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原文传递用于电动助力转向设备的变速箱组件

专利名称：	用于电动助力转向设备的变速箱组件
摘要：	一种用于电动助力转向系统的变速箱组件。变速箱组件包括壳体(2)、蜗杆轴(1)和蜗轮(30)，主轴承组件(15)和尾轴承组件(19)相对于壳体支撑该蜗杆轴。尾轴承组件至少可相对于壳体自由移动，从而允许蜗杆轴径向地延伸远离蜗轮的轴线。蜗杆轴能够垂直于蜗杆轴的轴线移动，使得蜗杆轴可以与蜗轮啮合接触和脱离啮合接触。该组件还包括夹紧设备，其作用在尾轴承组件和壳体之间，使得通过蜗轮传递的转矩产生摩擦力，该摩擦力锁定尾轴承组件以便防止否则会发生的蜗杆轴垂直于蜗杆轴的轴线的移动。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	英国;GB
申请人：	TRW有限公司
发明人：	M·阿普尔亚德;M·A·威尔克斯
专利状态：	有效
申请日期：	2017-09-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201780060060.4
公开号：	CN109789891A
代理机构：	中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
代理人：	柳爱国
分类号：	B62D5/04(2006.01);B;B62;B62D;B62D5
申请人地址：	英国西米德兰兹
主权项：	1.一种用于电动助力转向设备的变速箱组件，所述变速箱组件包括：变速箱壳体，其容纳蜗杆轴和蜗轮，所述蜗杆轴包括一个或多个外部螺旋的蜗杆齿，并且所述蜗杆轴在最靠近电动机的端部由主轴承组件以及在最远离所述电动机的端部由尾轴承组件相对于所述壳体支撑，输出轴支撑所述蜗轮，所述输出轴具有提供从所述变速箱组件输出动力的至少一个端部，其中至少所述尾轴承组件通过有限的运动范围相对于所述壳体自由移动，这使得所述蜗杆轴能够径向地远离所述蜗轮的轴线移动，并且所述主轴承组件和所述尾轴承组件中的一个用作为用于蜗杆轴的倾斜运动的枢转中心，所述尾轴承组件进一步允许所述蜗杆轴在基本垂直于所述蜗杆轴的轴线的第一方向上的线性运动，以便使所述蜗杆齿移位成与所述蜗轮啮合接合以及脱离啮合接合，所述蜗杆轴的蜗杆齿具有倾斜的齿面，当所述变速箱传递转矩时，所述倾斜的齿面使得所述蜗杆轴沿着所述第一方向被推动远离所述蜗轮，所述蜗杆轴的蜗杆齿具有螺旋角，当变速箱传递转矩时，所述螺旋角使得所述蜗杆齿沿着大致平行于所述蜗轮的轴线的第二方向被推动，其特征在于，所述变速箱组件还包括夹紧设备，所述夹紧设备具有：第一夹紧部分，所述第一夹紧部分被固定到所述尾轴承组件和所述变速箱壳体中的一个；和第二被夹紧部分，所述第二被夹紧部分被固定到所述尾轴承组件和所述变速箱壳体中的另一个，所述夹紧部分将夹紧力施加到所述被夹紧部分上，所述夹紧力随着蜗轮转矩的增加而增加，使得针对非零的蜗轮转矩，所述夹紧设备产生摩擦力，所述摩擦力锁定所述尾轴承组件以防止否则会发生的所述蜗杆轴沿所述第一方向的线性运动。 2.根据权利要求1所述的变速箱组件，其中，所述主轴承组件提供了抵抗所述蜗杆轴的平行于其自身轴线的运动的基本刚性的约束。 3.根据权利要求2所述的变速箱组件，其中，所述夹紧设备包括：固定到所述尾轴承组件的被夹紧部分；和相对于所述变速箱壳体固定并且夹紧所述被夹紧元件的夹紧部分。 4.根据权利要求3所述的变速箱组件，其中，所述夹紧部分包括第一构件，所述第一构件刚性地附接到所述尾轴承组件的非旋转部分，并且所述第一构件的轴线从所述非旋转部分沿着大致径向方向延伸远离所述尾轴承组件，所述径向方向与所述蜗轮的节圆的平面基本平行，所述第一构件能够与夹紧机构可滑动地接合，所述夹紧机构包括第二构件，所述第二构件远离蜗杆轴的轴线并且刚性附接到所述变速箱壳体，所述第二构件具有钻孔，所述钻孔接收突出的所述第一构件，突出的所述第一构件和所述钻孔具有共同的轴线，所述共同的轴线沿着基本垂直于所述蜗杆轴的轴线的方向延伸，并且在突出的所述第一构件和所述钻孔之间存在确定长度的接合。 5.根据权利要求4所述的变速箱组件，其中，所述第一构件包括圆柱部，所述第二构件的所述钻孔具有圆柱形形状，所述圆柱形形状的直径基本等于突出构件的直径。 6.根据权利要求4所述的变速箱组件，其中，所述第一构件是细长的并且具有矩形横截面，所述第一构件在其第一端部处直接或经由连接元件而刚性地附接到第二轴承设备的非旋转部分，所述第一构件的轴线从所述非旋转部分沿基本径向方向延伸远离所述第二轴承设备，所述方向基本平行于所述蜗轮的所述节圆的平面，所述第一构件在其第二端部处与所述第二构件可滑动地接合，所述第二构件远离所述蜗杆轴的轴线并且刚性地附接到所述变速箱壳体，所述第二构件具有与所述第一构件同轴的矩形横截面的钻孔，所述第一构件和所述钻孔的共同的轴线的方向基本垂直于所述蜗杆轴的轴线，并且在所述钻孔的至少两个相对侧与所述第一构件之间存在确定长度的接合。 7.根据权利要求2所述的变速箱组件，其中，所述夹紧设备包括：固定到所述变速箱壳体的被夹紧元件；和夹紧机构，所述夹紧机构相对于所述尾轴承组件固定并且夹紧所述被夹紧元件。 8.根据权利要求7所述的变速箱组件，其中，所述被夹紧元件包括第一构件，所述第一构件远离所述蜗杆轴的轴线并且在一个端部处刚性地附接到所述变速箱壳体，所述第一构件在基本径向方向上朝第二轴承设备的中心延伸并且基本平行于所述蜗轮的节圆的平面，所述第一构件与所述夹紧机构可滑动地接合，所述夹紧机构包括第二构件，所述第二构件刚性地附接到所述第二轴承设备的非旋转部分，所述第二构件具有钻孔，所述钻孔沿基本径向方向延伸远离所述第二轴承设备并且与所述第一构件同轴，所述第一构件和所述钻孔的共同的轴线具有基本垂直于所述蜗杆轴的轴线的方向，并且在所述第一构件和所述钻孔之间存在确定长度的接合。 9.根据权利要求8所述的变速箱组件，其中，所述第一构件包括细长圆柱部，并且所述第二构件的所述钻孔具有圆柱形形状，所述圆柱形形状的直径基本等于突出构件的直径。 10.根据权利要求8所述的变速箱组件，其中，所述第一构件是细长的并且具有矩形横截面，所述第一构件远离所述蜗杆轴的轴线延伸并且在第一构件的第一端部处直接或经由连接元件而刚性地附接到所述变速箱壳体，所述第一构件的轴线在基本径向方向上朝所述第二轴承设备的中心延伸并且基本平行于所述蜗轮的所述节圆的平面，所述第一构件与第二构件可滑动地接合，所述第二构件刚性附接到所述第二轴承设备的所述非旋转部分，所述第二构件具有矩形横截面的钻孔，所述钻孔沿基本径向方向延伸远离所述第二轴承设备并且与所述第一构件同轴，所述第一构件和所述钻孔的共同的轴线具有基本垂直于所述蜗杆轴的轴线的方向，并且在圆柱形的所述第一构件和圆柱形的所述钻孔之间存在确定长度的接合。 11.根据权利要求2至10中任一项所述的变速箱组件，其中，所述第二轴承设备是滚针型并且具有圆柱形的外座圈和一组平行滚子，所述一组平行滚子由保持架周向间隔开，并且所述第二轴承设备具有内座圈，所述内座圈在其中心处具有球形部分，所述球形部分允许所述内座圈和所述外座圈之间存在一些角度偏差。 12.根据权利要求2至10中任一项所述的变速箱组件，其中，所述第二轴承设备是滚珠轴承，并且所述第二轴承设备的内座圈能够固定到所述蜗杆轴的远离所述电动机的端部或者是在所述端部上的滑动配合件。 13.根据权利要求2所述的变速箱组件，其中，所述夹紧设备包括第一构件，所述第一构件刚性地附接到第二轴承设备的所述非旋转部分，所述第一构件的轴线从所述非旋转部分沿着基本径向方向延伸远离所述第二轴承设备，所述径向方向与所述蜗轮的节圆的平面成一角度，所述第一构件与第二构件可滑动地接合，所述第二构件远离所述蜗杆轴的轴线并且刚性地附接到所述变速箱壳体，所述第二构件具有与所述第一构件同轴的互补钻孔，所述第一构件和所述钻孔的共同的轴线具有基本垂直于所述蜗杆轴的轴线的方向，并且在所述第一构件和所述钻孔之间具有确定长度的接合。 14.根据权利要求2所述的变速箱组件，其中，所述引导设备包括第一构件，所述第一构件是细长的并且具有矩形横截面，所述第一构件在其第一端部处直接或经由连接元件而刚性地附接到第二轴承设备的非旋转部分，所述第一构件的轴线沿着基本径向方向从所述非旋转部分延伸远离所述第二轴承设备，所述径向方向与所述蜗轮的节圆的平面成一角度，所述第一构件在其第二端部处与第二构件可滑动地接合，所述第二构件远离所述蜗杆轴的轴线并且刚性地附接到所述变速箱壳体，所述第二构件具有与所述第一构件同轴的矩形横截面的钻孔，所述第一构件和所述钻孔的共同的轴线具有基本垂直于所述蜗杆轴的轴线的方向，并且在所述钻孔的至少两个相对侧与所述第一构件之间存在确定长度的接合。 15.根据权利要求8至14中任一项所述的变速箱组件，其中，所述第二构件中的所述钻孔与所述蜗杆轴的轴线相距的距离、所述第一构件在所述钻孔中的接合的长度以及所述第一构件与所述钻孔之间的滑动摩擦的系数相组合，以便防止当所述第二轴承设备对在所述变速箱传递转矩期间在所述蜗杆的齿处产生的力反作用时发生所述第一构件和所述钻孔相对于彼此的滑动运动。 16.根据权利要求2所述的变速箱组件，其中，所述夹紧设备包括第一构件，所述第一构件远离所述蜗杆轴的轴线并且所述第一构件的一个端部刚性地附接到所述变速箱壳体，所述第一构件沿着基本径向方向朝第二轴承设备的中心延伸并且与所述蜗轮的节圆的平面成一角度，所述第一构件与第二构件可滑动地接合，所述第二构件刚性地附接到所述第二轴承设备的未旋转部分，所述第二构件具有钻孔，所述钻孔沿着基本径向方向延伸远离所述第二轴承设备并且与所述第一构件同轴，所述第一构件和所述钻孔的共同的轴线具有基本垂直于所述蜗杆轴的轴线的方向，并且在所述钻孔与所述第一构件之间存在确定长度的接合。 17.根据权利要求16所述的变速箱组件，其中，所述第一构件包括细长圆柱部，所述第二构件的所述钻孔具有圆柱形形状，所述圆柱形形状的直径基本等于所述突出构件的直径。 18.根据权利要求16所述的变速箱组件，其中，所述引导设备包括第一构件，所述第一构件是细长的并且具有矩形横截面，所述第一构件远离所述蜗杆轴的轴线并且所述第一构件的第一端部直接或经由连接元件而刚性地附接到所述变速箱壳体，所述第一构件的轴线在基本径向方向上朝所述第二轴承设备的中心延伸并且与所述蜗轮的所述节圆的平面成一角度，所述第一构件与第二构件可滑动地接合，所述第二构件刚性地附接到所述第二轴承设备的非旋转部分，所述第二构件具有矩形横截面的钻孔，所述钻孔沿基本径向方向延伸远离所述第二轴承设备并且与所述第一构件同轴，所述第一构件和所述钻孔的共同的轴线具有基本垂直于所述蜗杆轴的轴线的方向，并且在所述圆柱形第一构件和所述圆柱形孔钻之间存在确定长度的接合。 19.根据权利要求16至18中任一项所述的变速箱组件，其中，所述第二构件中的圆柱形的所述钻孔与所述蜗杆轴的轴线相距的距离、所述第一构件在所述钻孔中的接合长度以及所述第一构件与所述钻孔之间的滑动摩擦的系数相组合，以便防止当所述第二轴承设备对在所述变速箱传递转矩期间在所述蜗杆齿处产生的力反作用时发生所述第一构件和所述钻孔相对于彼此的滑动运动。 20.根据权利要求6、10、14或18或从属于它们的任何权利要求所述的变速箱组件，其中，所述矩形横截面的钻孔由层压件的堆叠形成，所述层压件的堆叠中的每个层压件均具有基本矩形的孔，所述孔限定了所述钻孔的一部分。 21.根据权利要求20所述的变速箱组件，其中，在相邻的一对层压件中的第一层压件中的孔的一侧部分地限定钻孔的第一侧，并且所述一对层压件中的第二层压件中的孔的一侧部分地限定钻孔的第二侧，所述钻孔的所述第二侧大致与所述钻孔的所述第一侧相对，存在多个堆叠的所述层压件的对，以便限定矩形横截面的细长钻孔。 22.根据权利要求20或21所述的变速箱组件，其中，每个层压件的最靠近其孔的一侧的端部在组装成堆叠时突出超过其相邻的层压件或相邻的多个层压件的毗邻端部，所述孔的一侧部分限定由所述堆叠形成的钻孔。 23.根据权利要求20、21或22所述的变速箱组件，其中，所述堆叠中的所有层压件都是不对称的，并且在形状上彼此基本相同而且以相反的方向交替堆叠。 24.根据权利要求20至23中任一项所述的变速箱组件，其中，所述层压件的总数是奇数。 25.根据权利要求20至24中任一项所述的变速箱组件，其中，所述层压件的堆叠被夹在两块相对刚性的板之间。 26.根据权利要求25所述的变速箱组件，其中，所述层压件的堆叠被夹在两块相对刚性的板之间，所述板由具有与所述层压件的材料相似的热膨胀系数的材料制成。 27.根据权利要求2所述的变速箱组件，其中，所述夹紧设备包括具有第一对平行侧部的本体，所述本体刚性地附接到第二轴承设备的非旋转部分，并且其中所述第一对平行侧部的对称面平行于标称蜗杆轴的轴线并且基本平行于所述蜗轮的节圆的平面，具有平行侧部的所述本体能够滑动地定位在平坦的第二对平行侧部之间，平坦的所述第二对平行侧部刚性地附接到所述变速箱壳体，所述第一对平行侧部和所述第二对平行侧部的对称面基本是重合的，并且在所述第一对平行侧部和所述第二对平行侧部之间存在确定的重叠区域。 28.根据权利要求2所述的变速箱组件，其中，所述夹紧设备包括被夹紧构件，所述被夹紧构件包括具有第一对平行侧部的本体，所述本体刚性地附接到第二轴承设备的非旋转部分，其中所述第一对平行侧部的对称面平行于标称的蜗杆轴的轴线并且相对于所述蜗轮的节圆的平面倾斜一角度，带有平行侧部的所述本体通过所述夹紧装置被可滑动地定位，所述夹紧装置包括平坦的第二对平行侧部，平坦的所述第二对平行侧部刚性地附接到所述变速箱壳体，所述被夹紧构件定位于这些第二侧部之间，所述第一对平行侧部和所述第二对平行侧部的对称面基本是重合的，并且在所述第一对平行侧部和所述第二对平行侧部之间存在确定的重叠区域。 29.根据权利要求11、12或13中任一项所述的变速箱组件，其中，所述夹紧设备还包括带有平行侧部的间隔件，所述间隔件夹在所述第二对平行侧部之间，所述间隔件的宽度大于横跨所述第一对平行侧部的宽度一定量，所述一定量确定在所述第一对平行侧部和所述第二对平行侧部之间所需的滑动间隙。 30.根据权利要求1或2所述的变速箱组件，其中，所述夹紧设备包括第一本体，所述第一本体具有平坦的第一对非平行侧部，所述第一对非平行侧部形成基本对称的突出楔形物，并且实心的所述第一本体刚性地附接到第二轴承设备的非旋转部分，其中平坦的所述第一对非平行侧部的对称面平行于标称的蜗杆轴的轴线并且基本平行于所述蜗轮的节圆的平面，带有非平行侧部的实心的所述第一本体可滑动地定位于平坦的第二对非平行侧部之间，所述第二对非平行侧部形成中空的楔形物，平坦的所述第二对非平行侧部刚性附接到所述变速箱壳体，平坦的所述第一对非平行侧部和平坦的第二对非平行侧部的对称面基本是重合的，并且在平坦的所述第一对非平行侧部和平坦的所述第二对非平行侧部之间存在确定的重叠区域。 31.根据权利要求2所述的变速箱组件，其中，所述引导设备包括第一本体，所述第一本体具有平坦的第一对非平行侧部，平坦的所述第一对非平行侧部形成基本对称的突出楔形物，实心的所述第一本体刚性地附接到第二轴承设备的非旋转部分，其中平坦的所述第一对非平行侧部的对称面平行于标称的蜗杆轴的轴线并且相对于蜗轮的节圆的平面倾斜一角度，带有非平行侧部的实心的所述第一本体能够滑动地定位于平坦的第二对非平行侧部之间，所述第二对非平行侧部形成中空的楔形物，平坦的所述第二对非平行侧部刚性附接到变速箱壳体，平坦的所述第一对非平行侧部和平坦的所述第二对非平行侧部的对称面基本是重合的，并且在平坦的所述第一对非平行侧部与平坦的所述第二对非平行侧部之间存在确定的重叠区域。 32.根据权利要求11或12中任一项所述的变速箱组件，其中，从所述尾轴承组件到第一对平行侧部和第二对平行侧部之间的重叠区域的最近边缘的和最远边缘的距离与相接触的所述平行侧部的摩擦系数相组合，以便防止在所述变速箱传递转矩期间所述尾轴承设备对所述蜗杆齿处产生的力反作用时在所述第一方向上发生相对滑动运动。 33.根据权利要求1所述的变速箱组件，其中，所述主轴承组件位于所述蜗杆轴的最接近所述电动机的端部附近，所述第二轴承设备定位于所述蜗杆轴的另一端部附近，其中所述尾轴承组件提供了抵抗所述蜗杆轴平行于其自身轴线的运动的基本刚性的约束。 34.根据权利要求33所述的变速箱组件，其中，存在具有外部的第一表面和相对的外部的第二表面的第一构件，所述第一表面和所述第二表面基本垂直于所述蜗杆轴的轴线，其中第一表面具有至少一个平面区域，所述第一表面的平面区域与所述第二表面上的至少一个平面区域平行，所述第一构件固定到所述尾轴承组件的非旋转部分，其中所述平面区域基本垂直于所述蜗杆轴的轴线，所述第一构件的外部的所述第一表面和相对的外部的所述第二表面毗邻第三表面和第四表面，所述第三表面和所述第四表面分别是第二构件和第三构件的各自的外部的表面，所述第二构件和所述第三构件定位于所述第一构件的两侧并且相对于所述变速箱壳体被固定，所述第二构件和所述第三构件各自具有至少一个平面区域，所述第二构件和所述第三构件的平面区域与所述第一构件的所述平面区域中的一个平行且靠近。 35.根据权利要求33所述的变速箱组件，其中，存在具有外部的第一表面和相对的外部的第二表面的第一构件，所述第一表面和所述第二表面基本垂直于所述蜗杆轴的轴线，其中所述第一表面具有至少一个平面区域，所述第一表面的至少一个平面区域平行于所述第二表面上的至少一个平面区域，所述第一构件相对于所述变速箱壳体固定，其中所述平面区域基本垂直于所述蜗杆轴的轴线，所述第一构件的所述第一表面和所述第二表面毗邻第三表面和第四表面，所述第三表面和所述第四表面分别是第二构件和第三构件的各自的外部的表面，所述第二构件和所述第三构件定位于所述第一构件的两侧并且固定到所述尾轴承组件的非旋转部分，所述第二构件和所述第三构件各自具有至少一个平面区域，所述第二构件和所述第三构件的平面区域与所述第一构件的所述平面区域中的一个平行且靠近。 36.根据权利要求34或35所述的变速箱组件，其中，能够通过沿着平行于所述蜗杆轴的轴线作用在所述蜗杆轴上的力的的分量、根据所述力的分量的方向推动所述第一构件与所述第二构件或第三构件相接触，所述接触发生在至少一对平面区域之间，所述至少一对平面区域中的每个平面区域都位于不同的构件上。 37.根据权利要求32至36中任一项所述的变速箱组件，其中，通过使固定到所述尾轴承组件的非旋转部分的部件在槽或细长孔中接合而将所述第一构件在垂直于所述蜗杆轴的轴线的方向上的运动约束为基本线性的，所述槽或细长孔的壁被固定在所述变速箱壳体中。 38.根据前述权利要求中任一项所述的变速箱组件，其中，作用在所述第二轴承设备的所述非旋转部分上的弹性插入件限制了所述蜗杆轴远离所述蜗轮的运动。 39.根据前述权利要求中任一项所述的变速箱组件，其中，作用在所述第二轴承设备的所述非旋转部分上的弹性插入件限制了所述第二轴承设备的所述非旋转部分在沿所述蜗杆轴的轴线方向的运动。 40.根据任意一项前述权利要求所述的变速箱组件，其还包括偏压设备，所述偏压设备施加偏压力，所述偏压力将所述蜗杆轴偏压成与所述蜗轮啮合。 41.根据权利要求40所述的变速箱组件，其中，所述偏压设备包括片簧，所述片簧向所述尾轴承组件施加力，所述力沿所述第一方向将所述蜗杆轴偏压成与所述蜗轮啮合。 42.根据权利要求40或41所述的变速箱组件，其中，所述夹紧设备被布置成利用夹紧力来锁定所述尾轴承组件，所述夹紧力足够低以便在零蜗轮转矩下被所述偏压设备克服，使得所述夹紧设备不会妨碍所述偏压装置在零蜗轮转矩下的功能而是在增加的转矩情况下用于将所述蜗杆轴和所述蜗轮锁定在一起。
所属类别：	发明专利