CN109153407A - 具有用于螺旋齿轮传动装置的可枢转轴承的机电式动力转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机电式动力转向系统，该机电式动力转向系统包括具有马达轴(14)的电动伺服马达(13)，其中，电动伺服马达(13)驱动与螺旋形轮(12)啮合的轴(10)，其中，轴(10)以可旋转的方式安装在齿轮机构壳体(16)中，并且其中，马达轴(14)借助于进行轴向偏移补偿的联接器(15)而联接至轴(10)以共同旋转，其中，轴(10)在轴的靠近马达的端部处安装在位于齿轮壳体中的轴承(21)中，使得所述轴可以绕旋转轴线(10’)旋转并且通过使枢转轴线(30)设置在联接器(15)的区域中而可以绕垂直于旋转轴线(10’)的枢转轴线(30)枢转。

Description

具有用于螺旋齿轮传动装置的可枢转轴承的机电式动力转向 系统

技术领域

本发明涉及具有权利要求1的前序部分的特征的机电式动力转向系统。

背景技术

在机电式动力转向系统中，借助于电动马达产生扭矩，该扭矩传递至齿轮机构并且在该位置处叠加在由驾驶员提供的转向扭矩上。

通用的机电式动力转向系统包括电动转向系统，该电动转向系统驱动蜗杆轴，该蜗杆轴与设置在转向轴上的蜗轮啮合，其中，蜗轮操作性地连接至转向齿轮机构的输入轴，并且其中，蜗杆轴和转向轴以可旋转的方式支承在共用的齿轮机构壳体中。

DE 10 2008 001 878 A1和DE 10 2014 105 921 A1公开了一种用于蜗轮机构的枢转轴承，其中，蜗杆由万向接头(gimbal)安装的轴承环支承。在这种情况下，轴承环包括枢转轴线，该枢转轴线垂直于旋转轴线并沿蜗轮的方向延伸。已经发现该实施方式是不利的，这是因为：联接器的负载更重，由此联接器随着时间的推移而变得更快地磨损，并且增大的齿面游隙与对应的振动噪音一起出现。

因此，本发明的目的是提供一种具有蜗轮机构的机电式动力转向系统，在机电式动力转向系统中，发动机轴与蜗杆轴之间的联接器的负载不太重。

发明内容

该目的通过具有权利要求1的特征的机电式动力转向系统来实现。

因此，具有驱动与螺旋形轮啮合的轴的电动伺服马达的机电式动力转向系统设置有马达轴，其中，该轴设置在齿轮机构壳体中并且该轴在该轴的靠近马达的端部处支承在轴承中以能够绕旋转轴线旋转，并且其中，马达轴借助于补偿轴向偏移的联接器而与轴以不相对旋转的方式联接。轴与马达轴之间的轴向偏移以轴向平行的方式延伸以及/或者沿相对于彼此成角度的轴线延伸。由于根据本发明的轴还围绕垂直于旋转轴线的枢转轴线被以可枢转的方式支承，其中，枢转轴线设置在联接器的区域中并且延伸穿过联接器并且因此具有枢转轴线的轴承靠近联接器，因此减小了联接器在操作期间的负载。

优选地，轴承包括滚子轴承，该滚子轴承绕旋转轴线以可旋转的方式支承轴，其中，轴承设置在承载件中。所述枢转优选地借助于设置在轴承中且在齿轮机构壳体中的两个销实现。

在这种情况下，优选的是，滚子轴承的承载件包括相对的孔，并且齿轮机构壳体相应地包括用于接纳销的对应的凹部。

有利的是，销是筒形销并且因此使轴承能够围绕由此形成的枢转轴线枢转。

优选地，枢转轴线大致位于联接器的中央部中。在这种情况下，枢转轴线可以优选地精确地延伸穿过联接器的联接器枢转轴线。

在优选的实施方式中，滚子轴承的承载件以盆状的方式构造而成，并且滚子轴承的承载件包括盆边缘，该盆边缘在联接器的方向上轴向地突出超过滚子轴承的内环。

对于枢转轴线而言，孔优选地位于盆边缘的区域中。

优选的是，例如具有用于接纳销的滑动衬套的滑动轴承设置在齿轮机构壳体的凹部中。

在另一优选方式中，螺旋形轮是蜗轮，并且轴是蜗轮机构的蜗杆轴。

在这种情况下，蜗轮可以操作性地连接至转向齿轮机构的输入轴，并且蜗轮可以设置在转向轴上。

马达轴与齿轮机构的轴之间的联接器优选地包括两个联接部件，所述两个联接部件以一个联接部件在另一联接部件的内部的方式接合，并且所述两个联接部件各自借助于轴承衬套而与对应的轴以不相对旋转的方式连接。

附图说明

下面参照附图描述本发明的实施方式。相同的部件或具有相同功能的部件具有相同的附图标记。在附图中：

图1是机电式动力转向系统的示意图；

图2是图1的动力转向系统的齿轮机构的立体图；

图3以沿着蜗杆轴截取的纵向截面示出了图2的齿轮机构；

图4是齿轮机构的另一立体图；

图5是齿轮机构的在蜗杆轴的方向上的平面图；以及

图6是根据本发明的蜗杆轴的轴承的分解图。

具体实施方式

在图1中，示意性地图示了具有方向盘2的机电式机动车辆转向系统1，该方向盘2与上转向轴3和下转向轴4以不相对旋转的方式(a rotationally secure manner)联接。上转向轴3借助于扭杆而在功能上连接至下转向轴4。下转向轴4与小齿轮5以不相对旋转的方式连接。小齿轮5以已知的方式与齿条6的齿部段啮合。齿条6在齿条6的纵向轴线的方向上以可移位的方式支承在转向壳体中。在齿条6的自由端部处，齿条6借助于未图示的球形接头连接至拉杆7。拉杆7自身借助于轴构件以已知的方式连接至机动车辆的相应的转向轮8。方向盘2的旋转经由转向轴3、4与小齿轮5的连接而引起齿条6的纵向移位并因此引起转向轮8的枢转。转向轮8经由道路80而受到抵抗转向运动的反作用(retroactive effect)。因此，为了使轮8枢转，需要使方向盘2上具有所需的相应扭矩的力。提供伺服单元的电动马达以在该转向运动期间支援(support)驾驶员。在这种情况下，伺服单元可以设置为转向柱上的叠置的转向系统或者设置为小齿轮或齿条上的辅助力支援装置。

在图2中，图示了伺服单元的齿轮机构9。未图示的伺服马达驱动蜗杆轴10，蜗杆轴10通过蜗杆轴10的蜗杆11而与蜗轮12啮合，蜗轮12以与下转向轴4或小齿轮5以不相对旋转的方式连接。在电动马达13的操作期间，蜗杆轴10被驱动并且因而蜗杆11和蜗轮12旋转以便为下转向轴4提供旋转支援或者以便将支援扭矩直接引入小齿轮5中。

在图3中，以纵向截面图示了齿轮机构9。在这种情况下，纵向截面沿着蜗杆轴10的旋转轴线10’延伸，该蜗杆轴10由电动马达13驱动。电动马达13包括马达轴14，马达轴14经由联接器15而与蜗杆轴10以不相对旋转的方式联接。

这种联接器15可以补偿轴的对准误差，即，在操作期间或在组装期间可能发生的角度偏差。还可以提供可以补偿所联接的轴的平行偏移的联接器，该联接器例如是所谓的“十字联轴器”。优选地，联接器15能够补偿所提到的两个误差。

联接器15优选地包括两个联接部件，所述两个联接部件通过同心的轴承座以一个联接部件在另一联接部件的内部的方式接合，其中，联接部件的接合具有游隙。在每种情况下，联接部件借助于设置在轴承座中的筒形轴承衬套以形状配合锁定的方式连接至对应的轴。在这种情况下，联接部件借助于同心设置的螺旋弹簧而在轴向上被预张紧，该螺旋弹簧在轴承衬套中设置在联接部件之间。所示的联接器15是不相对旋转的，并且由于联接部件的接合的游隙，因此马达轴14的旋转轴线与蜗杆轴10的旋转轴线之间的轴向偏移或对准误差可以得到补偿。

蜗杆轴10经由蜗杆齿布置结构而与蜗轮12啮合。蜗轮12又例如与转向轴4以不相对旋转的方式连接，该转向轴4在机动车辆的未图示的方向盘与实际转向齿轮机构之间延伸。所提到的结构件支承在共用的齿轮机构壳体16中。

位于齿轮机构壳体16中的蜗杆轴10的轴承在蜗杆轴10的远离马达的端部17处以滚子轴承18实施，滚子轴承18构造为滚珠轴承并且允许蜗杆轴10的旋转轴线相对于齿轮机构壳体16略微轴向运动和略微变化。蜗杆轴10相对于蜗轮12的位置可以借助于预张紧装置19调节。在这种情况下，所述调节优选地在蜗杆轴10的远离马达的侧部17处实施。

蜗杆轴10还具有靠近马达且支承在可枢转的轴承布置结构中的端部20。轴承布置结构包括具有内环23、滚子构件24和外环的滚子轴承22。滚子构件24在位于内环23与外环之间的凹槽中延伸。外环由承载件25保持，承载件25借助于筒形销26而被固定在齿轮机构壳体16中。特别地，外环也可以与承载件25一体地构造而成，如附图中所图示的。

齿轮机构壳体16在挠性的联接器15的区域中包括彼此相对的凹部27，凹部27彼此对准以用于接纳滑动衬套28。滚子轴承22的承载件25包括与凹部27相对应的开孔或孔29。两个筒形销26各自延伸穿过承载件25中的孔29并且由位于齿轮机构壳体16中的滑动衬套28接纳。因此，筒形销26能够使轴承21或滚子轴承22枢转并且因此形成用于蜗杆轴10的枢转轴线30。枢转轴线30优选地位于联接器15的中央部中或者延伸穿过联接器枢转轴线。轴承的外环25以盆(pot)状的方式构造而成，其中，孔29设置在盆边缘的区域中，并且用于滚子构件24的凹槽形成在盆基部中。由于盆状构型，轴承21的枢转轴线30可以移动成尽可能靠近联接器界面。在这种情况下，承载件25优选地在外侧——即，远离滚珠的一侧——具有下述高度：该高度是轴承的内环23的在远离滚珠的一侧处的高度的至少两倍高。

图4以立体图示出了带有万向轴承21、承载件25和筒形销26的蜗杆轴10、以及蜗轮12，蜗轮12与蜗杆轴10啮合，其中，已经省去了齿轮机构壳体的部件和电动马达的部件。

在图5中，可以看出，蜗杆轴10的由销26预先确定的枢转轴线30相对于蜗轮12或转向轴4的旋转轴线31具有限定的角度。该角度取决于枢转杆的定位/取向并且对于与转向方向无关的均匀的起动(breakaway)扭矩而言是重要的。

图6以分解图示出了轴承21的细节。除了蜗杆轴10、以及与蜗杆轴10接合的蜗轮12之外，轴承的外圈25还图示有外圈25的孔29。在每种情况下，筒形销26由滑动衬套28接纳并延伸穿过承载件中的对应的孔29。在未图示的齿轮机构壳体中使用的这种布置结构形成枢转轴线30。

由于在根据本发明的轴承21中，蜗杆轴10的枢转轴线30在联接器15的区域中延伸，因此可以确保联接器与蜗杆轴之间的较小的轴向偏移。由此，减小了联接器15的负载，这对联接器15的使用寿命和声学方面具有积极的效果。省去了承载件25的在齿轮机构壳体中的附加固定，由此可以节省成本。

Claims (12)

1.一种机电式动力转向系统，所述机电式动力转向系统具有电动伺服马达(13)，所述电动伺服马达(13)包括马达轴(14)并且驱动与螺旋形轮(12)啮合的轴(10)，其中，所述轴(10)设置在齿轮机构壳体(16)中并且所述轴(10)在所述轴(10)的靠近所述马达的端部处支承在轴承(21)中以能够绕旋转轴线(10’)旋转，并且其中，所述马达轴(14)借助于补偿轴向偏移的联接器(15)而与所述轴(10)以不相对旋转的方式联接，其特征在于，所述轴(10)还围绕垂直于所述旋转轴线(10’)的枢转轴线(30)被以可枢转的方式支承，其中，所述枢转轴线(30)设置在所述联接器(15)的区域中并且延伸穿过所述联接器(15)。

2.根据权利要求1所述的机电式动力转向系统，其特征在于，所述轴承(21)是滚子轴承(22)，所述滚子轴承(22)设置在保持所述轴承(21)的承载件(25)中。

3.根据权利要求2所述的机电式动力转向系统，其特征在于，所述枢转轴线(30)是由设置在所述齿轮机构壳体(16)中且位于所述枢转轴线(30)上的两个销(26)限定的，所述承载件(25)、所述轴承(21)和所述轴(10)围绕所述枢转轴线(30)以可枢转的方式支承在所述齿轮机构壳体(16)中。

4.根据权利要求3所述的机电式动力转向系统，其特征在于，所述滚子轴承(22)的所述承载件(25)包括相对的孔(29)，并且所述齿轮机构壳体(16)相应地包括用于接纳所述销(26)的对应的凹部(27)。

5.根据权利要求4所述的机电式动力转向系统，其特征在于，所述销(26)是筒形销并且使所述轴承(21)能够绕所述枢转轴线(30)枢转。

6.根据前述权利要求中的一项所述的机电式动力转向系统，其特征在于，所述枢转轴线(30)居中地延伸穿过所述联接器(16)。

7.根据前述权利要求2至6中的一项所述的机电式动力转向系统，其特征在于，所述滚子轴承(22)的所述承载件(25)以盆状的方式构造而成并且所述滚子轴承(22)的所述承载件(25)构造有盆边缘，所述盆边缘在所述联接器(15)的方向上轴向地突出超过所述滚子轴承(22)的内环(23)。

8.根据权利要求7所述的机电式动力转向系统，其特征在于，所述孔(29)形成在所述盆边缘的区域中。

9.根据前述权利要求中的一项所述的机电式动力转向系统，其特征在于，在所述齿轮机构壳体(16)中的所述凹部(27)中设置有用于接纳所述销(26)的滑动衬套(28)。

10.根据前述权利要求中的一项所述的机电式动力转向系统，其特征在于，所述螺旋形轮(12)是蜗轮，并且所述轴(10)是蜗杆轴。

11.根据前述权利要求中的一项所述的机电式动力转向系统，其特征在于，所述蜗轮(12)操作性地连接至转向齿轮机构的输入轴，并且所述蜗轮(7)设置在转向轴上。

12.根据前述权利要求中的一项所述的机电式动力转向系统，其特征在于，所述联接器(15)包括至少两个联接部件，所述至少两个联接部件以一个联接部件在另一联接部件的内部的方式接合，并且所述至少两个联接部件各自借助于轴承衬套而与对应的轴以不相对旋转的方式连接。