[实用新型]一种力矩阻尼蜗轮盘

说明书

技术领域

本实用新型涉及蜗轮盘传动领域，特别是涉及一种力矩阻尼蜗轮盘。

背景技术

蜗轮蜗杆传动机构具有体积小，传动比大，传动平稳等优点，所以被大量的应用于工业领域。

蜗轮蜗杆传动的一般构造包括动力源（一般为电机）、蜗轮盘、蜗杆、蜗轮盘传动轴。它的工作原理为：由动力源提供扭矩T1，扭矩T1通过联轴器传递到蜗杆成为扭矩T2，蜗杆通过齿啮合将扭矩T2传递到蜗轮盘成为扭矩T3.蜗轮盘与传动轴连接在一起，T3即为蜗轮盘输出轴输出扭矩。若蜗轮蜗杆传动比为i，机械效率为，则蜗轮蜗杆之间的力矩传递有如下公式：

由于蜗轮蜗杆间的传动比i都比较大（≥10）,所以力矩T3比力矩T2大很多。蜗轮蜗杆往往起到减速增矩（扭矩得到放大）的作用。

另外一方面，蜗轮蜗杆配合时，蜗轮盘的齿数都比蜗杆大（即传动比i＞1，，其中n1为蜗轮盘齿数，n2为蜗杆齿数，n2一般为2或者3.），当蜗轮盘转动1圈时，蜗杆需要转动i圈，相同材料的情况下，蜗杆的磨损会比蜗轮盘大，所以在蜗轮蜗杆设计时，一般会把蜗杆的材料强度，硬度等提高以使其耐久性能得到改善，如可以选择合金等，而蜗轮盘的材料强度，硬度等则相对可以小一些，可以选择一些耐磨的材料等，例如铜，塑料等。在蜗轮蜗杆材料选择时，都存在蜗轮蜗杆强度的要求，如果蜗轮蜗杆传递的力矩使蜗轮蜗杆的应力大于其材料强度，则会破坏蜗轮蜗杆传动副。

管柱式结构，单小齿轮或者双小齿轮式汽车电动助力转向系统使用蜗轮蜗杆传动系统来对马达助力进行减速增矩。由于整车对零部件的振动与噪音要求很高，电动助力转向系统的蜗轮盘一般采用金属和塑料的结构形式来降低蜗轮蜗杆传动机构的振动和噪音。蜗轮盘传动齿部分为塑料，蜗轮盘与传动轴连接的部分为金属，蜗轮盘塑料齿与蜗杆齿连接，从而达到传动平稳和降低噪音的要求。但这样的设计存在的一个问题是蜗轮盘的塑料齿强度低，在力矩传递过程中成为强度薄弱环节。一方面，电动助力转向系统使用过程中的大力矩引起蜗轮盘的塑料齿变形，使蜗轮盘在不同载荷下蜗轮蜗杆的齿啮合变化大，从而影响电动助力转向系统的手感和噪音特性。另一方面，电动助力转向系统使用过程中的冲击力矩作用在蜗轮蜗杆上时能够直接破坏蜗轮盘塑料齿，例如齿脱落，齿开裂等，该种失效模式影响整车的安全性能。在现有的电动助力转向系统应用中，蜗轮盘的塑料齿既传递蜗轮蜗杆间的力矩，又缓冲蜗轮蜗杆间的冲击，其耐久性能和抗过载能力都将受到影响。

同时，在现有的电动助力转向系统中，电子传感器能够检测到过大的力矩或者路面力矩冲击，但由于整个系统是闭环控制，往往是过大力矩或者冲击发生后系统才做出反应（如提供相应的故障代码等），但此时电动助力转向系统的机械结构有可能已经发生了破坏。

汽车电动助力转向系统对蜗轮蜗杆传动的稳定性，振动与噪音，强度要求都很高，实际设计和应用中一般采用塑料蜗轮盘齿配合金属蜗杆来达到以上要求。但是蜗轮盘齿和蜗杆齿的啮合非常复杂，要使其同时具有传动的稳定性，高的振动与噪音水平，高强度等性能往往对设计和工艺都带来了很大难度，并且要使蜗轮蜗杆齿啮合同时具备这些特性具有一定的风险（如既要很好的噪音水平又要很高的结构强度），如果把这些特性分开来应用到不同零件上，则对蜗轮盘的齿具有更好的保护作用。蜗轮盘的传动稳定性，振动与噪音水平，强度要求等取决于其所传递的扭矩大小，如果对传递的扭矩大小进行一定的限定，则对蜗轮蜗杆的传动稳定性，噪音水平和强度等进行了一定的限定。

而在汽车电动助力转向系统的实际使用过程中，对蜗轮蜗杆传动机构造成力矩过大或者产生力矩冲击往往都是因为不正常路面的作用（如转向轮突然掉进坑里），或者瞬间的操作不当等，这些因素对电动助力转向系统的助力控制产生一定的干扰，使系统助力过大导致蜗轮盘齿变形，或者地面的冲击传递到蜗轮蜗杆时导致蜗轮盘破坏。而这些不正常的路面作用或者瞬间的操作不当有相应的电子故障提示或者驾驶员能够预先感知，但这些过大的力矩作用或者路面力矩冲击会作用在蜗轮蜗杆啮合齿上，并对蜗轮盘齿性能产生影响。因此，在蜗轮盘与蜗杆齿啮合之外设计一机械结构对这些力矩波动和冲击进行过滤，从而达到保护蜗轮盘齿强度和提高相应的系统噪音水平。