专利名称：带有弹性支承的滚珠循环丝杆传动装置的伺服转向器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分特征的带有滚珠循环丝杆传动装置(Kugelumlauf-Spindel-Getriebe )的伺服转向器。
技术背景由DE 10310492A1已知一这种类型的祠月l转向器。这一类资料介绍了一种由皮带和皮带轮组成的转向传动装置。其 中电机输出轴和推杆分别配备一皮带轮，它们借助于皮带相互连接。 其中推杆构成一滚珠螺母丝杆传动单元的一部分，此外，它包含一偏 心环、 一滚珠螺母或转向螺母、 一轴承以及一皮带轮。推杆和滚珠螺 母基本上构成一滚珠丝杆。滚珠螺母通过轴承支承在转向器壳体内。偏心环使得可以改变电机输出轴和推杆之间的轴间距，从而可无 预紧力地进行皮带和皮带轮的安装。这里对于滚珠螺母的支座重要的是，支座既在轴向又在径向具有 最小的间隙，此外支座应该具有一定的摆动性能。对此由一般的现有 技术已知向心球轴承以及四点式轴承，其中向心球轴承虽然具有良好 的摆动性能，但是具有大的轴向间隙，普通的四点式轴承虽然具有小 的轴承间隙，但摆动性能不好，还已知软支承四点式轴承(例如通过 弹簧元件)，但是它们结构复杂，并具有其他不希望的副作用。特别是如果待支承的元件是转向系统的滚珠螺母丝杆传动装置的 滚珠螺母，它首先适合于大的轴向力，那么在行驶时便出现大的转向 横拉杆力，它可能导致丝杆显著弯曲，横向力和弯矩造成传动单元内 不均匀的负荷分配和零件(滚珠螺母、丝杆、滚珠)额外的负荷。如 果这些负荷不允许地高，那么达不到要求的寿命。局部出现的横向力和弯矩也由于误差、形状和位置偏差或调整过 程在装配期间便已经出现，并导致应力过大、摩擦力升高直至卡死。
此外现有技术还参见DE 10052275A1以及EP 0101579B1和 EP0133003B1。发明内容因此本发明的目的是，制造一种带有滚珠循环丝杆传动装置的伺 服转向器，其中滚珠循环丝杆传动装置的延伸的元件可旋转地支承， 支座应具有非常小的轴向间隙和好的摆动性能，以平衡干扰力。 按本发明，此目的由权利要求1的特征部分实现。 本发明的伺服转向器使得可以以非常小的轴向间隙和好的摆动性 能或摆动角和摆动力矩将延伸的元件支承在转向传动装置内，以平衡 干扰力。本发明适合于用特别的方法支承具有皮带和皮带轮的转向传动装 置的滚珠螺母丝杆传动单元的滚珠螺母。这里发明者认识到，干扰力主要来源的转向横拉杆力的横向分力及作用方向取决于转向横拉杆或 汽车的指向和弹性回缩，其中作用方向虽然不是恒定的，但是对于重要的栽荷的情况在一有限的偏差范围内波动。这里按本发明设定，支座可以根据干扰力的作用方向允许摆动运 动。因此在一种优选实施形式中设定，支座具有一轴承，该轴承可以 绕至少一个轴承摆动轴线摆动，其中轴承摆动轴线至少近似相应于干 扰力摆动轴线，干扰力强制所述元件绕该轴作摆动运动。因此支承的 元件包括轴承可绕一摆动轴线摆动，它大致相当于转向系统的最佳摆 动轴线或由千扰力产生的干扰力摆动轴线。通过确定优先的轴承摆动 轴线，本发明的装置具有一结构简单和适合于长期使用的结构。如果轴承是摆动装置的一部分(直接内置在其中)或轴承安装或 固定在摆动装置内，是有利的。轴承最好是轴向间隙非常小的滚珠轴承，例如四点式轴承。本发明的方案使得可以少间隙或无间隙地支承，其中支座具有一 大的具有可计算的摆动扭矩的绕一优选轴线(轴承摆动轴线)的摆动 角，该优选轴线最好相当于干扰力摆动轴线，对于支座允许高的轴向 和径向力。装配可以无应力地进行，由此得到对转向系统(或其他系
统)内的摩擦的最小的影响。本发明的装置即使在有横向力、弯曲(丝杆弯曲)和歪斜时仍可以均匀地分配载荷，并且因此特别适合于滚珠螺母丝杆传动装置。通过本发明的装置得到传动单元和整个系统较长的使用寿命。 本发明优良的改进结构和方案由从属权利要求得到。下面借助于附图原理性地表示本发明的实施例。
附图表示图1 一带皮带传动装置的转向系统的滚珠循环丝杆传动装置的 示意图；图2本发明装置第一种实施形式的剖视图，其中摆动装置具有 一内环和一外环，它们通过连接筋相互连接；图3 本发明装置第二种实施形式的剖视图，它与第一种实施形 式的区别在于，摆动装置的内环由轴承外环构成；图4本发明装置第三种实施形式的剖视图，它与第二种实施形 式的区别在于，摆动装置具有一偏心结构；图5本发明装置第四种实施形式的剖视图，其中与上述各实施 形式的不同在于，摆动装置的外环由一调整装置代替；图6本发明装置第五种实施形式的剖视图，其中摆动装置具有 一带有两个装在外侧上的榫销的摆动环，榫销支承在壳体侧的支承元 件内；图7本发明装置第六种实施形式的剖视图，它与第五种实施形 式的区别是，摆动环由轴承的外环构成；图8本发明装置第七种实施形式的剖视图，它与第六种实施形 式的区别在于，在支承元件区域内设置弹性元件；图9 本发明装置第八种实施形式的剖视图，它与第七种实施形 式的区別在于，弹性元件可借助于螺紋件调整；图10本发明装置第九种实施形式的剖视图，它与第五种实施形 式的区别在于，轴承可在壳体内移动。
具体实施方式
附图表示用来将延伸的元件1可旋转地支承在转向传动装置内的 装置。本发明的装置优先适合于可旋转地支承转向传动装置的元件。为 此图l表示一种优选实施例，其中元件是转向系统的滚珠循环丝杆传 动装置的滚珠螺母1或者说转向螺母1。滚珠循环丝杆传动装置的工作原理由一般的现有技术早就是公知的了 ，为此例如参看DE 10310492 Al。图l表示一驱动单元2，它通过皮带3驱动滚珠螺母1。 这造成丝杆4的直线或者轴向运动，丝杆通过转向横拉杆5使未详细 画出的汽车轮偏转。其中滚珠螺母1通过支座6可旋转地支承，其中 支座6可以根据干扰力的作用方向(主要由转向横拉杆力造成)作摆 动运动。其中图1原理性地表示滚珠螺母1的支座6的结构。在图2至10 中以横剖视图表示不同实施形式的支座6。如由图2至10看到，支座6有一轴承7，它可绕至少一条轴承摆 动轴线8摆动，其中轴承摆动轴线8至少近似地相当于干扰力摆动轴 线，干扰力强制滚珠螺母1或丝杆4绕该轴线作摆动运动。因为在重 要的栽荷情况下千扰力的作用方向在一有限的偏差范围内波动，由此 可以算出干扰力摆动轴线，并相应地确定和布置轴承摆动轴线。在该实施例中轴承是一个四点式轴承形式的滚珠轴承。原则上尤 其是具有很小轴向间隙的其他轴承也是适合的。如下面在各实施例中所表示的那样摆动作用建立在摆动装置9 本身变形和/或在相应轴承元件10内的3走转的基础上。图2表示摆动装置9内的滚珠轴承7的结构。其中摆动装置设计 成摆动环9,它具有一内环11和一外环12，它们通过连接筋13相互 连接，滚珠轴承7固定在摆动环9内，滚珠轴承7具有一带一内环7a、 一外环7b和设置在内外环之间的滚珠7c的常见和公知的结构。摆动环9的内环11和外环12通过两条连接筋13相互连接，两连 接筋至少近似对齐地设置在摆动环9的相互对置的部位上。其中两条
连接筋13的轴线构成轴承摆动轴线8。出于看得更清楚的原因，图2以及后面的图中未画出滚珠螺母1 和丝杆4。滚珠螺母1、丝杆4和连接这两个元件的滚珠按常见的方式 设置并通过滚珠轴承7支承。图3表示本发明装置的一种方案，它与图2的区别是，滚珠轴承 7的外环7b构成摆动环9的内环11,它类似于图2通过两条连接筋 13与外环12连接，两条连接筋13的轴线同样构成轴承摆动轴线8。在一种未画出的以图2和图3中所示实施形式为基础的实施形式 中，考虑采用弹性元件，以平衡在装配时已经造成的歪斜。为此可以 考虑，摆动环9借助于弹性元件与壳体14连接，其中弹性元件可径向 和/或轴向设置在摆动环9上。图4表示本发明装置的一种实施形式，其中摆动环9可相对于壳 体座14a旋转。为此摆动环9具有一偏心结构，使得可以改变滚珠螺 母1还有丝杆4相对于壳体14的位置。通过摆动环9的偏心结构改变所支承元件相对于壳体14的位置的 可能性特别是在采用如图1中所示的皮带传动装置时证明是特别合适 的，因为由此可以用简单的方法进行调整，例如皮带张紧。按图4的摆动环9设计得类似于按图3的实施形式，其中滚珠轴 承7的外环7b构成摆动环9的内环11。但是按图4的实施形式同样 具有按图2的结构，原则上在两种方案中都可以采用弹性元件(轴向 和/或径向)，以便在装配时可以相应地平衡歪斜。图5表示本发明的一种实施形式，其中作为摆动环9相对于壳体 座14a旋转的另一种方案考虑，使摆动环9在壳体14内移动，为此摆 动环9具有一调整装置16，它使得可以改变滚珠螺母1还有丝杆4相 对于壳体14的位置。因此可以类似于图4那样用简单的方法调整，例 如皮带传动装置的皮带张紧，按图5的摆动环9原则上具有和对按图 3的实施形式已经说明过的那样的结构，其中外环12通过调整装置16 代替，其中调整装置16具有两个固定环节16a， 16b,它们设置在连 接筋13的背向内环11的末端上。固定环节16a， 16b可以用任何合适
的方法与壳体14连接，其中轴承在壳体14内的移动例如可以建立在 这样的基础上，即连接筋13可相对于固定环节16a， 16b移动或固定 环节16a， 16b的固定可相对于壳体14移动。类似于按图3的实施形式，外环7b也可以和摆动环9的内环11 做成一体，原则上在按图5的所有实施形式中也可以采用轴向和/或径 向设置的弹性元件，用来和包围的壳体14连接。图6表示本发明装置的一种实施形式，其中摆动装置设计成摆动 环9，它具有至少近似对齐地在其外侧的两个相互对置的部位上的榫 销17、突起等等，它们可支承在壳体侧的轴承元件10内。榫销17可 以任意地设置在摆动环9或轴承元件10上。根据所希望的摆动性能(摆 动力矩、噪声等等)，如图6中所示，榫销17可以借助于附加的径向 轴承18安装在轴承元件10内。这里榫销17的轴线构成轴承摆动轴线 8。滚珠轴承7固定在摆动环9内。图7表示本发明装置的一种实施形式，其中与图6中所示的实施 形式不同考虑，摆动环9由滚珠轴承7的外环7b构成，其他结构相当 于按图6的实施形式。图8表示本发明装置的一种方案，它既适合于按图6的实施形式 也适合于按图7的实施形式。其中在轴承元件10区域内设置弹性元件 15,以平衡装配应力或补偿在装配时造成的歪斜。这里弹性元件15 满足上面已经说明过的、但是在前面的图中未画出的弹性元件同样的 目的。弹性元件15使轴承元件IO可以活动地设置在壳体14内，其中 轴承元件10借助于轴向和/或径向设置的元件15与壳体14连接。图9表示本发明装置的一种方案，其中与按图8的实施形式不同 考虑，对装配时可能产生的歪斜施加影响。这通过这样的方法进行， 即可以调整至少一个弹性元件15或其作用在轴承元件IO上的力。按 图9中所示的实施形式调整借助于螺紋件19进行。但这里也添加由一 般现有技术所知的许多其他可能性。图IO表示本发明装置的一种实施形式，它与按图6的实施形式的 区别在于，轴承和所支承的元件(滚珠螺母1，丝杆4)可以在壳体14内移动。通过在壳体14内的移动改变所支承的元件的位置，从而 进行调整，例如皮带传动装置的皮带张紧。按在图10中所示的实施形 式设定，可以改变轴承元件IO相对于壳体14的位置，由此也改变滚 珠轴承7和所支承的元件(滚珠螺母l,丝杆4)的位置。为此考虑， 轴承元件10具有长孔，它使得可以用简单的方法改变轴承元件10相 对于壳体14的位置。上述按本发明的装置特别适合于用在滚珠螺母丝杆传动单元中， 其中滚珠螺母通过皮带传动装置驱动，例如像在图1中原理性表示的 那样在轴线平行的传动的情况下，但是本发明的装置不局限于此。而 是本发明的装置也适合于用在其他类型的装置中，其中受干扰力(例 如横向力、弯矩)作用的元件应该可旋转地支承。
权利要求
1.带有滚珠循环丝杆传动装置的伺服转向器，其中滚珠循环丝杆传动装置的延伸的元件(1)通过一轴承(7)可旋转地支承，并且元件(1)的支座(6)根据干扰力作用方向允许摆动运动，其特征为以下特征轴承(7)是摆动装置(9)的一部分；摆动装置构成为摆动环(9)，该摆动环具有通过连接筋(13)相互连接的内环(11)和外环(12)。
2. 按权利要求1的伺服转向器，其特征为轴承(7)可绕至少 一个轴承摆动轴线(8)摆动，其中轴承摆动轴线(8)至少近似相当 于干扰力摆动轴线，干扰力强制所述元件(1)绕所述干扰力摆动轴线 摆动。
3. 按权利要求1或2的伺服转向器，其特征为轴承(7)设置 在摆动装置(9)内。
4. 按权利要求1或3的伺服转向器，其特征为摆动装置(9) 是可变形的。
5. 按权利要求1的伺服转向器，其特征为设置两条至少近似对 齐地设置在摆动环(9)的对置的部位上的连接筋(13)。
6. 按权利要求5的伺服转向器，其特征为各连接筋(13)构成 轴承摆动轴线(8)。
7. 按权利要求1或权利要求5或6的伺服转向器，其特征为摆 动环(9)的内环(11)由轴承(7)的外环(7b)构成。
8. 按权利要求1或权利要求5至7之任一项的伺服转向器，其特 征为摆动环(9)借助于弹性元件(15)与壳体(14)连接，其中弹 性元件(15)径向和/或轴向设置在摆动环(9)上。
9. 按权利要求1或权利要求3至8之任一项的伺服转向器，其特 征为摆动装置(9)可相对于壳体座(14a)旋转。
10. 按权利要求9的伺服转向器，其特征为摆动环(9)具有一 偏心结构，使得可通过摆动装置(9)相对于壳体座(14a)的旋转来 改变待支承的元件(1)相对于壳体(14)的位置。
11. 按权利要求1至8之任一项的伺服转向器，其特征为轴承 (6)可相对于壳体座(14a)移动。
12. 按权利要求11的伺服转向器，其特征为摆动装置(9)具 有一调整装置(16)，该调整装置使得可以改变轴承(7)和待支承的 元件(1)相对于壳体(14)的位置。
13. 按权利要求1和12的伺服转向器，其特征为摆动环(9) 的外环(12)由调整装置(16)代替。
14. 按权利要求1或3的伺服转向器，其特征为摆动装置具有 一摆动环(9)，该摆动环至少近似对齐地在其外侧的两个对置的部位 上具有榫销(17),各榫销可支承在壳体侧的轴承元件(10)内。
15. 按权利要求14的伺服转向器，其特征为榫销(17)构成轴 承摆动轴线(8)。
16. 按权利要求14或15的伺服转向器，其特征为榫销(17) 用径向轴承(18)支承在轴承元件(10)内。
17. 按权利要求14、 15或16的伺服转向器，其特征为摆动环 (9)由轴承(7)的外环(7b)构成。
18. 按权利要求14至17之任一项的伺服转向器，其特征为轴 承元件(10)设置得可相对于壳体(14)运动，以平衡装配应力。
19. 按权利要求18的伺服转向器，其特征为轴承元件(10)借 助于弹性元件(15)与壳体(14)连接，所述弹性元件轴向和/或径向 设置在轴承元件(10)上。
20. 按权利要求19的伺服转向器，其特征为至少弹性元件(15) 的作用到轴承元件(10)上的力可调整。
21. 按权利要求20的伺服转向器，其特征为借助于螺紋件(19) 进行调整。
22. 按权利要求1至21之任一项的伺服转向器，其特征为轴承 是轴向间隙非常小的滚珠轴承(7)。
23. 按权利要求22的伺服转向器，其特征为滚珠轴承是四点式 轴承。
24. 按权利要求1至22之任一项的伺服转向器，其特征为所述 元件是转向系统的滚珠循环丝杆传动装置的滚珠丝杆传动件(1)。
全文摘要
本发明涉及一种带有滚珠循环丝杆传动装置的伺服转向器，其中滚珠循环丝杆传动装置的一元件(1)通过轴承(7)可旋转地支承，元件(1)的支座(6)根据干扰力作用方向允许摆动运动。
文档编号B62D5/04GK101160233SQ200680012936
公开日2008年4月9日 申请日期2006年3月30日 优先权日2005年4月19日
发明者H·巴赖斯, M·于施克, M·布达克, M·豪克, O·黑策尔, R·温特 申请人:Zf操作系统有限公司