CN116358377B - 一种eps间隙补偿机构装配状态测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种EPS间隙补偿机构装配状态测量装置及其测量方法，该方案通过在间隙补偿机构的壳体末端设计定位工装，可有效对于蜗轮蜗杆组件的工作位移进行测量，对于超出位移范围蜗杆进行更换，使得装配后的蜗轮蜗杆组件始终保持最佳工作状态。

Description

一种EPS间隙补偿机构装配状态测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及转向系统的蜗轮蜗杆装配领域，具体为一种EPS间隙补偿机构装配状态测量装置及测量方法

背景技术

电子助力转向系统(EPS)中，减速机构通过蜗轮蜗杆传动起到减速增扭的作用。蜗轮蜗杆减速机构结构紧凑、传动平稳，其中蜗杆采用40CR，蜗轮采用PA6或者PA66等材料，啮合噪音值相对于钢与钢啮合小。

由于蜗轮蜗杆及其壳体等配合零部件制造散差等因素，导致蜗轮蜗杆之间存在不可控的间隙；同时由于整车质量不断加大，整车耐久后，蜗轮尼龙材料存在较大磨损，导致蜗轮蜗杆之间间隙增大。车辆在快速换向或经过鹅卵石路比利时路等较差路况时，由于蜗轮蜗杆之间间隙的存在，会导致蜗轮蜗杆碰撞异响。因此EPS用蜗轮蜗杆减速机构多采购间隙调整机构进行间隙自动补偿，避免蜗轮蜗杆间隙，消除蜗轮蜗杆碰撞异响。

但是该方案存在以下问题，蜗杆在间隙补偿机构中需要居中设置，但会因为加工、装配公差、磨损等情况，导致蜗杆的差异超过了间隙补偿机构的补偿范围。蜗杆无法在间隙补偿机构中始终保持最佳工作位置，间隙补偿机构无法正常进行补偿，导致转向系统从出现异响等情况。

中国专利202010933703 5，公开了一种EPS管柱蜗轮蜗杆啮合间隙检测装置，但是该种结构存在以下问题，①由于蜗轮蜗杆啮合过程中，蜗杆受到径向力、切向力，其合力方向非蜗轮蜗杆啮合的径向方向，合力为偏离径向方向一定角度，因此此时测量出来的径向浮动量存在偏差。②尼龙蜗轮加工后，其整圈啮合中心距存在波动，整圈的测量结果存在差异性，需要找到整圈最大点和最小点进行分析。③未考虑蜗轮蜗杆摩擦力矩增大问题。

因此，该种方案仍不能有效满足间隙补偿机构装配状态的测量要求。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供一种EPS间隙补偿机构装配状态测量装置及测量方法。

一种EPS间隙补偿机构装配状态测量装置，包括间隙补偿机构

所述间隙补偿机构包括壳体，壳体一端设有间隙限位环，壳体内部装配有蜗杆与蜗轮，蜗杆与蜗轮啮合，蜗杆末端设有小端轴承，小端轴承设置于间隙限位环内。

还包括定位工装，所述定位工装包括定位块以及设置在定位块上方的凸台，凸台与定位块垂直设置；

所述凸台一端与定位块固定连接，凸台中部设有安装孔，安装孔上还设有夹持槽，夹持槽端部延伸至凸台末端，所述安装孔内装配有百分表，百分表探头向下延伸至圆通孔内。

所述定位块内部开有圆通孔，圆通孔内安装有测量工装，圆通孔上对称设有螺纹孔，圆通孔的边缘设有楔形卡簧固定槽。所述螺纹孔设置两组，两组螺纹孔对称设置于圆通孔的圆心水平线上

进一步，所述测量工装包括顶杆与调心轴承，调心轴承外圈与圆通孔间隙配合，顶杆中部设有重力环，顶杆通过重力环与调心轴承的内圈过盈连接，顶杆前端设有顶尖，顶杆后端设有施力槽。

进一步，所述调心轴承外部还设有楔形卡簧固定槽，楔形卡簧安装在楔形卡簧固定槽内用于轴向固定调心轴承。

一种EPS间隙补偿机构装配状态的测量方法，包括以下步骤：

第一步，根据间隙补偿机构型号，确定间隙限位环与蜗杆的最佳工作状态，间隙限位环水平中线至上极限之间距离为Z1，间隙限位环水平中线至下极限之间距离为Z2

第二步，将定位工装安装至间隙补偿机构末端，通过圆通孔内的螺纹孔将二者固定成整体。

第三步，将调心轴承带顶杆装配到测量装置内，通过楔形卡簧固定调心轴承，同时顶杆伸入间隙补偿机构壳体内，顶尖顶至蜗杆末端的中心处，百分表探针通过圆通孔与蜗杆上的小端轴承外表面接触。

第四步，由于蜗轮精度误差，加工后存在齿圈径向跳动，需找到蜗轮径向最大位置和径向最小位置。

转动蜗轮，通过蜗轮蜗杆齿面啮合，带动蜗杆旋转，由于蜗轮存在径向跳动，会导致蜗杆及小端轴承相对蜗轮径向摆动。找到百分表最小读数处，通过顶杆另一侧施力槽施力，测量蜗杆上的小端轴承的径向移动量D1；

第五步，转动蜗轮带动蜗杆旋转至百分表最大读数处，通过顶杆另一侧施力槽施力，测量蜗杆上的小端轴承的径向移动量D2。

第六步、根据Z1、Z2、D1、D2数值，作为更换蜗杆的依据。

本方案的有益效果如下：

1、针对间隙补偿机构的特征，有效测量出蜗杆与间隙限位环的最佳相对位置，保证蜗杆始终处在最佳工作区间。

2、针对出厂、售后的不同情况下间隙补偿机构的状态，可有效测量出蜗杆的差异，从而更换合适的蜗杆，避免间隙补偿机构失效，影响使用效果。

附图说明

图1是本发明的间隙补偿机构与测量工装的装配示意图；

图2是本发明的测量装置的装配截面示意图；

图3是本发明的定位工装结构示意图；

图4是本发明的间隙限位环的结构示意图；

图5是本发明的间隙限位环的界面图；

图6是本发明的间隙限位环的最佳工作区间A处结构放大图；

图7是本发明的蜗轮径向跳动示意图；

间隙补偿机构1、壳体2、间隙限位环3、蜗杆4、蜗轮5、小端轴承6、定位工装7、定位块8、凸台9、安装孔10、夹持槽11、百分表12，圆通孔13、楔形卡簧固定槽14、测量工装15、顶杆16、调心轴承17、重力环18、顶尖19、施力槽20、楔形卡簧21、螺纹孔22。

具体实施方式

结合附图具体描述本方案的工作原理

结合图1，一种EPS间隙补偿机构装配状态测量装置，包括间隙补偿机构1，所述间隙补偿机构1包括壳体2，壳体2一端设有间隙限位环3，壳体2内部装配有蜗杆4与蜗轮5，蜗杆4与蜗轮5啮合，蜗杆4末端设有小端轴承6，小端轴承6设置于间隙限位环3内。

还包括定位工装7，所述定位工装7包括定位块8以及设置在定位块8上方的凸台9，凸台9与定位块8垂直设置；

所述凸台9一端与定位块8固定连接，凸台9中部设有安装孔10，安装孔10上还设有夹持槽11，夹持槽11端部延伸至凸台9末端，夹持槽11用于调整安装孔内的百分表的松紧程度与加持程度。所述安装孔10内装配有百分表12，百分表12探头向下延伸至圆通孔13内，所述定位块内部开有圆通孔13，圆通孔13内安装有测量工装15，圆通孔13上对称设有螺纹孔，圆通孔13的边缘设有楔形卡簧固定槽14。

所述测量工装15包括顶杆16与调心轴承17，调心轴承17外圈间隙装配到圆通孔13内，顶杆16中部设有重力环18，顶杆16通过重力环18与调心轴承的内圈连接，顶杆16前端设有顶尖19，顶杆16后端设有施力槽20。

所述调心轴承17外部还设有卡簧21，卡簧21安装在楔形卡簧固定槽14内用于轴向定位调心轴承17。

一种EPS间隙补偿机构装配状态的测量方法，

第一步，根据间隙补偿机构1型号，确定间隙限位环3与蜗杆4的最佳工作状态的区间位置，间隙限位环3水平中线至上极限之间距离为Z1，间隙限位环水平中线至下极限之间距离为Z2

第二步，将定位工装7安装至间隙补偿机构1末端，通过圆通孔内13的螺纹孔22将二者固定成整体。

第三步，顶杆16伸入间隙补偿机构1的壳体2内，顶尖19顶至蜗杆4末端的中心处，百分表12探针通过圆通孔13与蜗杆4上的小端轴承6外表面接触。

第四步，转动蜗轮5带动蜗杆4旋转至百分表12最小读数处，通过顶杆16另一侧施力槽20施力，测量蜗杆4上的小端轴承6的径向移动量D1；顶杆与调心轴承形成杠杆结构，顶杆上的重力环起到辅助施力作用。

第五步，转动蜗轮5带动蜗杆4旋转至百分表12最大读数处，通过顶杆16另一侧施力槽施力，测量蜗杆上的小端轴承的径向移动量D2。

第六步、根据Z1、Z2、D1、D2数值，作为更换蜗杆的依据。

因为加工工艺等问题，蜗杆、蜗轮、壳体均有公差，并且蜗轮蜗杆的啮合并不是理想的圆与圆接触，因此小端轴承随着蜗杆旋转始终会有细微的偏心旋转，从而导致最大径向移动量D1与最小径向移动量D2的出现，蜗杆偏心旋转如果超出了间隙补偿机构的最大调整范围，就会导致异响、手感偏差等问题。

实施例1

在出厂情况下，为防止蜗轮5蜗杆4等零件装配到壳体2后，蜗杆4上的小端轴承6处于间隙限位环3下极限以下的情况，此时小端轴承6边缘与间隙限位环3碰触，间隙补偿机构1失去补偿作用，导致装车后0公里就出现异响问题，此时需要保证。D1<（Z1+Z2）。

实施例2

由于蜗轮5采用尼龙材料，总成耐久后蜗轮5径向方向存在磨损量R。因此为防止EPS装车耐久后蜗轮5磨损超过补偿量后，蜗轮蜗杆之间存在间隙时，间隙补偿机构1失去间隙补偿作用，导致产品售后市场异响。

此时，蜗轮5径向方向磨损量为R，取蜗杆的头部至尾部小端轴承的距离为L1，蜗杆的头部至蜗轮蜗杆理论啮合最佳中位的距离为L2，此时蜗杆与间隙补偿机构的间隙限位环的最佳间距保持为：（D1+L2/L1*R）＜（z1+z2）；

实施例3

为防止蜗轮5蜗杆4等零件装配到壳体2后，蜗杆4中小端轴承6处于间隙限位环3上极限以上。此时，由于装配后间隙限位环4被压缩，蜗轮5蜗杆4之间的径向力增大，导致蜗轮5蜗杆4之间摩擦力会瞬间增大，导致总成手感不良，需要保证D2＞0。

实施例4

我司某EPS产品，间隙限位环3水平中线至上极限之间距离Z1=0.1mm，间隙限位环水平中线至下极限之间距离Z2=0.2mm；实测耐久后某型号尼龙蜗轮最大磨损量r=0.08mm；蜗杆头部至尾部小端轴承的距离L1=85mm，蜗杆的头部至蜗轮蜗杆理论啮合最佳中位的距离L2=49mm；

为规避第一种风险，需要：d1＜（z1+z2），即d1＜0.3mm；

为规避第二种风险，需要：（d1+L2/L1*r）＜（z1+z2），即d1＜0.16mm;

为规避第三种风险，需要：D2＞0。

根据上述理论值，在蜗杆5上的小端轴承6位移量超过限度要求时，可更换蜗杆5使其位移量符合要求，从而最终保证EPS间隙补偿机构装配状态保持最佳

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种EPS间隙补偿机构装配状态测量装置，包括间隙补偿机构，

所述间隙补偿机构包括壳体，壳体一端设有间隙限位环，壳体内部装配有蜗杆与蜗轮，蜗杆与蜗轮啮合，蜗杆末端设有小端轴承，小端轴承设置于间隙限位环内；其特征在于，还包括定位工装，所述定位工装包括定位块以及设置在定位块上方的凸台，凸台与定位块垂直设置；所述凸台一端与定位块固定连接，凸台中部设有安装孔，安装孔上还设有夹持槽，夹持槽端部延伸至凸台末端，所述安装孔内装配有百分表，百分表探头向下延伸至圆通孔内；所述定位块内部开有圆通孔，圆通孔内安装有测量工装，圆通孔上对称设有螺纹孔，圆通孔的边缘设有楔形卡簧固定槽；所述测量工装包括顶杆与调心轴承，调心轴承外圈与圆通孔间隙配合，顶杆中部设有重力环，顶杆通过重力环与调心轴承的内圈过盈连接，顶杆前端设有顶尖，顶杆后端设有施力槽；所述调心轴承外部还设有楔形卡簧固定槽，楔形卡簧安装在楔形卡簧固定槽内用于轴向固定调心轴承。

2.如权利要求1所述的一种EPS间隙补偿机构装配状态测量装置，其特征在于，所述螺纹孔设置两组，两组螺纹孔对称设置于圆通孔的圆心水平线上。

3.一种使用权利要求1所述EPS间隙补偿机构装配状态测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，根据间隙补偿机构型号，确定间隙限位环与蜗杆的最佳工作状态，间隙限位环水平中线至上极限之间距离为Z1，间隙限位环水平中线至下极限之间距离为Z2；

第二步，将定位工装安装至间隙补偿机构末端，通过圆通孔内的螺纹孔将二者固定成整体；

第三步，将调心轴承带顶杆装配到测量装置内，通过楔形卡簧固定调心轴承，同时顶杆伸入间隙补偿机构壳体内，顶尖顶至蜗杆末端的中心处，百分表探针通过圆通孔与蜗杆上的小端轴承外表面接触；

第四步，由于蜗轮精度误差，加工后存在齿圈径向跳动，需找到蜗轮径向最大位置和径向最小位置，转动蜗轮，通过蜗轮蜗杆齿面啮合，带动蜗杆旋转，由于蜗轮存在径向跳动，会导致蜗杆及小端轴承相对蜗轮径向摆动，找到百分表最小读数处，通过顶杆另一侧施力槽施力，测量蜗杆上的小端轴承的径向移动量D1；

第五步，转动蜗轮带动蜗杆旋转至百分表最大读数处，通过顶杆另一侧施力槽施力，测量蜗杆上的小端轴承的径向移动量D2；

第六步、根据Z1、Z2、D1、D2数值，作为更换蜗杆的依据。