CN109311505A - 具有用于使滚珠返回的偏转本体的机电动力转向装置的滚珠丝杠传动件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种特别地用于机动车辆的机电动力转向装置(1)，该机电动力转向装置(1)包括伺服马达(9)、外部的滚珠返回器件(25)和偏转本体(26)，伺服马达(9)通过安装在轴承(15)中的滚珠螺母(13)来驱动能够轴向移位的部件(6)，使得部件(6)可以在壳体(21)中绕纵向轴线旋转，滚珠螺母(13)与形成在部件(6)上的带螺纹的主轴(6’)接合，并且滚珠螺母(13)在其内侧上具有用于供滚珠(28)滚动的滚珠丝杠，滚珠返回器件(25)将滚珠丝杠的起始部连接至滚珠螺母的终止部，以允许滚珠(28)无限循环，其中，滚珠返回器件(25)的返回通道(25’)由偏转本体(26)和带轮(14)形成。

Description

具有用于使滚珠返回的偏转本体的机电动力转向装置的滚珠 丝杠传动件
技术领域
本发明涉及具有权利要求1的前序的特征的机电动力转向装置。
背景技术
在机电动力转向装置中，扭矩由电动马达产生，该扭矩传递至齿轮机构，并且由驾驶员引入的转向扭矩被叠加到该扭矩中。
通用类型的机电动力转向装置具有作用在滚珠丝杠传动件7的滚珠螺母上的伺服马达。滚珠螺母经由循环的滚珠而与布置在齿条的外圆周上的滚珠丝杠接合，该齿条是齿条和齿轮转向系统的一部分。滚珠螺母的旋转引起齿条的轴向运动，由此辅助传动件的转向运动。滚珠丝杠传动件优选地经由带齿的带联接至电动马达。
EP 1 659 312 B1公开了一种滚珠丝杠传动件，在该滚珠丝杠传动件的情况下公开了一种偏转本体，该偏转本体经由滚珠返回器件将滚珠返送到滚珠螺母中。偏转本体由塑料制造并且从外部填塞到滚珠螺母的主体中。此处，偏转本体突出超出滚珠螺母的金属制主体的外圆周。在带齿带轮的内部设置有凹部以将偏转本体紧固在滚珠螺母中。
专利申请EP 2 713 078 B1已经公开了具有滚珠返回器件的滚珠丝杠传动件。在内侧部上，带齿带轮具有用于接纳滚珠返回器件的凹部和用作防旋转防护的两个腹板。
发明内容
本发明的目的是提出一种具有滚珠丝杠传动件的机电动力转向装置，在这种情况下，滚珠返回器件构造成尽可能耐用且低廉。
所述目的通过具有权利要求1的特征的机电动力转向装置来实现。本发明的其他有利实施方式可以从从属权利要求获悉。
因此，提供了一种用于机动车辆的机电动力转向装置，该机电动力转向装置具有伺服马达、外部的滚珠返回器件和偏转本体，伺服马达经由安装在轴承中的滚珠螺母来驱动可轴向移动的部件，使得该部件可以在壳体中绕纵向轴线旋转，滚珠螺母与构造在该部件上的带螺纹的主轴接合，并且滚珠螺母在其内侧上具有用于供滚珠滚动的滚珠丝杠，滚珠返回器件将滚珠丝杠的起始部连接至滚珠丝杠的终止部，以使滚珠可以无限循环，滚珠返回器件的返回通道由偏转本体和滑轮形成。
由于滑轮形成返回通道的一部分，因此所述布置结构特别紧凑且低廉。此外，滑轮优选地由烧结的滑轮本体构成，由此减少了滚珠返回器件的磨损，而不像塑料部件的情况那样。
优选的是，在偏转本体在其外侧部上具有至少两个腹板的情况下，所述至少两个腹板接合到滑轮中，使得可以将扭矩从滑轮传递至滚珠螺母。
此外，优选的是，偏转本体在其内侧部上具有至少两个腹板，所述至少两个腹板在操作中接合到滚珠螺母的对应的凹部中，从而确保扭矩的传递。
腹板优选地沿纵向方向延伸。此处设置成使得一侧的腹板和另一侧的腹板布置成相对于彼此沿纵向方向偏移。
在一个优选实施方式中，下侧部的腹板是卡扣动作元件并且与滚珠螺母的相应凹部形成卡扣动作连接。
腹板优选地由单个部件构造成一件式的、优选地以由单种材料形成的方式与偏转本体一体地构造。
此外，还设置成使得，偏转本体具有用于将偏转本体定位在滚珠螺母上的销。所述销优选地接合到滚珠丝杠的凹部中，该凹部设置成用于供用于外部返回件的滚珠进入及离开，以到达滚珠丝杠的相反的端部。特别地，销可以具有销入口，在销入口处，要被偏转的滚珠首先与偏转本体接触。
轴承优选地是双列角接触滚珠轴承，该双列角接触滚珠轴承具有至少一个轴承内圈和两个轴承外圈，滑轮和偏转本体布置在轴承外圈之间。这导致特别紧凑的布置结构。
为了将轴承构造成抵抗倾斜，可以设置成使得：双列角接触滚珠轴承的接触角选择成使得构成大于零的支撑间隔。
此外，两个轴承外圈接纳在套筒中是有利的，该套筒布置在壳体的轴承座中。此处，所述套筒优选地构造成使得套筒可以补偿机构的壳体与滚珠螺母之间的热膨胀。
在一个优选实施方式中，该部件是齿条和齿轮转向机构中的齿条。
附图说明
在以下描述中，将使用附图对本发明的一个示例性实施方式进行描述。具有相同功能的相同部件具有相同的名称。在附图中：
图1示出了具有滚珠丝杠传动件的机电动力转向装置的概略图示，
图2示出了根据本发明的没有围封壳体的滚珠丝杠传动件的三维图示，
图3示出了通过滚珠丝杠传动件截取的纵向截面，
图4示出了根据图2和图3的角接触滚珠轴承的部分分解图示，
图5示出了具有根据图2和图3的滚珠返回器件的滚珠螺杆传动件的部分分解图示，
图6示出了滚珠螺母的三维视图，
图7示出了从上方观察的滚珠返回器件的三维图示，
图8示出了从下方观察的滚珠返回器件的三维图示，
图9示出了滚珠丝杠传动件的侧视图，
图10示出了通过沿着线A-A截取的滚珠丝杠传动件的横截面，以及
图11示出了通过沿着线B-B截取的滚珠丝杠传动件的横截面。
具体实施方式
图1概略地示出了具有方向盘2的机电机动车辆转向装置1，方向盘2以不相对转动(torque-proof)的方式联接至上转向轴3和下转向轴4。上转向轴3在功能上经由扭力杆连接至下转向轴4。下转向轴4以不相对转动的方式连接至齿轮5。齿轮5以已知的方式与齿条6的带齿部段6’啮合。齿条6安装在转向器壳体中，使得齿条6可以沿其纵向轴线的方向移位。在齿条6的各自由端部处，齿条6经由球形接头(未示出)连接至横拉杆7。这些横拉杆7本身以已知的方式分别经由转向关节连接至机动车辆的一个转向轮8。方向盘2的旋转经由与转向轴3、4以及与齿轮5的连接引起齿条6的纵向移位并且从而导致转向轮8的枢转。转向轮8经由道路80经受反作用，该反作用抵消转向运动。因此，需要用以使轮8枢转的力，该力使得方向盘2上的对应的扭矩成为必要。提供伺服单元10的电动马达9，以在所述转向运动期间辅助驾驶员。为此，电动马达9经由带传动件11来驱动滚珠丝杠传动件12的滚珠螺母13。螺母的旋转设定滚珠丝杠传动件12的带螺纹的主轴的轴向运动，这最终引起机动车辆的转向运动，其中，带螺纹的主轴是齿条6的一部分。
即使此处在示例中示出了在方向盘2与转向齿轮5之间具有机械联接的机电动力转向装置，但本发明还可以应用于没有机械联接的机动车辆转向装置。这种类型的转向系统被称为线控转向系统。
图2以三维形式示出了滚珠丝杠传动件。带螺纹的主轴6”是齿条6的一部分并且布置成与带齿部段6’间隔开。滚珠螺母13在其外周面上具有滑轮14。
图3以纵向截面示出了滚珠螺母13和带螺纹的主轴6”。滚珠螺母13可旋转地安装在双列角接触滚珠轴承15中。轴承15具有由滚珠螺母13形成的单个共用的内圈16。为此，滚珠螺母13在其外周面16上于其端部13’处分别具有用于滚珠滚道的一个周向凹部17。此处，凹部17或滚道轮廓根据角接触滚珠轴承来构造。滚道轮廓17和/或角接触滚珠轴承的套筒可以构造为卵圆形轮廓，由此在滚道与滚珠100之间产生点接触。因此，可以实现均匀的载荷分布、高刚度和改进的运行性能以及更精确的引导。滚珠在凹部17与套筒19之间优选地具有两点接触。滚珠螺母13的端部13’与套筒之间还可以优选地具有四点接触。为此，滚珠螺母的端部13’可以构造为漏斗形形状。
此外，轴承15具有两个分开的外圈18。外圈18在每种情况下接纳在分开的套筒19中，套筒19布置在壳体21的轴承座20中。带齿的带传动件11的滑轮14以不相对转动的方式紧固在滚珠螺母13上。套筒19优选地由具有比铝和钢大的热膨胀的材料形成。特别地，套筒19优选地由塑料形成，特别优选地由PA66GF30(含有30％体积份额的玻璃纤维增强体的聚酰胺66)形成。套筒19优选地由塑料制造并且补偿机构的壳体21与滚珠丝杠传动件12之间的热膨胀。套筒优选地包括圆筒状周向壁191和圆筒状底部区域192，其中，圆筒状周向壁191围封轴承15和轴承轴线24，圆筒状底部区域192沿轴承轴线24的方向径向向内延伸并具有围封轴承轴线24的圆筒状开口193。此处，两个分开的套筒19优选地布置成使得两个轴承15布置在两个底部区域192之间。底部区域192优选地为具有优选地恒定厚度的平面构型。然而可以想到并可能的是，使底部区域以针对性的方式设置有凹槽、雕刻部或肋或波状形状，以例如以针对性的方式影响润滑和/或热性能。
为了进一步改进补偿性能，套筒可以在其周向壁191中具有凹部，优选地为沿轴承轴线24的方向延伸的槽194。所述槽优选地延伸直至周向壁191的远离底部区域192指向的敞开端部。换句话说，槽194在滑轮14的方向上是敞开的。
套筒19优选地形成为由单个部件形成的一件式、优选地由单种材料一体地形成、并且特别优选地用注射模制方法形成。
如图4中所示，在优选实施方式中，波纹弹簧22布置在套筒19中，波纹弹簧22在轴线方向上对轴承15预施加应力。波纹弹簧22位于套筒19与轴承外圈18之间。可以通过套筒19与波纹弹簧22的组合来设定附接刚度。此外，所述组合在可能的动态载荷的情况下抑制轴承15的运动。
然而根据应用，所述波纹状弹簧22可以由盘形弹簧、或者盘形弹簧与波纹状弹簧的组合来代替。
角接触滚珠轴承15的滚珠100被引导在滚珠保持架101中。
双列角接触滚珠轴承15的滚道构造成使得滚珠与滚道之间的接触点的连接线23、23’、23”、23”’与轴承轴线24相交成位于外圈18之间。预限定的支撑间隔X形成在与轴承轴线24相交的两个交点之间。轴承15由于较大的支撑间隔X而变得特别地抵抗倾斜。为了特别高的抗倾斜性，支撑间隔X优选地介于角接触轴承的滚珠100的直径的一倍直径至三倍直径之间的区间中。支撑距离特别优选地对应于角接触滚珠轴承的滚珠100的直径的两倍直径。滚道面17上的滚珠100与套筒的内部面的接触区域优选地相当于滚珠周向区域的四分之一。未被滚珠接触的底切部(undercut)优选地保持在滚道面和套筒的内部面两者上。滚珠100与滚道之间的两个接触点的连接线与径向平面所围成的角被称为接触角α，载荷以该接触角α从一个滚道传递至另一滚道。对于两列式轴承15而言，接触角优选地具有相等的大小。轴承15的最佳抗倾斜性可以通过支撑间隔X的预定值以限定的接触角α来设定。
图5至图8详细地示出了滚珠螺母13和滚珠返回器件25。细节示出了具有滚珠丝杠6”的齿条6和布置在齿条6上但没有滑轮的滚珠丝杠传动件。
图4示出了在其上安置有偏转本体26的滚珠螺母13。滚珠螺母13在其内侧上支承滚珠丝杠，滚珠以本身已知的方式在滚珠丝杠中滚动。滚珠螺母具有两个贯穿凹部27。在每种情况下，一个凹部27设置成用于供用于外部的滚珠返回器件的滚珠28进入及离开，以到达滚珠丝杠的相反的端部。将两个凹部27连接至彼此的滚珠返回器件25至少部分地由偏转本体26形成。滚珠返回器件25具有U形形状的构型。返回通道至少部分地由偏转本体26中的凹部29和与凹部29相邻的两个销30形成。在每种情况下，销具有一个销入口301。凹部29在偏转本体26上以成对角线的方式布置，偏转本体26作为附接部在其内侧上适应于滚珠螺母13的上侧部的曲率并沿周向方向在滚珠螺母13的有限部分上延伸。如图5中所示，偏转本体26借助于销30插置到滚珠螺母13的两个凹部27中，由此滚珠返回器件25连接至滚珠螺母的两个端部。
销30优选地以角度β定向，由此销30通过预应力插置到凹部27中，该预应力对销入口301施加预应力以进入凹部27中。因此，改进了滚珠28进入返回通道25’的过渡。特别地，由此可以降低偏转本体制造公差的要求。
偏转本体可以在上侧部和/或下侧部上构造有或穿透有蜂窝状的切口或凹入部。
图6至图8详细地示出了滚珠螺母13和安置在滚珠螺母13上的偏转本体26。偏转本体26除了销30之外还具有侧向布置的腹板31、32、33、34。腹板31、32、33、34沿滚珠螺母13的纵向方向24延伸，并且在每种情况下，偏转本体26的两个腹板31、32布置在上侧部上并且两个腹板33、34布置在下侧部上，这些腹板优选地与偏转本体26构造成一件式。右手侧的腹板31、34相对于左手侧的腹板32、33优选地沿纵向方向24偏移，并且优选地以点对称的方式布置。偏转本体26优选地由塑料形成、特别优选地由PA66GF30(含有30％体积份额的玻璃纤维增强体的聚酰胺66)形成。下侧部的腹板33、34在每种情况下接合到滚珠螺母13中的配合的长形凹部35中。所述腹板33、34优选地构造为卡扣动作元件并且闩锁到滚珠螺母的凹部中，通过腹板的弹性变形实现了形状配合锁定连接。可以设置成使得下侧部的腹板33、34相对于彼此呈现大于零的角度从而由此形成改进的预应力。如图9至图11中所示，上侧部上的腹板31、32接合到滑轮14的对应的凹部36中。腹板31、32和凹部36借助于形状配合锁定连接形成用于滑轮14的防旋转防护和支撑。从滑轮至滚珠螺母的扭矩传递仅经由腹板31、32和滑轮14中对应的凹部36进行，并且偏转本体26中的弓形形状的表面26a与滑轮14的凹部14a接触。滚珠返回器件25的返回通道25’由偏转本体26和滑轮14的内侧部——并且优选地由凹部14a——形成。凹部29在顶部被滑轮覆盖，特别地被滑轮14的凹部14a覆盖，由此构造成闭合的返回通道25’。为此，滑轮在其内侧部上具有对应的轮廓。在滑轮14与滚珠返回器件之间可以设置有由塑料制成的中间元件，该中间元件由单个部件形成为单个件、优选地由单种材料一体地形成，或者在滑轮14与滚珠返回器件之间可以设置有两件式中间元件，该中间元件在外圆周上与滑轮的内侧部上的轮廓相对应并由此轴向地紧固。返回通道25’通过中间元件的冠状内轮廓接纳及闭合。因此，滚珠28可以沿着U形形状的轨道移动并保持在通道中。可以通过中间元件减少过盈配合。返回通道25’在偏转本体26与套筒之间的分开在滚珠28的外接触平面中进行。在组装期间，首先将偏转本体26填塞到滚珠螺母13上，并且然后将套筒轴向推到滚珠螺母13上。因此组装复杂性非常低。通过使用滑轮14作为返回通道25’的一部分，减少了滚珠丝杠传动件的必需部件的数量。此外，滚珠在返回通道中所接触的滑轮的表面非常坚硬且耐磨使得磨损最小化，这大大增加了返回器件的使用寿命。
滑轮和滚珠螺母的组装可以以无游隙坐置的方式进行，而不会由于腹板的布置结构过盈配合。这具有使滚珠螺母不会通过接合操作而不利地变形的优点。
滚珠螺母13的轴承15构造成使得偏转本体26可以布置在滚珠螺母与滑轮之间。因此，滚珠返回器件和/或偏转本体在双列轴承内具有空间，由此该布置变得特别紧凑。

Claims (15)

1.一种用于机动车辆的机电动力转向装置(1)，所述机电动力转向装置(1)具有伺服马达(9)、外部的滚珠返回器件(25)和偏转本体(26)，所述伺服马达(9)经由安装在轴承(15)中的滚珠螺母(13)来驱动可轴向移动的部件(6)，使得所述部件(6)能够在壳体(21)中绕纵向轴线旋转，所述滚珠螺母(13)与构造在所述部件(6)上的带螺纹的主轴(6’)接合，并且所述滚珠螺母(13)在其内侧上具有用于供滚珠(28)滚动的滚珠丝杠，所述滚珠返回器件(25)将所述滚珠丝杠的起始部连接至所述滚珠丝杠的终止部，以使得所述滚珠(28)能够无限循环，其特征在于，所述滚珠返回器件(25)的返回通道(25’)由所述偏转本体(26)和滑轮(14)形成。
2.根据权利要求1所述的机电动力转向装置，其特征在于，所述偏转本体(26)在其外侧部上具有至少两个腹板(31、32)，所述至少两个腹板(31、32)接合到所述滑轮(14)中，使得能够将扭矩从所述滑轮(14)传递至所述滚珠螺母(13)。
3.根据权利要求1或2所述的机电动力转向装置，其特征在于，所述偏转本体(26)在其内侧部上具有至少两个腹板(33、34)，所述至少两个腹板(33、34)在操作中接合到所述滚珠螺母(13)的对应的凹部(35)中。
4.根据权利要求2或3所述的机电动力转向装置，其特征在于，所述腹板(31、32、33、34)沿纵向方向(24)延伸。
5.根据前述权利要求2至4中的一项所述的机电动力转向装置，其特征在于，一侧的腹板(31、34)和另一侧的腹板(32、33)布置成相对于彼此沿所述纵向方向偏离。
6.根据前述权利要求2至5中的一项所述的机电动力转向装置，其特征在于，下侧部的所述腹板(33、34)是卡扣动作元件并且与所述滚珠螺母(13)的所述相应的凹部(35)形成卡扣动作连接。
7.根据前述权利要求2至6中的一项所述的机电动力转向装置，其特征在于，所述腹板(31、32、33、34)与所述偏转本体(26)构造成一件的。
8.根据前述权利要求中的一项所述的机电动力转向装置，其特征在于，所述偏转本体(26)具有用于将所述偏转本体(26)定位在所述滚珠螺母(13)上的销(30)。
9.根据前述权利要求中的一项所述的机电动力转向装置，其特征在于，所述滚珠螺母(13)具有两个凹部(27)，所述凹部(27)用于供用于所述外部返回件的滚珠(28)进入及离开，以到达所述滚珠丝杠的相反的端部。
10.根据前述权利要求中的一项所述的机电动力转向装置，其特征在于，所述偏转本体(26)的所述销(30)接合到所述滚珠螺母(13)的所述凹部(27)中。
11.根据前述权利要求中的一项所述的机电动力转向装置，其特征在于，所述轴承(15)为双列角接触滚珠轴承，所述双列角接触滚珠轴承具有至少一个轴承内圈(16)和两个轴承外圈(18)，所述滑轮(14)和所述偏转本体(26)布置在所述轴承外圈(18)之间。
12.根据权利要求11中所述的机电动力转向装置，其特征在于，所述双列角接触滚珠轴承(15)的接触角(α)选择成使得构成支撑间隔(X)。
13.根据权利要求11或12所述的机电动力转向装置，其特征在于，所述两个轴承外圈(18)接纳在布置于所述壳体(21)的轴承座(20)中的套筒(19)中。
14.根据权利要求13所述的机电动力转向装置，其特征在于，所述套筒(19)构造成使得补偿机构的所述壳体(21)与所述滚珠螺母(13)之间的热膨胀。
15.根据前述权利要求中的一项所述的机电动力转向装置，其特征在于，所述部件(6)是齿条和齿轮转向机构中的齿条。
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