一种用于蜗轮蜗杆的间隙补偿装置及蜗轮蜗杆机构的制作方法

1.本实用新型涉及电动助力转向技术领域，具体涉及一种用于蜗轮蜗杆的间隙补偿装置及蜗轮蜗杆机构。


背景技术：

2.电动助力转向(electric power steering，eps)系统是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统。eps系统可分为管柱式电动助力转向系统、齿轮齿条式电动助力转向系统等，这几种转向系统都使用了蜗轮蜗杆结构，通过蜗轮蜗杆结构将助力电机的扭矩传递至转向轴。在该结构中，蜗杆与助力电机连接，蜗轮与蜗杆啮合。其中，蜗杆可接收助力电机传送的扭矩，将扭矩传递给蜗轮，蜗轮将扭矩传递给转向轴。
3.蜗轮蜗杆的啮合处随着使用时长的增加，会引起磨损或由温度变化导致收缩、扩张等，导致蜗轮蜗杆之间的间隙发生改变。当蜗轮蜗杆间隙较大时，会导致eps出现异响，降低eps的性能。为此，需要补偿蜗轮蜗杆之间的间隙。
4.蜗轮蜗杆之间的间隙包括在径向上的间隙和轴向上的间隙，目前的补偿结构仅能补偿蜗轮蜗杆在径向上的间隙，无法补偿蜗轮蜗杆在轴向上的间隙。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供了一种用于蜗轮蜗杆的间隙补偿装置及蜗轮蜗杆机构，自动补偿蜗轮蜗杆径向及轴向间隙，提高蜗轮蜗杆机构的性能。
6.本实用新型实施例提供了一种用于蜗轮蜗杆的间隙补偿装置，具体包括：壳体、径向补偿组件、轴向补偿组件。壳体内部设有滑槽，该滑槽沿第一方向延伸，第一方向为相互啮合的蜗轮和蜗杆的径向方向。径向补偿组件与蜗杆连接，并设置于滑槽，当径向补偿组件在滑槽内沿第一方向滑动时，在第一方向上产生对蜗杆的预紧力。轴向补偿组件设置于滑槽与径向补偿组件之间的预留间隙，其中，径向补偿组件沿第二方向滑动，使得轴向补偿组件在第二方向产生对所述蜗杆的预紧力，第二方向与第一方向垂直。通过该补偿装置既可以补偿蜗轮蜗杆在径向上的间隙，又可以补偿蜗轮蜗杆在轴向上的间隙，从而避免蜗轮蜗杆产生异响，提高零部件的噪声、振动和声振粗糙度(noise、vibration、 harshness，nvh)性能，优化车辆驾驶体验。
7.可选的，轴向补偿组件包括第一膜片弹簧，第一膜片弹簧包括一体式相对设置的第一弹片和第二弹片。第一弹片设置在滑槽的预设位置，第二弹片位于第一弹片和径向补偿组件之间。当径向补偿组件沿第二方向滑动，使得第二弹片变形，在第二方向产生对蜗杆的预紧力。本技术实施例中采用的第一膜片弹簧相比于螺旋弹簧而言，在受压后不容易产生弯曲变形，所产生的预紧力的方向更为稳定，降低了滑块滑动所受到的侧向力，减小滑块在滑槽内滑动的卡滞风险。
8.可选的，径向补偿组件包括滑块、轴承以及第二膜片弹簧。其中，滑块上设置有用于卡接轴承的固定件，轴承用于连接蜗杆。第二膜片弹簧位于轴承和所述固定件之间，且，
第二膜片弹簧的两端分别位于壳体上的第一限位凸台和第二限位凸台。滑块在滑槽内沿第一方向滑动，使得第二膜片弹簧在述第一限位凸台和第二限位凸台限制的滑动范围内变形，以在第一方向上产生对蜗杆的预紧力。
9.可选的，第二膜片弹簧包括第一部分、第二部分和第三部分，第一部分和第三部分沿第二部分在所述第一方向的中轴线对称，第二部分与轴承贴合，第一部分的端部位于第一限位凸台上，第三部分的端部位于第二限位凸台上。
10.可选的，轴承为滚针轴承，可以降低补偿装置的质量，提高间隙补偿组件的灵敏度。
11.可选的，滑槽设置有末端限位处，末端限位处用于限制滑块在第一方向滑向所述壳体的滑动行程。
12.可选的，滑槽还设置有第一限位块及第二限位块，第一限位块及第二限位块用于限制第一膜片弹簧的位置。
13.可选的，本技术实施例还提供了一种蜗轮蜗杆机构，该机构包括：相互啮合的蜗轮和蜗杆，以及上述用于蜗轮蜗杆的间隙补偿装置。
14.本技术提供的补偿装置可以补偿蜗轮蜗杆在径向上的间隙和蜗轮蜗杆在轴向上的间隙，从而避免蜗轮蜗杆产生异响，优化车辆驾驶体验。
附图说明
15.图1为现有蜗轮蜗杆间隙补偿装置一的结构示意图；
16.图2为现有蜗轮蜗杆间隙补偿装置二的结构示意图；
17.图3为现有蜗轮蜗杆间隙补偿装置三的结构示意图；
18.图4为现有蜗轮蜗杆间隙补偿装置四的结构示意图；
19.图5为本实用新型实施例提供的用于蜗轮蜗杆的间隙补偿装置的结构示意图；
20.图6为本实用新型实施例的轴向补偿组件的结构示意图；
21.图7为本实用新型实施例的径向补偿组件及壳体的结构示意图；
22.图8为本实用新型实施例的径向补偿组件及壳体的结构示意图。
具体实施方式
23.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
24.本技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。例如，“第一限位凸台”和“第二限位凸台”只是为了区分不同的限位凸台，并不是表示这两个限位凸台的优先级或重要程度等的不同。
25.本技术实施例主要涉及对涡轮蜗杆之间的间隙进行补偿的方案，为了更加理解本技术实施例提供的方案，下面首先介绍目前涡轮蜗杆间隙补偿的一些相关内容。
26.蜗轮蜗杆结构常用来传递两交错轴之间的运动产生的动力，常用于汽车的 eps系统的减速机构。eps系统的性能受蜗轮蜗杆之间的间隙影响。当蜗轮蜗杆之间的间隙偏大时，容易导致eps产生异响，影响车辆驾驶员的主观感受。
27.蜗轮蜗杆在装配完成后，涡轮蜗杆之间的间隙也就固定了。但是，随着使用时长的
增加，蜗轮蜗杆之间的啮合处由于磨损或温度变化导致收缩或扩张，从而引起蜗轮蜗杆之间的间隙发生改变。为避免蜗轮蜗杆之间的间隙过大，通常设置蜗轮蜗杆间隙补偿机构。蜗轮蜗杆之间的间隙包括在径向上的间隙和轴向上的间隙，目前的补偿结构仅能补偿蜗轮蜗杆在径向上的间隙，无法补偿蜗轮蜗杆在轴向上的间隙。
28.例如，请参见图1，为现有的一种补偿蜗轮蜗杆间隙的装置的示意图。如图1中的(a)所示，该装置为“u”形结构，抵接蜗杆端部轴承，(图1未示出)，该装置设置有弹簧11，利用弹簧11的压缩产生作用于蜗杆的预紧力，从而实现对涡轮蜗杆之间的间隙进行补偿。具体的，如图1中的(b)所示，该装置包括弹簧11和“u”形限位块12，其中，弹簧11的一端固定在底座13 上，另一端固定在“u”形限位块12，使得弹簧11处于压缩状态。如果蜗轮蜗杆之间间隙增大，通过弹簧11的变形产生作用于蜗杆的预紧力。该预紧力的方向与蜗轮蜗杆径向一致，从而可补偿蜗轮蜗杆之间的径向间隙。应理解，该装置在装配到蜗杆端部时，需要额外使用设备调整弹簧11使其处于压缩状态，产生预紧力，并通过调整弹簧11使蜗轮蜗杆的间隙处于最佳状态，来保证蜗轮蜗杆装配的协调一致。这就需要在生产线上增加调整弹簧的工序，操作繁琐，降低生产效率。
29.又例如，请参见图2，示出了现有的另一种用于补偿蜗轮蜗杆间隙的装置。该装置与图1所示的装置补偿涡轮蜗杆的径向间隙的原理类似。如图2中(a) 中，该装置包括底座21和限位件22，其中，底座21和限位件22之间设置有弹簧23，如图2中的(b)所示。限位件22抵接蜗杆端部轴承，调整底座21 可使弹簧23处于压缩状态，处于压缩状态的弹簧23给蜗杆径向的预紧力。如果蜗轮蜗杆之间间隙增大，通过弹簧23的变形产生作用于蜗杆的预紧力。该预紧力的方向与蜗轮蜗杆径向一致，从而可补偿蜗轮蜗杆之间的径向间隙。该装置在生产线上装配时需要额外使用设备对弹簧23的进行调整，使其产生合适的预紧力，生产效率较低。
30.再例如，请参见图3，示出了又一种用于补偿蜗轮蜗杆间隙的装置。该装置包括间隙调整体31、滑块32、弹簧33、球轴承34以及内塑料套35、外塑料套36。球轴承34、滑块32及弹簧33均设置在间隙调整体31内，间隙调整体31固定在蜗轮蜗杆机构的外壳上。其中，滑块32上设置有中心孔，滑块32 与球轴承34及内塑料套35、外塑料套36在蜗杆轴向重叠设置，蜗杆一端穿过内塑料套35与滑块中心孔配合；外塑料套36外壁与间隙调整体31贴合，内壁与球轴承34贴合，使球轴承34固定；球轴承34内壁又与内塑料套35贴合，使得球轴承34在不与蜗杆直接接触的情况下，对蜗杆起支承作用。弹簧33一端抵接在间隙调整体31上，另一端抵接在滑块上。弹簧33在间隙调整体31 与滑块之间处于压缩状态，压缩状态的弹簧33给滑块一个预紧力，该预紧力再传递给蜗杆，从而补偿蜗轮蜗杆的间隙。由于压缩状态的弹簧33提供给滑块的预紧力的方向与蜗轮蜗杆径向一致，因此该装置补偿的是蜗轮蜗杆的径向间隙。
31.再例如，请参见图4，为一种整体式蜗轮蜗杆的间隙补偿装置的示意图。该装置包括壳体41、滑块42、轴承43和弹簧44。与图3类似，蜗杆一端套设在轴承43内，轴承43与滑块42抵接，弹簧44一端与滑块42连接，另一端与壳体41连接。弹簧44变形带动滑块42沿蜗轮蜗杆径向滑动，当弹簧44处于压缩状态产生预紧力，该预紧力通过滑块及轴承43作用于蜗杆。由于弹簧 44产生的预紧力的方向与蜗轮蜗杆径向一致，因此，该装置补偿的也是蜗轮蜗杆的径向间隙。如图1-图4所示的用于补偿蜗轮蜗杆间隙的结构都只能补偿蜗轮蜗杆在径向
的间隙。然而，蜗轮蜗杆之间的间隙还包括在轴向上的间隙。如果蜗轮蜗杆在轴向上的间隙过大，会导致eps系统产生异响。因此，补偿蜗轮蜗杆在轴向上的间隙是亟需解决的问题。
32.鉴于此，提供本技术实施例的方案。本技术实施例提供一种新的用于蜗轮蜗杆的间隙补偿装置，该装置除了可以补偿蜗轮蜗杆在径向上的间隙，还可以补偿蜗轮蜗杆在轴向上的间隙，以避免eps系统产生异响，优化车辆驾驶体验，同时保证eps系统具有较好的转向性能。
33.下面结合附图介绍本技术实施例提供的技术方案。在下文的描述中，第一方向为蜗轮蜗杆的径向方向，指的是沿蜗轮中心至蜗轮蜗杆接触点的方向；第二方向为蜗轮蜗杆的轴向方向，指的是沿蜗杆中心轴方向。应理解，第一方向和第二方向垂直。
34.请参见图5，为本技术实施例提供的用于蜗轮蜗杆的间隙补偿装置的结构示意图。该装置包括：壳体51、径向补偿组件52、轴向补偿组件53。壳体51 可由工程塑料制成，壳体51上设置沿第一方向延伸的滑槽54。径向补偿组件 52设置于滑槽54，且与蜗杆连接。轴向补偿组件53设置于滑槽54与径向补偿组件52之间的预留间隙。当径向补偿组件52在滑槽54内沿第一方向滑动时，能够在第一方向上产生对蜗杆的预紧力。由于径向补偿组件52与蜗杆连接，因此径向补偿组件52可沿第二方向滑动。当径向补偿组件52沿第二方向滑动，设置在径向补偿组件52与滑槽54之间的轴向补偿组件53在第二方向产生对蜗杆的预紧力。
35.应理解，涡轮蜗杆之间的间隙包括径向间隙和轴向间隙，随着使用时长，蜗轮蜗杆之间的间隙可能会变大。在本技术实施例中，当径向补偿组件52在滑槽54内可沿第一方向滑动时，在第一方向上产生对蜗杆的预紧力，当蜗轮蜗杆啮合处在第一方向上的间隙变大时，该预紧力作用于蜗杆，使蜗杆贴合蜗轮，从而补偿蜗轮蜗杆在第一方向上的间隙。当蜗杆与蜗轮在第二方向上的间隙变大，径向补偿组件52沿第二方向滑动，使得轴向补偿组件53产生第二方向上的预紧力，从而补偿蜗轮蜗杆在第二方向上的间隙。相较于图1-图4所示的结构，本技术实施例提供的装置即可以补偿蜗轮蜗杆的径向间隙，又可以补偿蜗轮蜗杆的轴向间隙。由于本技术实施例提供的装置可以补偿蜗轮蜗杆的轴向间隙，因此，可降低对轴承的精度控制要求，从而降低轴承的成本。
36.在可能的实现方式中，轴向补偿组件53包括不锈钢材质制成的第一膜片弹簧531，该第一膜片弹簧531可包括一体式相对设置的第一弹片532和第二弹片533，如图6所示。其中，第一弹片532设置在滑槽54的预设位置，第二弹片533位于第一弹片532和径向补偿组件52之间。径向补偿组件52沿第二方向滑动，使得第二弹片533变形，从而产生对蜗杆在第二方向上的预紧力。相比于螺旋弹簧而言，本技术实施例中的第一膜片弹簧531在受压后不容易产生弯曲变形，产生的预紧力的方向更为稳定，可减少径向补偿组件52在壳体 51内滑动所受到的侧向力，减小径向补偿组件52在壳体51内滑动的卡滞风险。
37.请参见图7，为径向补偿组件52的一种结构示意图。径向补偿组件52可包括滑块521、轴承522以及第二膜片弹簧523。其中，滑块521可由工程塑料制成，滑动521上设置有用于卡接轴承522的固定件525，轴承522用于连接蜗杆。第二膜片弹簧523位于轴承522和固定件525之间，且，第二膜片弹簧523的两端分别位于在壳体51上的两个限位凸台，如图7中的第一限位凸台511和第二限位凸台512。当滑块521在滑槽54内沿第一方向滑动，第二膜片弹簧523在第一限位凸台511和第二限位凸台512限制的范围内变形，从而第二膜片弹簧523在第一方向上产生对蜗杆的预紧力。第二膜片弹簧523的材质可以是不锈钢。由于第二膜片弹
簧523相较于螺旋弹簧来说，在受压后不容易产生弯曲变形，因此可产生较为稳定的预紧力。其中，滑槽54设置有末端限位处，该末端限位处可限制滑块521在第一方向滑向壳体51的滑动行程。滑槽54设置有第一限位块和第二限位块，第一限位块及第二限位块可限制第一膜片弹簧531的位置。
38.请参见图8，第二膜片弹簧523包括第一部分5231、第二部分5232和第三部分5233，第一部分5231和第三部分5233对称，第二部分5232为圆弧形与轴承522贴合，第一部分5231的端部与第一限位凸台511接触，第三部分 5233的端部与第二限位凸台512接触。当第二膜片弹簧523受到来自第一方向的压力时，第一部分5231与第二部分5232分别因为第一限位凸台511与第二限位凸台512的限制作用而变形，这种变形在第一方向上产生对蜗杆的预紧力。且该预紧力方向较为稳定，可避免径向补偿组件52移动时，与壳体51摩擦发生卡滞的风险。
39.本技术实施例中的轴承522可为深沟球轴承或者滚针轴承。优选地，轴承 522滚针轴承，以减少补偿装置的质量，提高间隙补偿的灵敏度。
40.本技术实施例提供的补偿装置，在装配时，将第二膜片弹簧523、轴承522 和滑块521组装，夹紧第二膜片弹簧523，得到组装后的结构；之后，将组装后的结构压入壳体51，使得滑块521位于滑槽54；再将第一膜片弹簧531自滑块521插入滑槽54，第一膜片弹簧531的末端位于滑槽54的第二限位块位置处。无需在壳体额外开孔设计，便可实现该装置的组装，相比于现有结构来说组装更加方便。
41.基于同一构思，本技术实施例提供了一种蜗轮蜗杆机构，该机构包括相互啮合的蜗轮和蜗杆，以及上述的间隙补偿装置，该间隙补偿装置位于蜗杆的端部。间隙补偿装置与上述实施例重复之处不再赘述。
42.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。