用于电动助力转向系统的齿条、电动助力转向系统和车辆的制作方法

本发明属于车辆制造技术领域，具体而言，涉及一种用于电动助力转向系统的齿条、具有该齿条的电动助力转向系统以及具有该电动助力转向系统的车辆。

背景技术：

齿条式的电动助力转向系统的齿条上具有螺杆段，助力电机通过滚珠丝杠机构实现助力的传递，相关技术中，电动助力转向系统中间位置的位置感较差，方向盘的回正功能偏弱，影响驾驶员的操作手感，存在改进空间。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种位置感佳的用于电动助力转向系统的齿条。

本发明的另一个目的在于提出一种具有上述齿条的电动助力转向系统。

本发明的又一个目的在于提出一种具有上述电动助力转向系统的车辆。

根据本发明第一方面实施例的用于电动助力转向系统的齿条，包括：螺杆段，所述螺杆段适于与螺母副啮合，且所述螺杆段包括：中间段；两个过渡段，两个所述过渡段分别连接在所述中间段的两端，且从靠近所述中间段的一端到另一端中径逐渐减小。

根据本发明第一方面实施例的用于电动助力转向系统的齿条，螺杆段与螺母副的配合性能好，有助于提升转向操作时中间位置的位置感，且回正力矩小。

另外，根据本发明上述实施例的用于电动助力转向系统的齿条还可以具有如下附加的技术特征：

具体地，所述过渡段具有等腰梯形纵截面。

在本发明的一些优选的实施例中，所述中间段的中径为D1，所述过渡段的所述另一端的中径为D2，所述过渡段的长度为L2，满足：

在本发明的一些优选的实施例中，所述中间段的长度为L1，所述过渡段的长度为L2，满足：2≤L1/L2≤3。

具体地，满足：L1＝15mm，L2＝6mm。

在本发明的一些优选的实施例中，所述螺杆段还包括：外段，所述外段与所述过渡段的所述另一端相连，且所述外段的中径与所述过渡段的所述另一端的中径相同。

优选地，所述螺杆段的总长度为L0，满足：

具体地，所述螺杆段为以所述中间段的中点为中心的对称结构。

根据本发明第二方面实施例的电动助力转向系统，设置有如第一方面任一种所述的用于电动助力转向系统的齿条。

所述电动助力转向系统与上述的用于电动助力转向系统的齿条相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

根据本发明第三方面实施例的车辆，设置有如第二方面任一种所述的电动助力转向系统。

所述车辆与上述的电动助力转向系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的齿条的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的齿条的螺杆段的局部结构示意图；

图3是根据本发明实施例的齿条的螺杆段与螺母副的啮合间隙特性。

附图标记：

齿条100，

螺杆段10，中间段11，过渡段12，外段13，齿条段20。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

下面参照图1-图3详细描述根据本发明实施例的电动助力转向系统，电动助力转向系统具有齿条100、助力电机、电机控制器、角度传感器、减速机构。

首先描述用于电动助力转向系统的齿条100，如图1所示，齿条100包括螺杆段10和齿条段20。

齿条段20适于与输入端的齿轮相配合，用于传递方向盘的运动，螺杆段10适于与螺母副啮合，螺杆段10可以与螺母副形成滚珠丝杠机构，并通过滚珠传递助力电机的助力，螺母副可以与减速机构的输出端相连，以向螺杆段10输入助力电机的助力，减速机构可以为皮带轮减速机构。

如图2所示，螺杆段10包括：中间段11、两个过渡段12、两个外段13。中间段11可以与方向盘回正的位置对应，两个过渡段12分别连接在中间段11的两端，且从靠近中间段11的一端到另一端过渡段12的中径逐渐减小，中间段11和两个过渡段12可以形成为腰鼓形，外段13可以与过渡段12的另一端相连，且外段13的中径与过渡段12的另一端的中径相同。具体地，螺杆段10可以为以中间段11的中点为中心的对称结构。

可以理解的是，如图3所示，在车辆直行时，螺母副与螺杆段10的中间段11啮合，此时螺杆段10与螺母副的配合间隙最小，机械摩擦力矩最大；在转向过程中，由于过渡段12的中径越来越小，螺杆段10与螺母副间隙不断变大，摩擦力矩也不断减小，从而实现较小的回正力矩，达到了较为理想的传动间隙特性。

根据本发明实施例的用于电动助力转向系统的齿条100，螺杆段10与螺母副的配合性能好，有助于提升转向操作时中间位置的位置感，且回正力矩小。

根据本发明实施例的电动助力转向系统，传动间隙特性理想，转向操作时中间位置的位置感佳，回正力矩小。

电动助力转向系统的基本原理为，当驾驶员旋转方向盘时，扭矩传感器检测到方向盘旋转力矩并将扭矩信号传递给ECU，根据转向力、发动机转速、车速等参数，ECU计算出必要的助力电流并控制助力电机开始工作，并根据助力电机电流的大小不断的改变。电动转向系统的输入端与管柱总成的万向节配合，通过齿轮轴与齿条轴的配合，将方向盘的旋转运动转化为齿条100的横向移动运动。助力电机随电流的大小来改变向齿条100的输出力拒，进而带动齿条100—拉杆，完成车轮的转向。

具体地，如图2所示，过渡段12的中径线可以具有等腰梯形纵截面，中间段11的中径线可以具有矩形纵截面，外段13可以具有矩形纵截面。

在本发明的一些优选的实施例中，中间段11的中径为D1，过渡段12的另一端的中径为D2，过渡段12的长度为L2，满足：过渡段12可以根据该斜率实现中径加工。

螺杆段10的总长度为L0，中间段11的长度为L1，过渡段12的长度为L2，满足：2≤L1/L2≤3，具体地，L1/L2＝2.5mm，比如L1＝15mm，L2＝6mm，中间段11的长度L1和过渡段12的长度L2可以根据实际的型号设计。优选地，比如也就是说，腰鼓形的中间段11与过渡段12的总长可以占到螺杆段10的总长的20％，这样，在保证转向操作的操作感的同时不影响整个转向的啮合动力传输。

螺杆段10的加工顺序为：先在预设加工为螺杆段10的中间位置向左右两侧各加工长度0.5L1，且按D1的尺寸进行螺杆段10中径的加工，形成长度为L1的中间段11；然后将中径以的斜率，左右各加工出L2的长度，形成过渡段12；接着在螺杆副配合的中间位置的左右各0.5L1+L2外，按中径D1进行加工到左右两端。螺杆段10的其余要求可以同标准的螺杆段加工技术要求相同，在此不再赘述。

本发明还公开了一种车辆。

本发明实施例的车辆设置有上述任一种实施例的电动助力转向系统。根据本发明实施例的车辆，方向盘在转向操作时中间位置的位置感佳，回正力矩小，使用体验好。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。