專利名稱：機電的機動車轉向裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種特別是用于機動車的助力轉向裝置，其具有伺服電動機，所述伺 服電動機能夠通過可轉動但是不能軸向移動地安裝在支架中的螺母驅動可軸向移動的結 構元件。在具有通過滾珠絲杠傳動裝置作用的電動的伺服驅動裝置的轉向裝置中，滾珠螺 母剛性地安裝在殼體中，或者通過使用彈簧元件和殼體或軸承的特殊的構造可實現(xiàn)一定程 度的縱向移動和傾斜運動。同樣已知一種球形軸承結構，在所述球形軸承結構中，軸承環(huán) 和支架都具有球形的面。在所述解決方案中在結構上確定球面在軸承的中心平面中的中心 點。類似的功能能夠由球面軸承和自動調心滾子軸承實現(xiàn)，所述球面軸承和自動調心滾子 軸承允許軸的角度誤差。所述軸承結構的目的是補償公差，由此避免滾珠絲杠傳動裝置的 張緊。此外，降低構件的動態(tài)和靜態(tài)的載荷。這獲得了改善的聲學特性，并且減小了由于組 件的熱膨脹而產生的機械的間隙。
背景技術：
在已說明的在球面之間的軸承結構中，與在使用球面軸承和自動調心軸承時一樣 出現(xiàn)如下問題，即，所述軸承結構更可能設計成用于徑向力。但是，在電動輔助的轉向傳動 裝置中出現(xiàn)在滾珠螺母上的負載在齒桿或絲杠方面主要軸向地定向。
DE 103 10 492 Al說明了一種特別是用于機動車的助力轉向裝置，其具有形成為 電動機的伺服電動機，所述伺服電動機驅動能夠通過可轉動但是不能軸向移動地安裝在形 成為轉向裝置殼體的支架中的螺母驅動構成為連桿的可軸向移動的結構元件。所述伺服電 動機、連桿和螺母借助于偏心的軸承環(huán)安裝成，使得在伺服電動機的電動機軸和連桿之間 的軸向間距是可變的，這可實現(xiàn)助力轉向裝置的簡單、快速的安裝。
從DE 102 02 483 Al中已知一種電動的轉向裝置，所述轉向裝置具有齒桿，所 述齒桿與轉向軸連接；用于借助同軸地設置在齒桿上的轉子輔助轉向力的電動機；螺桿傳 動裝置，在所述螺桿傳動裝置中，將滾珠放入與轉子楔緊的螺母和形成在齒桿上的螺釘之 間，并且所述轉向裝置具有殼體，所述殼體總體上構成近似圓柱形。滾珠螺桿機構的螺母可 轉動地安裝在螺母殼體部段的內部中的軸承中。
在DE 1947337 U中示出一種彈性的滾動軸承，所述滾動軸承具有軸向的可移動性 和借助復位力的軸向彈性。從DE 10 2004 034 701 Al中已知一種具有軸承外環(huán)和軸承內 環(huán)的滾動軸承，其中，軸承外環(huán)和/或軸承內環(huán)分別設置在至少一個減震元件之間。
EP I 571 067 Al公開了蝸桿軸的彈性的軸承結構，所述軸承結構同軸地包圍伺 服電動機的電動機軸。
這種類型的EP 2 049 383 81示出一種解決方案，以便可實現(xiàn)或改善徑向軸承的 可轉動性。這提出，在外環(huán)的外圓周上設有凸狀的隆起部，或者具有設置有凸狀的隆起部的 螺母，內環(huán)安置在所述螺母上。通過外環(huán)的外圓周的或螺母的凸狀的隆起部實現(xiàn)釋放徑向 軸承，并且實現(xiàn)螺母和可軸向移動的結構元件的可轉動性。在徑向軸承的每個端側上設有 鋼環(huán)，所述鋼環(huán)具有帶有彈性體的特性的硫化元件，并且所述鋼環(huán)在變化的負載的情況下可實現(xiàn)軸向和徑向的減震以及實現(xiàn)可軸向移動的結構元件的轉動運動的實施和減震。在可 軸向移動的結構元件的彎曲力矩應力的情況下應避免系統(tǒng)的張緊。所使用的結構元件的制 造和安裝是耗費的。發(fā)明內容
因此，本發(fā)明基于的目的是，提供一種具有滾珠螺母的可傾斜的軸承結構的助力 轉向裝置，所述助力轉向裝置可借助簡單的構件實現(xiàn)，并且能夠簡單地安裝。
所述目的借助一種助力轉向裝置得以實現(xiàn)。
因為在具有伺服電動機的助力轉向裝置中，——所述伺服電動機驅動能夠通過可 在支架中轉動地安裝在軸承中的螺母驅動，其中，所述螺母與構成在結構元件上的絲杠接 合，并且通過軸承在軸向方向上借助于彈簧元件相對于支架彈性地支承以及在徑向方向上 沿著窄的環(huán)繞的接觸面支承在支架上，所述彈簧元件構成為波紋彈簧一一，所以軸承的軸 向彈簧結構是可能的，并且因此具有非常簡單、便宜并且在實踐中經(jīng)證明的結構元件的螺 母也是可能的。
當在彈簧元件和支架之間安置止動擋圈時，通常情況下包括轉向裝置殼體或者轉 向裝置殼體的部件的支架能夠由輕金屬合金制成。止動擋圈防止了在使用中工作的波紋彈 簧進入輕金屬中。當波紋彈簧分別設置在軸承的外環(huán)和支架的環(huán)形凸緣之間的軸承的每一 側上時，獲得軸承外環(huán)相對于支架的直接支承。所述支架能夠包括殼體和殼體蓋，其中環(huán)形 凸緣的一個構成在殼體蓋上，并且其中，另一環(huán)形凸緣構成在殼體上或構成在可導入殼體 中的套筒上。具有單獨的、可導入殼體中的套筒的實施形式能夠更簡單地安裝。在此，除了 環(huán)形凸緣，套筒也能夠具有軸承座，所述軸承座將軸承的軸承外環(huán)保持在所述軸承的外周 面上。因此，軸承能夠借助軸向支承預安裝在套筒中。螺母優(yōu)選也已經(jīng)安裝在軸承中，以至 于套筒的插入為整個組件的安裝。用于螺母的軸承的軸承座能夠與軸承外環(huán)形成支承面， 所述支承面在結構的軸向方向上比軸承外環(huán)本身更窄。所述支承面例如能夠以環(huán)繞的腹板 或環(huán)繞的肋的形式構成，所述支承面在所述結構的靜止位置上大致緊貼在軸承外環(huán)的中心 上。這樣的實施形式允許在有限的范圍內軸承的傾斜運動，所述傾斜運動也能夠通過軸向 彈簧減震裝置借助于波紋彈簧實現(xiàn)。當支承面構成為軸承座的凸狀的、向內指向軸承的表 面的局部區(qū)域時，在軸承外環(huán)和軸承座之間的接觸面也能夠構成為近似線形，其中如上所 述，支承面應環(huán)繞地并且在結構的軸向方向上大致緊貼在軸承外環(huán)的外表面的中心上。
下面借助附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。附圖中示出
圖1示出具有倚靠殼體和倚靠殼體蓋軸向支承的在轉向裝置殼體中的滾珠螺母 的軸承結構；
圖2示出外軸承座的具有凸狀構造的在已插入的套筒中的軸承的軸向支承裝置； 以及
圖3示出具有用于徑向支承軸承外環(huán)的環(huán)繞的肋的相應于圖2的結構。
具體實施方式
在圖1中示出電動地驅動的機動車助力轉向裝置的剖面的縱剖視圖。所述剖面示 出沿著在下述區(qū)域中的對稱軸線A的縱剖面的上半部，在所述區(qū)域中滾珠螺母I與絲杠2 接合。在滾珠螺母I和絲杠2之間以本身已知的方式設置有滾珠螺桿的滾珠3。滾珠螺母 I可轉動地安裝在軸承4中。所述軸承4具有內環(huán)5，所述內環(huán)固定地安置在滾珠螺母I的 軸承座6上。此外，軸承4具有外環(huán)7，所述外環(huán)設置在支架的軸承座8上。在所述實施形 式中，支架包括大致管形地構成在所述區(qū)域中的轉向裝置殼體9，所述轉向裝置殼體由殼體 蓋10封閉。所述殼體蓋10在轉向裝置殼體的外側上包圍所述轉向裝置殼體9，并且借助于 未示出的固定機構固定在轉向裝置殼體9上。
此外，滾珠螺母I支承中間套11，在所述中間套上抗扭地固定齒帶驅動裝置的皮 帶盤12。在本發(fā)明中有意義的是，軸承外環(huán)7容納在軸承座8中并且特別是在縱軸線A的 軸向方向上支承。這在下面詳細說明。
如在滾動軸承中常見的，軸承外環(huán)7設有外周面15、第一端側16和第二端側17。 波紋彈簧18緊貼在第一端側16上，所述波紋彈簧倚靠止動擋圈19支承。相應地，第二端 側17倚靠波紋彈簧20支承，所述波紋彈簧又在縱軸線A的軸向方向上倚靠止動擋圈21支 承。波紋彈簧18和20是環(huán)形的彈簧，所述彈簧具有大致相同的半徑，所述半徑優(yōu)選與軸承 外環(huán)7的半徑一致。波紋彈簧18和20不是平坦的，而是在根據(jù)圖1的側視圖中具有波紋 形的構造，所述波紋形構造允許波紋彈簧18和20在軸向方向上在軸承外環(huán)7和止動擋圈 19或21之間壓縮。在此發(fā)生彈性變形，所述彈性變形是可逆的，并且如在圖1中示出的，在 靜止狀態(tài)下在止動擋圈19和21之間的中心定位軸承外環(huán)7。波紋彈簧18和20同樣是簡 單的、經(jīng)試驗的構件，所述構件也不會由于在軸向方向上高的負載而損壞。止動擋圈19和 21是鋼環(huán)，所述鋼環(huán)優(yōu)選是經(jīng)淬火的。所述鋼環(huán)適于吸收在工作中波紋彈簧18和20的輕 微地運動，而同樣由硬的材料制成的波紋彈簧不加入止動擋圈19和21中。那么因此，當支 架(在這里為轉向裝置殼體9和殼體蓋10)由輕金屬合金或類似的、相對軟的金屬制成時， 使用止動擋圈19和21是特別有利的。
所示出的結構提出，止動擋圈19直接緊貼在轉向裝置殼體9的端側22上。第二止 動擋圈21相應地緊貼在殼體蓋10的環(huán)形凸緣23上，所述殼體蓋在已安裝的狀態(tài)下以一定 距離與端側22相對置。在徑向方向上，軸承外環(huán)7借助它的外周面15支承在腹板24上， 所述腹板環(huán)繞地構成在軸承座8中。腹板24與軸承外環(huán)7形成窄的、環(huán)形環(huán)繞的支承面， 所述支承面能夠實現(xiàn)軸承外環(huán)7相對于軸承座8的在小范圍內的傾斜。
最后，軸承內環(huán)5通過螺紋螺母25固定在軸承內環(huán)的軸承座6中，所述螺紋螺母 擰緊在螺母I的相應的螺紋上。
為了安裝，首先安裝與螺母I抗扭的組件。所述組件包括套筒11和皮帶盤12以及 軸承4。然后，將所述組件與波紋彈簧18和止動擋圈19共同導入轉向裝置殼體9中，直到 所述止動擋圈19緊貼在轉向裝置殼體9的端側22上。絲杠2能夠在安裝過程前或后旋入 螺母I中。然后，將波紋彈簧20和止動擋圈21安置在軸承外環(huán)7上，并且蓋上殼體蓋10， 并且固定在殼體9上的未示出的法蘭區(qū)域中。
現(xiàn)在，在工作時，電動的伺服電動機能夠通過皮帶傳動裝置使皮帶盤12并且因此 使螺母I轉動，從而通過滾珠3使絲杠2軸向移動，所述軸向移動最終引起用于機動車的轉 向運動。滾珠螺母I能夠在軸承座8中以已說明的方式沿軸向方向抵抗波紋彈簧18和20的復位力運動。在腹板24的區(qū)域中的窄的支承面也允許輕微的傾斜運動。因此能夠吸收 動態(tài)載荷，所述動態(tài)載荷在沒有所述特殊的軸承結構的情況下導致螺母I和絲杠2在滾珠 3的區(qū)域中的高載荷。
在圖2中示出本發(fā)明的另一實施形式。相同的或起相同作用的構件具有相同的附 圖標記。在根據(jù)圖2的實施形式中，軸承4設計成更小。所述軸承的外軸承環(huán)7如在圖1 中沿軸向方向向右通過波紋彈簧20和止動擋圈21倚靠殼體蓋10的環(huán)形凸緣23支承。在 相反的軸向方向上，軸承外環(huán)7借助它的端側16通過波紋彈簧18和止動擋圈19倚靠環(huán)形 凸緣26支承，所述環(huán)形凸緣構成在套筒27中。所述套筒27是基本上為管形的構件，所述 構件分為下面說明的多個部段。
套筒27具有內直徑，所述內直徑大到，使得滾珠螺母、中間套11和螺紋螺母25能 夠被引導通過套筒27。在圖2中左邊示出的第一部段具有外直徑，所述外直徑相應于轉向 裝置殼體9的內直徑。套筒27能夠借助所述部段導入轉向裝置殼體9中。緊接著蓋部段， 套筒27的外直徑在環(huán)形凸緣28中擴大，以至于環(huán)形凸緣28能夠緊貼在轉向裝置殼體9的 端側22上。套筒27的在另一部段中變大的外直徑大致相應于轉向裝置殼體9的外直徑和 蓋10的在所述區(qū)域中的內直徑，其中，在套筒27和殼體蓋10之間設有間隙。
在圖2中的環(huán)形凸緣26中，套筒27的內直徑從相應于止動擋圈19的內直徑的值 擴大為比止動擋圈19的內直徑更大并且也比波紋彈簧18的內直徑更大的內直徑，所述止 動擋圈19緊貼在所述環(huán)形邊緣上。因此，波紋彈簧18和止動擋圈19能夠被導入套筒27 中，直到它們緊貼在環(huán)形邊緣26上。套筒27的外直徑在所述區(qū)域中保持不變。在對稱軸 線A的軸向方向上大致與軸承外環(huán)7的左端側16的位置重疊的位置上連接有套筒27的向 內凸起的區(qū)域29。區(qū)域29以凸面或球面的方式構成，使得在貫通的凸狀曲面中半徑從在波 紋彈簧18的區(qū)域中的較大的半徑持續(xù)地縮小直到最小半徑30，以便隨后再次增加，例如直 到在波紋彈簧18的區(qū)域中較大的內直徑的值。所述凸出的區(qū)域29終止在套筒27也終止 的地方。在那里構成端側31，所述端側平坦地且正好垂直于軸線A地定向。套筒27的外側 具有純圓柱形的部段34，所述部段以恒定的直徑與殼體蓋10間隔小的距離32地延伸，并且 所述部段借助裝配斜面33向著端面31逐漸變細。
套筒27的在凸出的區(qū)域29中的最小半徑30的區(qū)域中的內直徑相應于所述軸承 外環(huán)7的外直徑。因為軸承外環(huán)7的外側在幾何結構上相應于具有恒定的直徑的圓柱體， 軸承外環(huán)7的支承面在已示出的位置上接近線形地位于凸出的區(qū)域29上。在最后，軸承外 環(huán)7并且借助所述軸承外環(huán)，軸承4以及由滾珠螺母1、滾珠3和絲杠2組成的整個結構能 夠沿軸線A的方向抵抗波紋彈簧18和20的復位力移動。但是，軸承外環(huán)7也能夠由于在 凸出的區(qū)域29中的線形的支承，在受限的范圍內傾斜。因此確保了作用在螺母I上的動態(tài) 的載荷通過軸承4的一定程度的移動能夠在所述載荷的峰值載荷方面中和。
根據(jù)圖2的實施形式比根據(jù)圖1的實施形式具有的優(yōu)點是，軸承4的尺寸能夠更 小地確定，并且主要通過套筒27能夠繼續(xù)預安裝整個組件。套筒27特別是能夠在插入轉 向裝置殼體9前已經(jīng)容納波紋彈簧18和止動擋圈19以及軸承4，所述軸承4具有安裝在其 中的螺母1，并且需要時還具有已經(jīng)旋入的絲杠2。將套筒27插入軸承9中比根據(jù)圖1的 實施形式的安裝更簡單。在多種情況下，裝配優(yōu)點勝過用于制造套筒27的增加的耗費。可 替代地，可設想并且可能的是，套筒27借助部段34壓入殼體蓋中，相應地不存在距離32或者借助相應的壓配合設計。在所述可替代的實施形式中，由軸承4和波紋彈簧18、20以及止動擋圈19組成的包以這種方式構造為具有機動車助力轉向裝置的剩余部分的預安裝組件。一個簡化的實施形式提出，所述套筒27由硬的或經(jīng)淬火的鋼合金制成。在未示出的所述實施形式中，能夠取消止動擋圈19，以至于波紋彈簧18能夠直接倚靠套筒27的環(huán)形凸緣26支承。在選擇適宜的材料的情況下不存在波紋彈簧18逐漸進入套筒27的材料中的風險。如上所述，轉向裝置殼體9和殼體蓋10能夠由輕金屬合金或也能夠由適宜的塑料制成。
圖3示出本發(fā)明的第三實施形式，在所述實施形式中與圖1不同的是，設有用于將軸承4安裝在轉向裝置殼體9中的套筒27。就這方面來說，所述實施形式相應于在圖2中示出的實施形式。與圖2不同，在軸承4的軸承座8的區(qū)域中的套筒27具有指向內的環(huán)繞的腹板24。就這方面來說，根據(jù)圖3的實施形式在軸承座8的區(qū)域中相應于圖1說明的實施形式。也在圖3中的實施形式中獲得由于套筒27的裝配優(yōu)點。但是，具有環(huán)繞的腹板24 的軸承座8能夠比在圖2中示出的在軸承座的區(qū)域中凸出的區(qū)域更簡單地制成。腹板24 尺寸的確定為足夠窄，以便當外部的動態(tài)載荷要求時，也在這里允許軸承4的輕微傾斜。
應僅預先加以考慮地提及，轉動的構件以及套筒并且轉向裝置殼體9的和殼體蓋 10的內部區(qū)域以及套筒27基本上與縱軸線A旋轉對稱地構成。套筒27特別是能夠制成為轉動件。
在所有實施形式中可設想和可能的是，處于摩擦接觸的表面設有減少摩擦的表面。
附圖標記列表
I滾珠螺母
2絲杠
3滾珠
4軸承
5內環(huán)
6軸承座
7外環(huán)
8軸承座
9轉向裝置殼體
10殼體蓋
11中間套
12皮帶盤
15周面
16端側
17端側
18波紋彈簧
19止動擋圈
20波紋彈簧
21止動擋圈
22端側
23環(huán)形凸緣
24腹板
25螺紋螺母
26環(huán)形凸緣
27套筒
28環(huán)形凸緣
29凸出的區(qū)域
30半徑
31端側
32間隙
33裝配斜面
34 部段
權利要求
1.一種特別是用于機動車的助力轉向裝置，具有伺服電動機，所述伺服電動機能夠通過在支架(9、10)中能轉動地安裝在軸承(4)中的螺母(I)驅動能軸向移動的結構元件，其中，所述螺母(I)與構成在所述結構元件上的絲杠(2)接合，并且所述螺母(I)通過所述軸承(4)在軸向方向上借助于彈簧元件(18、20)相對于所述支架(9、10)彈性地支承，以及在徑向方向上沿著窄的環(huán)繞的接觸面(8、30)支承在所述支架(9、10)上，其特征在于，所述彈簧元件(18、20)是波紋彈簧。
2.如權利要求1所述的助力轉向裝置，其特征在于，在所述彈簧元件(18、20)和所述支架(9、10)之間插入止動擋圈(19、21)。
3.如上述權利要求之一所述的助力轉向裝置，其特征在于，所述波紋彈簧(18、20)分別設置在所述軸承⑷的外環(huán)(7)和所述支架(9、10)的環(huán)形凸緣(22、23、26)之間。
4.如上述權利要求之一所述的助力轉向裝置，其特征在于，所述支架包括殼體(9)和殼體蓋(10)，其中，所述環(huán)形凸緣(23)中的一個構成在所述殼體蓋(10)上，并且其中，所述另一環(huán)形凸緣(22、26)構成在所述殼體(9)上或者構成在能夠導入所述殼體(9)的套筒(27)上。
5.如上述權利要求之一所述的助力轉向裝置，其特征在于，除了所述環(huán)形凸緣(26)以外，所述套筒(27)還具有軸承座(8)，所述軸承座保持所述軸承(4)的所述軸承外環(huán)(7)的外部的周面(15)。
6.如上述權利要求之一所述的助力轉向裝置，其特征在于，所述軸承座(8)與所述軸承外環(huán)(7)形成支承面，所述支承面在結構的軸向方向(A)上比所述軸承外環(huán)(7)本身更窄。
7.如上述權利要求之一所述的助力轉向裝置，其特征在于，所述支承面構成為環(huán)繞的肋(24)ο
8.如上述權利要求之一所述的助力轉向裝置，其特征在于，所述支承面線形地構成為所述軸承座⑶的凸出的、向內指向所述軸承⑷的表面(29)的局部區(qū)域(30)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種特別是用于機動車的助力轉向裝置，其具有伺服電動機，所述伺服電動機能夠通過可在支架(9、10)中轉動地安裝在軸承(4)中的螺母(1)驅動可軸向移動的結構元件，其中，所述螺母(1)與構成在所述結構元件上的絲杠(2)接合，并且通過所述軸承(4)在軸向方向上借助于彈簧元件(18、20)相對于所述支架(9、10)彈性地支承，以及在徑向方向上沿著窄的環(huán)繞的接觸面(8、30)支承在所述支架(9、10)上，其中，所述彈簧元件(18、20)是波紋彈簧。
文檔編號B62D5/04GK103057581SQ20111035180
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權日2011年10月24日
發(fā)明者亞歷山大·基福留克, 丹尼斯·孔特納, 杰爾格利·拉茲洛 申請人:蒂森克虜伯普利斯坦有限公司