CN115667052A - 具有电动动力转向系统的减速器和电动动力转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有电动动力转向的减速器装置(13)，其包括支撑构件(15)、蜗杆(19)、齿形轮(18)，该齿形轮与布置在蜗杆上的螺旋花键(33)啮合，该蜗杆包括能够旋转的第一端部(28)以及第二端部(32)，该第一端部和第二端部分别接收第一旋转导向器件(20)和第二旋转导向器件(21)，使得蜗杆相对于支撑构件枢转，第二旋转导向器件(21)包括阻尼套筒(41)和旋转导向装置(42)，套筒包围旋转导向装置，第二旋转导向器件包括定心器件(43)，该定心器件包括插入旋转导向装置(42)中的压配合部分(44)和刚性连接到支撑构件(15)的附接部分。

Description

具有电动动力转向系统的减速器和电动动力转向系统

技术领域

本发明涉及用于车辆的电动动力辅助转向系统的领域。在本说明书的其余部分中，名称“电动动力转向系统”是指用于车辆的电动动力辅助转向系统。

更具体地，本发明涉及电动动力转向系统的减速装置、电动动力转向系统以及配备有电动动力转向系统的动力驱动车辆。

背景技术

典型地，如图1所示，电动动力转向系统1尤其包括转向柱组件2，该转向柱组件包括例如通过万向接头5连接到下转向柱4的上转向柱3，以及电动动力转向装置6。

上转向柱3在端部部分7支承定向的方向盘8，并且下转向柱3在端部部分支承转向小齿轮(图中不可见)，该转向小齿轮用于接合在齿条9上。由转向柱组件2施加到转向小齿轮的扭矩具有允许齿条9平移的效果，这使得车辆的车轮通过铰接到齿条9的端部的拉杆10旋转(图中未示出)。

电动辅助装置6包括马达11，该马达可旋转地驱动例如连接到减速装置13的旋转轴12。马达11由控制单元14(例如电子板)根据来自例如设置在转向柱组件2上的传感器(图中未示出)的信号提供的信息进行控制。此类马达11根据由传感器接收的信息来提供辅助扭矩，该辅助扭矩通过减速装置13传递到转向柱组件2，并且添加到由用户施加在方向盘8上的扭矩。以这种方式，由用户施加的枢转车轮所需的力被减小，这有利于定向方向盘8的操纵。

为了将辅助扭矩传递到转向柱，马达连接到减速装置13，该减速装置联接到设置有螺旋花键的蜗杆，其中齿形轮(也称为减速轮)啮合在该螺旋花键内。齿形轮与小齿轮或承载小齿轮的轴成一体成型。齿形轮和蜗杆通常通过由金属合金制成的保护外壳包封。

然而，此类减速装置具有缺点。因此已经观察到，在齿形轮和螺旋花键之间存在寄生游隙，这例如是由于齿形轮的磨损或者在温度变化期间出现的。然而，此类寄生游隙在转向柱组件1处产生噪音以及有害的振动。

专利EP 2797014(JTEKT)提供了一种电动动力转向减速器，其包括蜗杆轴，该蜗杆轴使用设置在其端部的每一个处的滚珠轴承可枢转地安装到壳体。蜗杆的一端由电动机驱动，另一自由端连接到推动机构，该推动机构用于减小蜗杆和齿形轮之间的游隙。此类推动机构设置在壳体中形成的孔中。该机构由夹置在与壳体一体成型的支座和在孔中滑动的推动件之间的预应力弹簧组成，该预应力弹簧与蜗杆接触。

尽管可以减小蜗杆和齿形轮之间的游隙，但是由于推动件的滑动，此类机构需要制造具有非常好的表面状况的孔。此外，所述机构的安装需要安装滑动推动件、安装预应力弹簧以及紧固支座。最后，该机构需要存在空间，影响了壳体的紧凑性。

专利JP 20017204147(NSK)报告了一种用于动力转向系统的减速器系统，通过使用两个滚珠轴承，蜗杆轴被可枢转地安装到外壳，这两个滚珠轴承分别设置在连接到马达的第一近侧端部以及第二远侧端部上，蜗杆使用设置在远侧端部的轴承与外壳之间的弹性器件抵靠齿形轮被预压紧。

然而，蜗杆的安装和预应力的调节并不容易实现。外壳还需要生产复杂的形状，以允许远侧端部的定位。

本发明尤其旨在解决上述缺点。

发明内容

第一个目的是提供一种动力转向减速装置，其能够减小齿形轮和蜗杆螺杆之间的游隙。

第二个目的是提供一种动力转向减速装置，该动力转向减速装置具有无需生产复杂形状的外壳，并且提供尽可能小的占用空间。

第三个目的是提供一种易于安装的减速装置。

第四个目的是提供一种包括如上所述的减速装置的动力转向系统。

本发明的第五个目的是提供一种包括此类动力转向系统的机动车辆，比如汽车。

为此，首先提供了一种电动动力转向减速装置，其包括支撑件、蜗杆螺杆以及齿形轮，该齿形轮啮合在布置在蜗杆螺杆上的螺旋花键上，该蜗杆螺杆包括能够被旋转地驱动的第一端部以及第二自由端部，该第一端部和第二端部分别接收第一旋转导向器件和第二旋转导向器件，从而使蜗杆螺杆可相对于支撑件枢转，第二旋转导向器件包括阻尼套筒和旋转导向装置，套筒包围旋转导向装置，第二旋转导向器件包括定心器件，该定心器件包括插入旋转导向装置内的压配合部分和与支撑件一体成型的紧固部分。

动力转向减速装置允许限制由于啮合机构的磨损或由于热应力后引起的工件的尺寸的变化而在蜗杆螺杆和齿形轮之间产生的游隙，同时保持紧凑并且易于获得。

根据一个实施例，所述第二端部包括空腔，该空腔具有与阻尼套筒互补的形状，该阻尼套筒被定位成插入空腔中。

根据一个实施例，支撑件包括接收紧固部分的孔洞。

根据一个实施例，孔洞为圆柱形并且限定了定心轴线，第一旋转导向器件沿旋转轴线枢转，孔洞被设置成使得在定心轴线和旋转轴线之间产生偏移，蜗杆螺杆在齿形轮上施加推力。

根据一个实施例，定心器件为圆柱销。

根据一个实施例，旋转导向装置为滚针轴承保持架或冲压外圈滚针轴承。

根据一个实施例，支撑件为形成包围蜗杆螺杆、齿形轮、旋转导向器件的壳体的外壳。

其次，提供了一种电动动力转向系统，其包括如上所述的减速装置和电动机，该电动机具有与第一端部一体成型的旋转轴。

第三，提供了一种包括如上所述的电动动力转向系统的机动车辆。

附图说明

本发明的其他特征和优点将在阅读下文参考附图对实施例的描述时变得更加清楚并具体，其中：

图1示出了动力转向系统的整体示意图；

图2示出了减速装置的示意性透视图；

图3示出了减速装置的示意性分解透视图；

图4示出了沿减速装置的图2的截面III-III的横截面示意图；

图5示出了沿图4的截面V-V的横截面示意图，其中圆形图案示意性地示出了旋转导向器件的细节。

具体实施方式

图1示出了电动动力转向系统1的示例。

机动车辆(未示出)包括例如此类电动动力转向系统1。机动车辆是指设置有四个车轮并且用于在道路基础设施上行驶的任何动力驱动车辆，例如乘用车、卡车或客车。

电动动力转向系统1旨在通过允许施加由马达11的旋转轴12产生的、通过减速装置13施加到转向柱组件2上的扭矩来助于操纵定向方向盘8。

现在将参考图2至图5更具体地描述减速装置13。

减速装置13包括支撑件15和齿轮16，该齿轮包括蜗杆组件17和齿形轮18。

如本说明书下文所解释的，蜗杆组件17包括蜗杆螺杆19和旋转导向器件20、21，使得蜗杆螺杆19能够例如沿轴线A相对于支撑件枢转。齿形轮18使用已知器件(但在本说明书中未详细描述)沿着与轴线A正交的轴线B枢转地安装。

根据所示的实施例，齿形轮18设置有开口22，以便允许下转向柱4的引入。开口22有利地覆盖有与下转向柱4的凹部互补的突出部23，以形成与下转向柱4一体成型的齿形轮18的旋转运动。

有利地，支撑件15为包封齿轮16的壳体或外壳的形式。以这种方式，齿轮16被保护免受外部杂质和灰尘的影响，这些外部杂质和灰尘可能具有卡住运动的风险。

如图3所示，支撑件15有利地包括允许安装蜗杆螺杆19的第一隔室24和允许布置齿形轮18的第二隔室25。隔室24、25并排设置，并且通过孔口26连通，从而允许在齿形轮18和蜗杆螺杆19之间产生啮合。

在附图所示的实施例中，支撑件15为一件式的并且例如通过模制获得。

在未示出的其他实施例中，支撑件15通过组装多个工件生产。

蜗杆螺杆19例如通过联接件27联接到马达11的旋转轴12，并且与齿形轮18啮合，这允许旋转运动的传递。齿形轮的直径被限定为允许降低来自马达11的旋转速度，并且允许获得足够大的扭矩以有助于驱动转向柱组件1。以这种方式，此类减速装置13能够减轻用户枢转配备有电动动力转向系统1的车辆的车轮所需的努力。

关于蜗杆螺杆19，限定了构成三面体的正交坐标系XYZ，其包括成对垂直的三个轴，即：

轴线X，其限定了纵向水平方向，基本上限定了蜗杆螺杆19的大致延伸方向。

轴线Y，其限定横向水平方向，其与轴线X一起限定水平平面XY，

轴线Z，其限定竖直方向，该竖直方向垂直于水平平面XY。

蜗杆螺杆19具有第一端部28，该第一端部有利地承载通过旋转轴12与马达11一体成型的联接件27。以这种方式，马达11的旋转运动被传递到蜗杆螺杆19。

有利地，为了使联接件27与蜗杆螺杆19一体成型，第一端部28有利地设置有定位表面29，该定位表面形成在从第一端部28突出的柱体30上。此类布置允许联接件27在第一端部28内的定位，例如通过紧固件31确保保持在适当位置。

蜗杆螺杆19具有第二端部32，该第二端部有利地是自由第二端部。

为了允许在齿形轮18上啮合，蜗杆螺杆具有有利地设置在两个端部28、32之间的螺旋花键33。螺旋花键33例如由啮合在齿形轮18的齿34上的螺旋形成。

现在将参考图5来更具体地描述旋转导向器件。有利地，第一旋转导向器件20和第二旋转导向器件21分别设置在蜗杆螺杆19的第一端部28和第二端部32上。

第一旋转导向器件20例如包括滚珠轴承35，该滚珠轴承布置在第一端部28与设置在支撑件15中的孔口36之间，从而在支撑件15和第一端部28之间提供轴线A’的枢转连接。

为了允许将滚珠轴承35定位在第一端部28上并且使滚珠轴承35在第一端部28上保持就位，螺旋花键33具有肩部37，并且孔口36具有支架38，这使得可以分别针对轴承35的每个环形成止动部。由于布置在联接件27上的第一止动表面39和设置在紧固件31上的第二止动表面40，确保了保持就位。

第二旋转导向器件21包括阻尼套筒41、旋转导向装置42和定心器件43，它们一起允许沿着定心轴线A”在支撑件15和第二端部32之间形成枢转连接。

有利地，阻尼套筒41、旋转导向装置42和定心器件为圆柱形并且彼此嵌套，这使得可以获得第二旋转导向器件21的最小占用空间。

定心器件包括插入旋转导向装置42内的压配合部分44，该压配合部分44例如用作凸形部分，而旋转导向装置42用作凹形部分。在此类配置中，压配合部分44承载旋转导向装置42。定心器件包括与支撑件15一体成型的紧固部分45，该紧固部分例如被压配合到形成在支撑件15中的孔洞46中。因此，此类孔洞46的位置使得可以限定轴线A”相对于轴线A’的位置。

有利地，第二轴线A”从第一轴线A’偏移设置，并且定位成使得蜗杆螺杆19对齿形轮18施加推力。以这种方式，形成了蜗杆螺杆19在齿形轮18上的预应力(prestressingmounting)安装。

由于齿轮16的这种预应力安装，蜗杆螺杆19恒定地与齿形轮18接触，这使得可以避免由于齿轮16的磨损以及由热变化引起的蜗杆组件17或齿形轮18的变形而导致的任何寄生游隙的出现。

阻尼套筒41在偏压时施加回复力。因此，此类套筒41允许轴线A”的延伸方向随着齿轮16的磨损或者螺旋花键33或齿34的与热变化关联的变形而变化。因此，阻尼套筒41改变了蜗杆螺杆19的延伸方向，从而将蜗杆螺杆19的推力施加到齿形轮18。因此消除了任何径向寄生游隙。

阻尼套筒41例如由合成聚合物材料(例如弹性体)或天然橡胶制成。此类阻尼套筒41紧凑、廉价，并且易于安装在旋转导向装置42上。以这种方式，减速装置13的占用空间和制造复杂性被限制了。

有利地，旋转导向装置42为轴承，例如滚动轴承(比如冲压外圈滚针轴承或滚针轴承保持架)，这使得允许旋转轴线A’能够沿横向轴线偏离，该偏离例如由蜗杆螺杆19的预应力安装产生的偏离引起。此外，此类旋转导向装置42还提供了紧凑、廉价并且易于安装在旋转导向装置42上的优点。以这种方式，减速装置13的占用空间和制造复杂性被限制了。

定心器件43有利地制成圆柱形形状，这有助于在第二端部32和支撑件15之间形成枢转连接。此类布置还允许单独地或组合地沿方向Y、Z偏移定心轴线A”(即径向偏移)的能力。

在所示的实施例中，定心器件43包括圆柱销。圆柱销的使用使得可以具有定心器件，该定心器件执行将紧固部分设置并保持在支撑件15上的适当位置的功能。因此，用于制作定心器件43的工件的数量减少。此外，便于第二旋转导向器件21的安装。

有利地，蜗杆螺杆19具有容纳第二旋转导向器件21的空腔47。例如，空腔47为圆柱形，并且具有与套筒41互补的形状和尺寸。以这种方式，套筒41、旋转导向装置42和压配合部分44的占用空间受到限制。因此，减速装置13的尺寸受到限制，这尤其有利于支撑件15的生产，因为除了孔口36、孔眼26和孔洞46的制造之外，在第一隔室24内不必制造其它特别的附加几何形状。

如上所述的减速装置13具有许多优点，尤其是：

齿形轮18和螺旋花键33之间的游隙减小，

占用空间较小，

安装简单，并且操作次数减少，

支撑件15的相对有限的制造成本，尤其是由于没有复杂的形状，以及节省材料，尤其是由于第二旋转导向器件21的有限的占用空间。

Claims (9)

1.一种电动动力转向减速装置(13)，其包括支撑件(15)、蜗杆螺杆(19)以及齿形轮(18)，所述齿形轮(18)啮合在布置在所述蜗杆螺杆(19)上的螺旋花键(33)上，所述蜗杆螺杆(19)包括适于被旋转驱动的第一端部(28)以及第二自由端部(32)，所述第一端部(28)和第二端部(32)分别接收第一旋转导向器件(20)和第二旋转导向器件(21)，以便使所述蜗杆螺杆(19)能够相对于所述支撑件(15)枢转，所述第二旋转导向器件(21)包括阻尼套筒(41)和旋转导向装置(42)，所述套筒(41)包围所述旋转导向装置(42)，所述减速装置的特征在于，所述第二旋转导向器件包括定心器件(43)，所述定心器件包括插入所述旋转导向装置(42)内的压配合部分(44)以及与所述支撑件(15)一体成型的紧固部分(45)。

2.根据权利要求1所述的减速装置(13)，其特征在于，所述第二端部(32)包括空腔(47)，所述空腔具有与所述阻尼套筒(41)互补的形状，所述阻尼套筒(41)被定位成插入到所述空腔(47)中。

3.根据权利要求1或2所述的电动动力转向减速装置(13)，其特征在于，所述支撑件(15)包括接收所述紧固部分(45)的孔洞(46)。

4.根据上述权利要求所述的减速装置(13)，其特征在于，所述孔洞(46)为圆柱形并且限定了定心轴线(A”)，所述第一旋转导向器件(20)围绕旋转轴线(A’)枢转，所述孔洞(46)被设置成使得在所述定心轴线(A”)和所述旋转轴线(A’)之间产生偏移，所述蜗杆螺杆(19)在所述齿形轮(18)上施加推力(19)。

5.根据上述权利要求所述的减速装置(13)，其特征在于，所述定心器件(43)为圆柱销。

6.根据上述权利要求中任一项所述的减速装置(13)，其特征在于，所述旋转导向装置(42)为滚针轴承保持架或冲压外圈滚针轴承。

7.根据上述权利要求中任一项所述的减速装置(13)，其特征在于，所述支撑件(15)为形成包围所述蜗杆螺杆(19)、齿形轮(18)、旋转导向器件(20，21)的壳体的外壳。

8.一种电动动力转向系统(1)，其包括根据上述权利要求中任一项所述的减速装置(13)，以及电动机(11)，所述电动机具有与所述第一端部(28)一体成型的驱动轴(12)。

9.一种机动车辆，所述机动车辆包括根据权利要求8所述的动力转向系统(1)。

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