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CN102822037B - 伺服转向装置 - Google Patents

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CN102822037B CN201180015670.5A CN201180015670A CN102822037B CN 102822037 B CN102822037 B CN 102822037B CN 201180015670 A CN201180015670 A CN 201180015670A CN 102822037 B CN102822037 B CN 102822037B
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Abstract

本发明涉及一种伺服转向装置，该伺服转向装置是用于车辆的助力转向装置，该伺服转向装置具有被伺服马达驱动的丝杆传动装置(2)，该丝杆传动装置包括不能轴向移动地支承在机架(3)中的螺母(4)和能轴向移动的构件(5)，所述构件的螺纹(6)与螺母(4)的螺母螺纹(7)啮合，螺母(4)借助滚动轴承(8)支承在机架(3)中。为提供一种优化在滚动轴承中的传力并且运行噪声最小化的助力转向装置而设定，至少在滚动轴承(8)的一侧上在外圈(9)上各设置至少一个支承盘(10)，该支承盘的背离外圈(9)的侧面(11)在外圈(9)的径向区域(12)中设有由弹性体材料制成的环(13)，该环(13)在滚动轴承(8)的未装配的状态中沿轴向方向突出超过相应的支承盘(10)的外表面(14)，每个支承盘的横截面具有朝向外圈弯曲的走向，在轴向产生用于布置所述环的结构空间。

Description

伺服转向装置
技术领域
本发明涉及一种伺服转向装置，尤其是用于车辆的助力转向装置，该伺服转向装置具有被伺服马达驱动的丝杆传动装置，该丝杆传动装置包括不能轴向移动地在机架中支承的螺母和能轴向移动的构件。
背景技术
伺服转向装置、尤其是在轿车中的助力转向装置在现有技术中已知，所述伺服转向装置的伺服马达将转速和转矩通过牵引元件传动装置传递到一个螺母上、尤其是滚珠循环螺母上。在此伺服马达和被螺母驱动的齿条或该齿条的螺杆区段通常轴线平行地布置。
DE 103 10 492 A1说明一种电动伺服转向装置，其中电动机驱动可轴向移动地支承在转向器壳体中的构件。该构件构造为齿条，并且该构件的滚珠螺纹与不可轴向移动地支承在构造为转向器壳体的机架中的螺母的螺母螺纹啮合。该螺母与在伺服马达与这样构成的丝杆传动装置之间的牵引元件传动装置的皮带轮抗旋转地连接。螺母通过径向固定轴承、即滚动轴承支承和支持在转向器壳体上。径向轴承通常构造为四点支承滚动轴承，因为尤其是也要承受轴向力。滚动轴承的内圈在此轴向支承在装配在螺母上的构件上，例如支承在皮带轮上和支承在以环或锁环形式的止挡上。径向轴承在此通常通过支承盘轴向相对于伺服转向装置的构件隔开，其中支承盘的功能也部分地通过伺服转向装置的其他构件承担。经常伴随着倾斜力矩施加到径向轴承的外圈上。支承盘此外由能良好传导声音的材料制成并且通常直接贴靠在伺服转向装置的壳体上，从而声音能直接放射到伺服转向装置周围。
DE 103 10 492 A1描述了一种电动助力转向装置，其具有被伺服马达驱动的丝杆传动装置，该丝杆传动装置包括不能轴向移动地支承在机架中的螺母和能轴向移动的构件，所述构件的螺纹与螺母的螺母螺纹啮合，所述螺母借助滚动轴承支承在构造为转向器壳体的机架中。滚动轴承的外圈直接支承在伺服转向装置的传动装置盖上。
发明内容
本发明的任务在于，从现有技术出发，给出一种伺服转向装置，该伺服转向装置在其丝杆传动中具有优化的传力，并且该伺服转向装置的运行噪声被最小化。
该任务借助本发明的伺服转向装置解决该伺服转向装置是用于车辆的助力转向装置，该伺服转向装置具有被伺服马达驱动的丝杆传动装置，该丝杆传动装置包括不能轴向移动地支承在机架中的螺母和能轴向移动的构件，所述构件的螺纹与螺母的螺母螺纹啮合，螺母借助滚动轴承支承在机架中，至少在滚动轴承的一侧上在外圈上设置支承盘，该支承盘的背离外圈的侧面在外圈的径向区域中设有由弹性体材料制成的环，该环在滚动轴承的未装配的状态中沿轴向方向突出超过相应的支承盘的外表面，每个支承盘的横截面具有朝向外圈弯曲的走向，在轴向产生用于布置所述环的结构空间。
通过优选在滚动轴承的两侧在外圈上分别设置至少一个支承盘，所述支承盘的背离外圈的侧面在外圈的径向区域中设有由弹性体材料制成的环，所述环在滚动轴承未装配的状态中沿轴向突出超过相应的支承盘的外表面并且从支承盘和外圈伸出，得到结构性的措施一方面线性地构成通过滚动轴承的力流、尤其是通过外圈的力流和避免倾斜力矩，因为所述由弹性体材料制成的环总是处在外圈的径向区域中并用于从转向器壳体或机架向外圈并重新回到机架的传力。此外滚动轴承由此在装配的状态中支承在预张紧的弹性体上而不是支承在例如由金属制成的支承盘上，从而尤其是阻止从转向器内部通过滚动轴承外圈的声音传导。代替由弹性体材料制成的环也可设置由弹性体材料制成的各单独的段，所述各单独的段以环形形状布置。
在伺服转向装置的一种特别优选的实施例中，由弹性体材料制成的环U形地从相应的支承盘的外表面突出并且能沿着该环的纵轴线被压缩。
所述环可由橡胶材料或另一种合成的弹性体构成，其能耐受在其周围的燃料。在伺服转向装置的装配状态中，每个环被轴向压紧，从而滚动轴承“液压”悬挂地布置在机架或转向器壳体中。
所述由弹性体材料制成的环可优选硫化到每个支承盘上。所述在滚动轴承上的各支承盘或至少一个支承盘可由金属材料、例如由钢构成或者由工程塑料或高性能塑料构成。对于支承盘的制造适合使用工程塑料，如尼龙、聚甲醛或聚对苯二甲酸乙二酯。尼龙(PA)是最重要的工程塑料，其基本成分通过羧酸酰胺基团互相连接。尼龙区分为两组：尼龙6型，其原料通过ω氨基酸的缩聚作用或其内酰胺的聚合物产生。
尼龙66型，其元素通过二胺和二羧酸的缩聚作用产生。不同的尼龙的区别通过不同的结晶度、聚合物中的CH2/CONH基团比例、偶数或奇数的碳原子数和相邻高分子的距离并因此通过结晶程度引起。尼龙能在其特性方面如抗弯强度、表面硬度等能通过添加物如玻璃纤维、玻璃球、矿物粉末、碳纤维或者还有石墨和二硫化钼被强烈地影响。部分结晶的尼龙具有高至中等的强度和中等的刚性、小的硬度、良好至出色的冲击韧性以及良好的滑移性能和抗磨损性能。聚甲醛(POM)具有中等至高的强度(疲劳强度)和刚性并且适合用于制造窄公差的构件如齿轮和类似物。聚对苯二甲酸乙二酯(PET)具有高的刚性和硬度和高的耐磨强度。此外具有小的热膨胀并良好适合于制造支承盘。
高性能塑料如聚芳醚酮、如聚醚醚酮或聚醚酮具有高的机械疲劳强度和良好的滑移性能和抗磨损性能。它们直到高于250℃的温度保持良好的强度性能。
与此相应的，塑料也在这样的意义上良好地适合于形成支承盘的弯曲的横截面，即支承盘从其中心至其径向边缘总是朝向外圈成型。由此在轴向产生结构空间，该结构空间能被用于布置由弹性体材料制成的环。支承环的总厚度通过这种弯曲比没有这种弯曲时较小。
所述伺服转向装置优选构造为具有轴线平行地布置的伺服马达和齿条的电动伺服转向装置。
附图标记列表
1   伺服转向装置
2   丝杆传动装置
3   机架
4   螺母
5   能轴向移动的构件
6   螺纹
7   螺母螺纹
8   滚动轴承
9   外圈
10  支承盘
11  侧面
12  径向区域
13  环
14  外表面
15  电动助力转向装置
16  转向器壳体
17  齿条
18  螺杆区段
19  滚珠螺纹
20  皮带轮
21  内圈
22  端面
23  轴向止挡
24  端面
25  平面
26  端面
d   环13的厚度
X   装配方向
d1  外径
d2  外径
d3  外径
附图说明
现在进一步借助实施例说明和借助附图描述本发明。附图如下：
图1根据本发明的助力转向系统的局部示意性纵剖面图；
图2图1中的局部I。
具体实施方式
在图1中在局部纵剖面图中示出构造为电动齿条助力转向装置15的用于轿车或商用车的伺服转向装置1。在构造为圆柱形的转向器壳体16的机架13中支承构造为齿条17的能轴向移动的构件5。平行于齿条17，在转向器壳体16的径向法兰上固定未示出的伺服电机。齿条17在未示出的齿部段上与在转向轴上的未示出的小齿轮啮合并且在螺杆区段18上具有构造为滚珠螺纹19的螺纹6，该螺纹与螺母4的构造为滚珠循环螺纹的螺母螺纹7啮合。螺母4和螺杆区段18构成丝杆传动装置2。螺母4抗旋转地与构造为齿盘(参看图2)的皮带轮20连接并且通过构造为径向轴承的滚动轴承8保持在转向器壳体16的未示出的壳体盖中。滚动轴承8构造为固定轴承并且能够将轴向的和径向的力从螺母4传递到机架3上。
如也在图2中的局部I中示出的，螺母4在其外周边上具有两个直径突变部，在所述两个直径突变部之间螺母4的外形是圆柱形的。从螺母的外周边侧观察，螺母4构成多级圆柱体。在滚动轴承8的径向区域中，螺母4的外径d1最小。该外径对应于滚动轴承8的内圈21的内径。内圈21从装配方向X以图1和图2的的观察方向从右向左移动到螺母4上并且贴靠在构成止挡的第一直径突变部的端面22上。在该止挡的区域中，螺母4具有外径d2，该外径等于第一外径d1加上大约内圈21厚度的一半(参看图2)。沿观察方向进一步向左，在螺母4的外周边表面上设置另一个变成更大的直径d3的直径突变部，其中从d2至d3的直径增加量大约为从d1至d2的直径增加量的一半。从外径d2至d3的第二直径突变部用作皮带轮20的轴向止挡23，该皮带轮由此这样贴靠在螺母4上，使得该皮带轮的端面24在平面25中与螺母4的在第一直径突变部上的端面26贴靠。
以这种方式，在装配中首先皮带轮20能沿装配方向X移动到螺母4上，并且接着沿相同的装配方向X滚动轴承8一直移动，直到内圈21挡靠在螺母4的端面22或止挡上，并且同时挡靠在皮带轮20上的端面24或止挡上。
通过轴向在滚动轴承8的两侧布置的支承盘10，滚动轴承8固定在螺母4上。如图2在图1中的局部I中示出的，支承盘以如下方式设有弯曲的横截面走向，使得这些支承盘沿径向从螺母4出发向外圈9倾斜。支承盘10在其沿轴向背离外圈9的侧面11上在外圈9的径向区域12中设有围绕该支承盘的周边硫化的环13。环13具有沿轴向指向的U形横截面，从而该环以相应的支承盘10的凸出部的形式相应地背离滚动轴承的外圈9突出。每个支承盘10的整个外表面14以环13的弹性体材料覆盖，在径向的内部区域，在相应的支承盘10的弯曲之前，弹性体层的材料厚度与环13的厚度d相比非常小。支承盘10支承在外圈9上，而在该支承盘的相对置的另一侧面，弹性体材料的环13相应地用作滚动轴承在转向器壳体16或在该转向器壳体的盖上的贴靠部。在此，环13在装配的状态中大约被压缩其厚度d的一半，从而产生滚动轴承的一种“液压的”安装，这种安装具有从相应的在转向器壳体16上的贴靠部经由相应的环13通过滚动轴承8的外圈9的直接传力可能性。
滚动轴承8由此不受到倾斜力矩地并且此外关于从滚珠螺母－丝杆传动装置的运行噪声向转向器壳体的声音传递良好隔离地悬挂。

Claims (7)

1.伺服转向装置，该伺服转向装置是用于车辆的助力转向装置，该伺服转向装置具有被伺服马达驱动的丝杆传动装置(2)，该丝杆传动装置包括不能轴向移动地支承在机架(3)中的螺母(4)和能轴向移动的构件(5)，所述构件的螺纹(6)与螺母(4)的螺母螺纹(7)啮合，螺母(4)借助滚动轴承(8)支承在机架(3)中，其特征在于，至少在滚动轴承(8)的一侧上在外圈(9)上设置支承盘(10)，该支承盘的背离外圈(9)的侧面(11)在外圈(9)的径向区域(12)中设有由弹性体材料制成的环(13)，该环(13)在滚动轴承(8)的未装配的状态中沿轴向方向突出超过相应的支承盘(10)的外表面(14)，每个支承盘(10)的横截面具有朝向外圈(9)弯曲的走向，因此在轴向产生用于布置所述环(13)的结构空间。
2.按权利要求1的伺服转向装置，其特征在于，环(13)在横截面中呈U形地从相应的支承盘(10)的外表面(14)突出。
3.按权利要求1或2的伺服转向装置，其特征在于，环(13)由橡胶材料制成。
4.按权利要求1或2的伺服转向装置，其特征在于，环(13)总是在伺服转向装置(1)的装配状态中沿轴向被压缩。
5.按权利要求1或2的伺服转向装置，其特征在于，为滚动轴承(8)的每一侧设置一个环(13)，在每个支承盘(10)上分别硫化所述环。
6.按权利要求1或2的伺服转向装置，其特征在于，每个支承盘(10)由金属材料或由塑料构成。
7.按权利要求1或2的伺服转向装置，其特征在于，所述伺服转向装置(1)是电动助力转向装置(15)，该电动助力转向装置具有所述能轴向移动的构件(5)和所述伺服马达，所述能轴向移动的构件和所述伺服马达轴线平行地布置。
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