CN103517846A - 齿条式转向机构的压块 - Google Patents

Abstract

一种齿条式转向机构的压块（9），其中，压块（9）可以沿着压力轴线（D）压向齿条（5），其中，压块（9）具有用于齿条（5）的沿着其齿条轴线（Z）的导向部（14），其中，设置有用于沿着调节轴线（S）调节压块（9）的导向部（14）的调节装置（17），其中，调节轴线（S）与包含压力轴线（D）和齿条轴线（Z）的平面相交。齿条（5）可以有针对性地偏离轴线，以减小不期望的噪声。

Description

齿条式转向机构的压块

技术领域

本发明涉及一种机动车的齿条式转向机构的压块以及一种设有这种压块的齿条式转向机构。

背景技术

由US 6,644,432 B1公开了一种机电的齿条式转向机构，其中，由电机驱动的滚珠丝杠传动装置用于转向助力器。齿条式转向机构的齿条具有如下部段，联接在转向轴上的转向齿轮与该部段的齿啮合。驾驶员的转向运动通过转向轴和转向齿轮被转换成齿条的平移移动。

在该齿条上设置有构造为丝杠的部段。在该丝杠上布置有丝杠螺母，驱动轮抗相对转动地（drehfest）布置在该丝杠螺母上。此外还设置有皮带传动装置，其中，齿带包绕电机的电机齿轮以及丝杠螺母的驱动轮。丝杠螺母通过双列凹槽球轴承支承在转向器壳体中。为了此目的，转向器壳体具有容纳部作为用于凹槽球轴承的轴承座，其中，凹槽球轴承的外圈以公知方式紧紧贴合地插入轴承座中。

为了使滚珠丝杠传动装置安静运行，丝杠螺母通常几乎无间隙地在中间接有滚珠的情况下能转动支承在丝杠上。这些滚珠一方面在丝杠的滚珠滚槽上滚动，而另一方面在丝杠螺母的滚珠滚槽上滚动。丝杠螺母和丝杠的滚珠滚槽限定出连续的滚珠滚道，在这些滚珠滚道中滚珠连续环绕。

在理想情况下，丝杠、丝杠螺母、凹槽球轴承以及转向器壳体轴承座的轴线对齐（也就是说重合）。

为了使与转向杆相连的转向齿轮与齿条的齿无问题地啮合，通常设置所谓的压块，其将齿条沿着压力轴线压到转向齿轮上。压块可以通过支撑在转向器壳体上的弹簧元件弹簧加载齿条的背部，其中，在这种情况下压力轴线是弹簧轴线。齿条的背部与齿部段在周侧上对置。借助压块确保了转向齿轮无间隙地啮合到齿条的齿中。压块可以连同被支承的转向齿轮一起形成用于齿条在转向器壳体中的支承部位。

压块通常设有由容纳部壁限定出的容纳部，其中，齿条以其背部伸入该容纳部中。齿条在容纳部中可纵向移动地被引导。横向于齿条纵轴线，齿条在容纳部的容纳部壁上可纵向移动地被引导。

图7示出公知齿条式转向机构的横截面图。转向轴1通过滚珠轴承3和滚针轴承4支承在转向器壳体2中。齿条5布置在转向器壳体2中。转向轴1设有转向齿轮6，其布置在滚针轴承4与滚珠轴承3之间。转向齿轮6与构造在齿条5上的齿7咬合。布置在转向器壳体2中的压块9压向齿条5的与齿7对置的背部8。压块9弹簧加载齿条5压向转向齿轮6并且使转向齿轮6与齿条5的齿7无间隙地啮合。螺旋压簧10朝向齿条5的背部8的方向弹簧加载压块9。

已经注意到，根据齿条在转向器壳体中的位置的不同可以察觉到不期望的啪嗒啪嗒的噪声。

发明内容

本发明任务在于克服这些缺点。

根据本发明，该任务通过根据权利要求1的压块和根据权利要求10的设有这种压块的齿条式转向机构来解决。通过布置用于沿着调节轴线调节压块的导向部的调节装置可以无问题地调节导向部，其中，调节轴线与包含压力轴线和齿条轴线的平面相交。

齿条相对于转向器壳体所期望的偏转或者翻转可以利用根据本发明的压块来实现，该偏转或者翻转也可以被描述为齿条有针对性地偏离轴线。通过有针对性地偏离轴线，齿条在转向器壳体中翻转，其中，可以明显减小不期望的噪声。

在具有以电机方式操作的滚珠丝杠传动装置的齿条式转向机构中，利用根据本发明的压块可以调节滚珠丝杠传动装置中的间隙，以明显减小由滚珠丝杠传动装置产生的噪声。一方面，缩窄了用于滚珠的滚珠滚道，而另一方面也减小了滚珠丝杠传动装置的推力轴承中的间隙；该推力轴承在转向器壳体中支承被驱动的丝杠螺母。

丝杠螺母可以不跟随齿条偏离轴线，这是因为其通过滚动轴承在转向器壳体上固定在其位置中。通常并不设置滚动轴承的能枢转性，这样在所描述的应用中，丝杠螺母由运行决定地将倾斜力矩传递到转向器壳体中。由于偏离轴线，丝杠相对于丝杠螺母翻转，以使滚珠在缩窄的滚珠滚道中运转。从齿条的正常位置出发偏离轴线例如0.2度至0.3度就足以克服不期望的啪嗒啪嗒的噪声。当相对于丝杠螺母调节齿条不发生翻转时，给出了正常位置。

用于使齿条偏离轴线的调节运动包含至少一个运动分量，其横向于齿条的纵轴线指向。在该横向方向上，压块的导向部携动齿条。为了此目的，压块可以用公知方式设有由容纳部壁限定出的容纳部，齿条以其背部伸入该容纳部中。布置在齿条的两个纵向侧上的侧向容纳部壁部分围嵌齿条，从而通过压块的调节运动，使齿条压到两个容纳部壁中的一个上并且偏离轴线。

压块的导向部以有利方式借助锁定装置在调节轴线的方向上被锁定。当调节出导向部的适当位置（在该位置中避免了啪嗒啪嗒的噪声）时，可以操作锁定装置，从而使导向部不能进一步沿着调节轴线运动。针对锁定装置而言，例如可以使用螺栓或者卡止元件。

当压块例如构建成多部分式的并且由具有导向部的上部分和下部分形成时，上部分可以在调节好的位置中通过锁定装置以所描述的方式锁定在下部分上。下部分可以实施为能沿着压力轴线，但不沿调节轴线调节的。

一方面利用本发明确保了压块可以用公知方式弹簧加载齿条背部。压块的压力轴线和齿条的纵轴线展开一个平面，其中，调节轴线与该平面相交。调节轴线的位置布置成使压块沿着调节轴线的调节不会不利地影响压块弹簧加载齿条；确保了转向齿轮与齿条的齿无问题地啮合。

另一方面，通过根据本发明的调节装置齿条可以用所描述的方式偏离轴线，从而避免了不期望的啪嗒啪嗒的噪声。

为了使摩擦最小化，往往在滚珠丝杠传动装置中设置有间隙，该间隙在快速的往复运动中可能会引起噪声。滚珠丝杠传动装置的间隙过窄可能会导致不期望地高的推力。该推力可以理解为使齿条可以平移运动的力，其中，齿条的该平移运动被转换成丝杠螺母的转动。滚珠丝杠传动装置在这种情况下向后被驱动，平移移动被转换成旋转。当未激活伺服驱动装置并且齿条式转向机构仅可以通过施加到转向轮上的转向力操作时，该推力是非常重要的。从行驶机构施加到转向器上的复位力使得车轮自动针对直线行驶复位。在滚珠丝杠传动装置中的间隙非常小的情况下，推力过大可能使复位变得困难。另一方面，滚珠丝杠传动装置中的间隙过大可能造成不期望的啪嗒啪嗒的噪声。

根据本发明的调节装置可以具有弹簧元件，在其弹簧力的作用下能沿着调节轴线调节压块。由此可以实现使齿条弹性地偏离轴线，其中，克服了滚珠丝杠传动装置中或者其在转向器壳体上的轴承中的不期望的间隙，而不会产生不允许地高的摩擦。此外，在作用于齿条上的弹性倾斜力矩的情况下，滚珠丝杠传动装置中的间隙如下这样大地来选择，即，避免了滚珠丝杠传动装置中在压块的压力轴线方向上几何形状的张紧。这意味着，在丝杠螺母与丝杠之间没有张紧的情况下仅可以实现使压块以本身公知的方式弹簧加载齿条。在压块的导向部沿着调节轴线偏转的情况下，齿条有针对性地弹性地偏离轴线可以实现进一步减小或克服滚珠丝杠传动装置中所期望的间隙。弹簧元件可以实现自动校准压块，以便克服滚珠丝杠传动装置中不期望的间隙。

在齿条式转向机构运行时，可以将齿条的径向力，例如通过斜齿的转向齿轮的啮合施加到压块上。视根据本发明的调节装置的设计方案而定，这可能会导致压块的导向部在调节轴线中抵抗调节装置的弹簧元件的起作用的弹簧力被复位。为了可以实现压块对齿条的纵向引导，但不允许横向于齿条纵轴线的其他自由度，可能适宜的是，借助适当的技术措施防止压块复位。例如调节运动可以是有摩擦的，以便排除复位。在此自锁可以起作用，类似于在螺栓连接中那样，在该螺纹连接中，螺距被调节成小到使螺栓的轴向负荷不被转换成螺栓与螺母之间的相对转动。

同样可能适宜的是，借助根据本发明的调节装置可以避免对压块导向部过量地校准。在这种情况下，在借助调节装置调节压块之后紧接着可以通过适当的器件锁定或者固定调节装置。锁定可以形状锁合地（formschluessig）进行，固定可以利用粘合剂来进行，该粘合剂将为了调节压块必须能相互运动的组件彼此粘接在一起。

根据本发明的压块也可以具有不带所描述的弹簧元件的调节装置并且无问题地满足所设定的目的；当应当锁止压块沿着压力轴线所调节出的位置，也就是说应当固定或者锁定调节装置时，那么提供了不带弹簧元件的调节装置。

特别有利的根据本发明的改进方案设置了多部分式的压块，其中，调节部件设有导向部，其中，调节部件通过偏心轮与压块的能转动运动的转动部件能枢转运动地相连。

这种多部分式压块与公知的压块一样可以容纳在转向器壳体的所设置的壳体孔中。通过偏心轮可以在转动部件相对于调节部件相对转动时进行调节部件沿着调节轴线所期望的调节。

在属权利要求中描述了该多部分式压块的改进方案。

偏心轮优选布置成使调节部件的调节运动不会导致不期望地不利地影响转向齿轮与齿条的齿啮合。圆柱形转动部件可以同轴布置在壳体孔中并能在该壳体孔中转动。偏心轮轴线可以平行于壳体孔的轴线布置，其中，壳体孔的轴线同时可以是用于压块的压力轴线。

附图说明

以下借助根据本发明的具有多部分式压块的齿条式转向机构进一步阐释本发明。

在附图中：

图1以示意图示出根据本发明的具有根据本发明的压块的齿条式转向机构的纵剖图；

图2示出图1中的齿条式转向机构的另一纵剖图；

图3示出图1中布置的压块的纵剖图；

图4示出图3中的压块的视图；

图5和图6示出与图3和图4一样的图示，但带有经调节的压块；

图7示出公知的齿条式转向机构的横截面图。

具体实施方式

图1和图2以两个不同的纵剖图示出根据本发明的齿条式转向机构。只要与图7中公知的齿条式转向机构一致，就使用相同的附图标记。

转向轴1支承在转向器壳体2中。齿条5布置在转向器壳体2中。转向轴1设有转向齿轮6。转向齿轮6与构造在齿条5上的齿7咬合。布置在转向器壳体2的壳体孔2a中的压块9压向齿条5的与齿7对置的背部8。压块9弹簧加载齿条5压向转向齿轮6并且使转向齿轮6与齿条5的齿7无间隙地啮合。螺旋压簧10朝向齿条5的背部8方向沿着压力轴线D弹簧加载压块9。

在转向器壳体2中装有本身公知的滚珠丝杠传动装置10，其具有被驱动的丝杠螺母11和丝杠12。丝杠螺母11通过滚珠轴承13能转动地支承在转向器壳体2中。在丝杠螺母11与丝杠12之间布置有未画出的滚珠，这些滚珠在未画出的滚珠滚道上滚动，这些滚珠滚道由丝杠12和丝杠螺母11的滚珠槽来限定。丝杠12与齿条5构造为一体式的。丝杠12和齿条5具有共同的齿条轴线Z。

图3、图4、图5和图6示出布置在壳体孔2a中的压块9。压块9以公知方式设有用于齿条5的导向部14。导向部14通过由容纳部壁15限定出的容纳部16形成，该容纳部在本实施例中具有大致呈圆柱形的壁。齿条5以其背部8伸入容纳部16中。

压块9实施为多部分式的并且设有调节装置17，该调节装置设置用于沿着调节轴线S调节压块9的导向部14。调节轴线S与包含压力轴线D以及齿条轴线Z的平面相交。图3示出彼此垂直的轴线Z、D和S。在本实施例中，调节轴线S横向于压力轴线D和齿条轴线Z所处的平面布置。与该直角布置方式不同的布置方式也是可行的。重要的是，调节轴线S位于与压力轴线D和齿条轴线Z所处平面相交的平面内。

从图3和图5可以得到，在操作调节装置17的情况下，压块9沿着调节轴线S以调节路径s被移动，其中，利用这些轴线的给定的布置方式确保了该调节不会给压块9弹簧加载转向齿轮6带来不利影响。

调节装置17包括偏心轮18，该偏心轮将压块9的调节部件19与压块9的转动部件20彼此相连。调节部件18设有用于齿条5的导向部14。转动部件20同轴地布置并能转动地支承在壳体孔2a中。偏心轮轴线和压力轴线D以及壳体孔2a的孔轴线彼此平行布置。图5中绘出偏心率e，其由偏心轮轴颈21的偏心轮轴线21a与转动部件20的轴线的中点间距给定。偏心轮轴线21a平行于压力轴线D和孔轴线地布置。压块沿着压力轴线D的移动不会影响偏心轮轴线21a的位置。

在操作调节装置17的情况下，齿条横向于其纵轴线被压到容纳部16的两个侧向容纳部壁15中的一个上并且被压块9沿着调节轴线S携动。因而沿着调节轴线S作用的调节力通过容纳部壁15传递到齿条5上，以使其偏离轴线。

图3和图5清楚示出偏心轮18的偏心轮轴颈21，其设置在调节部件19上且伸入转动部件20的偏心轮孔22中。偏心轮孔22相对于圆柱形转动部件20的纵轴线偏心地布置。

调节装置17此外还包括弹簧23，该弹簧在本实施例中构造为螺旋压簧。弹簧22一方面支撑在压块9的转动部件20上，另一方面弹簧加载调节部件19。

图4和图6示出多部分式压块9，其具有偏心轮18，该偏心轮处于偏心轮18的两个最终位置中，在这两个最终位置中，调节部件19沿着调节轴线S移动。

在操作调节装置17的情况下，齿条5在转向器壳体2中偏转或者偏离轴线，其中，齿条5围绕滚珠丝杠传动装置10的滚珠轴承13翻转。因而通过该翻转运动，丝杠12相对于丝杠螺母11翻转，其中，可以缩窄和调节布置在丝杠螺母11与丝杠12之间的滚珠的间隙。利用根据本发明的压块9可以如下这样影响该间隙，即，可以克服由滚珠丝杠传动装置10的滚珠滚道中的滚珠的间隙造成的不期望的啪嗒啪嗒的噪声。

根据本发明的压块可以设有锁定装置24，以使压块锁定在偏心轮位置中，在该偏心轮位置中弹簧22预张紧。在将多部分式压块9装入齿条式转向机构中之后可以松开锁定装置24，从而在弹簧23的弹簧力作用下调节部件19在壳体孔2a中并相对于调节部件19扭转，其中，基于偏心轮18，压块9的调节部件19沿调节轴线S被移动。如果到达了调节部件19所力求的位置，那么就可以再次启用锁定装置24，从而排除转动部件20相对于调节部件19进一步枢转。

在本实施例或者在其他根据本发明的改进方案中，锁定装置24可以由销25形成（图5），该销将为了调节而必须能沿轴线相互运动的部件形状锁合地彼此相连。偏心轮轴颈21可以设有多个沿其外周分布的盲孔。销25布置在转动部件20的横向孔中并且在调节部件19的所设定的位置中移位到合适的盲孔中，从而调节部件19与转动部件20之间形状锁合的连接被设置成使调节部件19不能进一步调节运动。代替该形状锁合连接也可以涂覆快速硬化的粘合剂，其中，已硬化的粘合剂将压块的所提到的部件彼此牢牢地连接在一起。

附图标记列表

1.转向轴

2.转向器壳体

2a 壳体孔

3.滚珠轴承

4.滚针轴承

5.齿条

6.转向齿轮

7.齿

8.背部

9.压块

10.滚珠丝杠传动装置

11.丝杠螺母

12.丝杠

13.滚珠轴承

14.导向部

15.容纳部壁

16.容纳部

17.调节装置

18.偏心轮

19.调节部件

20.转动部件

21.偏心轮轴颈

21a 偏心轮轴线

22.偏心轮孔

23.弹簧

24.锁定装置

25.销

Claims (15)

1.一种齿条式转向机构的压块（9），其中，压块（9）能沿着压力轴线（D）压向齿条（5），其中，压块（9）具有用于齿条（5）的沿着所述齿条的齿条轴线（Z）的导向部（14），其特征在于，设置有用于沿着调节轴线（S）调节压块（9）的导向部（14）的调节装置（17），其中，调节轴线（S）与包含压力轴线（D）和齿条轴线（Z）的平面相交。

2.根据权利要求1所述的压块（9），所述压块的导向部由用于围嵌齿条（5）的由容纳部壁（15）限定出的容纳部（16）形成。

3.根据权利要求1所述的压块（9），其中，在操作调节装置（17）的情况下，沿着调节轴线（S）作用的调节力通过容纳部壁（15）来传递。

4.根据权利要求1所述的压块（9），其中，调节装置（17）具有弹簧（23），在所述弹簧的弹簧力作用下能沿着调节轴线（S）调节压块（9）的导向部（14）。

5.根据权利要求1所述的压块（9），所述压块实施为多部分式的，其中，压块（9）的调节部件（19）设有导向部（14）并且通过偏心轮（18）与压块（9）的能转动运动的转动部件（20）相连。

6.根据权利要求4和5所述的压块（9），其中，弹簧元件（23）一方面支撑在转动部件（20）上，而另一方面支撑在压块（9）的调节部件（19）上。

7.根据权利要求5所述的压块（9），其中，偏心轮（18）的偏心轮轴线（21a）横向于调节装置（17）的调节轴线（S）布置。

8.根据权利要求5所述的压块（9），其中，偏心轮轴线（21a）平行于压块（9）的压力轴线（D）布置。

9.根据权利要求5所述的压块（9），其中，调节好的调节部件（19）相对于转动部件（20）被锁定或固定。

10.一种齿条式转向机构，所述齿条式转向机构具有转向器壳体（2）和布置在所述转向器壳体中的齿条（5），并且还具有根据权利要求1所述的沿着压力轴线（D）压向齿条（5）的压块（9），其中，压块（9）布置在壳体孔（2a）中。

11.根据权利要求2和10所述的齿条式转向机构，其中，齿条（5）啮合到容纳部（16）中，其中，齿条（5）能在到达齿条（5）的两个纵向侧的容纳部壁（15）上沿纵向移动地被引导。

12.根据权利要求5和10所述的齿条式转向机构，其中，同轴地布置在壳体孔（2a）中的转动部件（20）能相对于转向器壳体（2）转动。

13.根据权利要求10所述的齿条式转向机构，其中，压块（9）沿着横向于齿条轴线（Z）布置的压力轴线（D）被弹簧加载，其中，调节轴线（S）横向于齿条轴线（Z）以及横向于压力轴线（D）布置。

14.根据权利要求10所述的齿条式转向机构，其中，设置有滚珠丝杠传动装置（10），所述滚珠丝杠传动装置的丝杠螺母（11）能转动地布置在丝杠（12）上，其中，丝杠（12）以齿条（5）的轴向延长部形成，其中，压块（9）在轴向上与滚珠丝杠传动装置（10）相间隔地布置。

15.根据权利要求1所述的压块，其中，导向部（14）借助锁定装置（24）能在调节轴线（S）的方向上被锁定。

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