CN112969861B - 转向系统摆动轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于支承一种转向系统(1)的一根蜗杆轴(4)的摆动轴承(6)，包含一个内环(11)和一个外环(12)，其中，在所述内环(12)和所述外环(12)之间布置了多个滚动体(13)，以及一个摆动环(14)，其中以可摆转的方式容纳所述外环(12)。所述摆动环(14)设计为容纳在一个容差环(15)中，其中，在所述容差环(15)的一处外表面上形成预紧元件(18、19)。本发明另外还涉及一种带有这样的摆动轴承(6)的转向系统(1)。

Description

转向系统摆动轴承

技术领域

本发明涉及一种用于支承转向系统蜗杆轴的摆动轴承，以及一种配有这样的摆动轴承的转向系统。

现代化机动车会使用转向系统，通过对应的转向助力装置减少驾驶员的转向动作。已知可以通过液压伺服转向装置或者通过电动或电动液压转向助力装置实现。此外，还已知转向系统，它们在车辆侧产生转向力矩，从而提示机动车驾驶员采用推荐的转向动作。对于电助力的转向系统而言，一般采用一台驱动电机，它通过一个蜗轮蜗杆传动装置作用在蜗杆轴上，从而为扭转车轮产生相应大的转向力矩。

在现有技术已知的解决方案中，蜗杆轴在面向驱动轴的一侧通过第一滚动轴承支承在壳体中，它被设计为摆动轴承，并且可以垂直于蜗杆轴的轴向实现一定的倾斜动作。在这里，蜗杆轴在在其对向的终端段上借助第二滚动轴承支承，它通过一根弹簧和蜗轮蜗杆传动装置的壳体连接，弹簧会在蜗轮方向上向蜗杆轴施加一股预紧力。这样一来，蜗杆轴就可以根据需要绕着摆动轴承倾斜，从而使得蜗杆轴上啮合齿和蜗轮基本上实现稳定的啮合。

背景技术

在DE 10 2016 221 076 A1中已知一种带有一套传动单元的机动车用转向系统，它包含一根和一个蜗轮共同发挥作用的蜗杆轴。为了优化蜗杆轴和蜗轮之间的啮合，设计了一个转动轴承，它可以相对于转向系统的壳体倾斜。在这里，在转动轴承和壳体之间设计了橡胶弹性元件，它在壳体中为倾斜轴承提供径向和轴向支撑。此外，还设计了一个用于产生轴向预紧力的弹簧元件。

但已知解决方案的缺点在于，摆转范围严重受限，或者在应用中由于过大的间隙可能会产生不受欢迎的噪音。

发明内容

本发明的目的在于，为转向系统设计一种摆动轴承，它不会对摆动特性产生负面影响，并且可以最大程度消除摆动轴承上产生的噪音。

根据发明，通过一种用于支承蜗轮蜗杆传动装置的蜗杆轴、并且带有一个内环和一个外环的转向系统用摆动轴承实现了目的，其中，在内环和外环之间布置了多个滚动体，以及一个摆动环，其中以可摆转的方式容纳外环。所述摆动环设计为容纳在一个容差环中，其中，在所述容差环的一处外表面上形成预紧元件。通过容差环外表面上的预紧元件，可以在摆动轴承和蜗轮蜗杆传动装置的壳体之间方便地进行公差补偿，继而在摆动轴承的整个使用寿命期间实现滚动轴承在摆动轴承中稳定的摆转。在这里，摆转功能不会受到容差环的影响，同时可以消除壳体和摆动轴承之间的结构间隙，确保运行可靠性。这样一来，就可以对摆动轴承和蜗轮蜗杆传动装置壳体之间的振动和噪音进行抑制，从而可以最大程度消除产生噪音的源头。针对滚动轴承的外环和摆动环之间的容差环，通过推荐的设计实现了重大的改良，因为可以相应地打磨滚动轴承外环上的凸面和摆动环上的凹面，从而更方便摆转。

通过以下说明的特征，以有利的方式对本发明的摆动轴承进行了改良和提高。

在摆动轴承一个优选的实施例中，预紧元件形成于容差环的一处径向外端面上。通过将预紧元件布置在径向外端面上，就可以方便容差环的生产和装配。虽然，原则上同样也可以将弹性元件设计在容差环的侧面，但为了实现具有运行可靠性的公差补偿，端面上的径向间隙至关重要。这样一来，就可以在蜗轮蜗杆传动装置的壳体中实现摆动轴承特别方便且快速的装配。

在本发明的另外一项改良中，预紧元件设计为肋条和高台的形式，它们通过一个环形支架支承。在这里，肋条应理解为局部的隆起，它们在径向上突出于容差环的环形支架。在这里，高台应理解为突起，它们的宽度至少为肋条宽度的2.5倍，优选至少为肋条宽度的三倍，特别优选地为肋条宽度的至少3.5倍。通过高台和肋条实现了一种结构，它不仅具有足够的刚性，可以避免摆动轴承过大的径向偏转，而且也具有足够的弹性，从而不会对摆动轴承的摆转产生负面影响。摆动轴承的径向刚性可以通过肋条和高台正确的设计，材料的选择，材料硬度以及肋条和高台的数量进行设置。通过肋条和高台的组合，优点在于可以消除摆动轴承和壳体之间的间隙，并且可以通过高台限制径向偏转，例如由于车道条件不良而发生撞击时。为此，在装配前未加载的初始状态下，肋条在径向上稍稍突出于高台。一旦将摆动轴承装入壳体，则在肋条区域会发生形变，形变范围优选为0.05-0.15mm，从而预紧摆动轴承，并且消除径向上的间隙。

在这里，优选地在周向上交替布置肋条和高台。这样一来，容差环的一根肋条贴靠在壳体上的短接触段就会和容差环的一个高台贴靠在壳体上的长接触段形成交替。通过这些肋条和高台，以及肋条和高台之间的沟槽，就可以对容差环的刚性施加针对性的影响，并且根据相应的支承加以调节。

在这里，特别优选地在外表面的圆周上均匀地分布肋条和高台。由于肋条和高台在圆周上采用均匀的分布，在装配容差环时就无需考虑朝向问题。这样一来，就可以简化摆动轴承以及转向系统的装配。

在本发明一个优选的实施例中，摆动环设计为以形状配合的方式容纳在容差环中。通过容差环和摆动环之间的形状配合，就可以建立运行可靠的连接，其中，和压接相比可以减小容差环上的负载。这样一来，在推到摆动环上时，就可以避免容差环发生塑性形变。

在这里，优选地在摆动环的一处外表面上设计了一个凸肩，其中，摆动环的凸肩以形状配合的方式容纳在容差环中。通过摆动环上的凸肩，就可以在摆动环和容差环之间形成特别稳定且功能可靠的形状配合连接。

此外，也可以优选地设计为令容差环在轴向上突出于摆动环。在这里，在容差环上设计了一个凸缘，它在径向上朝内突出于容差环的环形支架，并且在其侧面以形状配合的方式容纳摆动环。这样一来，就可以在容差环和摆动环之间形成稳定且运行可靠的连接，同时无需在径向上顶着滚动轴承的外环预紧摆动环，继而避免令摆转变得困难。

根据发明，提出了一种配有一个蜗轮蜗杆传动装置和一根蜗杆轴的转向系统，其中，蜗杆轴借助一个本方面所述的摆动轴承以可转动的方式支承在壳体中。通过发明所述的转向系统，可以将驾驶员的转向力方便且可靠地传递到转向轴上，其中，摆动轴承可以实现至壳体足够的公差补偿。在这里，通过摆动轴承避免噪音和振动，确保运行可靠性。

在转向系统一个优选的实施例中，将容差环设计为压入壳体中。通过将容差环压入，就可以实现转向系统方便且低成本的装配。

优选地，除非另行说明，否则，在本项专利申请中所述的本发明的实施例均可以相互进行组合。

接下来，会在一个优选的实施例和所属图纸的基础上，对发明加以说明。附图简要说明：

附图说明

图1带有发明所述摆动轴承的一种发明所述转向系统的一个实施例；

图2发明所述的带有容差环的摆动轴承；

图3发明所述摆动轴承的容差环的部分段示意图；

图4发明所述摆动轴承的一个实施例的剖面图；和

图5发明所述摆动轴承的另外一个实施例的剖面图。

具体实施方式

图1示出了带有发明所述摆动轴承6的一种转向系统1的一个实施例。转向系统具有一个蜗轮蜗杆传动装置2，通过它将转向力矩从蜗杆轴4传递至蜗轮3。为此，在所述蜗轮3上设计了一个啮合部7，它和所述蜗杆轴4的啮合段8啮合。所述蜗杆轴4在所述蜗轮蜗杆传动装置2的壳体26中支承在支承部位5处，优选地支承在至少两个支承部位5处。所述蜗杆轴4的支承借助所述摆动轴承6进行。所述转向系统1优选地设计为电助力转向系统1。为此，所述转向系统1包含一个电动转向助力装置9，通过它为驾驶员的转向力提供辅助，从而改变转向角。

图2示出了用于所述转向系统1且带有一个容差环15的一种发明所述的摆动轴承6。所述摆动轴承6设计为滚动轴承10，并且具有一个内环11和一个外环12，在它们之间布置了多个滚动体13。所述摆动轴承6的所述外环12以可以倾斜的方式容纳在所述摆动轴承6的摆动环14中，它可以实现摆转或者倾斜动作，从而可以在摆动轴承中实现轴向补偿。所述容差环15具有一个环形支架20，它在其径向外端面25上具有多个均匀分布在圆周上的肋条18和高台19，其中，所述肋条18和所述高台19在周向上交替布置，并且分别通过一个沟槽相互隔开。通过带有所述肋条18和所述高台19的所述容差环15的轮廓，就可以减小所述摆动轴承6作用在所述蜗轮蜗杆传动装置2的所述壳体26上的径向预紧力，同时对所述摆动轴承6的摆转功能不造成任何负面影响。在这里，所述容差环15在装配时和所述壳体26有一定的重叠。所述容差环15特殊的外轮廓不会影响到所述摆动轴承6的摆转特性，并且可以消除至所述蜗轮蜗杆传动装置2的所述壳体26的轴承间隙。

图3示出了所述容差环15一个环段的截面图。在这里可以看到，所述肋条18和所述高台19从所述环形支架20出发径向向外突出，并且形成了所述容差环15的所述径向外端面25。

图4示出了发明所述摆动轴承6的一个截面。所述摆动轴承6包含一个内环11和一个外环12，在它们之间布置了多个滚动体13。优选地，所述滚动体13设计为滚珠24，它们通过所述内环11上的一条导轨和所述外环12上的一条导轨引导。此外，还设计了一个保持架16，它决定了所述滚动体13之间的距离。另外，所述摆动轴承6还具有密封元件17，可以避免润滑剂从所述摆动轴承6中溢出。所述外环12以可以在周向上倾斜的方式容纳在摆动环14中。为此，所述外环12在其径向外表面上呈凸面，而所述摆动环14则在其径向内表面上呈凹面，从而可以在所述外环12和所述摆动环14之间实现一定的补偿动作。所述摆动环14容纳在所述容差环15中，其中，所述容差环15形成所述摆动轴承6的所述径向外端面25。所述容差环15具有一个凸缘21，它贴靠在所述摆动环14的侧面22上，使得所述容差环15以形状配合的方式和所述摆动环14连接。

图5示出了发明所述摆动轴承6的另外一个实施例的剖面图。和前述实施例一样，所述摆动轴承6包含一个带有内环11和外环12的滚动轴承10，它以可倾斜的方式容纳在摆动环14中。所述摆动环14在其外侧端面上具有至少一个凸肩23，优选地如图5所示具有两个凸肩23，在其上以形状配合的方式定位所述容差环15的一个凸缘21。这样一来，就可以减小所述摆动轴承6的宽度，因为所述容差环15在轴向上不必突出于所述摆动环15，而是可以与其呈端面齐平。

附图标记说明

1转向系统2蜗轮蜗杆传动装置3蜗轮4蜗杆轴5支承部位6摆动轴承7啮合部8啮合段9电动转向助力装置10滚动轴承11内环12外环13滚动体14摆动环15容差环16保持架17密封件18肋条19高台20环形支架21凸缘22侧面23凸肩24滚珠25端面26壳体。

Claims (9)

1.一种用于支承一种转向系统(1)的一根蜗杆轴(4)的摆动轴承(6)，包含一个内环(11)和一个外环(12)，其中，在所述内环(11)和所述外环(12)之间布置了多个滚动体(13)，以及一个摆动环(14)，其中以可摆转的方式容纳所述外环(12)，其特征在于，所述摆动环(14)容纳在一个容差环(15)中，其中，在所述容差环(15)的一处外表面上形成预紧元件(18、19)，所述预紧元件(18、19)设计为肋条(18)和高台(19)的形式，它们通过一个环形支架(20)支承。

2.根据权利要求1所述的摆动轴承(6)，其特征在于，所述预紧元件(18、19)形成于所述容差环(15)的一处径向外端面(25)上。

3.根据权利要求1所述的摆动轴承(6)，其特征在于，所述肋条(18)和所述高台(19)在周向上交替布置。

4.根据权利要求1所述的摆动轴承(6)，其特征在于，所述肋条(18)和所述高台(19)均匀地分布在外表面的圆周上。

5.根据权利要求1或2所述的摆动轴承(6)，其特征在于，所述摆动环(14)以形状配合的方式容纳在所述容差环(15)中。

6.根据权利要求5所述的摆动轴承(6)，其特征在于，在所述摆动环(14)的一处外表面上设计了一个凸肩(23)，其中，所述凸肩(23)以形状配合的方式容纳在所述容差环(15)中。

7.根据权利要求5所述的摆动轴承(6)，其特征在于，所述容差环(15)在轴向上突出于所述摆动环(14)。

8.一种配有一个蜗轮蜗杆传动装置(2)和一根蜗杆轴(4)的转向系统(1)，其中，所述蜗杆轴(4)借助一个根据权利要求1至7任一项所述的摆动轴承(6)以可旋转的方式支承在所述蜗轮蜗杆传动装置(2)的壳体(26)中。

9.根据权利要求8所述的转向系统(1)，其特征在于，所述容差环(15)被压入所述壳体(26)中。

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