CN109923026A - 包括一体式传动装置壳体的齿轮齿条转向系统 - Google Patents

包括一体式传动装置壳体的齿轮齿条转向系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的齿轮齿条转向系统，其包括小齿轮轴，该小齿轮轴连接至转向轴(2)并且具有转向小齿轮(8)，转向小齿轮(8)与安装在传动装置壳体(10)中的齿条(5)接合，使得齿条(5)能够沿着纵向轴线移动以用于枢转可转向的车轮；并且该齿轮齿条转向系统包括电动机(12)，电动机(12)经由减速齿轮机构(11)驱动小齿轮轴，其中齿条、小齿轮轴和减速齿轮机构的整体组件被容纳在传动机构壳体(10)中，并且该传动机构壳体(10)形成为一体。

Description

包括一体式传动装置壳体的齿轮齿条转向系统
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的齿轮齿条转向系统，该齿轮齿条转向系统具有权利要求1的前序部分的特征。
背景技术
一般类型的齿轮齿条转向系统具有：齿条，该齿条在传动装置壳体中以能够线性运动的方式被导引；以及转向小齿轮，该转向小齿轮以能够旋转的方式安装，该转向小齿轮与齿条接合。由驾驶员施加在方向盘上的转向扭矩经由转向轴传递至转向传动装置的输入轴。转向传动装置的输入轴连接至与齿条啮合的转向小齿轮。输入轴和转向小齿轮的旋转经由齿条的齿接合被转换成齿条的线性运动。转向横拉杆(track rod)铰接在齿条上，转向车轮借助于该转向横拉杆调节车轮锁定角度。因此，方向盘的旋转被转换成转向车轮的转向运动。在电辅助齿轮齿条转向系统的情况下，提供了伺服电动机，伺服电动机例如通过带有蜗杆和蜗轮的机械式减速齿轮机构(step-down gear mechanism)作用在转向小齿轮上并且因此在转向操纵期间辅助驾驶员。
处于公开状态的说明书DE 10 2011 001 217 A1公开了一种具有电转向驱动器的转向系统，该电转向驱动器的旋转运动经由减速齿轮机构传递至转向连杆。该转向系统具有多件式壳体，该转向系统的壳体部分包围蜗轮机构和转向驱动器、转向连杆两者。此处，包围蜗轮机构的驱动传动装置壳体部分和包围转向连杆的转向传动装置壳体部分经由螺纹连接而连接至彼此。密封环布置在两个壳体部分之间的接触区域中，从而能够避免水分和灰尘从周围环境渗透到壳体中。然而，这种类型的污垢密封在严重腐蚀性的环境中被认为是不足够的。
DE 233657 A1公开了一种齿条驱动单元，该齿条驱动单元具有由接合在一起并且连接至彼此以形成整体壳体的至少两个部分、即用于小齿轮壳体的部分和用于齿条壳体的部分组装的壳体。这种结构证明是有问题的，问题在于需要非常精确地装配壳体半部。壳体部分的轻微翘曲导致形成间隙，污垢聚集在间隙中。
发明内容
因此，本发明的目的是说明一种用于机动车辆的齿轮齿条转向系统，该齿轮齿条转向系统具有以结构简单的方式相对于周围环境令人满意地被密封的传动装置壳体。
因此，提供了一种用于机动车辆的齿轮齿条转向系统，该齿轮齿条转向系统包括小齿轮轴，该小齿轮轴连接至转向轴并且具有转向小齿轮，该转向小齿轮与安装在传动装置壳体中的齿条接合，使得该齿条能够沿着纵向轴线移位以用于枢转能够转向的车轮；并且该齿轮齿条转向系统具有电动机，该电动机经由减速齿轮机构来驱动小齿轮轴，齿条、小齿轮轴和减速齿轮机构形成整体装置，该整体装置被接纳在传动装置壳体中，并且该传动装置壳体构造为一体。由于传动装置壳体的单件式构造，能够省去在转向传动装置壳体与驱动传动装置壳体之间的密封。
优选的是，小齿轮轴在其靠近于转向轴的端部处连接至扭杆，该扭杆将小齿轮轴连接至输入轴，该扭杆是扭矩传感器的一部分，扭矩传感器确定施加在方向盘上的并且是用于致动电动机所需的转向扭矩，并且扭矩传感器同样被接纳在单件式传动装置壳体中。单件式壳体与传统的多件式壳体相比是更便宜的并且是显著更轻的。
减速齿轮机构优选地布置在小齿轮轴的端部处，该端部远离转向轴。此处优选的是，减速齿轮机构和电动机相对于扭矩传感器布置在齿条的相反侧上。这种结构具有下述优点：减速齿轮机构布置成更靠近于道路、确切地说是布置在齿条下方，并且减速齿轮机构因此与扭矩传感器的污染敏感的传感器区域在空间上分开。
此外，有利的是，该减速齿轮机构是蜗轮机构，该蜗轮机构的蜗轮同心地围绕小齿轮轴并且固定地连接至小齿轮轴以与小齿轮轴一起旋转。
小齿轮轴优选地以能够旋转的方式安装在单件式传动装置壳体中的轴承中。
优选的是，单件式传动装置壳体是由铝或镁或塑料制成的铸造壳体。
附图说明
在下文中将使用附图更详细地描述本发明的两个优选实施方式。相同的部件或相同作用的部件在附图中用相同的附图标记表示，在附图中：
图1示出了齿轮齿条转向系统的示意图；
图2示出了来自图1的转向传动装置的三维视图；
图3示出了来自图1的转向传动装置的壳体的第一三维图示；
图4示出了来自图1的转向传动装置的壳体的第二三维图示；
图5示出了根据第二实施方式的壳体的三维视图；以及
图6示出了齿轮齿条转向系统的纵向截面图。
具体实施方式
图1以图解的方式示出了机动车辆的齿轮齿条转向系统1。转向轴2用于将由机动车辆的驾驶员在方向盘3处执行的转向运动传递至齿轮齿条转向传动装置4。齿轮齿条转向传动装置4将转向轴2的旋转运动转换成齿条5的运动，因此，车辆的车轮7执行转向锁定运动，该车轮7铰接在转向横拉杆6上。转向轴2的旋转运动经由在带齿区域中与齿条5啮合的转向小齿轮8被转换成齿条5的平移运动。齿条5以能够轴向移动的方式安装在传动装置壳体10的第一部分中。减速齿轮机构11和电伺服电动机12布置在齿条5的一侧上，该侧远离转向轴。伺服电动机12经由减速齿轮机构11作用在转向小齿轮8上以用于转向辅助。转向小齿轮8布置在小齿轮轴80上，小齿轮轴80具有靠近于转向轴的端部130和远离转向轴的端部1300。如图6中所示，靠近于转向轴的端部130连接至扭杆115，扭杆115将小齿轮轴80连接至输入轴113，输入轴113反过来固定地连接至方向盘3以经由转向轴2与方向盘3一起旋转。扭杆115以根据方向盘扭矩的方式引起输入轴113与小齿轮轴80之间的相对旋转。扭杆115是扭矩传感器13的一部分，扭矩传感器13确定施加在方向盘3处的并且是用于致动电动机12所需的转向扭矩。小齿轮轴80以能够旋转的方式安装在传动装置壳体10的第二部分中的轴承14中，传动装置壳体10的第二部分位于转向小齿轮8与远离转向轴的端部1300之间。小齿轮轴80具有位于转向小齿轮8与轴承14之间的渐缩部分17，该渐缩部分17的直径小于转向小齿轮8的直径和轴承14的轴承座140的直径或者小于小齿轮轴80的剩余部分的直径。渐缩部分17优选地直接抵接转向小齿轮8。减速齿轮机构11的蜗轮15设置在小齿轮轴80的远离转向轴的那个端部1300处，该蜗轮15同心地围绕小齿轮轴80并且固定地连接至小齿轮轴80以与小齿轮轴80一起旋转。电伺服电动机12驱动与布置在小齿轮轴80上的蜗轮15啮合的蜗杆轴16。蜗杆轴16和蜗轮15被传动装置壳体10的第三部分和第四部分包围。另外，传动装置壳体10将扭矩传感器13接纳在第五部分中。
由于蜗轮机构布置在小齿轮轴80的远离转向轴的那个端部1300处并且因此布置成位于小齿轮下方，伺服电动机同样能够附接在转向传动装置的下侧上，这特别节省空间。此处，“下侧”将被理解为指的是转向传动装置4的在道路70的方向上的那一侧。
小齿轮轴的渐缩部分以下述方式简化了转向传动装置的组装：齿条5能够在渐缩部分17的区域中被推动越过小齿轮轴80。在齿条5已经被接纳在传动装置壳体10中之后，小齿轮轴80被沿道路70的方向向下压，以将转向小齿轮8带到与齿条5的齿系统9的接合中。
图2示出了位于齿条5下方、也就是说从而位于更靠近于道路70的位置的带有传动装置壳体10的减速齿轮机构11及伺服电动机12的位置的第二视图。
图3和图4示出了传动装置壳体10的两个不同视图。传动装置壳体10构造为一体。因此能够避免密封点。传动装置壳体10具有第一部分101、第二部分102、第三部分103、第四部分104以及第五部分105。在第一部分101中，齿条5安装成使得齿条5能够沿着纵向轴线A移位。在第五部分105中，输入轴113与扭杆115一起被接纳。第五部分105合并到第二部分102中，在第二部分102中，小齿轮轴80与转向小齿轮一起以能够旋转的方式安装。第二部分102合并到第四部分104中，蜗轮15布置在第四部分104中。与蜗轮15啮合的蜗杆轴16设置在第三部分103中。第三部分103大致平行于第一部分101。如图5中所示，第三部分103能够合并到第五部分105中，因此，第三部分与减速齿轮机构一起位于齿条5上方并且因此以距离道路70的较大的间距布置。具体地，省去了位于第三部分103和第四部分104、驱动传动装置壳体、第一部分101和第二部分102、转向传动装置壳体之间的密封点。由于位于齿条下方的减速齿轮机构的布置，扭矩传感器的污染敏感的传感器区域与减速齿轮机构的润滑脂区域在空间上分开。另外，单件式壳体能够以非常成本有效的方式被生产并且能够提供显著的重量节省。
传动机构壳体10优选地是由铝或镁或塑料制成的铸造壳体。
图5示出了传动机构壳体10的另一个实施方式。减速齿轮机构11布置在扭矩传感器13的区域中或紧邻扭矩传感器13，并且减速齿轮机构11以能够操作的方式在输入轴与转向小齿轮之间连接至小齿轮轴。单件式传动机构壳体10在此也具有驱动传动装置壳体和转向传动装置壳体两者。

Claims (7)

1.一种用于机动车辆的齿轮齿条转向系统，所述齿轮齿条转向系统包括小齿轮轴(80)，所述小齿轮轴(80)连接至转向轴(2)并且具有转向小齿轮(8)，所述转向小齿轮(8)与安装在传动装置壳体(10)中的齿条(5)接合，使得所述齿条(5)能够沿着纵向轴线(A)移位以用于枢转能够转向的车轮(7)，并且所述齿轮齿条转向系统具有电动机(12)，所述电动机(12)经由减速齿轮机构(11)驱动所述小齿轮轴，其特征在于，所述齿条(5)、所述小齿轮轴(80)以及所述减速齿轮机构(11)形成整体装置，所述整体装置被接纳在所述传动装置壳体(10)中，所述传动装置壳体(10)构造为一体。
2.如权利要求1中所述的齿轮齿条转向系统，其特征在于，所述小齿轮轴(80)在其靠近于所述转向轴的端部处连接至扭杆(115)，所述扭杆将所述小齿轮轴(80)连接至输入轴(113)，所述扭杆(115)是扭矩传感器(13)的一部分，所述扭矩传感器(13)确定施加在方向盘(3)处的并且是用于致动所述电动机(12)所需的转向扭矩，并且所述扭矩传感器(13)同样被接纳在单件式的所述传动装置壳体(10)中。
3.如权利要求1或2中所述的齿轮齿条转向系统，其特征在于，所述减速齿轮机构(11)布置在所述小齿轮轴(80)的远离所述转向轴的端部(1300)处。
4.如权利要求2或3中所述的齿轮齿条转向系统，其特征在于，所述减速齿轮机构(11)和所述电动机(12)布置在所述齿条(5)的相对于所述扭矩传感器(13)的相反侧。
5.如前述权利要求中的一项中所述的齿轮齿条转向系统，其特征在于，所述减速齿轮机构(11)是蜗轮机构，所述蜗轮机构的蜗轮(15)同心地围绕所述小齿轮轴(80)并且固定地连接至所述小齿轮轴(80)以与所述小齿轮轴(80)一起旋转。
6.如前述权利要求中的一项中所述的齿轮齿条转向系统，其特征在于，所述小齿轮轴(80)以能够旋转的方式安装在单件式的所述传动机构壳体(10)中的轴承(14)中。
7.如前述权利要求中的一项中所述的齿轮齿条转向系统，其特征在于，单件式的所述传动机构壳体(10)是由铝或镁或塑料制成的铸造壳体。
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