CN109563874B - 用于安装机动车辆的机电动力转向系统的传动蜗杆的滚动轴承 - Google Patents

Abstract

根据本发明改进了一种用于安装机动车辆的机电动力转向系统的传动蜗杆(10)的滚动轴承(12)，以改善传动蜗杆(10)与蜗轮(11)之间的接合行为，其中，滚动轴承(12)具有可旋转的内圈(14)、不可旋转的外圈(17、18)、以及滚动本体(15)，滚动本体(15)布置在内圈(14)与外圈(17、18)之间并且由布置在内圈(14)的径向外侧部上的通道形的第一滚道(19)和布置在外圈(17、18)的径向内侧部上的通道形的第二滚道(20、21)引导，这是由于第二滚道(20、21)具有在其圆周(22)上变化的横截面轮廓，并且在倾斜轴线(27)沿第二滚道(20、21)的周向方向(22)占据预定的倾斜位置(28)的情况下，允许滚动本体(15)侧向偏移地滚动并且因此允许内圈(14)围绕与滚动轴承(12)的旋转轴线正交的倾斜轴线(27)倾斜，并且在倾斜轴线(27)相对于倾斜位置(28)以90°的角度(α)定向时将内圈(14)的倾斜阻止至最小程度。

Description

用于安装机动车辆的机电动力转向系统的传动蜗杆的滚动 轴承

技术领域

本发明涉及用于安装机动车辆的机电助力转向系统的传动蜗杆的滚动轴承，该滚动轴承具有内圈、外圈和滚动元件，该滚动元件布置在内圈与外圈之间并且由布置在内圈的径向外侧部上的通道形的第一滚道和布置在外圈的径向内侧部上的通道形的第二滚道引导。

背景技术

这种滚动轴承例如从DE 10 2006 039 740 A1中获知。在蜗轮传动装置中，在载荷作用的情况下，传动蜗杆会因作用力而倾斜或弯曲。为了避免强制状态，需要允许传动蜗杆的滚动轴承发生一定程度的倾斜。此外，倾斜可以用于补偿游隙，其中，该游隙可能是由蜗轮传动装置的接合行为因温度影响以及磨损而造成的。这在现有技术中是被允许的，因为轴承圈的一个滚道具有特定的接触程度(osculation)和增大的轴承游隙，这允许内圈相对于外圈倾斜。该解决方案的缺点在于，由于允许倾斜发生在很多不同的方向上，因此导致传动蜗杆与蜗轮之间的不利的接合比。

发明内容

本发明的目的是提供一种在本文开头处所提及类型的滚动轴承，该滚动轴承能够改进传动蜗杆与蜗轮之间的接合行为。

由于第二滚道具有围绕其圆周变化的横截面轮廓，在倾斜轴线沿第二滚道的周向方向占据了预定的倾斜位置的情况下，允许滚动元件侧向偏移地滚动并且因此允许内圈能够围绕与滚动轴承的旋转轴线正交的倾斜轴线倾斜，这在该倾斜轴线相对于倾斜位置以90°的角度定向时将内圈的倾斜阻止至最小程度。以这种方式，内圈可以沿预定方向倾斜，以允许传动蜗杆在载荷作用下倾斜或弯曲，而不会出现强制状态。此外，根据本发明的滚动轴承阻止内圈横向于所述倾斜方向的任何倾斜，从而避免传动蜗杆与蜗轮之间的不利的接合状况。

在本发明的优选实施方式中，横截面轮廓围绕第二滚道的圆周正弦地变化。这在倾斜轴线定向在倾斜位置时导致内圈的最大倾斜角度，并且在倾斜轴线相对于倾斜位置以90°的角度定向时导致内圈的最小倾斜角度。因此，滚道的正弦构型变化确保了最小可能倾斜角度与最大倾斜角度之间的顺畅过渡。

在本发明的第一构型的变型中，由于第二滚道的接触程度的侧向范围围绕圆周变化，实现了横截面轮廓的变化。

在本发明的替代构型中，由于第二滚道的侧向侧面的径向范围围绕圆周变化，实现了横截面轮廓的变化。

接触程度由滚道半径与滚珠直径之间的商确定。

优选地，径向范围具有两个最小值和两个最大值，其中，该范围的两个最小值在直径上是彼此相对的，并且该范围的两个最大值在直径上是彼此相对的，其中，具有最小值的范围相对于具有最大值的范围在周向方向上偏移90°。因此，该径向范围的值围绕圆周在最小值与最大值处交替。

优选地，该范围的最小值为该范围的最大值的0.5至0.9倍，特别优选地为0.7至0.8倍。

由于第二滚道的侧向侧面的径向范围和第二滚道的接触程度围绕圆周变化，因此同样地可以想到的是，第二滚道的横截面轮廓可以是变化的。因此，能够使用变化的接触程度和侧向侧面的变化的范围的优点。

在有利的改进方案中，滚动元件可以设置成呈滚珠的形式。滚珠轴承特别适用于第二滚道的接触程度的变化和第二滚道的侧向侧面的径向范围的变化两者。

在另一有利的改进方案中，滚动元件可以设置成在保持架中被引导。优选地，滚动轴承包括由保持架引导并且彼此保持间隔开的多个滚动元件。

根据本发明的滚动轴承沿外圈的周向方向安装在期望位置时的定向通过下述措施而变得容易：外圈设置有周向位置的标记，该标记标示倾斜轴线相对于倾斜位置的取向。

在上述实施方式的改进方案中，标记可以设置成构造为外圈的材料上的突出部或凹入部。这种措施特别容易实现，并且由此产生的标记是特别耐用的。然而，也可以对外圈施用有色标记。

优选地，内圈和/或外圈由滚动轴承钢制成，特别优选地由100Cr6轴承钢制成。

附图说明

在下文中，参照附图对本发明的示例性实施方式进行更详细地说明，特别地，在附图中：

图1：示出了机动车辆的转向系统的三维示意图；

图2：示出了用于传动蜗杆的具有根据本发明的滚动轴承的蜗杆传动装置的横截面示意图；

图3：示出了如同图2那样但没有壳体的蜗杆传动装置的三维示意图；

图4：示出了根据本发明的第一实施方式中的滚动轴承的立体图；

图5：示出了图4中的滚动轴承的分解图；

图6：示出了根据图4的滚动轴承的平面图；

图7：示出了图6中的线A-A上的横截面细节；

图8：示出了图6中的线B-B上的横截面细节；

图9：示出了根据本发明的滚动轴承的内圈依据图6中的倾斜轴线的角度而倾斜的图示；

图10：示出了根据本发明的第二实施方式中的滚动轴承的平面图；

图11：示出了图10中的滚动轴承的立体图；

图12：示出了图10中的滚动轴承的外圈；

图13：示出了图10中的线C-C上的横截面细节；

图14：示出了图10中的线D-D上的横截面细节。

具体实施方式

图1示出了在一个端部处紧固至多部件转向轴1的方向盘2。转向轴1在其下端部处连接至转向齿轮3。转向齿轮3的小齿轮4与齿条5配合，这使得在方向盘2旋转时导致齿条5的侧向线性移位，从而将转向轴1的旋转运动转换成齿条5的平移运动。齿条5在两个端部处经由横拉杆6连接至转向的车轮7，车轮7能够借助于横拉杆6枢转。机电动力转向系统容纳在壳体8中。机电动力转向系统包括传动蜗杆10，该传动蜗杆10由电动马达9驱动并且与配装在转向轴1上的蜗轮11配合。传动蜗杆10借助于两个滚珠轴承12、13安装在壳体8中。滚珠轴承13接纳在由弹簧133预加载的可枢转的摇杆130中，其中，摇杆130保持在壳体8中以能够围绕摇杆轴线135旋转。滚珠轴承13和摇杆130将传动蜗杆10安装在背离电动马达9的一侧，其中，滚珠轴承12将驱动蜗杆10安装在面向电动马达9的一侧。

在未示出的实施方式中，同样可以设置成：将滚珠轴承13和摇杆130布置在面向电动马达9的一侧，而将滚珠轴承12布置在背离电动马达9的一侧。

如在图4至图6、图10和图11中最佳地看到的，根据本发明构造的滚珠轴承12包括内圈14、多个滚动元件15、以及外圈17、18，所述多个滚动元件15构造为滚珠并且在保持架16中被引导，外圈17、18能够根据实施方式不同地构造。外圈17、18以不相对旋转的方式接纳在机电动力转向系统的壳体8的孔(未示出)中，而内圈14能够与传动蜗杆10一起旋转。在内圈14的径向外侧部上布置有通道形的第一滚道19，球形滚动元件15在该第一滚道19中滚动。同样在外圈17、18的径向内侧部上布置有通道形的第二滚道20、21，球形滚动元件15在该第二滚道20、21中滚动。第二滚道20、21根据外圈17、18的实施方式而具有不同的构型。

两个滚道20、21具有围绕其圆周变化的横截面轮廓。周向方向22由图6和图10中的箭头标示。

在图4至图8中所示的示例性实施方式中，第二滚道20的横截面轮廓围绕其圆周变化，这是由于第二滚道20的侧向侧面23的范围f根据观察横截面轮廓时所处的周向方向的角度α而在径向方向24上以不同的方式实施。范围f是外部面233与侧向侧面23之间的径向间距。如在图7中最佳地看到的，侧向侧面23在径向方向24上的范围f在下述两个周向区域中最小：所述两个周向区域位于图6中的最顶部和最底部处，即，该范围具有最小值。此外，从图8中明显看出，当观察位于图6中的右侧和左侧的圆周位置时，侧向侧面23在径向方向上的范围f最大，即，该范围具有最大值。最小范围(范围的最小值)具有对应于范围的最大值的约75％的值。由于球形滚动元件15在根据图7的周向位置仅被相对较小的侧向侧面23略微地引导，因此球形滚动元件15可以沿倾斜方向26容易地倾斜。相比之下，在根据图8的周向位置，球形滚动元件15被较厚地形成的侧向侧面23更好地封围，因此实际上不会再沿倾斜方向26侧向移位。因此，当倾斜轴线27相对于图6中标示的倾斜位置28以90°或270°的角度α定向时，根据滚动轴承材料的弹性和最小的必要轴承游隙，最大程度地阻止了内圈14围绕倾斜轴线27的倾斜，即，将该倾斜降至最低程度。相比之下，在倾斜轴线27处于倾斜位置28的情况下，也就是说倾斜轴线27相对于倾斜位置28以0°或180°的角度定向的情况下，内圈14可以倾斜至最大程度。

在图9的图示中示出了：根据倾斜轴线27从倾斜位置28开始沿周向方向22的取向，围绕倾斜轴线27在最大值与最小值之间的可能的倾斜过程。从该图明显看出，外圈17的在周向方向22上的横截面轮廓改变成使得：根据倾斜轴线27与倾斜位置28之间的角度α，产生了可能的倾斜角度在最大值与最小值之间变化的正旋曲线轮廓。

在图11至图14中图示了本发明的第二示例性实施方式。在这种情况下，外圈18的第二滚道21构造成使得：第二滚道21的接触程度的在方向29——方向29在图13和图14中标示——上的侧向范围在图10中标示的周向方向22上变化。因此，第二滚道21的接触程度在图13所示的位置比图14所示的位置更宽。这意味着球形滚动元件15能够在图13所示的位置沿方向29偏斜至最大范围，所述位置位于在图10中的最顶部和最底部处，因此内圈14能够围绕在图10中水平定向的倾斜轴线27倾斜至最大范围。相比之下，在倾斜轴线27沿周向方向22旋转通过90°的情况下，内圈14能够仅倾斜通过由滚动轴承12的材料的弹性和最小的必要的轴承游隙所限制的最小角度，这是因为第二滚道21在图14所示的位置不允许存在球形滚动元件15沿方向29进行移位的任何空间。

至于第二滚道21的接触程度的侧向范围的变化过程，特别是关于倾斜角度根据倾斜轴线27相对于倾斜位置28的取向的正弦曲线轮廓，可以以对应的方式结合图4至图9中示出的第一示例性实施方式给出的信息来施用。

在两个实施方式中，相应的外圈17、18设置有周向位置的标记30，该标记30标示倾斜轴线27相对于倾斜位置28的取向。特别地，标记30施用在下述两点处：在所述两点处，倾斜轴线27相对于倾斜位置28分别封围0°和180°的角度α。标记30构造为外圈17、18的材料中的凹入部，但也可以实施为突出部或有色标记。

借助于标记30，在构造该装置时可以将滚动轴承12的取向对准成使得传动蜗杆10能够沿蜗轮11以及远离蜗轮11的方向倾斜或弯曲(即，相对于蜗轮11的旋转轴线径向地倾斜或弯曲)，同时阻止传动蜗杆10相对于蜗轮11横向倾斜或弯曲(即，相对于蜗轮11的旋转轴线轴向地倾斜或弯曲)。因此，根据本发明的以这种方式定向的滚动轴承12允许内圈14围绕限定的倾斜轴线27倾斜，以允许传动蜗杆10在高载荷作用下倾斜，但防止内圈14围绕横向于倾斜位置28定向的倾斜轴线27倾斜。

附图标记列表：

1.转向轴

2.方向盘

3.转向装置

4.齿轮

5.齿条

6.横拉杆

7.车轮

8.壳体

9.电动马达

10.传动蜗杆

11.蜗轮

12.滚珠轴承/滚动轴承

13.滚珠轴承

14.内圈

15.滚动元件

16.保持架

17.外圈

18.外圈

19.第一滚道

20.第二滚道

21.第二滚道

22.周向方向

23.侧向侧面

24.径向方向

25.角度

26.倾斜方向

27.倾斜轴线

28.倾斜位置

28.方向

30.标记

Claims (7)

1.一种用于安装机动车辆的机电助力转向系统的传动蜗杆(10)的滚动轴承，所述滚动轴承具有内圈(14)、外圈(17、18)和滚动元件(15)，所述滚动元件(15)布置在所述内圈(14)与所述外圈(17、18)之间并且由布置在所述内圈(14)的径向外侧部上的通道形的第一滚道(19)和布置在所述外圈(17、18)的径向内侧部上的通道形的第二滚道(20、21)引导，其特征在于，所述第二滚道(20、21)具有围绕所述第二滚道(20、21)的圆周(22)变化的横截面轮廓；第二滚道的侧向侧面的径向范围或第二滚道的接触程度围绕圆周变化。

2.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述横截面轮廓围绕所述第二滚道(20、21)的所述圆周(22)正弦地变化。

3.根据权利要求1或2所述的滚动轴承，其特征在于，所述第二滚道(21)的接触程度的侧向范围(29)围绕所述圆周(22)变化。

4.根据前述权利要求1-2中的一项所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚动元件(15)呈滚珠的形式。

5.根据前述权利要求1-2中的一项所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚动元件(15)在保持架(16)中被引导。

6.根据前述权利要求1-2中的一项所述的滚动轴承，其特征在于，所述外圈(17、18)设置有周向位置(28)的标记(30)，所述标记(30)标示了倾斜轴线(27)相对于倾斜位置(28)的取向。

7.根据权利要求6所述的滚动轴承，其特征在于，所述标记(30)构造为所述外圈(17、18)的材料中的突出部或凹入部。

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