CN107428363B - 一件式的输入轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的助力转向装置(1)，其包括：能转动地支承的转向轴(2)，所述转向轴具有第一端部区域(8)和第二端部区域(9)，其中第一端部区域(8)具有用于连接方向盘的机构；马达驱动的转向辅助装置(30)，所述转向辅助装置具有传动装置(10)、电动马达(15)和从动轴(19)，其中从动轴(19)能够经由传动装置(10)由电动马达(15)驱动，并且其中从动轴(19)经由扭杆(23)直接地与转向轴(2)的第二端部区域(9)连接。

Description

一件式的输入轴
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的助力转向装置。
背景技术
机动车转向柱是机动车中的传递转矩的转向轴杆、也称作转向轴的和方向盘的固持装置，并且形成机动车方向盘和转向传动装置之间的机械连接。具有马达驱动的转向辅助装置、即所谓的伺服马达或伺服驱动器的转向柱称作为伺服转向装置或助力转向装置，所述转向辅助装置驱动转向轴杆。所述伺服转向装置或助力转向装置通过将附加的转矩加载到转向轴杆上来辅助由驾驶员施加的转向转矩。
助力转向装置的转向力辅助能够通过转向力矩叠加来进行。对于轻型机动车，主要如下结构类型是适合的，其中伺服驱动器直接地作用于转向轴杆。该结构类型称作为“管柱式电动助力转向系统”或简称“ColPAS”。
从现有技术中已知多种转向柱，其中转向柱具有由多个转向轴部件组成的转向轴，其中转向柱能够伸缩并且在碰撞的情况下其长度能够压缩。
从DE 10 2011 050 683 A1中已知一种用于机动车的转向柱，所述转向柱具有由两个传递转矩的且彼此连接的转向轴部件构成的转向轴，其中将如下部件连接，所述部件用于借助于减振体衰减经由转动主轴传递的振动。在此，转向辅助装置的输入轴和转向柱的转动主轴构成为两个单独的构件，所述构件在安装转向柱时才组合成一个组件。
该安装是时间耗费的，并且必须以窄的制造公差制造多个构件，这导致不期望的成本。
发明内容
因此，本发明的目的是：提出一种用于机动车的转向柱，所述转向柱能够简单地安装并且低成本地制造，其中应正面地影响系统的固有频率。
所述目的由本发明的机动车的助力转向装置实现。
据此，设有用于机动车的助力转向装置，其包括：能转动地支承的转向轴，所述转向轴具有第一端部区域和第二端部区域，其中第一端部区域具有用于连接方向盘的机构；其还包括马达驱动的转向辅助装置，所述转向辅助装置具有传动装置、电动马达和从动轴，其中从动轴能够经由传动装置由电动马达驱动，其中从动轴经由扭杆直接地与转向轴的第二端部区域连接。转向轴从方向盘直至变速器连续地构成进而同样起到转向辅助装置的输入轴的作用。通过该结构能够尤其简单地安装助力转向装置，其中系统的固有频率与多重划分的装置相比提高。此外，降低助力转向装置的构件的数量，这产生显著的成本优势。
在此有利的是：扭杆以其一个端部设置在传动装置的从动轴的中央孔中并且与从动轴抗转动地连接。此外有利的是：扭杆以其另一端部容纳在转向轴的第二端部区域的中央孔中，并且与所述中央孔同样抗转动地连接。
在一个优选的实施方式中，转向轴在其第二端部区域中具有如下区域，所述区域具有弧形啮合部，所述区域容纳在从动轴的中央孔中，其中，中央孔在容纳部的区域中具有相对应的轮廓，用于形成过载保护装置，然而所述过载保护装置允许两个构件彼此少量地旋转。对于高的待传递的转矩而言，通过过载保护装置也防止破坏扭力杆。
有利地，弧形啮合部以四叶草形异型管的形式形成。
还提出：传动装置是蜗杆传动装置，并且从动轴与蜗杆传动装置的蜗轮抗转动地连接。从动轴优选穿过传动装置。在此有利的是：从动轴在其远离转向轴的端部处经由铰接机构与转向中间轴连接进而起到输出轴的作用。
为了测量扭杆的扭矩优选设置有转矩传感器。
在一个有利的实施方式中，传动装置的从动轴和转向轴是空心轴。
附图说明
下面，根据附图详细阐述本发明的优选的实施方式。相同类型的或起相同作用的构件在附图中设有相同的附图标记。其示出：
图1示出助力转向装置的示意图，用于阐述具有转向辅助装置的转向柱的一般性结构，
图2示出转向柱在转向辅助装置的区域中的立体图，
图3示出转向柱在转向辅助装置的区域中的立体图，其中没有壳体，
图4示出具有转向辅助装置的传动装置的转向柱的立体图，
图5示出传动装置的从动轴和转向轴的连接部的分解图，
图6示出与传动装置的从动轴组装的转向轴的放大图，
图7示出传动装置的从动轴与扭杆和转向轴的连接部的分解图，
图8示出贯穿转向轴与传动装置的从动轴的连接部的纵截面图，
图9示出传动装置和扭杆的俯视图，以及
图10示出沿着图8的线A-A的横截面图。
具体实施方式
图1示出未示出的车辆的助力转向装置1的示意图，所述助力转向装置具有可转动地支承的转向轴2。转向轴2用于将由机动车的驾驶员在方向盘3上实施的转向运动传递到齿条转向传动装置31上，所述齿条转向传动装置包括转向小齿轮4和齿条5。齿条转向传动装置31将转向轴2的转动运动转换成齿条5的平移运动，由此车辆的铰接在转向横拉杆6上的轮7实施转向回转(Lenkeinschlag)。为了辅助驾驶员的转向运动，设有转向辅助装置30。转向轴2在第一端部区域8处(参见图5)直接抗转动地与方向盘3连接，并且在第二端部区域9处经由扭杆23与转向辅助装置30的传动装置10连接，传动装置10在输出侧经由万向节11驱动转向中间轴12，所述转向中间轴又经由万向节13与下部转向轴杆14连接。传动装置10在其壳体处承载电动马达15。转向柱1经由承载单元16固定在车辆的车身上。
在图2和3中放大地示出转向辅助装置30。在此示出传动装置10和电动马达15。传动装置10构成为蜗杆传动装置，所述蜗杆传动装置具有蜗轮17和蜗杆18。为了传递力矩，由电动马达15驱动的蜗杆18接合到蜗轮17中，所述蜗轮又抗转动地与传动装置10的从动轴19连接。传动装置10由传动装置壳体20围绕，所述传动装置壳体与伺服马达的壳体21旋接。
图4、5、6和7示出一件式的转向轴2与传动装置10的连接。转向轴2从方向盘接头22伸展直至传动装置10的蜗轮17，在那里所述转向轴以其第二端部区域9与传动装置10的从动轴19借助扭杆23连接，其中所述方向盘接头设置在转向轴的第一端部区域8上。转动主轴2相对于传动装置10的从动轴19的运动引起在扭杆23上的扭矩。扭杆23的扭矩可通过已知的转矩传感器测量并且确定期望的转向辅助。在此，转向轴2起到马达驱动的转向辅助装置30的输入轴的作用。从动轴19在其远离转向轴的端部处经由万向节11与转向中间轴12连接。转向中间轴12具有补偿长度且传递转矩的伸缩连杆。伸缩连杆用于补偿车辆公差和在动态负荷下的弹性变形，或者用于补偿在转向柱上的纵向运动。转向中间轴12在其远离传动装置的端部处又具有用于与下部的转向轴杆14连接的万向节13。
在传动装置10的从动轴19和转向轴2之间的连接部详细地在图8的纵截面图中示出。转向轴2和从动轴19构成为空心轴并且关于共同的纵轴线200同心地设置。从动轴19抗转动地与包围其的涡轮17连接。将从动轴19的内径选择成，使得从动轴19在转向轴的第二端部区域9处包围转向轴2。
扭杆23由转向轴2并且由从动轴19包围。扭杆23在第一端部24处抗转动地与转向轴2连接，并且在第二端部25处抗转动地与从动轴19连接。在过渡区域26中，扭杆23的外径小于转向轴2的内径，在所述过渡区域中转向轴2和从动轴19重叠地设置。在过渡区域26中，转向轴2在其外侧201上沿环周方向具有弧形啮合部。从动轴19在其内侧191上设有相对应的轮廓，用于形成过载保护装置27。
图9和10详细地示出过载保护装置27。优选地，弧形啮合部如所示出的那样以四叶草形异型管的形式构成。转向轴2和从动轴19彼此接合，使得在转向轴2的外侧201和从动轴19的内侧191之间在正常情况下形成小的环周侧间隙，使得两个构件相互间能进行小的旋转。该相对运动借助于扭杆23和所属的传感器测量并且进一步处理，以确定转向辅助。在达到止挡几何形状时，未示出的转矩传感器输出预设的最大值。这例如能够在马达驱动的转向辅助装置30失效时进行，但或者能够在车间滥用测试时或在特别的行驶情况下进行。通过相对应的轮廓，确保转向轴2与从动轴19的传递转矩的连接。
转向轴2优选是管，所述管例如被锻打或者径向地改型。
具有一件式的转向轴2的根据本发明的转向柱1能够由数量降低的构件低成本地制造，并且转向轴2和传动装置10能以简单的方式安装。此外，通过从方向盘到传动装置连续的转向轴2，系统的固有频率提高。

Claims (9)

1.一种用于机动车的助力转向装置(1)，其包括：
-能转动地支承的一件式转向轴(2)，所述转向轴具有第一端部区域(8)和第二端部区域(9)，其中所述第一端部区域(8)具有用于连接方向盘的机构，
-马达驱动的转向辅助装置(30)，所述转向辅助装置具有传动装置(10)、电动马达(15)和从动轴(19)，其中所述从动轴(19)能够经由所述传动装置(10)由所述电动马达(15)驱动，
其特征在于，所述从动轴(19)经由扭杆(23)直接地与所述转向轴(2)的所述第二端部区域(9)连接；所述转向轴(2)在其第二端部区域(9)中具有如下区域，所述区域具有弧形啮合部，所述区域容纳在所述从动轴(19)的中央孔中，其中所述从动轴(19)的所述中央孔在容纳所述弧形啮合部的区域中具有相对应的轮廓，用于形成过载保护装置(27)。
2.根据权利要求1所述的助力转向装置(1)，其特征在于，所述扭杆(23)设置在所述从动轴(19)的中央孔中并且与所述中央孔抗转动地连接。
3.根据权利要求1或2所述的助力转向装置(1)，其特征在于，所述扭杆(23)容纳在所述转向轴(2)的所述第二端部区域(9)的中央孔中，并且与所述中央孔抗转动地连接。
4.根据上述权利要求1或2所述的助力转向装置(1)，其特征在于，所述传动装置(10)是蜗杆传动装置，并且所述从动轴(19)与所述蜗杆传动装置的蜗轮(17)抗转动地连接。
5.根据权利要求4所述的助力转向装置(1)，其特征在于，所述弧形啮合部以四叶草形异型管的形式构成。
6.根据上述权利要求1、2和5中任一项所述的助力转向装置(1)，其特征在于，为了测量所述扭杆(23)的扭矩设置有转矩传感器。
7.根据上述权利要求1、2和5中任一项所述的助力转向装置(1)，其特征在于，所述转向轴(2)和所述从动轴(19)是空心轴。
8.根据上述权利要求1、2和5中任一项所述的助力转向装置(1)，其特征在于，在马达驱动的所述转向辅助装置(30)失效的情况下，所述从动轴(19)和所述转向轴(2)以传递转矩的方式彼此连接。
9.根据上述权利要求1、2和5中任一项所述的助力转向装置(1)，其特征在于，所述从动轴(19)在其远离转向轴的端部处经由万向节(11)与转向中间轴(12)以传递转矩的方式连接。
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