滚珠丝杠传动机构以及具有该传动机构的动力转向系统的制作方法
【专利说明】滚珠丝杠传动机构以及具有该传动机构的动力转向系统
[0001]本发明涉及一种如独立权利要求1的前序部分所述的滚珠丝杠传动机构，并且还涉及一种如权利要求5前序部分所述的动力转向系统。
[0002]DE102009019227A1公开了一种具有适应性轮廓的导向衬套，以便在弯曲载荷的情况下为齿条提供更多支撑区域，结果是齿条的塑性形变被抵消。这里，齿条在外部区域中被支撑；滚珠丝杠传动机构的内螺纹不受此影响。
[0003]GB952782A公开了一种用于飞机制造的螺纹传动机构。这里螺母被如此设计，使得其能以不同方式抵靠主轴。螺母的螺纹匝之间的中间空间的包络是球面形状。从而彼此有效啮合的螺纹匝的平均侧面角不同。此类型实施例的优点在于以下事实，即螺纹的磨损更为均匀地发生并且采用的润滑剂被更高效地利用。
[0004]如果滚珠丝杠传动机构被用在机动车辆的转向设备中的话，滚珠丝杠传动机构需要特殊的要求。此类型转向设备通常包括转向壳，其中轴向可移动地安装有连接到转向柱的齿条，以便偏转车轮。通过齿条的移位，转向角度以公知的方式改变，这意味着齿条通过相应的横向连杆或横拉杆和类似的机械连接耦合到将被转向的车轮。
[0005]滚珠丝杠传动机构被提供以在转向期间辅助驾驶者，其中滚珠丝杠传动机构包括螺纹主轴，该螺纹主轴耦合到齿条，即结合到纵向可移动的机械区段。螺纹主轴在齿条移动期间同样移动。一个位置固定的滚珠螺母以公知的方式在螺纹主轴上行进。滚珠螺母例如可以通过驱动电机借助皮带驱动。在螺母主动旋转并且作为结果螺纹主轴以及齿条随之被移动之后，驾驶者发起的转向运动通过所述电机被辅助。此类型的转向设备也被称作具有齿轮齿条传动的电动或电力驱动动力转向系统(EPAS =电动力辅助转向)。
[0006]在操作期间，滚珠丝杠传动机构通常经受机械载荷，其首先可以由到驱动电机的皮带连接结构所引起，并且其次可以由横拉杆输入的力所引起。轴向上向螺纹主轴输入的力引起螺纹主轴的弯曲载荷，从而主轴变弯。作为螺纹主轴变弯的结果，滚珠丝杠传动机构或滚珠随之经受更高载荷并且因此损耗增加。电机和皮带轮之间的皮带张力同样可以在螺纹主轴上施加力，该力导致滚珠螺母的倾斜/错位，并且因而增加了滚珠丝杠传动机构的磨损。
[0007]因此本发明的目的是开发一种前文提及的滚珠丝杠传动机构，其中尽管外部输入了力，但是并未发生为此增加的磨损。
[0008]用于实现本发明目的的滚珠丝杠传动机构具有如独立权利要求1所述的特征。根据所述权利要求，提出了一种特别是用于动力转向系统的滚珠丝杠传动机构，具有基本圆柱形配置的螺纹主轴以及滚珠螺母，其中基本圆柱形配置的螺纹主轴带有外螺纹，并且滚珠螺母在容纳部分中具有至少部分圆柱形的内螺纹，并且通过多个滚珠在螺纹主轴上引导，螺纹主轴被同心布置在容纳部分中，并且内螺纹在端部区域中具有球面配置的轮廓。作为内螺纹端部区域容纳部分放大的结果，对于主轴弹性弯曲的情形，所述容纳部分可以承受在整个接收区上。不然通常在端部区域发生的晃动因此可以在弯曲的方向上被避免，从而例如滚珠的磨损也可以被减小。
[0009]根据一个优选实施例，至少一个端部区域的轮廓基本上对应于螺纹主轴的轮廓，该轮廓通过弯曲载荷而发生形变。这产生了两个对应的表面，从而特别地，更多滚珠与两个螺纹径向啮合。结果，滚珠丝杠传动机构的载荷承受能力也可被增强。
[0010]根据本发明的另一优选实施例，滚珠螺母的相应端部区域，特别地相应外螺纹匝，可以布置为距离螺纹主轴的更大间距。如果内螺纹端部区域中的直径一定程度上大于其他圆柱形配置的内螺纹的剩余公称直径，由弯曲载荷加载的主轴作为结果可以改进的方式适应于容纳部分的轮廓。该轮廓的适应性获得了在滚珠丝杠传动机构的纵向范围上力的改进分布O
[0011]此外，有利的是内螺纹在纵向范围上具有弯曲的，凹面，球面或圆锥形等配置的轮廓，一个或多个螺纹匝优选具有距离螺纹主轴的不同间距。端部区域以下述方式被配置，即对于作为轴向加载的结果被弹性弯曲的螺纹主轴来说，弯曲轮廓基本上对应于端部区域的轮廓，从而滚珠被均匀加载。
[0012]用于实现本发明目的的动力转向系统包括如独立权利要求5所述的特征。根据所述权利要求，提出了一种特别是用于机动车辆的动力转向系统，该动力转向系统包括滚珠丝杠传动机构，其具有螺纹主轴以及布置于其上的滚珠螺母，具有外螺纹的螺纹主轴被同心布置在具有内螺纹的滚珠螺母的容纳部分中，并且螺纹主轴和滚珠螺母可相对于彼此移动，内螺纹至少部分具有球面配置轮廓。作为球面轮廓的结果，在弯曲载荷下形变的主轴可以改进的方式适应于内螺纹，特别是在所述内螺纹的端部区域中，这导致了布置在主轴和滚珠螺母之间的滚珠的径向载荷的更为均匀的分布。
[0013]在下文中，将使用附图更为详细地说明本发明的一个优选示例性实施例。附图中:
[0014]图1示出了传统滚珠丝杠传动机构的横截面示图细节；
[0015]图2示出了根据本发明的滚珠丝杠传动机构的横截面示图细节；
[0016]图3示出了滚珠丝杠传动机构中的滚珠螺母的端部区域的示图；以及
[0017]图4示出了滚珠螺母和螺纹主轴之间根据本发明的轮廓以及现有技术的轮廓之间的示例性比较。
[0018]滚珠丝杠传动机构10具有至少一个滚珠螺母11和螺纹主轴12，滚珠螺母11布置在螺纹主轴12之上，并且两个组件可相对于彼此移动。滚珠螺母11具有内螺纹13，并且螺纹主轴具有外螺纹14，两个螺纹13、14彼此对应，并且滚珠15被布置在相应螺纹匝16中。滚珠丝杠传动机构10通过皮带连接到伺服电动机，伺服电动机例如将滚珠螺母11设为旋转运动。由于滚珠螺母11以位置稳定的方式被布置在滚珠丝杠传动机构10中，所以作为滚珠螺母11旋转运动的结果，螺纹主轴12在轴向上取决于旋转方向在左手方向或右手方向上运动。
[0019]示出的滚