滾珠絲桿型電動助力轉向裝置制造方法
【專利摘要】滾珠絲桿型電動助力轉向裝置。一種齒條傳動的輔助動力轉向裝置防止滾珠螺母和螺母輪由于滑動而空轉，并且在傳動皮帶由馬達的驅動而操作時提高耐用性，并且在螺母輪和滾珠絲桿轉動的同時齒條滑動時將通過齒條、滾珠絲桿及螺母輪傳遞的振動和噪聲減到最小，由此向駕駛員提高舒適的轉向感覺。
【專利說明】滾珠絲桿型電動助力轉向裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及滾珠絲桿型電動助力轉向裝置，并且更具體地，涉及滾珠絲桿型電動助力轉向裝置，該裝置防止載荷集中在位于滾珠螺母的最外側的內周螺旋槽內的滾珠上并使滾珠螺母彎曲，由此防止滾珠螺母和滾珠的耐用性發生劣化。
【背景技術】
[0002]一般的電動助力轉向裝置包括從方向盤延伸到兩個車輪的轉向系統以及用于向該轉向系統提供輔助轉向力的輔助動力機構。
[0003]該輔助動力機構包括:扭矩傳感器，該扭矩傳感器用于檢測由駕駛員施加于方向盤的轉向扭矩并輸出與檢測到的轉向扭矩成比例的電信號；電子控制單元(ECU)，該電子控制單元用于基于從該扭矩傳感器傳輸來的電信號產生控制信號；馬達，該馬達用于基于從電子控制單元傳輸來的控制信號產生輔助轉向力；以及帶式動力傳遞單元，該帶式動力傳遞單元用于經由皮帶將馬達產生的輔助動力傳遞到齒條。
[0004]作為輔助動力機構的滾珠絲桿型電動助力轉向裝置可以包括返回管型、偏轉器
型、端蓋型等。
[0005]圖1是示意性地例示根據相關技術的滾珠絲桿型電動助力轉向裝置的截面圖，圖2是示意性地例示根據相關技術的滾珠絲桿型電動助力轉向裝置的一部分的截面圖。
[0006]如圖所例示，根據相關技術的齒條傳動的輔助動力轉向裝置包括:驅動單元120，該驅動單元120用于產生由電子控制單元(ECU)控制的動力，電子控制單元通過安裝在轉向柱110的頂端的扭矩傳感器111來確定方向盤113的轉向程度；齒條130，該齒條130用于使連接到車輪的系桿133根據方向盤113的轉向程度而移動；以及從動單元140，該從動單元140用于將驅動單元120的接收旋轉力轉換為軸向移動力并接著將該軸向移動力傳輸到齒條130。
[0007]這里，驅動單元120包括:由電子控制單元(E⑶)控制的電馬達121 ;驅動皮帶輪123，該驅動皮帶輪123連接到電馬達121的軸；以及驅動皮帶125，該驅動皮帶125繞在驅動皮帶輪123上。
[0008]從動單元140還包括:滾珠螺母141，該滾珠螺母141支承圍繞齒條130的齒條殼體內的齒條130 ;以及從動皮帶輪143，該從動皮帶輪143連接到滾珠螺母141的外周表面。
[0009]與馬達121的軸相連接的驅動皮帶輪123和與滾珠螺母141相連接的從動皮帶輪143彼此平行地布置，傳動皮帶125安裝在驅動皮帶輪123和從動皮帶輪143上以將電馬達121的轉動力輸送到齒條130，并且齒條130通過滾珠螺母141的操作而向左側和右側移動以產生輔助轉向力。
[0010]具有哥特式拱形截面的內周螺旋槽201螺旋形地形成在滾珠螺母141的內周表面上，具有哥特式拱形截面的外周螺旋槽203螺旋形地形成在齒條130的外周表面上，滾珠插入在內周螺旋槽201與外周螺旋槽203之間。在滾珠201與內周螺旋槽201和外周螺旋槽203相接觸時，滾珠210沿內周螺旋槽201和外周螺旋槽203移動，從一側滾動到相對側，并且循環通過形成在端蓋220與分別連接到滾珠螺母141的內周表面的兩側的滾珠螺母141之間的滾珠循環通道205。
[0011]在根據相關技術的齒條傳動的輔助動力轉向裝置中，由于沿內周螺旋槽201移動的滾珠的中心半徑(R，即，從滾珠螺母的軸線到滾珠的中心的距離)通常是相同地地形成的，并且載荷集中在位于滾珠螺母的縱向的最外側的內周螺旋槽內的滾珠上并使滾珠螺母彎曲，由此造成滾珠螺母和滾珠的耐用性劣化。
[0012]此外，在內周螺旋槽與端蓋彼此相交的位置處，在內周螺旋槽與端蓋的入口之間(即，滾珠從內周螺旋槽脫出并進入端蓋的部分)具有臺階，由此造成在沿內周螺旋槽從一側移動到另一側的滾珠進入端蓋的入口時會產生噪聲和振動。

【發明內容】

[0013]因此，本發明旨在解決在現有技術中出現的上述問題，并且本發明的目的在于提供一種滾珠絲桿型電動助力轉向裝置，其能夠防止載荷集中在位于滾珠螺母的最外側的內周螺旋槽內的滾珠上并使滾珠螺母彎曲，由此防止滾珠螺母和滾珠的耐用性劣化。
[0014]為了實現上述目的，提供了一種滾珠絲桿型電動助力轉向裝置，該滾珠絲桿型電動助力轉向裝置包括:齒條，所述齒條具有在其外周表面上的螺旋形外周螺旋槽；滾珠螺母，該滾珠螺母經由滾珠與齒條聯接(couple)，并且具有在其外周表面上的與所述外周螺旋槽相對應的內置螺旋槽以及在所述內周螺旋槽與所述外周螺旋槽之間軸向地穿過的滾珠循環通道；以及端蓋，該端蓋分別與所述滾珠螺母的兩個內周表面聯接，并且具有滾珠移動通道，其中，所述滾珠移動通道的一側穿過所述滾珠循環通道，并且所述滾珠移動通道的另一側穿過所述外周螺旋槽和所述內周螺旋槽，其中，所述內周螺旋槽的所述滾珠的中心半徑向著所述滾珠移動通道的入口逐漸增大，并且從所述內周螺旋槽的中心軸到最外側的距離從所述滾珠螺母的中心到其兩側逐漸增大。
[0015]根據本發明實施方式的滾珠絲桿型電動助力轉向裝置防止載荷集中在位于滾珠螺母的最外側的內周螺旋槽內的滾珠上并使滾珠螺母彎曲，由此防止滾珠螺母和滾珠的耐用性劣化。
[0016]此外，根據本發明實施方式的滾珠絲桿型電動助力轉向裝置將滾珠螺母的內周螺旋槽連接到端蓋的入口且不造成臺階，這防止了在滾珠螺母內循環的滾珠的移動通道突然改變，由此減少了噪聲和振動的產生。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]本發明的上述目的和其它目的、特征和優點將在下面結合附圖進行的描述中變得明顯，在附圖中:
[0018]圖1是示意性例示根據相關技術的滾珠絲桿型電動助力轉向裝置的截面圖；
[0019]圖2是示意性例示根據相關技術的滾珠絲桿型電動助力轉向裝置的一部分的截面；
[0020]圖3是例示根據本發明實施方式的滾珠螺母的立體圖；
[0021]圖4是圖3的截面圖和局部透視圖；
[0022]圖5是在W方向上觀看圖4的滾珠螺母的圖；[0023]圖6是根據圖5的線條A-A’、B-B’、C-C’的截面圖；
[0024]圖7是例示滾珠螺母的內周螺旋槽的半徑的示例性實施方式的圖；
[0025]圖8是將施加到相關技術的滾珠螺母中的滾珠的載荷與本發明的實施方式進行比較的圖；
[0026]圖9是根據本發明另一個實施方式的滾珠螺母的截面圖；以及
[0027]圖10是例示從滾珠螺母的中心軸線到內周螺旋槽的最外側的距離的示例性實施方式的圖。
【具體實施方式】
[0028]此后，將參照附圖對本發明的示例性實施方式進行描述。在以下描述中，應當注意的是，如果說明書中將一個部件描述為“連接”、“聯接”或“連結”到另一個部件，可存在“連接”、“聯接”和“連結”在第一和第二部件之間的第三部件，盡管第一部件可以直接地連接、聯接或連結到第二部件。
[0029]圖3是例示根據本發明實施方式的滾珠螺母的立體圖。圖4是圖3的截面圖和局部透視圖。圖5是在W方向上觀看圖4的滾珠螺母的圖。圖6是根據圖5的線條A-A’、B-B’、C-C’的截面圖。圖7是例示滾珠螺母的內周螺旋槽的半徑的示例性實施方式的圖。圖8是將施加到相關技術的滾珠螺母中的滾珠的載荷與本發明的實施方式進行比較的圖。圖9是根據本發明另一個實施方式的滾珠螺母的截面圖。圖10是例示從滾珠螺母的中心軸線到內周螺旋槽的最外側的距離的示例性實施方式的圖。
[0030]如圖所例示，根據本發明的滾珠絲桿型電動助力轉向裝置包括:齒條130，該齒條130具有在其外周表面上的螺旋形的外周螺旋槽203 ;滾珠螺母300，其經由滾珠210聯接到齒條130，并且具有在其外周表面上的與外周螺旋槽203相對應的螺旋形的內周螺旋槽301和滾珠循環通道205，該滾珠循環通道205在內周螺旋槽203和外周螺旋槽301之間軸向地穿過；端蓋320，其分別與滾珠螺母300的兩個內周表面聯接，并且具有滾珠移動通道310，其中，該滾珠移動通道310的一側與滾珠循環通道205接觸，另一側與外周螺旋槽203和內周螺旋槽301接觸，其中，內周螺旋槽301的滾珠的中心半徑(Rl、R2、R3)向著滾珠移動通道310的入口而逐漸增大。
[0031]為了便于說明，圖4例示了為什么僅在滾珠螺母300的一側設置端蓋320。
[0032]在圖1中，齒條130與系桿133聯接，而系桿133與車輪131聯接。齒條130接收由于駕駛員轉動方向盤113而產生的轉動力以直線地移動并轉動車輪131。
[0033]在齒條130的外周表面的某些部分中形成有螺旋形的外周螺旋槽203，并且外周螺旋槽203的截面為哥特式拱形。
[0034]滾珠螺母300經由滾珠210與齒條130聯接，與外周螺旋槽203相對應的螺旋形的內周螺旋槽301形成在滾珠螺母300的內周表面上，并且內周螺旋槽301的截面也是哥特式拱形。
[0035]在滾珠螺母300的外周表面上形成有向外側徑向突出的突出部303，滾珠螺母300的外周表面的一側聯接到支承滾珠螺母300的軸承(未示出)，并且滾珠螺母300的外周表面的另一側聯接到驅動皮帶輪123。驅動皮帶輪123與圖1中的電馬達121的軸聯接。從動皮帶輪143和驅動皮帶輪123聯接到傳動皮帶125。[0036]在滾珠螺母300上形成有滾珠循環通道205，其在內周螺旋槽與外周螺旋槽之間軸向地穿過。滾珠循環通道205的兩側分別連接到端蓋320。
[0037]在內周螺旋包301上形成有凹槽305，該凹槽305具有向著外側的包含潤滑劑的中空形狀。凹槽305的徑向截面的面積向著滾珠移動通道310的入口逐漸減小，使得凹槽305不形成在端蓋320的滾珠移動通道310的入口 311附近。
[0038]此外，在內周螺旋槽301與端蓋320的滾珠移動終端310的入口 311彼此相交的位置處，內周螺旋槽301的滾珠的中心半徑R3和端蓋320的滾珠移動通道310的滾珠的中心半徑彼此相等。
[0039]因為形成在內周螺旋槽301內的凹槽305的徑向截面的面積向著端蓋320的滾珠移動終端310的入口 311而逐漸減小，使得凹槽305不形成在端蓋320的滾珠移動通道310的入口 311附近，所以內周螺旋槽301與滾珠移動通道310的入口 311彼此連接且沒有臺階。
[0040]因此，解決了位于內周螺旋槽與端蓋的入口之間在它們彼此相交的位置處的臺階造成沿內周螺旋槽從一側到相對側移動的滾珠進入端蓋的入口時產生噪聲和振動的問題。
[0041]此外，內周螺旋槽301的滾珠到滾珠移動通道310的入口 311的方向的中心半徑(R1、R2、R3)向著滾珠移動通道310的入口 311而逐漸增大。
[0042]根據相關技術，在內周螺旋槽301的、緊挨著端蓋320的滾珠移動通道310的入口311的部分處，滾珠的中心半徑通常與Rl相等，而根據上述實施方式，在內周螺旋槽301的、與端蓋320的滾珠移動通道310的入口 311有一定距離的部分處，滾珠的中心半徑逐漸增大,諸如 R1<R2<R3<,
[0043]內周螺旋槽的滾珠的中心半徑逐漸增大的部分可以等于具有15°到70°的角 的部分。
[0044]內周螺旋槽301的滾珠在滾珠移動通道310的入口 311的方向上的中心半徑的逐漸增大可以防止載荷集中在位于滾珠螺母300的最外側處的內周螺旋槽301內的滾珠上并使滾珠螺母彎曲。
[0045]換言之，參照圖8的(a)，在根據相關技術的滾珠螺母141的情況下，滾珠的中心半徑總體上相等，使得載荷集中在位于滾珠螺母141的縱向的最外側的內周螺旋槽201內的滾珠210’上并使滾珠螺母141彎曲，由此造成滾珠201’和滾珠螺母141的耐用性劣化。
[0046]然而，參照圖4、圖5和圖8的(b)，在根據本發明實施方式的滾珠螺母300的情況下，內周螺旋槽301的滾珠在滾珠移動通道310的入口 311的方向上的中心半徑向著滾珠移動通道310的入口 311逐漸增大，使得可以在位于內周螺旋槽301內的在滾珠螺母300的縱向的最外側處的滾珠210’之間形成預定空間。因此，載荷并不僅集中在位于滾珠螺母300的縱向的最外側處的內周螺旋槽301的滾珠210’上并使滾珠螺母300彎曲，而是分布在靠近縱向最外側內周螺旋槽301的內周螺旋槽301內的滾珠210’上，由此防止了滾珠201’和滾珠螺母300的耐用性劣化。
[0047]此外，內周螺旋槽301的滾珠的中心半徑可以向著端蓋320的滾珠移動通道310的入口 311線性地(I)或非線性地(II)逐漸增大。
[0048]參照圖9，根據本發明另一個實施方式的滾珠絲桿型的電動助力轉向裝置包括:齒條130，該齒條130具有在外周表面上的螺旋形的外周螺旋槽203 ;滾珠螺母900，滾珠螺母900經由滾珠310與齒條130聯接，并且具有在外周表面上的與外周螺旋槽203相對應的螺旋形的內周螺旋槽901和滾珠循環通道205，滾珠循環通道205在內周表面與外周表面之間軸向地穿過；以及端蓋320，其分別與滾珠螺母900的兩個內周表面聯接并且具有滾珠移動通道310，其中，滾珠移動通道310的一側穿過滾珠循環通道205，并且其另一側穿過外周螺旋槽203和內周螺旋槽901。根據本發明的另一個實施方式，滾珠螺母900的內周螺旋槽901是使從其中心軸線(A)到其最外側的距離L可以從滾珠螺母900的中心(ο)向其兩側逐漸增大。
[0049]當從滾珠螺母900的中心軸線(A)到內周螺旋槽901的距離L1、L2、L3從滾珠螺母900的中心(ο)向其兩側逐漸增大時，從中心軸線(A)到內周螺旋槽901的最外側的距離根據從滾珠螺母900的中心(ο)到其兩側的距離(X)在軸的方向上線性地(i)或非線性
(ii)地逐漸增大。
[0050]如果從滾珠螺母900的中心軸線(A)到內周螺旋槽901的最外側的距離L1、L2、L3從滾珠螺母的中心(ο)向其兩側逐漸增大，則形成在滾珠螺母900的內周螺旋槽901與齒條130的外周螺旋槽203之間的空間從滾珠螺母900的中部向其兩側逐漸增大。
[0051]從滾珠螺母900的中心軸線(A)到內周螺旋槽901的最外側的距離L1、L2、L3從滾珠螺母的中心(ο)向其兩側逐漸增大可以防止由于傳遞到齒條130的外力引起的偏折或彎曲導致滾珠螺母900彎曲時對輪齒隙(backlash)的影響而使載荷集中在滾珠螺母900的縱向方向上的最外側的內周螺旋槽901內的滾珠210’上并使滾珠螺母900彎曲，由此使得滾珠210’和滾珠螺母900的耐用性得到增強。
[0052]換言之，隨著從滾珠螺母900的中心軸線(A)到內周螺旋槽901的最外側的距離L從滾珠螺母900的中心(ο)向其兩側逐漸增大，滾珠螺母900的內周螺旋槽901與齒條203的外周螺旋槽203之間的空間也隨之逐漸增大。因此，存在著很多備用空間，在這些空間中，滾珠210可以徑向地移動，這使得載荷分布在靠近內周螺旋槽901的在滾珠螺母900的縱向方向上最外側內的滾珠210’的附近的內周螺旋槽901內的滾珠201’上，由此使滾珠210’和滾珠螺母900的耐用性得到增強。
[0053]還存在著很多備用空間，在這些空間中，滾珠210可以在滾珠螺母900的內周螺旋槽901與齒條130的外周螺旋槽203之間移動，由此能夠解決盡管改變了滾珠900與齒條130聯接的對準位置但滾珠210’從一側到相對側的摩擦力仍然變得不均勻的問題。
[0054]當然，根據本發明另一實施方式的滾珠絲桿型電動助力轉向裝置901的情況如下，即，內周螺旋槽901具有凹槽305，凹槽305具有朝向外側的包含潤滑劑的中空形狀。所述朝向外側可以表示滾珠螺母900的徑向外側。
[0055]如上所述的凹槽305在內周螺旋槽901的距內周螺旋槽901的中心軸線(A)最遠的最下側部分上沿內周螺旋槽901形成。
[0056]本發明的這個實施方式可以防止載荷集中在位于滾珠螺母的最外側的內周螺旋槽內的滾珠上并使滾珠螺母彎曲，由此防止滾珠和滾珠螺母的耐用性劣化。
[0057]此外，內周螺旋槽與端蓋的滾珠移動通道的入口在沒有臺階的情況下彼此接合，由此防止在滾珠螺母內循環的滾珠的移動通道突然改變，從而減小噪聲和振動。
[0058]此外，盡管改變了滾珠螺母900與齒條130聯接的對準位置，本發明的這個實施方式可以防止滾珠210’從一側到相對側的摩擦力變得不均勻。[0059]即使上面描述了本發明的實施方式的全部部件被連接為單個單元或者被連接起來以作為當單元操作，本發明并不一定限于這樣的實施方式。也就是說，在這些部件中，一個或更多個部件可以選擇性地連接以作為單個或多個單元進行操作。
[0060]此外，詞語“包括”表示可能存在一個或更多個相應的組件，除非做出明確相反的描述，否則應當理解為可以包括一個或更多個組件。除非另行限定，否則所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本領域的技術人員普遍理解的含義相同的含義。像在詞典中限定的那樣普遍使用的詞語應當被解析為該詞語具有與其在相關說明的上下文中的含義相等的含義，并且不應被以理想化或過度正式地解釋，除非在本文中明確地做出這樣的限定。
[0061]盡管為了說明的目的而描述了本發明的優選實施方式，但是本領域中的技術人員應當理解，在不背離在所附權利要求中公開的本發明的范圍和精神的情況下，各種修改、增加和替換都是可能的。因此，本發明中公開的實施方式旨在例示本發明的技術想法，并且本發明的范圍不受到實施方式的限制。應當按照等價于權利要求的包括在本發明的范圍內的所有技術想法都屬于本發明的方式，在所附權利要求的基礎上解釋本發明的范圍。
[0062]相關申請的交叉引用
[0063]本申請要求于2013年2月28日提交的韓國專利申請N0.10-2013-0022027和于2013年3月15日提交的韓國專利申請N0.10-2013-0027655的優先權，此處以引證的方式并入其全部內容，就像在此進行了完整闡述一樣。
【權利要求】
1.一種滾珠絲桿型電動助力轉向裝置，該滾珠絲桿型電動助力轉向裝置包括: 齒條，該齒條具有在外周表面上的螺旋形的外周螺旋槽； 滾珠螺母，該滾珠螺母經由滾珠與齒條聯接，并且所述滾珠螺母具有在外周表面上的與所述外周螺旋槽相對應的螺旋形的內周螺旋槽以及滾珠循環通道，所述滾珠循環通道在所述內周螺旋槽和所述外周螺旋槽之間軸向地穿過；以及 端蓋，該端蓋分別與所述滾珠螺母的兩個內周表面聯接，并且所述端蓋具有滾珠移動通道，其中，所述滾珠移動通道的一側穿過所述滾珠循環通道，并且所述滾珠移動通道的另一側穿過所述外周螺旋槽和所述內周螺旋槽， 其中，所述內周螺旋槽的滾珠的中心半徑向著所述滾珠移動通道的入口逐漸增大，或者從所述內周螺旋槽的中心軸線到所述所述內周螺旋槽的最外側的距離從所述滾珠螺母的中心到其兩側逐漸增大。
2.根據權利要求1所述的滾珠絲桿型電動助力轉向裝置，其中，當所述內周螺旋槽的所述滾珠的中心半徑向著所述滾珠移動通道的入口逐漸增大時，所述內周螺旋槽具有凹槽，所述凹槽具有包含潤滑劑的中空形狀。
3.根據權利要求2所述的滾珠絲桿型電動助力轉向裝置，其中，在所述內周螺旋槽的所述滾珠的所述中心半徑逐漸增大的部分中形成的所述凹槽的徑向截面的面積向著所述滾珠移動通道的所述入口逐漸減小。
4.根據權利要求3所述的滾珠絲桿型電動助力轉向裝置，其中，在所述內周螺旋槽和所述端蓋的入口彼此相交的位置處，所述內周螺旋槽的所述滾珠的所述中心半徑和所述滾珠移動通道的所述入口的所述中心半徑彼此相等。
5.根據權利要求1所述的滾珠絲桿型電動助力轉向裝置，其中，當從所述內周螺旋槽的所述中心軸線到所述內周螺旋槽的所述最外側的所述距離從所述滾珠螺母的中心向其兩側逐漸增大時，從所述內周螺旋槽的所述中心軸線到所述內周螺旋槽的所述最外側的所述距離從所述滾珠螺母的中心向其兩側線性地逐漸增大。
6.根據權利要求1所述的滾珠絲桿型電動助力轉向裝置，其中，當從所述內周螺旋槽的所述中心軸線到所述內周螺旋槽的所述最外側的所述距離從所述滾珠螺母的中心向其兩側逐漸增大時，從所述內周螺旋槽的所述中心軸線到所述內周螺旋槽的所述最外側的所述距離從所述滾珠螺母的中心向其兩側非線性地逐漸增大。
7.根據權利要求5所述的滾珠絲桿型電動助力轉向裝置，其中，所述內周螺旋槽具有凹槽，所述凹槽具有朝向外側的包含潤滑劑的中空形狀。
8.根據權利要求6所述的滾珠絲桿型電動助力轉向裝置，其中，所述內周螺旋槽具有凹槽，所述凹槽具有朝向外側的包含潤滑劑的中空形狀。
【文檔編號】B62D5/04GK104015786SQ201410069194
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年2月27日 優先權日:2013年2月28日
【發明者】全仁煥, 裵泓容 申請人:株式會社萬都