[发明专利]用于电动助力转向设备的变速箱组件

说明书

一种用于电动助力转向系统的变速箱组件。变速箱组件包括壳体(2)、蜗杆轴(1)和蜗轮(30)，主轴承组件(15)和尾轴承组件(19)相对于壳体支撑该蜗杆轴。尾轴承组件至少可相对于壳体自由移动，从而允许蜗杆轴径向地延伸远离蜗轮的轴线。蜗杆轴能够垂直于蜗杆轴的轴线移动，使得蜗杆轴可以与蜗轮啮合接触和脱离啮合接触。该组件还包括夹紧设备，其作用在尾轴承组件和壳体之间，使得通过蜗轮传递的转矩产生摩擦力，该摩擦力锁定尾轴承组件以便防止否则会发生的蜗杆轴垂直于蜗杆轴的轴线的移动。

技术领域

本发明涉及蜗杆和蜗轮式的电动助力转向设备的变速箱组件。

背景技术

电动助力转向系统使用电动机产生辅助转矩，该辅助转矩被施加到转向系统的旋转部分。在传统布置中，该转矩有助于驾驶员转动方向盘。由于电动机在相对高速下工作效果最好，并且由于紧凑型电动机产生相对低的转矩，因此通常通过减速变速箱连接电动机输出部和转向柱。

电动助力转向减速变速箱的最广泛使用的类型具有类似于附图的图1中所示的相对简单的蜗杆和蜗轮构造。变速箱组件通常包括容纳蜗杆轴101和蜗轮102的变速箱壳体100。蜗杆轴连接到电动机103的输出部(在最左侧示出)。电动机103可以固定到该壳体的端面或甚至位于该壳体内。蜗杆轴101由两个轴承组件支撑；蜗杆轴的蜗杆与蜗轮在区域的任一侧啮合。本说明书中的第一轴承组件称为主轴承组件104，并且位于最靠近电动机103的端部处。第二轴承组件被称为尾轴承组件105，并且位于离电动机最远的端部处，这两个轴承组件通常包括被支撑在内轴承座圈和外轴承座圈内的轴承元件，所述内轴承座圈旋拧到蜗杆轴上，所述外轴承座圈固定到变速箱组件的壳体上。轴承组件的功能允许蜗杆轴旋转，同时在一定程度上限制轴向和径向运动，将如下所解释的那样。蜗轮102连接到变速箱的输出轴106并且被定位成使得蜗轮的齿与蜗杆轴的齿啮合。

众所周知，在电动助力转向(EPS)设备中使用的减速变速箱由于在其输出轴处作用的外部扭转振动而易于发生敲击。由于表面粗糙或不平衡的车轮，这些振动源于行进轮。替代地，机械噪声可能由驾驶员在方向盘处施加的突然的转矩反转所引起，这导致蜗轮的齿向蜗杆轴的齿施加突然的力。蜗杆蜗轮式变速箱中的主要敲击位置位于蜗杆齿和蜗轮齿的啮合处以及位于最靠近电动机的主轴承处，所述主轴承轴向地定位蜗杆轴。

当传递的蜗轮转矩为零或低水平时，通过借助诸如防敲击弹簧107的外力将蜗杆轴偏压成与蜗轮啮合可以抑制齿轮齿之间的振动，使得保持齿处于所谓的“双齿面”接触中，即，在蜗杆轴上的啮合的齿的两侧同时与蜗轮上的相邻齿面相接触。在这种情况下，蜗轮和蜗杆轴之间没有旋转自由游隙。弹簧在蜗杆轴的尾轴承的外座圈上推动(图1中朝下)。

偏压设备要求蜗杆轴的少量径向运动，这通过允许蜗杆轴在蜗轮平面中围绕所述蜗杆轴的轴线在其标称位置的任意侧枢转一小角度(通常小于+/﹣0.5度)来实现。这种运动由尾轴承(其允许线性移动少量(通常小于+/﹣0.5mm))和通常地由主轴承来控制，所述主轴承在其滚珠和其座圈的侧部之间具有足够的内部轴向间隙以允许小的铰接(即，倾斜)角度，所述铰接角度通常小于+/﹣0.5度。

当齿轮组在一个特定方向上传递相对高的转矩时，在每个啮合齿的一个齿面上存在大的接触载荷。这种重接触通常足以确保当来自路面等的振荡转矩波动叠加时，受载荷的齿面不会分离。因此，即使在其他未受载荷的齿面之间存在间隙，它们也不会相互敲击。换句话说，当存在转矩波动时，一旦由变速箱传递的平均转矩超过特定阈值水平，仅“单齿面”接触不会导致敲击。显然，确切的水平取决于单元所承受的叠加转矩波动的大小以及转向系统的动力学。相反，已经确定的是，如果针对低于所述阈值水平的传递转矩可以保持双齿面接触，那么齿轮敲击将不会成为通常驾驶中的严重问题。