本公开涉及导螺杆结构和组件以及使用其的后轮转向设备。
背景技术：
传统上，车辆设置有用于辅助转向力的电动转向设备。电动转向设备利用马达的动力来辅助转向力。电动转向设备安装在车辆的宽度方向上并且与车轮连接。
导螺杆结构可以应用于将马达的旋转力转换成线性驱动力，导螺杆结构包括与阴螺杆螺母构件直接接合的阳螺杆轴。通常，在导螺杆结构中，当螺杆轴连接到马达并且螺母构件连接到输出轴时，利用马达旋转螺杆轴，从而允许螺母构件在螺杆轴方向上移动并且允许输出轴线性移动。另选地，当螺母构件连接到马达并且螺杆轴连接到输出轴时，通过利用马达旋转螺母构件，使螺杆轴和输出轴线性移动。
具有以上传动原理的电动转向设备包括壳体、设置在壳体中的螺杆轴、螺杆轴被插入其中的螺母构件和用于旋转螺母构件的传动部分。当传动部分旋转螺母构件时，螺杆轴沿着轴向方向移动，由此调节车轮的角度。
由于螺杆轴和螺母构件被传动使相应的螺纹面彼此机械接合，因此螺纹面会容易经受磨损。当由于螺纹面经受磨损而在耦合表面之间形成间隙时，会产生噪音并且传动力不能被适当地传输。
技术实现要素：
本公开的目的在于提供能够补偿因螺杆轴和螺母构件的螺纹面磨损引起的接合面之间的间隙的导螺杆结构和组件以及使用其的后轮转向设备。
根据本公开的一方面，提供了一种导螺杆结构，该导螺杆结构包括：螺杆轴，在其外周表面上带有螺纹；螺母单元，其联接于所述螺杆轴，使得形成在所述螺母单元的内周表面上的螺纹与所述螺杆轴的所述螺纹接合；以及第一弹性构件，其在所述螺杆轴的方向上设置在所述螺母单元的一部分上，以向所述螺杆轴中的所述螺母单元提供弹性力，由此补偿所述螺杆轴的所述外周表面的所述螺纹和所述螺母单元的所述内周表面的所述螺纹之间的间隙。
这里，所述螺母单元可包括第一螺母构件和第二螺母构件，所述第一弹性构件可设置在所述第一螺母构件和所述第二螺母构件之间。
这里，所述第一螺母构件可具有与所述螺杆轴联接的第一内周表面和具有布置在周缘方向上的多个凹槽的第二内周表面，所述第二内周表面的直径大于所述第一内周表面的直径；所述第二螺母构件可具有在所述螺杆轴的纵向方向上布置在所述第二螺母构件的外周表面的一部分上的多个齿，所述多个齿对应于所述多个凹槽；并且所述第一螺母构件和所述第二螺母构件可联接，使所述多个齿在所述螺杆轴的方向上被插入到所述多个凹槽中。
这里，所述第一螺母构件可具有与所述螺杆轴联接的第一内周表面和具有形成在所述螺杆轴的方向上的锯齿的第二内周表面，所述第二内周表面的直径大于所述第一内周表面的直径；并且所述第二螺母构件可具有在所述螺杆轴的方向上形成在外周表面的一侧的锯齿，所述第二螺母构件的所述锯齿对应于所述第一螺母构件的对应锯齿，所述第一螺母构件和所述第二螺母构件利用其锯齿而彼此联接。
这里，所述第一弹性构件可在所述螺杆轴的方向上设置在所述第一螺母构件的一端上，以在所述螺杆轴的方向上提供轴向力。
这里，所述第一弹性构件可以是波形垫圈。
根据本公开的另一方面，提供了一种导螺杆组件，该导螺杆组件包括：壳体；导螺杆，其设置在所述壳体中；以及第二弹性构件，所述第二弹性构件的一端在所述螺杆轴的方向上设置在所述螺母单元的预定部分上，所述第二弹性构件的另一端被支撑在所述壳体上，以在所述螺杆轴的方向上向所述螺母单元提供弹性力。
这里，该导螺杆组件还可包括：第一轴承，其与所述第一螺母构件的预定部分联接，以支持所述螺母单元的旋转；以及第二轴承，其与所述第二螺母构件的预定部分联接，以支持所述螺母单元的旋转，所述第二弹性构件设置在所述第二轴承和所述壳体之间。
这里，该导螺杆组件还可包括齿轮构件，所述齿轮构件联接于所述螺母单元的外周表面并且将旋转力传输到所述螺母单元。
这里，该导螺杆组件还可包括公差环，所述公差环设置在所述螺母单元的外周表面和所述齿轮构件的内周表面之间，所述螺母单元和所述齿轮构件一体地旋转。
根据本公开的另一方面，提供了一种后轮转向设备，该后轮转向设备包括：导螺杆组件；以及传动单元，其连接到所述齿轮构件，以向所述螺母单元提供旋转力。
这里，所述传动单元可包括与所述齿轮构件连接的马达，并且所述后轮转向设备还可包括传感器，所述传感器设置在所述壳体上，以通过测量根据所述螺母单元的旋转的转数来测量所述螺杆轴的轴向位移。
根据本公开的示例性实施方式的导螺杆结构和组件以及使用其的后轮转向设备可包括在螺杆轴的纵向方向上提供轴向力的弹性构件(例如，波形垫圈)，由此能够补偿因所述螺杆轴的螺纹面和所述螺母构件的螺纹面经受磨损而造成的间隙。
附图说明
图1是例示根据本公开的一个实施方式的导螺杆结构和组件的分解立体图。
图2是例示根据本公开的一个实施方式的导螺杆结构和组件的剖视图。
图3是例示根据本公开的一个实施方式的导螺杆结构的螺母单元的组件的分解立体图。
图4是例示根据本公开的一个实施方式的导螺杆结构和组件的弹性构件的立体图。
图5是例示根据本公开的一个实施方式的使用导螺杆结构的后轮转向设备的立体图。
图6是例示根据通过修改图3的实施方式而得到的另一个实施方式的导螺杆结构的分解立体图。
具体实施方式
下文中，将参照附图来详细描述本公开的实施方式，使得本公开所属领域的普通技术人员能容易地执行本公开。本公开可以按许多不同方式来实施，而不限于本文中描述的实施方式。在附图中，为了阐明本公开，可省略与描述无关的部分，并且在通篇说明书中，可为相同或相似的部件分派相同的附图标记。
在本说明书中，诸如“包括”或“具有”或其变型的术语是指存在所述特征、数字、步骤、操作、元件、部件或其组合，而并不排除存在或附加一个或更多个其他特征、数字、步骤、操作、组件、部件或其组合。另外，将理解，当诸如层、膜、区域、板等的元件被称为“在”另一个元件“上”时，它不仅可“直接在”另一个元件“上”，而且它也可隔着“居间”元件在另一个元件上。在相同的背景下，当诸如层、膜、区域、板等的元件被称为“在”另一个元件“下”时，它不仅可“直接在”另一个元件“下”，而且它也可隔着“居间”元件间接地在另一个元件下。
图1是例示根据本公开的一个实施方式的导螺杆结构和组件的分解立体图。图2是例示根据本公开的一个实施方式的导螺杆结构和组件的剖视图。图3是例示根据本公开的一个实施方式的导螺杆结构的螺母单元的组件的分解立体图。图4是例示根据本公开的一个实施方式的导螺杆结构和组件的弹性构件的立体图。图5是例示根据本公开的一个实施方式的使用导螺杆结构的后轮转向设备的立体图。
根据本公开的一个实施方式的后轮转向设备3是用于辅助车辆后轮转向力的设备，并且可包括用于将马达72的旋转力转换成后轮轴向力的导螺杆组件2。
导螺杆组件2包括导螺杆结构1，导螺杆结构1包括螺母和螺杆轴以及齿轮构件74，齿轮构件74将旋转力传输到螺母以及与螺杆轴联接的轴承。导螺杆组件2可设置在壳体内。
导螺杆结构1被配置成将旋转力转换成线性传动力。在导螺杆结构1中，随着与螺杆轴联接的螺母旋转，螺杆轴在轴向方向上移动，或者螺母联接于螺杆轴上，因螺杆轴的旋转而在轴向方向上线性移动。
下文中，将描述根据本公开的一个实施方式的导螺杆结构1，并且将描述导螺杆组件2，重点放在除了导螺杆结构1之外的其他构成部件。最后，将描述使用导螺杆组件2的后轮转向设备3。
根据本公开的一个实施方式的导螺杆结构1可包括螺杆轴30、螺母单元10和20以及第一弹性构件52。
螺杆轴30呈杆的形状，并且可以具有在其外周表面上形成螺旋形的螺纹(或多个螺纹)。这里，螺纹间的距离被称为螺距。螺距越大，由于螺母单元10和20旋转而导致的螺杆轴30的线性位移会越大。可根据使用导螺杆结构1的特定产品，不同地确定螺距的长度。
在本公开的一个实施方式中，螺母单元10和20可以联接于螺杆轴30。参照图3，螺母单元10和20可包括第一螺母构件10和第二螺母构件20。第一螺母构件10和第二螺母构件20中的每个可呈圆筒形状，具有供螺杆轴30插入其中的内周表面。
第一螺母构件10可具有在纵向方向上延伸的供螺杆轴30插入其中的开口。用于联接于第一轴承42的第一压配合部分16可形成在第一螺母构件10的一侧。第一压配合部分16可按直径比第一螺母构件10的主体的圆筒形状的直径小的圆筒的形状伸出，并且可具有在纵向方向上延伸的供螺杆轴30插入其中的开口。第一压配合部分可被压配合到第一轴承42中，以联接第一轴承42和第一螺母构件10。
用于与第二螺母构件20联接的开口可形成在第一螺母构件10的另一侧。该开口的直径可大于供螺杆轴30插入其中的开口的直径。可以在第一螺母构件10的内周缘上，形成有与螺杆轴30联接的第一内周表面12和与第二螺母构件20联接的第二内周表面14。第二内周表面14从第一内周表面12起形成阶梯。
在第一内周表面12上可形成有螺纹，螺杆轴30联接于第一内周表面12，使得螺纹与螺杆轴30的齿配合并且表面接触。可以在第二内周表面14上形成有锯齿(即，一组齿)，将与第二螺母构件20的突起24在第二内周表面14形成锯齿形接合，随后将对此进行描述。
根据本公开的一个实施方式的导螺杆结构1的第二螺母构件20可呈圆筒形状，并且可具有沿着纵向方向延伸的供螺杆轴30插入其中的开口。与螺杆轴30联接的第二螺母构件20的第三内周表面22的直径与第一螺母构件10的第一内周表面12对应。可在第三内周表面22上形成有用于与螺杆轴30接合的齿。
另外，第二螺母构件20可具有形成在前侧的突起24和形成在后侧的第二压配合部分26。从第二螺母构件20向前伸出的突起24可与上述第一螺母构件10锯齿接合。
特别地，突起24的外周表面的直径和第一螺母构件10的第二内周表面14的直径被形成为彼此对应。可以在突起24的外周表面上，形成有与第一螺母构件10的第二内周表面14上形成的锯齿对应的锯齿。
第二压配合部分26可从第二螺母构件20向后伸出，被压配合到第二轴承44中，并且联接第二螺母构件20和第二轴承44。
根据本公开的一个实施方式，第一螺母构件10和第二螺母构件20可以彼此锯齿接合。如上所述，第一螺母构件10和第二螺母构件20可利用形成在第一螺母构件10的第二内周表面14上和第二螺母构件20的突起24的外周表面上的锯齿而彼此接合。
锯齿可在螺杆轴30的方向上延伸，使得第一螺母构件10和第二螺母构件20在轴向方向上彼此接合。
可执行此锯齿接合，使得第一螺母构件10和第二螺母构件20可同时旋转。然而，第一螺母构件10和第二螺母构件20可在螺杆轴30的轴向方向上移动。如随后将描述的，当在导螺杆结构1中的联接面之间形成间隙时，第一螺母构件10和第二螺母构件20可以是能轴向移动的，以提供轴向位移。
根据本公开的一个实施方式，第一螺母构件10和第二螺母构件20可围绕螺杆轴30一体地旋转，其中，第一螺母构件10和第二螺母构件20可彼此联接，从而能在螺杆轴的轴向方向上线性移动。能线性移动将用于补偿由螺杆轴和螺母的紧固所造成的间隙。
具体地，第一螺母构件10可包括联接螺杆轴30的第一内周表面12和具有布置在周缘方向上的多个凹槽的第二内周表面14。第一内周表面12的直径可小于第二内周表面14的直径。
参照图3，多个齿(例如，锯齿)可以在螺杆轴的纵向方向上形成在第二螺母构件20的外周表面的一部分(例如，突起24)上。螺杆轴方向的这部分可包括第二螺母构件20的端部。另外，第二螺母构件20的多个齿可形成为与第一螺母构件10的多个凹槽对应。
因此，如图3中例示的，形成在第二螺母构件20的一个端部部分(例如，突起24)的外周表面上的多个齿被插入形成在第一螺母构件10的第二内周表面14上的多个凹槽中，由此允许第一螺母构件10和第二螺母构件20在轴向方向上联接成能线性移动的同时围绕轴线一体地旋转。
参照图3和图4，第一弹性构件52可设置在第一螺母构件10和第二螺母构件20之间。如图4中例示的，第一弹性构件52可以是波形垫圈。然而，第一弹性构件52不限于波形垫圈，而是可按诸如线性弹簧的其他形式实施。
可通过弯曲典型环形垫圈的两侧来形成波形垫圈。因此，当在弹性构件所插入的轴向方向上对弹性构件施压时，根据弹性构件的压缩高度而保持弹性力。
第一弹性构件52可被形成为具有与具有锯齿的突起24的顶圆直径对应的大小。参照图3，第一弹性构件52可联接于第二螺母构件20，其中，第一弹性构件52的内圆表面与形成在第二螺母构件20的突起24上的锯齿接触。第一弹性构件52的一侧与第一螺母构件10的外周部分相接触，而第一弹性构件52的另一侧与第二螺母构件20的其上形成有突起24的表面相接触。
因此，当在轴向方向上对与第一弹性构件52联接的螺母单元施压时，锯齿接合的第一螺母构件10和第二螺母构件20能在轴向方向上移动预定位移。因此，当由于螺母单元10和20以及螺杆轴30经受磨损而导致在接合面之间形成间隙时，可通过被压缩的第一弹性构件52的弹性回复力来补偿该间隙。
根据本公开的一个实施方式，螺母单元10和20以及螺杆轴30彼此配合，形成表面接触，表面接触的螺母单元10和20以及螺杆轴30的螺纹面会由于螺母单元10和20以及螺杆轴30的旋转而经受磨损。
当因磨损而在接合面之间形成间隙时，根据本公开的一个实施方式的第一弹性构件52能够沿着轴向方向对第一螺母构件10和第二螺母构件20施压，以向第一螺母构件10和第二螺母构件20提供用于补偿该间隙的轴向位移。
下文中，将详细描述使用根据上述实施方式的导螺杆结构1的导螺杆组件2。根据本公开的一个实施方式的导螺杆组件2还包括壳体60、轴承40、齿轮构件74和第二弹性构件54以及导螺杆组件。将主要描述添加到导螺杆结构1的构成部件。
壳体60可保护内部构件免受外部冲击并且会阻挡传动噪声。壳体60可包括壳体本体62和壳体盖64。
参照例示了壳体60内部的图2，从螺杆轴30的后方到前方，可顺序地设置有第二弹性构件54、第二轴承44、螺母单元10和20以及第一轴承42。另外，设置在马达72的旋转轴线上的用于将旋转力传输到螺母单元10和20的齿轮可位于壳体60内。
根据本公开的一个实施方式的导螺杆组件2可包括轴承40，轴承40可包括第一轴承42和第二轴承44。第一轴承42可设置在第一螺母构件10的前侧，使得第一螺母构件的第一压配合部分16可压配合到第一轴承42中并且与第一轴承42联接。第二轴承44设置在第二螺母构件20的后侧。第二螺母构件20和第二轴承44可联接，使第二螺母构件20的第二压配合部分26被压配合到第二轴承44中。
参照图2，根据本公开的一个实施方式的轴承40可以是在内圈和外圈之间具有滚珠的滚珠轴承。螺杆轴30和轴承40的内圈可一起旋转。这里，设置在轴承40的内圈和外圈之间的滚珠可旋转。轴承40可允许旋转元件进行旋转期间有滚动摩擦，由此减少了摩擦。虽然轴承40在图中被例示为滚珠轴承，但是本公开不限于此，而是滚动轴承等也是适用的。
根据本公开的一个实施方式，第二弹性构件54可设置在螺杆轴30的后侧。与联接于第二螺母构件20的突起24并且设置在第一螺母构件10和第二螺母构件20之间的第一弹性构件52不同，第二弹性构件54可联接于螺杆轴30，使得其后侧表面由壳体盖64支撑，并且其前侧表面与第一轴承42接触。如图4中例示的，第二弹性构件54可以是波形垫圈。然而，第二弹性构件54不限于波形垫圈，而是可按诸如线性弹簧等其他形式实施。
虽然第一弹性构件52为第一螺母构件10和第二螺母构件20提供了螺杆轴30的轴向方向上的轴向力，但是第二弹性构件54可由壳体盖64支撑并且可向导螺杆结构1的整体提供轴向力。
根据本公开的一个实施方式的导螺杆组件2还可包括齿轮构件74。齿轮构件74可将旋转力传输到螺母单元10和20。由马达72的传动得到的旋转力会致使齿轮构件74旋转，螺母单元10和20可根据齿轮构件74的旋转而旋转，并且与旋转的螺母单元10和20联接的螺杆轴30可线性移动。
参照图4，齿轮构件74与螺母单元10和20的外周表面联接，使得齿轮构件74与螺母单元10和20可一起旋转。齿轮构件74可以是与设置在马达72的旋转轴上的齿轮以皮带轮的方式连接的皮带轮齿轮76。
螺母单元10和20可在齿轮构件74进行旋转期间滑动。为了防止这种情况，可使用公差环75来联接齿轮构件74以及螺母单元10和20。特别地，公差环75可被实施为c形环。当公差环75的大小被形成为小于螺母单元10和20的直径时，公差环75可牢固地联接于螺母单元10和20。另外，公差环75的外周表面可设置有波状的波纹，使得公差环75的外周表面可牢固地联接于齿轮构件74的内周表面。
可根据产品的公差来不同地确定公差环75的外周表面上形成的波纹数量。
根据本公开的一个实施方式的导螺杆组件2可应用于将旋转转换成线性运动的各种产品。不仅马达的旋转力被传输到螺母单元10和20并且与旋转的螺母单元10和20配合的螺杆轴30因旋转的螺母单元10和20而线性移动的情况，而且马达72的旋转力被传输到螺杆轴30并且螺母单元10和20因旋转的螺杆轴30而线性移动的情况应该被涵盖在本公开的范围内。
轴承40设置在螺杆轴30的两端，以允许螺杆轴30在因螺母单元10和20的旋转而旋转的同时线性移动，以及允许减少在螺杆轴30进行旋转期间的摩擦。当由于螺杆轴30的螺纹面和螺母单元10和20的螺纹面经受磨损而导致在接合面之间形成间隙时，第一弹性构件52可通过向第一螺母构件10和第二螺母构件20提供轴向力，而向其提供轴向位移。
另外，第二弹性构件54可通过对整个导螺杆结构1施压来提供附加的轴向位移。因此，即使在形成间隙的情况下，也能够保持螺杆轴30的螺纹面与螺母单元10和20的螺纹面接合并且能够传输动力。另外，能够减少不必要的摩擦和噪声。
当根据本公开的一个实施方式的导螺杆组件2设置在壳体60内时，弹性构件可被设置成压缩状态，使得弹性构件可提供轴向力。当构件被设置在壳体60内从而能在螺杆轴30的纵向方向上压缩时，可保持根据弹性构件的形状的弹性回复力，以针对间隙的形成而提供有效补偿。
根据本公开的一个实施方式的导螺杆组件2可用在汽车后轮转向设备3中。
参照图5，除了以上提到的导螺杆组件2之外，车辆后轮转向设备3还包括用于向导螺杆组件施加旋转力的马达72和用于感测螺杆轴30位置的位置传感器80。
马达72的旋转轴和设置在旋转轴上的齿轮可位于壳体60内。另外，螺杆轴30可设置在沿螺杆轴30的方向延伸的壳体60内，并且用于感测螺杆轴30位置的位置传感器80可设置在壳体60后侧的外表面上。
根据本公开的一个实施方式，后轮转向设备3可将马达72的旋转转换成螺杆轴30的线性运动，并且将该运动作为轴向力传输到后轮。另外，由于应用了如上所述的导螺杆组件2，因此当由于螺杆轴30的螺纹面与螺母单元10和20的螺纹面经受磨损而形成间隙时，在依赖间隔的情况下，可补偿间隙。
因此，尽管由于磨损而出现间隙，也能够防止或减少噪音和振动并且保持车辆后轮的转向功能。
图6是例示根据通过修改图3的实施方式而得到的另一个实施方式的导螺杆结构的立体图。
参照图6，导螺杆结构1还可包括联接器91。
联接器91可位于第一螺母构件10和第二螺母构件20之间。联接器91可被配置成当第一螺母构件10和第二螺母构件20联接时，包围第二内圆表面14上的锯齿。联接器91可在第一螺母构件10和第二螺母构件20联接时，与第二内周表面14上的锯齿和第二螺母构件20的突起24的对应锯齿接触。例如，联接器91可由弹性材料制成。例如，联接器91可按由橡胶材料制成的o形环的形式设置。
在本公开的另一个实施方式中，联接器91被设置成防止由于在该锯齿和对应锯齿之间接合之后经受磨损而导致的间隙或噪音和振动。另外，联接器91可保护锯齿的外周表面，减少噪音和振动，同时吸收外部冲击。
在本公开的一个实施方式中，根据本公开的示例性实施方式的导螺杆结构和组件以及使用其的后轮转向设备可包括在螺杆轴的纵向方向上提供轴向力的弹性构件(例如，波形垫圈)，由此能够补偿因螺杆轴的螺纹面和螺母构件的螺纹面经受磨损而造成的间隙。
虽然以上已经描述了本公开的以上实施方式，但是本公开的精神不限于本文中阐述的实施方式。能理解本公开的精神的本领域普通技术人员可容易地通过在所述构思的范围内进行部件的添加、改变、删除等来推荐其他实施方式，并且所有这些改变都被包括在本公开的精神内。
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年12月29日提交的韩国专利申请no.10-2016-0181951的优先权和权益，该专利申请的公开的全部内容以引用方式并入本文中。