用于电动转向组件的齿轮箱组件制造技术

一种用于电动转向设备的齿轮箱组件(100)，其包括：齿轮箱壳体(2)，所述齿轮箱壳体容纳蜗杆轴(3)和齿轮(10)，由位于距离电动机(4)最近的端部处的主轴承(5)相对于该壳体支撑所述蜗杆轴并且由距离所述电动机最远的端部处的尾轴承(6)支撑所述蜗杆轴，所述齿轮由输出轴支撑，所述输出轴具有至少一个端部，所述端部与所述齿轮箱组件脱离，其中，所述主轴承和所述尾轴承相对于所述壳体自由移动通过限制的运动范围，使得所述蜗杆轴能够枢转离开所述蜗轮，这通过所述主轴承围绕枢轴倾斜来促进，所述枢轴相对于所述壳体固定，其中，所述齿轮箱组件布置成，使得所述枢轴(22)反作用于所述蜗杆轴齿负荷的轴向分量，当将齿轮转矩沿着第一方向而不是沿着第二相反方向施加到所述齿轮时产生所述蜗杆轴齿负荷的轴向分量，并且其特征在于张紧装置设置成反作用于所述蜗杆轴齿负荷的所述轴向分量，当沿着所述第二方向而非沿着所述第一方向将齿轮转矩施加到所述齿轮时产生所述蜗杆轴齿负荷的轴向分量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电动转向组件的齿轮箱组件
本专利技术涉及一种用于电动转向组件的齿轮箱组件。
技术介绍
电动转向系统使用电动机产生辅助转矩，所述辅助转矩被施加到转向系统的旋转部。在传统布置方案中，这种转矩辅助驾驶员转动方向盘。因为电动机在相对高的速度下工作最佳并且因为紧凑型电动机产生相对低的转矩，所以在电动机的输出装置和转向柱之间通常通过减速齿轮箱进行连接。最广泛使用的电动辅助转向减速箱的类型是构造与附图中的图1示出类似的相对简单的蜗轮蜗杆构造。齿轮箱通常包括齿轮箱壳体，所述齿轮箱壳体容纳蜗杆轴和齿轮。蜗杆轴连接到电动机的输出装置。电动机可以固定到壳体的端面，乃至位于壳体内。由位于距离电动机最近的端部处的主轴承和位于距离电动机最远的端部处的尾轴承支撑蜗杆轴，所述两个轴承通常包括滚珠轴承，所述滚珠轴承被支撑在螺接到蜗杆轴上的内轴承座圈和固定到壳体的外轴承座圈内。轴承的功能是允许蜗杆轴旋转而同时一定程度地限制轴向和径向移动，如将解释的那样。齿轮连接到齿轮箱的输出轴并且定位成使得齿轮的齿啮合蜗杆轴的齿。通过选择适当的设计参数，这种类型的齿轮箱能够提供紧凑尺寸内的大减速比。它们使用单个齿轮组，所述单个齿轮组具有齿之间的通常小于0.05的低滑动摩擦系数，使得它们是“能够反向驱动的”，即，使得齿轮能够几乎尽可能如蜗杆驱动齿轮一样高效地驱动蜗杆。最后一项属性对于一类EPS系统的安全性而言至关重要，在所述EPS系统中，方向盘物理连接到行路轮，从而使得在电动机或者电动机控制和驱动系统的任何其它零件发生故障时也能够提供一定的转向效果。已知的是，应用在电动辅助转向(EPS)设备中的减速齿轮箱因作用在它们输出轴处的外部扭转振动而倾向于发出震颤声。这些振动因表面崎岖不平或者不平衡轮而在行路轮处发生。替代地，机械噪音能够源自由驾驶员施加在方向盘处的突然转矩反转。图1中示出了蜗轮蜗杆齿轮箱中发出震颤声的主要部位：(a)在蜗杆蜗轮齿的啮合部处；和(b)在轴向定位蜗杆轴的“主”滚珠轴承处。部位(a)，即，所谓的“弹簧蜗杆”机构处的震颤声的众所周知的解决方案趋于使得部位(b)处的震颤声问题恶化。在附图的图1中示出了这种现有技术布置方案的示例。在“弹簧蜗杆”机构中，诸如片簧的偏压设施施加偏压力，所述偏压力推动蜗杆轴与齿轮啮合，选择所述偏压力使得在低齿轮转矩下实现了蜗轮蜗杆齿的双齿面接触，而同时确保在较高齿轮转矩条件下过渡为蜗杆和蜗轮之间的单齿面接触。偏压设施需要蜗杆轴少量径向移动，并且这通过允许蜗杆轴围绕其位于齿轮平面中的轴线在其标称位置的两侧围绕一轴线枢转一小角度(通常小于+/-0.5度)而实现，所述轴线标称地位于(b)处的主轴承的中心处。这种移动通过以下控制：(i)在部位(c)处的专门构造的尾轴承，允许所述尾轴承在诸如直线轴承的竖直引导装置中小幅移动(通常小于+/﹣0.5mm)，和(ii)部位(b)处的主轴承在其滚珠和其座圈槽的侧部之间具有充分的内部轴向空隙，以允许通常小于+/﹣0.5度的小铰接(即，倾斜)角度。不幸的是，在部位(b)处的轴承中的所述轴向空隙不可避免地允许内外座圈之间的相对轴向游隙高达+/﹣0.2mm，从而当输出轴处的转矩脉冲反转时促发轴承发出震颤噪音。能够通过将大轴向偏压力施加到蜗杆轴部分而部分(但并非是全部)地抑制这些震颤噪音。如上所述，如果能够针对特定水平(假设4Nm)的齿轮转矩水平保持双齿面接触，则齿轮震颤声将在一般驾驶中不构成严重问题。所述4Nm称作“跳出(kick-out)”转矩，原因在于其是使得齿面接触力的“法向”分量正好足以克服偏压设施的向内作用从而致使蜗杆轴向外枢转的齿轮转矩。蜗杆轴的向外枢转移动受到其竖直引导件在尾轴承处允许的行程限制。实现4Nm的跳出转矩所需的在蜗杆轴尾轴承上的向下偏压力通常为大约12N，这等同于蜗杆中部处的大约20N的向下力。只有主轴承在齿接触平面中枢转，针对转矩传递的两个方向而言所述跳出转矩才相等。如果蜗杆轴如图1所示在主轴承中心处枢转，或者蜗杆轴在除了齿接触点之外的平行于标称蜗杆轴线的任何水平平面中枢转，则因由齿轮转矩导致产生的力的轴向分量产生的力矩，跳出转矩针对转矩传递的两个方向而言不同。采用上述齿轮震颤声抑制的“弹簧蜗杆”方法的显著劣势在于，作用在尾轴承上的偏压设施导致齿轮箱中产生过量的静止(即，背景)摩擦。与没有蜗杆轴铰接的所谓的“固定中心齿轮箱”相比，增加通常为大约0.5Nm。这种增加起因于当蜗杆和齿轮齿被ARS推动啮合时在蜗杆和齿轮齿的齿面之间产生的额外的滑动摩擦。齿的“楔形”形状和以下事实都会恶化这种效果，所述齿的“楔形”形状是它们的斜率或者“压力角”的函数，所述事实为在蜗杆轴处感觉到的额外旋转阻力在齿轮轴线处测量时由减速比(通常为大约20:1)倍增。
技术实现思路
根据第一方面，本专利技术提供了一种用于电动辅助转向设备的齿轮箱组件，其包括：齿轮箱壳体，所述齿轮箱壳体容纳蜗杆轴和齿轮，所述蜗杆轴由位于距离电动机最近的端部处的主轴承和位于距离所述电动机最远的端部处的尾轴承相对于所述壳体支撑，所述齿轮由输出轴支撑，所述输出轴具有脱离所述齿轮箱组件的至少一个端部，其中，所述主轴承和所述尾轴承相对于所述壳体能够自由移动通过限制的运动范围，使得所述蜗杆轴能够枢转离开所述齿轮，这通过所述主轴承围绕枢轴的倾斜来促进，所述枢轴相对于所述壳体固定。其特征在于，所述齿轮箱组件布置成使得所述枢轴反作用于当将齿轮转矩沿着第一方向而不是沿着相反的第二方向施加到所述齿轮时产生的所述蜗杆轴齿负荷的轴向分量，并且其特征在于，一张紧装置设置成反作用于当沿着所述第二方向而非沿着所述第一方向将齿轮转矩施加到所述齿轮时产生的所述蜗杆轴齿负荷的轴向分量。在本说明书的意义中，术语“齿轮转矩的第一方向”可以指的是这样的方向，所述方向趋于导致齿轮的接触蜗杆的齿移动离开电动机并且导致趋于使得蜗杆轴移动离开电动机的轴向力分量F2轴向。在示出的示例性实施例中，这对应于齿轮的顺时针转动。类似地，术语“齿轮转矩的第二方向”可以与第一方向相反，即，接触蜗杆的齿轮齿被偏压而朝向电动机移动，并且生成的轴向力F1轴向趋于使得蜗杆轴朝向电动机移动。与现有技术布置方案相比，本专利技术的齿轮箱在各个实施例中由于不需要大的防震颤偏压弹簧来保持蜗杆和蜗轮接触，减小了齿轮箱中的静止摩擦，在现有技术布置方案中，蜗杆轴针对顺时针和逆时针齿轮转矩都围绕其中央轴线枢转，并且一直反作用于针对两个方向的轴向力。在其位置处，小心控制在施加齿轮转矩时产生的力矩由于能够使用更低的静止蜗轮偏压力而允许更低的静止摩擦。在最优选的实施例中，枢轴可以定位在齿轮和蜗杆的齿之间的接触平面下方。这样确保针对沿着第一方向的齿轮转矩的轴向力抵抗法向力。因为蜗杆轴轴线位于接触平面上方，所以包含枢轴的平面可以与接触平面间隔开基本相等的竖直距离。在便利的布置方案中，张紧装置可以通过沿着所述蜗杆轴的轴线产生反作用力而反作用于针对沿着第二方向的给定齿轮转矩产生的轴向力。张紧装置因此可以反作用于针对齿轮转矩的第二方向的力的与蜗杆轴的轴线共线的轴向分量。这导致产生了有利的力矩，所述力矩抵抗因由沿着第二方向的齿轮转矩导致产生的力的法向分量而导致的蜗杆轴离开齿轮的移动。这显著改进了现有技术，其中，沿着第二方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电动辅助转向设备的齿轮箱组件，其包括：齿轮箱壳体，所述齿轮箱壳体容纳蜗杆轴和齿轮，所述蜗杆轴由位于距离电动机最近的端部处的主轴承和位于距离所述电动机最远的端部处的尾轴承相对于所述壳体支撑，所述齿轮由输出轴支撑，所述输出轴具有脱离所述齿轮箱组件的至少一个端部，其中，所述主轴承和所述尾轴承相对于所述壳体能够自由移动通过限制的运动范围，使得所述蜗杆轴能够枢转离开所述齿轮，这通过所述主轴承围绕枢轴的倾斜来促进，所述枢轴相对于所述壳体固定。其特征在于，所述齿轮箱组件布置成使得所述枢轴反作用于当将齿轮转矩沿着第一方向而不是沿着相反的第二方向施加到所述齿轮时产生的所述蜗杆轴齿负荷的轴向分量，并且其特征在于，一张紧装置设置成反作用于当沿着所述第二方向而非沿着所述第一方向将齿轮转矩施加到所述齿轮时产生的所述蜗杆轴齿负荷的轴向分量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.24 GB 1504960.41.一种用于电动辅助转向设备的齿轮箱组件，其包括：齿轮箱壳体，所述齿轮箱壳体容纳蜗杆轴和齿轮，所述蜗杆轴由位于距离电动机最近的端部处的主轴承和位于距离所述电动机最远的端部处的尾轴承相对于所述壳体支撑，所述齿轮由输出轴支撑，所述输出轴具有脱离所述齿轮箱组件的至少一个端部，其中，所述主轴承和所述尾轴承相对于所述壳体能够自由移动通过限制的运动范围，使得所述蜗杆轴能够枢转离开所述齿轮，这通过所述主轴承围绕枢轴的倾斜来促进，所述枢轴相对于所述壳体固定。其特征在于，所述齿轮箱组件布置成使得所述枢轴反作用于当将齿轮转矩沿着第一方向而不是沿着相反的第二方向施加到所述齿轮时产生的所述蜗杆轴齿负荷的轴向分量，并且其特征在于，一张紧装置设置成反作用于当沿着所述第二方向而非沿着所述第一方向将齿轮转矩施加到所述齿轮时产生的所述蜗杆轴齿负荷的轴向分量。2.根据权利要求1所述的齿轮箱组件，其中，所述枢轴定位在所述齿轮和所述蜗轮的齿的接触平面下方。3.根据权利要求2所述的减速箱组件，其中，包含所述枢轴的平面与所述接触平面间隔开的竖直距离与所述蜗杆轴轴线在所述接触平面上方的距离相同。4.根据任一项前述权利要求所述的齿轮箱组件，其中，所述张紧装置通过沿着所述蜗杆轴的轴线产生反作用力而反作用于针对沿着第二方向的给定齿轮转矩产生的轴向力。5.根据任一项前述权利要求所述的齿轮箱组件，其中，所述张紧装置位于所述蜗杆轴的尾轴承端部下方。6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·威尔克斯，
申请(专利权)人：TRW有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB