CN220410692U - 一种电动助力转向用的蜗轮蜗杆间隙轴向弹簧补偿机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽车制造技术领域,涉及一种电动助力转向用的蜗轮蜗杆间隙轴向弹簧补偿机构，包括蜗轮、蜗杆、联轴器、调心轴承、间隙补偿壳体、斜面底座、斜面滑块、弹簧，通过将弹簧设置在蜗杆从动端的轴线上，并通过斜面滑块与斜面底座的坡度配合将弹簧的弹力及变形方向转化到蜗杆的径向方向，调整蜗轮、蜗杆至最佳啮合状态，以达到调节蜗轮、蜗杆传动副中心距的作用，使传动副降低对制造、装配的要求，降低对间隙的敏感性，在传动中更加平顺，减小换向冲击，减小噪音，增加传动副的工作寿命，同时，相对现有的直接在径向进行间隙补偿的机构可以明显减小其对转动零件的径向尺寸的需求，节约径向空间，有利于更好的优化产品结构布置方案。

Description

一种电动助力转向用的蜗轮蜗杆间隙轴向弹簧补偿机构

技术领域

本实用新型属于汽车制造技术领域，涉及一种电动助力转向用的蜗轮蜗杆间隙轴向弹簧补偿机构。

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。现有的蜗轮蜗杆传动副，其啮合会因为磨损等因素产生啮合间隙，或是由于装配误差、加工精度等因素，产生啮合间隙或啮合过紧产生形变，以及部分蜗轮或齿轮由于使用工程塑料材质制造，材料因吸水性，热膨胀等因素，加工精度较金属材质更难以保证，也更容易发生蠕变与磨损从而产生间隙或者过盈产生变形。配合的啮合间隙将导致传动副在进行换向工作时产生较大冲击，啮合过紧会导致应力过大，均会影响到传动副的工作寿命，同时产生工作噪音等现象。为解决因制造中产生的间隙与过盈问题，部分加工制造中利用零件分组选配的方式去装配，以减小制造精度的影响。对于部分工程塑料材质的零件，也有使用提前吸水，吸油的方式，用以减小装配后的变形量，以提高配合精度。但使用这些方式，一来成本增加，其次也只能部分提高装配后的精度，对传动副因工作中磨损，热膨胀产生的间隙或过盈仍然无法根除。因而市场上部分传动副开始应用间隙调整机构，用于对上述因素产生的间隙或过盈进行补偿。

然而，现有的间隙补偿机构的弹性件位置均采用径向布置，受弹性件空间影响，使得间隙调整机构的径向尺寸较大，还会导致蜗杆以及安装壳体的尺寸增大，不利于传动方案的布置。因此，需要一种非径向布置的间隙补偿装置来解决上述问题。

发明内容

本实用新型解决技术问题所采取的技术方案是：一种电动助力转向用的蜗轮蜗杆间隙轴向弹簧补偿机构，包括：蜗轮、蜗杆、联轴器、调心轴承，蜗轮与蜗杆啮合，联轴器、调心轴承均连接于蜗杆的主动端，蜗杆的从动端外圆周上套设有从动轴承的内圈，从动轴承外圈的外圆周连接至间隙补偿壳体内腔，间隙补偿壳体的外壳固定连接在汽车车架上，间隙补偿壳体内腔中固定有带有第一坡度的斜面底座，斜面底座第一坡度的坡度降落方向位于蜗轮与蜗杆的啮合平面内，斜面底座的第一坡度自蜗轮一侧向蜗杆一侧逐渐降落，从动轴承的外圈固定连接有弹簧，弹簧的另一端固定连接有长条状的斜面滑块，弹簧、从动轴承与蜗杆同旋转轴，斜面滑块远离弹簧的一端设有第二坡度，斜面滑块第二坡度的坡面与斜面底座第一坡度的坡面相互贴合，斜面滑块第二坡度与斜面底座第一坡度的坡度相等且坡度方向相反；弹簧在斜面滑块与从动轴承外圈之间呈受压缩状态；间隙补偿壳体在弹簧、从动轴承的伸入连接处预留有沿蜗轮与蜗杆啮合方向的补偿间隙；

将弹簧的布置位置调整到蜗杆的轴线上，并通过斜面滑块与斜面底座的坡度配合将弹簧的弹力及变形方向转化到蜗杆的径向方向，调整蜗轮、蜗杆至最佳啮合状态，以达到调节蜗轮、蜗杆传动副中心距的作用；同时相对于直接在径向进行间隙调节的结构缩小了径向尺寸。既改善了现有技术的啮合间隙导致的寿命降低、噪音过大、传动不平顺的问题，也解决了直接在径向进行间隙调节的结构导致蜗杆安装壳体的径向尺寸增大，不利于传动方案的布置的问题。

优选的，所述弹簧与从动轴承外圈之间通过弹簧支座固定连接，弹簧支座为内筒呈台阶孔状的圆筒形，弹簧、从动轴承外圈分别固定卡入弹簧支座两端的内筒中；使用弹簧支座对接弹簧与从动轴承外圈，避免了弹簧与从动轴承外圈直接固定连接的连接不便问题，使得弹簧与从动轴承分别能够快速卡接在弹簧支座两端的台阶孔内，装配更加高效。

更优的，所述弹簧支座两端分别连通间隙补偿壳体内外，弹簧支座外端在间隙补偿壳体外固定连接从动轴承，弹簧支座内端在间隙补偿壳体内固定连接弹簧，弹簧支座与间隙补偿壳体连接处预留有沿蜗轮与蜗杆啮合方向的补偿间隙；通过弹簧支座作为中介结构对接弹簧与从动轴承外圈，使得安装时可以将间隙补偿壳体内安装完成后整体结构直接与从动轴承装配，提高安装效率，同时检修维护更换时更加快捷方便。

更优的，所述弹簧支座的台阶孔状的圆筒形内圈非接触式环绕围护在弹簧圆周外；圆筒内圈围护在弹簧圆周外，避免了弹簧受压时径向拱起变形而影响弹簧两端的压力，从而保证了蜗轮与蜗杆啮合方向的补偿精度。

优选的，所述从动轴承包括：滚珠轴承、滚柱轴承、滚针轴承中的一种。

优选的，所述斜面底座固定于间隙补偿壳体内腔中固定方式包括：螺纹连接固定、过盈配合卡接固定。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型通过将弹簧设置在蜗杆从动端的轴线上，并通过斜面滑块与斜面底座的坡度配合将弹簧的弹力及变形方向转化到蜗杆的径向方向，调整蜗轮、蜗杆至最佳啮合状态，以达到调节蜗轮、蜗杆传动副中心距的作用，使传动副降低对制造、装配的要求，降低对间隙的敏感性，在传动中更加平顺，减小换向冲击，减小噪音，增加传动副的工作寿命。

2.本实用新型使用了弹性元件轴向布置的方案，相对现有的直接在径向进行间隙补偿的机构可以明显减小其对转动零件的径向尺寸的需求，节约径向空间，有利于更好的优化产品结构布置方案。

附图说明

图1是一种电动助力转向用的蜗轮蜗杆间隙轴向弹簧补偿机构的正视图；

图2是间隙补偿壳体内部蜗轮远离蜗杆时的剖视图；

图3是间隙补偿壳体内部蜗轮靠近蜗杆时的剖视图。

图中，1、蜗轮；2、蜗杆；3、联轴器；4、调心轴承；5、从动轴承；6、间隙补偿壳体；7、斜面底座；8、弹簧；9、斜面滑块；10、弹簧支座。

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1～3，一种电动助力转向用的蜗轮蜗杆间隙轴向弹簧补偿机构，包括：蜗轮1、蜗杆2、联轴器3、调心轴承4，蜗轮1与蜗杆2啮合，联轴器3、调心轴承4均连接于蜗杆2的主动端，蜗杆2的从动端外圆周上套设有从动轴承5的内圈，从动轴承5外圈的外圆周连接至间隙补偿壳体6内腔，间隙补偿壳体6的外壳固定连接在汽车车架上，间隙补偿壳体6内腔中固定有带有第一坡度的斜面底座7，斜面底座7第一坡度的坡度降落方向位于蜗轮1与蜗杆2的啮合平面内，斜面底座7的第一坡度自蜗轮1一侧向蜗杆2一侧逐渐降落，从动轴承5的外圈固定连接有弹簧8，弹簧8的另一端固定连接有长条状的斜面滑块9，弹簧8、从动轴承5与蜗杆2同旋转轴，斜面滑块9远离弹簧8的一端设有第二坡度，斜面滑块9第二坡度的坡面与斜面底座7第一坡度的坡面相互贴合，斜面滑块9第二坡度与斜面底座7第一坡度的坡度相等且坡度方向相反；弹簧8在斜面滑块9与从动轴承5外圈之间呈受压缩状态；间隙补偿壳体6在弹簧8、从动轴承5的伸入连接处预留有沿蜗轮1与蜗杆2啮合方向的补偿间隙；

将弹簧8的布置位置调整到蜗杆2的轴线上，并通过斜面滑块9与斜面底座7的坡度配合将弹簧8的弹力及变形方向转化到蜗杆2的径向方向，调整蜗轮1、蜗杆2至最佳啮合状态，以达到调节蜗轮1、蜗杆2传动副中心距的作用；同时相对于直接在径向进行间隙调节的结构缩小了径向尺寸。既改善了现有技术的啮合间隙导致的寿命降低、噪音过大、传动不平顺的问题，也解决了直接在径向进行间隙调节的结构导致蜗杆安装壳体的径向尺寸增大，不利于传动方案的布置的问题。

进一步的，所述弹簧8与从动轴承5外圈之间通过弹簧支座10固定连接，弹簧支座10为内筒呈台阶孔状的圆筒形，弹簧8、从动轴承5外圈分别固定卡入弹簧支座10两端的内筒中；使用弹簧支座10对接弹簧8与从动轴承5外圈，避免了弹簧8与从动轴承5外圈直接固定连接的连接不便问题，使得弹簧8与从动轴承5分别能够快速卡接在弹簧支座10两端的台阶孔内，装配更加高效。

更进一步的，所述弹簧支座10两端分别连通间隙补偿壳体6内外，弹簧支座10外端在间隙补偿壳体6外固定连接从动轴承5，弹簧支座10内端在间隙补偿壳体6内固定连接弹簧8，弹簧支座10与间隙补偿壳体6连接处预留有沿蜗轮1与蜗杆2啮合方向的补偿间隙；通过弹簧支座10作为中介结构对接弹簧8与从动轴承5外圈，使得安装时可以将间隙补偿壳体6内安装完成后整体结构直接与从动轴承5装配，提高安装效率，同时检修维护更换时更加快捷方便。

更进一步的，所述弹簧支座10的台阶孔状的圆筒形内圈非接触式环绕围护在弹簧8圆周外；圆筒内圈围护在弹簧8圆周外，避免了弹簧8受压时径向拱起变形而影响弹簧8两端的压力，从而保证了蜗轮1与蜗杆2啮合方向的补偿精度。

进一步的，所述从动轴承5包括：滚珠轴承、滚柱轴承、滚针轴承中的一种。

进一步的，所述斜面底座7固定于间隙补偿壳体6内腔中固定方式包括：螺纹连接固定、过盈配合卡接固定。

实施例

本实施例中，蜗轮1蜗杆2传动副安装在支架或具有支撑功能的壳体内部，联轴器3与蜗杆2固定连接，动力由联轴器3输入，带动蜗轮1旋转，蜗轮1与蜗杆2由于啮合压力角，因而相互受到径向力作用，当磨损、装配、加工误差等因素产生间隙后，在传动换向时将会产生换向冲击等现象，而间隙补偿壳体6则可以起到对间隙的补偿与调整作用，间隙补偿壳体6有一个弹性变形范围，当换向时，间隙补偿壳体6可给蜗杆2一个向蜗轮1的压力，使蜗杆2以调心轴承4几何中心为转动中心摆动一定角度，达到与蜗轮1消除啮合间隙的效果。

弹簧支座10安装在间隙补偿壳体6内，弹簧8安装在弹簧支座10安装槽内，斜面滑块9套在弹簧8另一端上，斜面底座7通过螺纹或者过盈配合与间隙补偿壳体6装配，同时斜面底座7的斜面坡度与斜面滑块9的坡度贴合配合。

当斜面滑块9靠近蜗杆2侧受力，将使斜面滑块9的斜面坡度挤压斜面底座7的斜面坡度，当受力大于摩擦力时，斜面滑块9将有在斜面底座7的斜面坡度上滑动的趋势，这时斜面滑块9与弹簧支座10的距离将被压缩，进而导致弹簧8受到压缩，弹簧8将给斜面滑块9一个压力，迫使斜面滑块9向蜗轮1侧运动，消除间隙。

当α为斜面倾斜角度时，弹簧8最大受压变形为△x时，间隙补偿机构可对中心距起到最大的调整范围为△x·tanα。

综上所述，本实用新型通过将弹簧设置在蜗杆从动端的轴线上，并通过斜面滑块与斜面底座的坡度配合将弹簧的弹力及变形方向转化到蜗杆的径向方向，调整蜗轮、蜗杆至最佳啮合状态，以达到调节蜗轮、蜗杆传动副中心距的作用，使传动副降低对制造、装配的要求，降低对间隙的敏感性，在传动中更加平顺，减小换向冲击，减小噪音，增加传动副的工作寿命，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 (6)

1.一种电动助力转向用的蜗轮蜗杆间隙轴向弹簧补偿机构，包括：蜗轮(1)、蜗杆(2)、联轴器(3)、调心轴承(4)，所述蜗轮(1)与所述蜗杆(2)啮合，所述联轴器(3)、调心轴承(4)均连接于蜗杆(2)的主动端，所述蜗杆(2)的从动端外圆周上套设有从动轴承(5)的内圈，其特征在于，所述从动轴承(5)外圈的外圆周连接至间隙补偿壳体(6)内腔，所述间隙补偿壳体(6)的外壳固定连接在汽车车架上，所述间隙补偿壳体(6)内腔中固定有带有第一坡度的斜面底座(7)，所述斜面底座(7)第一坡度的坡度降落方向位于蜗轮(1)与蜗杆(2)的啮合平面内，所述斜面底座(7)的第一坡度自蜗轮(1)一侧向蜗杆(2)一侧逐渐降落，所述从动轴承(5)的外圈固定连接有弹簧(8)，所述弹簧(8)的另一端固定连接有长条状的斜面滑块(9)，所述弹簧(8)、从动轴承(5)与蜗杆(2)同旋转轴，所述斜面滑块(9)远离弹簧(8)的一端设有第二坡度，所述斜面滑块(9)第二坡度的坡面与所述斜面底座(7)第一坡度的坡面相互贴合，所述斜面滑块(9)第二坡度与所述斜面底座(7)第一坡度的坡度相等且坡度方向相反；

所述弹簧(8)在斜面滑块(9)与从动轴承(5)外圈之间呈受压缩状态；

所述间隙补偿壳体(6)在弹簧(8)、从动轴承(5)的伸入连接处预留有沿蜗轮(1)与蜗杆(2)啮合方向的补偿间隙。

2.根据权利要求1所述的一种电动助力转向用的蜗轮蜗杆间隙轴向弹簧补偿机构，其特征在于，所述弹簧(8)与从动轴承(5)外圈之间通过弹簧支座(10)固定连接，所述弹簧支座(10)为内筒呈台阶孔状的圆筒形，所述弹簧(8)、从动轴承(5)外圈分别固定卡入弹簧支座(10)两端的内筒中。

3.根据权利要求2所述的一种电动助力转向用的蜗轮蜗杆间隙轴向弹簧补偿机构，其特征在于，所述弹簧支座(10)两端分别连通间隙补偿壳体(6)内外，所述弹簧支座(10)外端在间隙补偿壳体(6)外固定连接从动轴承(5)，所述弹簧支座(10)内端在间隙补偿壳体(6)内固定连接弹簧(8)，所述弹簧支座(10)与间隙补偿壳体(6)连接处预留有沿蜗轮(1)与蜗杆(2)啮合方向的补偿间隙。

4.根据权利要求2所述的一种电动助力转向用的蜗轮蜗杆间隙轴向弹簧补偿机构，其特征在于，所述弹簧支座(10)的台阶孔状的圆筒形内圈非接触式环绕围护在弹簧(8)圆周外。

5.根据权利要求1所述的一种电动助力转向用的蜗轮蜗杆间隙轴向弹簧补偿机构，其特征在于，所述从动轴承(5)包括：滚珠轴承、滚柱轴承、滚针轴承中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种电动助力转向用的蜗轮蜗杆间隙轴向弹簧补偿机构，其特征在于，所述斜面底座(7)固定于间隙补偿壳体(6)内腔中固定方式为螺纹连接固定或者过盈配合卡接固定。