CN113226890A - 用于转向柱的动力辅助驱动器和用于机动车辆的转向柱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的转向柱(1)的动力辅助驱动器(6)，该动力辅助驱动器包括布置在壳体中的带传动器，该带传动器具有输入带轮(63)，该输入带轮(63)连接至马达(61)的马达轴(62)，以便能够绕输入轴线(A)在旋转方面驱动，并且输入带轮(63)借助于传动带(65)驱动地连接至输出带轮(64)，该输出带轮(64)在壳体(31)中安装成绕输出轴线(S)旋转。本发明的目的是实现易于维修的设计和更容易更换的马达。根据本发明，该目的可以被实现，因为马达(61)以可释放的方式附接至壳体(31)并且马达轴(62)借助于可释放的接合器(7)连接至输入带轮(63)。

Description

用于转向柱的动力辅助驱动器和用于机动车辆的转向柱

现有技术

本发明涉及用于机动车辆的转向柱的动力辅助驱动器，该动力辅助驱动器包括布置在壳体中的带传动器，该带传动器具有输入带轮，该输入带轮联接至马达的马达轴以便能够绕输入轴线在旋转方面驱动，并且输入带轮借助于传动带驱动地连接至输出带轮，该输出带轮在壳体中安装成能够绕输出轴线旋转。

在现有技术中，具有动力辅助的机动车辆转向***是已知的，在该机动车辆转向***中，除了驾驶员手动在方向盘上施加的转向力矩之外，辅助力以及在一些情况下附加的转向角被引入到转向系中，以便借助于机电动力辅助来支持和辅助驾驶员。

辅助力是借助于动力辅助驱动器而产生的。动力辅助驱动器具有电动马达，该电动马达的马达轴经由动力辅助传动机构联接至转向系。在例如在现有技术DE 10 2011 012311 A1中描述的动力辅助驱动器的一般设计中，动力辅助传动机构包括带传动器、优选地为带齿带传动器。该带传动器包括：作为输入带轮联接至马达轴的带齿带轮、也被构造为带齿带轮的输出带轮、以及形成为循环带齿带的传动带。输入带轮可由马达驱动以绕输入轴线旋转，该输入轴线大致平行于输出带轮的输出轴线。可以通过输入轴线与输出轴线之间的轴向间距来设定限定的带张力。

在DE 10 2011 012 311 A1中，动力辅助驱动器的带传动器结合在转向传动机构中，在该转向传动机构中，与可转向轮的横拉杆连接的带齿齿条安装成能够纵向地移位。连接至转向轴并且以可旋转的方式安装在壳体中的转向小齿轮与齿条相互接合，使得被引入到转向轴中的转向力矩转化为齿条的线性运动，从而引起车轮的转向偏转。

动力辅助经由主轴驱动器被引入齿条中，主轴驱动器具有接合在主轴螺母中的带螺纹主轴。主轴螺母连接至带传动器的输出带轮，并且主轴螺母可以由此被驱动成能够相对于带螺纹主轴绕输出轴线旋转，该输出轴线与带螺纹主轴的主轴轴线相同。由于输出带轮在输出轴方向上被支承在壳体中，因此通过输出带轮的旋转，马达可以在主轴轴线的方向上将动力辅助引入到带齿齿条中，该主轴轴线的方向对应于齿条的纵向方向。

在从DE 10 2011 012 311 A1已知的动力辅助驱动器中，输入带轮固定地连接至马达轴。如果发生需要更换马达的故障，则具有输入带轮的马达必须被移除。为此，必要地，输入带轮必须从壳体上移除并且与传动带断开接合。传动带在壳体中的产生的非限定位置阻碍了新马达的安装，其中，输入带轮必须与带接合。而且，生产公差和安装公差可能引起轴向间距的变化，该轴向间距的变化使带张力改变。为了确保具有低磨损的平稳运行，需要对带张力进行后续调节。因此，通过更换马达的维修是耗时的并且复杂的。

鉴于上述问题，本发明的目的是提出具有带传动器的动力辅助驱动器，该动力辅助驱动器以更易于维修的方式来构造并且允许更简单地更换马达。

发明内容

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的动力辅助驱动器来实现。有利的改进方案根据从属权利要求产生。

根据本发明，用于机动车辆的转向柱的动力辅助驱动器包括布置在壳体中的带传动器，该带传动器具有输入带轮，该输入带轮联接至马达的马达轴，以便能够绕输入轴线在旋转方面驱动，并且该输入带轮借助于传动带驱动地连接至输出带轮，该输出带轮在壳体中安装成能够绕输出轴线旋转，提出了马达以可释放的方式附接至壳体，并且马达轴借助于可释放的联接器而连接至输入带轮。

马达借助于可释放的连接件、例如借助于螺钉凸缘或类似物连接至壳体。根据本发明的***在输入带轮——优选地构造为带齿带传动器的带轮——与马达轴之间的可释放联接器允许驱动连接的物理分离。因此，在释放连接之后，马达可以从壳体取出并且移除，其中，与输入带轮的联接器被分离。

本发明的优点是输入带轮也可以保留在壳体中，即使在移除马达时也是如此。带传动器不需要如现有技术那样通过移除输入带轮来拆除。可能的是输入带轮与输出带轮之间的轴向间距可以保持大致恒定，其中，带张力有相应较小的降低。因此，可以简化或省略对带张力的后续调节，并且更换故障马达的维修成本比现有技术低。

可以提供的是，联接器具有联接器元件，这些联接器元件连接至马达轴和输入带轮，并且这些联接器元件能够在相对于输入轴线的轴向方向上彼此接合。联接器元件彼此对应地设计，并且可以布置在马达轴的自由端部上和输入带轮的马达侧上。在马达的安装状态下，联接器元件直接地与彼此或经由另一***的联接器元件建立转矩传递连接。为了移除，马达可以沿输入轴线的方向从壳体释放和取出，其中，联接器元件沿轴向方向与彼此分离和移动开。为了安装，运转的马达以其马达轴与输入轴线同轴的方式定向，并且沿相反的轴向方向放置在壳体上，其中，联接器元件进行联接接合。

联接器元件可以具有相互对应的形状配合元件，比如爪形件、齿形件或类似物，这些形状配合元件可以沿轴向方向进行联接接合。

输入带轮可以布置在驱动轴上，该驱动轴以可旋转的方式安装在壳体中。输入带轮优选地与马达轴对准，并且输入带轮在马达侧可以具有与马达轴上的联接器元件对应的联接器元件。

替代性地，输入带轮可以以可旋转的方式安装在被保持在壳体中的轮轴螺栓或轴颈上。然后，联接器元件可以布置在输入带轮上或形成在输入带轮自身上。

可以提供的是，输入带轮在壳体中安装成能够在壳体中横向于输入轴线移动。以这种方式，输入带轮可以垂直于输入轴线和输出轴线在壳体中移动，使得输入轴线与输出轴线之间的轴向间距可以改变以便调节带张力。可以通过能够定位在壳体上的输入带轮形成可调节的带张紧装置。

本发明的有利的实施方式提供的是，输入带轮安装在轴承承载件上，该轴承承载件可以相对于壳体定位。轴承承载件可以优选地具有至少一个轴承，以便输入带轮或输入轴的可旋转安装。由于轴承承载件的位置被预先确定为横向于输入轴，因此轴向间距可以改变以便调节带张力。可能的是，轴承承载件能够固定在设定位置中，例如借助于固定元件比如螺栓或类似物而固定在设定位置中。此处可释放的连接的优点在于，带张力可以随后进行调节，因为轴承承载件被断开附接并且重新定位。

还可能的是，轴承承载件也可以相对于壳体以可移动的方式安装，并且能够承受作用在轴向间距的方向上的预加载，该预加载作用在输入带轮与输出带轮之间的增大的轴向间距的方向上。带张力可以通过预加载力进行调节。

轴承承载件可以包括可以固定在壳体上的轴承盖，并且输入带轮安装成能够相对于壳体旋转。在轴承盖中，可以布置有轴承，驱动轴在输入带轮的面向马达的侧部上单侧地安装在该轴承中。有利地，轴承盖可以从外部附接至壳体，优选地借助于可释放的固定元件附接至壳体。例如，轴承盖可以具有凸缘，该凸缘可以从外部被螺栓连接至壳体。可能的是，轴承盖能够以可变的位置固定至壳体，使得轴向间距可以改变以便设定带张力。

在背对轴承盖并且朝向马达的联接器侧，输入带轮的马达侧经由联接器连接至马达轴。可以通过马达中的马达轴的安装提供输入带轮的马达侧安装，由此输入带轮在壳体中的额外的马达侧安装是不必要的。

在有利的实施方式中，轴承承载件可以具有轴承滑动件，该轴承滑动件以可移位的方式安装在壳体中。输入带轮可以以可旋转的方式单侧地或双侧安装在轴承滑动件中，例如驱动轴可以以可旋转的方式安装在轴承滑动件中。轴承滑动件在壳体中被接纳成能够横向于输入轴线移动，例如沿着轴向间距的方向上的线性运动轨迹移动。

可能的是，轴承滑动件具有轮轴螺栓，输入带轮以可旋转的方式安装在轮轴螺栓上。

因为输入带轮在壳体中安装成能够横向于输入轴线倾斜，所以可以补偿输入带轮和输出带轮平行取向上的允许公差。为此，可以提供在轴承承载件中的角度补偿安装，或者轴承承载件布置成能够以相对于壳体的角度进行调节。

本发明的有利的实施方式提供的是，将定位装置连接至壳体，以用于将马达横向于输出轴线以可调节的方式定位并且固定。经由定位装置，马达连接至壳体。优选地，马达可以以可释放的方式连接至定位装置，例如经由形状配合的接纳件、螺栓连接件或类似物连接至定位装置。以这种方式，可以容易地移除和安装马达以进行更换。

定位装置可以可释放的方式连接至壳体，使得定位装置可以容易地被安装和移除。还可能的是，借助于相应适合的定位装置在维修期间使用不同类型的马达。

借助于定位装置的可调节定位允许改变马达轴与输出轴线之间的距离，并且由此对输入带轮——该输入带轮经由根据本发明的联接器同轴地连接至马达轴——与输出带轮之间的轴向间距进行调节，以便设定带张力。优选地，定位装置可以包括调节器件比如固定螺钉或类似物，这允许改变壳体与马达之间的间距。具体而言，增大壳体与马达之间的距离会致使可以相对于壳体定位的输入带轮移动远离输出带轮，并且轴向间距增大，由此带张力增加。因此，定位装置形成预加载装置以设定带张力。由于定位装置设置在壳体的外部并且作用在马达上，因此更换马达是简单的事情，并且带张力的任何必要的重新调节都可以很容易地从外部执行。

输入带轮可以同轴地连接至主轴螺母，带螺纹主轴接合在该主轴螺母中，该带螺纹主轴在壳体中安装成能够在输出轴线的方向上纵向地移位。以这种方式，动力辅助可以经由主轴驱动器被引入到转向系中。例如，根据本发明的优点可以通过齿条小齿轮转向机构的转向齿轮来实现，原因在于，带螺纹主轴连接至带齿齿条，其中，带螺纹主轴形成在第一区域中、例如在转向齿条的端部处，并且带齿齿条——该带齿齿条以其齿部与转向小齿轮主动接合——布置在与第一区域间隔开的第二区域中，例如在转向齿条的另一端部处，其中，以可旋转的方式安装在壳体中并且连接至转向轴的转向小齿轮接合在所述齿条中。此处壳体形成转向齿轮的齿轮壳体。特别的优点是带传动器以受保护的方式容纳在壳体中，其中，由于本发明，马达的简单更换或壳体的拆除仍然是可能的。因此，转向***与现有技术相比特别易于维护。

附图说明

下面将参照附图对本发明的有利实施方式进行更详细地描述。附图示出：

图1是根据本发明的具有动力辅助驱动器的机动车辆转向***的示意图，

图2以示意性分解图示出根据本发明的在第一实施方式中的动力辅助驱动器，

图3以示意性分解图示出根据本发明的在第二实施方式中的动力辅助驱动器，

图4以另一视图示出了图3中的动力辅助驱动器，

图5是来自图2的动力辅助驱动器的沿着输入轴线和输出轴线的局部截面图，

图5a是图5在另一实施方式中的详细视图，

图5b是另一实施方式的如图5a中的详细视图，

图6是来自图3的动力辅助驱动器的沿着输入轴线和输出轴线的局部截面图，

图7以示意性分解图示出了根据本发明的在第三实施方式中的动力辅助驱动器，

图8以另一视图示出了处于部分安装状态的来自图7的动力辅助驱动器，

图9以另一视图示出了处于安装状态的来自图8的动力辅助驱动器，

图10以另一视图示出了处于安装状态的来自图9的动力辅助驱动器，

图11以示意性分解图示出了根据本发明的在第四实施方式中的动力辅助驱动器，

图12是处于安装状态的根据图11的动力辅助驱动器。

具体实施方式

在各图中，相同的部件总是采用相同的附图标记并且因此通常仅被提及或描述一次。

图1示意性地示出了具有转向轴2的机动车辆转向***1，在该转向轴2上布置有方向盘11以用于引入转向转矩(转向力矩)。为了适应机动车辆的结构情况并且适应补偿角度偏差，万向节21被***到转向轴2的路径中。

机动车辆转向***1可以借助于承载件单元22附接至车辆的车身(未示出)，转向轴2以可旋转的方式安装在承载件单元22中。

转向传动机构3具有壳体31，转向轴2以可旋转的方式安装在壳体31中。在转向轴2的端部处布置在壳体31的内部的转向小齿轮(小齿轮)与带齿齿条的齿部相互啮合，该带齿齿条在壳体31中安装成能够沿主轴轴线S的方向纵向地移位，主轴轴线S与如图1中的双箭头所示的输出轴线相同。在从壳体31突出的两个端部处，带齿齿条连接至相应的横拉杆4，这些横拉杆4以已知的方式分别连接至转向轮5的转向节。

为了支持由转向轴2的手动旋转引起的带齿齿条的转向运动，机动的动力辅助驱动器6布置在转向传动机构3上，如图2和图5中第一实施方式、以及在图3、图4和图6中的第二实施方式中的不同分解图所示的，其中，相同的附图标记用于相同的部件。在图7至图10中示出了第三实施方式，而在图11和图12中示出了第四实施方式。

动力辅助驱动器6具有带有马达轴62的电动马达61、优选地为伺服马达。

壳体31被横向于主轴轴线S分开，如图2中可见。作为动力辅助传动机构，带传动器、即带齿带传动器布置在壳体31中并且包括：形成为带齿带轮的输入带轮63、也形成为带齿带轮的输出带轮64、以及形成为带齿带的循环传动带65。输出带轮64在壳体31中安装成能够绕输出轴线或主轴轴线S旋转。输入带轮63布置在驱动轴66上以便能够绕输入轴线A旋转，驱动轴66在壳体31中安装在轴承67中，轴承67优选地构造为滚子轴承。轴承67从外侧附接至壳体31并且由轴承盖32保持，轴承盖32从外侧凸缘连接到壳体31上。

马达61借助于可释放的连接元件68连接至壳体31，该可释放的连接元件68包括例如螺栓或螺钉，其中，马达轴62相对于输入轴线A定向。

输入轴线A和主轴轴线S以轴向间距b大致平行于彼此。

在马达轴62与输入带轮63之间布置有可释放的联接器7。联接器7具有：第一联接器元件71，该第一联接器元件71固定地连接至马达轴62；第二联接器元件72，该第二联接器元件72固定地布置在驱动轴66的马达侧端部上；以及传动元件73，该传动元件73在马达61的安装操作状态下以转矩传递的方式将联接器元件71和72联接在一起。联接器元件71和72可以在输入轴线A的方向上与彼此轴向地分开。以这种方式，马达61可以从壳体31移除，其中，联接器7被物理地分开并且至输入带轮63的驱动连接被中断。

在驱动轴66的远离马达的端部处，驱动轴66在壳体31中单侧地安装在轴承67中。在马达侧，驱动轴66通过马达轴62安装在马达61的马达轴承中。

在图5中以放大的安装状态示出了动力辅助驱动器6。清楚可见的是驱动轴66如何通过联接器元件71和72以及插置的传动元件73以转矩传递的方式连接至马达轴62。还清楚可见的是，在驱动轴66的远离马达的端部处，驱动轴66在轴承67中安装成能够相对于壳体31旋转，轴承67被接纳在轴承盖32中。

图5和图5a示出了壳体31的两个壳体部分如何能够借助于可释放的连接元件68连接至彼此并且连接至马达61的第一变型。连接元件68可以构造为螺钉或螺栓，并且替代性地或附加地，连接元件68包括形状配合元件681，该形状配合元件681如作为图5b中的示例所示可以作为销模制到壳体31的半部中一个半部上，以便将另一半部和/或马达61定位和/或固定。

从图5可以清楚地看出，带螺纹主轴8与主轴轴线S同轴地延伸，带螺纹主轴8构造为滚珠丝杠主轴并且接合在主轴螺母81中，该主轴螺母81同轴地连接至输出带轮64并且构造为相应的滚珠螺母。带螺纹主轴8连接至带齿齿条88并且与主轴螺母81一起形成主轴驱动器。主轴螺母81可以通过马达的带传动器以可旋转的方式被驱动并且被轴向地支承在壳体31上。因此通过主轴螺母81的旋转，带螺纹主轴8可以通过马达相对于壳体31沿主轴轴线S的方向移动，以便支持经由转向小齿轮30手动地引入到转向齿条88中的转向力。

图3、图4和图6示出了第二实施方式，在该第二实施方式中，输入带轮63安装在轴承滑动件69中。轴承滑动件69在壳体31中安装成能够横向于主轴轴线S(输出轴线)移位。轴承滑动件69的移位引起轴向间距b的变化，使得传动带65的带张力可以被调节。

图7至图10示出了动力辅助驱动器6，该动力辅助驱动器6可以如以上参照图1至图6所解释的那样构造。设置了定位装置9，该定位装置9包括穿过孔92导引的调节螺钉91，孔92横向于主轴轴线S形成在壳体31中，其中，调节螺钉91定向成大致平行于轴向间距b。调节螺钉91在旋入方向上搁置成抵靠与马达61连接的保持件93。在保持件93与壳体31之间，调节螺母94旋拧到调节螺钉91上并且在孔92的区域内搁置在壳体上。通过将调节螺母94旋拧到调节螺钉91上，马达61可以沿如图9中的箭头所示的远离壳体31的方向移动。因此，经由联接器7连接至马达轴62的输入带轮63沿远离输出带轮64的方向移动。以这种方式，轴向间距b可以增大以便增加带张力，或相应地减小以便减小张力。

图10、图11和图12示出了衍生的定位装置9。该定位装置9具有在保持件94中的带螺纹孔95，马达61的调节螺钉91可以旋拧到带螺纹孔95中并且沿旋入方向在壳体31上搁置成抵靠突出的支承支架33。通过将调节螺钉91旋拧到带螺纹孔95中，马达61因此可以沿远离壳体31的方向移动，由此轴向间距b可以改变以便调节带张力。

附图标记

1 机动车辆转向***

11 方向盘

2 转向轴

21 万向节

22 承载件单元

3 转向传动机构

31 壳体

32 轴承盖

33 支承支架

4 横拉杆

5 轮

6 动力辅助驱动器

61 马达

62 马达轴

63 输入带轮

64 输出带轮

65 传动带

66 驱动轴

67 轴承

68 连接元件

681 形状配合元件

69 轴承滑动件

7 联接器

71，72 联接器元件

73 传动元件

8 主轴

81 主轴螺母

9 定位装置

91 调节螺钉

92 孔

93 保持件

94 调节螺母

95 带螺纹孔

A 输入轴线

S 主轴轴线(输出轴线)

b 轴向间距。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的转向柱(1)的动力辅助驱动器(6)，所述动力辅助驱动器(6)包括布置在壳体中的带传动器，所述带传动器具有输入带轮(63)，所述输入带轮(63)联接至马达(61)的马达轴(62)以便能够绕输入轴线(A)在旋转方面驱动，并且所述输入带轮(63)借助于传动带(65)驱动地连接至输出带轮(64)，所述输出带轮(64)在壳体(31)安装成能够绕输出轴线(S)旋转，

其特征在于，

所述马达(61)以可释放的方式附接至所述壳体(31)并且所述马达轴(62)借助于能够释放的联接器(7)连接至所述输入带轮(63)。

2.根据权利要求1所述的动力辅助驱动器(6)，其特征在于，所述联接器(7)具有联接器元件(71、72)，所述联接器元件(71、72)连接至所述马达轴(62)和所述输入带轮(63)，并且所述联接器元件(71、72)能够在相对于所述输入轴线(A)的轴向方向上彼此接合。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的动力辅助驱动器(6)，其特征在于，所述输入带轮(63)布置在驱动轴(66)上，所述驱动轴(66)以可旋转的方式安装在所述壳体(31)中。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的动力辅助驱动器(6)，其特征在于，所述输入带轮(63)安装成能够在所述壳体(31)中横向于所述输入轴线(A)移动。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的动力辅助驱动器(6)，其特征在于，所述输入带轮(63)安装在轴承承载件(60)上，所述轴承承载件(60)能够相对于所述壳体(31)定位。

6.根据权利要求5所述的动力辅助驱动器(6)，其特征在于，所述轴承承载件(60)具有轴承滑动件(69)，所述轴承滑动件(69)以可移位的方式安装在所述壳体(31)中。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的动力辅助驱动器(6)，其特征在于，所述输入带轮(63)在所述壳体(31)中安装成能够横向于所述输入轴线(A)倾斜。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的动力辅助驱动器(6)，其特征在于，所述壳体(31)连接有定位装置(9)，以将所述马达(61)横向于所述输出轴线(S)以可调节的方式定位并且固定。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的动力辅助驱动器(6)，其特征在于，所述输入带轮(63)同轴地连接至主轴螺母(81)，在所述主轴螺母(81)中接合有带螺纹主轴(8)，所述带螺纹主轴(8)在所述壳体(31)中安装成能够沿所述输出轴线(S)的方向纵向地移位。

10.根据权利要求9所述的动力辅助驱动器(6)，其特征在于，所述带螺纹主轴(8)连接至带齿齿条(88)，在所述带齿齿条(88)中接合有转向小齿轮(3.0)，所述转向小齿轮(3.0)以可旋转的方式安装在所述壳体(31)中并且连接至转向轴(2)。

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