CN111683860B - 转向传动机构、转向系统以及用于制造转向传动机构用的枢转环的方法 - Google Patents

Abstract

设置一种用于机动车的转向系统的转向传动机构，该转向传动机构具有壳体、齿轮、与所述齿轮相啮合的小齿轮以及包括所述小齿轮的小齿轮轴，其中所述小齿轮轴在所述小齿轮的一侧上在固定轴承中受支承，所述固定轴承包括旋转轴承（11），在所述旋转轴承中接收所述小齿轮轴并且所述旋转轴承被接收在轴套（15）中。此外，所述固定轴承（6）包括枢转环（16），该枢转环具有外环（18）和内环（17），所述外环和内环通过一个或者多个扭转接片（19）以能围绕着通过所述一个或者多个扭转接片（19）限定的枢转轴线（7）枢转的方式彼此连接，其中所述内环（17）被接收在所述轴套（15）中并且所述外环（19）在所述壳体中受支承。这样的转向传动机构的特征在于，所述扭转接片（19）的轴向宽度以及所述外环（18）及所述内环（17）的在径向上与扭转接片（19）邻接的第一区段（27）的轴向宽度小于所述外环（18）及所述内环（17）的沿着两个圆周方向与第一区段（27）邻接的第二区段（28）的轴向宽度。由此能够实现这一点，即：所述扭转接片（19）及第一区段（27）的、基于枢转环（16）的变形的运动是可能的，而不会出现所述枢转环（16）的这些部件与在轴向上与其邻接的构件的接触。

Description

转向传动机构、转向系统以及用于制造转向传动机构用的枢 转环的方法

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的转向系统的转向传动机构以及一种用于制造这样的转向传动机构用的枢转环的方法。此外，本发明涉及一种具有转向传动机构的转向系统。

背景技术

在大多数机动车中安装有助力转向系统，所述助力转向系统在转向时产生辅助性的转矩并且由此降低由驾驶员施加到转向柱上的转向力矩。

已知的助力转向系统基于转向传动机构，所述转向传动机构转换液压的或者电动的转向马达的驱动功率并且将其比如传递到机动车的转向柱上。这样的转向传动机构经常以滚齿传动机构的形式并且尤其作为螺旋齿轮传动机构或者蜗杆传动机构来构造。这些转向传动机构包括直接或者间接与转向柱相连接的齿轮以及与该齿轮相啮合的通过轴由转向马达来驱动的小齿轮。

对于这样的转向传动机构来说成问题的是传动机构间隙，所述传动机构间隙由于构件公差、传动机构元件的不同的热膨胀、由于磨损和/或由于由塑料构造的齿轮中的材料的下陷而构造。尤其在进行所谓的变换转向时、也就是说在以变换的转向回转方向进行直接彼此相随的转向时，这样的传动机构间隙产生不受欢迎的噪声，所述噪声由于小齿轮和齿轮的齿的、对置的齿面的交替的贴靠而产生。

已知的是，通过以下方式来消除这种传动机构间隙，即：所述小齿轮轴以能围绕着垂直于小齿轮轴的纵轴线并且相对于小齿轮和齿轮的齿部嵌合而隔开地伸展的轴线枢转的方式受支承并且借助于一个或者多个弹簧元件被朝所述齿轮挤压。所述小齿轮轴的可枢转性在此经常被集成到所述两个轴承结构之一中，通过所述轴承结构所述小齿轮轴在端侧受支承。这种轴承结构被称为“固定轴承”。另一个端部的区域中的轴承结构而后设有所限定的可运动性（所谓的“浮动轴承”），以用于能够实现通过枢转运动引起的偏转。所述固定轴承尤其能够被设置在驱动侧，而所述浮动轴承则被设置在所述小齿轮轴的自由的端部上。所述用于将小齿轮压紧到齿轮上的弹簧元件在此不仅能够被集成到所述浮动轴承中而且能够被集成到所述固定轴承中。

对于这样的转向传动机构来说借助于所述固定轴承来产生用于弹簧支承的弹力，这样的转向传动机构比如从DE 10 2009 054 655 A1中已知。对于这种转向传动机构来说规定，将在固定轴承的区域中接收小齿轮轴的滚动轴承在外侧面支承在枢转套筒中。所述枢转套筒包括轴套和外环，其中所述轴套尽可能无间隙地接收所述滚动轴承，所述外环尽可能无间隙地被保持在转向传动机构的壳体的接收部中，其中所述外环和所述轴套通过多根扭转接片来连接，所述扭转接片在所述外环扭转时相对于轴套而扭转。在装配所述转向传动机构之后，所述扭转接片如此扭转，使得由此产生的弹性的复位作用引起小齿轮轴的弹簧支承。

与按照DE 10 2009 054 655 A1的转向传动机构相类似的转向传动机构的设计方案由DE 10 2008 040 673 A1和DE 10 2012 103 146 A1已知。

发明内容

本发明的任务是，关于所述噪声特性来改进原则上从所提到的公开文献中已知的一样的转向传动机构。

该任务借助于一种按照权利要求1所述的转向传动机构并且借助于一种按照权利要求7所述的转向系统来解决。一种用于制造这样的转向传动机构用的枢转环的方法是权利要求6的主题。按本发明的转向传动机构及按本发明的转向系统的有利的实施方式以及按本发明的方法的优选的实施方式是另外的权利要求的主题和/或从本发明的以下描述中得出。

按照本发明，提供了一种用于机动车的转向系统的转向传动机构，该转向传动机构具有壳体、齿轮、与所述齿轮啮合的小齿轮以及包括所述小齿轮的小齿轮轴，其中所述小齿轮轴在小齿轮的一侧上在固定轴承中受支承。所述固定轴承包括旋转轴承、优选滚动轴承以及尤其球轴承，在所述旋转轴承中接收所述小齿轮轴并且所述旋转轴承被接收在轴套中。此外，所述固定轴承包括枢转环，该枢转环具有外环和内环，所述外环和内环通过一个或者多个扭转接片以能围绕着通过所述扭转接片限定的枢转轴线枢转的方式彼此连接，其中所述内环被接收在所述轴套中并且所述外环在所述壳体的内部受支承。此外规定，所述（各个）扭转接片的轴向宽度以及所述外环及内环（相应地）在径向上与扭转接片邻接的第一区段的轴向宽度小于所述外环及内环的沿着两个圆周方向与第一区段邻接的第二区段的相应的轴向宽度。由此能够实现这一点，即：所述扭转接片和所述沿着枢转环的径向方向与扭转接片邻接的第一区段相对于沿着轴向方向与枢转环邻接的构件以所限定的间距来布置，由此对于相应合适的尺寸设计来说，所述扭转接片及第一区段的、基于枢转环的变形的运动是可能的，所述运动由转向传动机构的运行以扭转接片的在此设置的扭转产生，而不会出现在所述扭转接片及枢转环的第一区段之间和与之在轴向上邻接的转向传动机构构件的接触以及尤其是接触性的相对运动。因此能够在所述转向传动机构的运行中避免由此引起的噪声以及由此引起的磨损。

按照按本发明的转向传动机构的一种优选的实施方式，能够规定，所述外环和/或内环的轴向端侧中的至少一个、优选两个轴向端侧（相应地）构造（优选唯一的）处于径向平面中的贴靠面，其中所述（相应）所属的第一区段被构造为相对于这个贴靠面的凹处。所述凹处在此优选能够以圆弧分段的形式构造。

按本发明的转向传动机构的一种另外优选的实施方式的突出之处尤其能够在于所属的枢转环的有利的可制造性，按照这种实施方式能够规定，所述外环和内环以及扭转接片具有矩形的横截面。所述横截面在此涉及横向于将所述枢转环的外环和内环连接起来的扭转接片的纵向延伸的截面或者涉及所述外环和内环的沿着圆周方向的延伸。

为了制造按本发明的转向传动机构的枢转环，按照一种按本发明的方法能够规定，所述外环、内环和扭转接片通过对于板件的冲裁和所述扭转接片和外环及内环的第一区段的较小的轴向宽度通过切削加工和/或通过成型来一件式地构造。所述切削加工和/或所述成型在此能够在所述冲裁之前或者优选之后来执行。

此外，本发明涉及一种转向系统，该转向系统具有按本发明的转向传动机构并且具有旋转驱动地与所述转向传动机构的小齿轮轴相连接的转向马达。此外，所述转向传动机构的齿轮能够抗扭转地或者旋转驱动地与所述转向系统的转向轴、尤其是转向柱相连接。

所述按本发明的转向系统尤其能够被构造为助力转向系统，通过该助力转向系统借助于转向马达能够产生辅助性的转矩，从而降低待由包括所述助力转向系统的机动车的驾驶员为了使该机动车转向而施加到转向柱上的转向力矩（可能暂时地也一直降低到零）。作为替代方案，也存在以下可行方案，即：如此构造所述转向系统，从而由所述转向马达始终产生全部的为了转向而必需的转向力矩。

一种用于制造按本发明的转向传动机构或者转向系统的方法至少包括所属的组件的装配的步骤。

本发明也涉及一种具有按本发明的转向系统的机动车。

尤其权利要求中以及对权利要求进行概述的说明书中的不定冠词（“一个”）应该被理解为冠词本身并且不应该被理解为数词。由此，相应地用其来具体说明的组件应该如此来理解，即这些组件至少单倍地存在并且能够多倍地存在。

附图说明

下面借助于在附图中示出的实施例对本发明进行详细解释。在附图中：

图1示出了按本发明的转向传动机构的纵截面；

图2以立体视图示出了按照图1的转向传动机构的固定轴承的轴承装置；

图3以立体视图示出了按照图2的轴承装置的枢转环；并且

图4以纵截面示出了按照图2的轴承装置。

具体实施方式

图1示出了用于机动车的转向系统的按本发明的转向传动机构的主要的组成部分。该转向传动机构包括壳体1，在该壳体的内部齿轮2以及与所述齿轮2啮合的螺旋小齿轮3受支承。所述螺旋小齿轮3和包括该螺旋小齿轮3的螺旋小齿轮轴4以蜗杆的形成来集成地构造。

所述齿轮2固定地被固定在转向传动机构的输出轴5上。这根输出轴5在所示出的实施例中具有用于与齿轮2抗扭转地连接的齿部，所述输出轴能够在一个端部上包括转向小齿轮（未示出），该转向小齿轮比如与至少在一个区段中构造为齿条的转向直拉杆（未示出）啮合，由此所述转向直拉杆在输出轴5旋转时执行平移运动，该平移运动能够以已知的方式通过车轮转向杆（未示出）被转换为机动车的被转向的车轮（未示出）的枢转运动。但是，所述输出轴5也能够是助力转向系统的转向柱，该转向柱与方向盘（未示出）抗扭转地连接并且该转向柱通过转向小齿轮（未示出）作用到转向直拉杆上。

所述螺旋小齿轮轴4具有驱动侧的端部，通过该驱动侧的端部所述螺旋小齿轮轴能够与未示出的转向马达（比如电动马达）的输出轴相连接。在这个驱动侧的端部的区域中，所述螺旋小齿轮轴4借助于第一轴承结构在壳体1中受支承。这个轴承结构被构造为固定轴承6，所述固定轴承允许螺旋小齿轮轴4的围绕着枢转轴线7的枢转（参照图2和3）。这种枢转引起所述螺旋小齿轮轴4的与驱动侧的端部对置的自由端部的偏转，所述螺旋小齿轮轴在那里借助于浮动轴承8受支承。这个浮动轴承8如此构造，使得其在界限内允许所述螺旋小齿轮轴4的这个自由端部的、从该螺旋小齿轮轴4的枢转中产生的偏转。

所述固定轴承6包括轴承装置9。这个轴承装置9和所述浮动轴承8的轴承装置10分别包括呈球轴承形式的旋转轴承11、12。在这些旋转轴承11、12的里面的轴承环13中所述螺旋小齿轮轴4的所属的区段受支承，而所述旋转轴承11、12的外面的轴承环14则在所述轴承装置9、10的各自的轴套15中受支承，所述轴承装置又被接收在壳体1中。所述轴承装置9、10在结构上如此构造，使得其就固定轴承6而言能够实现所述螺旋小齿轮轴4的围绕着枢转轴线7的枢转并且就浮动轴承8而言能够实现所述螺旋小齿轮轴4的自由端部的偏转。

所述固定轴承6的轴承装置9包括所属的具有圆环形的横截面的轴套15，所述轴套在内侧面在第一纵向区段中接收所属的旋转轴承11的里面的轴承环13并且在第二纵向区段中接收枢转环16的内环17。所述枢转环16的内环17在中间连接垫圈21的情况下抗扭转地并且轴向固定地布置在轴套15的内部、具体来讲布置在其两个轴向止挡20之间，其中所述枢转环16的内环17一方面支撑在垫圈21上并且另一方面支撑在所述旋转轴承11的外面的轴承环14上。所述枢转环16除了内环17之外还包括外环18。这个外环18通过两根扭转接片19与内环17相连接（参照图2到4），其中所述扭转接片19穿过轴套15的相应定位的直通孔26来延伸。所述外环18、内环17和扭转接片19一件式地比如由弹簧钢构造。

所述固定轴承6的旋转轴承11的、在螺旋小齿轮轴4上的轴向的位置固定在中间连接耦联件22的情况下借助于螺钉23来进行，所述螺钉被旋入到内螺纹中，所述内螺纹则被集成到螺旋小齿轮轴4的相应的端部中。所述耦联件22也用于将转向马达的驱动功率传递到螺旋小齿轮轴4上，为此它们抗扭转地彼此连接。这种抗扭转的连接通过螺旋小齿轮轴4的外齿部嵌合到耦联件22的互补的内齿部中的方式来实现。

所述枢转环16的外环18的、在壳体1的内部的轴向的位置固定借助于具有外螺纹的螺旋环24来进行，所述外螺纹被旋入到壳体1的相应的内螺纹中。

两根扭转接片19限定枢转轴线7的位置，所述外环18能够相对于内环17围绕着枢转轴线枢转，以用于获得螺旋小齿轮轴4的弹簧支承。但是，所述扭转接片19以及由此所述枢转轴线7在此没有穿过枢转环16以及由此螺旋小齿轮轴4的截面的中心来伸展，而是相对于其径向偏置地伸展（参照图2和3）。所述枢转轴线7由此不与所述螺旋小齿轮轴4的纵轴线25相交。通过所述扭转接片19相对于枢转环16的中心的径向偏置将所述枢转轴线7移到螺旋小齿轮轴4的外圆周的附近，由此能够降低或者避免构造反作用力矩，反作用力矩由于在螺旋小齿轮3和齿轮2进行齿部嵌合时产生的啮合力结合这些啮合力的作用线与枢转轴线7的间距而产生或会产生。

所述枢转环16的扭转接片19不仅能够实现外环18相对于内环17的枢转并且由此能够实现螺旋小齿轮轴4相对于齿轮2或者相对于壳体1的枢转，而且同时引起弹力，通过所述弹力将所述螺旋小齿轮轴4的螺旋小齿轮3挤压到齿轮2的齿部中，以用于在转向传动机构的运行中、尤其在进行所谓的变换转向时实现尽可能小的传动机构间隙以及由此尽可能小的噪声发展。这种弹力产生的原因是，在装配转向传动机构时由于与齿轮2的接触而使螺旋小齿轮轴4偏转，从而产生所述扭转接片19的所限定的扭转，由此从所述扭转接片19的这种扭转中产生的弹性的复位力矩阻止所述螺旋小齿轮轴4的偏转并且由此将其朝齿轮2加荷。

为了制造所述枢转环16而规定，通过冲裁由板件来构造该枢转环并且在两侧、也就是说在两个轴向的端侧上切削地并且尤其是通过铣削对两个分别包括所述扭转接片19之一以及外环18及内环17的第一区段27的圆弧分段进行精加工，以用于与所述枢转环16的其余部分相比或者与在两侧沿着圆周方向与第一区段27邻接的第二区段28相比，降低所述枢转环16的、在扭转接片19及第一区段27的区域中的轴向宽度。由此，所述第一区段27相对于与其邻接的第二区段28分别构造圆弧分段形的凹处，所述第二区段28是唯一的处于径向平面中的贴靠面30的一部分。所述外环18和内环17的这两个各自的贴靠面30用于直接贴靠在转向传动机构的与枢转环16邻接的构件上。关于所述外环18，这在其中一侧上是所述壳体1并且在另一侧上是所述螺旋环24，而关于所述内环17则一方面是所述旋转轴承11的外面的轴承环14并且另一方面是所述垫圈21。

通过所述枢转环16的、在扭转接片19以及外环18及内环17的与其径向邻接的第一区段27的区域中的较小的轴向宽度，在那里在枢转环16与转向传动机构的邻接的构件之间构造缝隙31并且由此避免这些构件之间的直接接触，这对转向传动机构的运行中的噪声特性以及磨损产生积极的影响，因为所述扭转接片19的在功能上设置的扭转以及所述枢转环16的从螺旋小齿轮轴4的枢转运动中产生的较小的、但是并非无关紧要的轴向变形是可能的，而在此不会出现所述枢转环16的变形的区段与邻接的构件之间的接触以及尤其是接触性的相对运动。

除了所述冲裁的构造以及切削的精加工之外，为了制造所述枢转环16还仅仅设置了用于构造防扭转凸起32的冲压步骤（参照图1），所述防扭转凸起被设置用于嵌合到所述壳体1的相应的凹处中，以用于防止所述枢转环16围绕着其纵轴线的扭转。

为了制造所述固定轴承6的轴承装置9而规定，提供用于构造轴套15的管形工件并且通过所述工件的第一端部区段的成型来构造轴向止挡20中的第一止挡、具体来讲与旋转轴承11相邻放置的止挡20，使得这个端部区段径向向里伸展。随后，将所述旋转轴承11、枢转环16的内环17以及垫圈21从仍然敞开的、也就是说还没有构造轴向止挡20的端部开始装入到轴套15中。随后通过成型也构造第二轴向止挡20并且由此对被接收在轴套15内部的组件、也就是所述旋转轴承11的外面的轴承环14或者整个旋转轴承11、枢转环16的内环17或者整个枢转环16以及垫圈21进行位置固定。

附图标记列表：

1 壳体

2 齿轮

3 螺旋小齿轮

4 螺旋小齿轮轴

5 输出轴

6 固定轴承

7 枢转轴线

8 浮动轴承

9 固定轴承的轴承装置

10 浮动轴承的轴承装置

11 固定轴承的旋转轴承

12 浮动轴承的旋转轴承

13 旋转轴承的里面的轴承环

14 旋转轴承的外面的轴承环

15 轴套

16 枢转环

17 枢转环的内环

18 枢转环的外环

19 扭转接片

20 轴套的轴向止挡

21 垫圈

22 耦联件

23 螺钉

24 螺旋环

25 螺旋小齿轮轴的纵轴线

26 轴套的直通孔

27 枢转环的内环及外环的第一区段

28 枢转环的内环及外环的第二区段

29 凹处

30 枢转环的贴靠面

31 缝隙

32 防扭转凸起。

Claims (7)

1.用于机动车的转向系统的转向传动机构，具有：

- 壳体（1）；

- 齿轮（2）；

- 与所述齿轮（2）啮合的小齿轮（3）以及

- 包括所述小齿轮（3）的小齿轮轴（4），

其中所述小齿轮轴（4）在所述小齿轮（3）的一侧上在固定轴承（6）中受支承，所述固定轴承包括旋转轴承（11），在所述旋转轴承中接收所述小齿轮轴（4）并且所述旋转轴承被接收在轴套（15）中，并且其中所述固定轴承（6）此外包括枢转环（16），该枢转环具有外环（18）和内环（17），所述外环和所述内环通过一个或者多个扭转接片（19）以能围绕着通过所述一个或者多个扭转接片（19）限定的枢转轴线（7）枢转的方式彼此连接，其中所述内环（17）被接收在所述轴套（15）中并且所述外环（18）在所述壳体（1）中受支承，其特征在于，所述扭转接片（19）的轴向宽度以及所述外环（18）及所述内环（17）的在径向上与扭转接片（19）邻接的第一区段（27）的轴向宽度小于所述外环（18）及所述内环（17）的沿着两个圆周方向与第一区段（27）邻接的第二区段（28）的轴向宽度。

2.按照权利要求1所述的转向传动机构，其特征在于，所述外环（18）和/或所述内环（17）的轴向端侧中的至少一个轴向端侧构造处于径向平面中的贴靠面（30），其中所属的第一区段（27）被构造为相对于这个贴靠面（30）的凹处（29）。

3.按照权利要求2所述的转向传动机构，其特征在于，所述外环（18）和所述内环（17）的两个轴向端侧构造处于径向平面中的贴靠面（30），其中相应所属的第一区段（27）被构造为相对于这个贴靠面（30）的凹处（29）。

4.按照权利要求2或3所述的转向传动机构，其特征在于，所述凹处（29）具有圆弧分段的形状。

5.按照前述权利要求中任一项所述的转向传动机构，其特征在于，所述外环（18）、所述内环（17）和所述扭转接片（19）具有矩形的横截面。

6.用于制造按照权利要求5所述的转向传动机构用的枢转环的方法，其特征在于，外环（18）、内环（17）和扭转接片（19）通过对于板件的冲裁和扭转接片（19）和外环（18）及内环（17）的第一区段（27）的较小的轴向宽度通过切削加工和/或通过成型来一件式地构造。

7.转向系统，具有按照权利要求1到5中任一项所述的转向传动机构并且具有旋转驱动地与所述转向传动机构的小齿轮轴（4）相连接的转向马达。

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