CN113847339A - 一种衬套及助力转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及转向机技术领域，具体公开了一种衬套及助力转向系统，该衬套包括内圈和外圈。外圈套设于内圈，外圈用于与外壳固接。内圈用于套设于传动杆外。内圈包括连接部和避让部，连接部与传动杆传动连接，避让部包括向内圈的径向外侧偏离的避让空间。传动杆受较大的轴向力时，传动杆会朝着避让部的避让空间方向弯曲变形，因此，设置避让空间可以避免传动杆与内圈之间发生刮擦或碰撞；传动杆在受较小的轴向力时，传动杆会产生微小的变形，由于连接部与传动杆传动连接，所以连接部与传动杆贴合，所以对传动杆起到支撑和约束变形，可避免传动杆产生松旷感。

Description

一种衬套及助力转向系统

技术领域

本发明涉及转向机技术领域，尤其涉及一种衬套及助力转向系统。

背景技术

双小齿轮电动助力转向系统(DP-EPS)是汽车底盘技术发展的重要方向之一，在未来线控技术以及智能驾驶领域有着广阔的应用前景。

双小齿轮电动助力转向系统主要包括齿条、转向齿轮轴、驱动齿轮轴、齿条衬套、蜗轮蜗杆、预紧机构、拉杆总成、轴承、传感器、电机总成等，其中齿条衬套是转向系统的一个重要组成部分，对实现系统的功能以及改善系统的NVH(噪声、振动与声振粗糙度)性能有着重要的作用。

转向系统在工作过程中齿条会受到很大的轴向力，容易造成齿条的弯曲变形。齿条弯曲变形后会造成齿条与齿条衬套之间有一定的刮擦和干涉，产生机械传动噪音。为解决这一问题，目前多采用齿条与齿条衬套间隙配合的设计方案，若衬套与齿条之间的配合间隙较大，则有利于解决齿条变形后与齿条衬套的刮擦和碰撞，但同时也会导致在齿条受较小的轴向力时，齿条与齿条衬套之间产生不可避免的松旷感，进而影响转向系统的手感。若衬套与齿条之间的配合间隙较小，在震动或者受外力作用时引起齿条变形，衬套和齿条不可避免的会产生碰撞，由此也使得齿条和衬套产生较大的磨损，从而降低了零部件的使用寿命，且会增大零部件之间的传动噪音。

因此，如何平衡可靠传动、紧凑传动与零部件使用寿命、运行噪音的影响成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种衬套及助力转向系统，以解决相关技术中传动杆的外壁和传动杆衬套的内壁贴合容易产生刮擦和干涉，以及传动杆的外壁和传动杆衬套的内壁间隔设置容易产生松旷感的问题。

本发明提供一种衬套，该衬套包括内圈和外圈，所述内圈设置于所述外圈内，所述衬套套设于所述传动杆外，所述传动杆与传动部件传动连接；

所述内圈包括连接部和避让部，其中所述连接部与所述传动杆传动连接，所述避让部包括向所述内圈的径向外侧偏离的避让空间。

作为衬套的可选技术方案，所述连接部的内径小于所述避让部的内径。

作为衬套的可选技术方案，所述内圈为环形圈，所述连接部和所述避让部围合形成所述环形圈；所述连接部与所述避让部一体成型或者分体设置。

作为衬套的可选技术方案，所述连接部和所述避让部沿周向间隔设置。

作为衬套的可选技术方案，所述连接部的内壁设有凸台，所述传动杆上设有连接槽，所述凸台与所述连接槽滑动连接；

或者，

所述连接部的内壁设有连接槽，所述传动杆上设有凸台，所述凸台与所述连接槽滑动连接。

作为衬套的可选技术方案，所述连接部还包括限位孔和滚动件，所述限位孔允许所述滚动件在所述限位孔内滚动。

作为衬套的可选技术方案，所述外圈与外壳连接，所述外圈的外周壁上设有定位卡凸，所述定位卡凸与所述外壳上的定位卡槽卡接。

作为衬套的可选技术方案，所述定位卡凸为中空结构。

作为衬套的可选技术方案，所述衬套还包括缓冲垫圈，所述缓冲垫圈设置于所述外圈和所述相邻部件之间。

另一方面，本发明提供一种助力转向系统，包括：

转向操作机构；

转向机构，与所述转向操作机构传动连接，包括外壳和传动杆，所述传动杆设于所述外壳内；

电动助力机构，包括转向传感器、电子控制单元和电机，所述电机的输出轴与所述转向机构传动连接；

所述转向机构还包括上述任一方案中的所述的衬套，所述衬套套设于所述传动杆，且位于所述外壳内。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种衬套，该衬套包括内圈和外圈。内圈用于套设于传动杆外。内圈包括连接部和避让部，连接部与传动杆传动连接，所以传动杆可以在连接部上滑动。避让部包括沿径向向内圈外侧壁偏离的避让空间，所以避让空间的内壁和与其对应的传动杆的外壁间隔设置。当传动杆受到较大的轴向力时，传动杆会朝着避让空间的方向弯曲变形，因此，避让空间可以避免传动杆在变形过程中与内圈之间发生刮擦或碰撞等情况；另外，传动杆在内圈内滑动的过程中，由于连接部的内壁与传动杆的外壁贴合，传动杆在受较小的轴向力时，传动杆会产生微小的变形，在此过程中，连接部对传动杆起到支撑和约束变形的作用，进而可避免传动杆在移动过程中产生松旷感。

附图说明

图1为本发明实施例中助力转向系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中助力转向系统的剖视图:；

图3为本发明实施例中衬套的结构示意图；

图4为本发明实施例中衬套的爆炸示意图；

图5为本发明实施例中衬套和传动杆的剖视图；

图6为本发明实施例中传动杆的结构示意图；

图7为本发明实施例中传动杆及衬套的装配示意图一；

图8为本发明实施例中传动杆及衬套的装配示意图二；

图9为本发明实施例中传动杆及衬套的装配示意图三；

图10为本发明实施例中传动杆位于极限位置时的剖视图。

图中：

100、传动杆；101、连接槽；102、相邻部件；200、外壳；

1、衬套；

11、内圈；111、连接部；1111、凸台；1112、限位孔；

112、避让部；1121、避让空间；

12、外圈；121、定位卡凸；

13、滚动件；14、缓冲垫圈。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

双小齿轮电动助力转向系统(DP-EPS)是汽车底盘技术发展的重要方向之一，在未来线控技术以及智能驾驶领域有着广阔的应用前景。衬套作为支撑和辅助传动杆滑动的关键部件，在转向系统中起着至关重要的作用。

外壳内间隔固设有两个衬套，传动杆穿设于两个衬套，且可在两个衬套内滑动连接。

转向系统在工作过程中传动杆会受到很大的轴向力，容易造成传动杆的弯曲变形。传动杆弯曲变形后会造成传动杆与衬套之间有一定的刮擦和干涉，产生机械传动噪音。为解决这一问题，目前多采用传动杆与衬套间隙配合的设计方案，虽然该方案有利于解决传动杆变形后与衬套的刮擦和碰撞，但同时也会导致在传动杆受较小的轴向力时，传动杆与衬套之间产生不可避免的松旷感，进而影响转向系统的手感。

如图1和2所示，本实施例提供了一种助力转向系统，包括转向操作机构、转向机构和电动助力机构。

其中转向操作机构包括方向盘以及一系列传动件，例如互相传动连接的转向轴、中间轴和输出轴等。

转向机构包括外壳200、传动杆100和传动部件，其中传动杆100设于外壳200内，本实施方式中具体地传动杆100为齿条，传动部件为齿轮，齿轮与齿条啮合实现传动，且齿轮还与转向操作机构的传动件传动连接用于接受方向盘的动力输入。当然在其他实施方式中传动杆100还可以为例如蜗杆机构、螺杆等，与之对应的传动部件也可以为例如蜗轮、齿轮等。

电动助力机构包括传感器、电子控制单元和电机，传感器用于检测转向机构的扭矩，例如检测转向机构中驱动传动部件旋转的输出轴的扭矩大小，并输出扭矩信号到电子控制单元，电子控制单元根据输入的扭矩信号、车速信号等给电机发送驱动信号，电机接收该驱动信号并控制电机输出助力扭矩至转向操作机构的传动件由此改变输入扭矩以实现转向助力。

如图3～5所示，为解决上述问题，本实施例的转向机构还包括一种衬套1，衬套1套设于传动杆100且位于外壳200内。该衬套1包括内圈11和外圈12。外圈12用于与外壳200卡接，内圈11位于外圈12内，用于套设于传动杆100外。内圈11包括连接部111和避让部112，连接部111与传动杆100传动连接，所以传动杆100可以在连接部111上滑动。避让部112包括向内圈的径向外侧偏离的避让空间1121，当传动杆100受到较大的轴向力时，传动杆100会朝着避让空间1121的方向弯曲变形。因此，避让空间1121可以避免传动杆100在变形过程中与内圈11之间发生刮擦或碰撞等情况的发生；另外，传动杆100在内圈11内滑动的过程中，连接部111与传动杆100贴合，传动杆100在受较小的轴向力时，传动杆100会产生微小的变形，在此过程中，连接部111对传动杆100起到支撑和约束变形的作用，进而可避免传动杆100在传动过程中产生松旷感。

具体的，连接部111的内径小于避让部112的内径。在本实施例中，传动杆100为圆柱形杆，所以当连接部111与传动杆100传动连接时，连接部111与传动杆100贴合，又由于连接部111的内径小于避让部112的内径，所以避让部112的内壁和与其对应的传动杆100的内壁间隔设置，以形成避让空间1121。可选地，连接部111的内径与避让部112的内径的差值可为2mm-8mm。优选地，连接部111的内径与避让部112的内径的差值为2mm-3mm。

具体地，连接部111和避让部112可以一体成型设置成内圈11。也可以分体设置，分体设置时，两个环部可以不固定设置也可固定设置，例如连接部111的两个自由端和避让部112的两个自由端一一对应且相互抵接以形成内圈11；或者，例如连接部111的两个自由端和避让部112的两个自由端一一对应且相互卡接以形成内圈11。在其他实施例中，连接部111和避让部112也可以间隔设置，连接部111、避让部112分别和外圈12固接。

对于内圈11和外圈12的连接方式，当连接部111和避让部112一体设置时，内圈11和外圈12过盈配合；当连接部111和避让部112分体设置或间隔设置时，连接部111和避让部112通过胶接或焊接的方式固定于外圈12的内壁上。

对于连接部111和避让部112的外径，本实施例中，连接部111和避让部112的外径相同。

传动杆100在衬套1内滑动时，传动杆100与衬套1之间会有一定的压力和摩擦力，而摩擦力的大小会受到正压力、摩擦系数以及油脂润滑状态的影响，可以认为其是一个受多因素影响、很难控制的变量。传动杆100与衬套1之间的摩擦力，会造成传动杆100与衬套1之间的快速磨损，需要尽最大可能地降传动杆100与衬套1之间的摩擦力。

在传统衬套中，内圈11与传动杆100之间为面接触，进而导致传动杆100与内圈11之间的摩擦力比较大，因此需要较大的推力去作用传动杆100，同时，传动杆100与内圈11之间的摩擦会加快传动杆100以及内圈11的磨损。如图4或5所示，本实施方式的连接部111的外壁凹设有安装槽，安装槽与传动杆100相对的壁设置有多个限位孔1112；衬套1还包括多个滚动体13，多个滚动体13与多个限位孔1112一一对应设置，多个滚动体13与外圈12抵接，滚动体13部分伸出限位孔1112且用于与传动杆100抵接。本实施例中，多个滚动体13滚动连接于传动杆100和外圈12之间，该设置使得传动杆和内圈11之间由面摩擦变为了滚动摩擦，该设置一方面可以减小传动杆100和内圈11之间的摩擦力，另一方面可以减小内圈11和传动杆100之间的磨损。

为进一步减小滚动体13与传动杆100之间和滚动体13与外圈12的内壁之间的摩擦力，在安装槽内填充有润滑油脂。

如图4或5所示，为了将衬套1固定于外壳200，外圈12的外壁间隔凸设有多个定位卡凸121，多个定位卡凸121分别用于与外壳200上的多个定位卡槽卡接以限制外圈12沿传动杆100的移动方向运动。本实施例中，多个定位卡凸121分别插设于多个定位卡槽内，且定位卡凸121的外壁与定位连接槽101的槽壁抵紧。该设置将外圈12与外壳200相对固定。在其他实施例中，也可以使用螺接或粘接的方式固定外圈12和外壳200。

具体地，为了防止定位卡凸121与定位卡槽之间存在间隙，进而导致外圈12和壳体之间存在微小的相对运动，本实施方式还将定位卡凸121设为中空结构，由于定位卡凸121为中空结构，且定位卡凸121由具有弹性的钢材制成，所以定位卡凸121在受到外力时会发生弹性形变，因此定位卡凸121具有弹性。所以将定位卡凸121的体积略大于定位卡槽的体积，当定位卡凸121插设于定位卡槽时，定位卡凸121发生弹性形变，进而使定位卡凸121始终与定位卡槽抵紧。需要注意的是，本实施例中，定位卡凸121由具有弹性的钢材制成，定位卡凸121的弹性模量较大，因此产生弹性形变所需要的力也较大，因此，定位卡凸121仍具有较强的支撑性能，以防止外圈12和外壳200之间发生相对移动。

如图4-7所示，为了保证大的啮合系数(重合度>2)，传动杆100与转向齿轮轴及驱动齿轮轴均采用斜齿的设计方案。斜齿设计方案的应用一方面可以提高齿轮的啮合系数，另一方面有助于齿轮副的平稳传动，改善转向系统的手感。但是斜齿轮副与直齿轮副的传动不同，其会产生一定的圆周切向力，致使传动杆100产生圆周方向旋转的趋势。传动杆100产生圆周方向的旋转后，传动杆100与齿轮轴相对啮合位置会发生变化，降低了齿轮副的啮合系数，影响转向系统的传动效果。为防止传动杆100沿圆周方向转动。本实施例中，传动杆100上设置有沿传动杆100轴向延伸的连接槽101，同时连接部111的内壁凸设有凸台1111，凸台1111适于插设于传动杆100上的连接槽101，且与连接槽101滑动配合。通过设置连接槽101与设置在内圈11上的凸台1111插接，进而使凸台1111与连接槽101只能相对传动杆100的移动方向滑动。因此，该设置可防止传动杆100绕圆周方向转动。在其他实施例中，也可以在传动杆100上设置凸台1111，在内圈11的内壁上设置连接槽101，凸台1111插设于连接槽101内，且与连接槽101滑动配合。

如图8-10所示，在助力转向系统工作的过程中，衬套1不仅起到支撑传动杆100的作用，而且起到传动杆100行程限位的作用。本实施方式中，如图4所示，衬套1还包括缓冲垫圈4，缓冲垫圈4与外圈12固接，且缓冲垫圈4设置于外圈12和与传动杆100固接的相邻部件102之间。当传动杆100运动到极限位置时，衬套1上的缓冲垫圈4与传动杆100端侧的相邻部件102撞击，进而降低撞击的噪音，减小衬套1与相邻部件102的碰撞损坏。具体地，缓冲垫圈4由橡胶材质制成。还需注意地，为防止缓冲垫圈4对传动杆100的运动造成干涉，缓冲垫圈4的内壁与内圈11的内壁齐平。本实施例中，相邻部件102为内球头，当转向至极限位置时，内球头的尾部与衬套1接触且产生撞击，通过上述设置避免了撞击产生的噪音。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种衬套(1)，包括内圈(11)和外圈(12)，所述内圈(11)设置于所述外圈(12)内，所述衬套套设于传动杆(100)外，所述传动杆(100)与传动部件传动连接；

其特征在于，所述内圈(11)包括连接部(111)和避让部(112)，所述连接部(111)与所述传动杆(100)传动连接，所述避让部(112)包括向所述内圈的径向外侧偏离的避让空间(1121)。

2.根据权利要求1所述的衬套，其特征在于，所述连接部(111)的内径小于所述避让部(112)的内径。

3.根据权利要求1或2所述的衬套，其特征在于，所述内圈(11)为环形圈，所述连接部(111)和所述避让部(112)围合形成所述环形圈；所述连接部(111)与所述避让部(112)一体成型或者分体设置。

4.根据权利要求1或2所述的衬套，其特征在于，所述连接部(111)和所述避让部(112)沿周向间隔设置。

5.根据权利要求1所述的衬套，其特征在于，所述连接部(111)的内壁设有凸台(1111)，所述传动杆(100)上设有连接槽(101)，所述凸台(1111)与所述连接槽(101)滑动连接；

或者，

所述连接部(111)的内壁设有连接槽(101)，所述传动杆(100)上设有凸台(1111)，所述凸台(1111)与所述连接槽(101)滑动连接。

6.根据权利要求1所述的衬套，其特征在于，所述连接部(111)还包括限位孔(1112)和滚动件(13)，所述限位孔(1112)允许所述滚动件(13)在所述限位孔(1112)内滚动。

7.根据权利要求1所述的衬套，其特征在于，所述外圈(12)与外壳(200)连接，所述外圈(12)的外周壁上设有定位卡凸(121)，所述定位卡凸(121)与所述外壳(200)上的定位卡槽卡接。

8.根据权利要求7所述的衬套，其特征在于，所述定位卡凸(121)为中空结构。

9.根据权利要求1所述的衬套，其特征在于，所述衬套(1)还包括缓冲垫圈(14)，所述缓冲垫圈(14)设置于所述外圈(12)和相邻部件(102)之间。

10.一种助力转向系统，包括：

转向操作机构；

转向机构，与所述转向操作机构传动连接，包括外壳(200)和传动杆(100)，所述传动杆(100)设于所述外壳(200)内；

电动助力机构，包括转向传感器、电子控制单元和电机，所述电机的输出轴与所述转向机构传动连接；

其特征在于，

所述转向机构还包括权利要求1-9任一项所述的衬套，所述衬套(1)套设于所述传动杆(100)，且位于所述外壳(200)内。

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