CN103459237B - 具有用于蜗轮传动机构的间隙补偿的机电的助力转向器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有驱动蜗杆轴（2）的助力电动机（1）的机电的助力转向器，所述蜗杆轴与设置在转向轴（8）上的蜗轮（7）啮合，其中蜗轮（7）与转向传动机构的输入轴有效连接，并且其中蜗杆轴（2）和转向轴（8）以能转动的方式安装在共同的传动机构壳体（9）中，在所述助力转向器中蜗杆轴（2）具有远离电动机的自由的端部（12），所述端部安装在具有内环（14）、滚动体（15）和中间环（16）的滚动轴承（13）中，其中中间环具有用于滚动体（15）的靠内的滚动面和用于靠外的滚动体（17）的靠外的滚动面，并且其中中间环（16）的靠外的滚动面和靠内的滚动面相对于彼此偏心地设置。

Description

具有用于蜗轮传动机构的间隙补偿的机电的助力转向器

技术领域

本发明涉及一种机电的助力转向器。

背景技术

在安装轴时可设想的和可行的是，使用具有靠外的周向面的外环的滑动轴承，所述周向面相对于支承面偏心地设置。然而，这种轴承装置仅适合于旋转的轴。所述旋转的轴具有的缺点是，轴通常处于静止状态，因为滑动轴承具有高的起动力矩。原则上，所述滑动轴承还需要在工作时的监控和持续的润滑。因此，滑动轴承装置不用于机电的助力转向器的驱动轴的安装。

欧洲专利EP1727723B1示出一种在机电的助力转向器中的具有偏心的外环的球轴承，借助于所述外环能够设定安装在轴承中的轴的位置。在设定之后，靠外的轴承轴衬固定在轴承座中。然而，不设有在工作时的间隙补偿，所述间隙补偿例如由于损耗可能是必需的。

文献US6,257,313B1示出一种具有蜗轮传动机构的助力转向器，其中蜗杆轴的自由端部支承在具有偏心的轴承外环的球轴承中。球轴承本身设置在凸轮中，所述凸轮在转向器壳体中以能围绕轴线转动的方式设置，所述轴线与滚动轴承的转动轴线具有间距。以这种方式，通过在壳体中转动凸轮能够移动滚动轴承的位置进而能够设定蜗杆轴到所属的蜗轮中的接合。在一个实施形式中，凸轮借助于弹簧预张紧而被加荷，使得滚动轴承能够与轴相对于齿部啮合被预张紧。在此，凸轮在滑动轴承装置中相对于传动机构壳体安装。

此外由DE102007019324A1已知一种电助力转向器的涡轮传动机构，其所述助力转向器具有对蜗杆轴进行驱动的助力电动机，所述蜗杆轴与设置在转向轴上的蜗轮啮合，其中所述蜗轮与转向传动机构的输入轴有效连接，并且其中所述蜗杆轴和所述转向轴以能转动的方式安装在共同的传动机构壳体中，其中，所述蜗杆轴具有远离电动机的自由的端部，所述自由的端部安装在具有内环、滚动体和中间环的滚动轴承中，其中所述中间环具有用于所述滚动体的靠内的滚动面。

现有技术的最后提到的视为同类地构成的实施形式，即适合于在连续的工作中调整蜗杆轴和蜗轮之间的齿部接合的改变。然而，为此所需的最后必须经由齿部接合而施加的力或力矩是相当高的，因为凸轮的在传动机构壳体中的滑动轴承装置具有高的起动力矩。相应地，当蜗杆轴和蜗轮处于过紧的接合时，传动机构组件的负荷是高的。

发明内容

因此，本发明的目的是，实现一种用于在机电的助力转向器的传动机构中的蜗杆轴的自动设定的轴承装置，其中用于自动调节的必需的力是较小的。

所述目的由具有根据本发明的机电的助力转向器来实现。

因为机电的助力转向器具有对蜗杆轴进行驱动的助力电动机，所述蜗杆轴与设置在转向轴上的蜗轮啮合，其中蜗轮与转向传动机构的输入轴有效连接，并且其中蜗杆轴和转向轴以能转动的方式安装在共同的传动机构壳体中，蜗杆轴具有远离电动机的自由的端部，所述自由的端部安装在具有内环、滚动体和中间环的滚动轴承中，其中中间环具有用于滚动体的靠内的滚动面和用于靠外的滚动体的靠外的滚动面，并且其中中间环的靠外的滚动面和靠内的滚动面相对于彼此偏心地设置，所以蜗杆轴能够在负荷时或在由于温度的影响而改变接合时快速地移开(ausweichen)。凸轮在传动机构壳体中的滚动轴承装置由于低的对于移开反应而言必须被克服的启动扭矩而允许快速的移开反应(Ausweichreaktion)。

当中间环与滚动体和外环一起形成相对于滚动轴承偏心的滚动轴承，所述滚动轴承的外环安置在传动机构壳体中的轴承座中时，进一步改善功能。优选地，借助于弹簧机构来预张紧中间环，使得蜗杆轴被强制与蜗轮接合。

当在蜗杆轴的自由的端部上的滚动轴承是滚针轴承时，这种设置是特别紧凑的。

当将中间环支承在传动机构壳体中的滚动轴承是球轴承时，实现特别柔性的可设定性。

此外，所述目的通过下述形式来实现：在具有对蜗杆轴进行驱动的助力电动机的机电的助力转向器中，所述蜗杆轴与设置在转向轴上的蜗轮啮合，其中蜗轮与转向传动机构的输入轴有效连接，并且其中蜗杆轴和转向轴以能转动的方式安装在共同的传动机构壳体中，蜗杆轴具有远离电动机的自由端部，所述自由端部安装在具有内环、滚动体和外环的滚动轴承中，其中滚动轴承安置在凸轮杆中，所述凸轮杆以能围绕位于滚动轴承之外的枢转轴线枢转的方式安装在传动机构壳体中，并且设置有机电的促动器，以便根据控制器通过操纵所述凸轮杆来设定或调节所述蜗杆轴相对于所述蜗轮的位置。

有利地，凸轮杆借助于螺旋弹簧被预张紧，使得蜗杆轴被强制与蜗轮接合。

也能够提出：在传动机构壳体中设有机电的促动器，使得所述促动器根据控制器通过操纵中间环来设定或调节蜗杆轴相对于蜗轮的位置。尤其能够提出：根据所述助力电动机所施加的扭矩来实现控制或调节。因此，能够依据负荷控制接合。

附图说明

在下文中，借助于附图描述本发明的实施例。附图示出：

图1示出根据本发明的助力转向机转向器的传动机构的沿蜗轮轴蜗杆轴的纵剖面；

图2示出蜗轮轴蜗杆轴连同其支承部轴承装置的立体图；

图3示出具有弹簧预张紧机构的图2中的蜗轮轴蜗杆轴；以及

图4示出根据图3的示图，其中偏心轮凸轮的转动点位于蜗轮轴蜗杆轴的轴承之外。

具体实施方式

图1示出机电的助力转向器的传动机构的纵剖面并且所述纵剖面沿由电动机3驱动的蜗杆轴2的转动轴线1延伸。电动机3具有电动机轴4，所述电动机轴经由柔性的耦联机构5与蜗杆轴2以抗扭的方式耦联。蜗杆轴2经由蜗杆齿部6与蜗轮7啮合。蜗轮7再以抗扭的方式与转向轴8连接，所述转向轴8在机动车的未示出的转向轮和原本的转向传动机构之间延伸。

所述构造元件安装在共同的传动机构壳体9中。

蜗杆轴2在壳体9中的安装在构成为球轴承的常规的滚动轴承11中在蜗杆轴2的电动机侧的端部10上实现。球轴承11构成为，使得蜗杆轴2能够实现相对于壳体9的少量的轴向运动和转动轴线1的少量的变化。

蜗杆轴2还具有远离电动机的端部12，所述端部同样安装在滚动轴承13中。滚动轴承13具有内环14、滚动体15和中间环16。中间环16本身又在其外侧上设有用于球17的滚动槽。球17在外环18中滚动，所述外环最终固定在壳体9的轴承座19中。

中间环16最终设有销20，所述销固定在中间环16的背离壳体9的侧上。

中间环16构成为，使得在其内侧上构成有用于靠内的轴承13的滚动体15的滚动面。所述滚动面构成为基本上是圆柱形的，因为在该实施例中滚动体15设置为滚针。中间环16在其靠外的周向面上设有用于外部的滚动的球17的球滚动面，其中靠外的滚动面与靠内的滚动面不同心地设置。在蜗杆轴2转动时这意味着，中间环16限定转动轴线1的位置，而靠内的滚动轴承13引起蜗杆轴2相对于中间环16的轻微的且无间隙的可转动性。相反，中间环16的转动引起蜗杆轴2的转动轴线1的位置改变进而改变蜗杆6到蜗轮7中的接合。以这种方式尤其能够引起蜗杆轴2到蜗轮7上的进给，以便达到无间隙的齿接合。

在这种设置中，中间环16相对于壳体9经由滚动体17同样被滚动支承。尤其，中间环16本身形成靠外的轴承的一部分，所述靠外的轴承由中间环16、滚动体17和轴承外环18构成。这种设置允许非常少量地调节中间环16，即使所述中间环处于负荷下。蜗杆轴2的位置的设定，更确切地说，蜗杆轴2的转动轴线1相对于蜗轮7的位置的设定能够以这种方式特别精细地且反应快速地实现。

图2示出具有滚动轴承的蜗杆轴以及与蜗杆轴啮合的蜗轮7的立体图，其中没有示出壳体的和电动机的组件。相同的构件具有相同的附图标记。中间环16在此设有两个操纵元件20。所述操纵元件20能够用作用于弹簧的作用点，所述弹簧用于弹性地预张紧，如随后对于图3所描述的。所述操纵元件也能够用作用于电促动器的作用点，所述促动器根据控制和调节来操纵中间环16。

在图2中清楚可见的是，蜗杆轴2的转动轴线与内环14和与中间环16的靠内的滚动面同心地设置，然而相对于中间环16的靠外的滚动面和外环18偏心。与其相应地，中间环16的转动引起转动轴线1相对于蜗轮7的位置移动。中间环16的转动中心，即中间环16能够相对于壳体9转动所围绕的点位于外环18的中间。在图2中可识别的是，所述转动点位于靠内的滚动轴承13之内，所述靠内的滚动轴承由内环14、滚动体15和中间环16的靠内的滚动面构成。在这两个转动中心之间的空间间距能够表示为中间环16的偏心距，并且所述偏心距在此情况下比中间环16的靠内的滚动面的半径更小。在该实施例中，优选这样小的偏心距，因为所述偏心距允许特别精细地设定蜗杆轴2的位置。

图3示出具有两个螺旋弹簧21的图2的实施例，所述螺旋弹簧作用到操纵元件20上。操纵元件20在此构成为轴线平行地设置在中间环16的端侧上的销。螺旋弹簧21致力于牵引。在根据图3的该实施例中，所述螺旋弹簧迫使中间环16沿逆时针方向转动。因为蜗杆轴2的转动点位于中间环16的转动点的左侧，所以蜗杆轴2被弹簧压向蜗轮7。

图4示出一种设置，其中蜗杆轴2在其自由的端部12上以能转动的方式安装在常规的滚动轴承22中。滚动轴承22借助于其外环安置在具有相应的轴承座的凸轮杆23中。凸轮杆23以枢转轴线24安装在壳体9中(在此未示出)。又致力于牵引的螺旋弹簧25接合在凸轮杆23的与枢转轴线24对置的钩状端部26上。轴承22设置在枢转轴线24和钩26之间。拉簧25在图4中向下作用，因此所述拉簧将凸轮杆23进而蜗杆轴2拉到蜗轮7上。以这种方式也达到蜗杆轴2相对于蜗轮7的弹性预张紧。因此，如在图3中，实现蜗杆轴2到蜗轮7中的无间隙的接合。

不同于根据图2和图3的实施方案，在根据图4的实施方案中将轴承22进而蜗杆轴2的转动轴线移动到显著更大的半径上，因为凸轮杆23的枢转轴线24与在图2和3中相比与蜗杆轴的转动轴线1进一步隔开。尤其，在此，偏心距，即转动轴线1与枢转轴线24之间的间距在滚动轴承22的一倍的和三倍的直径之间选择。

在工作时，所述实施例得出的优点是，蜗杆轴2相关于蜗轮7的位置是可调节的。所述调节在根据图2的实施方案中通过促动器来实现，在根据图3和4的实施方案中通过弹簧预张紧来实现。在所有情况下，凸轮的安装构造为，使得蜗杆轴2到蜗轮7上的进给特别低摩擦地且借助于小的起动力矩来实现。以这种方式可补偿在构件尺寸中的和在构件的相对位置中的例如由于热影响而出现的小的变化。凸轮的安装是可略微移动的，使得在齿部接合的区域中或在轴承的区域中不产生不利的力。

附图标记列表

1.转动轴线

2.蜗杆轴

3.电动机

4.电动机轴

5.耦联机构

6.蜗杆齿部

7.蜗轮

8.转向轴

9.传动机构壳体

10.端部

11.滚动轴承

12.端部

13.滚动轴承

14.内环

15.滚动体

16.中间环

17.球

18.外环

19.轴承座

20.销

21.螺旋弹簧

22.滚动轴承

23.凸轮杆

24.枢转轴线

25.螺旋弹簧

26.钩。

Claims (10)

1.一种机电的助力转向器，所述助力转向器具有对蜗杆轴(2)进行驱动的助力电动机(1)，所述蜗杆轴与设置在转向轴(8)上的蜗轮(7)啮合，其中所述蜗轮(7)与转向传动机构的输入轴有效连接，并且其中所述蜗杆轴(2)和所述转向轴(8)以能转动的方式安装在共同的传动机构壳体(9)中，

其中，所述蜗杆轴(2)具有远离电动机的自由的端部(12)，所述自由的端部安装在具有内环(14)、滚动体(15)和中间环(16)的滚动轴承(13)中，其中所述中间环具有用于所述滚动体(15)的靠内的滚动面，

其特征在于，所述中间环具有用于靠外的滚动体(17)的靠外的滚动面，并且其中所述中间环(16)的所述靠内的滚动面和所述靠外的滚动面相对于彼此偏心地设置。

2.根据权利要求1所述的助力转向器，其特征在于，所述中间环(16)与所述滚动体(17)和外环(18)一起形成相对于所述滚动轴承(13)偏心的滚动轴承，所述滚动轴承的外环(18)安置在所述传动机构壳体(9)中的轴承座(19)中。

3.根据权利要求1或2所述的助力转向器，其特征在于，所述中间环(16)借助于弹簧机构(21)被预张紧，使得所述蜗杆轴(2)被强制与所述蜗轮(7)接合。

4.根据权利要求1或2所述的助力转向器，其特征在于，在所述蜗杆轴(2)的所述自由的端部(12)上的所述滚动轴承(13)是滚针轴承。

5.根据权利要求1或2所述的助力转向器，其特征在于，将所述中间环(16)支承在所述传动机构壳体(9)中的所述滚动轴承是球轴承。

6.根据权利要求1或2所述的助力转向器，其特征在于，设有机电的促动器，以便根据控制器通过操纵所述中间环来设定或调节所述蜗杆轴(2)相对于所述蜗轮(7)的位置。

7.根据权利要求6所述的助力转向器，其特征在于，根据由所述助力电动机施加的扭矩来实现控制或调节。

8.一种机电的助力转向器，所述助力转向器具有对蜗杆轴(2)进行驱动的助力电动机(1)，所述蜗杆轴与设置在转向轴(8)上的蜗轮(7)啮合，其中所述蜗轮(7)与转向传动机构的输入轴有效连接，并且其中所述蜗杆轴(2)和所述转向轴(8)以能转动的方式安装在共同的传动机构壳体(9)中，

其中，所述蜗杆轴(2)具有远离电动机的自由的端部(12)，所述自由的端部安装在具有内环、滚动体和外环的滚动轴承(22)中，其中所述滚动轴承(22)安置在凸轮杆(23)中，

其特征在于，所述凸轮杆(23)以能围绕位于所述滚动轴承(22)之外的枢转轴线(24)枢转的方式安装在所述传动机构壳体(9)中，并且设置有机电的促动器，以便根据控制器通过操纵所述凸轮杆来设定或调节所述蜗杆轴(2)相对于所述蜗轮(7)的位置。

9.根据权利要求8所述的助力转向器，其特征在于，所述凸轮杆(23)借助于螺旋弹簧(25)被预张紧，使得所述蜗杆轴(2)被强制与所述蜗轮(7)接合。

10.根据权利要求8所述的助力转向器，其特征在于，根据由所述助力电动机施加的扭矩来实现控制或调节。