CN108799477B - 蜗轮蜗杆啮合间隙的调整机构、减速机构及汽车 - Google Patents

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Abstract

一种蜗轮蜗杆啮合间隙的调整机构、减速机构及汽车，其中，蜗轮蜗杆啮合间隙的调整机构包括：外圈；开环的内圈，与所述内圈在径向上存在间隙，所述内圈的外表面与所述外圈的内表面固定连接，所述内圈和外圈之间设有能够产生径向压紧力的弹性元件；弹性材质的第一凸起，设于所述外圈的内表面，所述第一凸起靠近所述内圈的开口处；弹性材质的第二凸起，设于所述内圈的外表面，与所述第一凸起相对且在径向上存在间隙。本发明的调整机构既能够消除蜗轮蜗杆啮合间隙，还能够降低噪音，提升驾驶员的驾驶舒适性。

Description

蜗轮蜗杆啮合间隙的调整机构、减速机构及汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种蜗轮蜗杆啮合间隙的调整机构、减速机构及汽车。
背景技术
电动助力转向***(Electric Power Steering，简称EPS)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向***，EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、电机、电动助力转向器、减速机构和电子控制单元(ECU，Electronic Control Unit)等组成。其中，电动助力转向器的壳体内设有蜗轮安装腔和蜗杆安装腔，蜗杆安装腔安装蜗杆，蜗轮安装腔安装蜗轮，蜗轮和蜗杆相互啮合，蜗杆通过联轴器和电机的输出端连接。
由于加工误差、装配误差和工装环境等因素的影响，蜗轮蜗杆会存在啮合间隙。在转向过程中会产生噪音，影响驾驶员的舒适性。为消除蜗轮蜗杆的啮合间隙，现有技术已采用蜗轮蜗杆啮合间隙调整机构来消除啮合间隙。但现有技术的调整机构在消除啮合间隙过程中，调整机构自身会产生噪音，影响驾驶员的驾驶舒适性。
发明内容
本发明解决的问题是现有的蜗轮蜗杆啮合间隙调整机构在消除啮合间隙的过程中会产生噪音。
为解决上述问题，本发明提供一种蜗轮蜗杆啮合间隙的调整机构，包括：外圈；开环的内圈，与所述外圈在径向上存在间隙，所述内圈的外表面与所述外圈的内表面固定连接，所述内圈和外圈之间设有能够产生径向压紧力的弹性元件；弹性材质的第一凸起，设于所述外圈的内表面，所述第一凸起靠近所述内圈的开口处；弹性材质的第二凸起，设于所述内圈的外表面，与所述第一凸起相对且在径向上存在间隙。
可选的，所述第一凸起沿周向延伸。
可选的，所述第二凸起沿周向延伸。
可选的，沿远离所述开口的方向，所述第二凸起在径向上的厚度逐渐增大。
可选的，所述内圈的所述开口周向两侧的部分均设有所述第二凸起。
可选的，所述内圈和所述外圈的材质为工程塑料或树脂材料。
可选的，所述第一凸起和所述第二凸起的材质为工程塑料或树脂材料。
可选的，所述内圈的外表面至少设有沿周向延伸的第一凹槽和第二凹槽，沿轴向，所述第一凹槽和第二凹槽间隔设置，所述第二凸起位于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间；所述第一凹槽和所述第二凹槽内分别设有所述弹性元件。
可选的，所述弹性元件为卡簧。
本发明还提供一种减速机构，包括：壳体，所述壳体具有蜗轮安装腔和蜗杆安装腔；蜗轮，安装于所述蜗轮安装腔；蜗杆，安装于所述蜗杆安装腔，所述蜗轮和蜗杆相互啮合，沿轴向，所述蜗杆具有第一端和第二端；上述任一项所述的调整机构，所述外圈与所述蜗杆安装腔的腔壁相抵，所述第一端和/或所述第二端套设有轴承，所述内圈套设于所述轴承的外周面。
可选的，所述减速机构为电动助力转向***，所述壳体为转向器壳体。
本发明还提供一种汽车，包括上述任一项所述的减速机构。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明的蜗轮蜗杆啮合间隙的调整机构包括外圈和开环的内圈，其中，内圈用于套设在蜗杆上，外圈用于和安装蜗杆的蜗杆腔相抵，在内圈和外圈之间设有能够产生径向压紧力的弹性元件。当蜗轮蜗杆完成装配后，蜗轮蜗杆啮合较好，调整机构的内圈套设在蜗杆上，弹性元件处于初始状态，存在初始预紧力。蜗轮蜗杆工作一段时间后，蜗轮蜗杆之间会产生啮合间隙，体现在蜗杆会朝着远离蜗轮的方向运动，蜗轮蜗杆在径向上的距离增大。
由于调整机构的内圈套设在蜗杆上，当蜗杆会朝着远离蜗轮的方向运动时，蜗杆会向内圈施加作用力。由于内圈为开环，那么内圈的开口会变大，设于内圈和外圈之间的弹性元件随着开口的变大会发生弹性形变，并产生径向压紧力，径向压紧力促使内圈的开口变小，促使内圈复位。内圈在复位的过程中，会带动蜗杆朝靠近蜗轮的方向运动，从而蜗轮蜗杆啮合紧凑，不至于产生啮合间隙。
同时，由于调整机构在消除啮合间隙的过程中，内圈的开口会变大，内圈会靠近外圈，若内圈碰撞到外圈就会产生噪音。本发明在外圈的内表面上设有第一凸起，第一凸起靠近内圈的开口，在内圈的外表面设有第二凸起，第二凸起与第一凸起相对。
在内圈的开口变大的过程中，第二凸起会向第一凸起靠近，第二凸起与第一凸起接触；且第一凸起和第二凸起均为弹性材质，两者的硬度较低，能够起到缓冲吸震的作用，极大地降低了调整机构在消除啮合间隙过程中内圈和外圈碰撞所产生的噪音。使得本发明的调整机构既能够消除蜗轮蜗杆啮合间隙，还能够降低噪音，提升驾驶员的驾驶舒适性。
附图说明
图1是本发明实施例蜗轮蜗杆的啮合状态图，图中示出了蜗轮的部分结构、蜗杆的部分结构及套设于蜗杆的第一端的啮合间隙调整机构；
图2是本发明实施例蜗轮蜗杆啮合间隙调整机构套设于蜗杆上的侧视图；
图3是本发明实施例蜗轮蜗杆啮合间隙调整机构的立体图；
图4是图3的立体分解图；
图5是本发明实施例蜗轮蜗杆啮合间隙调整机构的结构示意图，图中示意了内圈的中心点F所处的平面B，以及外圈的中心点G所处的平面C。
具体实施方式
现有技术中，蜗轮蜗杆啮合间隙调整机构在消除啮合间隙的过程中会产生噪音。本发明的蜗轮蜗杆啮合间隙调整机构设置了弹性材质的第一凸起和弹性材质的第二凸起，使得本发明的调整机构既能够消除蜗轮蜗杆啮合间隙，还能够降低噪音，提升驾驶员的驾驶舒适性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本发明提供一种减速机构，参考图1，本实施例中，减速机构为电动助力转向***，包括，壳体10，壳体10为转向器壳体。壳体10内具有蜗轮安装腔11和蜗杆安装腔12，在蜗轮安装腔11内安装有蜗轮20，在蜗杆安装腔12内安装有蜗杆30。图1中仅示出了蜗轮20的部分结构、蜗杆30的部分结构。沿蜗杆30的轴向，蜗杆30具有第一端31和第二端，图1中仅示出了蜗杆30的第一端31。
由于加工误差、装配误差和工装环境等因素的影响，蜗轮蜗杆会存在啮合间隙。在转向过程中会产生噪音，影响驾驶员的舒适性。为消除蜗轮蜗杆的啮合间隙，继续参考图1，在蜗杆30的第一端31上套设有蜗轮蜗杆啮合间隙调整机构40，用于消除蜗轮蜗杆的啮合间隙。
具体而言，参考图2，蜗轮蜗杆啮合间隙的调整机构40包括：外圈41和开环的内圈42，外圈41和内圈42在径向上存在间隙A，内圈42的外表面与外圈41的内表面固定连接。本实施例中，内圈42的外表面凸设有连接部44，用于和外圈41的内表面固定连接。结合图1所示，调整机构40的外圈41与蜗杆安装腔12的腔壁相抵，蜗杆30的第一端31设有轴承50，用于承载径向载荷，调整机构40的内圈42套设于轴承50的外周面。
本实施例中，调整机构40的外圈41为闭环，在其它实施例中可以是开环；此外，本实施例中在蜗杆30的第一端31设有轴承50，在其它实施例中，可以是蜗杆的第二端设有轴承；或者是蜗杆的输出轴的第一端和第二端均设有轴承；相应地，在轴承的外周面套设调整机构的内圈。
参考图3和图4，本发明的实施例在内圈42和外圈41之间设有能够产生径向压紧力的弹性元件43。当蜗轮蜗杆完成装配后，蜗轮蜗杆啮合较好，弹性元件43处于初始状态，存在初始预紧力。蜗轮蜗杆工作一段时间后，蜗轮蜗杆之间会产生啮合间隙，体现在蜗杆30会朝着远离蜗轮20的方向(图1中D方向所示)运动，蜗轮蜗杆在径向上的距离增大。
由于调整机构40的内圈42套设在蜗杆30上，当蜗杆30朝着远离蜗轮20的方向运动时，蜗杆30会向内圈42施加作用力。由于内圈42为开环，那么内圈42的开口会变大，设于内圈42和外圈41之间的弹性元件43随着开口的变大会发生弹性形变，并产生径向压紧力，径向压紧力促使内圈42的开口变小，促使内圈42复位。内圈42在复位的过程中，会带动蜗杆30朝靠近蜗轮20的方向(与图1中D方向相反的方向)运动，从而蜗轮蜗杆啮合紧凑，不至于产生啮合间隙。
同时，参考图3，由于调整机构40在消除啮合间隙的过程中，内圈42的开口会变大，内圈42会靠近外圈41，若内圈42碰撞到外圈41就会产生噪音。本发明在外圈41的内表面上设有第一凸起41a，第一凸起41a靠近内圈42的开口，在内圈42的外表面设有第二凸起42a，第二凸起42a与第一凸起41a相对，且在径向上存在间隙。
在内圈42的开口变大的过程中，第二凸起42a会向第一凸起41a靠近，第二凸起42a与第一凸起41a接触；且第一凸起41a和第二凸起42a均为弹性材质，两者的硬度较低，能够起到缓冲吸震的作用，极大地降低了调整机构40在消除啮合间隙过程中内圈42和外圈41碰撞所产生的噪音。使得本发明的调整机构40既能够消除蜗轮蜗杆啮合间隙，还能够降低噪音，提升驾驶员的驾驶舒适性。
继续参考图3，本实施例中，第一凸起41a沿周向延伸，第一凸起41a在径向上的投影覆盖内圈42的开口；同时，第二凸起42a沿周向延伸，本实施例中，内圈42的开口周向两侧的部分均设有第二凸起42a，在其它实施例中，可以是内圈的开口的周向任一侧的部分设有第二凸起。
本实施例中，第一凸起41a在径向上的投影至少部分覆盖两个第二凸起42a，甚至可以是第一凸起41a在径向上的投影完全覆盖两个第二凸起42a(相当于第一凸起41a沿周向延伸的长度大于两个第二凸起42a沿周向延伸的长度之和)。这样设计可以使得第二凸起42a在向第一凸起41a靠近的过程中，周向延伸的部分均与第一凸起41a相接触，能够最大程度地缓冲吸震，降低噪音。
需说明的是，本实施例中，第二凸起42a在内圈42的开口处开始沿周向延伸；在其它实施例中，第二凸起42a可以在远离内圈42的开口处沿周向延伸。相当于，无论第一凸起41a和第二凸起42a怎么布置，只要满足：第一凸起41a在径向上的投影至少部分覆盖两个第二凸起42a即可，这样，在第二凸起42a向第一凸起41a靠近地过程中可以相接触，以缓冲吸震，降低噪音。
继续参考图3，沿远离内圈42的开口的方向，如图3中E方向所示，第二凸起42a在径向上的厚度逐渐增大。相当于，第二凸起42a至第一凸起41a在径向上的尺寸h逐渐减小。这样设计使得内圈42在开口处有较大的变形空间，有利于内圈42的开口变大或变小，能够调整蜗轮蜗杆的啮合间隙，同时，在还使得第二凸起42a能够与第一凸起41a相接触，以缓冲吸震，降低噪音。
并且，若第二凸起42a在径向上的厚度等大小，内圈42在开口处变大后，第二凸起42a与第一凸起41a为线接触；而本发明的第二凸起42a在径向上的厚度不等大小后，内圈42在开口处变大后，第二凸起42a与第一凸起41a为面接触。相比于线接触，面接触可减缓第一凸起41a和第二凸起42a之间的磨损，另一方面，面接触可以增大第一凸起41a和第二凸起42a的接触面积，有利于缓冲吸震，降低噪音。
另外，这样设计还有一个好处就是：在内圈42的开口开始变大时，第二凸起42a在径向上的厚度较薄的部分(即内圈42的开口处)会最先与第一凸起41a相接触，此时第一凸起41a不仅能够缓冲吸震，还能够更好地支撑内圈42，使得内圈42的开口稳定地变大或变小，更好地调整蜗轮蜗杆的啮合间隙。
需说明的是，本实施例中第一凸起41a和第二凸起42a的材质为工程塑料或树脂材料，这些材质硬度较低，第一凸起41a与第二凸起42a接触后可更好地缓冲吸震，降低噪音。具体而言，第一凸起41a和第二凸起42a的材质可以同时为工程塑料；或者，同时为树脂材料；或者，其中一个为工程塑料，另外一个为树脂材料。
另外，本实施例的内圈42的硬度和外圈41的硬度可以相同，也可以不同。例如，内圈42和外圈41的材质均为工程塑料或树脂材料，内圈42和外圈41的硬度相同，这能够在一定程度上避免内圈42与外圈41相撞击后产生噪音；使得整个蜗轮蜗杆啮合间隙调整机构40在消除蜗轮蜗杆啮合间隙的过程中，产生的噪音较低，提升驾驶员的驾驶舒适性。或者，在其它实施例中，内圈和外圈的硬度不相同，例如，外圈使用钢材质，而内圈的材质均为工程塑料或树脂材料，也能够在一定程度上避免内圈与外圈相撞击后产生噪音。
需说明的是，本实施例中，弹性元件43为卡簧，参考图4，卡簧呈开环的环形状，与内圈42的外表面的形状相配合。参考图3，内圈42的外表面至少设有沿周向延伸的第一凹槽42b和第二凹槽42c，沿轴向，第一凹槽42b和第二凹槽42c间隔设置，第二凸起42a位于第一凹槽42b和第二凹槽42c之间；第一凹槽42b和第二凹槽42c内分别设有卡簧。
参考图5，调整机构40为偏心结构，相当于内圈42的中心点F和外圈41的中心点G不重合，也即内圈42的中心点F所处的平面B与外圈41的中心点G所处的平面C不重合，而是间隔设置。这能够使蜗杆30的第一端31上套设调整机构40后能够在啮合方向上产生预压紧力，自动地消除蜗轮蜗杆的啮合间隙。
本实施例中，弹性件元件设于内圈42的外表面上，在其它实施例中，弹性元件可以设于外圈的内表面上。此外，需说明的是，弹性元件43的具体结构不做限制，只要弹性元件43设于内圈42和外圈41之间后能够产生径向压紧力即可。
本发明还提供一种汽车，包括上述实施例所述的减速机构。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种蜗轮蜗杆啮合间隙的调整机构，其特征在于，包括：
外圈；
开环的内圈，与所述外圈在径向上存在间隙，所述内圈的外表面与所述外圈的内表面固定连接，所述内圈和外圈之间设有能够产生径向压紧力的弹性元件；
弹性材质的第一凸起，设于所述外圈的内表面，所述第一凸起靠近所述内圈的开口处；
弹性材质的第二凸起，设于所述内圈的外表面，与所述第一凸起相对且在径向上存在间隙；
所述内圈的中心点位于所述外圈中心点的径向远离所述内圈开口的一侧。
2.如权利要求1所述的调整机构，其特征在于，所述第一凸起沿周向延伸。
3.如权利要求1所述的调整机构，其特征在于，所述第二凸起沿周向延伸。
4.如权利要求3所述的调整机构，其特征在于，沿远离所述开口的方向，所述第二凸起在径向上的厚度逐渐增大。
5.如权利要求1所述的调整机构，其特征在于，所述内圈的所述开口周向两侧的部分均设有所述第二凸起。
6.如权利要求1所述的调整机构，其特征在于，所述内圈和所述外圈的材质为工程塑料或树脂材料。
7.如权利要求1所述的调整机构，其特征在于，所述第一凸起和所述第二凸起的材质为工程塑料或树脂材料。
8.如权利要求1所述的调整机构，其特征在于，所述内圈的外表面至少设有沿周向延伸的第一凹槽和第二凹槽，沿轴向，所述第一凹槽和第二凹槽间隔设置，所述第二凸起位于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间；
所述第一凹槽和所述第二凹槽内分别设有所述弹性元件。
9.如权利要求8所述的调整机构，其特征在于，所述弹性元件为卡簧。
10.一种减速机构，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体具有蜗轮安装腔和蜗杆安装腔；
蜗轮，安装于所述蜗轮安装腔；
蜗杆，安装于所述蜗杆安装腔，所述蜗轮和蜗杆相互啮合，沿轴向，所述蜗杆具有第一端和第二端；
权利要求1-9任一项所述的调整机构，所述外圈与所述蜗杆安装腔的腔壁相抵，所述第一端和/或所述第二端套设有轴承，所述内圈套设于所述轴承的外周面。
11.如权利要求10所述的减速机构，其特征在于，所述减速机构为电动助力转向***，所述壳体为转向器壳体。
12.一种汽车，其特征在于，包括权利要求10或11所述的减速机构。
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