[发明专利]用于转向机构的轴承浮动组件和转向机构

说明书

本发明提供一种用于转向机构的轴承浮动组件和转向机构。轴承浮动组件包括衬套(30)、弹性件(40)和杯壳组件，衬套(30)的球凸端(32)的远离周壁(31)的开口的面为第一虚拟球面的一部分，杯壳组件包括衬片(50)，衬片(50)的中部区域形成为球凹部(51)，球凹部(51)的朝向衬套(30)的面为第二虚拟球面的一部分，球凹部(51)用于抵靠住球凸端(32)，弹性件(40)安装于衬套(30)、且用于抵靠到壳体(10)的内腔的壁，当弹性件(40)的变形量大于某一值后，单位变形量所对应的弹性件(40)上加载的载荷的增量随变形量的增加而增加。根据本发明的轴承浮动组件能为设置于蜗杆的轴承提供多方向的调心，且能在高载荷下为蜗杆提供减振。

技术领域

本发明涉及车辆转向机构领域，尤其涉及用于转向机构的轴承浮动组件和包括该轴承浮动组件的转向机构。

背景技术

对于车辆转向机构，尤其是电动助力转向机构，其通常使用蜗轮蜗杆的传动来放大电机的扭矩并驱动齿条完成转向，此类转向机构例如包括管柱式和双小齿轮式的转向机构。

上述转向机构中的蜗杆端部通常需要有可浮动的活动状态，一种可能的蜗杆浮动端结构为：

使用深沟球轴承，将轴承设置在塑料弹性衬圈中；弹性衬圈包括内圈和外圈，内圈与轴承过盈配合、外圈与转向机构的壳体过盈配合，内圈与外圈之间通过例如同步注塑的方式嵌入弹性橡胶，且在蜗轮蜗杆啮合区域的径向对侧设有螺旋弹簧销，螺旋弹簧销穿过弹性衬圈的外圈而抵靠到弹性衬圈的内圈。

上述浮动结构中的螺旋弹簧销为蜗杆提供连续的压紧力以保证蜗轮蜗杆的稳定啮合。然而，上述浮动结构存在如下不足：

(1)随着蜗轮齿部的磨损，蜗杆需要更大的调心角度，此时弹性衬圈不能满足变化的浮动需求。

(2)随着蜗轮齿部的逐渐磨损，在蜗轮蜗杆的传动方向切换时需要更长的行程来使蜗轮蜗杆进行齿形跑和，这对于没有整合减振功能的蜗轮蜗杆系统，极易形成齿面的啮合冲击，这种冲击还会随着载荷的增加而恶化。虽然可以尝试通过缩小蜗杆大端的调心轴承的轴向间隙来应对这一缺陷，然而，过小的轴向间隙又会导致蜗轮蜗杆在启动瞬间的摩擦力矩突变、尤其在转向来回切换时更为明显，因此在工程上很难解决这一问题。

(3)蜗杆大端的调心轴承在蜗轮蜗杆啮合附生力的影响下会不间断的动态调整蜗杆轴线，以此来保证蜗轮蜗杆的稳定配合，但浮动端的螺旋弹簧只有单一刚度、并且在单一方向上施加压紧力。当螺旋弹簧的压紧力与附生径向力同向时，在每个蜗轮蜗杆啮合传动的瞬间，调心轴承的调心阻力矩和蜗轮蜗杆啮合传动摩擦力矩会相互抵消；但在高载荷的工况下(例如电机输出力矩5Nm)下，或者说是对于蜗轮蜗杆高助力输出的需求，调心阻力矩将不足以抵消蜗轮蜗杆啮合传动摩擦力矩。过高的齿面动态啮合力除了引起过量磨损外，还容易促使相关的配合零件产生激励振动、并通过壳体的振动对外传播噪声。

因此，如何使转向机构能具有更高的可靠性、更长的寿命且能适应高载荷的工况是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，提供一种用于转向机构的轴承浮动组件和转向机构。

根据本发明的第一方面，提供一种用于转向机构的轴承浮动组件，所述转向机构包括壳体和设置于所述壳体的内腔的互相啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗杆的第一端用于安装轴承，所述轴承浮动组件用于设置在所述轴承和所述壳体之间，其中，所述轴承浮动组件包括衬套、弹性件和杯壳组件，

所述衬套包括周壁和球凸端，所述周壁用于套设于所述轴承的外周，所述球凸端向远离所述周壁的开口的方向凸出，所述球凸端的远离所述周壁的开口的面为第一虚拟球面的一部分，

所述杯壳组件包括衬片，所述杯壳组件用于安装于所述壳体的内腔并接触所述球凸端，所述衬片的至少中部区域形成为球凹部，所述球凹部的朝向所述衬套的面为第二虚拟球面的一部分，所述球凹部用于抵靠住所述球凸端，