CN105408189B - Ceps用途中的阻尼偏心运动连杆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机电伺服转向系统，所述机电伺服转向系统具有电动伺服马达(1)，所述电动伺服马达(1)驱动与设置在转向轴(8)上的蜗轮(7)啮合的蜗杆轴(2)。所述蜗轮(7)可操作地连接至转向齿轮的输入轴，并且所述蜗杆轴(2)和所述转向轴(8)可旋转地安装在共用的齿轮外壳(9)中。所述蜗杆轴(2)具有远离所述马达的自由端部和靠近所述马达的端部。远离所述马达的端部接合在第一滚动轴承(29)中并且靠近所述马达的端部具有容纳在偏心杆(27)中的滚动轴承(32)。

Description

CEPS用途中的阻尼偏心运动连杆
技术领域
本发明涉及具有权利要求1前序部分的特征的机电伺服转向系统。
背景技术
一般的机电伺服转向系统具有电动伺服马达，所述电动伺服马达驱动蜗杆轴，所述蜗杆轴与设置在转向轴上的蜗轮啮合，其中蜗轮可操作地连接至转向齿轮机构的输入轴，并且蜗杆轴和转向轴可旋转地安装在共用的齿轮机构外壳中。
特开说明书WO 2012/136315公开了一种设备，其中蜗杆轴相对于蜗轮的位置可调节。在该情况下，通过致动器或弹簧来进行调节，所述弹簧借助于蜗杆轴的“远离马达”的一侧上的运动连杆而被预加负载，而蜗杆的安装在马达侧实现。对于蜗杆轴相对于蜗轮的位置的调节使得能够纠正例如由于操作过程中的磨损而造成的游隙。
蜗轮在已安装状态下运转是期望的。出于该目的，蜗杆必须经受明显更大的预加负载，然而这只有在运动连杆附接至马达侧的情况下才成为可能。
EP 2 497 975公开了一种压力施加装置，其安装在马达侧并且在该情况下扭转弹簧相对于蜗杆轴线同中心地设置，并且所述压力施加装置驱动偏心装置。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种马达侧运动连杆，其用于机电伺服转向系统的齿轮机构中的蜗杆轴轴承设备，其中可自动调节轴向游隙和径向游隙。
通过具有权利要求1的特征的装置来实现所述目的。
因为提供这样一种机电伺服转向系统，所述机电伺服转向系统具有电动伺服马达，所述电动伺服马达驱动与设置在转向轴上的蜗轮啮合的蜗杆轴，其中所述蜗轮可操作地连接至转向齿轮机构的输入轴，并且所述蜗杆轴和所述转向轴可旋转地安装在共用的齿轮机构外壳中，所述蜗杆轴具有远离所述马达并且安装在滚动轴承上的自由端部，并且所述蜗杆轴还具有靠近所述马达的端部，其中所述蜗杆轴的靠近所述马达的端部安装在容纳在偏心杆中的滚动轴承上，因此可以更有效的使蜗杆轴相对于蜗轮的任何径向游隙实现最小化。在此优选的是，所述偏心杆通过轴承而可枢转地紧固至所述外壳。
此外，如果所述轴承具有被螺旋弹簧围绕的销，所述销用于将所述偏心杆可枢转地安装在所述外壳上，并且所述螺旋弹簧的钩状件接合在所述偏心杆的凹口上并且对所述偏心杆的枢转移动预加负载，因此能够实现紧凑的设置。有利的是，通过所述螺旋弹簧对所述偏心杆预加负载使得所述蜗杆轴与所述蜗轮接合。
如果在所述偏心杆的靠近所述马达的一侧上设置有补偿轴向偏移的联接件，则蜗杆轴可以独立于电动马达而进行预加负载。在此,能够有利的是，所述联接件具有两个联接部分，所述联接部分彼此接合并且分别通过轴承衬套而可旋转地结合连接至相应的轴。特别地，所述联接部分可以彼此接合并且具有补偿轴向偏移的游隙程度。
如果所述联接件具有弹性体阻尼装置，所述弹性体阻尼装置抑制所述联接部分的游隙，则可以实现安静和特别是无游隙的运行。
有利的是，所述轴承衬套在内侧具有螺旋弹簧，所述螺旋弹簧相对于所述蜗轮沿轴向对所述蜗杆轴预加负载。
如果蜗杆轴的自由端部上的滚动轴承为滚针轴承，则所述设备特别紧凑。
附图说明
在下文中将基于附图描述本发明的示例性实施方案。相同的构件或相同功能的构件通过相同的附图标记表示。在这些附图中：
图1显示了沿着蜗杆轴的纵截面的常规的伺服转向系统的齿轮机构；
图2显示了常规的蜗杆轴及其轴承设备的立体图；
图3显示了图2的常规的蜗杆轴和弹簧预加负载装置，
图4显示了对应于图3的常规的示图，其中偏心轮的旋转中心位于蜗杆轴的轴承的外部，
图5显示了根据本发明的轴承设备和蜗杆轴的立体示图，
图6显示了图5的根据本发明的轴承设备和蜗杆轴、蜗轮和电动马达的分解图，
图7显示了图5的根据本发明的轴承设备和蜗杆轴的分解图，
图8显示了图5的根据本发明的轴承设备和蜗杆轴、蜗轮、电动马达和组装联接件的分解图，以及
图9以侧视图显示了图5的根据本发明的轴承设备和蜗杆轴、蜗轮、电动马达和组装联接件的分解图。
图1至4显示了根据WO 2012/136315的现有技术。
附图标记:
1. 旋转轴线
2. 蜗杆轴
3. 电动马达
4. 马达轴
5. 联接件
6. 蜗齿
7. 蜗轮
8. 转向轴
9. 齿轮机构外壳
10. 端部
11. 滚动轴承
12. 端部
13. 滚动轴承
14. 内环
15. 滚动本体
16. 中间环
17. 滚珠
18. 外环
19. 轴承座
20. 销
21. 螺旋弹簧
22. 滚动轴承
23. 偏心杆
24. 枢轴
25. 螺旋弹簧
26. 钩状件
27. 偏心杆
28. 联接件
29. 滚动轴承
30. 轴承
31. 第一开口
32. 滚动轴承
33. 第二开口
34. 销
35. 螺旋弹簧
36. 钩状件
37. 凹口
38. 联接部分
39. 联接部分
40. 轴承座
41. 轴承座
42. 轴承衬套
43. 轴承衬套
44. 螺旋弹簧
45. 阻尼装置。
具体实施方式
图1显示了机电伺服转向系统的齿轮机构的纵截面。在此，纵截面沿着蜗杆轴2的旋转轴线1延伸，所述蜗杆轴2通过电动马达3驱动。电动马达3具有马达轴4，所述马达轴4通过柔性联接件5而可旋转结合地联接至蜗杆轴2。蜗杆轴2通过蜗齿6而与蜗轮7啮合。蜗轮7可旋转结合地连接至转向轴8，所述转向轴8在方向盘(未示出)与机动车辆的转向齿轮机构本身之间延伸。所述结构元件安装在共用的齿轮机构外壳9中。
在滚珠轴承形式的常规的滚动轴承11中，蜗杆轴2在外壳9中的安装在蜗杆轴2的马达侧端部10处实现。滚珠轴承11被设计成使得蜗杆轴2可以进行较小的轴向移动以及旋转轴线1相对于外壳9的较小的调节。蜗杆轴2还具有远离马达的端部12，所述端部12同样安装在滚动轴承13中。滚动轴承13具有内环14、滚动本体15和中间环16。中间环16本身在其外侧上装配有用于滚珠17的滚道。滚珠17在外环18中滚动，所述外环18最后紧固在外壳9的轴承座19中。最后，中间环16装配有销20，所述销20紧固至中间环16的避开外壳9的那一侧。中间环16被设计成使得在其内侧上形成用于内部轴承13的滚动本体15的滚道。所述滚道基本上为圆柱体形式，正如在该示例性实施方案中，滚动本体15以滚针的形式设置。中间环16在其外周表面上配备有用于在外部滚动的滚珠17的滚珠滚道，其中外部滚道不与内部滚道同中心地设置。这意味着，当蜗杆轴2旋转时，中间环16限定旋转轴线1的位置，而内部滚动轴承13实现蜗杆轴2相对于中间环16的容易且无游隙的旋转性能。相反，中间环16的旋转造成蜗杆轴2的旋转轴线1位移，因此造成蜗杆6与蜗轮7的啮合变化。通过这种方式，能够特别实现蜗杆轴2朝向蜗轮7的行进移动从而实现无游隙的齿啮合。
在该设置中，中间环16同样通过滚动本体17而相对于外壳9以滚动方式安装。特别地，中间环16本身形成所述外部轴承的一部分，所述外部轴承由中间环16、滚动本体17和轴承外环18形成。这种设置能够实现中间环16的完全自由移动的调节，即使当中间环16受到负载时。通过这种方式，可以特别精细和响应地调节蜗杆轴2(更精确地为蜗杆轴2的旋转轴线1)相对于蜗轮7的位置。
图2显示了蜗杆轴和滚动轴承以及与蜗杆轴啮合的蜗轮7的立体图，其中外壳和电动机的构件未示出。在此，中间环16装配有两个致动元件20。所述致动元件20可以用作弹簧的接合点用于弹性预加负载，正如下文关于图3所进行的描述。所述致动元件还可以用作电动致动器的接合点，所述电动致动器通过控制器或调节器进行限定的方式来对中间环16致动。
在图2中可见，蜗杆轴2的旋转轴线相对于内环14并且相对于中间环16的内部滚道同中心地设置，但是相对于中间环16的外部滚道和外环18偏心地设置。因此，中间环16的旋转造成旋转轴线1相对于蜗轮7的位移。中间环16的旋转中心(也就是说,中间环16围绕其相对于外壳9旋转的点)设置在外环18的中心。在图2中可见，所述旋转中心设置在内部滚动轴承13内，所述内部滚动轴承13由内环14、滚动本体15和中间环16的内部滚道形成。所述两个旋转中心之间的空间距离可以被称为中间环16的偏心距，并且所述偏心距在该情况下小于中间环16的内部滚道的半径。所述较小的偏心距在该示例性实施方案中是优选的，因为其能够实现蜗杆轴2的位置的特别精细的调节。
图3显示了图2的示例性实施方案，其中两个螺旋弹簧21接合在致动元件20上。致动元件20在该情况下为销的形式，所述销沿轴向平行地设置在中间环16的表面侧上。螺旋弹簧21施加拉力作用。在根据图3的示例性实施方案中，所述螺旋弹簧驱使中间环16逆时针旋转。由于蜗杆轴2的旋转中心设置在邻近中间环16的旋转中心的左侧，蜗杆轴2通过弹簧而被驱使成紧靠蜗轮7。
图4显示了如下设置，其中蜗杆轴2在其自由端部12处可旋转地安装在常规的滚动轴承22中。滚动轴承22通过其外环而接合在偏心杆23中，所述偏心杆23具有相应的轴承座。偏心杆23在枢轴24处安装在外壳9(此处未示出)中。螺旋弹簧25反过来施加拉力作用并且接合在偏心杆23的钩状端部26上，所述端部与枢轴24相对地设置。轴承22设置在枢轴24与钩状件26之间。在图4中，拉伸弹簧25向下作用，也就是说拉动偏心杆23并且因此朝向蜗轮7拉动蜗杆轴2。同样还通过这种方式，实现了蜗杆轴2紧靠蜗轮7的弹性预加负载。如图3中所示，因此实现蜗杆轴2与蜗轮7的无游隙的啮合。
与图2和图3中的实施方案相反，根据图4的实施方案的情况是：由于偏心杆23的枢轴24相比于图2和图3更远离蜗杆轴的旋转轴线1，因而,轴承22并因此蜗杆轴2的旋转轴线在明显更大的半径上移动。在此，特别是如下情况：偏心距(也就是说旋转轴线1与枢轴24之间的间隔)被选择成是滚动轴承22的直径的一倍到三倍之间。
在之前的现有技术中，蜗杆轴2相对于蜗轮7的位置可调节。在此，所述调节是在蜗杆轴的远离马达的一侧处进行的。
之后的图5至9显示了根据本发明的调节装置的马达侧的设置。
图5中的轴承设备的立体示图显示了蜗杆轴2上的由弹簧预加负载的偏心杆27的在马达侧的设置和联接件28，所述联接件28在马达侧方向上邻接所述偏心杆并且补偿蜗杆轴2和马达轴(此处未示出)之间的轴向偏移。
图6以分解示图显示了轴承设备的细节。
电动马达3具有马达轴4，所述马达轴4通过柔性联接件28而可旋转结合地联接至蜗杆轴2。蜗杆轴2通过蜗齿6与蜗轮7啮合。蜗轮7可旋转结合地连接至转向轴(未示出)，所述转向轴在方向盘与机动车辆的转向齿轮机构本身之间延伸。
在蜗杆轴2的远离马达的一侧上设置滚动轴承29，所述滚动轴承29为滚珠轴承的形式并且允许蜗杆轴2的旋转轴线相对于外壳(此处未示出)的较小的轴向移动和较小的调节。通过水滴形状的偏心杆27来产生蜗杆轴2与蜗轮7之间的预加负载，所述偏心杆27垂直于蜗杆轴2设置并且通过轴承30连接至外壳(未示出)。偏心杆27在圆形区域中具有第一开口31，所述第一开口31接收设置在蜗杆轴2的马达侧端部上的滚动轴承32。滚珠轴承形式的滚动轴承32用于可旋转地安装蜗杆轴2，并且通过其外环而接合在偏心杆27的对应的轴承座中。在偏心杆27的变窄区域中设置有用于接收轴承30的销34的明显更小的第二开口33，所述销34平行于蜗杆轴2设置，因此偏心杆27安装在外壳上从而可围绕枢转轴线枢转。在此，施加拉力作用的螺旋弹簧35同中心地围绕销34并且通过钩状件36而接合在偏心杆27的凹口37上，所述凹口大致设置在蜗轮7的平面中。通过螺旋弹簧35的拉伸负载，可枢转安装的偏心杆27的移动自由度受到限制，并且实现蜗杆轴2紧靠蜗轮7的弹性预加负载。朝向马达侧，蜗杆轴2和偏心杆27与联接件28邻接，所述联接件28补偿轴向偏移并且使蜗杆轴2可旋转结合地连接至马达轴4。所述联接件以所谓的“Oldham联接件”的形式为人们所知。联接件28由两个联接部分38、39组成，所述联接部分38、39彼此接合并且具有同轴的轴承座40、41，其中联接部分38、39的接合具有游隙。联接部分38、39以主动锁定的方式分别通过设置在轴承座40、41中的圆柱形轴承衬套42、43而连接至相应的轴4、2。联接部分38、39在该情况下通过同中心设置的螺旋弹簧44而沿轴向被预加负载，所述螺旋弹簧44在轴承衬套42、43中设置在联接部分38、39之间。显示的联接件28被可旋转地固定，并且通过联接部分38、39的接合的游隙，可以补偿马达轴4的旋转轴线与蜗杆轴2的旋转轴线之间的轴向偏移。
图7、图8和图9以不同示图显示了图6的实施方案，其中示图还显示了联接件28的弹性体阻尼装置45，所述弹性体阻尼装置45抑制彼此接合的联接部分38、39的游隙。
通过马达侧偏心杆27和联接件28，实现了可以自动调节轴向游隙和径向游隙的蜗杆轴轴承设备。

Claims (7)

1.一种机电伺服转向系统，其具有电动伺服马达(1)，所述电动伺服马达(1)驱动蜗杆轴(2)，所述蜗杆轴(2)与设置在转向轴(8)上的蜗轮(7)啮合，其中，所述蜗轮(7)能够操作地连接至转向齿轮机构的输入轴，并且所述蜗杆轴(2)和所述转向轴(8)能够旋转地安装在共用的齿轮机构外壳(9)中，其特征在于，所述蜗杆轴(2)具有远离所述电动伺服马达并且安装在滚动轴承(29)中的自由端部，并且所述蜗杆轴(2)具有靠近所述电动伺服马达的端部，其中，靠近所述电动伺服马达的端部具有容纳在偏心杆(27)中的滚动轴承(32)；
其中所述偏心杆(27)通过轴承(30)而能够枢转地紧固至所述齿轮机构外壳(9)；并且
其中所述轴承(30)具有被螺旋弹簧(35)围绕的销(34)，其中，所述销用于将所述偏心杆(27)能够枢转地安装在所述齿轮机构外壳上，并且所述螺旋弹簧(35)的钩状件(36)接合在所述偏心杆(27)的凹口(37)上并且对所述偏心杆(27)的枢转移动预加负载。
2.根据权利要求1所述的机电伺服转向系统，其特征在于，通过所述螺旋弹簧(35)而对所述偏心杆(27)预加负载，使得所述蜗杆轴(2)被驱使与所述蜗轮(7)接合。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的机电伺服转向系统，其特征在于，在所述偏心杆(27)的靠近所述电动伺服马达的一侧上设置有补偿轴向偏移的联接件(28)。
4.根据权利要求3所述的机电伺服转向系统，其特征在于，所述联接件(28)具有两个联接部分(38、39)，所述联接部分(38、39)彼此接合并且分别通过轴承衬套(42、43)而能够旋转结合地连接至对应的轴。
5.根据权利要求4所述的机电伺服转向系统，其特征在于，所述联接部分(38、39)彼此接合并且具有补偿轴向偏移的一定的游隙程度。
6.根据权利要求5所述的机电伺服转向系统，其特征在于，所述联接件具有弹性体阻尼装置(45)，所述弹性体阻尼装置(45)抑制所述联接部分(38、39)的游隙。
7.根据前述权利要求4至6中的任一项所述的机电伺服转向系统，其特征在于，所述轴承衬套(42、43)在内侧具有相对于所述蜗轮(7)沿轴向对所述蜗杆轴(2)预加负载的螺旋弹簧(44)。
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