專利名稱：動力轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 涉及一種動力轉(zhuǎn)向裝置、特別是用于車輛的電動助力轉(zhuǎn)向裝置，其具有根據(jù)權(quán)利要求I的前序的、由伺服馬達驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。
背景技術(shù)：
DE10310492A1示出并描述了一種電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其中一個伺服馬達驅(qū)動一個軸向可移動的構(gòu)件，該構(gòu)件以它的滾珠絲杠與一個軸向固定地支承在機架上的螺母的內(nèi)螺紋相嚙合。該螺母與一個牽引工具傳動機構(gòu)的一個皮帶輪在伺服馬達和如此構(gòu)成的絲杠之間以不可相對旋轉(zhuǎn)的方式連接。該螺母經(jīng)由一個徑向固定軸承支撐并支承在機架上。該徑向軸承構(gòu)成為滾動軸承、特別是四點軸承，因為特別是也要接受軸向力。通過合適的措施，減小了由于在動力轉(zhuǎn)向裝置的運行中快速變換的、作用到軸承環(huán)和滾動體上的軸向力而導(dǎo)致的四點軸承的間隙以及支座的嘎嘎聲。在動力轉(zhuǎn)向裝置中還已知了旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件，其以滾動軸承支承，其中滾動軸承例如在一個轉(zhuǎn)向柱傳動裝置的一個轉(zhuǎn)向螺母的支承時具有待接受的軸向力。然而，在這種動力轉(zhuǎn)向裝置的運行中出現(xiàn)的、快速變換的作用到如下滾動軸承的軸承環(huán)上的軸向力特別地通過滾動軸承的軸承環(huán)的不同的變熱在動力轉(zhuǎn)向裝置的運行開始時導(dǎo)致在滾動軸承中的間隙變化。通過這些間隙變化可能在動力轉(zhuǎn)向裝置的運行開始時偶爾產(chǎn)生嘎嘎聲，直到通過滾動軸承的構(gòu)件的均勻變熱最終出現(xiàn)結(jié)構(gòu)上預(yù)定的運行間隙。在低的工作溫度下，該軸承間隙在軸承摩擦方面是不利的。已知的滾動軸承類型在動力轉(zhuǎn)向裝置中的特定的應(yīng)用領(lǐng)域并不總是能夠在所述的運行階段防止發(fā)出噪音。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，給出一種其運行噪音和摩擦被最小化的動力轉(zhuǎn)向裝置。該任務(wù)通過具有權(quán)利要求I的特征的動力轉(zhuǎn)向裝置解決。滾動軸承的外環(huán)或內(nèi)環(huán)沿一個大約垂直于一個軸向旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件的縱軸線延伸的分界面被分為兩個環(huán)半部或環(huán)部分，這兩個環(huán)部分沿軸向相互彈性加載，其中環(huán)部分的相互面向的端面以角度從它們的徑向外側(cè)向它們的徑向內(nèi)側(cè)相向定向并且在這些端面之間設(shè)置橫截面為錐形的元件，該元件具有比外環(huán)或內(nèi)環(huán)的熱膨脹系數(shù)高的熱膨脹系數(shù)，實現(xiàn)的一種可能就是，使?jié)L動軸承或其軸承間隙與當前的工作溫度相適應(yīng)，或者通過工作溫度能夠?qū)崿F(xiàn)一個恒定的軸承間隙。具有較高熱膨脹系數(shù)的元件基于其錐形的、朝向滾動軸承的中心逐漸變窄的橫截面，能夠在膨脹時徑向向外地朝向軸承窩移動并且在由于冷卻影響而收縮時徑向地朝向滾動軸承中心移動。在具有較大熱膨脹系數(shù)的元件膨脹時可以將環(huán)半部基于其彈性加載而相向移動。由此可以將環(huán)半部中的軸承槽(Lagernut)的側(cè)面移動到滾動軸承的滾動體上并且軸承間隙重新與較高的軸承溫度相適應(yīng)。在具有較高熱膨脹系數(shù)的元件在冷卻條件下收縮時，各環(huán)半部沿軸向相互遠離移動并且軸承間隙與較低的溫度相適應(yīng)。優(yōu)選的實施例來自于從屬權(quán)利要求。在一個特別優(yōu)選的實施例中，由伺服馬達驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件是沿軸向最大程度地不可移動地支承在機架中的螺母，所述螺母與軸向可移動的構(gòu)件構(gòu)成絲杠并且由滾動軸承支承在機架中，所述軸向可移動的構(gòu)件的螺紋與螺母的內(nèi)螺紋相嚙合。一個或多個彈性元件可以使環(huán)半部相互彈性加載。已表明，不期望的軸承間隙可能在具有不分開的軸承環(huán)的滾動軸承在同類型的轉(zhuǎn)向機構(gòu)中的相應(yīng)的安裝狀態(tài)下出現(xiàn)，即按時間順序首先滾動軸承的外環(huán)通過從內(nèi)燃機到動力轉(zhuǎn)向裝置的機架或殼體的熱傳導(dǎo)變熱并且隨后內(nèi)環(huán)變熱。在此，該外環(huán)擴展，從而凸肩在軸承縱軸線的徑向上遠離運動。因此，有利地一方面將外環(huán)沿徑向方向分為兩個環(huán)部分或半部并且將具有較高熱膨脹系數(shù)的元件設(shè)置在環(huán)半部之間作為具有錐形式或部分錐形的橫截面的環(huán)。在元件的每個側(cè)面上的錐角在此優(yōu)選選擇為大約在5°到50°之間。具有更高熱膨脹系數(shù)的環(huán)形元件產(chǎn)生的徑向膨脹與該元件的尺寸相關(guān)。該元件的幾何尺寸與整體尺寸以及在其安裝地點處的工作溫度相關(guān)。將元件的內(nèi)半徑選擇為大于外環(huán)的最大內(nèi)半徑，從而元件可以徑向膨脹，而不與滾動體也不與外環(huán)的外圓周的支承面產(chǎn)生接觸。顯然這種情況在一個設(shè)置在內(nèi)環(huán)上的具有較高熱膨脹系數(shù)的元件中也同樣適用?；蛘咄ㄟ^環(huán)形元件的尺寸設(shè)計和/或通過在機架中適當?shù)牧艨眨摥h(huán)形元件的徑向移動是可能的。元件的熱膨脹系數(shù)αΒ優(yōu)選在鋼和鋁的熱膨脹系數(shù)之間，亦即在大約ZexKT6IT1至Iexio-6K-1之間。優(yōu)選地使用如鋁或黃銅這樣的材料來制造該元件。這兩個環(huán)半部優(yōu)選地借助于沿軸向相反地相互作用的彈性元件彈性加載。所述彈性元件可以由一種彈性體材料構(gòu)成，或者構(gòu)成為各種形狀的鋼彈簧，例如構(gòu)成為波形彈簧、盤形彈簧或作為螺旋壓力彈簧，其相互間隔地環(huán)繞環(huán)半部的側(cè)周邊設(shè)置。螺旋壓力彈簧支撐在構(gòu)成軸承窩(Lagernest)的機架或固定在機架上的構(gòu)件與外環(huán)或內(nèi)環(huán)的環(huán)半部的端面之間。也可以適宜地構(gòu)成彈簧夾形式的彈性元件或多個這樣的彈性元件，其軸向搭接各環(huán)半部或穿過環(huán)部分上的開口。外環(huán)或內(nèi)環(huán)優(yōu)選具有一個關(guān)于徑向分界面對稱的橫截面。滾動軸承適宜地構(gòu)成為滾珠軸承、特別是深溝球軸承。其可以是一排或兩排的，或者構(gòu)成為四點軸承或通過兩個徑向推力球軸承構(gòu)成。所述軸向可移動的構(gòu)件構(gòu)成為螺桿或齒條一螺紋部段。所述軸向可移動的構(gòu)件可以以已知的方式經(jīng)由轉(zhuǎn)向橫拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)臂與機動車的可轉(zhuǎn)向的車輪連接。螺紋部段或螺桿與待支承的螺母共同作用，其中，如此構(gòu)成的絲杠是電動或液壓助力轉(zhuǎn)向裝置或外力轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向機構(gòu)的部分。所述機架實現(xiàn)為轉(zhuǎn)向機構(gòu)殼體，其因此構(gòu)成用于由此實現(xiàn)的滾珠螺母一螺桿傳動機構(gòu)或滾珠螺母一液壓傳動機構(gòu)的一個結(jié)構(gòu)單元。優(yōu)選地，所述伺服馬達作為電動馬達以脈寬調(diào)制的方式被控制并且它的縱軸線平行于齒條或螺桿設(shè)置，從而所述動力轉(zhuǎn)向裝置優(yōu)選地構(gòu)成為軸線平行的電動動力轉(zhuǎn)向裝置。電動馬達的馬達軸以不可相對旋轉(zhuǎn)的方式與皮帶輪相連接。一個在該皮帶輪上運行的皮帶此外經(jīng)由一個皮帶輪繃緊在螺母上或螺母處。兩個皮帶輪構(gòu)成一個自繃緊的牽引工具傳動機構(gòu)。皮帶可以構(gòu)成為齒帶。也可以在牽引工具傳動機構(gòu)中構(gòu)造兩個不同的皮帶類型的組合。代替自繃緊的牽引工具傳動機構(gòu)，可以將伺服馬達設(shè)定為相對于軸向可移動的構(gòu)件和螺母的縱軸線可移動。


現(xiàn)在根據(jù)一個實施例對本發(fā)明進一步描述并且根據(jù)附圖對本發(fā)明進一步復(fù)述。附圖中圖I 一個依據(jù)本發(fā)明的動力轉(zhuǎn)向裝置的部分縱向截面圖；圖2 —個用于圖I中的動力轉(zhuǎn)向裝置的螺母的滾動軸承的示意的、非按照比例的橫截面圖。
具體實施例方式圖I中示出了用于轎車的構(gòu)成為電動助力轉(zhuǎn)向裝置的動力轉(zhuǎn)向裝置I的部分縱向 截面圖。動力轉(zhuǎn)向裝置I的重要的構(gòu)件是由鋁壓鑄形成的一個構(gòu)成為封閉的轉(zhuǎn)向機構(gòu)殼體27。該轉(zhuǎn)向機構(gòu)殼體27具有一個徑向凸緣28，借助于螺栓29 —個電動伺服馬達2被擰接到該徑向凸緣上。電動伺服馬達2用于提供轉(zhuǎn)向助力到一個齒條24的一個螺紋部段25上。齒條24實現(xiàn)了一個在轉(zhuǎn)向機構(gòu)殼體27中軸向可移動的構(gòu)件6。在齒條24的未示出的軸向端部上鉸接地固定有轉(zhuǎn)向橫拉桿，其連同轎車的受控的車輪的轉(zhuǎn)向節(jié)臂用于在齒條24的軸向移動時進行轉(zhuǎn)向角調(diào)整。齒條24的螺紋部段25以其螺紋7與一個構(gòu)成螺母5的旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件5’的內(nèi)螺紋8相嚙合。螺母5構(gòu)成為滾珠螺母26或球循環(huán)螺母。一個由電動伺服馬達2驅(qū)動的絲杠3由此構(gòu)成。滾珠螺母26環(huán)繞螺紋部段25可旋轉(zhuǎn)地支承在機架4中，但是沿軸向最大可能地不可移動地設(shè)置。滾珠螺母26軸向地和徑向地經(jīng)由滾動軸承9的一個構(gòu)成為內(nèi)環(huán)10的軸承環(huán)和一個構(gòu)成為外環(huán)11的軸承環(huán)支承在機架4或轉(zhuǎn)向機構(gòu)殼體27中。滾動軸承9構(gòu)成為滾珠軸承23。滾動軸承9的內(nèi)環(huán)10固定在轉(zhuǎn)向機構(gòu)殼體27的一個機殼蓋32中的兩個止擋30、31之間。電動伺服馬達2經(jīng)由一個牽引工具傳動機構(gòu)與螺母5作用連接，其中構(gòu)成為齒帶的皮帶33運行在螺母5上的一個皮帶輪34上。皮帶輪34以一個臺階圓柱形的套的形式構(gòu)成并且以它的面向滾動軸承9的端面35構(gòu)成用于內(nèi)環(huán)10的止擋31。皮帶33還運行在一個未示出的皮帶輪上，該皮帶輪以不可相對旋轉(zhuǎn)的方式與電動伺服馬達2的馬達軸連接。伺服馬達2按照描述一個期望的轉(zhuǎn)向角和一個車輪轉(zhuǎn)向角的傳感器信號由一個未示出的控制和/或調(diào)節(jié)裝置進行控制。由此螺母沿一個或另一個方向轉(zhuǎn)動并且齒條24沿一個或另一個方向移動。另一方面，由車輪反作用力導(dǎo)出的軸向力導(dǎo)入到螺母5上。此外，在一個轉(zhuǎn)向手柄上的轉(zhuǎn)向運動時在螺母5上產(chǎn)生向一個或另一方向轉(zhuǎn)變的作用到滾動軸承9上的軸向力。在運行開始時滾動軸承9的外環(huán)11首先變熱，因為熱量通常從一個其中安裝有轉(zhuǎn)向機構(gòu)殼體27的發(fā)動機艙首先從外向轉(zhuǎn)向機構(gòu)殼體27和殼體蓋32輻射。如圖2特別地示出，外環(huán)11沿一個在中心在滾動軸承9的徑向方向上延伸的分界面12分為兩個關(guān)于該分界面12對稱的環(huán)半部13、14。在此，環(huán)半部13、14的面向分界面12的各端面15、16沒有各自地平行于分界面12被引導(dǎo)，而是各端面15、16相對于分界面12以一個角度β從沿滾動軸承9的徑向方向觀察的外側(cè)17朝向內(nèi)側(cè)18延伸。由此，在環(huán)半部13、14之間形成一個橫截面為錐形或截錐形的環(huán)形的間隙。該間隙通過一個同樣環(huán)形的、具有比外環(huán)和內(nèi)環(huán)的熱膨脹系數(shù)αΑ更高的熱膨脹系數(shù)αΒ (處于鋁的膨脹系數(shù)的量級)的元件19部分地填充如下，使得元件到軸承外側(cè)和內(nèi)側(cè)或到外環(huán)11的外側(cè)17和內(nèi)側(cè)18保留一個徑向距離。元件19的該徑向較小的尺寸是需要的，因為元件在熱或冷卻影響下沿徑向方向膨脹或收縮顯著更多。在元件19的相應(yīng)的徑向移動時，(當元件19在冷卻影響下收縮時)兩個環(huán)半部13、14沿軸向方向彼此分離地移動并且(當元件19在熱影響下膨脹時)兩個環(huán)半部沿軸向方向相向移動。環(huán)半部13、14通過構(gòu)成為螺旋壓力彈簧22的彈性元件20、21相互彈性加載。為此，繞滾動軸承9的整個圓周以相同的切向間距設(shè)置的彈性元件20、21支撐在止擋30、31與相應(yīng)的環(huán)半部或其軸向端面之間。通過本發(fā)明的滾動軸承9的構(gòu)造能夠?qū)崿F(xiàn)一個總是不變的軸承間隙并且避免滾 動軸承9中的噪音形成和摩擦，因為滾動軸承9在運行中出現(xiàn)的熱膨脹對滾動軸承9的公差沒有影響，因為該公差被補償了。
權(quán)利要求
1.一種動力轉(zhuǎn)向裝置、特別是用于車輛的電動助力轉(zhuǎn)向裝置，該動力轉(zhuǎn)向裝置包括在機架(4)中的由伺服馬達(2)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件(5’)以及用于將支承構(gòu)件(5’)沿軸向和徑向支承在機架(4)中的滾動軸承(9)，其特征在于，滾動軸承(9)的至少一個內(nèi)環(huán)(10)或外環(huán)(11)沿一個大約垂直于所述旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件(5’)的縱軸線延伸的分界面(12)被分為兩個環(huán)部分(13、14)，這兩個環(huán)部分沿軸向被互相彈性加載，并且各環(huán)部分(13、14)的相互面向的端面(15、16)以一個角度(β )從它們的徑向外側(cè)(17)向它們的徑向內(nèi)側(cè)(18)相向定向并且在這些端面(15、16)之間設(shè)置橫截面為錐形的元件(19)，該元件具有比外環(huán)(11)或內(nèi)環(huán)(10)的熱膨脹系數(shù)(Cia)高的熱膨脹系數(shù)(αΒ)，并且在熱導(dǎo)入時元件(19)沿徑向如此膨脹以致環(huán)部分(13、14)沿軸向相向移動，并且在冷卻時元件(19)沿徑向收縮并且環(huán)部分(13、14)沿軸向彼此遠離地移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，構(gòu)件(5’)是沿軸向最大程度地不可移動地支承在機架(4)中的螺母(5)，所述螺母與軸向可移動的構(gòu)件(6)構(gòu)成絲杠(3)并且由滾動軸承(9 )支承在機架(4)中，所述軸向可移動的構(gòu)件的螺紋(7 )與螺母(5 )的內(nèi)螺紋(8)相嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，環(huán)部分(13、14)借助于至少一個彈性元件(20)互相彈性加載。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3之一所述的動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述橫截面為錐形的元件(19)具有環(huán)形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4之一所述的動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述橫截面為錐形的元件(19)在大約100°C時具有在大約ZeXKT6IT1至16XKT6IT1之間的熱膨脹系數(shù)(αΒ)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5之一所述的動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，角度(β)大于5°。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6之一所述的動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述橫截面為錐形的元件(19)由鋁或黃銅或者它們的合金之一構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7之一所述的動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，兩個環(huán)部分(13、14)借助于相互反向作用的彈性元件(20、21)被彈性加載。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，彈性元件(20、21)由一種彈性體材料構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，彈性元件(20、21)是盤形彈簧或波形彈簧或螺旋壓力彈簧(22)，所述彈簧元件相互間隔地圍繞環(huán)部分(13、14)在環(huán)部分的周邊上支承在機架(4)或一個固定在機架上的構(gòu)件與環(huán)半部(13、14)之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至10之一所述的動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，彈性元件(20)或多個彈性元件(20、21)沿軸向穿過或搭接兩個環(huán)部分(13、14)并且施加將兩個環(huán)部分(13、14)朝彼此牽拉的軸向拉力。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至11之一所述的動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，滾動軸承(9)的內(nèi)環(huán)(10 )和外環(huán)(11)具有關(guān)于分界面(12 )對稱的橫截面。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至12之一所述的動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，滾動軸承(9)是一個滾珠軸承(23 )、一個深溝球軸承或一個四點軸承或兩個徑向推力球軸承。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至13之一所述的動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述軸向可移動的構(gòu)件(6)是具有螺紋部段(25)的螺桿或齒條，沿軸向不可移動地支承的滾珠螺母(26)繞所述螺桿或齒條旋轉(zhuǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至14之一所述的動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，動力轉(zhuǎn)向裝置(I)是電動助力轉(zhuǎn)向裝置，其中，伺服電機(2)的與所述沿軸向可移動的構(gòu)件(6)的軸線平行設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種動力轉(zhuǎn)向裝置(1)、特別是一種用于車輛的電動助力轉(zhuǎn)向裝置，該動力轉(zhuǎn)向裝置具有由伺服馬達(2)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(5’)以及具有在機架(4)中用于軸向和徑向支承構(gòu)件(5’)的滾動軸承(9)。為了給出一種其運行噪音和其摩擦被最小化的動力轉(zhuǎn)向裝置，設(shè)定，滾動軸承(9)的至少一個內(nèi)環(huán)(10)或外環(huán)(11)沿一個大約垂直于旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件(5’)的一個縱軸線延伸的分界面(12)被分為兩個環(huán)部分(13、14)，這兩個環(huán)部分沿軸向被互相彈性加載，并且環(huán)部分(13、14)的相互面向的端面(15、16)以角度(β)從它們的徑向外側(cè)(17)向它們的徑向內(nèi)側(cè)(18)相向定向并且在端面(15、16)之間設(shè)有一個具有比外環(huán)(11)或內(nèi)環(huán)(10)的熱膨脹系數(shù)(αA)更高的熱膨脹系數(shù)(αB)的橫截面為錐形的元件(19)，從而在熱導(dǎo)入時通過元件(19)的膨脹能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)部分(13、14)軸向地相向移動，并且在元件(19)冷卻時環(huán)部分(13、14)可以沿軸向彼此遠離地移動。
文檔編號F16C25/08GK102939468SQ201180014135
公開日2013年2月20日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者S·弗勒利希 申請人:Zf操作系統(tǒng)有限公司