CN104176113B - 蜗轮蜗杆间隙消除机构、电动助力转向***以及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蜗轮蜗杆间隙消除机构，该蜗轮蜗杆间隙消除机构包括壳体、蜗轮和蜗杆、锁紧螺母、第一挡圈、第二挡圈、端盖、第一轴承和第二轴承，其中第一挡圈和锁紧螺母将第一轴承固定，在第一轴承处设置有沿蜗杆的轴向产生压紧力的第一弹性元件，同时端盖和第二挡圈将第二轴承固定，在第二轴承处设置有沿蜗杆的轴向和径向产生压紧力的第二弹性元件。本发明还涉及设置有该蜗轮蜗杆间隙消除机构的电动助力转向***，以及配置有该电动助力转向***的汽车。本发明的优势在于，能够同时消除蜗轮蜗杆径向啮合间隙和啮合侧隙，并且能够有效降低汽车转向噪音、提升汽车操纵稳定性。

Description

蜗轮蜗杆间隙消除机构、电动助力转向***以及汽车

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及一种蜗轮蜗杆间隙消除机构、设置有该蜗轮蜗杆间隙消除机构的电动助力转向***，以及配置有该电动助力转向***的汽车。

背景技术

在汽车领域，电动助力转向***是常见的助力转向***之一，其由机械***和电动马达结合在一起形成，现有的机械***大多采用蜗轮蜗杆机构。由于加工误差、装配误差和工作环境等因素的影响，蜗轮蜗杆之间的啮合间隙一直存在，这种间隙主要包括径向啮合间隙(即“径向间隙”)和啮合侧隙(即“轴向间隙”)。径向啮合间隙的存在会使蜗轮蜗杆的传动性能变差，从而降低汽车操纵稳定性；啮合侧隙的存在会导致换向延时、异响等问题。

现有的蜗轮蜗杆间隙消除机构在一些专利文献中已被揭示。例如专利申请号为201120211558.6公开了这样一种装置：装置包含电机和壳体，壳体内包含蜗轮、蜗杆和蜗杆轴向压紧装置；蜗杆轴向压紧装置由锁紧螺母、左端及右端支撑轴承、缓冲件、轴承衬套和弹簧组成；锁紧螺母作用于左端支撑轴承与壳体螺纹连接，右端支撑轴承通过轴承保持件与弹簧固定安装在壳体上，调整锁紧螺母时给弹簧一个初始压缩量，可以消除蜗轮蜗杆初始间隙，当齿面发生磨损后，在弹簧力作用下可以自动消除反向间隙。其它现有的蜗轮蜗杆间隙消除机构还可参阅美国专利第US20040182188号、中国发明专利申请第CN200710127192.2号以及中国实用新型专利第CN201220170474.7、CN200620051107.X号等专利文献。

然而，上述文献所公开的现有技术中的蜗轮蜗杆间隙消除机构只能消除蜗轮和蜗杆之间啮合的轴向间隙或径向间隙而不能实现同时消除这两种间隙。因此，如何以最简单、最经济、最易安装的机械结构来获得同时能够消除轴向间隙和径向间隙的效果是这种蜗轮蜗杆间隙消除机构需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种能够同时消除轴向和径向间隙的蜗轮蜗杆间隙消除机构，以便克服现有技术中的上述及其它方面的缺陷。

此外，本发明的目的还在于提供设置有上述蜗轮蜗杆间隙消除机构的电动阻力转向***以及配置有所述电动阻力转向***的汽车，以便更好地满足人们的实际需求。

为实现上述发明目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种蜗轮蜗杆间隙消除机构，所述蜗轮蜗杆间隙消除机构包括壳体、蜗轮和蜗杆，所述蜗杆和所述蜗轮位于所述壳体内并且二者啮合，所述蜗杆具有第一端和第二端，所述蜗杆的第一端通过联轴器组件与电机相连，所述蜗轮蜗杆间隙消除机构还包括锁紧螺母、第一挡圈、第二挡圈、端盖、第一轴承和第二轴承，其中所述第一挡圈和所述锁紧螺母将所述第一轴承固定，在所述第一轴承处设置有沿所述蜗杆的轴向产生压紧力的第一弹性元件，同时所述端盖和所述第二挡圈将所述第二轴承固定，在所述第二轴承处设置有沿所述蜗杆的轴向和径向产生压紧力的第二弹性元件。

在上述的蜗轮蜗杆间隙消除机构中，优选地，所述壳体在所述蜗杆的第二端处设置有用于安装所述端盖、所述第二挡圈以及所述第二弹性元件的开口。

在上述的蜗轮蜗杆间隙消除机构中，优选地，在所述第二轴承处设置有防磨损用的轴承护套。

在上述的蜗轮蜗杆间隙消除机构中，优选地，在所述端盖上设置有用于防水和防尘的密封件。

在上述的蜗轮蜗杆间隙消除机构中，优选地，所述第一弹性元件是波形垫片。

在上述的蜗轮蜗杆间隙消除机构中，优选地，所述第二弹性元件是L型弹簧片。

在上述的蜗轮蜗杆间隙消除机构中，优选地，所述第一轴承和所述第二轴承是深沟球轴承或调心轴承。

一种电动助力转向***，所述电动助力转向***设置有上述的蜗轮蜗杆间隙消除机构。

一种汽车，所述汽车配置有上述的电动助力转向***。

本发明的有益效果在于：与现有技术相比，本发明的蜗轮蜗杆间隙消除机构，能够同时消除蜗轮与蜗杆之间的径向啮合间隙和啮合侧隙，其具有结构简单、布置灵活、装配工艺要求低等特点，不仅能够有效降低汽车转向噪音而且能进一步提升汽车操纵的稳定性。

附图说明

以下将结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。其中：

图1是本发明的蜗轮蜗杆间隙消除机构的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，对具体实施例的详细说明用于说明和解释本发明，但并不用于限制本发明。

如图1所示，它在总体上示意性地图示出了本发明的蜗轮蜗杆间隙消除机构的一个实施例的结构。该蜗轮蜗杆间隙消除机构包括壳体1、蜗轮2、蜗杆3、第一弹性元件7、第一轴承8、第一挡圈9、锁紧螺母10、第二轴承11、第二弹性元件12、端盖13和第二挡圈14。

从图1中可以清楚地看见，蜗轮2和蜗杆3位于壳体1内，并且二者保持啮合。蜗杆3具有第一端和第二端，蜗杆3的第一端通过联轴器组件(联轴器组件包含蜗杆联轴器4和电机输出轴联轴器5)与电机6相连。

在该实施例中，第一轴承8套设在蜗杆3的第一端处，第一挡圈9和锁紧螺母10布置在第一轴承8的一侧，并且将第一轴承8的一侧固定，而第一弹性元件7可以设置在第一轴承8的另一侧处。该第一弹性元件7在第一轴承8的作用下发生弹性形变，使得第一弹性元件7沿蜗杆3的轴向产生压紧力，因此通过第一弹性元件配合锁紧螺母和第一挡圈能够有效地消除蜗杆第一端的轴向间隙。为了给第一弹性元件创造挤压变形的空间，本领域的技术人员可以考虑在壳体上靠近第一弹性元件处设置台阶或凹槽，或者在蜗杆上设置第一弹性元件可抵靠其变形的凸起等。

需要指出的是，第一弹性元件可优选地采用波形垫片等结构形式，由于波形垫片结构简单、易于制造，不仅弹性复位力好能与配合的部件自动紧密贴合，而且抗冲击性能好，使得与其配合的第一轴承不易产生轴向窜动从而避免了机械结构容易产生异响等问题，因此若第一弹性元件采用波形垫片是经济实用的方案。当然，根据不同的实际情况，本领域的技术人员还可以采用除波形垫片以外的其它形式的零件。

同时，第二轴承11套设在蜗杆3的第二端处，第二挡圈14和端盖13布置在第二轴承11的一侧，并且将第二轴承11的一侧固定，而第二弹性元件12布置在第二轴承11的另一侧，第二弹性元件可以具有主体部分和突出部分，主体部分与端盖13固定在一起，而突出部分则与第二轴承11的外圆面贴合，在壳体1和端盖13等部件的配合作用下发生弹性形变，从而使得第二弹性元件12分别沿蜗杆3的轴向和径向产生压紧力。作为优选，第二弹性元件12可采用L型弹簧片等结构，容易理解，L型弹簧片由于其特殊的结构能产生至少两个方向的弹性力。通过与上述第一弹性元件的配合，第二弹性元件12产生的轴向压紧力不仅完全能够消除蜗轮蜗杆啮合侧隙，而且产生的径向压紧力能够消除蜗轮蜗杆径向啮合间隙。

结合上述实施例在其它的实施例中，壳体1在蜗杆3的第二端处设置有开口，使得整个壳体1被构造成通腔设计，以便进一步降低整体机构的装配难度。在装配过程中，端盖13、第二挡圈14以及第二弹性元件12等部件可以在蜗轮2及蜗杆3装配结束之后，从壳体1的开口处被压入至期望位置，这样不仅降低了蜗轮蜗杆装配的位置要求，而且能够对因加工、装配造成的啮合间隙能够进行统一调整。

本领域的技术人员容易想到的是，考虑到第二轴承装设在壳体中同时承受径向压紧力和轴向压紧力而容易磨损，所以在第二轴承11处可选地设置轴承护套15，以便更好地保护第二轴承11。

作为举例，还可以在端盖处设置诸如O形圈等密封件16，从而防止灰尘、水汽等杂物侵入蜗轮蜗杆间隙消除机构的内部而影响到产品的使用效果。

由于本发明的蜗轮蜗杆间隙消除机构具有结构紧凑、易于安装等诸多优势，不但能够同时消除蜗轮蜗杆径向啮合间隙和啮合侧隙，还能对因环境、磨损等原因造成的间隙进行补偿，并且一方面能有效地降低蜗轮蜗杆之间的啮合噪音，另一方面大大延长了装设有该蜗轮蜗杆间隙消除机构的电动助力转向***的使用寿命，进而改善汽车操纵的稳定性，使得驾驶人员在汽车转向时感觉更平稳舒适，因此非常适合于将其推广应用。

以上列举的具体实施例详细阐明了本发明的蜗轮蜗杆间隙消除机构、设置有该蜗轮蜗杆间隙消除机构的电动助力转向***，以及配置有该电动助力转向***的汽车，本个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员还可以做出各种变形和改进。例如，第一轴承和第二轴承可以使用深沟球轴承或调心轴承等。因此，所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。

Claims (8)

1.一种蜗轮蜗杆间隙消除机构，所述蜗轮蜗杆间隙消除机构包括壳体、蜗轮和蜗杆，所述蜗杆和所述蜗轮位于所述壳体内并且二者啮合，所述蜗杆具有第一端和第二端，所述蜗杆的第一端通过联轴器组件与电机相连，其特征在于，所述蜗轮蜗杆间隙消除机构还包括锁紧螺母、第一挡圈、第二挡圈、端盖、第一轴承和第二轴承，其中所述第一挡圈和所述锁紧螺母将所述第一轴承固定，在所述第一轴承处设置有沿所述蜗杆的轴向产生压紧力的第一弹性元件，同时所述端盖和所述第二挡圈将所述第二轴承固定，在所述第二轴承处设置有沿所述蜗杆的轴向和径向产生压紧力的第二弹性元件，其中，所述第一弹性元件是波形垫片。

2.根据权利要求1所述的蜗轮蜗杆间隙消除机构，其特征在于，所述壳体在所述蜗杆的第二端处设置有用于安装所述端盖、所述第二挡圈以及所述第二弹性元件的开口。

3.根据权利要求2所述的蜗轮蜗杆间隙消除机构，其特征在于，在所述第二轴承处设置有防磨损用的轴承护套。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的蜗轮蜗杆间隙消除机构，其特征在于，在所述端盖上设置有用于防水和防尘的密封件。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的蜗轮蜗杆间隙消除机构，其特征在于，所述第二弹性元件是L型弹簧片。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的蜗轮蜗杆间隙消除机构，其特征在于，所述第一轴承和所述第二轴承是深沟球轴承或调心轴承。

7.一种电动助力转向***，其特征在于，所述电动助力转向***设置有根据权利要求1-6中任一项所述的蜗轮蜗杆间隙消除机构。

8.一种汽车，其特征在于，所述汽车配置有根据权利要求7所述的电动助力转向***。