CN112313434A - 具有斜齿轮传动装置和传动装置壳体的机电动力转向装置 - Google Patents

具有斜齿轮传动装置和传动装置壳体的机电动力转向装置 Download PDF

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CN112313434A CN201980038576.8A CN201980038576A CN112313434A CN 112313434 A CN112313434 A CN 112313434A CN 201980038576 A CN201980038576 A CN 201980038576A CN 112313434 A CN112313434 A CN 112313434A
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Abstract

本发明涉及一种用于机电动力转向***的斜齿轮传动装置(2)，该斜齿轮传动装置(2)包括与斜齿轮(6)相互啮合的轴(3)，其中，该轴(3)布置在传动装置壳体(1)中并且以能够绕纵向轴线(4)旋转的方式安装在传动装置壳体(1)中，该轴(3)具有处于驱动侧轴承装置(11)中的该轴的第一端部和处于非驱动侧轴承装置(12)中的该轴的第二端部，其中，传动装置壳体(1)在轴(3)的非驱动侧端部上的延伸部中具有开口(9)，该开口(9)能够被盖(8)密封，该盖(8)具有盖基部(80)和环绕的盖边缘(81)，盖基部(80)在轴(3)的区域中具有沿轴的方向向外延伸的凸出部(16)，该凸出部(16)形成对轴(3)的轴向锁定。

Description

具有斜齿轮传动装置和传动装置壳体的机电动力转向装置
本发明涉及具有权利要求1的前序部分的特征的斜齿轮传动装置和包括这种斜齿轮传动装置的机电动力转向装置。
例如用于机电动力转向装置的普通斜齿轮传动装置具有电动伺服马达，该电动伺服马达驱动蜗杆轴，该蜗杆轴与布置在转向轴上或直接布置在与齿条接合的转向小齿轮上的蜗轮相互啮合。蜗杆轴联接至电动马达的马达轴。蜗轮在旋转方面固定地连接至转向轴或转向小齿轮。常规的蜗杆传动装置的蜗杆轴在驱动侧端部处具有固定轴承并且在其自由端部处具有浮动轴承。蜗杆轴在径向上受到预紧力作用并压靠在蜗轮齿上。在这种情况下，预紧力由通常布置在自由端部处的压力装置和弹簧提供。
蜗杆传动装置壳体在其远离马达的端部处通过盖封闭，该盖用于防止脏污的侵入并且用于蜗杆轴和/或浮动轴承的轴向锁定。在公开的专利申请EP 3 135 559 A1中公开了一种蜗杆传动装置的布置结构，其中，壳体由盖封闭。此外，US 2015/0308558 A1公开了一种蜗杆传动装置，其中，压力装置的复位弹簧具有保持心轴，该保持心轴可操作地连接至塞子的引导壁。在这种情况下，塞子通过卡扣连接固定至传动装置的壳体。
本发明的目的是提供一种具有蜗杆传动装置的机电动力转向装置，其中，蜗杆传动装置壳体通过改进的盖保护以防止脏污的侵入，其中，该盖还被设计为以更简单、噪音更小且部件数量少的方式轴向地锁定蜗杆轴和/或轴承装置。
该目的通过具有权利要求1以及从属权利要求的特征的用于机电动力转向装置的斜齿轮传动装置实现。
因此，提供了一种斜齿轮传动装置，该斜齿轮传动装置包括与斜齿轮相互啮合的轴，其中，该轴布置在传动装置壳体中并且以能够绕纵向轴线旋转的方式安装在传动装置壳体中，该轴具有处于第一轴承装置中的第一端部和处于第二轴承装置中的第二端部，其中，传动装置壳体在轴的非驱动侧端部上的延伸部中具有开口，该开口可以被盖密封，其中，该盖具有盖基部和环绕的盖边缘，并且其中，盖基部在轴的区域中具有沿轴的方向向外延伸的凸出部，该凸出部形成对轴的轴向锁定。优选地，第一轴承装置构造为驱动侧轴承装置，并且第二轴承装置构造为非驱动侧轴承装置。
优选地，根据本发明的盖是机电动力转向装置的部件。
因此，在没有附加的部件或其他处理步骤的情况下提供了对轴的轴向锁定。在轴与盖之间和/或在非驱动侧轴承与盖之间在轴向方向上没有其他部件，因此在蜗杆轴承失效的情况下，蜗杆轴直接抵靠盖和/或盖基部的外表面而没有额外的缓冲装置。由于无需修改任何其他部件，因此可以随时将盖结合到现有的生产流程中。轴向锁定的使用(蜗杆轴承的故障)由于轴撞击盖时产生的很大的噪音而能够被额外地注意到，而不会引起故障。
优选地，将盖压入到开口中。在优选实施方式中，凸出部定形状成具有圆形底表面的柱形。在这种情况下，有利的是，凸出部的外径至少与轴的直径一样大。进一步优选地，凸出部的外径至少与非驱动侧轴承装置的轴承的内圈的外径一样大。优选地，凸出部的对称轴线对应于轴的纵向轴线。
在优选实施方式中，盖边缘具有锯齿状边缘，该锯齿状边缘沿纵向轴线的径向方向向外预张紧并且在压入状态下抵靠传动装置壳体的内表面并形成顶出阻力。因此，轴向方向上的顶出阻力仅由盖的边缘产生。优选地，通过预张紧将锯齿状边缘固定在外周上。锯齿可以是在外周上均匀分布并且基本上在纵向方向上延伸的齿。通过在外周上构造的齿，不需要额外的紧固元件，比如说例如螺钉。此外，可以想到并且可能的是，盖边缘的边缘轮廓被构造为槽纹、肋状轮廓或滚花。优选地，锯齿状边缘产生盖与传动装置壳体的力锁合连接。
优选地，锯齿状边缘的所有锯齿或齿具有相同的锯齿长度、锯齿宽度和锯齿高度。在这种情况下，锯齿宽度与锯齿长度之间的比率可以被配置为使得0小于锯齿长度并且锯齿长度小于锯齿宽度的三倍。此外，彼此之间的比率可以是1/8小于锯齿宽度并且锯齿宽度小于锯齿长度。还可以想到并且可能的是，至少一个齿或锯齿具有不同于其他锯齿的锯齿长度、锯齿宽度和/或锯齿高度。
在有利的实施方式中，盖边缘具有突片，该突片具有向外成角度区域，其中，在盖的安装状态下，突片的成角度区域的下表面在开口的区域中抵靠壳体的前表面。因此，突片用作安装和拆卸辅助工具。
优选地，第二轴承装置具有预紧装置，从而使轴的位置能够相对于斜齿轮调节，其中，预紧装置具有限定枢转轴的弹簧预紧销，并且其中，盖基部具有向内定向的凹口，该凹口形成用于销的自由空间。向内定向的凹口优选地沿与轴和向外延伸的凸出部相反的方向延伸。凹口优选地构造成平行于凸出部和纵向轴线。因此，预紧装置的功能不受盖的限制。
还可以设置的是，盖基部具有向内定向的突出部，该突出部在安装状态下在外表面上抵靠传动装置壳体并且形成安装止挡件。优选地，与向内定向的凸出部相对应的向内定向的突出部面向与轴和向外延伸的凸出部相反的方向。
在设有突片和突出部的情况下，如果突片和突出部布置在凸出部的相反侧上是有利的。因此，可以防止盖在***时倾斜和/或倾倒。
优选地，盖边缘具有第一边缘区域和第二边缘区域，该第一边缘区域沿盖基部的外周无间断地延伸，该第二边缘区域在远离基部的一侧上邻接第一边缘区域，其中，第二边缘区域形成锯齿状边缘，该锯齿状边缘大致沿纵向轴线的方向延伸。第一连续边缘区域用于盖的稳定性。
通常优选的是，传动装置壳体由比盖更软的材料形成。在盖正被顶出的情况下，锯齿状边缘能够侵蚀壳体，由此提供了顶出阻力。优选地，传动装置壳体形成为由铝制成的铸造壳体，并且盖由弹簧钢制成。
在所有实施方式中，优选的是，斜齿轮是蜗轮，而轴是蜗杆轴。
还提供了一种机电动力转向装置，该机电动力转向装置包括具有马达轴电动马达和前述斜齿轮传动装置，其中，马达轴驱动斜齿轮传动装置的轴。优选地，在这种情况下，斜齿轮在旋转方面固定地布置在机动车辆的转向轴上。
在下文中，参照附图描述本发明的两个示例性实施方式。在这种情况下，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：示出了机电动力辅助转向***的示意图；
图2：示出了机电式机动车辆转向***的转向器的立体图；
图3：示出了安装在传动装置壳体中的图1的动力辅助转向***的传动装置的立体图，其中，示出了蜗杆轴和封闭传动装置壳体的盖；
图4：示出了沿着蜗杆轴穿过图1的传动装置的纵向截面；
图5：示出了没有传动装置壳体的蜗杆轴和盖的立体图；
图6：示出了图5的盖的第一立体图；
图7：示出了图5的盖的第二立体图；
图8：示出了根据本发明的第二盖的立体图；
图9：示出了图5的第一细节视图；以及
图10：示出了图5的第二细节视图。
在图1中示意性地示出了具有方向盘25的机电式机动车辆动力转向***15，该方向盘25在旋转方面固定地联接至转向轴35。驾驶员通过方向盘25将相应的转矩作为转向指令引入转向轴35中。然后，扭矩通过转向轴75传递至转向小齿轮45。小齿轮45以已知的方式与齿条55的齿段550相互啮合。转向小齿轮45与齿条55一起形成转向器。齿条55在其纵向轴线的方向上以能够移位的方式安装在转向壳体中。齿条55在其自由端部处通过未示出的球窝接头连接至横拉杆65。横拉杆65又通过转向节以已知的方式连接至机动车辆的一个相应的转向轮35。方向盘25的旋转通过转向轴3和小齿轮4的连接而导致齿条55的纵向移位，并因此导致转向轮35的枢转。通过道路350，转向轮35经历抵消转向运动的反作用。因此需要力来使轮35枢转，这需要方向盘25上的相应扭矩。提供了具有伺服单元110的转子位置传感器(RPS)的电动马达5，以协助驾驶员进行这种转向运动。在这种情况下，伺服单元110可以作为动力辅助装置95、110、115联接至转向轴75、转向小齿轮45或齿条55。相应的动力辅助***95、110、115将辅助扭矩引入到转向轴35、转向小齿轮45中和/或引入到齿条55中，从而协助驾驶员进行转向操作。图1中所示的三个不同的动力辅助***95、110、115示出了其布置的替代位置。通常，所示位置中只有一个位置设置有动力辅助***。在这种情况下，伺服单元可以被布置为在转向柱上的叠加转向装置或者被布置为在小齿轮45或齿条55上的动力辅助装置。
在图2至图4中示出了蜗杆传动装置2的传动装置壳体1。传动装置壳体1的一部分是长形的并且围绕蜗杆轴3，该蜗杆轴3以能够绕纵向轴线4旋转的方式安装在传动装置壳体1中。电动马达5或者伺服马达驱动蜗杆轴3，该蜗杆轴3以其蜗杆与蜗轮6接合，该蜗轮6在旋转方面固定地连接至机动车辆的转向轴7。在电动马达5的运行期间，蜗杆轴3被驱动并且蜗杆轴3和蜗轮6相应地旋转，以便直接将辅助扭矩引入到例如转向轴7中。传动装置壳体在非驱动侧上通过盖8封闭。
图3示出了传动装置壳体1，该传动装置壳体1在蜗杆轴3的非驱动侧端部处沿蜗杆轴3的纵向轴线4的延伸方向具有开口9，该开口9由盖8密封。盖8密封壳体1以防止脏污、喷洒的水和灰尘。借助于合适的压入工具将盖8压入到开口9中，以在纵向轴线4的方向上形成顶出阻力。
图4以沿着纵向轴线4的纵向截面示出了传动装置2的部件和传动装置壳体1的部件。蜗杆轴3通过蜗杆齿10与蜗轮6相互啮合。蜗轮6又在旋转方面固定地连接至转向轴7，该转向轴7在未示出的方向盘与机动车辆的实际转向器之间延伸。所述的结构部件被安装在共同的传动装置壳体1中。
蜗杆轴3在这种情况下借助于第一轴承装置11和第二轴承装置12安装在传动装置壳体1中，该第一轴承装置11在该示例中构成了驱动侧轴承装置11，并且该第二轴承装置12在该示例中构成了非驱动侧轴承装置12。驱动侧轴承装置通过联轴器130以扭矩传递的方式连接至此处未示出的电动马达。驱动侧轴承装置11具有滚动轴承13，该滚动轴承13构造为固定轴承并且允许蜗杆轴3绕枢转轴枢转。非驱动侧轴承装置12具有浮动轴承14，该浮动轴承14特别地构造为深沟球轴承。蜗杆轴3相对于蜗轮6的位置可以借助于预紧装置15在非驱动侧轴承装置12的区域中调节。预紧装置15包括弹簧预紧销150，该弹簧预紧销150形成枢转轴。
优选地设置有传动装置壳体1的开口9，以便将非驱动侧轴承14和预紧装置15引入并安装到壳体1中。
盖8被压入到传动装置壳体1的非驱动侧轴承装置的区域中的壳体部分101中。盖8包括盖基部80，该盖基部80包括面对蜗杆轴的内表面84和布置在远离蜗杆轴的侧部上的外表面85。盖8还具有基本上垂直于盖基部80布置的向外突出的外周边缘81。外周边缘81具有第一边缘区域82，该第一边缘区域82沿着盖基部80的大致垂直于盖基部80的外周无中断地延伸。在远离基部的一侧上与第一边缘区域82邻接的第二边缘区域83以锯齿状和/或齿状的方式成形，其中，由此形成的锯齿状边缘83大致在纵向轴线4的方向上延伸。在这种情况下，锯齿状边缘83在未安装状态下的外径大于开口9的内径。盖81的边缘沿基部的方向渐缩。在第一边缘区域82的区域中，外径近似地对应于开口9的内径并且具有一定的间隙，使得盖8可以在第一边缘区域82的区域中以简单的方式且不费力地***到开口9中。然而，外部的第二边缘区域、即锯齿状边缘83在纵向轴线2的径向方向上向外预张。向外预弯曲的锯齿状边缘83在压入方向上弹性地弯曲。因此，盖8也可以在锯齿状边缘83的区域中沿安装方向被压入而没有很大的阻力。锯齿状边缘83提供了顶出阻力。
盖基部80在蜗杆轴3的区域中具有向外凸出的底表面。由该凸出部16产生的第一圆顶大致为具有圆形底表面的柱形。第一圆顶16在其面对蜗杆轴3的外表面上构成用于蜗杆轴3的止挡件。如图4中所示，在传动装置1的正常状态下，蜗杆轴3在盖的一侧的端部与盖8的第一圆顶16的外表面在纵向方向上间隔开。圆顶的纵向轴线和蜗杆轴优选地重合。在这种情况下，第一圆顶16的直径被选择为使得在该示例性实施方式中，第一圆顶16的直径至少与非驱动侧轴承12的内圈120的外径一样大。在这种情况下，第一圆顶16也用作非驱动侧轴承12的轴向止挡件。在转向操作期间，可能会出现非驱动侧轴承的轴承座掉落，从而可能使轴承移动并可能损坏转动装置。因此，蜗杆轴需要大于或等于2kN的轴向锁定力，从而防止损坏传动装置。具有第一圆顶16的盖8构成用于蜗杆轴和非驱动侧轴承的这种轴向锁定。在蜗杆轴3与盖8之间在轴向方向上没有设置其他部件，使得蜗杆轴3直接撞击在盖8和/或盖基部80的外表面上而没有附加的缓冲装置。盖的锯齿状边缘83构造成使得锯齿沿与安装方向相反的方向进入传动装置壳体1的在壳体部分101中的较软的材料中，并产生大于蜗杆轴的轴向锁定所需的力的阻力。该轴向锁定的另一优点是，蜗杆轴和/或轴承在圆顶上的撞击产生了很大的噪音，该噪音可能被机动车辆的驾驶员感知为缺陷。然后，驾驶员可能相应地采取行动并例如进行维修。
在预紧装置的区域中，盖基部80具有凹口17，该凹口17向内定向到盖中并且背离蜗杆轴，并且该凹口17为预紧装置15的枢转轴和/或销150提供相应的自由空间。向内定向的凹口17形成具有大致圆形横截面的第二圆顶。盖基部具有另一向内定向的凹口18，该凹口18形成远离蜗杆轴3的突出部，该突出部用作安装止挡件。在突出部18的区域中，盖基部80在安装状态下以其内表面84、即与蜗杆轴邻近的侧部抵靠壳体1的肋部100。突出部18因此与肋部100共同限定盖8在开口9中沿安装方向的压入深度。凹口17、18背离蜗杆轴3，而圆顶16面向蜗杆轴并且根据相应的状态直接或间接地与轴3接触。
图5至图7示出了盖8的细节。在细节中示出了盖基部80具有蜗杆轴的轴向锁定部(凸出部)16以及用于远离马达的轴承的预紧装置15的销150和用于壳体肋部100的凹口17、18。盖80还具有抓持突片19，该抓持突片19形成盖边缘81的一部分并且在纵向轴线4的方向上突出超过锯齿状边缘83。抓持突片19具有向外成角度区域190，该成角度区域190布置成与锯齿状边缘83的锯齿相距一定距离。突片19优选地相对于第一圆顶16构造在与突出部18相反的一侧上。突出部18和突片19因此位于穿过第一圆顶16的中心延伸的公共轴线上。突片19用作安装止挡件。在盖8的安装状态下，突片的成角度区域190的下表面在开口9的区域中定位在壳体1的前表面上。由于突出部18用作安装止挡件并且突片19位于居中地穿过第一圆顶16的公共轴线上，因此可以防止盖8在安装期间倾斜。抓持突片19还用作拆卸辅助件，以便能够抓持盖8并将盖从开口9中拉出。
在图8中示出了盖8的第二实施方式。该盖8基本上与上述盖8相对应，其中，省略了盖基部80中的突出部和第二圆顶。
在图9和图10中示出了盖的细节视图。图9中的锯齿83具有限定的锯齿宽度d、限定的锯齿长度x和限定的锯齿高度h1。在这种情况下，锯齿宽度d和锯齿长度x可以彼此成优选的比率0＜x＜3d。该比率也可以以这种方式提供：1/8＜d＜x。在图9中示出了锯齿状边缘83的锯齿被彼此相同地构造，并且因此在整个外周上的每个锯齿长度x、每个锯齿高度h1和每个锯齿宽度d也构造成彼此相同。然而，图10示出了沿着锯齿状边缘的外周的至少一个锯齿可以具有不同的长度、宽度和/或高度。因此，锯齿可以具有不同于第一锯齿高度h1的第二锯齿高度h2。在该示例中，锯齿高度为h2＜h1，但是也可以形成为h1＞h2。此外，在图10中示意性地示出了至少一个锯齿可以具有与第一锯齿宽度d不同的第二锯齿宽度d2。在该示例中，d2＞d，但是也可以形成为d2＜d。对于至少一个锯齿长度x可以实现相同的效果。在这种情况下，第二锯齿长度x2小于x，但是也可以形成x>x2。
在所有实施方式中，盖优选地具有比传动装置壳体更低的强度。传动装置壳体优选为由铝制成的铸造壳体。盖优选地由金属板、特别是弹簧钢制成。特别地，盖可以由适合于金属激光烧结的材料或由工具钢制成。

Claims (18)

1.一种用于机电动力转向装置的斜齿轮传动装置(2)，所述斜齿轮传动装置(2)包括与斜齿轮(6)相互啮合的轴(3)，其中，所述轴(3)布置在传动装置壳体(1)中并且以能够绕纵向轴线(4)旋转的方式安装在所述传动装置壳体(1)中，所述轴(3)具有处于第一轴承装置(11)中的所述轴(3)的第一端部和处于第二轴承装置(12)中的所述轴(3)的第二端部，其中，所述传动装置壳体(1)在所述轴(3)的非驱动侧端部上的延伸部中具有开口(9)，所述开口(9)能够被盖(8)密封，其中，所述盖(8)具有盖基部(80)和环绕的盖边缘(81)，其特征在于，所述盖基部(80)在所述轴(3)的区域中具有沿所述轴(3)的方向向外延伸的凸出部(16)，所述凸出部(16)形成对所述轴(3)的轴向锁定。
2.根据权利要求1所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述盖(8)被压入到所述开口(9)中。
3.根据权利要求1或2所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述凸出部(16)定形状成具有圆形底表面的柱形。
4.根据权利要求3所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述凸出部(16)的外径至少与所述轴(3)的直径一样大。
5.根据权利要求3或4所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述凸出部(16)的对称轴线对应于所述轴(3)的所述纵向轴线(4)。
6.根据前述权利要求中的一项所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述盖边缘(81)具有锯齿状边缘(83)，所述锯齿状边缘(83)沿所述纵向轴线(4)的径向方向向外预张紧并且在压入状态下抵靠所述传动装置壳体(1)的内表面并形成顶出阻力。
7.根据权利要求6所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述锯齿状边缘(83)通过预张紧固定。
8.根据权利要求6所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述锯齿状边缘(83)产生所述盖(8)与所述传动装置壳体(1)的力锁合连接。
9.根据前述权利要求中的一项所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述盖边缘(8)具有突片(19)，所述突片(19)具有向外成角度区域(190)，其中，在所述盖(8)的安装状态下，所述成角度区域(190)的下表面贴靠所述壳体(1)形成所述开口(9)的前表面。
10.根据前述权利要求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(12)具有预紧装置(15)，所述轴(3)的位置由此能够相对于所述斜齿轮(6)进行调节，其中，所述预紧装置(15)具有限定枢转轴的弹簧预紧销(150)，并且其中，所述盖基部(80)具有向内定向的凹口(17)，所述向内定向的凹口(17)形成用于所述销(150)的自由空间。
11.根据前述权利要求中的一项所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述盖基部(80)具有向内定向的突出部(18)，所述向内定向的突出部(18)在安装状态下在外表面上抵靠所述传动装置壳体(1)并形成安装止挡部。
12.根据权利要求9至11中的一项所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述突片(19)和所述突出部(18)布置在所述凸出部(16)的相反侧上。
13.根据前述权利要求中的一项所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述盖边缘(81)具有第一边缘区域(82)和第二边缘区域(83)，所述第一边缘区域(82)沿着所述盖基部(80)的外周无间断地延伸，所述第二边缘区域(83)在远离所述基部的一侧上与所述第一边缘区域(82)邻接，其中，所述第二边缘区域(83)形成所述锯齿状边缘(83)。
14.根据前述权利要求中的一项所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述传动装置壳体(1)由比所述盖(8)更软的材料形成。
15.根据前述权利要求中的一项所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述传动装置壳体(1)形成为由铝制成的铸造壳体，并且所述盖(8)由弹簧钢制成。
16.根据前述权利要求中的一项所述的斜齿轮传动装置，其特征在于，所述斜齿轮(6)是蜗轮并且所述轴(3)是蜗杆轴。
17.一种机电动力转向装置，所述机电动力转向装置包括电动马达(5)和根据权利要求1至16中的一项所述的斜齿轮传动装置(2)，所述电动马达(5)具有马达轴，其中，所述马达轴驱动所述斜齿轮传动装置(2)的轴(3)。
18.根据权利要求17所述的机电动力转向装置，其特征在于，所述斜齿轮(6)在旋转方面固定地布置在机动车辆的转向轴(7)上。
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