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CN102079329B - 齿型辅助之电动转向装置 - Google Patents

齿型辅助之电动转向装置 Download PDF

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CN102079329B
CN102079329B CN201010583308.5A CN201010583308A CN102079329B CN 102079329 B CN102079329 B CN 102079329B CN 201010583308 A CN201010583308 A CN 201010583308A CN 102079329 B CN102079329 B CN 102079329B
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China
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power steering
projection
damping device
ball nut
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裵泓容
南宫铸
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Mando Corp
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Abstract

本发明提供一种齿型辅助之电动转向装置，当滚珠螺帽在转动的齿杆滑动时，利用制振器吸收半径方向以及轴线方向的振动以及噪音，该振动以及噪音是来自于齿杆以及齿条护座，以帮助滚珠螺帽以及齿杆的运作，并且降低振动以及噪音，以提供驾驶者较佳的操作舒适度。

Description

齿型辅助之电动转向装置
【技术领域】
本发明涉及一种齿型辅助之电动转向装置，特别是有关于当齿杆转动从而使滚珠螺帽在该齿杆上滑动时，使得齿杆与齿型护座之轴向及径向产生的振动及噪音可被吸收，以促进滚珠螺帽以及齿杆的运作，以降低振动以及噪音，并且提供驾驶者舒适的转向操控。
【背景技术】
一般来说，车辆的电力转向装置中是一种液压转向装置，其系使用液压帮浦产生油压，然而使用马达的电力转向装置最近逐渐地普遍被应用。
现有的电力转向装置包括转向系统以及辅助电力机制，该转向系统从转向轮延伸至两个边轮126，该辅助电力机制提供辅助转力给该转向系统。
所述辅助电力机制包括扭力传感器、电子控制单元(electronic control unit，ECU)、马达、以及皮带型传送装置，所述扭力传感器用以感测驾驶者施加至该转向轮的转向扭力，并且输出电力讯号，该电力讯号正比例于感测到的转向扭力。所述电子控制单元(ECU)依据来自扭力传感器的电力讯号产生一控制讯号，所述马达依据来自电子控制单元(ECU)的控制讯号产生辅助转向力，所述皮带型传送装置利用皮带传送马达产生的辅助力至齿杆。
图1为现有的齿型辅助之电动转向装置之部分剖视图；图2为现有的一部分齿型辅助之电动转向装置之剖视图。
如图1以及图2所示，现有的齿型辅助之电动转向装置包括齿杆140、小齿轮轴(pinion shaft)110、滚珠螺帽210、皮带型传送装置160以及马达150，所述齿杆140由车辆的垂直方向延伸，并且在齿杆140外表面的一边设置齿条型齿轮，小齿轮轴设置小齿轮，以啮合于所述齿条型齿轮，滚珠螺帽210通过滚珠220啮合于外围螺纹145，皮带型传送装置160连接滚珠螺帽210至马达转轴155。
小齿轮轴110通过转向轴连接于转向轮，且齿杆140嵌入于齿条护座120，其中齿杆140外表面的一边设置一预定长度的外围螺纹145。
所述皮带型传送装置160包括一皮带，以连接滚珠螺帽210至马达转轴155，所述皮带型传送装置160利用滚珠螺帽210传送马达的辅助转向力至所述齿杆140，所述辅助转向力正比例于施加在转向轮的转向扭力。
如图2所示，现有的齿型辅助之电动转向装置包括齿杆140、滚珠螺帽210、滚珠220以及端部盖230，齿杆140在外围表面设置外围螺纹145，齿杆140具有中介路径215，用以使滚珠220产生循环滚动，当滚珠220接触齿杆的外围螺纹145以及中介路径215时产生滚动，所述端部盖230依附于滚珠螺帽210的末端。
在上述之齿型辅助之电动转向装置中，当滚珠220接触齿杆的外围螺纹145以及滚珠螺帽210的内面螺纹中介路径215时产生滚动，所述内面螺纹沿着齿杆140滑动。
然而，现有的齿型辅助之电动转向装置会有一个问题：当滚珠螺帽利用旋转方式沿着齿杆滑动时，所述齿杆以及齿条护座产生的噪音及振动将会传送给驾驶者以及其它车辆零件，影响驾驶者的操控舒适度。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种齿型辅助之电动转向装置，当滚珠螺帽在转动的齿杆滑动时，利用制振器吸收半径方向以及轴线方向的振动以及噪音，该振动以及噪音是来自于齿杆以及齿条护座，以帮助滚珠螺帽以及齿杆的运作，并且降低振动以及噪音，以提供驾驶者较佳的操作舒适度。
为了完成上述之目的，本发明提供一种齿型辅助之电动转向装置，其特征在于，所述齿型辅助之电动转向装置包括：一滚珠螺帽(ball nut)，通过滚珠结合于齿杆，使所述滚珠螺帽转动，以滑动所述齿杆；一轴承(bearing)，依附于所述滚珠螺帽的外围表面，以支撑所述滚珠螺帽的转动；一连接环(connecting ring)，结合于该轴承的外部轮与齿条护座之间；以及一轴向制振器(axial damper)，结合于所述连接环的两侧，具有若干横向侧边凸块，所述横向侧边凸块沿着所述齿杆的中心轴向外凸出；其中所述若干横向侧边凸块包括若干第一侧边凸块以及若干第二侧边凸块。
在另一实施例中，本发明提供一种齿型辅助之电动转向装置，其特征在于，所述齿型辅助之电动转向装置包括：一滚珠螺帽，通过滚珠结合于齿杆，使所述滚珠螺帽转动，以滑动所述齿杆；一轴承，依附于所述滚珠螺帽的外围表面，以支撑所述滚珠螺帽的转动；一连接环，结合于该轴承的外部轮与齿条护座之间；以及一径向制振器(radial damper)，结合于连接环的外围表面与齿条护座之间。
在又一实施例中，本发明提供一种齿型辅助之电动转向装置，其特征在于，所述齿型辅助之电动转向装置包括：一滚珠螺帽，通过滚珠结合于齿杆，使所述滚珠螺帽转动，以滑动所述齿杆；一轴承，依附于所述滚珠螺帽的外围表面，以支撑所述滚珠螺帽的转动；以及一护座制振器(housing damper)，结合于轴承的外部轮与齿条护座之间，以吸收齿杆的轴向及径向之振动以及噪音。
根据上述，在本发明之齿型辅助之电动转向装置中，当滚珠螺帽在转动的齿杆滑动时，利用制振器吸收半径方向以及轴线方向的振动以及噪音，该振动以及噪音是来自于齿杆以及齿条护座，以帮助滚珠螺帽以及齿杆的运作，并且降低振动以及噪音，以提供驾驶者较佳的操作舒适度。
【附图说明】
本发明上述目的、特征及优点将结合以下详细说明与所附图式具体呈现。
图1为现有的齿型辅助之电动转向装置之部分剖视图。
图2为现有的一部分齿型辅助之电动转向装置之剖视图。
图3为本发明第一实施例中一部分齿型辅助之电动转向装置之爆炸透视图。
图4为本发明第一实施例中一部分齿型辅助之电动转向装置之剖视图。
图5及图6为本发明第一实施例中轴向制振器之透视图及沿着径向截面线的剖视图。
图7及图8为本发明第一实施例中径向制振器之透视图及剖视图。
图9至图13为本发明第二实施例中齿型辅助之电动转向装置之剖视图。
【具体实施方式】
图3为本发明第一实施例中一部分齿型辅助之电动转向装置之爆炸透视图。图4为本发明第一实施例中一部分齿型辅助之电动转向装置之剖视图。图5及图6为本发明第一实施例中轴向制振器之透视图及沿着连接环以及轴向制振器的径向截面线的剖视图。图7及图8为本发明第一实施例中径向制振器之透视图及剖视图。
如上述之图示所示，本发明的齿型辅助之电动转向装置包括滚珠螺帽310、轴承355、连接环360以及轴向制振器370。滚珠螺帽310利用滚珠220结合于齿杆140使所述滚珠螺帽310转动，从而滑动齿杆140；轴承355依附于所述滚珠螺帽310的外围表面，以支撑所述滚珠螺帽310的转动；所述连接环360结合于轴承355的外部轮与齿条护座120之间；轴向制振器370结合于所述连接环360的两侧，且具有横向侧边凸块370a、370b，所述横向侧边凸块370a、370b沿着齿杆140的中心轴向外凸出。所述轴向制振器370的横向侧边凸块370a、370b包括复数第一侧边凸块370a，其外围侧边表面适配(tightly fitted)于齿条护座120，复数第二侧边凸块370b，其外围侧边表面与齿条护座120互相分离。
本发明另一实施例的齿型辅助之电动转向装置包括滚珠螺帽310、轴承355、连接环360以及径向制振器380。所述滚珠螺帽310利用滚珠220结合于齿杆140使所述滚珠螺帽310转动，从而滑动齿杆140；所述轴承355依附于所述滚珠螺帽310的外围表面，以支撑所述滚珠螺帽310的转动；所述连接环360结合于轴承355的外部轮与齿条护座120之间；所述径向制振器380结合于所述连接环360的外围表面与齿条护座120之间。
本发明之齿型辅助之电动转向装置包括驱动装置(driving means)以及受驱动装置(driven means)，所述驱动装置包括电子控制单元(ECU)控制的电力马达150、固定于所述电力马达150心轴155的驱动滑轮350a、以及绕于驱动滑轮350a的驱动皮带340。
此外，受驱动装置包括滚珠螺帽310及其组装在一起的受驱动滑轮350b，此处，滚珠螺帽310在齿条护座120之内支撑所述齿杆140，其中齿条护座120环绕所述齿杆140，所述受驱动滑轮350b设置于滚珠螺帽310的外围表面。
所述电力马达150的驱动滑轮350a以及齿杆140的受驱动滑轮350b互相平行设置，所述驱动皮带340缠绕于所述驱动滑轮350a与受驱动滑轮350b，以传送电力马达150的转动力至齿杆140，并且依据所述滚珠螺帽310的操控，以移动齿杆140至左侧与右侧，以产生辅助转向力。
所述滚珠螺帽310利用滚珠220结合于齿杆140使所述滚珠螺帽310转动，从而滑动齿条护座120之内的齿杆140；在所述滚珠螺帽310的外围表面附着所述轴承，以支撑所述滚珠螺帽310的转动；在所述滚珠螺帽310的内表面以及在齿杆140的外表面具有电力传送机制，当产生辅助转向力时，使齿杆140在轴方向滑动，所述电力传送机制包括外围螺纹145、滚珠220、以及内面螺纹320，其中外围螺纹145具有半球剖面，其是以螺旋形方式设置于齿杆140的外围表面；滚珠220插入于外围螺纹145；所述内面螺纹320具有半球剖面，其是以螺旋形方式设置于所述滚珠螺帽310的外围表面，并且相对应于所述外围螺纹145。
所述连接环360结合于轴承355的外部轮与齿条护座120之间，且所述连接环360具有径向凸块365，所述径向凸块365结合于轴向制振器370以及径向制振器380(如下所述)，所述连接环360从齿条护座120的内部分别支撑轴向(axis direction)以及径向(radial direction)。
此处，轴向制振器370结合于所述连接环360的凸块365之两侧表面，且轴向制振器370具有横向侧边凸块370a、370b，且所述横向侧边凸块370a、370b沿着齿杆140的中心轴向外凸出。所述轴向制振器370的横向侧边凸块370a、370b包括复数第一侧边凸块370a，其外围侧边表面适配(tightly fitted)于齿条护座120，复数第二侧边凸块370b，其外围侧边表面与齿条护座120互相分离。
换言之，所述第一侧边凸块370a以及第二侧边凸块370b之间在轴线方向具有高度差值，并且在较佳实施例中，每一第一侧边凸块370a以及每一第二侧边凸块370b之间交替设置。
因此当齿杆140在齿条护座120之内向左侧以及右侧滑动产生外力时，通过该外力施加于滚珠螺帽310，所述轴向制振器370可支撑凸块365之两侧表面，其中受到压制负载的第一侧边凸块370a先被压缩而产生弹性变形，然后当进一步施加该压制负载之后，第二侧边凸块370b继续被压缩而产生弹性变形，上述之凸块的弹性变形比较该等凸块在同一高度的变形更为容易达到，故可有效降低组装阶段的受压缩程度。
同时，在第一侧边凸块370a以及第二侧边凸块370b未施加压制负载的另一侧，利用弹性变形回复至原始的状态。
在一实施例中，轴向制振器370的材质包括天然橡胶(natural rubber，NR)、丁腈橡胶(nitrile butadiene rubber，NBR)、氯丁橡胶(chloroprene rubber，CR)、乙丙三元共聚物(ethylene propylene terpolymer，EPDM)、氟化橡胶(fluoroelastomer，FPM)、苯乙烯-丁二烯橡胶(styrene butadine rubber，SBR)、氯磺化聚乙烯(chlorosulfonated polyethylene，CSM)以及/或矽，其具有耐风化以及挠性力，以对噪音以及振动执行制振、阻隔之能力。
所述径向制振器380支撑齿杆140的径向负载，且结合于连接环360的凸块365之外围表面与齿条护座120之间。在径向制振器380的内侧表面形成复数内侧凸块385a，该等内侧凸块385a互相分离，当支撑滚珠螺帽310转动的轴承355被施加一径向负载时，所述径向制振器380利用弹性变形以吸收负载与噪音。
而且，在所述径向制振器380的外围表面，复数外侧凸块385b互相间隔分离，该等外侧凸块385b以及该等内侧凸块385a吸收径向负载以及噪音，其中该等内侧凸块385a的凸出程度与尺寸小于该等外侧凸块385b的凸出程度与尺寸。
因此当施加小负载时，该等内侧凸块385a利用弹性变形吸收负载及噪音，而该等外侧凸块385b坚固地支撑齿条护座。当进一步施加负载时，该等外侧凸块385b也会利用弹性变形吸收负载以及噪音。
本发明之径向制振器类似于轴向制振器，其材质包括天然橡胶(NR)、丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、乙丙三元共聚物(EPDM)、氟化橡胶(FPM)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、氯磺化聚乙烯(CSM)以及/或矽，其具有耐风化以及挠性力，以对噪音以及振动执行制振、阻隔之能力。
图9至图13为本发明第二实施例中齿型辅助之电动转向装置之剖视图。
如上述之图示所示，本发明的齿型辅助之电动转向装置包括滚珠螺帽310、轴承355、以及护座制振器910。滚珠螺帽310利用滚珠220结合于齿杆140使所述滚珠螺帽310转动，从而滑动齿杆140；轴承355依附于所述滚珠螺帽310的外围表面，以支撑所述滚珠螺帽310的转动；护座制振器910用以吸收齿杆140的轴向及径向之振动以及噪音，所述护座制振器910结合于轴承355的外部轮与齿条护座120之间。
本发明第一实施例中齿型辅助之电动转向装置类似于第二实施例中齿型辅助之电动转向装置，其差异在于第二实施例中齿型辅助之电动转向装置设置所述护座制振器910，其结合于轴承355的外部轮与齿条护座120之间，于后描述。
所述护座制振器910结合于轴承355的外部轮与齿条护座120之间，用以吸收齿杆140的轴向及径向之振动以及噪音，且根据所述护座制振器910的结构以及形状具有各种实施方式。如上所述，所述护座制振器910的材质包括天然橡胶(NR)、丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、乙丙三元共聚物(EPDM)、氟化橡胶(FPM)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、氯磺化聚乙烯(CSM)以及/或矽，其具有耐风化以及挠性力，以对噪音以及振动执行制振、阻隔之能力。
首先参考图9，所述护座制振器910包括第一支撑部910a以及第二支撑部910b，当所述护座制振器910环绕于轴承355的外部轮之轴向与径向时，所述第一支撑部910a以及第二支撑部910b整合成一体。
换言之，所述第一支撑部910a支撑且结合于轴承355的外部轮的轴线方向，所述第二支撑部910b支撑且结合于轴承355的外部轮的半径方向，使所述第一支撑部910a与第二支撑部910b以曲线方式整合成一体，用以吸收轴向以及径向产生的振动以及噪音，上述之振动以及噪音是由滚珠螺帽310转动造成齿杆140滑动。
所述护座制振器910可分开形成，如图10至图13所示，所述护座制振器910包括第一制振器903以及第二制振器905，两者分离设置，用以分别吸收轴承355外部轮之轴向与径向之振动与噪音。
参考图10，第一制振器903结合于轴承355外部轮之轴向的两侧，第二制振器905结合于固定槽310a，以支撑轴承355外部轮之径向，其中所述固定槽310a设置于齿条护座120的凹型区域。
在一实施例中，复数个第二制振器905结合在一起，因而设置复数个固定槽310a于齿条护座120，从而吸收传送至轴承355外部轮之径向的振动与噪音。
如图11所示，第一制振器903结合于轴承355外部轮之轴向的两侧，第二制振器905划分成一支撑部905a以及制振部905b。在一实施例中，材质为钢材的支撑部905a压缩配合于轴承355外部轮，材质为弹性材料的制振部905b结合于所述支撑部905a的外围侧。所述支撑部905a支撑于所述轴承355的外部轮，所述制振部905b结合于所述支撑部905a的外围表面并且利用所述齿条护座120作支撑。
然而，支撑部905a以及制振部905b可为射出成型之一体成型结构，制振部905b的外围接触于齿条护座120表面例如是不平坦的表面，以降低与齿条护座120之间的接触摩擦力。
如图12所示，第一制振器903结合于轴承355外部轮的轴向之两侧，第二制振器905结合于轴承355外部轮的半径方向，第二制振器905具有一凸块905c，凸出于轴承355的外部轮面，所述凸块905c利用弹性变形先吸收滚珠螺帽310以及齿杆140所传送的振动以及噪音。
如图13所示，第一制振器903结合于轴承355外部轮的轴向之两侧，第二制振器905结合于轴承355外部轮的半径方向，在轴承355外部轮的半径方向设置一凸块355a，其凸出于半径方向；所述凸块355a的两侧结合于第一制振器903，在半径方向，所述第一制振器903以及凸块355a的外围侧面结合于第二制振器905，使得所述第一制振器903、凸块355a、第二制振器905吸收通过轴承355来自于滚珠螺帽310及齿杆140的轴向、径向之振动与噪音。
本发明之第一制振器903与第二制振器905不限于上述之实施例，可为一体成型之结构。
如上所述，当滚珠螺帽在转动的齿杆滑动时，利用制振器(damper)吸收半径方向以及轴线方向的振动以及噪音，该振动以及噪音是来自于齿杆以及齿条护座，以帮助滚珠螺帽以及齿杆的运作，并且降低振动以及噪音，以提供驾驶者较佳的操作舒适度。
本发明之上述组件可为单一结构或是多个结构所组成。虽然本发明已用较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，均属频率同步所包含的范筹，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (9)

1.一种齿型辅助之电动转向装置，其特征在于，所述齿型辅助之电动转向装置包括：
一滚珠螺帽，通过滚珠结合于齿杆，使所述滚珠螺帽转动，以滑动所述齿杆；
一轴承，依附于所述滚珠螺帽的外围表面，以支撑所述滚珠螺帽的转动；
一连接环，结合于该轴承的外部轮与齿条护座之间；以及
一轴向制振器，结合于所述连接环的两侧，具有若干横向侧边凸块，所述横向侧边凸块沿着所述齿杆的中心轴向外凸出，
其中所述若干横向侧边凸块包括若干第一侧边凸块以及若干第二侧边凸块。
2.根据权利要求1所述的齿型辅助之电动转向装置，其特征在于，所述连接环具有径向凸块，所述轴向制振器结合于所述凸块之两侧表面。
3.根据权利要求2所述的齿型辅助之电动转向装置，其特征在于，还包括一径向制振器结合于所述连接环的径向凸块之外围表面与所述齿条护座之间。
4.根据权利要求3所述的齿型辅助之电动转向装置，其特征在于，所述径向制振器的内侧表面形成若干内侧凸块，所述若干内侧凸块互相分离。
5.根据权利要求3或4所述的齿型辅助之电动转向装置，其特征在于，所述径向制振器的外围表面形成若干外侧凸块，所述若干外侧凸块互相间隔分离。
6.根据权利要求1所述的齿型辅助之电动转向装置，其特征在于，所述若干第一侧边凸块的外围侧边表面适配(tightly fitted)于齿条护座，所述第二侧边凸块的外围侧边表面与齿条护座互相分离，其中所述第一侧边凸块以及所述第二侧边凸块之间在轴线方向具有高度差值。
7.一种齿型辅助之电动转向装置，其特征在于，所述齿型辅助之电动转向装置包括：
一滚珠螺帽，通过滚珠结合于齿杆，使所述滚珠螺帽转动，以滑动所述齿杆；
一轴承，依附于所述滚珠螺帽的外围表面，以支撑所述滚珠螺帽的转动；
一连接环，结合于该轴承的外部轮与齿条护座之间；以及
一径向制振器，结合于连接环的外围表面与齿条护座之间，其中所述径向制振器的内侧表面形成若干互相分离的内侧凸块。
8.根据权利要求7所述的齿型辅助之电动转向装置，其特征在于，所述连接环具有径向凸块，所述径向制振器结合于所述径向凸块的外围表面以及齿条护座之间。
9.根据权利要求7至8之任一項所述的齿型辅助之电动转向装置，其特征在于，所述径向制振器的外围表面形成若干互相分离的外侧凸块。
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