一种缝隙调节方法及电动转向器与流程

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种缝隙调节方法及电动转向器。

背景技术：

汽车转向系统的发展经历了从传统的机械转向系统(Manual Steering System，MS)到液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering System，HPS)的转变，并随着电子技术的发展，通过采用新型传感器和电子元器件控制液压系统开发出电液助力转向系统(Electric-Hydraulic Power Steering System，EHPS)，现阶段已发展到电动助力转向系统(Electric Power Steering System，EPS)阶段。目前，大型轿车及微型卡车采用的电动转向助力形式通常为电动转向器齿条助力形式。

如图1所示，为现有技术EPS系统的一种结构示意图，其工作原理为：驾驶员在操纵方向盘11进行转向时，方向盘11带动转向管柱12转动，转向管柱12带动下传动轴13转动，转矩传感器14检测到下传动轴13的转向和转矩的大小，以获取方向盘11的转向以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控制单元15，电子控制单元15根据转矩传感器14检测到的电压信号、转动方向和车速信号等，向电机16发出指令，使电机16驱动电动转向器17输出相应大小和方向的转向助力扭矩，从而产生辅助动力。汽车不转向时，电子控制单元15不向电机16发出指令，电机16不工作。

目前大型轿车及微型卡车采用的电动转向器的结构通常为传动带式驱动结构。如图2所示，为现有技术电动转向器的一种立体图，如图3所示，为现有技术电动转向器的一种剖面结构示意图。从图中可以看出，该电动转向机械结构采用电机16驱动同步带18运动，同步带18带动轴承带轮112转动，轴承带轮112将旋转运动转化为齿条丝杠110的直线运动，从而实现整车车轮转动功能。

如图4所示，为现有技术电动转向器的一种剖面放大图，从图中可以看出，轴承外圈111、轴承带轮112和轴承钢球三者共同组成深沟球轴承。轴承外圈111由压紧螺塞113固定于转向器壳体116，带轮114由螺栓固定于轴承带轮112上。电机轴115驱动同步带18转动，同步带18带动带轮114转动，轴承带轮112随带轮114同步转动，轴承带轮112作用于滚珠117将旋转运动转化为齿条丝杠110的直线运动。齿条丝杠110为螺纹丝杠，当轴承带轮112转动时会带动滚珠117在齿条丝杠110的螺纹槽内转动，根据螺栓-螺母运动原理，齿条丝杠110将做直线运动。该结构系统内部传动缝隙由滚珠117与齿条丝杠110和轴承带轮112决定，滚珠117在齿条丝杠110和轴承带轮112两者之间固定不牢固时会使系统内部有缝隙，就会造成轴承带轮112有小角度的转动时齿条丝杠110未响应，这样就会造成转向灵敏度下降，如磨损过于严重就会造成转向系统缝隙过大，驾驶员左右迅速打转向时会产生转向系统异响。现有技术为解决上述问题，只能采用更换零部件的方式，维护成本高且费时。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种缝隙调节方法及电动转向器，以解决现有技术电动转向器内部缝隙较大时维护成本高且费时的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种缝隙调节方法，包括：

在轴承带轮内设置两套相互分离且可调整位置的调节齿轮，其中，所述调节齿轮内表面设置螺纹槽，齿条丝杠通过滚珠可转动地固定在所述调节齿轮内；

通过调整两套调节齿轮之间的距离来调整所述滚珠与所述齿条丝杠之间的缝隙。

优选地，所述调节齿轮包括：

外调节齿轮和内调节齿轮，所述外调节齿轮可拆卸地固定在所述轴承带轮的端面，所述内调节齿轮的朝外端的柱面与所述外调解齿轮通过齿牙啮合；

所述通过调整两套调节齿轮之间的距离来调整所述滚珠与所述齿条丝杠之间的缝隙包括：

拆卸所述外调节齿轮；

旋转所述内调节齿轮以调整两个内调节齿轮之间的距离；

在两个内调节齿轮之间的距离达到指定距离之后，安装所述外调节齿轮。

优选地，两个内调节齿轮的齿牙的数量相差指定个数。

优选地，所述指定个数为1个。

相应地，本发明还提供了一种电动转向器，包括：

转向器壳体、同步带、轴承外圈、轴承带轮、两套相互分离的调节齿轮和齿条丝杠；其中，所述轴承外圈固定在所述转向器壳体上，所述轴承带轮通过滚珠可转动地固定在所述轴承外圈之内，并通过所述同步带与电机的输出轴相连，两套相互分离且可调整位置的调节齿轮固定在所述轴承带轮之内，所述调节齿轮内表面设置螺纹槽，所述齿条丝杠通过滚珠可转动地固定在所述调节齿轮内、且与电机轴平行；

所述齿条丝杠与所述滚珠之间的缝隙大小随着两套调节齿轮之间的距离大小改变而变化；

所述电机通过所述同步带带动所述轴承带轮转动，所述轴承带轮带动两套调节齿轮转动以使得所述齿条丝杠发生轴向位移。

优选地，所述调节齿轮包括：

外调节齿轮和内调节齿轮，所述外调节齿轮可拆卸地固定在所述轴承带轮的端面，所述内调节齿轮的朝外端的柱面与所述外调节齿轮通过齿牙啮合。

优选地，两个内调节齿轮的齿牙的数量相差指定个数。

优选地，所述指定个数为1个。

优选地，所述外调节齿轮螺接在所述轴承带轮的端面上。

优选地，所述轴承外圈通过压紧螺塞固定在所述转向器壳体上。

本发明提供的缝隙调节方法及电动转向器，由于在轴承带轮内设置两套相互分离且可调整位置的调节齿轮，其中，所述调节齿轮内表面设置螺纹槽，轴承外圈通过滚珠可转动地固定在所述调节齿轮内；当滚珠由于磨损等导致转向系统缝隙出现缝隙或缝隙过大时，可以通过调整两套调节齿轮之间的距离来调整所述滚珠与所述轴承外圈之间的缝隙，这是因为调节齿轮、滚珠和齿条丝杠之间的位置是相对固定的，只有当出现缝隙时，才能调整两套调节齿轮之间的位置，此时，通过调整两套调节齿轮之间的距离即可实现消除所述滚珠与所述齿条丝杠之间的缝隙的效果，因而，本发明能解决现有技术电动转向器内部缝隙较大时只能通过更换零部件等成本高且费时的维护方式进行维修的问题。

进一步地，本发明提供的缝隙调节方法及电动转向器，所述调节齿轮包括：外调节齿轮和内调节齿轮，所述外调节齿轮可拆卸地固定在所述轴承带轮的端面，所述内调节齿轮的朝外端的柱面与所述外调解齿轮通过齿牙啮合；这样就使得本发明可以简单高效地调整两套调节齿轮之间的距离。

进一步地，本发明提供的缝隙调节方法及电动转向器，两个内调节齿轮的齿牙的数量相差指定个数。本发明通过设定左右两个调节齿轮的齿牙的数量不同使得本发明可以通过对左右两个内调节齿轮旋转不同的齿牙数来实现更加精细的调整，这是由于：如果左右两个调节齿轮的齿牙的数量一致时，最小的调整精度为一个内调节齿轮旋转一个齿牙，当内调节齿轮转动一个齿时，齿条丝杠移动的轴向距离为ΔS＝T/Z，其中，T为内调节齿轮转动一圈时齿条丝杠移动的轴向距离，Z为内调节齿轮的齿牙的个数，假设T＝10mm，Z＝50，则该装置最小间隙调节精度为10/50＝0.2mm。当左调节齿轮、右调节齿轮的齿牙的数量不一致时，例如，当左边内调节齿轮有50个齿牙，右边内调节齿轮有49个齿牙，当左边内调节齿轮顺时针转动一个齿牙，右边内调节齿轮也顺时针转动一个齿牙，则左边与右边内调节齿轮之间的距离变化量为：ΔS＝ΔS1-ΔS2＝T*(Z1-Z2)/Z1*Z2＝10/(50*49)＝0.004mm，其中，Z1为左边内调节齿轮的齿牙的个数，Z2为右边内调节齿轮的齿牙的个数，这样就极大的提升了调节的精度，满足实际使用需求。

附图说明

图1为现有技术EPS系统的一种结构示意图；

图2为现有技术电动转向器的一种立体图；

图3为现有技术电动转向器的一种剖面结构示意图；

图4为现有技术电动转向器的一种剖面放大图；

图5为根据本发明所提供的缝隙调节方法的一种流程图；

图6为根据本发明实施例提供的消除缝隙的原理示意图；

图7为根据本发明实施例提供的电动转向器的第一种截面结构示意图；

图8为根据本发明实施例提供的左外调节齿轮的一种立体示意图；

图9为根据本发明实施例提供的左内调节齿轮的一种立体示意图；

图10为根据本发明实施例提供的调整滚珠与齿条丝杠之间的缝隙的一种流程图；

图11为根据本发明实施例提供的电动转向器第二种截面结构示意图。

附图标记：

在图1-图11中：

11 方向盘 116 转向器壳体

12 转向管柱 117 滚珠

13 下传动轴 118 滚珠

14 扭矩传感器 21 左外调节齿轮

15 电子控制单元 22 左内调节齿轮

16 电机 23 轴承带轮

17 电动转向器 24 右外调节齿轮

18 同步带 25 右内调节齿轮

110 齿条丝杠 211 齿牙

111 轴承外圈 212 螺栓孔

112 轴承带轮 221 齿牙

113 压紧螺塞 222 滚道

114 带轮

115 电机轴

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明主要是提供一种缝隙调节方法，可以通过调整两套调节齿轮之间的距离来调整所述滚珠与所述齿条丝杠之间的缝隙，以解决现有技术不便于调节滚珠在齿条丝杠和轴承带轮两者之间缝隙的问题。

如图5所示，为根据本发明所提供的缝隙调节方法的一种流程图。

在本发明实施例中，该缝隙调节方法可以包括以下步骤：

步骤S01，在轴承带轮内设置两套相互分离且可调整位置的调节齿轮，其中，所述调节齿轮内表面设置螺纹槽，齿条丝杠通过滚珠可转动地固定在所述调节齿轮内。

在本实施例中，两套调节齿轮之间的距离视具体使用需求而定，例如，可以大于设定阈值且小于滚珠的直径等，该设定阈值可以为最小调整距离的整数倍等，在此不做限定。

具体地，齿条丝杠为螺纹丝杠，当调节齿轮转动时会带动滚珠在齿条丝杠的螺纹槽内转动，根据螺栓-螺母运动原理，齿条丝杠将做直线运动。

步骤S02，通过调整两套调节齿轮之间的距离来调整所述滚珠与所述齿条丝杠之间的缝隙。

在本实施例中，由于将现有技术中的单独一个轴承带轮替换为两套调节齿轮，这两套调节齿轮是相互分离且可调整位置的，当滚珠的大小不合适导致存在缝隙时，如图6所示，为根据本发明实施例提供的消除缝隙的原理示意图，即可通过调整两套调节齿轮之间的距离，其效果为产生作用力F1，此时会在调节齿轮、滚珠117、齿条丝杠110之间产生两对相互作用力F1、F2，在这两对作用力下即可实现消除缝隙。

如图7所示，为根据本发明实施例提供的电动转向器的第一种截面结构示意图；如图8所示，为根据本发明实施例提供的左外调节齿轮的一种立体示意图；如图9所示，为根据本发明实施例提供的左内调节齿轮的一种立体示意图。

在本发明实施例中，所述调节齿轮可以包括：

外调节齿轮和内调节齿轮，所述外调节齿轮可拆卸地固定在所述轴承带轮23的端面，所述内调节齿轮的朝外端的柱面与所述外调解齿轮通过齿牙211、221啮合。这样做的好处是方便组装，并且可以将齿牙221作为调整精度的参照物，不必再准备专门的测量设备，例如千分尺等，并且这些专门的测量设备也并不适用于本发明：内调节齿轮位于轴承带轮23之内，且轴承带轮23的直径有限，千分尺也不易进行测量。

以左外调节齿轮21为例进行说明，左外调节齿轮21内圈加工出齿牙211，外调节齿轮外圈均匀分布6孔螺栓孔212，外调节齿轮由六个螺栓固定在轴承带轮23上。以左内调节齿轮22为例进行说明，左内调节齿轮22内侧设计有滚道222用于滚珠117在滚道222内移动。左内调节齿轮22左端部设计有向外的齿牙221，用于与左外调节齿轮21的齿牙211配合。

相应地，如图10所示，为根据本发明实施例提供的调整滚珠与齿条丝杠之间的缝隙的一种流程图。所述通过调整两套调节齿轮之间的距离来调整所述滚珠与所述轴承外圈之间的缝隙可以包括以下步骤：

步骤S101，拆卸所述外调节齿轮。

步骤S102，旋转所述内调节齿轮以调整两个内调节齿轮之间的距离。

步骤S103，在两个内调节齿轮之间的距离达到指定距离之后，安装所述外调节齿轮。

需要说明的是，两个内调节齿轮的齿牙221的数量可以相等，也可以不相等，在此不做限定。优选地，两个内调节齿轮的齿牙221的数量相差指定个数。这样就使得本发明可以大幅度提高调整精度。

在一个具体实施例中，所述指定个数为1个。本实施例中左内调节齿轮22的齿数为Z1，右内调节齿轮25的齿数为Z2。两者齿数相差1，即：Z1-Z2＝1。左内调节齿轮22、右内调节齿轮25分别于对应的左外调节齿轮21、右外调节齿轮24啮合。左、右内调节齿轮25旋转一圈轴向移动量均为T，则：

左内调节齿轮22转动一个齿牙221，齿条丝杠110移动的轴向距离为ΔS1＝T/Z1。右内调节齿轮25转动一个齿牙221，齿条丝杠110移动的轴向距离为ΔS2＝T/Z2。由于Z1＞Z2，所以ΔS2＞ΔS1，当左内调节齿轮22顺时针转动，右内调节齿轮25逆时针转动时，两个内调节齿轮相向移动，间隙调节距离为：ΔS＝ΔS1+ΔS2＝T*(Z1+Z2)/Z1*Z2。

当左内调节齿轮22顺时针转动一个齿牙221，右内调节齿轮25也顺时针转动一个齿牙221时，两个内调节齿轮同向移动，间隙调节距离为：ΔS＝ΔS1-ΔS2＝T*(Z1-Z2)/Z1*Z2；由于Z1-Z2＝1，所以间隙调节距离为ΔS＝ΔS1-ΔS2＝T/Z1*Z2。这样就显著提高了装置的间隙调节精度，假设T＝10mm，Z1＝50，Z2＝49，则该装置最小间隙调节精度为ΔS＝T/Z1*Z2＝10/50*49＝0.004mm，相较于齿牙221数相同的情况的最小间隙调节精度为ΔS＝T/Z＝10/50＝0.2mm有效提高了50倍。

本发明提供的缝隙调节方法及电动转向器，如果左右两个调节齿轮的齿牙221数量一致时，最小的调整精度为一个内调节齿轮旋转一个齿牙221，当内调节齿轮转动一个齿时，齿条丝杠110移动的轴向距离为ΔS＝T/Z＝10/50＝0.2mm。如果左右两个调节齿轮的齿牙221数量不一致时，例如，当左边内调节齿轮有50个齿牙221，右边内调节齿轮有49个齿牙221，当左边内调节齿轮顺时针转动一个齿牙221，右边内调节齿轮也顺时针转动一个齿牙221，则左边与右边内调节齿轮之间的距离变化量为：ΔS＝ΔS1-ΔS2＝T*(Z1-Z2)/Z1*Z2＝10/(50*49)＝0.004mm，这样就极大的提升了调节的精度，满足实际使用需求。

相应地，本发明还提供了一种电动转向器，如图11所示，为根据本发明实施例提供的电动转向器第二种截面结构示意图。

在本实施例中，该电动转向器可以包括：

转向器壳体116、同步带18、轴承外圈111、轴承带轮23、两套相互分离的调节齿轮和齿条丝杠110；其中，所述轴承外圈111固定在所述转向器壳体116上，所述轴承带轮23通过滚珠118可转动地固定在所述轴承外圈111之内，并通过所述同步带18与电机轴115相连，两套相互分离且可调整位置的调节齿轮固定在所述轴承带轮23之内，所述调节齿轮内表面设置螺纹槽，所述齿条丝杠110通过滚珠117可转动地固定在所述调节齿轮内、且与所述电机轴115平行。

所述齿条丝杠110与所述滚珠117之间的缝隙大小随着两套调节齿轮之间的距离大小改变而变化。

所述电机16通过所述同步带18带动所述轴承带轮23转动，所述轴承带轮23带动两套调节齿轮转动以使得所述齿条丝杠110发生轴向位移。

具体地，所述外调节齿轮螺接在所述轴承带轮23的端面上。所述轴承外圈111通过压紧螺塞113固定在所述转向器壳体116上。

优选地，所述调节齿轮包括：外调节齿轮和内调节齿轮，所述外调节齿轮可拆卸地固定在所述轴承带轮23的端面，所述内调节齿轮的朝外端的柱面与所述外调节齿轮通过齿牙211、221啮合。

其中，左内调节齿轮22可以绕齿条丝杠110旋转，这样左内调节齿轮22就能将旋转运动转化为直线运动，然而左内调节齿轮22的齿轮端面与轴承带轮23端面接触，轴承带轮23以此限制左内调节齿轮22的轴向移动，当左内调节齿轮22绕齿条丝杠110旋转时，左内调节齿轮22轴向位置由于轴承带轮23的限制无法移动，从而使齿条丝杠110进行直线移动；左内调节齿轮22顺时针旋转，齿条丝杠110向右侧移动，右内调节齿轮25逆时针旋转，齿条丝杠110向左侧移动，这样就对齿条丝杠110形成挤压，将内部间隙消除。

进一步地，两个内调节齿轮的齿牙221的数量相差指定个数。优选地，所述指定个数为1个。参照方法的详细描述，这样可以有效提升调整的精确度，在此不再详述。

本发明实施例提供的电动转向器，由于轴承带轮23内设置两套相互分离且可调整位置的调节齿轮，所述调节齿轮内表面设置螺纹槽，齿条丝杠110通过滚珠117可转动地固定在所述调节齿轮内。当滚珠117由于磨损等导致转向系统出现缝隙或缝隙过大时，可以通过调整两套调节齿轮之间的距离来调整所述滚珠117与所述齿条丝杠110之间的缝隙，因而，本发明能解决现有技术电动转向器内部缝隙较大时只能通过更换零部件等成本高且费时的维护方式的问题。

虽然本发明是结合以上实施例进行描述的，但本发明并不限定于上述实施例，而只受权利要求的限定，本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化，但并不离开本发明的实质构思和范围。