杆轴承枢转。动力转向组件还包括外侧蜗杆轴承组件。外侧蜗杆轴承组件包括被设置在壳体内的插入件，插入件具有基部和轴向延伸部，插入件限定出凹腔和凹槽。外侧蜗杆轴承组件还包括轴承座，轴承座的一部分被设置在插入件的凹腔内以沿轴向保持轴承座，轴承座能够在凹腔内横向地运动。外侧蜗杆轴承组件还包括轴承，轴承被布置在由轴承座限定出的中心孔内。外侧蜗杆轴承组件还进一步包括柔性径向构件，柔性径向构件的一部分被设置在沿着轴承座的外表面限定的凹口内，而另一部分被设置在由插入件限定出的凹槽内，柔性径向构件调节轴承座、轴承和蜗杆的位置。

根据本公开的另一方面，动力转向组件包括壳体。动力转向组件还包括被布置在壳体内的蜗轮，该蜗轮可绕第一轴线旋转。动力转向组件还包括至少被部分地设置在壳体中的蜗杆，该蜗杆被布置为与蜗轮啮合并且绕第二轴线旋转。动力转向组件还包括电机侧蜗杆轴承，蜗杆可绕电机侧蜗杆轴承枢转。动力转向组件还包括外侧蜗杆轴承组件。外侧蜗杆轴承组件包括被设置在壳体内的插入件，插入件包括第一轴向段和第二轴向段，第一轴向段和第二轴向段彼此联接并限定出一孔。外侧蜗杆轴承组件还包括被设置在插入件的该孔内的轴承座。外侧蜗杆轴承组件还包括被设置在由轴承座限定的中心孔内的轴承。外侧蜗杆轴承组件还包括柔性径向构件，柔性径向构件的一部分被设置在插入件的凹槽内，而另一部分被设置成与轴承座的外表面接触，以调节轴承座、轴承和蜗杆的位置。

根据本公开的另一方面，用于轴承组件的预组装的径向调节机构包括插入件。机构还包括轴承座，轴承座限定了中心孔以将轴承沿径向保持在其中，轴承座的至少一部分沿轴向保持在插入件内，轴承座能够相对于插入件横向地运动。机构还包括径向柔性构件，径向柔性构件可操作地联接到插入件和轴承座以调节轴承座、轴承和蜗杆的位置。

根据以下结合附图的描述，这些和其它优点和特征将变得更加明显。

附图说明

被认为是本发明的主题在说明书结尾处的权利要求中被特别指出并明确要求保护。通过以下结合附图的详细描述，本发明的前述和其他特征和优点是显而易见的。

图1是用于电动助力转向系统的蜗轮组件的立体图；

图2是根据第一实施例的轴承组件的立体图；

图3是图2的轴承组件的端视图；

图4是具有图2的轴承组件的蜗轮组件的端部的截面图；

图5是图2的轴承组件的轴承座的立体图；

图6是设置在图2的轴承组件的插入件内的轴承座的立体截面图；

图7是图2的轴承组件的插入件的立体图，示出了销孔；

图8是根据第二实施例的轴承组件的立体图；

图9是图8的轴承组件的立体截面图；

图10是图9的轴承组件的正视截面图；

图11是图8的轴承组件的端视图；

图12是图8的轴承组件的立体截面图；以及

图13是图8的轴承组件的立体图，示出了销孔。

具体实施方式

现在参考附图，将参考具体实施例描述本发明，而不是对其进行限制。应当理解，所公开的实施例仅是本公开的示例，其可以以各种替代形式来体现。所公开的实施例的各种元件可以被组合或省略以形成本公开的其他实施例。附图不一定按比例绘制，因为一些特征可能被放大或缩小以示出特定组件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为教导本领域技术人员以各种方式使用本公开的代表基础。

参考图1，示出了蜗轮调节机构的一部分。尽管蜗轮调节机构可以被用作电动助力转向组件10的一部分，但是应当理解，本文公开的实施例可以有利地与其它系统、组件和方法一起使用。

动力转向组件10包括壳体12、蜗轮14和蜗杆16。壳体12限定第一内腔部20，该第一内腔部20接收并容纳蜗轮14，该蜗轮14绕蜗轮轴线旋转。壳体12还限定沿蜗杆轴线A在第一端30和第二端32之间延伸的第二内腔部26。在一些实施例中，蜗轮轴线和蜗杆轴线相对于彼此基本上垂直地被定向(例如，在制造公差范围内)。

第二内腔部26接收并容纳蜗杆16的至少一部分。蜗杆16的螺纹被布置成与蜗轮14啮合，使得蜗杆16绕蜗杆轴线的旋转引起蜗轮14的旋转，且因此引起相关联的轴的旋转。蜗杆16沿着蜗杆轴线延伸并且至少部分地延伸超过第二端32。蜗杆16可由第一蜗杆轴承组件36(在本文中也被称为外侧蜗杆轴承组件36)和第二蜗杆轴承组件38(在本文中也被称为内侧蜗杆轴承38)可旋转地支撑，第一蜗杆轴承组件36被布置为靠近第二内腔部26的第一端30，第二蜗杆轴承组件38被布置为靠近第二内腔部26的第二端32。蜗杆可通过绕第二端(即电动机侧轴承)枢转而在第一端(即外侧端)自由移动。第一轴承组件36位于第二内腔部26内并且围绕蜗杆16的第一端30。

如本文所述，第一轴承组件的实施例包括柔性径向构件50，该柔性径向构件50在第二内腔部26内对第一蜗杆轴承组件36进行偏置并支撑。在一些实施例中，柔性径向构件50由弹簧钢(例如，马塞尔扩张器(Marcel Expander))制成。这种材料允许柔性径向构件50在宽泛的环境条件(例如温度和湿度范围)下以鲁棒(robust，稳健)的弹簧刚性特征被使用。在一些实施例中，柔性径向构件50相对于(从)蜗杆轴线A朝向蜗轮14偏移。柔性径向构件50的偏移导致由柔性径向构件50施加一法向力，该法向力将蜗杆16推入到蜗轮14内。

本文描述的实施例是基于对第一蜗杆轴承36进行定位和偏置、从而对蜗杆16进行定位和偏置的柔性径向构件50。图2-图7和图8-图13示出了具有柔性径向构件的不同实施例的组件的实施例。应当理解的是，对于这些特定的预组装实施方式，所示出的盲孔反向驱动机构的具体实施例不应被认为是限制性的。相反，可以考虑利用蜗杆的任意组件，该蜗杆通过柔性径向构件50以可枢转的方式被柔性地定位。

图2-图7示出了第一轴承组件的第一实施例。图2-图7的第一轴承组件总体上用附图标记136表示。

如图2-图4所示，第一轴承组件136包括预组装的径向调节机构，其中柔性径向构件50被设置为张紧状态。第一轴承组件包括轴承座160，轴承座160限定了圆孔164，该圆孔将轴承162定位在其中。轴承座160被组装到形成于盲孔插入件166中的凹腔165中。柔性径向构件50被缠绕在盲孔插入件166和轴承座160的一部分周围，从而经由轴承座160和轴承162向蜗杆16施加法向力。

如图2和图3所示，柔性径向构件50由多个指状物来轴向地约束。在所示实施例中，柔性径向构件50的一部分被安置在由插入件166限定的凹槽180内并且位于由轴承座160限定的凹口182内。凹口182部分地由轴承座突起184限定，并且一个或多于一个插入突起186沿着凹槽180被定位。这些突起184、186沿轴向保持柔性径向构件50。应当理解，在一些实施例中可以包括更多或更少的轴向保持突起，并且这些轴向保持突起的位置可以与所示的位置不同。

如图4所示，插入件166包括诸如图2中所示的一个或多个台阶部188的几何结构，这种几何结构有助于插入到蜗杆孔(即第二内腔26)中。如图7所示，整个组件被插入到蜗杆孔中，并且盲孔调节机构插入件166通过销孔190而被“同步(clocked，卡合)”。同步对于组装加工是有用的，并且在孔中通过“双D”特征部192防止旋转。

现在参考附图5和图6(并继续参考图2)，其更详细地示出了轴承座160在插入件166内的定位和保持。插入件166包括基部194，基部与台阶部188和特征部一起限定了从其轴向延伸的凹腔165和凹槽180。轴承座160也包括基部196，基部196具有从基部196沿轴向延伸的颈部198。颈部198的外径小于基部196的外尺寸。轴承座160的基部196被横向插入到插入件的凹腔165中。凹腔165部分地由位于插入件166的每一侧上的凸缘199限定。凸缘199沿轴向保持轴承座160，但允许轴承座160进行横向运动，以便调节被保持在由轴承座160限定的孔内的轴承，以调节蜗杆16的齿轮啮合。凸缘199的平坦的侧面防止轴承座160旋转，同时允许上述横向运动。

图8-图13示出了通常用附图标记236表示的第一轴承组件的另一个实施例。第一轴承组件包括轴承座260，轴承座260限定了将轴承(未示出)定位在其中的圆孔264。轴承座260在外径265上也是圆形的并因此包括环状或圆柱形结构。然而，可以设想，轴承座260的外表面不是完整的圆形，因为它可以包括平坦的侧面，例如如图2-图7示出的实施例的情况。与柔性径向构件50一起，轴承座被预组装到在盲孔插入件266内限定的孔269中。插入件是两件式设计。如图所示，轴承座260的外径265和插入件266的内径267在两者之间限定了间隙270。应注意的是，插入件266不包括(不具有)恒定的内径。相反，在其中设置有“双D”形状254。除此之外，图10(其为截面图，垂直于图9中的截面图)示出了保持柔性径向构件50的凹槽272的一部分。间隙270允许轴承座260的横向运动，其中间隙270的尺寸限定横向运动的极限。通过从插入件266径向向内突出的多个突起、销或类似物280来防止轴承座260的轴向运动。

除了由插入件266限定的孔269之外，插入件266还限定用于柔性径向构件50的凹槽272。凹槽272有助于将柔性径向构件50沿插入件266的内部部分定位在其中。柔性径向构件50允许轴承座260的横向运动，其中压缩后的柔性径向构件50经由轴承座260和轴承向蜗杆16施加法向力。

组件被插入到蜗杆孔中，并且盲孔插入件266通过销孔278被“同步”。同步对于组装加工是有用的，并且通过孔中的“双D”特征部254防止旋转。

本文公开的实施例利用具有被插入盲孔中的预组装的调节机构的低复杂度设计，从而使封装最小化。蜗杆孔的盲孔设计仅对电机侧开放，而在蜗杆孔的末端封闭，这使得实施例适于在具有密封要求的发动机罩下应用(即，齿轮齿条式电动助力转向，PEPS)。这些实施例利用柔性径向构件进行尽可能小的径向封装。兼顾在低温下补偿齿轮收缩(咔嗒间隙)、在高温下补偿增长(增加的摩擦)、以及随着时间的推移补偿齿轮磨损。实施例利用可预组装的低成本部件(例如，径向弹簧)，以便于蜗轮机构的整体组装，并允许通过简单且坚固的特征部(例如，孔和双D)减少壳体中的加工内容。

虽然仅结合有限数量的实施例详细描述了本发明，但是应当容易地理解，本发明不限于这些公开的实施例。相反，可以对本发明进行修改以结合此前未描述但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变型、变更、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，但是应当理解，本发明的方面可以仅包括所描述的实施例中的一些内容。因此，本发明不应被视为受前述描述的限制。

Claims (17)

1.一种动力转向组件，包括：

壳体；

蜗轮，被布置在所述壳体内，所述蜗轮能够绕第一轴线旋转；

蜗杆，至少被部分地设置在所述壳体中，所述蜗杆被布置成与所述蜗轮啮合并且绕第二轴线旋转；

电机侧蜗杆轴承，所述蜗杆能够绕所述电机侧蜗杆轴承枢转；以及

外侧蜗杆轴承组件，所述外侧蜗杆轴承组件包括：

插入件，被设置在所述壳体内，所述插入件具有基部和轴向延伸部，所述插入件限定出凹腔和凹槽；

轴承座，该轴承座的一部分被设置在所述插入件的所述凹腔内以沿轴向保持所述轴承座，所述轴承座能够在所述凹腔内横向地运动；

轴承，被设置在由所述轴承座限定的中心孔内；以及

柔性径向构件，该柔性径向构件的一部分被设置在沿着所述轴承座的外表面限定出的凹口内，另一部分被设置在由所述插入件限定出的凹槽内，所述柔性径向构件调节所述轴承座、所述轴承和所述蜗杆的位置。

2.根据权利要求1所述的动力转向组件，还包括：沿着所述插入件的所述凹槽的轴向端被定位的多个突起，用以将所述柔性径向构件沿轴向保持在所述凹槽内。

3.根据权利要求1所述的动力转向组件，其中，所述插入件的所述轴向延伸部包括一个或多于一个定位特征部，用以将所述插入件定位在所述壳体内。

4.根据权利要求3所述的动力转向组件，其中，所述一个或多于一个定位特征部包括一个或多于一个台阶部。

5.根据权利要求1所述的动力转向组件，其中，所述轴承座的径向外表面包括被设置在所述插入件的所述凹腔内的至少一个平坦区域。

6.根据权利要求5所述的动力转向组件，其中，所述插入件的所述凹腔至少部分地由所述基部的第一面和凸缘限定。

7.根据权利要求1所述的动力转向组件，其中，所述插入件的所述基部包括与所述第一面相对的第二面，所述第二面具有用于在所述壳体内的组装期间手动调节所述插入件的销孔。

8.根据权利要求1所述的动力转向组件，其中，所述柔性径向构件由弹簧钢形成。

9.根据权利要求1所述的动力转向组件，其中，所述柔性径向构件相对于所述蜗杆轴线朝向所述蜗轮偏移。

10.一种动力转向组件，包括：

壳体；

蜗轮，被布置在所述壳体内，所述蜗轮能够绕第一轴线旋转；

蜗杆，至少部分地设置在所述壳体中，所述蜗杆被布置成与所述蜗轮啮合并且绕第二轴线旋转；

电机侧蜗杆轴承，所述蜗杆能够绕所述电机侧蜗杆轴承枢转；以及

外侧蜗杆轴承组件，所述外侧蜗杆轴承组件包括：

插入件，被设置在所述壳体内，包括第一轴向段和第二轴向段，所述第一轴向段和所述第二轴向段彼此联接并限定出一孔；

轴承座，被设置在所述插入件的所述孔内；

轴承，被设置在由所述轴承座限定的中心孔内；以及

柔性径向构件，所述柔性径向构件的一部分被设置在所述插入件的所述凹槽内，而另一部分被设置成与所述轴承座的外表面接触，用以调节所述轴承座、所述轴承和所述蜗杆的位置。

11.根据权利要求10所述的动力转向组件，其中，所述轴承座是具有外表面的圆柱形构件。

12.根据权利要求11所述的动力转向组件，其中，所述轴承座的所述外表面和所述插入件的内表面两者之间限定一间隙，用以允许所述轴承座在预定的运动范围内横向地运动。

13.根据权利要求11所述的动力转向组件，其中，所述插入件包括多个保持突起，所述多个保持突起被定位成防止所述轴承座的轴向运动。

14.根据权利要求10所述的动力转向组件，其中，所述插入件包括限定一销孔的面，所述销孔用于在所述壳体内的组装期间手动调节所述插入件。

15.根据权利要求10所述的动力转向组件，其中，所述柔性径向构件由弹簧钢形成。

16.根据权利要求10所述的动力转向组件，其中，所述柔性径向构件相对于所述蜗杆轴线朝向所述蜗轮偏移。

17.一种用于轴承组件的预组装的径向调节机构，包括：

插入件；

轴承座，限定一中心孔以将所述轴承沿径向保持在该中心孔中，所述轴承座的至少一部分沿轴向被保持在所述插入件内，所述轴承座能够相对于所述插入件横向地运动；以及

径向柔性构件，能够操作地联接到所述插入件和所述轴承座，用以调节所述轴承座、所述轴承和所述蜗杆的位置。

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