CN216833878U - 一种用于大扭矩电动助力转向系统的蜗杆结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于汽车制造技术领域,涉及一种用于大扭矩电动助力转向系统的蜗杆结构，包括蜗轮、蜗杆、驱动端轴承、末端轴承、联轴器、套筒，蜗轮与蜗杆啮合后形成一对可逆减速传动副，驱动端轴承的内瓦套设于蜗杆的驱动侧的外圆周上，末端轴承的内瓦套设于蜗杆的从动侧的外圆周上，联轴器连接于蜗杆的驱动侧的圆柱端面，套筒为刚性且呈长圆筒形，套筒的圆周外壁上设有缺口连通套筒内外侧，蜗轮与蜗杆在缺口处啮合，套筒的内壁两端分别固定连接驱动端轴承的外瓦与末端轴承的外瓦；本实用新型结构简单、成本低廉，使蜗轮蜗杆减速机构可以应用更大转向轴负荷的大扭矩电动助力转向系统中，推动电动助力转向系统的发展。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车制造技术领域，涉及一种用于大扭矩电动助力转向系统的蜗杆结构。
背景技术
随着汽车智能驾驶的发展，电动助力转向系统蓬勃发展。蜗轮蜗杆机构由于其结构紧凑，单级传动可实现较大减速比，广泛应用与电动助力转向系统减速机构，蜗轮蜗杆减速机构将电机扭矩减速增扭后与驾驶员转向手力叠加后，共同操纵转向执行机构实现转向动作。但是由于蜗轮蜗杆啮合原理，蜗杆为细长轴结构，两支撑点距离较远，支撑刚性较差。当蜗杆承受较大扭矩时，蜗杆轴上承受较大弯矩，容易造成蜗杆轴线侧弯，影响啮合传动精度，造成转向手感不适，甚至造成蜗轮蜗杆异常磨损或断裂。因此要增大蜗轮蜗杆传动扭矩，就需要加粗蜗杆轴，而这样势必会造成蜗轮蜗杆中心距增大，减速机构尺寸变大，不利于转向系统在整车上的布置。所以蜗轮蜗杆减速机构只能用于转向轴载荷不大的轻型车小扭矩电动助力转向系统中。而转向轴负荷较大的车型就只能采用其它结构减速机构，诸如同步带传动+滚珠丝杠结构，或者滚珠丝杠+齿条齿扇结构，而这些结构要么成本过高，要么增加重量且转向手感不好。
因此，能否在不增加蜗轮蜗杆尺寸比例的同时，增强蜗杆系统的刚性，成为蜗轮蜗杆支撑刚性较差的关键。
实用新型内容
本实用新型解决技术问题所采取的技术方案是：一种用于大扭矩电动助力转向系统的蜗杆结构，包括蜗轮、蜗杆、驱动端轴承、末端轴承、联轴器、套筒，蜗轮与蜗杆啮合后形成一对可逆减速传动副，驱动端轴承的内瓦套设于蜗杆的驱动侧的外圆周上，末端轴承的内瓦套设于蜗杆的从动侧的外圆周上，联轴器连接于蜗杆的驱动侧的圆柱端面，套筒为刚性且呈长圆筒形，套筒的圆周外壁上设有缺口连通套筒内外侧，蜗轮与蜗杆在缺口处啮合，套筒的内壁两端分别固定连接驱动端轴承的外瓦与末端轴承的外瓦；套筒将驱动端轴承、末端轴承分别固定到套筒的两端，进而提高驱动端轴承、末端轴承在受到轴向弯矩的时候的刚度，使得驱动端轴承、末端轴承轴向变形减小，从而提高蜗杆支撑刚性，增大蜗轮蜗杆减速机构的承载扭矩。
优选的，所述内壁呈三阶台阶孔形，内壁沿蜗杆的驱动方向依次分为第一台阶孔、第二台阶孔、第三台阶孔，第一台阶孔固定连接驱动端轴承的外瓦，第三台阶孔固定连接末端轴承的外瓦；不同尺寸的台阶孔能够进一步增强套筒内壁的刚性，在固定连接驱动端轴承的外瓦与末端轴承的外瓦时提供更好的效果。
更优的，所述第一台阶孔、第二台阶孔、第三台阶孔的内径依序递减。
优选的，所述缺口内填充有润滑脂。
优选的，所述末端轴承与套筒的固定连接方式为铆接，套筒的铆接处的外圆周上设有铆接孔。
优选的，所述驱动端轴承与套筒的固定连接方式为卡接，套筒的卡接处的外圆周上设有凸起的预留翻边。
优选的，所述套筒为刚性厚壁管料拉伸、冲裁成型制成。
优选的，所述缺口为弧形口；弧形的缺口与其他形状的缺口相比能够提供更好的套筒的刚性。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型在不改变蜗轮蜗杆传动机构原有尺寸比例的基础上，增加一个高刚性套筒，将驱动端轴承、末端轴承分别固定到套筒的两端，进而提高驱动端轴承、末端轴承在受到轴向弯矩的时候的刚度，使得驱动端轴承、末端轴承轴向变形减小，从而提高蜗杆支撑刚性，增大蜗轮蜗杆减速机构的承载扭矩，本实用新型结构简单、成本低廉，使蜗轮蜗杆减速机构可以应用更大转向轴负荷的大扭矩电动助力转向系统中，推动电动助力转向系统的发展。
附图说明
图1是一种用于大扭矩电动助力转向系统的蜗杆结构的啮合示意图；
图2是套筒在电动助力转向系统蜗杆轴上的示意图；
图3是套筒立体结构示意图；
图4是无套筒蜗轮蜗杆机构啮合示意图。
图中：1、蜗轮；2、蜗杆；3、驱动端轴承；4、末端轴承；5、联轴器；6、套筒；7、缺口；8、内壁；9、第一台阶孔；10、第二台阶孔；11、第三台阶孔； 12、铆接孔；13、预留翻边。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的相关技术进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参考图1～4，一种用于大扭矩电动助力转向系统的蜗杆结构，包括蜗轮1、蜗杆2、驱动端轴承3、末端轴承4、联轴器5、套筒6，蜗轮1与蜗杆2啮合后形成一对可逆减速传动副，驱动端轴承3的内瓦套设于蜗杆2的驱动侧的外圆周上，末端轴承4的内瓦套设于蜗杆2的从动侧的外圆周上，联轴器5连接于蜗杆2的驱动侧的圆柱端面，套筒6为刚性且呈长圆筒形，套筒6的圆周外壁上设有缺口7连通套筒6内外侧，蜗轮1与蜗杆2在缺口7处啮合，套筒6 的内壁8两端分别固定连接驱动端轴承3的外瓦与末端轴承4的外瓦；套筒6 将驱动端轴承3、末端轴承4分别固定到套筒6的两端，进而提高驱动端轴承3、末端轴承4在受到轴向弯矩的时候的刚度，使得驱动端轴承3、末端轴承4轴向变形减小，从而提高蜗杆2支撑刚性，增大蜗轮蜗杆减速机构的承载扭矩。
进一步的，所述内壁8呈三阶台阶孔形，内壁8沿蜗杆2的驱动方向依次分为第一台阶孔9、第二台阶孔10、第三台阶孔11，第一台阶孔9固定连接驱动端轴承3的外瓦，第三台阶孔11固定连接末端轴承4的外瓦；不同尺寸的台阶孔能够进一步增强套筒6内壁的刚性，在固定连接驱动端轴承3的外瓦与末端轴承4的外瓦时提供更好的效果。
更进一步的，所述第一台阶孔9、第二台阶孔10、第三台阶孔11的内径依序递减。
进一步的，所述缺口7内填充有润滑脂。
进一步的，所述末端轴承4与套筒6的固定连接方式为铆接，套筒6的铆接处的外圆周上设有铆接孔12。
进一步的，所述驱动端轴承3与套筒6的固定连接方式为卡接，套筒6的卡接处的外圆周上设有凸起的预留翻边13。
进一步的，所述套筒6为刚性厚壁管料拉伸、冲裁成型制成。
进一步的，所述缺口7为弧形口；弧形的缺口7与其他形状的缺口相比能够提供更好的套筒6的刚性。
实施例
如图3所示，本实施例采用高刚性套筒6。该高刚性套筒6包含两个轴承孔位，分别是第一台阶孔9和第三台阶孔11，其中第一台阶孔9内固定连接驱动端轴承3，第三台阶孔11内固定连接末端轴承4，分别与蜗杆2两端配合；第二台阶孔10内用于包容蜗杆2及储存润滑脂，缺口7用于避开蜗轮1蜗杆2 啮合位置，避免干涉；第一台阶孔9的圆周布置的预留翻边13，用于装配时翻边。该刚性套筒6可以采用管料拉深，冲裁成型，加工工艺简单，根据蜗杆2承载扭矩大小，可以选用不同强度的材料或者设计不同的管料壁厚。
如图2所示，当蜗杆2、驱动端轴承3、末端轴承4装入该高刚性套筒6 后，将套筒6的预留翻边13进行翻边处理，在套筒6的铆接孔12处压铆4-8 点，使该高刚性套筒6与蜗杆2形成一体刚性结构。
如图4所示，为传统蜗轮蜗杆机构啮合示意图。当蜗轮1蜗杆2啮合时，啮合点产生的径向分力及切向分力全部由蜗杆2承受，造成蜗杆2啮合位置产生较大弯矩，极易造成蜗杆2弯曲变形，影响蜗轮1蜗杆2啮合平顺性，甚至造成蜗轮1蜗杆2异常磨损或断裂，轻则造成转向手感不适，重则转向卡滞，危及行车安全。
如图1所示，当蜗,1蜗杆2啮合时，啮合点产生的径向分力及切向分力，由蜗轮1蜗杆2及其外部的高刚性套筒6共同承受，极大的降低了蜗杆2本体上的弯矩，提高了蜗轮1蜗杆2传动平顺性及寿命。因此相同尺寸的蜗轮1蜗杆2可以用于更大扭矩输出的电动助力转向系统中。
综上所述，本实用新型提供了一种用于大扭矩电动助力转向系统的蜗杆结构，增加一个高刚性套筒，将驱动端轴承、末端轴承分别固定到套筒的两端，进而提高驱动端轴承、末端轴承在受到轴向弯矩的时候的刚度，使得驱动端轴承、末端轴承轴向变形减小，从而提高蜗杆支撑刚性，增大蜗轮蜗杆减速机构的承载扭矩，本实用新型结构简单、成本低廉，使蜗轮蜗杆减速机构可以应用更大转向轴负荷的大扭矩电动助力转向系统中，推动电动助力转向系统的发展，因此本实用新型拥有广泛的应用前景。
需要强调的是：以上仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种用于大扭矩电动助力转向系统的蜗杆结构，其特征在于，包括蜗轮(1)、蜗杆(2)、驱动端轴承(3)、末端轴承(4)、联轴器(5)、套筒(6)，所述蜗轮(1)与所述蜗杆(2)啮合后形成一对可逆减速传动副，所述驱动端轴承(3)的内瓦套设于蜗杆(2)的驱动侧的外圆周上，所述末端轴承(4)的内瓦套设于所述蜗杆(2)的从动侧的外圆周上，所述联轴器(5)连接于所述蜗杆(2)的驱动侧的圆柱端面，所述套筒(6)为刚性且呈长圆筒形，所述套筒(6)的圆周外壁上设有缺口(7)连通套筒(6)内外侧，所述蜗轮(1)与蜗杆(2)在所述缺口(7)处啮合，所述套筒(6)的内壁(8)两端分别固定连接所述驱动端轴承(3)的外瓦与所述末端轴承(4)的外瓦。
2.根据权利要求1所述的一种用于大扭矩电动助力转向系统的蜗杆结构，其特征在于，所述内壁(8)呈三阶台阶孔形，所述内壁(8)沿蜗杆(2)的驱动方向依次分为第一台阶孔(9)、第二台阶孔(10)、第三台阶孔(11)，所述第一台阶孔(9)固定连接驱动端轴承(3)的外瓦，所述第三台阶孔(11)固定连接末端轴承(4)的外瓦。
3.根据权利要求2所述的一种用于大扭矩电动助力转向系统的蜗杆结构，其特征在于，所述第一台阶孔(9)、第二台阶孔(10)、第三台阶孔(11)的内径依序递减。
4.根据权利要求1所述的一种用于大扭矩电动助力转向系统的蜗杆结构，其特征在于，所述缺口(7)内填充有润滑脂。
5.根据权利要求1所述的一种用于大扭矩电动助力转向系统的蜗杆结构，其特征在于，所述末端轴承(4)与套筒(6)的固定连接方式为铆接，所述套筒(6)的铆接处的外圆周上设有铆接孔(12)。
6.根据权利要求1所述的一种用于大扭矩电动助力转向系统的蜗杆结构，其特征在于，所述驱动端轴承(3)与套筒(6)的固定连接方式为卡接，所述套筒(6)的卡接处的外圆周上设有凸起的预留翻边(13)。
7.根据权利要求1所述的一种用于大扭矩电动助力转向系统的蜗杆结构，其特征在于，所述套筒(6)为刚性厚壁管料拉伸、冲裁成型制成。
8.根据权利要求1所述的一种用于大扭矩电动助力转向系统的蜗杆结构，其特征在于，所述缺口(7)为弧形口。
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2021
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