CN110997455A - 用于车辆的转向系统 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的转向系统包括小齿轮轴，该小齿轮轴以能旋转的方式被支承在固定轴承和浮动轴承中，其中不仅所述固定轴承而且所述浮动轴承都被接收在转向壳体中。

Description

用于车辆的转向系统

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的转向系统，该转向系统具有用于产生支持性的伺服力矩的电动的伺服马达，其中所述伺服马达驱动小齿轮轴，该小齿轮轴以能旋转的方式被支承在固定轴承和浮动轴承中。

背景技术

已知用于车辆的转向系统，所述转向系统具有用于支持转向运动的电动的伺服马达。所述伺服马达的伺服力矩通过转向传动机构被馈入到转向系统中，其中所述转向传动机构将转向轴的转向运动转换成能转向的轮的调节运动。例如在DE 10 2010 062 577 A1中描述了一种这样的转向系统。

发明内容

本发明的任务是，以简单的结构措施来低噪声地且长寿命地构造用于车辆的转向系统，该转向系统具有用于产生支持性的伺服力矩的电动的伺服马达。

根据本发明，该任务用权利要求的特征来解决。从属权利要求说明了适宜的改进方案。

按本发明的转向系统能够在车辆中用于调节能转向的轮并且实施为EPS转向装置（Electric Power Steering），其中为了转向力支持而通过电动伺服马达或转向马达来产生伺服力矩。所述伺服马达驱动小齿轮轴，该小齿轮轴以能旋转的方式被支承在壳体侧的固定轴承和壳体侧的浮动轴承中。固定轴承和浮动轴承在轴向上彼此隔开的情况下布置在所述壳体中并且能够以能旋转的方式接收小齿轮轴，通过所述小齿轮轴将所述伺服马达的支持性的伺服力矩传递到转向系统的齿条上。

所述固定轴承轴向固定地并且沿着径向方向——关于小齿轮轴纵轴线——接收小齿轮轴，所述浮动轴承能够在没有轴向固定的情况下实现对于所述小齿轮轴的径向支承。

不仅所述小齿轮轴的固定轴承而且其浮动轴承都被接收在共同的、一体地构造的转向壳体中，所述转向壳体是转向系统的组成部分。所述转向壳体也能够额外地接收所述齿条，转向运动通过所述齿条被传递到车辆的能转向的轮上。

这种实施方式具有各种优点。不仅所述固定轴承而且所述浮动轴承都共同被接收在相同的壳体中，这具有如下优点，即：避免在固定轴承与浮动轴承之间的径向错位，所述径向错位可能导致小齿轮轴的倾斜。由此也保证，以高的精确度将力矩从从伺服马达传递到小齿轮轴。避免了由于小齿轮轴的不够精确的支承和小齿轮轴的倾斜而可能产生的增大的摩擦和噪声形成。因为由于所述构件的负载减少而减小了磨损，所以也改进了所述转向系统的最大可能的运行持续时间和稳定性。

所述伺服马达的伺服壳体与转向壳体相连接。所述伺服壳体接收伺服马达，其中所述伺服壳体必要时能够同时构成伺服马达的马达壳体。所述伺服壳体与所述转向壳体之间的连接优选在伺服壳体的马达轴与蜗杆之间的过渡区中进行，所述蜗杆由马达轴直接驱动并且与蜗轮啮合，所述蜗轮与小齿轮轴抗扭地连接。所述蜗杆优选固定地安放在所述伺服马达的马达轴上。但是也能够适宜的是，通过中间连接的离合器来执行从伺服马达到蜗杆的力矩及运动传递，其中所述伺服马达通过离合器来驱动与蜗轮处于嵌合之中的蜗杆。

所述伺服马达的伺服壳体和所述转向壳体能够以本身已知的方式相互连接、例如相互螺纹连接。

可能适宜的是，与齿条轴向平行地布置所述伺服马达。与此相对应，所述伺服马达的纵轴线和所述齿条的纵轴线彼此平行地伸展。在作为替代方案的实施方式中，所述伺服马达的纵轴线和所述齿条的纵轴线也能够围成一角度。

还是根据另一种适宜的实施方式，所述转向壳体也接收由伺服马达驱动的蜗杆。这确保所述蜗杆相对于与小齿轮轴相连接的蜗轮以高精确度占据其额定位置并且减小了蜗杆相对于蜗轮倾斜和歪斜的风险。

根据另一种有利的实施方式，所述固定轴承布置在小齿轮轴的朝向蜗轮的侧上，而所述浮动轴承则布置在小齿轮轴的背离蜗轮的侧上。因此，所述固定轴承相对于所述蜗轮具有比所述浮动轴承小的轴向间距，所述浮动轴承尤其与所述小齿轮轴的端侧相邻地布置并且以旋转的方式接收所述小齿轮轴。所述浮动轴承与所述转向壳体的外侧面相邻并且所要求的结构空间比所述固定轴承小，因而所述转向壳体在结构空间的区域中能够以相应窄地构造的方式来实施。

但是也可以考虑相反的布置，在所述布置中所述浮动轴承与蜗轮相邻地布置，并且所述固定轴承以较大的轴向间距、尤其是与所述小齿轮轴的端侧相邻地布置。

所述小齿轮轴上的小齿轮齿部与齿条齿部处于嵌合之中。所述小齿轮轴在小齿轮齿部的两侧上被支承在固定轴承或浮动轴承中。所述蜗轮在轴承的外部被固定在小齿轮轴上。

还是根据另一种适宜的实施方式，将轮毂以抗扭的方式套装到小齿轮轴上，所述轮毂是蜗轮的支座。根据另一种有利的实施方式，通过使内环的端侧与轮毂接触这种方式将所述固定轴承的内环支撑在所述轮毂上。必要时传递构件还能够处于所述轮毂的端侧和所述内环的端侧之间，其中以优选的方式在轮毂和固定轴承的内环之间存在直接的接触。所述固定轴承的内环被推到小齿轮轴上并且尤其抗扭地与小齿轮轴相连接。

可能适宜的是，所述固定轴承的内环在背离轮毂的侧上轴向地支撑在小齿轮轴的轴凸起上。因此，所述固定轴承轴向地在两侧上支撑在内环上、也就是在一个端侧上支撑在轮毂上并且在另一个端侧上支撑在小齿轮轴的轴凸起上。

还是根据另一种适宜的实施方式，所述固定轴承的外环在其两个端侧上轴向地要么以直接的方式要么以间接的方式支撑在转向壳体上。例如，在背离轮毂的侧上，所述固定轴承的外环能够支撑在转向壳体的处于里面的壳体凸肩上。所述固定轴承的外环的对置的端侧能够支撑在保险环上，所述保险环被装入到转向壳体上的内槽中，使得所述外环的这个端侧通过所述保险环以间接的方式支撑在转向壳体上。

还是根据另一种适宜的实施方式，所述转向壳体与小齿轮轴的端侧相邻地构造并且在小齿轮轴的轴向延长部中构造为敞开的结构。所述转向壳体的在此处的敞开的实施方式能够在装配过程期间对小齿轮轴进行轴向支撑。在此，通过所述支撑来接收压紧力，用所述压紧力将所述蜗轮的轮毂以压配合推到小齿轮轴上。

与所述转向壳体的敞开侧相邻地布置的轴承能够支撑在向里伸入的壳体凸肩上并且尤其是从对置侧被插入到转向壳体中。

在一种作为替代方案的实施方式中，所述转向壳体没有构造这样的开口。在这种情况中，在装配轮毂时通过经由工具来轴向地固定小齿轮轴的方式对所述小齿轮轴进行支撑，比如方法是：将具有内螺纹的盲孔掏制到所述小齿轮轴的端侧中并且将相应的工具拧入到所述内螺纹中。通过与所述小齿轮轴相同的侧将所述轴承、特别是浮动轴承插入转向壳体中。

所述转向系统有利地包括：转向轴，驾驶员通过所述转向轴经由转向轮来预先给定所期望的转向角；转向轴与齿条的连接，所述齿条以能移动的方式被支承在转向壳体中；以及前面所描述的组件连同处于伺服壳体中的电动的伺服马达和处于转向壳体中的小齿轮轴（包括蜗杆和蜗轮）。尤其用于获知转向力矩和当前转向角的传感装置也有利地属于所述转向系统。

另一个方面涉及一种用于装配前面所描述的转向系统的方法。在此，首先在第一步骤中将所述浮动轴承经由敞开侧装入到所述转向壳体中。接着，将所述固定轴承推到所述小齿轮轴上并且将所述小齿轮轴（包括固定轴承）装入到所述转向壳体中，直到所述固定轴承支撑在所述转向壳体的壳体凸肩上。然后，将用于对固定轴承进行固定的保险环装入到所述转向壳体中，并且最后在另一个步骤中对所述小齿轮轴进行轴向支撑并且将所述轮毂连同蜗轮施加到所述小齿轮轴上。

必要时，在将所述小齿轮轴装入到所述转向壳体中之前，将所述轮毂连同蜗轮施加到所述小齿轮轴上。

附图说明

其它优点和适宜的实施方式可以从其它权利要求、附图说明和附图中获得。其中：

图1示出了用于车辆的转向系统的示意图，该转向系统具有电动的转向或伺服马达，图2示出了转向系统的转向壳体的、在小齿轮轴的高度上的剖面，所述小齿轮轴用于将力矩从伺服马达传递到齿条上。

在附图中，相同的构件设有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中示例性地示出了用于车辆的转向系统1。所述转向系统1包括：转向轴2，经由该转向轴传递由驾驶员经由转向轮来预先给定的转向角；转向壳体3，该转向壳体具有被接收在其中的转向传动机构；以及带有齿条4的转向杆，经由所述齿条将转向运动传递到车辆的能转向的轮上。电动的转向或伺服马达5用于支持由驾驶员施加的手动力矩，所述电动的转向或伺服马达产生伺服力矩，所述伺服力矩经由小齿轮轴9被馈入到转向壳体3中的转向传动机构中。在所述实施例中，所述电动的伺服马达5与齿条4轴向平行地布置，所述伺服马达5的马达轴纵轴线6平行于所述齿条4的纵轴线7来伸展。在所述伺服壳体8中布置了所述伺服马达5，所述伺服壳体与转向壳体3分开地构造，但是与所述转向壳体3固定地连接、例如螺纹连接。

在转向轴2和转向的轮之间布置了传感装置23。

也可能的是，所述转向轴2直接与所述小齿轮轴9相连接。

所述电动的伺服马达5例如实施为电子换向的同步马达或异步马达。

在图2中示出了所述转向壳体3中的小齿轮轴9的按照长度的剖面。所述小齿轮轴9以能旋转的方式在两个轴承中被支承在所述转向壳体3中，这两个轴承分别是与小齿轮轴9具有轴向和径向固定部的固定轴承10和仅仅具有小齿轮轴9的径向固定部的浮动轴承11。所述固定轴承10具有内环10a和外环10b，其中所述内环10a直接安放在小齿轮轴9上并且以一个轴向的端侧轴向地支撑在凸肩12上，该凸肩与小齿轮轴9一体地构造。所述固定轴承10的内环10a的对置的端侧由轮毂13轴向地支撑，所述轮毂以压配合推到小齿轮轴9上并且抗扭地与小齿轮轴9相连接。所述轮毂13是蜗轮14的支座，所述蜗轮与蜗杆15啮合并且由该蜗杆15来驱动。处于所述转向壳体3的区段中的蜗杆15与电动的伺服马达5的马达轴相连接或者经由离合器由马达轴来驱动。所述轮毂13能够轴向地经由保险环22支撑在小齿轮轴9上。

所述固定轴承10的外环10b轴向地在一端支撑在转向壳体3的壳体凸肩16上。在对置的端侧上，所述外环10b轴向地支撑在保险环17上，所述保险环被装入到转向壳体3中的内槽18中。

关于所述小齿轮轴9的纵轴线19，所述浮动轴承11相对于蜗轮14具有比所述固定轴承10大的轴向间距。浮动轴承11与小齿轮轴9的端侧相邻地处于转向壳体3中。在所述固定轴承10与所述浮动轴承11之间布置了小齿轮齿部，所述小齿轮轴9以所述小齿轮齿部与所述齿条4处于齿部嵌合之中。

不仅所述小齿轮轴的固定轴承10而且浮动轴承11都处于转向壳体3中，由此确保了对于所述小齿轮轴9的精确的导引和支承，由此减小了摩擦和噪声形成并且确保了长的使用寿命。

所述转向壳体3与小齿轮轴9的端侧相邻地——在所述端侧上布置有所述浮动轴承11——设有开口20，该开口处于所述小齿轮轴9的轴向延长部中。径向向里伸入的、壳体侧的凸肩21与所述开口20相邻，所述凸肩减小开口20的自由直径并且防止浮动轴承11经由开口20而漏出。

为了进行装配，在第一步骤中，将所述浮动轴承11经由与开口20轴向对置的开口插入到所述转向壳体3中。接着，在下一个步骤中，将所述小齿轮轴9连同所套装的固定轴承10装入到所述转向壳体3中，直至所述固定轴承10的外环10b轴向贴靠在壳体凸肩16上。在另一个步骤中，将所述保险环17装入到内槽18中并且由此将所述固定轴承10的外环10b轴向地固定。随后，将所述轮毂13（包括涡轮14）以压配合轴向地如此推到小齿轮轴9上，直至所述轮毂13的端侧贴靠在固定轴承10的内环10a上。

附图标记列表

1转向系统

2转向轴

3转向壳体

4齿条

5电动的伺服马达

6马达轴纵轴线

7纵轴线

8伺服壳体

9小齿轮轴

10固定轴承

10 a内环

10 b外环

11浮动轴承

12小齿轮轴凸肩

13轮毂

14蜗轮

15蜗杆

16壳体凸肩

17 保险环

18内槽

19纵轴线

20开口

21凸肩

22 保险环

23传感装置。

Claims (10)

1.用于车辆的转向系统，具有用于产生支持性的伺服力矩的电动的伺服马达（5），其中所述伺服马达（5）驱动与齿条（4）处于嵌合之中的小齿轮轴（9），该小齿轮轴以能旋转的方式被支承在固定轴承（10）和浮动轴承（11）中，其特征在于，不仅所述小齿轮轴（9）的固定轴承（10）还有所述小齿轮轴的浮动轴承（11）都被接收在共同的、一体地构造的转向壳体（3）中。

2.根据权利要求1所述的转向系统，

其特征在于，

蜗杆（15），该蜗杆由所述伺服马达（5）来驱动并且与一和所述小齿轮轴（9）相连接的蜗轮（14）啮合并且被接收在相同的转向壳体（3）中，所述转向壳体也接收所述小齿轮轴（9）的固定轴承（10）和浮动轴承（11）。

3.根据权利要求1或2所述的转向系统，

其特征在于，

所述伺服马达（5）的伺服壳体（8）在所述伺服马达（5）的马达轴与蜗杆（15）之间的过渡区中与所述转向壳体（3）相连接，所述蜗杆和蜗轮（14）啮合。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的转向系统，

其特征在于，

所述固定轴承（10）布置在所述小齿轮轴（9）的朝向蜗轮（14）的侧上，并且所述浮动轴承（11）布置在所述小齿轮轴的背离蜗轮（14）的侧上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的转向系统，

其特征在于，

所述固定轴承（10）的内环（10a）在端侧上轴向地由轮毂（13）来支撑，所述轮毂安放在所述小齿轮轴（9）上并且是所述蜗轮（14）的支座。

6.根据权利要求5所述的转向系统，

其特征在于，

所述固定轴承（10）的内环（10a）在对置的端侧上轴向地支撑在所述小齿轮轴（9）的轴凸起上。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的转向系统，

其特征在于，

所述固定轴承（10）的外环（10b）在两个端侧上轴向地直接或间接地支撑在所述转向壳体（3）上。

8.根据权利要求7所述的转向系统，其特征在于，

所述固定轴承（10）的外环（10b）的端侧支撑在保险环（17）上，所述保险环被装入到所述转向壳体（3）上的内槽（18）中。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的转向系统，

其特征在于，

所述转向壳体（3）与所述小齿轮轴（9）的端侧相邻地构造并且在所述小齿轮轴（9）的轴向延长部中构造为敞开的结构。

10.用于装配根据权利要求1至9中任一项所述的转向系统（1）的方法，其中首先将浮动轴承（11）装入到转向壳体（3）中，接着将固定轴承（10）推到小齿轮轴（9）上，然后将所述小齿轮轴（9）装入到所述转向壳体（3）中，最后装入用于对所述固定轴承（10）进行固定的保险环（17），并且而后将轮毂（13）连同蜗轮（14）施加到所述小齿轮轴（9）上。

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