專利名稱：機(jī)電式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置和用于滾珠螺旋傳動(dòng)裝置的螺母的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述的車輛尤其是汽車的機(jī)電式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置，以及按權(quán)利要求14的用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置的螺母。
背景技術(shù)：
汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或滾珠循環(huán)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置是已知的。EP0133003B1介紹了一種用于汽車的機(jī)電式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置，包括一根通過主動(dòng)小齒輪和齒條與轉(zhuǎn)向手柄作用連接的螺桿，它有繞其圓周的螺旋狀滾珠滾道，其中，螺桿穿過一個(gè)軸向不能運(yùn)動(dòng)地裝在傳動(dòng)裝置外殼內(nèi)的螺母，在螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)螺桿可相對(duì)于螺母軸向運(yùn)動(dòng)。螺母有螺旋狀滾珠滾道。螺桿和螺母的滾珠滾道用于在螺母內(nèi)部共同容納傳力滾珠。螺桿通過由轉(zhuǎn)向橫拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)臂組成的傳動(dòng)連接裝置與汽車的轉(zhuǎn)向輪作用連接，當(dāng)螺桿軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)改變汽車轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角。
這種滾珠螺旋傳動(dòng)裝置的運(yùn)行特性，取決于螺桿和螺母在承力的螺紋區(qū)內(nèi)滾珠滾道的幾何設(shè)計(jì)，尤其取決于滾珠滾道、滾珠通過負(fù)荷傳入及負(fù)荷傳出區(qū)進(jìn)入螺母內(nèi)的導(dǎo)向裝置以及螺母螺旋導(dǎo)程的幾何狀況。對(duì)于負(fù)荷傳入及負(fù)荷傳出區(qū)，必須提供一種最佳的幾何設(shè)計(jì)，使各來自滾珠導(dǎo)向部的滾珠按規(guī)定和平順地進(jìn)入螺旋導(dǎo)程的承載區(qū)內(nèi)，滾珠在此區(qū)域內(nèi)通過預(yù)緊力和負(fù)荷力遭受外載荷。由這些幾何特性決定著滾珠螺旋傳動(dòng)裝置以恒定的扭矩實(shí)施平穩(wěn)運(yùn)行，同時(shí)也決定著滾珠螺旋傳動(dòng)裝置的熱和噪聲發(fā)展。
已知的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置具有在轉(zhuǎn)向螺母內(nèi)滾珠鏈單鏈轉(zhuǎn)向的原理，其中，滾珠滾道在滾珠導(dǎo)向部的區(qū)域內(nèi)中斷，并且，滾珠螺旋傳動(dòng)裝置在螺桿施加橫向力時(shí)，也就是說，尤其在這種機(jī)電式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中產(chǎn)生的垂直于齒條和螺桿縱軸線的大的力時(shí)，傾向于發(fā)展噪聲，這是因?yàn)?，螺桿和固定在螺桿上至汽車轉(zhuǎn)向輪的傳動(dòng)連接裝置在滾珠導(dǎo)向部區(qū)域內(nèi)沿徑向不均勻地由滾珠支承。此外，尤其是在螺桿施加橫向力時(shí)，滾珠在滾珠導(dǎo)向部到滾珠滾道的過渡區(qū)內(nèi)壓入承力的螺旋區(qū)內(nèi)，其中，通常終止在一個(gè)有進(jìn)口棱邊的圓形開口內(nèi)的滾珠導(dǎo)向部，有助于滾珠平順地進(jìn)入滾珠滾道的負(fù)荷傳入或負(fù)荷傳出區(qū)或從那里排出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種機(jī)電式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它的負(fù)荷傳入及負(fù)荷傳出區(qū)可以使?jié)L珠螺旋傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)一種均勻和低噪聲的運(yùn)行。
此目的通過具有權(quán)利要求1特征的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置和具有權(quán)利要求14特征的用于滾珠螺旋傳動(dòng)裝置的螺母得以實(shí)現(xiàn)。
通過在此螺旋傳動(dòng)裝置中使?jié)L珠在滾珠滾道內(nèi)排列成一條封閉的鏈，可以實(shí)現(xiàn)滾珠在螺桿和螺母的滾珠滾道內(nèi)平順地進(jìn)入和排出。由于在滾珠滾道內(nèi)的所述封閉的滾珠鏈，使得承力的滾珠滾道不中斷并因而也不可能由于螺桿上的橫向力影響而產(chǎn)生沖擊噪聲。
由從屬權(quán)利要求說明本發(fā)明的優(yōu)選的設(shè)計(jì)。
按滾珠螺旋傳動(dòng)裝置的一種特別優(yōu)選的實(shí)施例，它的螺母的負(fù)荷傳入及負(fù)荷傳出區(qū)，在其至螺旋槽的過渡區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)為，保證螺桿的滾珠滾道與滾珠之間的接觸面大體上連續(xù)地逐漸改變。滾珠通過與螺桿滾珠滾道逐漸增大或減小的接觸面以及通過由此同樣在滾珠上逐漸改變的滾動(dòng)摩擦，在此過渡區(qū)內(nèi)不會(huì)突然地加速或減速。來自螺母內(nèi)滾珠導(dǎo)向部的滾珠沿尖拱式滾道型面的兩個(gè)棱邊滾動(dòng)，直至它們?cè)诮佑|壓力角的高度進(jìn)入螺旋導(dǎo)程中。因此，通過螺桿與螺母的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，滾珠逐漸遭受或消除滾動(dòng)摩擦，并被自動(dòng)帶動(dòng)進(jìn)入螺母的滾珠回行通道或從那里排出。因而與已知的現(xiàn)有技術(shù)相比，滾珠不是沖擊式地推入和急猛地壓入由螺母和螺桿上的滾珠滾道共同構(gòu)成的螺旋導(dǎo)程內(nèi)。
恰當(dāng)?shù)氖?，在滾珠螺旋傳動(dòng)裝置內(nèi)設(shè)計(jì)兩個(gè)或更多個(gè)滾珠鏈和兩個(gè)或更多個(gè)螺旋導(dǎo)程以及一個(gè)由滾珠回行通道和滾珠轉(zhuǎn)向段組成的滾珠回導(dǎo)部。包括滾珠轉(zhuǎn)向段和滾珠回行通道的滾珠回導(dǎo)部優(yōu)選地布置在螺母的圓周面內(nèi)。滾珠轉(zhuǎn)向段優(yōu)選地通過變形法或澆鑄法構(gòu)造成一體，以及用金屬或非金屬材料制成。滾珠回行通道優(yōu)選在離螺桿圓周小的徑向距離處基本上或完全地在螺母內(nèi)部延伸。優(yōu)選設(shè)計(jì)為基本上沿軸向的孔在螺母圓周面內(nèi)延伸的滾珠回行通道，成切向地導(dǎo)向滾珠轉(zhuǎn)向段至滾珠滾道的過渡區(qū)，所以各滾珠轉(zhuǎn)向段可以構(gòu)成用于螺母的置入部分，以及，滾珠回行通道和滾珠轉(zhuǎn)向段的開口在各滾珠轉(zhuǎn)向段置入螺母后彼此對(duì)齊。
按螺母的一種便于裝配的特別優(yōu)選的實(shí)施形式，滾珠轉(zhuǎn)向段定位在螺母的軸向端或其附近，從而，滾珠轉(zhuǎn)向段可以簡單的方式借助軸向定位元件，如鎖緊漲圈，和/或彈簧元件，如沿軸向設(shè)在鎖緊漲圈與滾珠轉(zhuǎn)向段之間優(yōu)選用彈性體如橡膠涂層的鋼墊片，固定在螺母內(nèi)。滾珠至少在滾珠轉(zhuǎn)向段區(qū)域內(nèi)在尖拱式滾道型面上滾動(dòng)。


下面借助實(shí)施例和附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。
圖1表示具有機(jī)電式驅(qū)動(dòng)裝置的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置縱剖面，圖2表示圖1中的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置的局部縱剖面圖，圖3表示滾珠轉(zhuǎn)向段的透視圖，圖4表示圖1中的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置的螺母端視圖，圖5表示尖拱式滾道型面的橫剖面，它具有圖1中的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置螺母的滾珠導(dǎo)向部的斜切部分。
具體實(shí)施例方式
圖1表示汽車的機(jī)電式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置1縱剖面。可旋轉(zhuǎn)地固定在傳動(dòng)裝置外殼19內(nèi)的螺桿2通過圖中未表示的齒條與汽車轉(zhuǎn)向手柄連接，一個(gè)與轉(zhuǎn)向手柄旋轉(zhuǎn)固定連接的小齒輪與齒條嚙合。在傳動(dòng)裝置外殼19中不僅設(shè)有滾珠螺旋傳動(dòng)裝置1、螺桿2，而且安裝了一臺(tái)電動(dòng)機(jī)20，它通過減速器21作用在螺母3上。螺桿2有繞其圓周的螺旋形滾珠滾道4，它們與螺母3內(nèi)的螺旋形滾珠滾道4有大體上相同的螺距。螺母3被螺桿2穿過并通過一條滾珠鏈7的滾珠5與螺桿2作用連接，滾珠封閉地排列在螺桿2和螺母3的滾珠滾道4內(nèi)以及在滾珠回導(dǎo)部12內(nèi)，后者分別由一個(gè)滾珠轉(zhuǎn)向段6(參見圖2)和一個(gè)滾珠回行通道13組成。當(dāng)螺母3旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺桿2沿軸向在螺母3上移動(dòng)。在螺桿2上固定一個(gè)傳動(dòng)連接裝置，它由用于汽車可轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向橫拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)臂組成，所以當(dāng)螺桿2在螺母3上軸向移動(dòng)時(shí)就改變了可轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角。滾珠5在滾珠滾道4內(nèi)具有盡可能小的間隙地滾動(dòng)。
為了使?jié)L珠5能平順地導(dǎo)入滾珠滾道4內(nèi)和從那里排出，以及為了保證螺桿2沿徑向持續(xù)均勻地支承在螺母3上，設(shè)置一條或多條滾珠鏈7，它們由一個(gè)超過360°的封閉的螺旋導(dǎo)程構(gòu)成，從而不中斷承力的滾珠滾道。此外，在滾珠回行通道13的軸向端17、17′，將滾珠轉(zhuǎn)向段6置入并固定在螺母3的壁中，所述的滾珠轉(zhuǎn)向段設(shè)計(jì)為，使得它們?cè)谄渲翝L珠滾道4的過渡區(qū)8中有一個(gè)朝滾珠滾道4的方向連續(xù)縮小的底面，此底面又允許滾珠5在滾珠滾道4上的接觸面9連續(xù)地逐漸改變。從而，由于螺桿2與螺母3相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的滾動(dòng)摩擦，滾珠5可以在螺母3的這些擴(kuò)展端11及其滾珠轉(zhuǎn)向段6處的負(fù)荷傳入-負(fù)荷傳出區(qū)10內(nèi)平順地運(yùn)動(dòng)(參見圖2、3)。
圖2用圖1所示滾珠螺旋傳動(dòng)裝置1的局部縱剖面圖表示滾珠螺旋傳動(dòng)裝置1的結(jié)構(gòu)，它包括一個(gè)大體沿螺母3的四個(gè)螺旋導(dǎo)程延伸的單條滾珠鏈7。對(duì)于同樣的結(jié)構(gòu)部分，采用與圖1相同的附圖標(biāo)記。
如圖2和4所示，在螺母3圓周面內(nèi)的滾珠回行通道13大體沿軸向延伸，使它的開口布置為與滾珠轉(zhuǎn)向段6的相應(yīng)端11成切向。因此滾珠轉(zhuǎn)向段6既承擔(dān)著來自滾珠回行通道13的滾珠5的轉(zhuǎn)向任務(wù)，又承擔(dān)著將滾珠5導(dǎo)入滾珠滾道4和從那里導(dǎo)出的任務(wù)。
如圖3所示，滾珠轉(zhuǎn)向段6是整體澆鑄的。它們可以如圖2和4表示的那樣沿軸向在螺母3的端部置入準(zhǔn)確配合的開口18、18′內(nèi)，并分別借助一個(gè)軸向定位元件14，如鎖緊漲圈，和優(yōu)選地借助一個(gè)彈簧元件15，如用彈性體材料如橡膠涂層的鋼墊片，固定在螺母3內(nèi)。
圖5表示螺母3在具有尖拱式滾道型面16的接觸-壓力角22區(qū)域內(nèi)的一個(gè)負(fù)荷傳入及負(fù)荷傳出區(qū)10的視圖，通過將滾道型面16斜切以及使?jié)L珠5的直線狀導(dǎo)引部在此區(qū)域內(nèi)叉形地分開，使?jié)L道型面16獲得一種叉狀結(jié)構(gòu)，因此，滾珠5由于螺桿2與螺母3之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的滾動(dòng)摩擦被自動(dòng)地帶動(dòng)。從而保證滾珠螺旋傳動(dòng)裝置1低噪聲地平穩(wěn)運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.車輛尤其是汽車的機(jī)電式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置，包括一根穿過螺母(3)的螺桿(2)，其中，螺桿(2)和螺母(3)設(shè)有用于在螺母(3)內(nèi)部共同容納傳力滾珠(5)的滾珠滾道(4)，以及，螺母(3)具有滾珠轉(zhuǎn)向段(6)，用于將滾珠(5)導(dǎo)出和導(dǎo)入滾珠滾道(4)內(nèi)，其特征為滾珠(5)在滾珠滾道(4)內(nèi)通過大體兩個(gè)或更多個(gè)螺旋導(dǎo)程排列成一條封閉的鏈(7)。
2.按照權(quán)利要求1所述的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置，其特征為，具有滾珠轉(zhuǎn)向段(6)的螺母(3)在滾珠轉(zhuǎn)向段至滾珠滾道(4)的過渡區(qū)(8)內(nèi)設(shè)計(jì)為，保證螺桿(2)的滾珠滾道(4)與滾珠(5)的接觸面(9)大體上連續(xù)地逐漸改變，用于使?jié)L珠(5)在負(fù)荷傳入及負(fù)荷傳出區(qū)(10)按規(guī)定進(jìn)入或排出過渡區(qū)(8)內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置，其特征為，滾珠轉(zhuǎn)向段(6)在其過渡區(qū)(8)具有在其底面大體連續(xù)縮小、分叉的端部(11)。
4.按照權(quán)利要求1或3之一所述的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置，其特征為，在過渡區(qū)(8)內(nèi)的滾珠(5)由于在螺桿(2)與螺母(3)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的滾動(dòng)摩擦而移入負(fù)荷傳入及負(fù)荷傳出區(qū)(10)或從那里移出。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置，其特征為，滾珠螺旋傳動(dòng)裝置(1)具有兩條或更多條滾珠鏈(7)和一個(gè)以上封閉的螺旋導(dǎo)程和一個(gè)由一滾珠回行通道(13)及滾珠轉(zhuǎn)向段(6)組成的滾珠回導(dǎo)部(12)。
6.按照權(quán)利要求1至5之一所述的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置，其特征為，滾珠回導(dǎo)部(12)設(shè)置在螺母(3)內(nèi)。
7.按照權(quán)利要求1至6之一所述的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置，其特征為，滾珠轉(zhuǎn)向段(6)成一體地構(gòu)成。
8.按照權(quán)利要求1至7之一所述的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置，其特征為，滾珠轉(zhuǎn)向段(6)通過變形法或澆鑄法構(gòu)成。
9.按照權(quán)利要求1至8之一所述的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置，其特征為，滾珠轉(zhuǎn)向段(6)由金屬或非金屬材料制成。
10.按照權(quán)利要求5至9之一所述的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置，其特征為，滾珠回行通道(13)基本上沿軸向在螺母(3)內(nèi)延伸。
11.按照權(quán)利要求5至10之一所述的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置，其特征為，滾珠回行通道(13)大體成切向地導(dǎo)向滾珠轉(zhuǎn)向段(6)至滾珠滾道(4)的過渡區(qū)(8)。
12.按照權(quán)利要求1至11之一所述的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置，其特征為，滾珠轉(zhuǎn)向段(6)借助一軸向定位元件(14)和/或一彈簧元件(15)固定在螺母(3)內(nèi)。
13.按照權(quán)利要求2至12之一所述的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置，其特征為，螺母(3)在過渡區(qū)(8)內(nèi)的尖拱式滾道型面(16)通過一斜切部分叉狀地構(gòu)成。
14.用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置(1)的螺母，其特征為為使?jié)L珠螺旋傳動(dòng)裝置(1)的滾珠(5)平順地進(jìn)入或排出，所述螺母(3)具有一個(gè)叉形結(jié)構(gòu)的負(fù)荷傳入及負(fù)荷傳出區(qū)(10)，來自滾珠回導(dǎo)部(12)的滾珠(5)沿螺母(3)的尖拱式滾道型面(16)的棱邊在負(fù)荷傳入及負(fù)荷傳出區(qū)上導(dǎo)引，直至它們?cè)诮佑|或壓力角(22)的高度進(jìn)入到滾珠滾道(4)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車輛尤其是汽車的機(jī)電式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置(1)，包括一根螺桿(2)和一個(gè)螺母(3)，其中，螺桿(2)和螺母(3)設(shè)有用于在螺母(3)內(nèi)部共同容納傳力滾珠(5)的滾珠滾道(4)，以及，螺母(3)具有滾珠轉(zhuǎn)向段(6)，用于將滾珠(5)導(dǎo)出和導(dǎo)入滾珠滾道(4)內(nèi)。為了提供一種尤其在螺桿(2)施加橫向力時(shí)滾珠螺旋傳動(dòng)裝置的滾珠導(dǎo)向部能夠?qū)崿F(xiàn)其均勻而低噪聲地運(yùn)行的滾珠螺旋傳動(dòng)裝置，規(guī)定具有滾珠轉(zhuǎn)向段(6)的螺母(3)在滾珠轉(zhuǎn)向段至滾珠滾道(4)的過渡區(qū)(8)內(nèi)設(shè)計(jì)為，在此區(qū)域內(nèi)，在接觸或壓力角(22)的高度提供滾珠滾道(4)的尖拱式滾道型面(16)的一種叉形結(jié)構(gòu)，以及保證螺桿(2)的滾珠滾道(4)與滾珠(5)的接觸面(9)大體上連續(xù)地逐漸改變，以使?jié)L珠按規(guī)定平順地進(jìn)入或排出負(fù)荷傳入及負(fù)荷傳出區(qū)(10)。滾珠(5)在滾珠滾道(4)內(nèi)通過大體兩個(gè)或更多個(gè)螺紋導(dǎo)程排列成一條封閉的鏈(7)。
文檔編號(hào)B62D5/04GK1993574SQ200580026156
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月3日
發(fā)明者M·布達(dá)克, K·D·巴赫, W·布林, O·黑策爾, K·伯洛特, O·維爾特 申請(qǐng)人:Zf操作系統(tǒng)有限公司