一种内置自调隙结构的汽车电动转向系统的制作方法

本实用新型涉及一种转向系统，具体来讲是一种内置自调隙结构的汽车电动转向系统。

背景技术：

近年来，电动转向系统(以下称“eps”，图1)在各车型中的应用已越来越广泛，eps的装车量飞速上升，eps已完全取代传统的hps(液压转向系统)成为汽车行业主流的助力转向技术。相对hps，eps具有节能减排以及综合操作性能更加优异的优点。eps是通过蜗轮蜗杆减速机构将电机的扭矩放大以实现转向助力，蜗轮蜗杆传动副啮合性能不良会直接导致车辆在通过颠簸路面时容易产生异响，尤其是电动助力转向管柱，因助力单元(图2)在驾驶室内，距离驾驶员较近，在发生异响时更容易被驾驶员发觉，影响驾驶舒适性。

eps产生异响的原因很多，其中一个重要原因是减速机构内的蜗轮和蜗杆(图3)啮合间隙过大引起异响。传统eps的减速机构中，为满足扭矩传递的平稳性，蜗轮和蜗杆啮合部位的两端分别采用球轴承进行固定，蜗杆通常采用合金钢材质制作，而蜗轮则采用注塑尼龙。此种结构蜗轮蜗杆的中心距是固定的(图4)，在正常工作时蜗轮蜗杆传动副啮合部位相对位移较大，受制于蜗轮尼龙材质较低的耐磨性能，啮合间隙会逐渐增大，因此eps处于使用寿命中后期时，异响的发生频率会大幅提升。另外，当环境温度发生较大变化时，材料的热胀冷缩也会造成啮合间隙产生变化，在低温环境下，蜗轮蜗杆的啮合间隙会因材料的收缩而变大，容易产生异响；在高温环境下，啮合间隙会因材料的膨胀导致啮合摩擦力变大，造成转向性能下降。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种内置自调隙结构的汽车电动转向系统。

为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种内置自调隙结构的汽车电动转向系统，主要是在eps减速机构中采用可调中心距式的蜗轮蜗杆结构，包括减速箱体和安装在减速箱体中相互啮合的蜗轮轴组件和蜗杆组件；其中蜗轮轴组件固定，蜗杆组件径向可调；

所述蜗轮轴组件包括蜗轮、蜗轮轴、球轴承a、球轴承b，其中球轴承a、蜗轮、球轴承b依次自上而下通过过盈配合固定于蜗轮轴上，蜗轮轴组件通过上球轴承、下球轴承固定于减速箱体中；

所述蜗杆组件包括蜗杆、摆动轴承、限位卡簧、调心组件、o型圈、减震垫圈，其中摆动轴承通过限位卡簧固定于蜗杆的一端，调心组件固定于蜗杆另一端，并通过调心组件和蜗杆之间的o型圈形成径向浮动间隙；

所述调心组件包含球轴承c、轴承衬套、衬套托、弹簧、壳体，球轴承c和轴承衬套位于壳体的一端，轴承衬套、衬套托、弹簧位于壳体另一端，所述衬套托沿径向设计圆柱形凸台，当轴承衬套、衬套托、弹簧装配到位后、衬套托凸台底面与壳体内壁的距离小于弹簧的自由长度，此时弹簧蓄能形变形成持续的径向压力。

本实用新型进一步限定的技术方案是：

进一步的，蜗轮轴组件径向约束在减速箱体内；蜗杆组件一端的调心组件与蜗杆存在一定的浮动间隙，蜗杆组件另一端的摆动轴承使蜗杆拥有一定的摆动自由度，此时蜗杆与蜗轮的啮合位置存在一定的径向自由度，调心组件内处于压缩状态的弹簧产生的持续径向压力，使蜗杆产生不断靠近蜗轮的趋势。

进一步的，当蜗轮和蜗杆因摩擦或环境温度降低产生间隙时，蜗杆在调心组件内弹簧径向压力的作用下靠近蜗轮减小中心距；当环境温度升高时，由于蜗杆与蜗轮的啮合位置存在一定的径向自由度，材料膨胀使蜗杆相对蜗轮沿径向后退，且因弹簧的变形量很小，蜗轮蜗杆的啮合摩擦力几乎没有变化。

进一步的，蜗杆和调心组件之间通过o型圈使蜗杆存在一定的浮动间隙。

本实用新型的有益效果是：1、eps减速机构蜗轮蜗杆间隙的出厂状态通常控制在5′以内，传统固定中心距结构的eps减速机构在疲劳耐久试验后蜗轮蜗杆间隙会达到1°以上，而采用本实用新型技术，蜗轮蜗杆间隙在疲劳耐久试验前后几乎没有变化，彻底避免因传动副磨损造成的eps异响；2、传统固定中心距结构的eps减速机构在低温环境中时(-30℃以下)，对比常温环境，部分蜗轮蜗杆间隙会增加3′以上，而采用本实用新型技术，低温环境对蜗轮蜗杆间隙几乎没有影响；3、传统固定中心距结构的eps减速机构在高温环境中时(40℃以上)，蜗轮蜗杆的啮合摩擦力增加不仅会影响转向手感，更会加剧传动副磨损，降低产品使用寿命，而本实用新型技术可避免高温环境带来的不良影响。

附图说明

图1是管柱式电动转向系统c-eps示意图；

图2是电动助力单元示意图；

图3是蜗轮蜗杆示意图；

图4是固定中心距结构蜗轮蜗杆减速机构横向剖面示意图；

图5是可调中心距结构蜗轮蜗杆减速机构横向剖面示意图；

图6是可调中心距结构蜗轮蜗杆减速机构纵向剖面示意图；

图7是可调中心距结构蜗杆组件剖面示意图；

图8是可调中心距结构调心组件剖面示意图。

图中：1是减速机构；2是蜗轮；3是蜗杆；4是减速箱体；5是蜗轮轴组件；6是蜗杆组件；7是蜗轮轴；8是球轴承a；9是球轴承b；10是摆动轴承；11是限位卡簧；12是调心组件；13是o型圈；14是减震垫圈；15是球轴承c；16是轴承衬套；17是衬套托；18是弹簧；19是壳体。

具体实施方式

实施例1

本实用新型的技术解决方案是在eps减速机构中采用一种可调中心距式的蜗轮蜗杆结构(图5、6)，所述减速机构1包含减速箱体4和安装在减速箱体4中并互相啮合的蜗轮轴组件5和蜗杆组件6，所述蜗轮轴组件5包含蜗轮2、蜗轮轴7、球轴承a8、球轴承b9，其中球轴承a8、蜗轮2、球轴承b9依次自上而下通过过盈配合固定于蜗轮轴7上，蜗轮轴组件5通过上下球轴承固定于减速箱体4中。

蜗杆组件6(图7)包含蜗杆3、摆动轴承10、限位卡簧11、调心组件12、o型圈13、减震垫圈14，其中摆动轴承10通过限位卡簧11固定于蜗杆3的一端，调心组件12固定于蜗杆3另一端，并通过调心组件12和蜗杆3之间的o型圈13形成径向浮动间隙。

调心组件12(图8)包含球轴承c15、轴承衬套16、衬套托17、弹簧18、壳体19，球轴承c15和轴承衬套16位于壳体的一端，轴承衬套16、衬套托17、弹簧19位于壳体另一端，衬套托17沿径向设计圆柱形凸台，使衬套托17凸台底面与壳体内壁的距离小于弹簧18的自由长度，将弹簧18装于其中后弹簧18会形成持续的径向压力。

在上述技术方案中，蜗轮轴组件5在径向被完全约束，蜗杆组件6一端的调心组件12与蜗杆3存在一定的浮动间隙，另一端的摆动轴承10使蜗杆3拥有一定的摆动自由度，从而使蜗杆3与蜗轮2的啮合位置存在一定的径向自由度，并通过调心组件12内处于压缩状态的弹簧18产生的持续径向压力，使蜗杆3产生不断靠近蜗轮2的趋势。当蜗轮2和蜗杆3因摩擦或环境温度降低产生间隙时，蜗杆3的在弹簧18径向压力的作用下靠近蜗轮2减小中心距，从而达到间隙补偿的效果；当环境温度升高时，由于蜗杆3与蜗轮2的啮合位置存在一定的径向自由度，材料膨胀使蜗杆3相对蜗轮2沿径向后退，且因弹簧18的变形量很小，蜗轮2和蜗杆3的啮合摩擦力几乎没有变化，从而保证了转向性能的稳定性。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。