CN213862396U - 线控转向装置的具有主轴驱动器的致动器及线控转向装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种线控转向装置的具有主轴驱动器的致动器，该致动器具有位置固定地支承在壳体中的主轴螺母以及主轴，其中主轴能够通过主轴螺母的旋转而借助于传动螺纹轴向地移位，其中主轴借助于销而相对于壳体被固定以免旋转。销与支承套筒联接，该支承套筒与主轴在旋转意义上固定地连接。

Description

线控转向装置的具有主轴驱动器的致动器及线控转向装置
技术领域
本实用新型涉及根据独立权利要求的前序部分所述的一种线控转向装置的具有主轴驱动器的致动器以及一种线控转向装置。
背景技术
由DE 10 2009 039 164 A1给出了一种转向设备的致动器，该致动器在其一个端部处藉由转向孔眼而支撑在车身上。通过主轴驱动器藉由以位置固定的方式支承在致动器的壳体中的主轴螺母通过使主轴螺母旋转而使主轴相对于致动器移位。在主轴的端部布置有转向孔眼，该转向孔眼与车轮相连接以使该车轮转向。为了防止主轴在主轴螺母被电动马达旋转时旋转，设置有防旋转套筒。为了装配防旋转套筒，主轴的端部必须被设计为光滑的柱形的，因此在这里需要单独的机械加工过程。
由DE 10 2012 210 225 A1公开了另一种用于使车辆车桥上的车轮转向的致动器。为了在旋转主轴螺母时防止可轴向移位的主轴随之旋转，同样设置有防旋转装置。防旋转装置涉及与主轴拧接的销。销支撑在致动器的壳体上，从而使得在主轴螺母旋转运动时主轴不能在相应的方向上旋转。
为了实现较大的支撑表面，必然要将销的直径设计得较大。然而，这同样意味着，主轴直径必然将增大，以便能够提供足够的支撑。由此可能导致的缺点在于，用于主轴的坯件直径必然要被调整到对于销的支承表面而言所需的较大的直径以支撑防旋转装置。然而，这可能意味着较大的材料耗费，并且可能需要额外的切削工作，这对于成本而言可能是不利的。此外，主轴的直径较大还可能意味着重量较大且可装配性较差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种用于线控转向装置的具有主轴驱动器的致动器，该致动器具有防旋转装置，该防旋转装置可以与主轴直径无关地、以足够的尺寸投入使用。
解决方案基于权利要求1的前序部分及其特征部分的特征来示出。其后的从属权利要求各自描述本实用新型的有利的改进方案。
本实用新型涉及一种线控转向装置的具有主轴驱动器的致动器，该致动器用于使机动车辆的至少一个车轮转向，该致动器具有位置固定地支承在壳体中的主轴螺母以及主轴。主轴能够通过主轴螺母的旋转而相对于壳体轴向地移位，其中主轴借助于销而相对于壳体被固定以免旋转。如果在上面提到的主轴驱动器中主轴螺母例如借助于电动马达直接或间接地借助于皮带传动装置或其他传动机构(例如齿轮传动机构)发生旋转，那么传动螺纹中的摩擦在主轴上引起沿相应的方向的转矩。如果主轴可能并不相对于壳体借助于防旋转装置被支撑，那么该主轴可能会一起旋转并且可能不存在主轴相对于壳体的轴向移位。这种主轴驱动器中的传动螺纹由主轴螺母的内螺纹和主轴的外螺纹构成。主轴螺母以其内螺纹与主轴的外螺纹处于接合，并且由于螺纹的齿面的彼此间的表面压紧而产生摩擦。这种表面压紧根据螺纹来体现。如果在上面提到的致动器中优选地使用梯形螺纹(该梯形螺纹是自锁式的，以防止自动地调整主轴驱动器或使主轴移位以及因此调整转向装置)，那么该梯形螺纹基于有效系数而具有取决于螺纹的摩擦。在梯形螺纹中，这种摩擦由于其有效系数较小就已经大到使得主轴螺母的旋转引起主轴随之旋转。然而，根据本实用新型的具有其主轴驱动器的致动器被设置成用于使机动车辆的至少一个车轮转向。在此，额外的侧向力作用到车轮上并且因此作用到具有主轴驱动器的致动器上。这引起传动螺纹的处于接合的侧面的额外的表面压紧，从而使得由此可能再次提高摩擦。由于在自锁式传动螺纹的情况下取决于系统的摩擦较大，因此防旋转装置是不可避免的。例如60至120Nm范围内的转矩作用到主轴上以及由此相对于壳体而支撑的销上。
从现有技术中已知的是，销直接与主轴拧接。为了提高力矩支撑并且为了防止销相对于主轴裂开，必须增大销相对于主轴的支承表面。然而，这造成至少在销相对于主轴而支撑的区域中主轴直径较大。藉由表面接触来实现支撑。然而，主轴直径较大造成材料用量较高(在这里选择用于直径较大的主轴的坯件)。如果希望保持初始的主轴直径，那么除了材料用量较高之外这还意味着额外的切削工作。然而，由于坯件直径较大而导致的材料用量较高以及额外的切削工作可能意味着额外的成本和额外的重量。此外，由此产生至少在防旋转装置的区域中具有较大直径的主轴。取决于致动器中可供使用的结构空间或壳体的尺寸，在考虑到所需的支撑力矩的情况下，只有在例如可能改变(即可能扩大)致动器的壳体时，才可以实现这个直径。此外，可供使用的结构空间限定了较大的主轴的可装配性。
在如上面提到的用于转向装置的致动器的主轴驱动器中，常见的是：将支承套筒(也称为旋紧销)与主轴的至少一个端部连接。这些支承套筒用作主轴的端部与关节之间的中间机构，该关节例如可以与车轮架连接以用于使车轮转向。借助于支承套筒产生相对于壳体的径向支承，从而使得主轴在径向上被支承、而在轴向上被引导。
根据本实用新型的第一方面，销与支承套筒联接。支承套筒进而与主轴在旋转意义上固定地连接。由于支承套筒接纳主轴的端部、即包围主轴的端部，因此支承套筒必须具有比主轴更大的直径。因此，可以选择与支承套筒联接的、直径较大的销。相对于主轴明显更大的直径能够实现接纳更高的支撑力矩，原因在于存在更大的用于支撑的表面。
优选地，销与支承套筒力配合地并且/或者材料配合地并且/或者形状配合地联接。销具有螺纹延伸部，该螺纹延伸部优选地与支承套筒拧接。最优选地，销被布置成以其纵向轴大体上垂直于、优选正交于支承套筒的纵向轴线。因此，获得简单的装配，并且从支承套筒径向突出的销可以相对于壳体(例如在壳体中的长孔中)间接或直接地被支撑。为了使销在致动器持续工作中不会由于动态影响而相对于支承套筒松脱，可以使用例如作为粘接装置的螺旋固定装置。
为了相对于支承套筒有利地支撑销，销优选地在其螺纹延伸部与其另一个端部之间具有凸肩。该凸肩在朝向螺纹延伸部的方向上形成支承表面，该支承表面尤其被设计为圆环表面。圆环表面被设计为大体上垂直于、优选正交于销的纵向轴线。在支承套筒上、与内螺纹同心地同样设置有支承表面。该支承表面优选同样作为圆环表面形成为大体上垂直于、优选正交于支承套筒的纵向轴线。在销与支承套筒装配之后，这些构件彼此处于表面接触。销可以直接地以其支承表面贴靠支承套筒的支承表面。
替代性地，这些支承表面还可以间接地处于彼此接触。优选地，在销的支承表面与支承套筒之间布置有支撑环。该支撑环的其他优点在下面说明。为了对销提供尺寸足够的支承表面，必须从支承套筒的柱形外表面去除材料。否则，销的凸肩的支承表面可能会与支承套筒产生线接触。如果例如借助于铣削产生呈平行于支承套筒的纵向轴线的圆环表面形式的支承表面，那么由此减小了用于将销拧入支承套筒中的、对销的螺纹延伸部而言可能的螺纹长度，其中还必须考虑主轴的所拧入的端部的半径。换言之，可以产生用于相对于支承套筒支撑销的尺寸足够的支承表面，然而不保留销所需的螺纹长度，因此销不能以变得符合应力的方式与支承套筒拧接。在这里以有利的方式使用支撑环。支撑环对应于空心圆柱体区段，该空心圆柱体区段在其两个端部横向于纵向轴线各自具有圆环表面。支撑环的外直径对应于销的凸肩的外直径。借助于切削，在支承套筒上产生呈圆环表面形式的支承表面。为此，仅针对圆环表面去除材料。因此，确保了用于以负载合理的方式支撑用于使主轴相对于致动器的壳体防旋转的转矩所需的支承表面。通过使用支撑环，现在在销的支承表面与支承套筒的纵向轴线之间存在较大的间距。因此在径向方向上看，在支承套筒上有较多的材料可供用于销的孔或螺纹。除了用于确保用于防旋转装置的以尺寸足够的方式支撑的支承表面，还存在销的所需的螺纹深度和拧入长度。简而言之可以说，拧入深度应大约对应于一倍的螺纹直径。这额外地取决于所使用的材料，即在这种情况下取决于销的材料和支承套筒的材料。支撑环的使用在如下情况下是有利的，即，与销可能直接与支承套筒拧接的情况下相比，可以实现更大的拧入深度。
优选地，支承套筒被设计为旋转对称的构件，该构件被设计为部分空心的、尤其空心柱形的。如上面已经提到的内容所述，支承套筒与主轴的端部联接。联接可以被实施为力配合的并且/或者材料配合的并且/或者形状配合的。主轴可以间接或直接地与支承套筒连接。直接连接例如可以通过拧入支承套筒中来实现。为了使连接不松脱，螺旋固定装置可以例如被设置为呈优选微封装件的粘接装置的形式。同样的内容适用于销与支承套筒的连接。主轴端部与支承套筒之间的连接还可以直接地藉由锥形连接或间接地借助于锥形套筒来实现。由此产生在旋转意义上固定的且操作可靠的连接，该连接无需维护并且可以在整个使用寿命期间得以保持。
在一个优选的实施方式中可以提出，为了将所述主轴与所述支承套筒联接，所述销部分地贯通所述支承套筒，并且所述销以其螺纹侧的端部与所述主轴至少部分地力配合地并且/或者材料配合地并且/或者形状配合地连接。因此，在将主轴的端部拧入支承套筒中之后，可以藉由销来产生额外的螺旋固定作用，以免主轴与支承套筒之间的连接松脱。
支承套筒以其外表面相对于壳体以滑动的方式支承。在此，支承套筒尤其被布置成与主轴同心。支承套筒的光滑的柱形的外表面在壳体的端部的区域中、在形成为空心柱形的支承表面中优选形状配合地滑动。支承套筒相对于壳体的支承还可以被设置成间接的，即在支承套筒与壳体之间设置有轴承衬套。优选地，轴承衬套在支承套筒与主轴装配之前被压入壳体端部中。因此产生主轴相对于壳体的对中的以及引导的并且无维护的支承。
本实用新型还涉及一种线控转向装置，该线控转向装置的特征在于如前面详细描述的具有主轴驱动器的致动器。在线控转向装置中，车辆的方向盘与转向装置之间不存在机械连接。而是，转向装置的致动器经由信号线路(“由线”)进行操控，并且根据控制器的控制信号来实施转向运动。优选地，线控转向装置被实施为机动车辆中的后桥转向装置。还可以将前桥转向装置实施为线控转向装置。根据车辆参数(例如速度、加速度、偏转速度以及行驶期间在车辆上或车辆之外获取的其他参数)来计算所需的车轮转向角。为了改变或设定所需的车轮转向角，控制器将对应的信号发送至致动器。
本实用新型并不限于乘用机动车辆，而是同样适合于道路机动车辆。
附图说明
下面借助优选的实施方式参考附图来描述本实用新型。在附图中：
图1示出根据已知的现有技术的致动器的截面图，
图2示出根据图1的透视图的局部图，
图3示出根据本实用新型的致动器的一部分的截面图，
图4示出根据图3(根据IV-IV)的根据本实用新型的致动器的截面图，
图4a示出根据图4的细节的透视图。
具体实施方式
图1示出了已知的致动器20的纵向截面，该致动器优选地用于机动车辆的作为线控转向装置的后桥转向装置。致动器20具有主轴驱动器21，该主轴驱动器包括主轴22、主轴螺母23、轴承24以及皮带轮25，该皮带轮可以藉由皮带26被电动马达27驱动。主轴螺母23和主轴22通过其螺纹相接合并且形成传动螺纹。在此，传动螺纹被设计为梯形螺纹。皮带轮25与主轴螺母23在旋转意义上固定地连接，并且因此以可旋转的方式被电动马达驱动。致动器20具有壳体28，该壳体经由第一关节29紧固在车辆结构上。主轴螺母23以位置固定的、可旋转的方式支承在壳体28中。主轴22在其两个端部中的一个端部处与支承套筒30在旋转意义上固定地连接，该支承套筒相对于壳体28在轴向上滑动，并且在径向上被引导，并且在该支承套筒的从壳体28伸出的外端部处与第二关节31连接。如果主轴螺母23在一个方向或另一个方向上旋转，那么主轴22在轴向上沿其纵向轴线s移位。在主轴22上设置有相对于壳体28的防旋转装置，以使主轴22在此不由于主轴螺母螺纹与主轴螺纹22g之间的摩擦而随主轴螺母23旋转。在此，当由于行驶状况而产生的侧向力Fs作用到要转向的车轮并且藉由车轮架作用于转向装置并且最终作用于致动器或主轴驱动器时，额外地增大了摩擦。防旋转装置是由销40构成的，该销借助于其螺纹延伸部45与主轴22拧接。销40在其背离螺纹延伸部45的端部具有球头，该球头被滑块42包围。滑块42在壳体28中的长孔中被引导。因此，主轴22可以仅轴向地移位，而在此自身不旋转。
致动器20藉由第二关节31与机动车辆的前桥或后桥的(未展示的)转向杆、优选地横拉杆或车轮架连接。因此，在主轴22轴向移位时，致动器20可以作用于前车轮或后车轮的转向装置，其中致动器20在车辆侧藉由第一关节29被支撑。由此最终实现已转向的车轮的车轮转向角的改变。
图2示出了根据图1的已知的主轴的透视局部图。主轴22具有纵向轴线s，并且示意性地标出了主轴螺纹22g。主轴22具有直径ds。与纵向轴线s平行地，在主轴22上存在圆环表面22a作为用于销40的支承表面。销40具有纵向轴线z。销40在其一个端部处具有球头以及沿纵向轴线背离该球头的、呈螺纹延伸部形式的端部45。销40在球头与螺纹延伸部45之间具有凸肩，在该凸肩上存在朝向螺纹延伸部45的方向上指向的支承表面41。在图2中展示了与主轴22装配之前的销40。在拧入销40之后，支承表面41和22彼此叠置并且彼此处于表面接触。在图1中展示了这种状态。
图3以截面图示出了线控转向装置的根据本实用新型的致动器的局部。图3中的图示与图1现有技术图示、即与在那里示出的致动器的左边部分相一致。相同的构件以增加了100的附图标记展示并且在这里不再赘述。然而，与根据图1的图示相比不同的是，在图3中，销140根据本实用新型与轴承套筒130联接。可以明显看出的是，支承套筒130具有比主轴122的外直径或顶圆大得多的直径。销140以其螺纹延伸部145被拧入支承套筒130中的具有螺纹的通孔中。销在其背离螺纹延伸部145的一侧具有球头，该球头被滑块142接纳。这个滑块在壳体128中的(未展示的)长孔中被引导。因此产生防旋转装置150，从而使得在主轴螺母123旋转时使想要随之旋转的主轴122不旋转，而是能够藉由防旋转装置150相对于壳体无转动地受到引导。主轴的纵向轴线s与支承套筒130的纵向轴线h重合。主轴122的端部与支承套筒130的朝向主轴的端部力配合地并且形状配合地连接。销140同时促使主轴122的端部不能从支承套筒130的端部松脱。因此，在主轴122与支承套筒130之间存在在旋转意义上固定的连接。支承套筒130以及由此还有主轴122沿其纵向轴线被引导。由压入壳体128的端部中的柱体衬套132来确保引导。
图4示出了根据图3的截面线IV-IV的横截面视图。此外，图4示出了居中地布置在壳体128中的主轴122，该主轴被布置在套筒130中并且与该套筒连接。销140具有纵向轴线z，该纵向轴线垂直于纵向轴线s或h延伸。销140以其背离球头的螺纹延伸部145被拧入支承套筒130中的具有内螺纹的孔130b中。支承套筒130在其(在图4中展示的)顶侧具有支承表面130a，该支承表面被布置成平行于主轴122的纵向轴线s或支承套筒130的纵向轴线h。在这个支承表面130a上放置有支撑环160，该支撑环具有其支承表面160b。在背离支承表面160b的那侧，支撑环具有支承表面160a。销140的支承表面141放置在这个支承表面上。通过将销140与支承套筒130拧接而产生形状配合的且力配合的连接，从而使得销140在所有方向上均以间接支撑的方式由支撑环160支撑在支承套筒130上。由此能够使得在驱动(在图4中未展示的)主轴螺母时不能使主轴120相对于壳体128旋转。销140的球头铰接式地支承在滑块142中。滑块142平行于纵向轴线s或h在壳体128的滑槽128k内滑动。壳体128的开口由盖128d闭合，从而使得没有脏污能够侵入主轴驱动器中或壳体128的内部中。在图4中还展示了各种直径。这些直径表明了主轴122相对于支承套筒130的尺寸比例并且因此示出了对所需的支撑表面的参考。主轴直径ds具有最小的直径，其小于支承套筒130的外直径dh。在截面中展示的支承套筒130示出了具有半径r和R的圆环。在此实施例中，销140的凸肩140a的尺寸被确定为使得在直径dr下产生与圆环表面141的足够的支撑可能性。然而，在销140的螺纹延伸部145进入支承套筒130中的拧入深度足够的情况下才能实现足够的支撑，原因在于使用了支撑环160。如果希望将主轴或支承套筒的尺寸设计为足以在销140的凸肩140a的直径为dr的情况下产生呈支承表面形式的足够大的支撑可能性，那么主轴122或支承套筒130必然将具有由在这里具有虚拟直径dv的圆的尺寸给出的直径。可以看出的是，在此对于主轴122或支承套筒130而言可能需要大得多的材料用量。然而，根据本实用新型的构思在这里也可能以可能具有外直径为dv的支承套筒来实现，其中这可能导致结构空间问题。使用支撑环160进而能够使得可以不经改变地使用迄今为止的主轴122以及还有迄今为止的支承套筒130。在此，仅加工支承套筒来进行适配以获得支承表面。在此省去少量切削工作，并且在支承销140的螺纹延伸部145在支承套筒130中的拧入深度足够的情况下可以在由支撑环160可实现的支承表面上实现足够的支撑。
在图4a中仅局部地展示了支撑环160。如已经从图4中可看出的，该支撑环具有外直径dr，并且在其顶侧具有圆环表面作为支承表面160a并且与之背离地具有圆环表面作为支承表面160b。
附图标记清单
20 致动器
21 主轴驱动器
22 主轴
22a 主轴的支承表面
22g 主轴螺纹
23 主轴螺母
24 轴承
25 皮带轮
26 皮带
27 电动马达
28 壳体
29 第一关节
30 支承套筒
31 第二关节
32 滑动衬套
40 销
41 销的支承表面
42 滑块
45 螺纹延伸部
50 防旋转装置
z 销的纵向轴线
h 支承套筒的纵向轴线
s 主轴的纵向轴线
120 致动器
121 主轴驱动器
122 主轴
123 主轴螺母
128 壳体
128d 盖
128k 壳体的滑槽
130 支承套筒
130a 支承套筒的支承表面
130b 孔，螺纹
131 第二关节
132 滑动衬套
140 销
140a 销的凸肩
141 销的支承表面
142 滑块
145 螺纹延伸部
150 防旋转装置
160 支撑环
160a 支撑环的支承表面
160b 支撑环的支承表面
Fs 侧向力
ds 主轴的直径
dh 支承套筒的直径
dr 支撑环的直径
dv 虚拟直径
r 支承套筒的内半径
R 支承套筒的外半径

Claims (8)

1.一种线控转向装置的具有主轴驱动器(121)的致动器(120)，所述致动器用于使机动车辆的至少一个车轮转向，所述致动器具有位置固定地支承在壳体(128)中的主轴螺母(123)以及主轴(122)，其中所述主轴能够通过所述主轴螺母的旋转而相对于所述壳体(128)轴向地移位，其中所述主轴(122)借助于销(140)而相对于所述壳体(128)被固定以免旋转，
其特征在于，所述销(140)与支承套筒(130)联接，所述支承套筒与所述主轴(122)在旋转意义上固定地连接。
2.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述销(140)与所述支承套筒(130)力配合地并且/或者材料配合地并且/或者形状配合地联接，所述销(140)以其螺纹延伸部(145)与所述支承套筒(130)拧接，其中所述销(140)被布置成以其纵向轴线z垂直于所述支承套筒(130)的纵向轴线h。
3.根据权利要求1或2所述的致动器，其特征在于，所述销(140)在其螺纹延伸部(145)与其另一个端部之间具有凸肩(140a)，所述凸肩形成支承表面(141)、尤其圆环表面，其中所述销(140)以所述支承表面(141)贴靠所述支承套筒(130)的支承表面(130a)。
4.根据权利要求3所述的致动器，其特征在于，所述销(140)间接地相对于所述支承套筒(130)被支撑，在所述销(140)的支承表面(141)与所述支承套筒(130)之间布置有支撑环(160)。
5.根据权利要求1、2、4之一所述的致动器，其特征在于，所述支承套筒(130)被设计为部分空心的，以用于与所述主轴(122)的端部力配合地并且/或者材料配合地并且/或者形状配合地联接。
6.根据权利要求5所述的致动器，其特征在于，为了将所述主轴(122)与所述支承套筒(130)联接，所述销(140)部分地贯通所述支承套筒(130)，并且所述销(140)以其螺纹侧的端部与所述主轴(122)至少部分地力配合地并且/或者形状配合地并且/或者材料配合地连接。
7.根据权利要求1、2、4、6之一所述的致动器，其特征在于，所述支承套筒(130)以其支承表面(130a)相对于所述壳体(128)形状配合地、尤其与所述主轴(122)同心地支承。
8.一种线控转向装置，其特征在于根据前述权利要求之一所述的具有主轴驱动器(121)的致动器(120)。
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