CN108706045B

CN108706045B - 电动转向装置的减速器

Info

Publication number: CN108706045B
Application number: CN201810101098.8A
Authority: CN
Inventors: 金宗汉
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2020-12-15
Anticipated expiration: 2038-02-01
Also published as: US20180216720A1; KR102635273B1; US10378639B2; KR20180089629A; DE102018201372A1; CN108706045A

Abstract

本公开提供了一种电动转向装置的减速器，该减速器包括：蜗轴，所述蜗轴具有分别位于连接至电机的第一端和相对的第二端上的第一蜗轴轴承和第二蜗轴轴承；齿轮箱，所述齿轮箱容纳所述第一蜗轴轴承、所述第二蜗轴轴承和所述蜗轴；第一支承构件，所述第一支承构件被设置在所述第二蜗轴轴承与所述齿轮箱之间，并且具有位于其外侧上以支承所述壳体的内侧的外支承部以及位于其内侧上以支承所述第二蜗轴轴承的内支承部；以及第二支承构件，所述第二支承构件联接至所述齿轮箱并且通过所述第一支承构件来支承所述第二蜗轴轴承的外侧。

Description

电动转向装置的减速器

技术领域

本公开涉及电动转向装置的减速器。更具体地，本公开涉及一种电动转向装置的减速器，该减速器能够通过防止由于蜗轴和蜗轮的磨损而导致的间隔、减少从路面传送的震动噪声和由齿隙(backlash)导致的咔嗒(rattling)噪声、甚至在蜗轮发生吸湿膨胀时也能防止蜗轴和蜗轮上的过大操作力、以及使间隙改变和噪声最小化来准确地辅助驾驶员的方向盘操作力。

背景技术

常见的电动转向装置的减速器被设置成使驾驶员能够通过根据车辆的驾驶状况经由车辆中的电子控制单元控制电机来平稳且稳定地进行转向，以便通过电机使蜗轮转动，并且除了驾驶员通过方向盘施加的扭矩之外，蜗轮的扭矩也被传送到转向轴。

然而，根据相关技术中的电动转向装置的减速器，通过电机使其转动的蜗杆和蜗轮随着时间的推移而被磨损，并且在它们之间产生了间隙，从而导致噪声。

另外，从路面通过车轮和转向轴传送的震动噪声以及蜗杆与蜗轮之间的齿隙进一步导致噪声。

另外，由于由塑料制成的蜗轮的吸湿膨胀，所以过大地增大了蜗轴和蜗轮的操作力，改变了间隙，并且也增大了噪声，因此不能通过方向盘来很好地传送驾驶员的转向力。

发明内容

本公开是在这种背景下努力作出的，并且提供了一种电动转向装置的减速器，该减速器能够防止由于蜗轴和蜗轮的磨损而导致的间隔，并且减少从路面传送的震动噪音和由齿隙导致的咔嗒噪声。

另外，本公开提供一种电动转向装置的减速器，该减速器甚至在蜗轮发生吸湿膨胀时也能够通过防止蜗轴和蜗轮的过大操作力以及使间隙改变和噪声最小化来准确地辅助驾驶员操作方向盘。

本公开的方面不限于此，并且根据以下描述，本领域技术人员可以清楚地理解其它方面。

本发明的方面提供了一种电动转向装置的减速器，该减速器包括：蜗轴，所述蜗轴具有分别位于连接至电机的第一端和相对的第二端上的第一蜗轴轴承和第二蜗轴轴承；齿轮箱，所述齿轮箱容纳所述第一蜗轴轴承、所述第二蜗轴轴承和所述蜗轴；第一支承构件，所述第一支承构件被设置在所述第二蜗轴轴承与所述齿轮箱之间，并且具有位于其外侧上以支承所述壳体的内侧的外支承部以及位于其内侧上以支承所述第二蜗轴轴承的内支承部；以及第二支承构件，所述第二支承构件联接至所述齿轮箱并且通过所述第一支承构件来支承所述第二蜗轴轴承的外侧。

根据具有这些形状和结构的实施方式，在电动转向装置的减速器中，可以防止由于蜗轴和蜗轮的磨损而导致的间隔，并且减少从路面传送的震动噪声和由于齿隙而导致的咔嗒噪声。

另外，根据实施方式，即使蜗轮发生吸湿膨胀，也可以防止蜗轴和蜗轮的过大操作力，并且使间隙改变和噪声最小化，因此可以准确地补充用于由驾驶员操作方向盘的力。

附图说明

根据下面结合附图的详细描述，本公开的以上和其它方面、特征和优点将变得更加显而易见，其中：

图1是示出根据实施方式的电动转向装置的配置的视图；

图2是示出根据实施方式的电动转向装置的减速器的分解立体图；

图3是示出根据实施方式的电动转向装置的减速器的一部分的立体图；

图4和图5是示出根据实施方式的电动转向装置的减速器的一部分的正视图；以及

图6是示出根据实施方式的电动转向装置的减速器的截面图。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述实施方式。在向每幅图中的元件添加附图标记时，尽管相同的元件被示出在不同的图中，但是如果可能，相同的元件将由相同的附图标记来表示。另外，在本公开的以下描述中，当确定并入本文的已知功能和配置的详细描述可能会使本公开的主题相当不清楚时，将省略对并入本文的已知功能和配置的详细描述描述。

此外，当描述本公开的组件时，本文可以使用诸如第一、第二、A、B、(a)、(b)等这样的术语。这些术语仅用于将一个结构元件与其它结构元件区分开，并且对应结构元件的性质、次序、顺序等不受术语的限制。应当注意，如果在说明书中描述在一个组件“连接”、“联接”或“接合”至另一组件，则尽管第一组件可以直接连接、联接或接合至第二组件，但是可以在第一组件与第二组件之间“连接”、“联接”或“结合”第三组件。

图1是示出根据实施方式的电动转向装置的配置的视图。图2是示出根据实施方式的电动转向装置的减速器的分解立体图，图3是示出根据实施方式的电动转向装置的减速器的一部分的立体图，图4和图5是示出根据实施方式的电动转向装置的减速器的一部分的正视图，以及图6是示出根据实施方式的电动转向装置的减速器的截面图。

参照附图，根据实施方式的电动转向系统100包括从方向盘102连接至两个车轮126的转向系统130以及向转向系统130提供辅助转向动力的辅助动力单元140。

转向系统130包括转向轴106，该转向轴106具有连接至方向盘102以与方向盘102一起转动的第一端和通过一对万向接头104连接至小齿轮轴108的第二端。小齿轮轴108通过齿条-小齿轮组件110连接至齿杆112，并且齿杆112的两端通过拉杆112和转向节臂124来连接至车辆的车轮126。

辅助动力单元140包括：扭矩传感器142，其感测由驾驶员施加至方向盘102的扭矩，并输出与感测到的扭矩成比例的电信号；电子控制单元(ECU)144，其基于从扭矩传感器142传送的电信号来产生控制信号；电机146，其基于从ECU 144传送的控制信号来产生辅助动力；以及减速器150，其包括蜗杆152和蜗轮156，以将由电机146产生的辅助动力传送至转向轴106。

因此，在电动转向装置中，通过方向盘102的转动而产生的扭矩通过齿条-小齿轮组件110而被传送至齿杆112，并且由电机146产生的与扭矩对应的辅助动力被传送至齿杆112。

也就是说，通过方向盘102的转动而产生的扭矩和由电机146产生的辅助动力使齿杆112轴向移动。

根据实施方式的电动转向装置的减速器包括：蜗轴254，其具有分别位于连接至电机轴的第一端和相对的第二端254a上的第一蜗轴轴承257a和第二蜗轴轴承257b；齿轮箱260，其容纳第一蜗轴轴承257a、第二蜗轴轴承257b和蜗轴254；第一支承构件300，其被设置在第二蜗轴轴承257b与齿轮箱260之间，并且具有位于外侧上以支承壳体260的内侧的外支承部310以及位于内侧上以支承第二蜗轴轴承257b的内支承部320；以及第二支承构件290，其联接至齿轮箱260并且通过第一支承构件300来支承第二蜗轴轴承257b的外侧。

蜗轴254和蜗轮156根据来自电机146的动力一起操作，并使转向轴201转动，由此减速器补充驾驶员的转向力。当电机146操作时，安装在与电机146的轴一起操作的蜗轴254的第一端和第二端上的第一蜗轴轴承257a和第二蜗轴轴承257b支承转动的蜗轴254。与转向轴201一起操作的蜗轮156和蜗轴254被设置在齿轮箱260的内部。

与齿轮箱260组合的第一支承构件300和第二支承构件290支承第二蜗轴轴承257b，从而补偿蜗轴254与蜗轮156之间的间隔并吸收震动和咔嗒噪声。

第一支承环300具有环形形状并被设置在第二蜗轴轴承257b与齿轮箱260之间，并且具有位于外侧上以支承齿轮箱260的内侧的外支承部310以及位于内侧上以支承第二蜗轴轴承257b的内支承部320。

第一支承构件300具有轴向设置、径向向内凹入并且布置在外支承部310的外侧周围的第一凹槽313，并且外支承部310被周向布置有位于其间的第一凹槽313。

因此，当第一支承构件300向内弹性变形以安装到齿轮箱260中时，其可以弹性变形到第一凹槽313的空白间隔中。因此，第一支承构件300可以容易组装，并且在组装之后可以维持径向弹性支承力。

插入有支承第二蜗轴轴承257b的外侧的第二支承构件290的孔311延伸以穿过外支承部310的侧面。

设置在第一支承构件300的内侧上的内支承部320在第一凹槽313的位置处径向向内突出，并且周向上未彼此连接，而是彼此间隔开。

因此，当蜗轴254和第二蜗轴轴承257b由于以下原因而径向移动时：从路面传送至蜗轴254的震动载荷、由电机146的操作而传送的振动、以及蜗轮156由于吸湿而膨胀，第一支承构件弹性变形到内支承部320之间的间隔中，由此它可以支承第二蜗轴轴承257b。

间隙G2被限定在内支承部320的内侧与第二蜗轴轴承257b的外侧之间。距离第二蜗轴轴承257b的间隙G2被维持在正常状态，也就是说，当没有来自路面的震动并且蜗轮156的磨损和吸湿量与标准设计量对应时，维持距离第二蜗轴轴承257b的间隙G2。

因此，当从路面传送的震动或者蜗轮156的磨损和吸湿量超过标准设计量时，第二蜗杆轴承257可以通过第二支承构件290的支承载荷而径向移动。

内支承部320各自均具有周向延伸并与外支承部310一起限定径向间隙G1的柔性支承部321a和321b，因此当第二蜗轴轴承257b径向移动时，柔性支承部321a和321b可以通过径向向外弹性变形来支承第二蜗轴轴承257b。

另外，间隙G2被限定在柔性支承部321a和321b与第二蜗轴轴承257b的外侧之间，因此当从路面传送震动或者蜗轮的磨损和吸湿量156超过标准设计量时，第二蜗轴轴承257b可以通过第二支承构件290的支承载荷而径向移动。

至少一个内支承部320具有在与柔性支承部321a和321b连接的部分处向内凹入的第二凹槽323，因此柔性支承部321a和321b可以更多地径向向外弹性变形。

第二凹槽323被弯曲以具有圆形或弧形截面，因此柔性支承部321a和321b容易径向且弹性变形。另外，即使连续地重复弹性变形，布置有第二凹槽323的部分也不会变形或破损。

如图6所示，当沿蜗轴254的轴向看时，具有第二凹槽323的内支承部320位于周向上距离第二支承构件290的支承方向的60°与120°之间，因此当从路面传送的震动载荷通过蜗轮156来传送至蜗轴254时，内支承部320支承减震方向上的移动。

另外，至少一个内支承部320具有设置在柔性支承部321a和321b的内侧上并按照与第二蜗轴257b接触的方式来进行支承的支承突起325，从而支承与第二蜗轴轴承257b紧密接触。

如图6所示，当沿蜗轴254的轴向看时，具有支承突起325的内支承部320位于周向上距离第二支承构件290的支承方向的60°与120°之间，因此当从路面传送的震动载荷通过蜗轮156来传送至蜗轴254时，内支承部320支承减震方向上的移动。

也就是说，在第二支承构件290中，支承第二蜗轴轴承257b的杆291通过联接至与齿轮箱260组合的控制插塞295的弹性构件293的弹性来补偿蜗轴254与蜗轮156之间的间隔，并且第二支承构件290的支承方向位于蜗轴254与蜗轮156的间隔补偿方向W1上，如图6所示。

因此，当长时间使用减速器时，蜗轮156的齿轮齿被磨损并产生了间隔，因此需要补偿间隔。在这种情况下，蜗轴254不是简单地朝向蜗轮156被支承，而是被支承在与蜗轴254垂直的平面内从将蜗轴254的中心与蜗轮156的中心连接的虚拟轴Z倾斜预定角度的轴W1的方向上，以便蜗轴254被支承在与从蜗轮齿传送的反作用力相反的方向上。

考虑到由蜗轴254和蜗轮156的齿轮齿的反作用力导致的磨损，第二支承构件290的支承角度被设置为

提供了用于描述蜗轴254和蜗轮156的反作用力和间隔补偿方向的坐标系。假定在坐标系中，蜗轴254的轴向为X轴，垂直于X轴并将蜗轴254的中心与蜗轮156的中心连接的轴为Z轴，并且垂直于X轴和Z轴的轴是Y轴，在示出与X轴垂直的平面的图6中，作为第二支承构件290的支承方向，轴W1的方向是间隔补偿方向，并且具有第二凹槽323的内支承部320位于距离轴W1的60°与120°之间。

然而，图6例示了具有第二凹槽323的内支承部320位于与方向是第二支承构件290的支承方向的轴W1成90°的轴W2上。

因此，当蜗轴254和第二蜗轴轴承257b在作为间隔补偿方向的轴W1的方向上通过第二支承构件290来移动时，在与轴W1成90°的轴W2上具有支承突起325的内支承部320在间隔补偿方向上支承两侧。另外，当将震动载荷从路面通过蜗轮156传送至蜗轴254时，内支承部320的第二凹槽323可能会在减震方向上发生移动。

当蜗轮156的齿轮齿由于长时间使用而磨损、由于磨损而产生间隔并且需要补偿间隔时，间隙G2在第二支承构件290的支承方向W1上产生移动，并且具有支承突起325的内支承构件320支承第二蜗轴轴承257b的两侧。

另外，当由于蜗轮156的吸湿和来自路面的震动而发生移动时，在垂直于第二支承构件290的支承方向W1的方向(轴W2的方向)上传送载荷，并且柔性支承部321a和321b容易通过第二凹槽323来弹性变形，从而防止蜗轴254和蜗轮156的过大操作力并减震。

另一方面，两个或更多个支承突起325可以被周向布置有位于其之间的间隙，并且如图4所示，支承突起325可以被分别布置在柔性支承部321a和321b的内侧的两端处。

支承突起325可以被布置在柔性支承部321a和321b中的在蜗轴的径向方向上彼此面对的两对柔性支承部321a和321b处，因此，当沿着与第二支承构件290的支承方向W1垂直的方向(轴W2的方向)传送载荷时，它们可以强有力地支承第二蜗轴轴承257b的外侧。

另外，如图5所示，一个支承突起325可以被设置在彼此径向面对的这两对柔性支承部321a和321b中的一对柔性支承部处，并且彼此周向间隔开的两个支承突起325可以被设置在另一对柔性支承部321a和321b处。

当通过第二支承构件290来进行间隔补偿移动时，支承突起加宽了第二蜗轴轴承257b的外侧的支承区域，从而增大了支承力并使支承部上的摩擦力最小化。

根据具有这些形状和结构的实施方式，在电动转向装置的减速器中，可以防止由于蜗杆和蜗轮的磨损而导致的间隔，并且减小从路面传送的震动噪音以及由于齿隙而导致的咔嗒噪声。

另外，根据实施方式，即使蜗轮发生吸收膨胀，也可以防止蜗轴和蜗轮的过大操作力，并且使间隙改变和噪声最小化，因此可以准确地补充用于由驾驶员操作方向盘的力。

尽管上文已经将构成本公开的实施方式的所有元件描述为组合成单个单元或组合以作为单个单元来进行操作，但是本公开不必限于这样的实施方式。也就是说，在不脱离本公开的范围的情况下，所有结构元件中的至少两个元件可以被选择性地接合和操作。

另外，由于除非诸如“包括”、“包含”和“具有”这样的术语被具体描述为相反含义，否则这些术语意指可以存在一个或更多个对应组件，所以应解释为可以包括一个或更多个其它组件。除非相反地定义，否则技术、科学或其它方面的所有术语均符合本领域技术人员所理解的含义。除非本公开明确地对在词典中发现的常见术语进行了这样定义，否则应在相关技术作品的背景下将这些常见术语解释得不太过理想或不切实际。

仅仅出于例示本公开的技术构思的目的而描述了上述实施方式，并且本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，本公开的实施方式不旨在限制而是旨在例示本发明的技术构思，并且本公开的技术构思的范围不受实施方式的限制。本公开的范围应按照包括在等同于权利要求的范围内的所有技术构思都属于本公开这样的方式并基于所附权利要求来解释。

Claims

1.一种电动转向装置的减速器，该减速器包括：

蜗轴，所述蜗轴具有分别位于连接至电机的第一端和相对的第二端上的第一蜗轴轴承和第二蜗轴轴承；

齿轮箱，所述齿轮箱容纳所述第一蜗轴轴承、所述第二蜗轴轴承和所述蜗轴；

第一支承构件，所述第一支承构件被设置在所述第二蜗轴轴承与所述齿轮箱之间，并且具有位于所述第一支承构件的外侧以支承箱体的内侧的外支承部以及位于所述第一支承构件的内侧以支承所述第二蜗轴轴承的内支承部；以及

第二支承构件，所述第二支承构件联接至所述齿轮箱并且通过所述第一支承构件来支承所述第二蜗轴轴承的外侧，

其中，在所述内支承部的内侧与所述第二蜗轴轴承的外侧之间限定有间隙。

2.根据权利要求1所述的减速器，其中，所述第一支承构件具有径向向内凹入并且布置在所述外支承部的外侧周围的第一凹槽。

3.根据权利要求2所述的减速器，其中，所述内支承部在所述第一凹槽的位置处径向向内突出并且彼此周向间隔开。

4.根据权利要求1所述的减速器，其中，所述内支承部各自均具有周向延伸并与所述外支承部一起限定径向间隙的柔性支承部。

5.根据权利要求4所述的减速器，其中，间隙被限定在柔性支承部与所述第二蜗轴轴承的外侧之间。

6.根据权利要求5所述的减速器，其中，至少一个所述内支承部具有在与所述柔性支承部连接的部分处向内凹入的第二凹槽。

7.根据权利要求6所述的减速器，其中，所述第二凹槽被弯曲以具有圆形或弧形截面。

8.根据权利要求6所述的减速器，其中，当沿所述蜗轴的轴向方向看时，具有所述第二凹槽的所述内支承部位于周向上距离所述第二支承构件的支承方向的60°与120°之间。

9.根据权利要求6所述的减速器，其中，至少一个所述内支承部具有设置在所述柔性支承部的内侧上并且按照与所述第二蜗轴接触的方式来进行支承的支承突起。

10.根据权利要求9所述的减速器，其中，当沿所述蜗轴的轴向方向看时，具有所述支承突起的所述内支承部位于周向上离所述第二支承构件的支承方向的60°与120°之间。

11.根据权利要求9所述的减速器，其中，两个或更多个支承突起彼此周向间隔开。

12.根据权利要求9所述的减速器，其中，所述支承突起分别被设置在所述柔性支承部的内侧上的两端处。

13.根据权利要求9所述的减速器，其中，所述支承突起被设置在所述柔性支承部中的在所述蜗轴的径向上彼此面对的两对柔性支承部处。

14.根据权利要求13所述的减速器，其中，一个支承突起被设置在彼此径向面对的所述两对柔性支承部中的一对柔性支承部处，并且彼此周向间隔开的两个支承突起被设置在另一对柔性支承部处。