CN105164000B - 转向机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于转向机构的固定轴承(5)，该固定轴承具有转动轴承以及偏转环(13)，所述转动轴承包括内轴承壳和外轴承壳，所述内轴承壳设置用于容纳转向机构的小齿轮轴(3)，所述外轴承壳容纳在轴承套筒(12)中，所述轴承套筒(12)具有纵轴线(17)，所述轴承套筒限定一个相对于所述纵轴线(17)呈径向的方向，所述偏转环具有外环(14)以及内环(15)，所述外环以及内环通过一个或多个扭转接片(16)可偏转地连接，其中，外环(14)设置用于将固定轴承(5)支承在转向机构的壳体(1)中，其特征在于，偏转环(13)的内环(15)径向定位地支承并轴向固定在轴承套筒(12)的外侧上。

Description

转向机构
技术领域
本发明涉及一种用于机动车助力转向系统的转向机构并且特别是涉及一种用于此类转向机构的固定轴承。
背景技术
在大多数机动车中装有助力转向系统，所述助力转向系统在转向时产生辅助的转矩并且由此减少须由驾驶员施加到转向柱上的转向力矩。
已知的助力转向系统基于将液压或电驱动装置的驱动功率转换并且传递到转向柱上的转向机构。这样的转向机构通常以螺旋传动机构的形式构成并且尤其是构成为螺旋齿轮传动机构或蜗轮蜗杆传动机构，也就是说，所述转向机构包括直接或间接地与转向直拉杆连接的齿轮以及与该齿轮啮合的通过小齿轮轴被驱动装置驱动的小齿轮。
在这样的转向机构中，问题在于齿轮啮合间隙，所述齿轮啮合间隙由于构件公差、传动元件不同的热膨胀和由于磨损而形成。尤其是在所谓的交替转向时、也就是说在以交替的转向回转连续转向时，此类的齿轮啮合间隙产生不希望的噪声，所述噪声由小齿轮和齿轮的齿的对置齿面的交替贴靠导致。
已知的是，通过如下方式除去齿轮啮合间隙：小齿轮轴可围绕一条轴线偏转地被支承并且借助于一个或多个弹簧元件压靠到齿轮上，所述轴线垂直于小齿轮轴的纵轴线并且与小齿轮和齿轮的齿部嵌接处隔开距离地延伸。在此，小齿轮轴的可偏转性集成到两个支承部之一中，小齿轮轴通过该支承部被在端侧支承。该支承部称为“固定轴承”。在另一个端部的区域中的支承部则带有间隙地实施(所谓的“浮动轴承”)，以便能够实现由偏转运动引起的偏移。固定轴承通常设置在驱动侧，而浮动轴承设置在小齿轮轴的自由端部上。用于将小齿轮按压到齿轮上的所述一个或多个弹簧元件通常集成到浮动轴承中。
一种此类的转向机构例如由WO 2011/073089 A1已知。在这里规定，在固定轴承的区域中容纳小齿轮轴的滚动轴承在外侧支承在偏转套筒中。所述偏转套筒包括轴承套筒和外环，所述轴承套筒尽可能无间隙地容纳滚动轴承，所述外环尽可能无间隙地保持在转向机构的壳体的孔中，其中，外环和轴承套筒通过多个接片连接，所述接片在外环相对于轴承套筒转动时扭转。整个偏转套筒一件式地以板材构件的形式构成。
转向机构的一种与WO 2011/073089 A1类似的设计在至今未公开的德国专利申请10 2012 103 146.0中有描述。然而，偏转环在这里实施为单独的构件。在此，偏转环包括内环以及与该内环通过两个扭转接片连接的外环。外环用于将固定轴承支承在转向机构的壳体中，而内环预紧在滚动轴承和轴承套筒的径向向内弯曲的端部之间。为了可以将偏转环的内环引入轴承套筒中，轴承套筒在相应的纵侧的端部上设有用于容纳扭转接片的两个纵向缝隙。
在该固定轴承中缺点在于相对耗费的制造(由于要引入纵向缝隙)以及相对复杂的装配(由于轴承套筒相对于偏转环所需要的精确定向)。此外，轴承套筒被纵向缝隙在结构上削弱，这可能导致滚动轴承和因此小齿轮轴的支承部的不希望的可运动性。
发明内容
从该现有技术出发，本发明的任务在于，给出一种改善的用于机动车助力转向系统的转向机构。尤其是应该给出一种可简单制造和/或装配的转向机构。
该任务通过一种包括固定轴承的转向机构来完成，其中，该固定轴承具有转动轴承以及偏转环，所述转动轴承包括内轴承壳和外轴承壳，所述内轴承壳设置用于容纳转向机构的小齿轮轴，所述外轴承壳被容纳在轴承套筒中，所述轴承套筒具有纵轴线，所述轴承套筒限定一个相对于所述纵轴线呈径向的方向，所述偏转环具有外环以及内环，所述外环以及内环通过一个或多个扭转接片可偏转地连接，其中，外环设置用于将固定轴承支承在转向机构的壳体中，该固定轴承的特征在于，偏转环的内环径向定位地支承在并轴向固定在轴承套筒的外侧上；另外，所述转向机构包括齿轮、与该齿轮啮合的小齿轮和包括该小齿轮的小齿轮轴，其中，所述小齿轮轴在小齿轮的其中一侧支承在固定轴承中，所述固定轴承形成用于小齿轮轴的偏转轴线，所述偏转轴线横向于小齿轮轴的纵轴线，所述转向机构的特征在于，固定轴承按照本发明构成。按照本发明的固定轴承的有利的实施方式由本发明的后续说明得出。
本发明基于如下构思，将在德国专利申请10 2012 103 146.0中所描述的固定轴承中由偏转环的内环容纳在轴承套筒内产生的缺点通过如下方式避免，即，内环在外侧支承在轴承套筒上。由此，轴承套筒可以具有简单的并且尤其是未开槽的管状，该管状不仅可以低成本地制造，而且装配期间也不要求特别的定向。然而为了实现小齿轮轴在固定轴承中的尽可能无间隙的支承，这种按照本发明的解决方案要求，小齿轮轴的运动尽可能无间隙地从该小齿轮轴传递到转动轴承上并且然后通过轴承套筒传递到偏转环上。按照本发明，这通过转动轴承在轴承套筒中和偏转环在轴承套筒上的合适的轴向不能运动的支承来实现。
与此相应的是一种同类的用于转向机构的固定轴承，该固定轴承包括转动轴承(尤其是滚动轴承)以及偏转环，所述转动轴承具有内轴承壳和外轴承壳，所述内轴承壳设置用于容纳转向机构的小齿轮轴，所述外轴承壳被容纳在轴承套筒中，所述偏转环具有外环以及内环，所述外环以及内环通过一个或多个扭转接片(弹性)可偏转地连接，其中，外环设置用于将固定轴承支承在转向机构的壳体中，按照本发明通过如下方式进一步改进，即，偏转环的内环在外侧支承在并轴向固定在轴承环上。
在按照本发明的固定轴承的一种优选的设计中可以规定，轴承套筒具有第一纵向区段和第二纵向区段，其中，第二纵向区段具有比第一纵向区段小的外径和内径，从而在第一和第二纵向区段之间在外侧和内侧都构成有止挡部，其中，转动轴承贴靠在内侧的止挡部上并且偏转环贴靠在外侧的止挡部上。
这构成了用于转动轴承以及偏转环的两个(纵向)止挡部的在结构上特别简单的集成。一种此类的轴承套筒可以特别优选通过由管状的半成品成形而产生，其中，应该优选规定，轴承套筒以尽可能恒定的壁厚构成。此外，套筒壁的构成止挡部的径向延伸区段应该优选关于轴承套筒的纵轴线尽可能垂直地定向。
除了由管状的半成品成形之外也存在如下可能性：通过对管状或棒状的半成品进行切削加工(尤其是车削)制成止挡部。原则上也存在如下可能性：止挡部通过单独的构件、例如止挡环构成，所述止挡环嵌入到轴承套筒的内槽或外槽中或与轴承套筒以其它方式连接(例如熔焊、钎焊、粘接)。
在按照本发明的固定轴承的一种优选的设计中可以规定，轴承套筒的、尤其是第一纵向区段的自由端部径向向内成形，以便构成内凸缘，所述内凸缘构成用于转动轴承的(第二)(纵向)止挡部。这在结构上简单实现了转动轴承在两侧的纵轴向固定。因此，完全的纵轴向固定通过在转动轴承被引入轴承套筒中之后的成形步骤完成。但备选地也存在如下可能性：通过单独的止挡元件、例如止挡环构成端侧的止挡部。
以相应的方式也可以有利地规定，轴承套筒的、尤其是第二纵向区段的、与偏转环相邻的自由端部径向向外成形，以便构成外凸缘，所述外凸缘形成用于偏转环的(第二)(纵向)止挡部。
为了在偏转环和成形的轴承套筒之间实现轴向力的尽可能均匀的传递，有利地可以设有设置在偏转环和外凸缘之间的垫圈。
因为借助于偏转环可以实现对小齿轮轴的偏转轴线的固定，所以在固定轴承装配在转向机构中之后偏转环应当不再可以扭转。因此，应该为此实现用于偏转环的抗扭转部。这可以有利地在用于构成外凸缘的优选的成形中通过如下方式实现，即，弹簧环和/或垫圈具有(至少一个)突出部和/或(至少一个)凹部，所述突出部和/或凹部与外凸缘构成形锁合的抗扭转部，其方式为，在成形时，轴承套筒的材料被压到凹部中或突出部被压到轴承套筒的外凸缘中，从而实现形锁合连接。
按照本发明的转向机构包括至少一个齿轮、与该齿轮啮合的小齿轮和包括该小齿轮的小齿轮轴，其中，所述小齿轮轴在小齿轮的其中一侧支承在按照本发明的固定轴承中，所述固定轴承形成用于小齿轮轴的偏转轴线，所述偏转轴线横向于小齿轮轴的纵轴线，并且小齿轮轴在小齿轮的其中另一侧优选支承在浮动轴承中。
附图说明
接着借助于在附图中示出的实施例进一步解释本发明。
其中：
图1以纵剖视图示出按照本发明的转向机构；
图2以透视图示出转向机构的固定轴承；
图3以前视图示出固定轴承；并且
图4以沿图3中的截面IV-IV的纵剖视图示出固定轴承。
具体实施方式
图1示出按照本发明的转向机构的一种实施方式的重要组成部分。所述转向机构包括壳体1，在所述壳体内支承有齿轮2以及与该齿轮2啮合的小齿轮。小齿轮和包括小齿轮的小齿轮轴3以蜗杆的形式集成地构成。
齿轮2牢靠地紧固在转向柱4上或紧固在机动车的转向机构的输出轴上。
小齿轮轴3具有在驱动侧的端部，所述小齿轮轴通过该端部与未示出的驱动装置(例如电动机)的输出轴是可连接的。在该驱动侧的端部的区域中，小齿轮轴3借助于第一支承部支承在壳体1中。该支承部构成为固定轴承5，所述固定轴承基本上不允许小齿轮轴3相对于壳体1的平移，然而允许围绕偏转轴线6的偏转。
该偏转引起小齿轮轴3的与驱动端的端部对置的自由端部的偏移，所述自由端部在这里借助于浮动轴承7支承在壳体1的相应的容纳部中。所述浮动轴承7这样构成，使得该浮动轴承允许自由端部的由小齿轮轴3的偏转产生的偏移。
固定轴承5和浮动轴承7分别包括以(球)滚动轴承8、9形式的转动轴承。小齿轮轴3的相应区段尽可能无间隙地支承在这些滚动轴承8、9的内轴承壳中，而滚动轴承8、9的外轴承壳分别支承在支承装置10、11中，所述支承装置又尽可能无间隙地设置在壳体1的相应容纳部中。支承装置10、11在结构上这样构成，使得所述支承装置在固定轴承5的情况下能够实现小齿轮轴3围绕偏转轴线6的偏转并且在浮动轴承7的情况下能够实现小齿轮轴3的自由端部的偏移。
为此，固定轴承5的支承装置10包括具有圆形横截面的轴承套筒12，所述轴承套筒在第一纵向区段中在内侧容纳滚动轴承8并且在第二纵向区段中在外侧容纳偏转环13。
偏转环13包括外环14和内环15。外环14通过两个扭转接片16与内环15连接。外环14、内环15和扭转接片16例如由弹簧钢一件式地制成。这两个扭转接片16共线地延伸并且形成偏转轴线6，外环14相对于内环15围绕所述偏转轴线是可偏转的。然而扭转接片16并且因此偏转轴线6在此不延伸通过偏转环13的和因此小齿轮轴横截面的中心，而是与其径向错开(参考图3)。偏转轴线6因此不与小齿轮轴3的纵轴线17相交。
通过扭转接片16相对于偏转环13的中心的径向错位，偏转轴线6转移到小齿轮轴3的外周附近，从而可以减少或避免反作用力矩的形成，所述反作用力矩由于在小齿轮和齿轮2的齿啮合中产生的啮合力结合啮合力的作用线与偏转轴线6的距离而产生或可能产生。为了尽可能完全避免反作用力矩而规定，偏转轴线6处于这样的切面内，所述切面在齿轮2和小齿轮的两个节圆或基圆的接触点中形成。
轴承套筒12的第二纵向区段的内径和外径都小于第一纵向区段的相应直径。由此构成具有精确地径向延伸的、即垂直于轴承套筒12(或小齿轮轴)的纵轴线17延伸的壁区段的环形凸肩18。该凸肩在内侧构成用于滚动轴承8的第一(纵向)止挡部并且在外侧构成用于偏转环13的内环15的第一(纵向)止挡部。为了将滚动轴承8和偏转环13尽可能不可运动地沿纵轴向固定在轴承套筒12中或上，此外分别设有第二(纵向)止挡部。所述第二止挡部由轴承套筒12的成形的径向延伸的自由端部构成。在此，相邻于滚动轴承8的自由端部径向向内延伸地定向，而相邻于偏转环13的自由端部径向向外延伸地定向。在滚动轴承8推入轴承套筒12中并且偏转环13推到该轴承套筒上之后，完成轴承套筒的自由端部的成形。
在偏转环13的内环15以及轴承套筒12之间设有抗扭转部。所述抗扭转部以凹部19的形式构成在偏转环13的内环15中。轴承套筒12的材料在相应的自由端部成形时被压到所述抗扭转部中，从而构成用于阻止在轴承套筒12和偏转环13之间的相对转动的形锁合连接。
在偏转环13的外环14上构成有凸起部20并且在相反侧构成有相应的凹部21。所述凸起部和凹部用于将偏转环13以及与其抗扭转连接的轴承套筒12准确限定地定位在壳体1中。壳体1为此具有相应的对应轮廓。
附图标记列表
1 壳体
2 齿轮
3 小齿轮轴
4 转向柱或输出轴
5 固定轴承
6 偏转轴线
7 浮动轴承
8 固定轴承的滚动轴承
9 浮动轴承的滚动轴承
10 固定轴承的支承装置
11 浮动轴承的支承装置
12 轴承套筒
13 偏转环
14 外环
15 内环
16 扭转接片
17 轴承套筒和小齿轮轴的纵轴线
18 凸肩
19 凹部
20 凸起部
21 凹部

Claims (8)

1.用于转向机构的固定轴承(5)，该固定轴承具有转动轴承以及偏转环(13)，所述转动轴承包括内轴承壳和外轴承壳，所述内轴承壳设置用于容纳转向机构的小齿轮轴(3)，所述外轴承壳被容纳在轴承套筒(12)中，所述轴承套筒(12)具有纵轴线(17)，所述轴承套筒限定一个相对于所述纵轴线(17)呈径向的方向，所述偏转环具有外环(14)以及内环(15)，所述外环以及内环通过一个或多个扭转接片(16)可偏转地连接，其中，外环(14)设置用于将固定轴承(5)支承在转向机构的壳体(1)中，其特征在于，偏转环(13)的内环(15)径向定位地支承在并轴向固定在轴承套筒(12)的外侧上。
2.按照权利要求1所述的固定轴承(5)，其特征在于，轴承套筒(12)具有第一纵向区段和第二纵向区段，其中，第二纵向区段具有比第一纵向区段小的外径和内径，从而在第一和第二纵向区段之间在外侧和内侧都构成有止挡部，其中，转动轴承贴靠在内侧的止挡部上并且偏转环(13)贴靠在外侧的止挡部上。
3.按照权利要求1或2所述的固定轴承(5)，其特征在于，轴承套筒(12)管状地以恒定的壁厚构成。
4.按照权利要求1或2所述的固定轴承(5)，其特征在于，轴承套筒(12)的一个自由端部径向向内成形，以便构成内凸缘，所述内凸缘构成用于转动轴承的止挡部。
5.按照权利要求1所述的固定轴承(5)，其特征在于，轴承套筒(12)的一个自由端部径向向外成形，以便构成外凸缘，所述外凸缘构成用于偏转环(13)的止挡部。
6.按照权利要求5所述的固定轴承(5)，其特征在于，设有在偏转环(13)和外凸缘之间设置的垫圈。
7.按照权利要求5或6所述的固定轴承(5)，其特征在于，偏转环(13)和/或垫圈具有突出部和/或凹部(19)，所述突出部和/或凹部与外凸缘构成形锁合的抗扭转部。
8.转向机构，包括齿轮(2)、与该齿轮啮合的小齿轮和包括该小齿轮的小齿轮轴(3)，其中，所述小齿轮轴(3)在小齿轮的其中一侧支承在固定轴承(5)中，所述固定轴承形成用于小齿轮轴(3)的偏转轴线(6)，所述偏转轴线横向于小齿轮轴(3)的纵轴线(17)，其特征在于，固定轴承(5)按照上述权利要求之一构成。
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