CN1958370A - 具有带式传动装置的汽车用电动转向装置 - Google Patents

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Abstract

一种汽车用电动转向装置包括：小齿轮轴，其连接到汽车的方向盘；齿杆，其具有形成于其外周面上的滚珠丝杠；产生转向动力的电机；定位在电机的电机轴上的电机带轮；包围电机轴和电机带轮的电机带轮壳体；定位在电机轴一端的外周面和电机带轮壳体的内周面之间的自对准轴承；用来通过滚珠与滚珠丝杠相啮合的滚珠螺母；定位在滚珠螺母外周面上的滚珠螺母带轮；以及将电机带轮和滚珠螺母带轮彼此互连的带。定位在电机轴上的自对准轴承能简化带式传动装置的结构、减少部件数目以及降低制造成本。

Description

具有带式传动装置的汽车用电动转向装置
技术领域
本发明涉及一种具有带式传动装置的汽车用电动转向装置。更具体地，本发明涉及的一种汽车用电动转向装置，其具有带式传动装置和定位在电机轴上的自对准轴承从而使带安装容易且使传动装置的装配工艺简单。
背景技术
如现有技术中公知，汽车的动力转向装置包括利用液压泵的液压动力的液力转向装置，以及利用电动机的电动转向装置，其中液力转动装置自从最初引入以来一直使用，而电动转向装置是从1990年代以来逐渐普遍化。
在现有的液力转向装置中，液压泵(其作为供应转向动力的动力源)由发动机来驱动，这样就导致液压泵持续地消耗能量，而不管是否旋转了方向盘。在电动转向装置中，当通过方向盘的旋转而产生转向扭矩时，电机与所产生的转向扭矩成比例地供应转向动力。因此，就能量效率来说，电动转向装置比液力转向装置更有利。
图1示出了一种常规电动转向装置的结构。
如图1所示，一种常规的汽车用电动转向装置包括转向***100和将转向动力供应到转向***100的转向动力机构120，所述转向***100包括从方向盘101至两个车轮108的元件。
转向***100包括转向轴102，该转向轴102具有连接到方向盘101的上端和通过一对万向接头103连接到小齿轮轴104的下端，因此转向轴102与方向盘101一起旋转。小齿轮轴104通过齿条-小齿轮机构105连接到齿杆109。齿杆109的两端通过系杆106和关节臂107连接到汽车的车轮108。
齿条-小齿轮机构105包括形成于小齿轮轴104下端上的小齿轮111以及形成于齿杆109外周面一侧上的齿条112。齿条-小齿轮机构105将小齿轮轴104的旋转运动转变为齿杆109的线性运动。具体地，当驾驶员操纵方向盘101时，小齿轮轴104相应地旋转。小齿轮轴104的旋转导致齿杆109在轴向上线性地运动。齿杆109的线性运动通过系杆106和关节臂107被传递到车轮108并且从而操纵车轮108。
转向动力机构120包括扭矩传感器121、ECU(电子控制单元)123、电机130以及带式传动装置140，所述扭矩传感器121探测驾驶员施加给方向盘101的转向扭矩并输出与所探测转向扭矩成比例的电信号，所述ECU 123基于来自扭矩传感器121的电信号来产生控制信号，所述电机130基于来自ECU 123的控制信号产生转向动力，所述带式传动装置140将来自电机130的转向动力经由带传递到齿杆109。
电动转向装置如下这样操作：在旋转方向盘101时，产生转向扭矩并通过齿条-小齿轮机构105传递到齿杆109。另外，所产生的转向扭矩使电机130产生转向动力，这个转向动力通过带式传动装置140和滚珠丝杠单元150被传递到齿杆109。这样，转向***100所产生的转向扭矩就与电机130所产生的转向动力相结合，因此齿杆109在轴方向上移动。
图2是示出一种常规的汽车用电动转向装置的局部剖视图。
如图2所示，这种常规的汽车用电动转向装置包括：齿杆109，其在汽车的横向上延伸并且具有位于其外周面一侧上的齿条；小齿轮轴104，其具有位于其下端上以便与齿条相啮合的小齿轮；滚珠丝杠单元150，其具有适于通过滚珠201与滚珠丝杠203相啮合的滚珠螺母205；带式传动装置140，其用于将滚珠螺母205连接到电机轴221；以及电机130。
小齿轮轴104通过驱动轴连接到方向盘(驱动轮)。齿杆109具有形成于其外周面上的预定长度的螺纹并且包含在齿条壳体223内。齿条壳体223包括邻近齿条的第一壳体225和邻近电机的第二壳体227。
带式传动装置140包括用于连接电机轴221和滚珠螺母205的带229。带式传动装置140将来自电机130的转向动力经由滚珠螺母205传递到齿杆109，所述转向动力与施加到方向盘的转向扭矩成比例。
如果电机轴221、滚珠螺母205和齿杆109不是彼此平行，那么带式传动装置140不能将来自电机130的动力完全传递到齿杆109。另外，如果带229没有被紧紧地结合到电机轴229和滚珠螺母205，传动就不充分。
为了将电机轴221和滚珠螺母205定位为彼此平行并且将带229与它们紧紧地相连接，可以允许电机轴221和滚珠螺母205可相对彼此运动。
尤其，电机221和滚珠螺母205最初布置为彼此相邻，以便将带229结合到它们上，在结合之后，将它们布置为彼此远离以张紧带229。
然而，这种方法使得带式传动装置很复杂并增加了部件数目。因此，装配工艺就变得复杂并且制造成本增加。
发明内容
于是就开发出本发明来解决现有技术中存在的上述问题，并且本发明的目的是提供一种汽车用电动转向装置，其具有带式传动装置以及定位在电机轴上的自对准轴承，从而简化带式传动装置的结构、减少部件数目以及降低制造成本。
为了到达这个目的，本发明提出了一种汽车用电动转向装置，其包括：小齿轮轴，其连接到汽车的方向盘；齿杆，其具有形成于其外周面上的滚珠丝杠；产生转向动力的电机；定位在电机的电机轴上的电机带轮；包围电机轴和电机带轮的电机带轮壳体；定位在电机轴一端的外周面和电机带轮壳体的内周面之间的自对准轴承；用来通过滚珠与滚珠丝杠相啮合的滚珠螺母；定位在滚珠螺母外周面上的滚珠螺母带轮；和将电机带轮和滚珠螺母带轮彼此互连的带。
附图说明
从下述结合附图的详细描述中，本发明的上述和其它目标、特点和优点将会能明显，在附图中：
图1示出了一种常规的汽车用电动转向装置的结构；
图2是示出一种常规的汽车用电动转向装置的局部剖视图；
图3是示出根据本发明第一实施例的带式传动装置的剖视图；
图4a、4b和4c分别简要地示出了将带连接到具有自对准轴承的驱动轴上的一系列步骤；
图5示出了根据本发明第二实施例的汽车用电动转向装置的结构；
图6是示出根据本发明第二实施例的汽车用电动转向装置的局部剖视图。
具体实施方式
下文中，将结合附图描述本发明的优选实施例。在下述描述和附图中，同样的附图标记用来指示相同或类似的部件，因此将省略对相同或类似部件的重复描述。
图3是示出根据本发明第一实施例的带式传动装置的剖视图；
如图3所示，根据本发明第一实施例的带式传动装置包括：传动装置壳体301；包含在传动装置壳体301内的可旋转驱动轴303；定位在驱动轴303一端的外周面和传动装置壳体301的内周面之间的自对准轴承305；与驱动轴303间隔一个预定距离的可旋转从动轴307；以及连接驱动轴303和从动轴307的带229。
传动装置壳体301包围带式传动装置的各个部件，包括驱动轴303和从动轴307，并且保护它们免受外部冲击或灰尘进入以确保正确的驱动。
传动装置壳体301可以分为至少两个分别包围驱动轴303和从动轴307的子壳体，以方便带式传动装置的制造和装配。优选地，传动装置壳体301由具有预定刚度的金属材料制成。
驱动轴303是具有预定直径的圆柱形旋转轴并且用来将输入的旋转力传递到从动轴307。驱动轴303具有连接到输入侧以旋转驱动轴的各种致动器，包括电机。
轴承309定位在驱动轴303的输出侧端部304的外周面和传动装置壳体301的内周面之间，以便可旋转地支撑驱动轴303。轴承309可以是滚珠轴承。
驱动轴303具有渐细的输出侧端部304，以使得在带229连接到驱动轴303之后，驱动轴303能容易地***到轴承309中。这样就简化了装配工艺。
驱动轴303具有以如此的方式形成于其上的主动带轮311，即使得主动带轮311包围驱动轴303的外周面。因此，带229能在与主动带轮311的外周面相接触的同时进行运动并且将驱动轴303的旋转力传递到从动轴303。主动带轮311和带229可分别具有形成于其外和内周面上的凸起，从而将带229张紧到主动带轮311。
自对准的轴承305定位在驱动轴303的外周面和传动装置壳体301的内周面之间，同时与主动带轮311间隔一个预定距离。自对准的轴承305包括外圈313和内圈315。
外圈313包围内圈315的外周面并且附接到传动装置壳体301的内周面以固定自对准轴承305的位置。外圈313的内周面是球形表面，如同内圈315的内周面那样。
内圈315的外周面是球形表面。因此，自对准轴承305的内圈315能在与外圈313的内表面相接触的同时自由地旋转。相反，常规轴承的内圈只能在轴承的中心轴周围进行圆周运动。
自对准轴承的结构和功能在现有技术中广泛已知的，这里省略对其的进一步描述。
从动轴307用来从驱动轴303接收旋转力并将其输出。具体地，从动轴307与驱动轴303间隔一个预定距离并且通过带229从驱动轴303接收旋转力。
从动轴307具有形成于其上并且包围从动轴307外周面的从动带轮317，以使得连接到驱动轴303的带229能在与从动带轮317相接触的同时进行运动并且将旋转力传递到从动轴307。从动带轮317和带229可分别具有形成于其外和内周面上的凸起，从而将带229张紧到从动带轮317。
至少一根带229将驱动轴303和从动轴307彼此相连接，并且将旋转力从驱动轴303传递到从动轴307。带229可以由任何材料制成，包括金属和塑料。带229可具有形成于其内周面上的凸起，这些凸起与形成于驱动轴303或从动轴307上的凸起相啮合。
图4a、4b和4c分别简要地示出了将带连接到具有自对准轴承的驱动轴上的一系列步骤；
如图4a、4b和4c所示，当带229连接到具有自对准轴承305的驱动轴303时，自对准轴承305的内圈315能在外圈313保持不动的同时自由地旋转。因此，驱动轴303能在趋向从动轴307的方向上倾斜。在带229连接到驱动轴303之后，驱动轴303能返回到与从动轴307平行的位置。
图5示出了根据本发明第二实施例的汽车用电动转向装置的结构，并且图6是示出根据本发明第二实施例的汽车用电动转向装置的局部剖视图。
如图5和6所示，根据本发明第二实施例的汽车用电动转向装置包括：汽车的方向盘101；小齿轮轴104，其连接到方向盘101并且具有形成于其下端上的小齿轮111；齿杆109，其连接到汽车的两个车轮108，并且具有形成于其一侧上的齿条112以及形成于其另一侧上的滚珠丝杠203，所述齿条112与小齿轮111相啮合；电机130，其产生与由方向盘101所产生的转向扭矩成比例的转向动力；定位在电机轴221上的电机带轮601；包围电机轴221和电机带轮601的电机带轮壳体603；定位在电机轴221一端的外周面和电机带轮壳体603的内周面之间的自对准轴承305；用来通过滚珠201与齿杆109的滚珠丝杠203相啮合的滚珠螺母205；定位在滚珠螺母205的外周面上的滚珠螺母带轮602；以及将电机带轮601和滚珠螺母带轮602彼此相连接的带229。
小齿轮轴104通过转向轴102连接到方向盘101，并且具有形成于其一侧上的小齿轮111。
齿杆109的两端分别通过系杆106和关节臂107连接到汽车的车轮108，同时被包含在齿条壳体内。齿杆109具有形成于其一侧上并且与小齿轮111相啮合的齿条112以及定位在其两端内侧上的预定位置处以防止润滑剂泄漏的密封件。
齿杆109通过带229从电机轴221接收动力。齿杆109具有形成于其另一侧的外周面上同时以螺旋槽的形式延伸一个预定长度的滚珠丝杠203。
滚珠螺母205通过滚珠201与滚珠丝杠203相啮合，同时包围齿杆109的外周面。
滚珠螺母带轮602形成于滚珠螺母205的外周面上，并且将带229连接到滚珠螺母205。滚珠螺母带轮602可以与滚珠螺母205整体构成。滚珠螺母带轮602可具有形成于其外周面上的凸起。
电机130包括电机壳体611、包含在电机壳体611内的圆柱形定子(未示出)、定位在定子(未示出)内的转子(未示出)、以及结合到转子(未示出)的电机轴221。
电机轴221定位为平行于齿杆109。自对准轴承305结合到电机轴221的一侧，以使得当带229连接到电机轴221时，电机轴221能朝着齿杆109倾斜。在将带229连接到电机轴221之后，电机轴221能返回到平行于齿杆109的位置。
电机轴221的左端628逐渐变细，并且由定位在电机带轮壳体603上的轴承309可旋转地支撑。轴承309可以是滚珠轴承，但是其类型并不限于本文中的类型。
电机带轮601定位为邻近电机轴221的左端628。带229连接到电机带轮601，并且将转向动力从电机130传递到齿杆109。电机带轮601可以与电机轴221整体构成。电机带轮601可具有形成于其外周面上的凸起。
带229将电机带轮601和滚珠螺母带轮602彼此相连，从而将转向动力从电机130传递到齿杆109。如果需要，带229可具有形成于其内周面上的凸起，这些凸起相应于形成在电机带轮601或滚珠螺母带轮602的外周面上的凸起，因此带229能在张紧到电机带轮601或滚珠螺母带轮602的同时被驱动。
根据本发明第二实施例的电动转向装置的其余结构和操作与第一实施例相同。因此，对于相同的部件给出了相同的附图标记，并且在本文中省略了对其重复性的描述。
如上所述，根据本发明的汽车用电动转向装置的优点在于：自对准轴承定位在电机轴上，以简化带式传动装置的结构、减少部件数目并降低制造成本。
尽管为了示例性目的已经描述了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员能理解到，在不偏离本发明如所附权利要求所公开的范围和精神的前提下，可以有很多变型、增加或替代。

Claims (4)

1.一种汽车用电动转向装置，包括：
小齿轮轴，其连接到汽车的方向盘；
齿杆，其具有形成于其外周面上的滚珠丝杠；
用于产生转向动力的电机；
定位在电机的电机轴上的电机带轮；
包围电机轴和电机带轮的电机带轮壳体；
自对准轴承，其定位在电机轴一端的外周面和电机带轮壳体的内周面之间；
用来通过滚珠与滚珠丝杠相啮合的滚珠螺母；
定位在滚珠螺母外周面上的滚珠螺母带轮；和
将电机带轮和滚珠螺母带轮彼此互连的带。
2.如权利要求1所述的汽车用电动转向装置，其中电机带轮具有形成于其外周面上的凸起，滚珠螺母带轮具有形成于其外周面上的凸起，并且带具有形成于其内周面上以便分别与电机带轮和滚珠螺母带轮的凸起相啮合的凸起。
3.如权利要求1所述的汽车用电动转向装置，其中在电机轴另一端的外周面和电机带轮壳体之间定位有轴承。
4.如权利要求1所述的汽车用电动转向装置，其中电机轴的另一端逐渐变细。
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