能够调节蜗轮蜗杆间隙的电动助力转向系统及汽车的制作方法

1.本发明属于汽车转向技术领域，更具体地，涉及一种能够调节蜗轮蜗杆间隙的电动助力转向系统及汽车。


背景技术：

2.汽车的电动助力转向系统的减速机构多采用蜗轮蜗杆传动，蜗轮蜗杆在装配完成后两者的间隙就固定了。当蜗轮蜗杆间隙偏小时，车辆在颠簸路上行驶不容易产生异响，但摩擦较大影响转向性能；当蜗轮蜗杆间隙偏大时，系统摩擦力小有利于转向性能，但在颠簸路上容易产生异响。为避免蜗轮蜗杆间隙过小或者过大，通常设置蜗轮蜗杆间隙补偿机构，但现有蜗轮蜗杆间隙补偿机构都是通过弹簧压力来调节蜗轮蜗杆间隙，调节方向单一且压力调节不灵活。随着车辆使用时间增长，蜗轮蜗杆磨损加剧，紧靠弹簧压力也不足弥补两者的间隙，还是存在颠簸路异响风险，并且蜗轮蜗杆长期被弹簧压紧，存在中间位置蜗轮磨损严重的问题，从而引起转向卡滞，存在安全隐患。
3.因此期待研发一种能够调节蜗轮蜗杆间隙的电动助力转向系统及汽车，可以灵活调整蜗轮蜗杆间隙，避免因间隙偏小引起系统摩擦大导致的转向性能受损，并避免因蜗轮蜗杆长时间磨损引起间隙偏大导致的颠簸路异响。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种能够调节蜗轮蜗杆间隙的电动助力转向系统及汽车，不仅可以避免因间隙偏小引起系统摩擦大导致的转向性能受损，还可以避免因蜗轮蜗杆长时间磨损引起间隙偏大导致的颠簸路异响问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种能够调节蜗轮蜗杆间隙的电动助力转向系统，包括：壳体、第一摆动轴承、第二摆动轴承、蜗轮、蜗杆及间隙调节组件；
6.所述第一摆动轴承设置于所述壳体的一端，所述壳体另一端设有导向槽，所述导向槽中设有支撑座，所述支撑座能够在所述导向槽中移动，所述第二摆动轴承设置于所述支撑座中；
7.所述蜗杆的两端分别设置于所述第一摆动轴承和所述第二摆动轴承中，所述蜗轮可转动的设置于所述壳体中且与所述涡杆啮合传动，所述蜗杆用于连接转向助力电机，所述蜗轮用于连接转向器的输入轴；
8.所述间隙调节组件用于带动所述支撑座沿所述导向槽移动，使所述蜗杆靠近或远离所述蜗轮，从而改变所述蜗杆与所述蜗轮之间的间隙。
9.可选地，所述支撑座上设有传动齿；
10.所述间隙调节组件包括调节蜗杆及调节电机，所述调节蜗杆通过轴承设置于所述壳体上，且与所述支撑座上的传动齿啮合传动，所述调节电机用于驱动所述调节蜗杆转动，以带动所述支撑座在所述导向槽中移动。
11.可选地，所述间隙调节组件还包括压力传感器和控制器；
12.所述压力传感器设置于所述第二摆动轴承与所述支撑座之间，且位于所述第二摆动轴承的靠近所述蜗轮的一侧，用于监测所述第二摆动轴承对所述支撑座的压力；
13.所述控制器分别与所述压力传感器和所述调节电机电连接，以根据所述压力传感器测得的压力控制所述调节电机的旋转角度及方向，以调节所述蜗杆与所述蜗轮之间的间隙。
14.可选地，当所述第二摆动轴承对所述支撑座的压力值超出预设范围时，所述控制器向所述调节电机发出调节指令。
15.可选地，所述调节蜗杆的螺纹导程角小于所述传动齿齿间的当量摩擦角。
16.可选地，所述支撑座与所述导向槽之间设置有弹性衬套。
17.可选地，所述蜗杆的靠近所述第一摆动轴承的一端设有挠性联轴器，用于连接转向助力电机。
18.可选地，所述蜗轮连接于输入轴，所述输入轴与所述蜗轮同轴。
19.本发明还提供一种汽车，所述汽车上包括上述的能够调节蜗轮蜗杆间隙的电动助力转向系统，所述转向系统连接于所述汽车的转向助力电机与转向器之间。
20.可选地，所述蜗杆的靠近所述第一摆动轴承的一端通过挠性联轴器连接于所述转向助力电机，所述蜗轮通过输入轴连接于所述转向器。
21.本发明的有益效果在于：本发明的蜗杆两端通过分别通过第一摆动轴承和第二摆动轴承安装于壳体上，且第二摆动轴承的支撑座能够在壳体中沿导向槽移动，使蜗杆不仅能绕自身轴线转动，还能使蜗杆的第二摆动轴承所在端能够绕第一摆动轴承中心点做小幅摆动以靠近或远离蜗轮；通过支撑座配合间隙调节组件，能够灵活调节蜗轮与蜗杆之间的距离，从而改变所述蜗杆与所述蜗轮之间的间隙；本发明可以灵活调整蜗轮蜗杆间隙，使两者间隙维持在需要值，不仅可以避免因间隙偏小引起系统摩擦大导致的转向性能受损，还可以避免因蜗轮蜗杆长时间磨损引起间隙偏大导致的颠簸路异响问题。
22.本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
23.通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
24.图1示出了根据本发明的一个实施例的能够调节蜗轮蜗杆间隙的电动助力转向系统的结构示意图。
25.图2示出了图1的a处放大图。
26.图3示出了根据本发明的一个实施例的能够调节蜗轮蜗杆间隙的电动助力转向系统的工作流程图。
27.附图标记说明
28.1、挠性联轴器；2、蜗杆；3、蜗轮；4、输入轴；5、第一摆动轴承；6、第二摆动轴承；7、支撑座；8、橡塑衬套；9、壳体；10、调节蜗杆；11、调节电机；12、联轴器；13、压力传感器。
具体实施方式
29.下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.本发明公开了一种能够调节蜗轮蜗杆间隙的电动助力转向系统，包括：壳体、第一摆动轴承、第二摆动轴承、蜗轮、蜗杆及间隙调节组件；
32.第一摆动轴承设置于壳体的一端，壳体另一端设有导向槽，导向槽中设有支撑座，支撑座能够在导向槽中移动，第二摆动轴承设置于支撑座中；
33.蜗杆的两端分别设置于第一摆动轴承和第二摆动轴承中，蜗轮可转动的设置于壳体中且与涡杆啮合传动，蜗杆用于连接转向助力电机，蜗轮用于连接转向器的输入轴；
34.间隙调节组件用于带动支撑座沿导向槽移动，使蜗杆靠近或远离蜗轮，从而改变蜗杆与蜗轮之间的间隙。
35.具体地，本发明的蜗杆两端通过分别通过第一摆动轴承和第二摆动轴承安装于壳体上，且第二摆动轴承的支撑座能够在壳体中沿导向槽移动，使蜗杆不仅能绕自身轴线转动，还能使蜗杆的第二摆动轴承所在端能够绕第一摆动轴承中心点做小幅摆动以靠近或远离蜗轮；通过支撑座配合间隙调节组件，能够灵活调节蜗轮与蜗杆之间的距离，从而改变所述蜗杆与所述蜗轮之间的间隙；
36.本发明可以灵活调整蜗轮蜗杆间隙，使两者间隙维持在需要值，不仅可以避免因间隙偏小引起系统摩擦大导致的转向性能受损，还可以避免因蜗轮蜗杆长时间磨损引起间隙偏大导致的颠簸路异响问题。
37.作为可选方案，支撑座上设有传动齿；
38.间隙调节组件包括调节蜗杆及调节电机，调节蜗杆通过轴承设置于壳体上，且与支撑座上的传动齿啮合传动，调节电机用于驱动调节蜗杆转动，以带动支撑座在导向槽中移动。
39.具体地，利用调节螺杆和支撑座上的传动齿啮合传动来驱动支撑座移动，能够准确控制支撑座的移动距离和方向，并且能够实现支撑座的立即制动，使蜗轮蜗杆的间隙调节更加准确、方便，且灵活稳定。
40.作为可选方案，间隙调节组件还包括压力传感器和控制器；
41.压力传感器设置于第二摆动轴承与支撑座之间，且位于第二摆动轴承的靠近蜗轮的一侧，用于监测第二摆动轴承对支撑座的压力；
42.控制器分别与压力传感器和调节电机电连接，以根据压力传感器测得的压力控制调节电机的旋转角度及方向，以调节蜗杆与蜗轮之间的间隙。
43.具体地，通过设置压力传感器和控制器，能够根据第二摆动轴承与支撑座之间的
实时压力(该压力值即可反应蜗轮蜗杆的啮合压力)自动调整蜗轮蜗杆间隙，使两者间隙始终维持在设计值，自动化程度高，使用方便。
44.具体地，压力传感器也可替换为压力应变片。
45.作为可选方案，当第二摆动轴承对支撑座的压力值超出预设范围时，控制器向调节电机发出调节指令。
46.具体地，系统压力值会随着车辆颠簸及蜗轮材料受环境、温度影响变形等不断发生轻微变化，为了消除系统受其他外部因素引起的微变，也为了提高系统的控制裕度，给系统设计压力值确定一个合适的范围，当压力值在该范围内均为合理压力，控制器不对调节电机发出调节指令。
47.作为可选方案，调节蜗杆的螺纹导程角小于传动齿齿间的当量摩擦角。
48.具体地，调节蜗杆的螺纹导程角小于传动齿齿间的当量摩擦角时，调节蜗杆与传动齿配合具有自锁性，即蜗杆可驱动支撑座移动，而支撑座无法带动蜗杆旋转，以确保支撑座不会自行移动。
49.作为可选方案，支撑座与导向槽之间设置有弹性衬套。
50.具体地，设置弹性衬套能够保护支撑座和导向槽，且使支撑座移动时需要克服衬套的弹性阻力，使支撑座移动速度均匀，并避免支撑座移动范围过大。弹性衬套优选橡塑衬套。
51.作为可选方案，蜗杆的靠近第一摆动轴承的一端设有挠性联轴器，用于连接转向助力电机。
52.作为可选方案，蜗轮连接于输入轴，输入轴与蜗轮同轴。
53.本发明还公开了一种汽车，汽车上包括上述的能够调节蜗轮蜗杆间隙的电动助力转向系统，转向系统连接于汽车的转向助力电机与转向器之间。
54.具体地，本发明的汽车在颠簸路上行驶时不容易产生异响，且转向性能优越。
55.作为可选方案，蜗杆的靠近第一摆动轴承的一端通过挠性联轴器连接于转向助力电机，蜗轮通过输入轴连接于转向器。
56.实施例
57.本实施例公开了一种能够调节蜗轮蜗杆间隙的电动助力转向系统，如图1所示，助力电机通过挠性联轴器1与蜗杆2连接，蜗杆2转动，带动蜗轮3转动，从而使与其固定的输入轴4转动，以驱动转向器产生转向助力；蜗杆2左侧由第一摆动轴承5支撑，右侧由第二摆动轴承6支撑，第二摆动轴承6能够随其支撑座7在壳体9的导向槽内移动，使蜗杆2即能绕自身轴线转动还能够绕第一摆动轴承5的中心点摆动；
58.第二摆动轴承6的支撑座7带有传动齿，支撑座7通过具有一定刚度的橡塑衬套8安装于壳体9内的导向槽中，使蜗杆2与蜗轮3接触传动的同时可克服橡塑衬套8弹性绕第一摆动轴承5的中心点做小幅度摆动从而起到调节蜗杆2与蜗轮3间隙的作用；
59.调节蜗杆10与支撑座7的传动齿配合，调节蜗杆10的转动带动支撑座7上下移动，调节蜗杆10的导程角小于传动齿间的当量摩擦角，使得该配合具有自锁性，即调节蜗杆10可驱动支撑座7，而支撑座7无法驱动调节蜗杆10，确保支撑座7不会自行移动；
60.调节电机11通过联轴器12与调节蜗杆10连接，当调节电机11转动时可驱动蜗杆2的摆动，调节电机11的旋转角度及方向决定了蜗杆2与蜗轮3的间隙，调节电机11的旋转角
度及方向由转向控制器控制。
61.当一款车型的电动助力转向系统设计出来后，其减速机构的蜗轮、蜗杆的齿形、减速比、啮合间隙就确定了，同时蜗轮蜗杆两者的啮合压力n0也就确定了，则第二摆动轴承6与支撑座7之间的压力n也可以确定。把当前压力n定为系统的设计压力值。此处的压力n通过固定在支撑座7中的压力传感器13(或者压力应变片)实时监测输入给控制器，如图2所示；控制器根据接收到的压力值信号来控制调节电机11的旋转角度及方向来调节蜗杆2与蜗轮3间隙，以使两者的啮合压力始终维持在设计值n。
62.因系统压力值n会随着车辆颠簸、蜗轮材料受环境、温度影响变形等不断发生轻微变化，为了消除系统受其他外部因素引起的微变，也为了提高系统的控制裕度，给系统设计压力值n一个范围n-～n ，当压力值n在该范围内均为有效，控制器不对调节电机发出调节指令。
63.如图3所示，当压力传感器或者压力应变片检测到当前压力值n
测
＞n 时，控制器向调节电机发出指令，调节电机调节蜗轮蜗杆的间隙至两者啮合压力为n；同理，当压力传感器或者压力应变片检测到当前压力值n
测
＜n-时，控制器向调节电机发出指令，调节电机调节蜗轮蜗杆的间隙至两者啮合压力为n；缺调节时不影响转向助力电机驱动蜗杆2转动。
64.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。