CN114987601A - 用于机动车辆的机电齿条小齿轮式转向系统和用于生产这种齿条小齿轮式转向系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的机电齿条小齿轮式转向系统(1)和用于生产这种齿条小齿轮式转向系统的方法，该机电齿条小齿轮式转向系统具有：连接到小齿轮轴(3)的输入轴(2)，扭杆(4)布置在输入轴(2)与小齿轮轴(3)之间并且直接连接到输入轴(2)，并且小齿轮轴(3)具有用于与齿条(16)相互作用的小齿轮转向区段(15)；以及用于驱动小齿轮轴(3)的电动马达(9)，电动马达(9)通过传动装置(10)连接到小齿轮轴(3)。为了促进使用标准化部件，齿条小齿轮式转向系统(1)的特征在于：中间轴件(5)布置在小齿轮轴(3)与输入轴(2)之间，中间轴件(5)直接连接到小齿轮轴(3)并且直接连接到扭杆(4)。

Description

用于机动车辆的机电齿条小齿轮式转向系统和用于生产这种 齿条小齿轮式转向系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的机电齿条小齿轮式转向系统，该机电齿条小齿轮式转向系统具有：连接到小齿轮轴的输入轴，其中，扭杆布置在输入轴与小齿轮轴之间并且直接连接到输入轴，并且小齿轮轴具有用于与齿条相互作用的小齿轮转向区段；以及用于驱动小齿轮轴的电动马达，其中，电动马达通过传动装置连接到小齿轮轴。本发明还涉及一种用于生产这种机电齿条小齿轮式转向系统的方法。

背景技术

从DE 10 2016 013 272 A1已知这种机电齿条小齿轮式转向系统。在这种情况下，扭杆直接连接到输入轴，并且也直接连接到小齿轮轴。

不利的是，必须针对不同设计的齿条小齿轮式转向系统适配或改变各自情况下所需的部件。这产生不期望的费用。代替地，期望能够针对不同设计的齿条小齿轮式转向系统使用尽可能多的相同零件。在这种情况下，也应该可以使齿条小齿轮式转向系统的部件尽可能简单地组装并且/或者校准。

发明内容

因此，本发明的目的是进一步开发上述类型的机电齿条小齿轮式转向系统，其方式为促进使用标准化部件。优选地促进或改进齿条小齿轮式转向系统的部件的组装和/或校准。特别地，将提供替代性实施例。

本发明的目的通过根据技术方案1所述的机电齿条小齿轮式转向系统并且/或者通过根据技术方案10所述的用于生产机电齿条小齿轮式转向系统的方法来实现。本发明的优选进一步发展可以在从属技术方案和以下描述中找到。

机电齿条小齿轮式转向系统被设计成在机动车辆中使用。在这种情况下，齿条小齿轮式转向系统具有连接到小齿轮轴的输入轴。输入轴可以被设计为转向轴或者可以连接到转向轴。由驾驶员施加在方向盘上的转向扭矩优选地经由输入轴、特别是使用方向盘和输入轴之间的转向轴传递到齿条小齿轮式转向系统。扭杆布置在输入轴与小齿轮轴之间。这种扭杆与输入轴直接地、优选地不可旋转地连接。换言之，扭杆紧固到输入轴。特别地，扭杆是传感器装置的一部分。此传感器装置可以用于确定需要的并且施加到方向盘的转向扭矩，以对电动马达进行开环和/或闭环控制。电动马达被设计成驱动小齿轮轴，其中，电动马达通过传动装置连接到小齿轮轴。小齿轮轴具有用于与齿条配合的小齿轮转向区段。特别地，输入轴的旋转以及因此小齿轮轴和小齿轮转向区段的旋转经由小齿轮转向区段与齿条的齿接合转换成齿条的线性运动。拉杆优选地布置在齿条上，借助这些拉杆可以调整机动车辆的车轮以对机动车辆转向或引导。因此，可以将方向盘的旋转转换成转向车轮的转向运动。电动马达经由特别是机械传动装置与小齿轮轴相互作用并且因此在转向操纵中支持驾驶员。

传动装置被优选地设计为蜗轮蜗杆和/或减速装置。传动装置可以具有一个或多个齿轮。当传动装置设计为蜗轮蜗杆时，它可以具有蜗杆和被设计为蜗轮的齿轮。特别是，电动马达直接连接到蜗杆，蜗杆进而驱动蜗轮。小齿轮轴优选地被引导穿过蜗轮的车轴安装部，使得蜗轮连接到小齿轮轴的齿轮紧固部分。

中间轴件布置在小齿轮轴与输入轴之间，其中，中间轴件直接连接到小齿轮轴并且直接连接到扭杆。

在这种情况下，有利的是，由于中间轴件，扭杆不直接连接到小齿轮轴。代替地，中间轴件一方面直接连接到小齿轮轴，另一方面直接连接到扭杆。特别地，中间轴件用作小齿轮轴与扭杆和/或输入轴之间的适配器。这种中间轴件优选地能够使用标准化部件或相同的零件，这些标准化部件或相同的零件例如可以用在不同设计的齿条小齿轮式转向系统中。特别地，中间轴件补偿齿条小齿轮式转向系统的部件的不同直径，优选是外径和/或内径。特别地，中间轴件由金属形成。中间轴件可以通过冷锻工艺并且/或者通过机加工工艺生产。输入轴、扭杆和小齿轮轴的中心纵向轴线优选地在单个中心纵向轴线上重合。

根据进一步的发展，中间轴件具有用于连接到小齿轮轴的第一接纳部。特别地，第一接纳部被设计为具有第一内径的类似中空圆柱体或盲孔的凹陷部。小齿轮轴的端部优选地紧固在第一接纳部中并且/或者压入到第一接纳部中。小齿轮轴的端部可以在其周向表面上具有凸起和/或凹陷部，特别是波纹，由此可以实现与中间轴件的第一接纳部的特别牢固的连接。第一接纳部可以在内表面上具有另外的凹陷部和/或另外的凸起，它们对应于小齿轮轴的端部上的凸起和/或凹陷部并且在小齿轮轴与第一接纳部之间形成形状配合。小齿轮轴可以具有外径不同的多个部分。在这种情况下，小齿轮轴的端部可以设计为小齿轮轴的具有最小外径的部分。

根据进一步的发展，中间轴件具有用于连接到扭杆的第二接纳部。特别地，第二接纳部被设计为具有第二内径的类似中空圆柱体或盲孔的凹陷部。这里，第一接纳部的第一内径和第二接纳部的第二内径被不同地设计。扭杆的端部优选地紧固在第二接纳部中并且/或者压入到第二接纳部中。扭杆的背向扭杆的端部的另一部分直接连接到输入轴。特别地，扭杆和输入轴彼此不可旋转地紧固。因此，输入轴经由扭杆和中间轴件的中间布置连接到小齿轮轴。

根据另一实施例，中间轴件具有另一接纳部以接纳输入轴的一端。特别地，该另一接纳部被设计为中间轴件的第三接纳部。该另一接纳部可以被设计为具有另一内径的类似中空圆柱体或盲孔的凹陷部。这里，该另一内径可以不同于第一接纳部的第一内径和第二接纳部的第二内径。输入轴的这一端优选地以形状配合的方式布置在该另一接纳部中。这里，输入轴的布置在该另一接纳部中的一端可以阻止输入轴的中心纵向轴线相对于中间轴件的中心纵向轴线倾斜。特别地，由于形状配合的接纳部，确保了输入轴的中心纵向轴线和中间轴件的中心纵向轴线重合。同时，由于输入轴围绕其中心纵向轴线相对于中间轴件的旋转而引起的相对运动不会被阻止或原则上仅由于输入轴的这一端在中间轴件的另一接纳部中的形状配合布置而是可能的。输入轴的这一端紧固到中间轴件上特别是仅通过扭杆而发生的。

根据进一步的发展，第一接纳部通过第二接纳部连接到该另一接纳部。结果，中间轴件被设计为具有彼此不同的至少三个内径的中空轴。第一接纳部优选地布置在中间轴件的第一端的区域中。该另一接纳部布置在中间轴件的背向第一端的第二端的区域中。第二接纳部布置在中间轴件的中心区域中并且布置在第一接纳部与该另一接纳部之间。特别地，第一接纳部的第一内径大于第二接纳部的第二内径。该另一接纳部的另一内径优选地大于第一接纳部的第一内径。中间轴件优选地沿中心纵向轴线方向在其整个长度上具有恒定的外径。

第一接纳部、第二接纳部和该另一接纳部可以形成中间轴件的单个共用的中心纵向轴线。特别地，中间轴件被设计成关于中心纵向轴线旋转对称。

根据另一实施例，传感器装置的至少一个传感器元件布置在中间轴件上。特别地，传感器元件紧固到中间轴件的外周上或者压到或注射成型到中间轴件的外周上。特别地，传感器装置被设计为扭矩检测装置。传感器装置的另一传感器元件优选地布置或紧固在扭杆或输入轴上。在这种情况下，有利的是，已经安装了传感器元件的中间轴件可以在单独的步骤中已经进行校准之后再连接到小齿轮轴。这简化了传感器元件和/或传感器装置的校准。

根据进一步的发展，中间轴件的背向输入轴的端面搁置在小齿轮轴的止挡面上，该止挡面相对于中间轴件的中心纵向轴线横向地或者与其成直角地定向。这产生明显的端部位置，例如当小齿轮轴安装在中间轴件上时。特别地，中间轴件的背向输入轴的端面同时搁置在传动装置的齿轮的车轴安装部上。这里，齿轮可以设计为蜗轮。因为中间轴件的端面同时搁置在齿轮的车轴安装部和小齿轮轴的止挡面上，这产生三个部件(小齿轮轴、轴适配器和齿轮)相对于彼此的限定或预定定位。

小齿轮轴优选地安装在轴承中，使得小齿轮轴可以围绕其中心纵向轴线旋转。这里，传动装置的齿轮的车轴安装部布置在小齿轮轴的齿轮紧固部分上、在轴承与中间轴件之间。齿轮可以压到小齿轮轴的齿轮紧固部分上，或者可以通过合适的注射成型工艺注射成型在齿轮紧固部分上。特别地，齿轮由塑料材料制成。轴承优选地布置在传动装置的齿轮与小齿轮轴的小齿轮转向区段之间，特别是布置在齿轮的背向输入轴的一侧上。例如，轴承可以被设计为球轴承。在此实施例中，中间轴件和小齿轮轴的小齿轮转向区段位于相对于传动装置的齿轮彼此背向的两个部分中。

在用于生产根据本发明的机电齿条小齿轮式转向系统的特别有利的方法中，将中间轴件布置在小齿轮轴与输入轴之间，并且将中间轴件直接连接到小齿轮轴并且直接连接到扭杆。

在将小齿轮轴连接到中间轴件之前，可以将传感器装置的传感器元件连接到中间轴件。然后可以对安装在中间轴件上的传感器元件进行校准。然后可以将中间轴件连接到小齿轮轴。传感器元件和/或传感器装置的校准因此被简化，因为这可以在齿条小齿轮式转向系统完全组装之前完成。

特别地，使用根据本发明的方法生产的齿条小齿轮式转向系统是如上所述的根据本发明的机电齿条小齿轮式转向系统。该方法优选地根据结合这里描述的根据本发明的机电齿条小齿轮式转向系统解释的实施例进一步发展。此外，在这种情况下描述的齿条小齿轮式转向系统可以根据结合该方法解释的实施例进一步发展。

附图说明

下面参考附图更详细地解释了本发明。在这种情况下，相同的附图标记涉及相同的、相似的、类似的或功能相同的部件或元件。在附图中：

图1示出了根据本发明的机电齿条小齿轮式转向系统的示意性截面俯视图的细节。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的机电齿条小齿轮式转向系统1的示意性截面俯视图的细节。齿条小齿轮式转向系统1被设计成在机动车辆(这里未示出)中使用。齿条小齿轮式转向系统1具有输入轴2，该输入轴在这里仅部分地并且通过虚线示意性地指示。齿条小齿轮式转向系统1还具有小齿轮轴3。输入轴2和小齿轮轴3彼此连接。为此目的，扭杆4布置在输入轴2与小齿轮轴3之间。扭杆4直接连接到输入轴2。此外，中间轴件5布置在小齿轮轴3与输入轴2之间。这里，中间轴件5一方面直接连接到小齿轮轴3，另一方面直接连接到扭杆4。

扭杆4还是传感器装置6的一部分。传感器装置6被设计为扭矩检测装置。扭杆4根据转向扭矩引起输入轴2与中间轴件5之间的相对旋转。传感器装置6具有布置在中间轴件5上的传感器元件7。这里，传感器元件7紧固到中间轴件5的外周。关于齿条小齿轮式转向系统1的组装以及传感器元件7或传感器装置6的校准，已经安装了传感器元件7的中间轴件5可以在单独的步骤中已经进行校准之后再连接到小齿轮轴3。这简化了传感器元件7或传感器装置6的校准。

在此实施例中，传感器装置6的另一传感器元件8布置在扭杆4上，如仅示意性地指示的。电动马达9(这里仅示意性地指示)的开环和/或闭环控制所需的转向扭矩可以通过传感器装置6和扭杆4确定。此转向扭矩通过方向盘(这里未更详细示出)施加，其中，方向盘与输入轴2不可旋转地连接。在这种情况下，在输入轴2与方向盘之间可以布置有至少一个转向轴或多个转向轴，这些转向轴在各自情况下彼此不可旋转地连接，或者一方面与输入轴2不可旋转地连接，另一方面与方向盘不可旋转地连接。

电动马达9被设计成驱动小齿轮轴3。为此目的，电动马达9通过传动装置10连接到小齿轮轴3。在此实施例中，传动装置被设计为蜗轮蜗杆。此外，传动装置10被实施为减速装置。传动装置10具有齿轮11。该齿轮11具有车轴安装部12。小齿轮轴3被引导穿过车轴安装部12，其中，小齿轮轴3的齿轮紧固部分13与齿轮11的车轴安装部12不可旋转地连接。此外，在此实施例中，传动装置10具有这里仅示意性地指示的蜗杆14。蜗杆14由电动马达9驱动，其中，蜗杆14与被设计为蜗轮的齿轮11啮合，并且因此驱动小齿轮轴3。

小齿轮轴3具有与齿条16配合的小齿轮转向区段15。因此，输入轴2用于将机动车辆的驾驶员对方向盘执行的转向运动传递到齿条16。这里，齿条小齿轮式转向系统1将输入轴2的旋转运动转换成齿条16的线性运动。以这种方式，可以使机动车辆的铰接在拉杆(这里未示出)上的车轮转向。输入轴2和小齿轮轴3的旋转运动通过与齿条16啮合的小齿轮转向区段15转换成齿条16的平移或线性运动。这里，电动马达9通过传动装置10提供转向辅助。

小齿轮轴3被支撑为可围绕其中心纵向轴线17在轴承18中旋转。轴承18例如可以被设计为球轴承。在此实施例中，在轴承18的第一侧，轴承在中心纵向轴线17的轴向方向上支撑在固位元件19上。在此实施例中，固位元件19被设计为固位螺母，固位螺母以合适的方式相对于转向装置壳体(这里未更详细示出)紧固在固定位置。在轴承18的背向第一侧或背向固位元件19的第二侧，轴承通过固位环20在中心纵向轴线的轴向方向上固定。在这种情况下，固位环20布置在小齿轮轴3的固位槽21中，该固位槽被设计成对应于固位环20。固位槽21围绕中心纵向轴线17沿周向同心地引入在小齿轮轴3的外周中。固位并紧固在固位槽21中的固位环20径向突出超过小齿轮轴3的外周。

轴承18布置在传动装置10的齿轮11与小齿轮轴3的小齿轮转向区段15之间。此外，齿轮11的车轴安装部12布置在小齿轮轴3的齿轮紧固部分13上、在轴承18与中间轴件5之间。沿中心纵向轴线17的轴向方向从小齿轮转向区段15开始，小齿轮轴3的外周沿中间轴件5的方向分若干阶段减小。这促进齿条小齿轮式转向系统1的组装。

中间轴件5的背向输入轴2的端面22搁置在小齿轮轴3的与中心纵向轴线17成直角地定向的止挡面23上。此外，中间轴件5的背向输入轴2的端面22同时搁置在齿轮11的车轴安装部12上。这产生中间轴件5、小齿轮轴3和齿轮11在中心纵向轴线17的轴向方向上的预定定位。

中间轴件5具有用于连接到小齿轮轴3的第一接纳部24。这里，第一接纳部24被设计为具有第一内径的类似中空圆柱体的凹陷部。小齿轮轴3的面向输入轴2的端部紧固在第一接纳部24中，并且由此与中间轴件5不可旋转地连接。

此外，中间轴件5具有用于连接到扭杆4的第二接纳部25。在此实施例中，第二接纳部25也被设计为类似中空圆柱体的凹陷部。第二接纳部25具有不同于第一内径的第二内径。在此实施例中，第一接纳部24的第一内径大于第二接纳部25的第二内径。扭杆4的面向小齿轮轴3的端部紧固在第二接纳部25中。结果，扭杆4与中间轴件5不可旋转地连接。

在此实施例中，中间轴件5具有另一接纳部26以接纳输入轴2的面向小齿轮轴3的一端。另一接纳部26被设计为具有另一内径的类似中空圆柱体的凹陷部。在此实施例中，另一接纳部26的另一内径大于第一接纳部24的第一内径。输入轴2的面向小齿轮轴3的一端以形状配合的方式布置在另一接纳部26中。结果，输入轴2的布置在另一接纳部26中的一端可以被固定以防止相对于中心纵向轴线17倾斜。由于输入轴2的一端以形状配合的方式被接纳在另一接纳部26中，因此不会防止或阻止输入轴2围绕中心纵向轴线17并相对于中间轴件5的相对转动。仅在输入轴2与扭杆4之间实现不可旋转的连接。

在此实施例中，第一接纳部24通过第二接纳部25连接到另一接纳部26。结果，中间轴件5被设计为具有彼此不同的至少三个内径的中空轴。第一接纳部24、第二接纳部25和另一接纳部26形成中间轴件5的单个共用的中心纵向轴线17。在此实施例中，中间轴件5被设计成关于中心纵向轴线17旋转对称。此外，在此实施例中，输入轴2、扭杆4和小齿轮轴3的中心纵向轴线与中心纵向轴线17重合。

附图标记

1 齿条小齿轮式转向系统

2 输入轴

3 小齿轮轴

4 扭杆

5 中间轴件

6 传感器装置

7 传感器元件

8 另一传感器元件

9 电动马达

10 传动装置

11 齿轮

12 车轴安装部

13 齿轮紧固部分

14 蜗杆

15 小齿轮转向区段

16 齿条

17 中心纵向轴线

18 轴承

19 固位元件

20 固位环

21 固位槽

22 端面

23 止挡面

24 第一接纳部

25 第二接纳部

26 另一接纳部。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的机电齿条小齿轮式转向系统，该机电齿条小齿轮式转向系统具有：连接到小齿轮轴(3)的输入轴(2)，其中，扭杆(4)布置在该输入轴(2)与该小齿轮轴(3)之间并且直接连接到该输入轴(2)，并且该小齿轮轴(3)具有用于与齿条(16)相互作用的小齿轮转向区段(15)；以及用于驱动该小齿轮轴(3)的电动马达(9)，其中，该电动马达(9)通过传动装置(10)连接到该小齿轮轴(3)，其特征在于，中间轴件(5)布置在该小齿轮轴(3)与该输入轴(2)之间，其中，该中间轴件(5)直接连接到该小齿轮轴(3)并且直接连接到该扭杆(4)。

2.根据权利要求1所述的机电齿条小齿轮式转向系统，其特征在于，该中间轴件(5)具有用于连接到该小齿轮轴(3)的第一接纳部(24)，特别地，该第一接纳部(24)被设计为具有第一内径的类似中空圆柱体或盲孔的凹陷部，并且优选地，该小齿轮轴(3)的端部紧固在该第一接纳部(24)中并且/或者压入到该第一接纳部(24)中。

3.根据权利要求2所述的机电齿条小齿轮式转向系统，其特征在于，该中间轴件(5)具有用于连接到该扭杆(4)的第二接纳部(25)，特别地，该第二接纳部(25)被设计为具有第二内径的类似中空圆柱体或盲孔的凹陷部，并且优选地，该扭杆(4)的端部紧固在该第二接纳部(25)中并且/或者压入到该第二接纳部(25)中。

4.根据权利要求3所述的机电齿条小齿轮式转向系统，其特征在于，该中间轴件(5)具有用于接纳该输入轴(2)的一端的另一接纳部(26)，特别地，该另一接纳部(26)被设计为具有另一内径的类似中空圆柱体或盲孔的凹陷部，并且优选地，该输入轴(2)的所述一端以形状配合的方式布置在该另一接纳部(26)中。

5.根据权利要求4所述的机电齿条小齿轮式转向系统，其特征在于，该第一接纳部(24)通过该第二接纳部(25)连接到该另一接纳部(26)，由此该中间轴件(5)被设计为具有彼此不同的至少三个内径的中空轴，并且特别地，该第一内径大于该第二内径并且/或者该另一内径大于该第一内径。

6.根据权利要求4或5所述的机电齿条小齿轮式转向系统，其特征在于，该第一接纳部(24)、该第二接纳部(25)和该另一接纳部(26)形成该中间轴件(5)的单个共用的中心纵向轴线(17)，并且特别地，该中间轴件(5)被设计成关于该中心纵向轴线(17)旋转对称。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的机电齿条小齿轮式转向系统，其特征在于，传感器装置(6)的至少一个传感器元件(7)布置在该中间轴件(5)上，并且特别地，该传感器元件(7)紧固到该中间轴件(5)的外周上或者压到该中间轴件(5)的外周上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的机电齿条小齿轮式转向系统，其特征在于，该中间轴件(5)的背向该输入轴(2)的端面(22)搁置在该小齿轮轴(3)的止挡面(23)上，该止挡面相对于该中间轴件(5)的中心纵向轴线(17)横向地或者成直角地定向，并且特别地，该中间轴件(5)的背向该输入轴(2)的端面(22)同时搁置在该传动装置(10)的齿轮(11)的车轴安装部(12)上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的机电齿条小齿轮式转向系统，其特征在于，该小齿轮轴(3)安装在轴承(18)中，使得该小齿轮轴能够围绕其中心纵向轴线(17)旋转，其中，该传动装置(10)的齿轮(11)的车轴安装部(12)布置在该小齿轮轴(3)的齿轮紧固部分(13)上、在该轴承(18)与该中间轴件(5)之间，并且特别地，该轴承(18)布置在该传动装置(10)的齿轮(11)与该小齿轮轴(3)的小齿轮转向区段(15)之间。

10.一种用于生产根据前述权利要求中任一项所述的机电齿条小齿轮式转向系统(1)的方法，其中，将该中间轴件(5)布置在该小齿轮轴(3)与该输入轴(2)之间，并且将该中间轴件(5)直接连接到该小齿轮轴(3)并且直接连接到该扭杆(4)。

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