CN105377669B - 用于小齿轮轴承的游隙补偿 - Google Patents

用于小齿轮轴承的游隙补偿 Download PDF

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Abstract

本发明涉及齿条和小齿轮传动装置，其具有转向壳体而无推力块连接件，其中齿条可滑动地安装在转向壳体中，该传动装置具有小齿轮(3)，该小齿轮(3)可旋转地安装在具有纵向轴线的壳体(4)的轴承(8)中，且小齿轮(3)具有与齿条的齿接布置啮合的小齿轮齿接布置，其中轴承布置(1)将小齿轮的轴承(8)安装在壳体(4)中，并且其中轴承布置(1)具有：引导件(11)，其邻接壳体(4)设置并且具有内部引导表面(14)；和滑动件(9)，其围绕轴承(8)并且具有外部引导表面(13)，其中滑动件(9)被引导从而能够借助引导表面(13、14)在壳体的纵向轴线的方向上滑动，结果是能够在齿条的方向上调节小齿轮(3)。

Description

用于小齿轮轴承的游隙补偿
技术领域
本发明涉及齿条和小齿轮传动装置，所述齿条和小齿轮传动装置具有转向壳体而无推力块连接件，其中齿条能够滑动地安装在转向壳体中，所述齿条和小齿轮传动装置具有小齿轮，所述小齿轮能够旋转地安装在具有纵向轴线的壳体中的至少一个轴承中，并且所述小齿轮具有与所述齿条的齿接布置啮合的小齿轮齿接布置。
背景技术
这样的齿条和小齿轮转向系统在现有技术中已经在相当长的时间内为人所知。在这些转向系统中，齿条在转向壳体的纵向方向上可滑动地被引导。可旋转地安装在转向壳体中的小齿轮啮合在齿条的齿接布置中，在以旋转固定的方式连接至小齿轮的转向柱旋转的情况下，造成齿条的横向位移，这转而经由转向拉杆和转向关节造成机动车辆的转向轮的枢转。
小齿轮和齿条之间的齿接布置的啮合应当尽可能的无游隙，特别是因为不然在向前行进或加载方向逆转的情况下在齿接布置啮合中产生噪声。
转向游隙对于机动车辆的驾驶行为也是不利的。为了形成无游隙啮合，通常通过弹簧加载的推力块使齿条挤压小齿轮。推力块本身倚靠着齿条的远离齿接布置的表面并且容纳在转向壳体中通常为圆柱形的孔中。已知的压力机构的示例例如在欧洲专利申请EP 0758 605 A1 和EP 0 860 345 A3中进行了详细说明。
推力块的制造和安装的成本较高。转向壳体上需要单独的连接件。推力块必须设置有弹簧和调节螺钉以及用于固定调节螺钉的锁定螺母。其形状必须非常精确地适配齿条和连接件。此外，推力块必须被润滑和调节。这是同样增加所述转向系统的成本的一项巨大花费。然而，目前几乎所有的齿条和小齿轮转向系统都设置有推力块。
从DE 10 2009 014 671 A1已知另一个不具有推力块的技术方案。在所述文献中，提出齿条的偏心滑动轴承相对于转向壳体可旋转，结果是可以在转向小齿轮的方向上调节齿条。因此有可能在安装转向齿轮的过程中通过旋转轴承从而朝向小齿轮调节齿条，结果是可以调节这种齿接布置的啮合中的游隙。该技术方案的缺点是尽管有可能调节游隙，但是无法产生在负载下屈服的弹性预应力。
发明内容
因此本发明的目的是改进齿条和小齿轮转向系统而无需开头提及的设计中的推力块，从而可以实现具有弹性预应力的小齿轮和齿条之间的无游隙的啮合。
为了实现该目的，本发明提供一种齿条和小齿轮传动装置，所述齿条和小齿轮传动装置具有转向壳体而无推力块连接件，其中齿条能够滑动地安装在所述转向壳体中，所述齿条和小齿轮传动装置具有小齿轮，所述小齿轮能够旋转地安装在具有纵向轴线的壳体中的至少一个轴承中，并且所述小齿轮具有与所述齿条的齿接布置啮合的小齿轮齿接布置，轴承布置将所述小齿轮的轴承安装在所述壳体中，其中所述轴承布置具有：引导件，其邻接靠着所述壳体设置并且具有内部引导表面，以及滑动件，其围绕所述轴承并且具有外部引导表面；其中所述滑动件被引导从而能够借助引导表面在所述小齿轮的纵向轴线的方向上滑动，结果是能够在所述齿条的方向上调节所述小齿轮。
因此，提供了齿条和小齿轮传动装置，其具有转向壳体而无推力块连接件，其中齿条可滑动地安装在所述转向壳体中，所述齿条和小齿轮传动装置具有小齿轮，所述小齿轮可旋转地安装在具有纵向轴线的壳体的轴承中，并且所述小齿轮具有与所述齿条的齿接布置啮合的小齿轮齿接布置，其中轴承布置将所述小齿轮的轴承安装在所述壳体中，其中所述轴承布置具有引导件和滑动件，所述引导件邻接抵靠所述壳体设置并且具有内部引导表面，所述滑动件围绕所述轴承并且具有外部引导表面，其中所述滑动件被引导从而能够借助所述引导表面在所述壳体的纵向轴线的方向上滑动，结果是能够在所述齿条的方向上调节所述小齿轮。
在此特别有利的是，轴承布置在纵向方向上受到弹性预应力。由于预应力，轴承布置在负载下屈服并且因此可以吸收齿接布置中的不精确性或例如由于路面不平坦产生的冲击。
此外优选的是，引导表面在滑动方面实现优化，结果是不产生自锁定。
就此而言，在可用状态下引导表面彼此邻接。
在一个优选的实施方案中，引导表面体现为斜的环形圆柱体的一部分，所述斜的环形圆柱体的轴线相对于壳体的纵向轴线倾斜使得小齿轮啮合在齿条中。因此有可能通过使用引导装置来调节小齿轮/齿条啮合中的游隙。
此外有利的是，引导表面体现为两个所谓的“哥特式拱形”。这种实施方案形成引导轨道并且因此在引导件和滑动件之间形成额外的抗旋转保护。
轴承布置有利地由于弹簧元件而在纵向方向上受到预应力。
就此而言，弹簧元件优选体现为盘簧或螺旋弹簧。
为了调节小齿轮齿接布置与齿条的齿接布置的啮合的游隙，优选设置调节螺钉。
为了补偿可能由于游隙调节而产生的角度误差，可以将小齿轮设置成能够在其远离轴承的端部处在小角度范围内可枢转地安装在滚柱轴承中，所述滚柱轴承体现为摆动轴承、枢转轴承、滚珠轴承或球形滚柱轴承。
附图说明
下文参考附图更详细地说明本发明的两个优选的实施方案，其中：
图1显示了本发明的齿条转向系统的小齿轮的轴承布置的纵截面，
图2显示了图1的本发明的轴承布置的立体图，但未显示小齿轮，
图3显示了图1和图2的轴承布置的单独部件的立体图，
图4显示了本发明的轴承布置的横截面，并且
图5显示了本发明的另一个轴承布置的横截面。
具体实施方式
在图1中，显示了安装在壳体2中的小齿轮3的自由端部处的本发明的轴承布置1。小齿轮3啮合在齿条的齿接布置中而无游隙，并且在传动装置(例如转向柱或电动马达)旋转的情况下造成齿条的横向位移，所述传动装置以旋转固定的方式连接至小齿轮，所述齿条转而经由转向拉杆和转向关节造成机动车辆的转向轮的枢转。
壳体2具有沿着其纵向轴线同中心地穿过所述壳体的开口4并且在其远离传动装置的端部处具有第一肩部5和第二肩部6，所述第一肩部5和第二肩部6邻接内螺纹。在壳体2的开口4中，小齿轮3沿纵向设置并且在其远离传动装置的端部处可旋转地安装在滚针轴承8中。圆柱形滚针轴承8同中心地围绕小齿轮3的远离传动装置的端部。滚针轴承8则以邻接方式被第一套筒9围绕并且容纳在轴承座中。第一套筒9的水平高于滚针轴承8的水平，并且第一套筒9被设置成在靠近传动装置的端部侧和远离传动装置的端部侧上突出超过圆柱形滚针轴承8。就此而言，第一套筒9在远离传动装置的端部侧上具有突出部 10，所述突出部10朝向径向内部向并且通过所述突出部10使得滚针轴承8邻接第一套筒9的远离传动装置的端部侧。第一套筒9还被第二套筒11围绕，其中两个套筒9、11的水平的尺寸大致相同。第二套筒11在此被设置成其靠近传动装置的端部侧倚靠着壳体2 中的开口4 的第一肩部5上的环形轴环12，并且在向内方向上沿径向突出超过所述环形轴环12，第二套筒11以圆周侧与壳体2 的开口4的内侧旋转固定的方式邻接在第一肩部5和第二肩部6之间。在安装的过程中，由于壳体2 中的台阶形状的开口4，可以借助远离传动装置的端部拿起第二套筒11并且将其推入一直到环形轴环12。因此保证了第二套筒11 在轴向方向上的固定就座。例如通过第二套筒11的鼻状物(未示出) 与壳体2 中的开口4的内侧中的相应凹部之间的相互作用实现旋转固定的布置。
两个套筒9、11彼此啮合，并且在过程中第二套筒11充当引导件从而以轴向可滑动的方式引导作为滑动件的第一套筒9。
为了轴向滑动，套筒9、11具有平行的引导表面13、14和间隙15，所述引导表面13、14设置在第一套筒9的外侧和第二套筒11的内侧，所述间隙15与引导表面13、14相对并位于套筒9、11之间。
在远离传动装置的方向上，第二套筒11邻接开口4上的第二肩部 6，所述肩部具有相对大的直径。该第二肩部6充当拧入壳体4的螺纹 7中的调节螺钉16的止动件。此外，弹簧元件17设置在调节螺钉16 和第一套筒9之间。弹簧元件17的尺寸在此被选择成使得第一套筒9 的远离传动装置的端部侧与弹簧元件17邻接，并且弹簧元件17在径向方向上向外突出超过第一套筒9。如图1中所示，弹簧元件17可以体现为盘簧或可替代地为螺旋弹簧。
借助支撑在调节螺钉16上的弹簧元件17向第一套筒9施加轴向力。所造成的第一套筒9相对于第二套筒11的沿着引导表面13、14 的轴向滑动造成小齿轮3相对于纵向方向垂直移动，因此小齿轮3被挤压至齿条。因此可以借助调节螺钉16来调节小齿轮3和齿条上的齿接布置的游隙。
图2显示了没有小齿轮并且没有滚针轴承的轴承布置1。可以清楚看到第一套筒9与第二套筒11的相互作用。两个套筒9、11上的引导表面13、14形成预先确定了第一套筒9相对于第二套筒11的移动方向的引导装置。这里套筒9、11的彼此倚靠的引导表面13、14在滑动方面得以优化从而不发生自锁定。因此，轴承布置1例如甚至可以吸收小齿轮(未示出)与弹簧元件17的弹力相反的轴向冲击而不会卡住，其中在冲击之后通过重新设定弹簧元件17来重新呈现轴承布置1的原始位置。
两个套筒9、11的形状如图3中所示。第一套筒9和第二套筒11 在其圆周的大约180°上具有直的环形圆柱形状，其中第二套筒11的内径大于第一套筒9的外径，结果是产生了游隙。间隙15形式的该游隙允许小齿轮相对于纵向轴线的垂直移动以及第一套筒9相对于第二套筒11的轴向滑动。此外，第一套筒9的外侧具有第一引导表面13，并且第二套筒11的内侧具有第二引导表面14。在引导表面13、14的区域中，第一套筒9的内侧和第二套筒11的外侧同样体现为直的环形圆柱形状。相反，第一套筒9的外侧和第二套筒11的内侧体现为斜的环形圆柱形状，其中轴线在小齿轮和齿条之间啮合的方向上相对于壳体的纵向轴线倾斜。这里第一引导表面13和第二引导表面14以邻接的方式匹配到彼此。
在另一个实施方案中，引导表面13、14可以体现为几乎任何希望的方式，其中它们始终彼此匹配使得不产生引导装置的自锁定。例如，可以由两个哥特式拱形描述引导装置(参见图5)。哥特式拱形的优点在于其设计，并且引导件和被引导的第一套筒之间的相互作用产生一种抗旋转保护，所述抗旋转保护保证了在引导装置中第一套筒不相对于第二套筒旋转。
图4在横截面中显示了第一套筒9、第二套筒11和滚针轴承8的布置。滚针轴承8以邻接方式容纳在第一套筒9中。可以看到第一套筒9和第二套筒11之间的间隙15，所述间隙15允许第一套筒9在引导件中移动。
两个套筒9、11优选以烧结部件或注塑部件的形式制造。
在安装的过程中，借助调节螺钉来调节游隙。调节螺钉向容纳小齿轮的滚柱轴承的第一套筒施加轴向力。通过在小齿轮和齿条之间的啮合方向上倾斜的第一套筒的引导，小齿轮由于轴向施加的力被迫靠近齿条，结果是可以调节啮合而无游隙。在操作的过程中，本发明的轴承布置的弹性预应力吸收齿接布置中的不精确性。此外，小齿轮可以避免例如由于路面不平坦产生的冲击，其中弹簧元件确保重新设定成无游隙状态。此外，可以无问题地进行转向方向的逆转。
根据本发明的轴承布置允许通过无游隙的简单且低成本的装置以及弹性预应力来实现小齿轮和齿条之间的啮合而无需常规的推力块。

Claims (8)

1.齿条和小齿轮传动装置，所述齿条和小齿轮传动装置具有转向壳体而无推力块连接件，其中齿条能够滑动地安装在所述转向壳体中，所述齿条和小齿轮传动装置具有小齿轮(3)，所述小齿轮(3)能够旋转地安装在具有纵向轴线的壳体中的至少一个轴承(8)中，并且所述小齿轮(3)具有与所述齿条的齿接布置啮合的小齿轮齿接布置，其特征在于，轴承布置(1)将所述小齿轮(3)的轴承(8)安装在所述壳体中，其中所述轴承布置(1)具有
引导件(11)，其邻接靠着所述壳体设置并且具有内部引导表面(14)，
滑动件(9)，其围绕所述轴承(8)并且具有外部引导表面(13)，所述内部引导表面(14)和外部引导表面(13)之间具有间隙(15)；
其中所述滑动件(9)被引导从而能够借助所述内部引导表面(14)和所述外部引导表面(13)在所述小齿轮的纵向轴线的方向上滑动，结果是能够在所述齿条的方向上调节所述小齿轮(3)；以及
其中所述轴承布置(1)通过弹簧元件(17)在纵向方向上受到预应力，并且所述轴承布置(1)吸收所述小齿轮的与所述弹簧元件(17)的弹力相反的轴向冲击而不会卡住。
2.根据权利要求1所述的齿条和小齿轮传动装置，其特征在于，所述内部引导表面(14)和所述外部引导表面(13)体现为斜的环形圆柱体的一部分或者是两个哥特式拱形。
3.根据权利要求1或2所述的齿条和小齿轮传动装置，其特征在于，在能够使用的状态下所述内部引导表面(14)和所述外部引导表面(13)邻接。
4.根据权利要求1所述的齿条和小齿轮传动装置，其特征在于，所述内部引导表面(14)和所述外部引导表面(13)体现为斜的环形圆柱体的一部分，所述斜的环形圆柱体的轴线相对于所述壳体的纵向轴线倾斜使得所述小齿轮(3)啮合在所述齿条中。
5.根据权利要求1所述的齿条和小齿轮传动装置，其特征在于，所述弹簧元件(17)体现为盘簧或螺旋弹簧。
6.根据权利要求1或2所述的齿条和小齿轮传动装置，其特征在于，能够借助调节螺钉(16)来调节所述小齿轮齿接布置与所述齿条的齿接布置的啮合的相互作用。
7.根据权利要求1或2所述的齿条和小齿轮传动装置，其特征在于，所述小齿轮(3)在其远离所述轴承(8)的端部处能够枢转地安装。
8.根据权利要求7所述的齿条和小齿轮传动装置，其特征在于，所述小齿轮(3)在其远离所述轴承(8)的端部处安装在滚柱轴承中，所述滚柱轴承体现为摆动轴承、枢转轴承或球形滚柱轴承。
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