專利名稱：用于汽車的電機(jī)驅(qū)動的伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述用于汽車的電機(jī)驅(qū)動的伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。此外本發(fā)明還涉及一種按權(quán)利要求9的用于這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力傳遞元件。
背景技術(shù)：
由DE 19723358A1已知一種這一類型的傳動裝置。
由這一類資料已知的疊加式傳動裝置(berlagerungsgetriebe)是用于汽車的電機(jī)驅(qū)動的伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一部分，在這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中駕駛員的轉(zhuǎn)向運動受到電動機(jī)支持。這里方向盤提供疊加式傳動裝置的第一個傳動裝置輸入，伺服電機(jī)提供第二個傳動裝置輸入，兩個傳動裝置輸入的轉(zhuǎn)角疊加，傳遞到傳動裝置輸出軸上。
其中在這一類資料中和由實踐已知的傳動裝置中用來傳遞或支承直接的機(jī)械能流的轉(zhuǎn)向器零件主要由金屬材料制成。由此可以保證在壽命周期內(nèi)構(gòu)件持久的可靠性。對于金屬材料而言由于環(huán)境影響等產(chǎn)生的人為老化很小。這里缺點是構(gòu)件大的慣性矩以及大的重量?；瑒犹匦砸约白枘崽匦院瓦\轉(zhuǎn)平穩(wěn)性也不符合最高的要求，并可以通過由非金屬材料做成的用來支承和傳遞機(jī)械力流的轉(zhuǎn)向器零件顯著地改善。但是實際表明，對此只能采用這樣的非金屬材料，它在其機(jī)械性能方面，特別是為了不削減其可靠性，必須具有金屬材料的性能。這種非金屬材料鑒于其成本和需要經(jīng)過批準(zhǔn)沒有現(xiàn)實意義。因此無法利用由采用非金屬材料可能產(chǎn)生的好處。
由G 83 14 824 U1已知齒輪和類似的帶齒零件，特別是蝸輪，它們由鑄鐵材料構(gòu)成，其中齒面設(shè)有由青銅或其他具有良好滑動性能的材料組成的噴涂覆蓋層。這種方法在制造方面昂貴和復(fù)雜，對于當(dāng)今的傳動裝置沒有使用價值。因此不能實現(xiàn)良好的減震性能，好的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性以及小的慣性矩，和特別是對于用于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的傳動裝置有重要意義的小的重量。
由DE 39 06 639 A1已知一種用來傳遞比較小的功率、特別是在汽車輔助機(jī)組方面的傳動裝置。其中兩個傳動元件中的至少一個由彈性材料，尤其是塑料制成。這里沿向前運轉(zhuǎn)的齒的方向看，一個傳動元件的齒大于另一個傳動元件的齒槽。因此兩個傳動元件相互嚙合的齒相互彈性張緊地嵌合，從而消除常見的齒隙。這里也可以設(shè)想，從所謂的齒槽出發(fā)，槽形的凹槽徑向伸入齒輪的圓片坯料。
當(dāng)然這類傳動裝置適合于用來傳遞小的功率，例如用在取暖器活動擋板等等中。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，創(chuàng)造一種傳動裝置，特別是用于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的疊加式傳動裝置，其中可以利用便于制造和加工方便的非金屬材料的優(yōu)點，而不必?fù)?dān)心由于非金屬材料失效而使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生故障。
按照本發(fā)明這個目的通過權(quán)利要求1表示的特征來實現(xiàn)。這里由權(quán)利要求9表示的特征得到優(yōu)良的力傳遞元件。
通過力傳遞元件在其用來傳遞力的圓周上用至少兩種材料制成的方法，由非金屬材料形成的優(yōu)點可以和其他材料的優(yōu)點相組合。其中其他材料設(shè)計成這樣，使得在力較大時，特別是在操作失誤以及非金屬材料失效時，由這種材料承擔(dān)力的傳遞。因此力流通過其他材料保護(hù)。在正常運行時非金屬材料用來傳遞力，使得可實現(xiàn)小的慣性矩以及小的重量。
通過非金屬材料還可以實現(xiàn)其他優(yōu)良的性能，如良好的滑動性、減震特性和良好的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。
通過由其他材料保護(hù)非金屬材料的方法，非金屬材料可以成本低廉地制造和方便地使用。由此可以不必采用昂貴的非金屬材料，這種材料在其機(jī)械性能方面達(dá)到金屬材料的水平，因此特別是在成本方面沒有使用價值。
其次按照本發(fā)明可以設(shè)想，非金屬材料設(shè)置在力傳遞元件圓周的中心區(qū)域內(nèi)，與力傳遞元件圓周中心區(qū)域相鄰的外部區(qū)域由高承載的耐疲勞材料構(gòu)成。
在設(shè)置在中心區(qū)域的非金屬材料失效時在圓周上相鄰的外部區(qū)域開始起作用，從而保證在整個壽命周期內(nèi)，特別是在操作失誤時的工作能力。即使在力傳遞元件的非金屬零件失效時不必?fù)?dān)心轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出故障。非金屬材料設(shè)置在中心區(qū)域?qū)τ谠O(shè)計結(jié)構(gòu)證明是特別合適的，因為由此力傳遞元件在正常運行時僅僅用這個區(qū)域與傳動元件嚙合。
高承載的耐疲勞材料設(shè)置在與中心區(qū)域相鄰的兩個外部區(qū)域內(nèi)證明是特別有利的。但是當(dāng)然也可以考慮僅僅設(shè)置在一個外部區(qū)域內(nèi)，使得另一個外部區(qū)域要不同樣由構(gòu)成中心區(qū)域或中心帶的非金屬材料構(gòu)成，要不采用第三種材料。
如果非金屬材料由塑料組成，是有利的。
非金屬材料設(shè)計為塑料在已經(jīng)提到過的優(yōu)點方面和經(jīng)濟(jì)地使用方面證明是特別合適的。
此外在本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)方案中可以設(shè)想，高承載耐疲勞材料由纖維強(qiáng)化的硬塑料和/或金屬材料，尤其是鋼構(gòu)成。
試驗表明，高承載耐疲勞材料由鋼構(gòu)成可以用特別有利的方式實現(xiàn)。由鋼制成保證在傳動裝置整個壽命周期內(nèi)可靠的力傳遞。
由權(quán)利要求9的特征部分得到用來傳遞機(jī)械力流的帶有設(shè)置在圓周上的齒的優(yōu)良力傳遞元件。


本發(fā)明優(yōu)良的方案和改進(jìn)結(jié)構(gòu)由其他從屬權(quán)利要求得到，和由以下借助于附圖原理性表示的實施例得到。
附圖中圖1 一力傳遞元件和與其嚙合的傳動元件的圖示，圖2 一力傳遞元件的橫截面。
具體實施例方式
一種帶有一個疊加式傳動裝置的用于汽車的電機(jī)驅(qū)動的伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)早就眾所周知了，因此下面對此不作詳細(xì)說明。這里只是應(yīng)該提到例如DE 197 23 358 A1。
圖1表示一用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的疊加式傳動裝置的力傳遞元件1，它與傳動元件2嚙合。當(dāng)然在可供選擇的方案中也可以設(shè)置一個以上的力傳遞元件1。在本實施例中力傳遞元件做成蝸桿1，傳動元件做成蝸輪2。
蝸桿1為了傳遞力在其圓周1a上具有齒3。這里蝸桿1在圓周1a上由兩種不同的材料組成。在本實施例中這里涉及到一由塑料4構(gòu)成的非金屬材料和由鋼5構(gòu)成的高承載耐疲勞材料。塑料4設(shè)置在蝸桿1圓周1a的中心區(qū)域內(nèi)，鋼5設(shè)置在圓周1a的外部區(qū)域內(nèi)。這里如圖1可見，在正常工作時力的傳遞通過設(shè)置在圓周1a中心區(qū)域內(nèi)的塑料4進(jìn)行。只有在傳遞大的力時，尤其是在誤操作的情況下和中心區(qū)域失效時，由鋼5組成的中心區(qū)域才投入使用并承擔(dān)力的傳遞。因此力傳遞受由鋼5組成的外部區(qū)域的保護(hù)。
不同的塑料，例如聚酰胺，適合于作為塑料4。這里最適合的塑料的相應(yīng)選擇可以與特定的情況相匹配。齒3可以不管它是由塑料4還是由鋼5構(gòu)成，具有相同的幾何形狀。
除了采用鋼5以外當(dāng)然也可以采用其他金屬材料。這里也可以設(shè)想纖維強(qiáng)化的硬塑料。重要的僅僅是，這種材料可以承受傳遞大的力，并在中心區(qū)域失效時保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可靠工作。
圖1中所示的蝸桿1主要具有一由鋼5構(gòu)成的金屬基體6，它在圓周1a的中心區(qū)域有一凹槽7，在凹槽內(nèi)注入非金屬材料4，在所述情況下是塑料4。蝸桿1的這種結(jié)構(gòu)在方便和經(jīng)濟(jì)地制造方面證明是特別合適的。
由圖2可見，鋼5或基體6和塑料4之間的連接可以以特別有利的方式通過機(jī)械的內(nèi)嚙合進(jìn)行。通過內(nèi)嚙合8保證鋼5和塑料4之間牢固和可靠的連接。
此外可以設(shè)想，蝸桿1首先制成帶有注塑的塑料4的圓柱形毛坯，并在圓周1a的外部區(qū)域內(nèi)由鋼5組成，在中心區(qū)域內(nèi)由塑料4組成。接著借助于已知工藝，例如切削加工來加工出齒3。
作為另一種選擇也可以設(shè)想，齒3在由鋼5制成的外部區(qū)域內(nèi)已經(jīng)預(yù)加工出來，并且其直徑略小于接著待加工的由塑料4組成的中心區(qū)，它在注塑以后被切削以產(chǎn)生齒3，并由此找平。
作為圖1中所示的蝸桿1的實施例的另一種選擇也可以設(shè)想，注入中心區(qū)域的塑料4僅僅噴涂上去，亦即在極端情況下僅僅是一種涂層。對此在某些情況下可以采用不同的已知涂覆方法。但是在圖1中所示的、塑料4深深地伸展到基體6或蝸桿1內(nèi)的形式是有利的。由此可以特別好地實現(xiàn)已經(jīng)提到過的優(yōu)點。
當(dāng)然所指的結(jié)構(gòu)并不局限于所述實施例，而是對于專業(yè)人員存在大量的應(yīng)用可能性。
圖形標(biāo)記表1力傳遞元件；蝸桿 1a圓周2傳動元件；蝸輪 3 齒4非金屬材料；塑料 5 高承載耐疲勞材料；鋼6基體7凹槽 8 內(nèi)嚙合
權(quán)利要求
1.用于汽車的電機(jī)驅(qū)動的伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它具有至少一個力傳遞元件和一個與之嚙合的傳動元件，其特征為力傳遞元件(1)在其規(guī)定用來傳遞力的圓周(1a)上用至少兩種材料(4，5)這樣地構(gòu)成，使得在正常工作時為了傳遞力，一非金屬材料(4)與傳動元件(2)嚙合。
2.按權(quán)利要求1的傳動裝置，其特征為非金屬材料(4)設(shè)置在力傳遞元件(1)圓周(1a)的中心區(qū)域。
3.按權(quán)利要求1或2的傳動裝置，其特征為在正常工作時不嚙合的第二種材料設(shè)計為高承載耐疲勞的材料。
4.按權(quán)利要求2或3的傳動裝置，其特征為至少一個與力傳遞元件(1)圓周(1a)的中心區(qū)域鄰接的外部區(qū)域由高承載耐疲勞的材料(5)構(gòu)成。
5.按權(quán)利要求1至4之任一項的傳動裝置，其特征為非金屬材料(4)設(shè)計為塑料，高承載耐疲勞材料設(shè)計為纖維強(qiáng)化的硬塑料和/或金屬材料(5)，尤其是鋼。
6.按權(quán)利要求5的傳動裝置，其特征為力傳遞元件(1)幾乎完全由金屬材料(5)構(gòu)成，由塑料(4)構(gòu)成的圓周(1a)中心區(qū)域噴涂或注塑在金屬材料(5)上。
7.按權(quán)利要求6的傳動裝置，其特征為金屬材料(5)通過內(nèi)嚙合(8)與塑料(4)連接。
8.按權(quán)利要求1至7之任一項的傳動裝置，其特征為力傳遞元件(1)做成蝸桿，傳動元件(2)做成蝸輪。
9.用于電機(jī)驅(qū)動的汽車伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的用來傳遞機(jī)械能流的力傳遞元件，具有設(shè)置在圓周上的齒，其特征為力傳遞元件(1)具有一基體(6)，它幾乎完全由金屬材料(5)構(gòu)成，它在圓周(1a)的中心區(qū)域具有一環(huán)形凹槽(7)，在它里面注入一種非金屬材料。
全文摘要
用于汽車的電機(jī)驅(qū)動的伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有至少一個力傳遞元件和一與它嚙合的傳動元件。力傳遞元件在其規(guī)定用來傳遞力的圓周上用至少兩種材料做成這樣，使得在正常工作時為了傳遞力一種非金屬材料與傳動元件嚙合。
文檔編號B62D5/04GK1592695SQ02823297
公開日2005年3月9日 申請日期2002年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月24日
發(fā)明者阿瑟·魯普 申請人:Zf操作系統(tǒng)有限公司