[发明专利]用于转向系统蜗轮蜗杆减速装置的蜗轮及减速装置

说明书

本发明属于汽车转向技术领域，具体涉及一种用于转向系统蜗轮蜗杆减速装置的蜗轮及减速装置。一种用于转向系统蜗轮蜗杆减速装置的蜗轮，包括齿圈、轮毂、端盖和螺钉，其中，所述齿圈上设有一圈第一通孔；所述轮毂一侧设有与第一通孔相匹配的圆螺母；所述端盖上设有与第一通孔相对应的第二通孔；所述齿圈和端盖将轮毂夹在中间，所述圆螺母上套有弹性圈，并插在对应的第一通孔内；所述螺钉穿过第二通孔，拧在圆螺母内，将齿圈、轮毂和端盖固定连接。本发明用于解决现有技术中因蜗轮蜗杆啮合齿部磨损产生间隙而导致的噪音问题。

技术领域

本发明属于汽车转向技术领域，具体涉及一种用于转向系统蜗轮蜗杆减速装置的蜗轮及减速装置。

背景技术

汽车在正常行驶中，左转弯、右转弯，直线行驶是汽车最常见的三种基本运动动作。为保证汽车平稳行驶，汽车转向轮之间有一套机构来完成汽车行驶轨迹，这套完成汽车灵活改变行驶方向的机构称为汽车的转向系统，它通过刚性或柔性方式连接到汽车驾驶室的方向盘，直接由驾驶员控制。在国内，商用车、大巴车、大型皮卡、工程车辆多采用的循环球式液压助力转向器。轻型客车、小型皮卡、商务车、轿车、微车多采用齿轮齿条助力转向器。齿轮齿条助力转向器根据助力型式又有较详细的分类，如纯液压助力的HPS、液压助力带电控元件的E-HPS、纯电动管柱式助力的C-EPS、纯电动齿轮式助力的SP-EPS/DP-EPS、纯电动齿条式助力的R-EPS、以及纯手动无助力的机械转向器MS等。以上转向器系统均是以齿轮齿条机械传动为原型，在此基础上增加不同助力型式的转向系统。

纯电动助力转向系统(EPS)，依靠汽车提供电能，驱动电动马达提供源动力，通过一套减速装置，将电动马达高转速、低扭矩特性转化为高扭矩、低转速的扭矩输出，给车轮提供转向所需的推动力，从而使驾驶员获得轻便，舒适的驾驶感受。应用于纯电动助力转向系统的减速装置，在纯电动管柱式助力的C-EPS、纯电动齿轮式助力的SP-EPS/DP-EPS类型中，通常采用蜗轮蜗杆减速装置。对于蜗轮蜗杆减速装置中，在常规设计时，蜗杆为主动轮，连接电机，具有高转速，低扭矩，零件小巧的特性，为了更好的使蜗杆零件获得耐磨性和足够的强度，蜗杆材料通常采用钢，再通过热处理提高蜗杆零件啮合齿形的局部强度。而蜗轮作为从动轮，连接转动车轮的转向器，具有低转速，高扭矩，零件大的特性；同时为了获得传动时更低的摩擦阻力和降噪性，蜗轮材料啮合齿形区域通常选用尼龙，芯部区域为钢材的复合结构设计。使用模具，将高温融化的液态尼龙与芯部钢材熔接后冷却成型，是一个复合材质的个体零件。

随着汽车的发展和人们生活品质的提高，中大型SUV和新能源汽车占据了乘用车市场主流；从而汽车自身重量也随之增加。相配套的电动转向系统的功率输出需求也随之相应提升。蜗轮蜗杆减速装置在电动助力转向系统中是不可缺少的组成部分，蜗轮蜗杆减速装置在对能量的转换过程中啮合齿面不断的磨损，导致齿部啮合区间隙不断增大。当蜗轮蜗杆啮合间隙增大到一定程度，汽车行驶在颠簸不平的路面时，颠簸路面对车轮产生冲击的同时经常伴随蜗轮蜗杆减速装置的蜗轮蜗杆齿形碰撞，会伴随连续的“咯噔咯噔…”噪音，会给驾驶带来极为反感的驾驶感受，对驾驶员的舒适性产生极大影响。常常会遭到客户的投诉，对企业直接经济影响和品牌的负面影响极大。通过装车实际效果，电动转向管柱此类噪音的产生由蜗轮蜗杆齿形啮合处磨损后产生啮合间隙导致。常规工艺和机构很难消除或延缓减速装置蜗轮蜗杆的磨损达到设计目的。

常规蜗轮因为的定尺寸齿圈与定齿蜗杆配合，在装配时为了获得更好的蜗轮蜗杆齿形啮合状态和舒适性，三者零件之间的配合关系不能出现间隙配合，也不能出现过大的过盈配合。蜗轮蜗杆过盈配合，过盈后在噪音舒适性方面能够得到改善，但蜗轮蜗杆中心距过盈，齿形啮合区域很紧，导致传动时啮合波动大，阻力大，机械效率下降。这样的产品装车后，就会出现回正不良、手感沉重等驾驶感受，同样不被客户或消费者所接受。

因蜗轮齿形，蜗杆齿形和主体外壳的加工复杂性，通过加工过程控制产品一致性根本难以实现；目前对于常规蜗轮蜗杆减速装置普遍采用的是通过对主体外壳、蜗轮、蜗杆三者的齿部配合相关参数全检，并进行分组选配的工艺保证；尺寸检查精度控制级别达到0.001mm级；生产过程一致性控制保证十分不易。