CN111868402B - 包括带有限定的枢转轴线的枢转轴承的斜齿轮传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于机电伺服转向机构的斜齿轮传动装置，斜齿轮传动装置包括与斜齿轮(5)啮合的轴(4)。轴(4)布置在传动装置壳体(7)中，其中，轴的第一端部绕旋转轴线(100)以可旋转的方式安装在驱动侧轴承组件(8)中，并且第二端部安装在传动装置壳体(7)中远离驱动侧的轴承组件(9)中。驱动侧轴承组件(8)具有滚动轴承(11)，该滚动轴承的外圈(13)具有球形形状。滚动轴承(11)被两个轴承外壳(15)封围，且滚动轴承(11)的外圈(13)在外表面上具有在周向方向上彼此相对的两个平坦点(14)，所述平坦点形成枢转轴线(110)，轴(4)能够绕该枢转轴线沿斜齿轮(5)的方向枢转。

Description

包括带有限定的枢转轴线的枢转轴承的斜齿轮传动装置

技术领域

本发明涉及用于机电伺服转向机构的斜齿轮传动装置、以及机电伺服转向机构。

背景技术

在机电伺服转向机构中，电动马达产生转矩，该转矩被传递至传动装置，并在该传动装置上叠加在由驾驶员设定的转向转矩上。

所讨论类型的机电伺服转向机构具有电动伺服马达，该电动伺服马达驱动蜗杆轴，该蜗杆轴与布置在转向轴上的蜗轮或直接位于转向小齿轮上的蜗轮啮合，其中，蜗杆轴以可旋转的方式安装在传动装置壳体中。蜗杆轴在此经由离合器与电动伺服马达的马达轴连接。

常规的蜗杆传动装置在驱动侧端部处具有固定轴承，在自由端部处具有可动轴承。由制造或安装引起的不精确、磨损效果、污物等单独地或共同导致蜗杆轴与蜗轮之间的接合过松和/或过紧。接合过紧会导致摩擦增大，并且因此传动装置会变僵硬且磨损会增大。因此，目的是允许蜗杆轴与蜗轮之间的最佳接合，使得蜗杆传动在低摩擦的情况下安静地运转，而不发出响声或敲击声。

在现有技术中已知的是，将蜗杆轴在驱动侧端部处经由第一滚动轴承安装，该第一滚动轴承允许相对于轴向方向横向地进行一定的倾斜运动或枢转运动，同时蜗杆轴在相反的端部处以第二滚动轴承可旋转地安装，该第二滚动轴承经由沿蜗轮的方向作用在第二滚动轴承上的弹簧元件与传动装置壳体等连接。因此，根据需要，蜗杆轴能够绕第一滚动轴承枢转，以确保与蜗轮的大致恒定的接合。

公开申请DE 10 2013 003 749 A1公开了一种用于伺服转向机构的传动装置的轴承装置。蜗杆轴在马达侧端部处经由轴承装置安装，且在相反端部处借助于松配滚珠轴承安装。在此，通过弹簧元件将力施加至松配滚珠轴承，使得蜗杆轴被预紧抵靠蜗轮。固定轴承包括滚珠轴承，该滚珠轴承在径向方向上由壳体元件包围，该壳体元件具有一定的径向变形性并且在径向内侧或径向外侧上具有凸形轮廓的横截面。滚珠轴承经由所述壳体元件并且可选地通过布置在其间的弹性元件而被支承在传动装置壳体上，由此，蜗杆轴与滚珠轴承可以一起绕枢转轴线倾斜，该枢转轴线居中地穿过固定轴承。为了轴向紧固轴承，在固定轴承的两侧设置有由布置在两个圈之间的弹性体构成的轴向弹簧元件。

发明内容

本发明的目的是提供一种斜齿轮传动装置，该斜齿轮传动装置具有轴承装置，该轴承装置在使构造空间的量减小的同时在蜗杆轴与蜗轮之间产生改善的接合，并且降低了噪音。

该目的通过本发明的用于机电伺服转向机构的斜齿轮传动装置以及通过本发明的机电伺服转向机构来实现。

因此，提供了一种用于机电伺服转向机构的斜齿轮传动装置，该斜齿轮传动装置包括与斜齿轮啮合的轴，其中，轴布置在传动装置壳体中并且，该轴在其第一端部处安装在第一轴承装置中，以便能够绕旋转轴线旋转，并且该轴在其第二端部处安装在传动装置壳体中的第二轴承装置中，其中，第一轴承装置具有滚动轴承，滚动轴承的外圈呈球形形状，并且其中，滚动轴承被两个轴承外壳封围，其中，滚动轴承的外圈的外侧具有两个平坦点，所述两个平坦点定位成在周向方向上彼此相对并形成枢转轴线，轴能够绕枢转轴线沿斜齿轮的方向枢转。平坦点优选是圆形的。进一步优选地，平坦点的圆直径小于外圈的宽度。优选地，第一轴承装置是驱动侧轴承装置，第二轴承装置是驱动侧远端轴承装置。

借助于对轴承外圈的简单改型，根据本发明的轴承装置具有枢转轴承，利用该枢转轴承可以以节省构造空间的方式改善斜齿轮传动装置的接合。

轴承外壳的内侧优选具有两个平坦表面，这两个平坦表面定位成在周向方向上彼此相对并且与外圈的平坦点接触以限定枢转轴线。优选地，平坦表面呈正方形的形状或呈矩形的形状。特别优选地，平坦表面相对于轴承外壳的周向方向的长度等于或大于外圈的平坦点的直径。

此外优选的是，滚动轴承的外圈在另外两个有限的接触表面中与轴承外壳的内侧接触。接触表面优选地被布置成在周向方向上彼此相对。此外可以设想并且可能的是，在两侧的轴承外壳的内周上以规则的间隔在平坦表面之间设置有可以彼此相对布置的多个接触表面。总体上，可以设置两个至十六个接触表面。接触表面特别优选地朝向滚动轴承中心点倾斜。接触表面优选地相对于外圈的球形外侧以沿直径相对的方式成形，并因此允许滚动轴承的径向定位。此处，“以沿直径相对的方式”应被理解为下述含义：接触表面以相同但镜像颠倒的方式形成，并且在相对于外圈的球形外侧的两侧上形成。

接触表面优选地在周向方向上相对于平坦表面偏移90°布置。优选地，轴承外壳具有大致圆筒形的形状，并且在空载状态下同心地包围滚动轴承。轴承外壳的内径特别优选地除接触表面和平坦表面之外的区域中大于滚动轴承的外圈的外径。优选地，轴承外壳的内表面可以呈多边形、星形并且特别优选地呈四叶草形(cloverleaf-shaped)轮廓。

在有利的实施方式中，滚动轴承的外圈仅在四个位置处、特别是在接触表面和平坦表面处与轴承外壳的内侧接触。

此外可以设置的是，轴承外壳具有侧凸起部，侧凸起部限定了滚动轴承在旋转轴线的方向上的位置并且因此可以吸收轴向力。侧凸起部优选地是两个表面，所述两个表面定位成在周向方向上彼此相对并且相对于旋转轴线向内突出。特别优选地，侧凸起部可以沿周向方向在比平坦表面的角度范围大的角度范围内延伸。

优选地，侧凸起部沿着圆周至少部分地位于平坦表面的区域中。在此，侧凸起部在10°至60°的角度范围内延伸并且与该角度范围相对地在300°至350°的角度范围内延伸。特别优选地，侧凸起部在45°至135°的角度范围内延伸，并且与该角度范围相对地在225°至315°的角度范围内延伸。

有利的是，侧凸起部各自布置在轴承外壳的端部侧上，并且侧凸起部在其内侧上始终与滚动轴承的外圈的端部侧接触。因此确保了轴承的倾斜运动不会受到损害。

轴承外壳优选地形成为相同的。轴承外壳优选地由金属材料制成，并且特别优选地由塑料或橡胶制成。

此外，优选的设置是，轴承外壳的外侧具有突出部来作为用于固定以防止旋转的装置，所述突出部接合在传动装置壳体的相应凹部中。所述突出部限定了轴承在壳体中的取向，并且因此确保了精确的定位。

此外可以设置的是，第二轴承装置具有预应力装置，借助于该预应力装置能够调节轴相对于斜齿轮的位置。

在一优选实施方式中，斜齿轮是蜗轮并且轴是蜗杆轴。

此外，提供了一种机电伺服转向机构，该机电伺服转向机构包括具有马达轴的电动马达，该机电伺服转向机构具有前述的斜齿轮传动装置，其中，马达轴驱动斜齿轮传动装置的轴。斜齿轮优选地布置成用于在机动车辆的转向轴上共同旋转。

附图说明

下面参照附图描述了本发明的示例性实施方式。相同的部件或具有相同功能的部件具有相同的附图标记。在附图中：

图1示出了机电伺服转向***的蜗杆传动装置的三维图示，

图2示出了图1的传动装置的详细示意图，该传动装置被缩减至电动马达和与蜗轮接合的蜗杆轴，

图3示出了蜗杆轴与蜗轮的接合的三维视图，

图4示出了穿过具有根据本发明的轴承装置的蜗杆轴的纵向截面，

图5示出了根据本发明的轴承装置的分解图，以及

图6示出了根据本发明的轴承装置的侧视图。

具体实施方式

图1示出了动力辅助转向机构1，该动力辅助转向机构附接至转向轴6，该转向轴绕其纵向轴线L、即转向轴轴线以可旋转的方式安装。转向轴6以可旋转的方式固定在后转向轴部分61中，但如双箭头所示，转向轴6在纵向轴线L的方向上是可调节的，以便沿纵向方向调节附接至紧固部分62的方向盘(此处未示出)。

动力辅助转向机构具有传动装置壳体7，在图2的分解图示中已省去该传动装置壳体。在传动装置壳体7中，连接至转向轴6以进行共同旋转的蜗轮5绕纵向轴线L以可旋转的方式安装。蜗杆轴4与蜗轮5齿接合以便形成蜗杆传动。

电动马达或伺服电动马达3经由马达轴驱动蜗杆轴4，该马达轴经由包括两个离合器部件的离合器30联接至蜗杆轴4以与蜗杆轴4共同旋转。蜗杆轴4借助于其蜗杆40与蜗轮5接合，该蜗轮连接至小齿轮或如此处所示的那样连接至下转向轴6以与小齿轮或下转向轴6共同旋转。在电动马达3的运行期间，蜗杆轴4被驱动并且蜗轮5相应地旋转，以便为下转向轴6提供旋转辅助。

图2至图4示出了具有驱动侧轴承装置8和驱动侧远端轴承装置9的蜗杆轴4，以及与蜗杆轴4啮合的蜗轮5。

蜗杆轴4经由蜗杆齿40与蜗轮5啮合。蜗轮5进而与转向轴6连接以用于共同旋转，该转向轴在机动车辆的方向盘(未示出)与实际转向机构之间延伸。所提到的结构元件安装在共用的传动装置壳体7中。

蜗杆轴4在此借助于驱动侧轴承装置8和驱动侧远端驱动轴承装置9安装在传动装置壳体7中，从而能够绕纵向轴线100旋转。驱动侧远端轴承装置9是呈可动轴承形式的滚动轴承。在驱动侧远端轴承装置9的区域内，借助于预紧装置10能够调节蜗杆轴4相对于蜗轮5的位置。驱动侧轴承装置8具有滚动轴承11，该滚动轴承允许在传动装置壳体7中绕垂直于纵向轴线100定向的枢转轴线110进行枢转运动。

在图5和图6中详细示出了驱动侧轴承装置8。如图4中所示，驱动侧轴承装置8具有滚动轴承11，该滚动轴承具有内圈12、滚动体111和外圈13。滚动体111在内圈12与外圈13之间的凹槽中延伸。内圈12具有内部筒形壳体表面以用于牢固地坐置在蜗杆轴上。如图5中所示，外圈13在外侧形成为球形，并且在外侧具有在外圈的周向方向上彼此相对定位的两个平坦点14。两个平坦点14是优选为圆形的平坦表面，且平坦表面的圆直径小于外圈13的宽度。平坦点14沿纵向轴线100的方向在外圈13的外侧上居中地布置并且限定枢转轴线110，驱动侧轴承装置8可以绕该枢转轴线倾斜。滚动轴承11在纵向轴线100的方向上被两个轴承外壳15包围，两个轴承外壳15呈大致圆筒形的形状并且在空载状态下同心地包围滚动轴承11。轴承外壳15是半外壳，所述半外壳优选地形成为相同的。轴承外壳15的内侧具有两个平坦表面16，平坦表面16呈正方形的形状或呈矩形的形状，并且与外圈13的平坦点14相匹配，并且外圈13抵靠在平坦表面16上。平坦表面16的长度a相对于轴承外壳15的周向方向大于外圈13的平坦点14的直径d。形成平坦点14和平坦内表面16以限定与该平坦点和该平坦内表面垂直的枢转轴线110。

此外，轴承外壳15抵靠位于沿周向方向受限制的两个接触表面17内的滚动轴承11的外圈13。这些接触表面17布置成相对于平坦表面16偏移90°。接触表面17在周向方向上彼此相对。接触表面17相对于外圈13的球形外侧以沿直径相对的方式成形，并且朝向滚动轴承中心点倾斜。接触表面17例如沿着内周在20°与60°之间的角度范围内延伸。接触表面17允许轴承11及其纵向轴线100的径向定位。

轴承外壳15的内径在除接触表面17和平坦表面16之外的区域中大于滚动轴承11的外圈13的外径。因此，轴承11仅在接触表面17和平坦表面16处与轴承外壳15接触。从侧面俯视时，轴承外壳15具有形成内侧的四叶草形的凹部。

另外，轴承外壳15在平坦表面16的两个区域中均具有位于端部侧150上的凸起部18，所述凸起部从内侧沿纵向轴线100的方向径向地延伸。在轴承外壳的内侧上的所述凸起部18形成用于在纵向轴线100的方向上接触轴承11的接触部。在安装状态下，轴承11被夹紧在侧凸起部18之间，并因此以与枢转轴线110齐平的方式轴向固定在轴承外壳的内部。作用在轴承11上的轴向力这种夹紧吸收。侧凸起部18定尺寸成使得它们允许蜗杆轴枢转。因此，侧凸起部18仅抵靠轴承11的外圈13，而内圈12是自由的。在周向方向上，凸起部18可以在大于平坦表面的角度范围内延伸。

为了确保轴承装置8或轴承外壳15在传动装置壳体7中的取向，每个轴承外壳15的外侧具有突出部19。突出部19优选地沿周向方向定位在位于内侧的平坦表面16中的一个平坦表面的区域中。传动装置壳体7具有用于轴承装置8的座，该座具有用于轴承外壳的突出部19的相应凹部。因此，确保了轴承外壳或驱动侧轴承装置8只能以正确的取向安装在传动装置壳体7中。

轴承外壳的几何形状和滚动轴承的外圈的几何形状限定了枢转轴承，该枢转轴承可以以小扭矩绕枢转轴线倾斜，由此在使用寿命内确保了零间隙。此处蜗杆轴的枢转运动约为0.5°。

Claims (17)

1.一种用于机电伺服转向机构的斜齿轮传动装置，所述斜齿轮传动装置包括与斜齿轮(5)啮合的轴(4)，其中，所述轴(4)布置在传动装置壳体(7)中，并且所述轴(4)在所述轴(4)的第一端部处安装在第一轴承装置(8)中，以便能够绕旋转轴线(100)旋转，并且所述轴(4)在所述轴(4)的第二端部处安装在所述传动装置壳体(7)中的第二轴承装置(9)中，其中，所述第一轴承装置(8)具有滚动轴承(11)，所述滚动轴承(11)的外圈(13)呈球形形状，其特征在于，所述滚动轴承(11)被两个轴承外壳(15)封围，其中，所述滚动轴承(11)的所述外圈(13)的外侧具有两个平坦点(14)，所述两个平坦点(14)定位成在周向方向上彼此相对并形成枢转轴线(110)，所述轴(4)能够绕所述枢转轴线沿所述斜齿轮(5)的方向枢转。

2.根据权利要求1所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述轴承外壳(15)的内侧具有两个平坦表面(16)，所述两个平坦表面定位成在周向方向上彼此相对并且与所述外圈(13)的所述平坦点(14)接触。

3.根据权利要求1所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述滚动轴承(11)的所述外圈(13)在另外两个有限的接触表面(17)中与所述轴承外壳(15)的内侧接触。

4.根据权利要求3所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述接触表面(17)相对于所述外圈(13)的球形的外侧以沿直径相对的方式成形。

5.根据权利要求2所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述滚动轴承(11)的所述外圈(13)在另外两个有限的接触表面(17)中与所述轴承外壳(15)的内侧接触。

6.根据权利要求5所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述接触表面(17)布置成相对于所述平坦表面(16)沿周向方向偏移90°。

7.根据权利要求1或2所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述滚动轴承(11)的所述外圈(13)仅在四个位置处与所述轴承外壳(15)中的一个轴承外壳的内侧接触。

8.根据前述权利要求2、5、6中的一项所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述轴承外壳(15)具有侧凸起部(18)，所述侧凸起部限定了所述滚动轴承(11)在所述旋转轴线(100)的方向上的位置。

9.根据权利要求8所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述侧凸起部(18)沿着圆周至少部分地位于所述平坦表面(16)的区域中。

10.根据权利要求8所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述侧凸起部(18)在45°至135°的角度范围内延伸，并且与所述角度范围相对地在225°至315°的角度范围内延伸。

11.根据权利要求8所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述侧凸起部(18)各自布置在所述轴承外壳(15)的端部侧上，并且所述侧凸起部(18)在所述侧凸起部(18)的内侧上始终与所述滚动轴承(11)的所述外圈(13)的端部侧接触。

12.根据前述权利要求1-6中的一项所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述两个轴承外壳(15)形成为相同的。

13.根据前述权利要求1-6中的一项所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述轴承外壳(15)的外侧具有突出部(19)来作为用于固定以防止旋转的装置，所述突出部接合在所述传动装置壳体(7)的相应凹部中。

14.根据前述权利要求1-6中的一项所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述第二轴承装置(9)具有预应力装置(10)，借助于所述预应力装置(10)能够调节所述轴(4)相对于所述斜齿轮(5)的位置。

15.根据前述权利要求1-6中的一项所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述斜齿轮(5)是蜗轮，并且所述轴(4)是蜗杆轴。

16.一种机电伺服转向机构，包括具有马达轴的电动马达(3)和根据权利要求1至15中的一项所述的斜齿轮传动装置(1)，其中，所述马达轴驱动所述斜齿轮传动装置(1)的所述轴(4)。

17.根据权利要求16所述的机电伺服转向机构，其特征在于，所述斜齿轮(5)布置成用于在机动车辆的转向轴(6)上共同旋转。

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