具有对齿轮间隙补偿弹簧提供轴向支撑的密封塞子的齿轮减速器的制作方法

本发明涉及助力转向模块(power assisted steering module)的一般领域，更具体地，涉及在此类模块内应用的齿轮减速器。

背景技术：

已知在助力转向模块中，尤其是在电动辅助模块中，具有包括蜗杆的齿轮减速器，所述蜗杆是受辅助电机驱动的并且在涡轮上啮合，涡轮耦合到助力转向模块的输出轴上。

为了弥补齿轮间隙(gear slack)，并且从而限制寄生噪音，具体地，当由齿轮减速器传输的力矩较低时，还已知在助力转向模块的壳体与支承蜗杆的轴承支座之一之间插入弹簧，该弹簧设计用于径向地按压所述蜗杆抵靠蜗轮齿。

然而，可能发生的是，具体由于助力转向模块受到振动，弹簧沿着蜗杆轴线位移，位移的程度以至于可以观察到间隙补偿使用范围的显著减小，因此齿片与寄生噪音之间的冲击出现或者被加强。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于改善上述缺点并且提出了一种齿轮减速器设计，以简单和廉价的方式提供了持久有效的齿轮间隙补偿。

本发明的目的通过齿轮减速器实现，所述齿轮减速器包括壳体、蜗杆，蜗杆通过至少一个第一轴承如滚珠轴承旋转地安装在所述壳体内并且与蜗轮啮合，所述齿轮减速器还包括设置在壳体和第一轴承之间的齿轮间隙补偿弹簧，以便径向地按压所述蜗杆抵靠蜗轮的齿片，在蜗杆的轴的延长线上壳体的壁被钻孔，具有由塞子堵塞的开口，所述齿轮减速器特征在于齿轮间隙补偿弹簧包括至少一个相对于蜗杆的轴径向突出的凸缘，还在于塞子的中心部分具有大体上横向于蜗杆的轴的引导壁，其被设计为面向所述至少一个定位凸缘轴向放置，通过这种方式以便与所述至少一个定位凸缘相协作来防止弹簧的轴向位移超过预定功能行程。

有利地，塞子的使用，尤其是其中心部分(hub)的终端壁作为用于维持间隙补偿弹簧处于适当位置的轴向挡块的使用，允许限制所述弹簧的轴向位移为绝对功能最小值，因此防止所述弹簧轴向偏移，并且沿着蜗杆大体上保持其位置，因此在所有的情况中处于最优的运行范围，在该范围内，所述弹簧具有与足够的刚度相关的良好径向变形振幅，无论其变形等级如何。

换句话说，由于本发明，间隙补偿弹簧永久保持以足够的应力级别有效地对蜗杆施力使其径向地更靠近地抵靠蜗轮的能力，从而防止易于生成冲击和寄生噪音的任何松散状态。

明显地，塞子以此类方式进行设置以生成一定的轴向间隙，与不重要但是必需的弹簧功能轴向行程相对应(同时设计为防止弹簧超过该功能轴向行程的移动，如上所述)。

当所述蜗杆根据机械装置的瞬时结构以及尤其根据蜗杆和蜗轮的制造与装配公差等，而趋向于移动至更靠近蜗轮旋转轴或者远离蜗轮旋转轴时，此类功能轴向间隙将允许机械装置在无堵塞的情况下调节弹簧的轴向行程元件，该元件易于伴有所述弹簧、轴承和蜗杆的径向偏差。

蜗杆因此能够保持与蜗轮的永久预应力的接触，并且为此在蜗杆和蜗轮旋转的整个进程中视情况以循环方式径向振动。

有利地，能够与弹簧的定位凸缘相协作的引导壁的重要的协作范围进一步允许给所述弹簧提供特别稳固和精确的引导，无论所述弹簧和蜗杆的径向位置如何，或者如果有需要的话，无论所述弹簧围绕所述蜗杆的轴的方向如何。

有利地，根据本发明的设置进一步允许使用一个并且相同的件(piece)，例如塞子，用于封闭壳体以及用于保持间隙补偿弹簧处于适当的位置，而没有必要提供其他的中间件，从而使得本发明具有尤为简单、紧凑和轻便的特性，并且使得实施所述发明的成本更低。

此外，通过使用塞子来直接提供带有定位壁的间隙补偿弹簧，简化了尺寸链，所述尺寸链通过壳体定义了给予所述弹簧的功能轴向间隙，通过限制与制造和装配公差相关联的误差来源，从而允许机械装置在较少花费的情况下更精确。

附图说明

另一方面，参考附图，通过阅读下面以非限制性方式且纯粹以说明为目的而给出描述，本发明的其他目的、特性和优点将变得更加明显，其中：

图1根据本发明的整体部件分解透视图，示出了根据本发明的用于助力转向模块的减速器的例子。

图2根据局部剖视图，在垂直于蜗杆的轴的间隙补偿弹簧的中间平面上，示出了图1减速器的壳体内的所述间隙补偿弹簧的设置细节。

图3根据按照蜗杆的轴的局部纵向剖视图，示出了图1和2的减速器的设置细节。

图4根据整体立体图，示出了图1至3的减速器内使用的间隙补偿弹簧的变体。

图5根据整体立体图，示出了图1至3的减速器内使用的塞子的变体。

具体实施方式

本发明涉及一种齿轮减速器1，更具体地涉及一种适用于助力转向模块2的齿轮减速器，所述助力转向模块用于辅助驱动机动车类型的车辆。

在这方面，所述齿轮减速器1将优选地以此类方式进行设置以便能够传输处于20N.m和110N.m之间的力矩。

这具体在图1和3中进行了说明，齿轮减速器1包括壳体3，例如由铝合金或者包含有纤维增强聚合物基质的复合材料构成。

齿轮减速器1还包括蜗杆4，所述蜗杆通过至少一个第一轴承5如滚珠轴承旋转地安装于所述壳体3的内部，并且所述蜗杆与蜗轮6相啮合。

典型地，蜗杆的旋转轴(XX’)与涡轮6的旋转轴(YY’)发生重叠和交叉，并且优选地相互垂直(尽管也考虑其他的结构)，通过此类方式，蜗杆4以切线的方式与蜗轮6的齿片7相啮合以便驱动蜗轮。

齿轮减速器1还包括插入在壳体3和第一轴承5之间的齿轮间隙补偿弹簧10以便径向地按压蜗杆4使其抵靠蜗轮6的齿片7。

要注意的是，除非另有说明，“径向”或者“放射状地”参考是横向的一个或者其他的方向，更具体地，所述方向大体上垂直于蜗杆4的旋转轴(XX’)，或者甚至垂直于沿着关于所述轴的此类方向测量的距离。

优选地，所述弹簧10直接抵靠壳体3，在凹处，例如在所述壳体3中开凿的套(jacket)中，以使得所述弹簧可以在蜗杆4上施加大体上径向地预约束力，该预约束力趋于朝着蜗轮6的轴(YY’)的方向向后推回所述蜗杆。

有利地，所述弹簧10形成用于补偿齿片之间间隙的操作间隙补偿弹簧(也就是“消隙或防反弹”弹簧)，其通过维持蜗杆4与蜗轮6的齿片7之间的接触改善了啮合的质量。

为此，蜗杆4和第一轴承5形成相对于壳体3可移动地安装的元件，该元件还受到弹簧10施加的回复力。

可移动元件4、5的径向行程将很明显地足够允许所述移动元件调节接触配置的变化，所述变化具体由于组件或者配件的几何缺陷、磨损或者微分热扩张现象。

为此，蜗杆4可以具体地在蜗杆4的与由球形接头类型第一轴承5携带的蜗杆末端所相对的末端，被球形接头类型的第二轴承11携带，并且蜗杆4通过弹性爪类型的弹性耦合件13耦合到辅助电机12上，如图1所示。

根据本发明，在蜗杆4的轴(XX’)的延长线上，壳体3的壁被钻孔，开口14由塞子15封闭。

在特别优选的方式下，开口14将形成出入口，该出入口设计成用于允许至少第一轴承5和/或弹簧10甚至是蜗杆4进入壳体3以及被安装在所述壳体3内。

所述开口14还可以在维护操作期间有所用处，例如以便引导排水或者相反为了润滑剂(例如油脂)的引入。

在装配完成后的操作期间，塞子15将有利地确保壳体3的密封，更具体地相对于润滑剂、灰尘、和/或水投射(projections of water)的密封。

根据本发明，齿轮间隙补偿弹簧10至少包括定位凸缘16、17、18，定位凸缘相对于蜗杆4的轴(XX’)径向突出，塞子15的中心部分20具有大体上横向于蜗杆4的轴(XX’)的引导壁21。

所述引导壁21有利地设计为面向至少一个定位凸缘16、17、18轴向放置，以此方式以便能够与所述至少一个定位凸缘16、17、18相协作以便防止弹簧10的轴向位移超过预定功能行程。

有利地，以与一个或多个凸缘预定的功能标称距离轴向地设置引导壁21，当所述凸缘16、17、18在径向动态移动期间伴随着由蜗杆4和第一轴承5形成的可移动元件以适应齿轮间隙补偿时，以此类方式选择所述功能距离以便形成间隙，所述间隙足够允许所述凸缘16、17、18以及更全面地全部或者部分的弹簧10的轴向行程(功能行程)。

然而，通过在塞子15的方向上，沿着蜗杆与所述凸缘16、17、18的轴向位移相对地竖立行程停止件的末端，所述功能距离也将被足够减小以允许引导壁21与凸缘16、17、18相互作用，从而该行程停止件的末端能够限制所述凸缘的轴向行程，从而允许限制弹簧10的轴向行程，在预定的限制范围以内，被所述引导壁21实现，所述凸缘固定到弹簧上。

因此，塞子15不仅用作关闭和密封壳体3的构件，还特别地作为设计用于维持弹簧10处于适当位置的轴向限制，也就是说在轴向位置范围内，使得所述弹簧在蜗杆4上永久维持有效的径向间隙补偿约束，弹簧10在轴向位置范围的每点上具有可接受的机械动作。

在这方面，形成于至少一个定位凸缘16、17、18和引导壁21之间的轴向间隙JA优选地低于或等于2mm，优选地低于或等于1mm，甚至是0.8mm，优先地高于或等于0.3mm，甚至是0.5mm。

有利地，根据可适用的尺寸链，通过提供非零的标称轴向间隙JA，可移动元件4、5和凸缘16、17、18的径向行程能力在没有留下多余轴向空间的情况下被保存，对于齿轮间隙补偿的稳定性和有效性而言这将是不利的。

在特别地优先的方式下，引导壁21大体上是平面的，并且优选地大体上垂直于蜗杆4的轴(XX’)。

所述引导壁21从而优选地形成径向滑动的坡道，在与其接触中，一个或多个凸缘16、17、18可以在齿轮间隙补偿移动过程中，特别地当蜗杆4在其第二轴承11上屈曲摆动的时候，在不被阻碍的情况下径向滑动，。

引导壁21优选地形成塞子15的固体中心部分终端壁，大体上位于所述塞子的轴线末端，在蜗杆4的方向上，朝向壳体3的内部。

此外，图1、3和5所示，塞子15优选地具有旋转的圆柱形，其生成轴将优选地对应于蜗杆4的旋转轴(XX’)，并且为了便于描述，其将被比作所述轴(XX’)。

优选地，如图3和5所示，塞子15的中心部分20形成轴向凹进的固体圆柱，其中轴向凹处的底部形成引导壁21。

凸缘16、17、18的轴向突出端因此可以在凹处内部相邻接。

所述凹处的轴向深度，对应于径向定界所述凹处的圆形边缘的高度，有利地可以根据需要的轴向间隙JA根据个别的具体情况而采用合适的深度，并且特别地可以大体上对应于设置在凸缘16、17、18的轴向突出端和引导壁21之间的功能轴向间隙JA。

此外，如图3和5所示，塞子15优选地具有轴向分阶段的结构，其包括中心部分20和法兰22，所述中心部分朝向弹簧10，所述法兰朝向壳体3的外部，其中所述法兰22的(整个)直径D22高于所述中心部分20的直径，以所述法兰相对于所述中心部分20形成肩部(sholder)的方式。

根据可以独立地构成发明的优先特征，法兰22形成弹性夹，允许塞子15通过装入(encasing)方式固定至壳体3。

根据变化的实施例，可以与中心部分20一起整体形成法兰22，更具体地，法兰形由聚酰胺或者聚甲醛(POM)类型的硬质塑料材料形成，其形状和尺寸将适于使得所述法兰同时具有将其设置和维持在开口14内所需的阻力和弹性。

法兰22的弹性可以具体地通过挖出圆形的弱化凹槽23进行改善，该凹槽与所述法兰22的边缘同轴，如图3所示。

根据本发明的另一个变化的实施例，法兰22可以从弹性类型的柔性塑料材料生成，例如，热塑性聚氨酯，其将例如通过包覆成型或二次成型(over molding)固定到中心部分20上。

有利地，法兰22将允许塞子15通过卡扣装配快速和简单地固定到壳体3上，更具体地固定到凹槽24内，在开口14的外围上所述凹槽在所述壳体3的壁上被挖出。

在这方面，值得注意的是开口14和塞子15可以有利地无螺纹，从而使得其制造更简单。

优选地，中心部分20和可能的法兰22以单件形式并由坚硬的聚合物材料制成，坚硬的聚合物材料优选PA66类型的聚酰胺或者聚甲醛。

塞子15因此可以具有由硬质塑料制成的单片芯20、22，结合轻度、亮度和最佳的耐蚀性。

此类芯20、22进一步地例如通过注射制模法或者机械加工法制造将尤其简单和快速。

根据变化的实施例，中心部分20在其外围上设置有柔性聚合物材料的环形密封衬(lining)25，该衬优选通过包覆成型制造。

有利地，通过制造和塞子15形成一个整体的密封衬的应用将允许所述塞子15简单、快速和可再生地安装到壳体3上。

优选地，所述密封衬将不仅径向地压在中心部分20上，还将轴向倾斜抵靠由法兰22形成的肩部。因此，通过一个相同件，将确保尤其有效的径向和轴向的密封。

构成密封衬25的柔性聚合材料可以为热塑性弹性体(TPE)以及特别地为热塑性聚酰胺(TPU)。

通过参考，中心部分20，更具体地其硬质部分(除了密封衬25)可以具有大体在25mm和33mm之间的直径(如果有的话，其对应于密封衬25的内径)。

密封衬25可以具有大体上在35mm和36mm之间的外径，法兰22的外直径D22大体上在36mm和38mm之间。

法兰22的粗略厚度E22可以在1mm和2mm之间，若有的话，弱化凹槽23的(轴向)深度可以在0.5mm和1.5mm之间。

如图4所示，齿轮间隙补偿弹簧10优选地包括多个定位凸缘16、17、18，优选地三个定位凸缘16、17、18，成角度地分布，优选地每隔一定的距离成角度地分布，绕着蜗杆4的轴(XX’)，并且设计为能够与塞子15的引导壁21相协作。

有利地，相互远离的几个支承点的使用，特别地形成三个支撑点的三个凸缘16、17、18的使用允许获得弹簧10抵靠滑行平坦接触面类型(在平面上的平面)的引导壁21的稳定和平衡的支撑，唯一平面(unique plane)(几何学上)经过所述的三个支承点。

类似“完美”平坦接触面中的此类动态连接优选地允许可移动元件4、5和嵌入其中的凸缘16、17、18带有很小摩擦的自由功能径向滑动，同时防止弹簧10轴向偏移，甚至防止弹簧相对于蜗杆4的轴(XX’)的倾斜或者可能的摩擦堵塞。

优选地，间隙补偿弹簧10包括环形叶片26，围绕第一轴承5在厚度方向使叶片26被绕在线圈上(或者，更全面地，设计为绕在线圈上)。

有利地，一个或多个定位凸缘16、17、18因此可以由护耳(tabs)形成，所述护耳与所述叶片26的边缘整体形成并径向折叠。

此类弹簧可以以简单的方式进行制造，基于相同带片(ribbon sheet)的切割与折叠，优选金属。

正切(secant)于叶片26的定位凸缘16、17、18此外有利地倾斜，以此方式以便大体上遵循虚构的圆锥形封套。

在这方面，定位凸缘16、17、18将优选地具有轴向延伸元件(朝向弹簧10的外侧，在塞子15的方向上)和径向延伸元件(朝向轴(XX’))，所述径向延伸元件优先占多数，也就是说比轴向延伸元件更重要。

优选地，通过大体上绕着所述轴承5形成转向，叶片26将成角度地覆盖第一轴承5的大部分，甚至几乎全部，特别地滚珠轴承的外环。

优选地，如图2至4所示，间隙补偿弹簧10包括踵状物(heel)27，所述踵状物27从第一轴承5径向偏移，在形成于壳体3内的凹槽30中啮合，优选地平行于轴(XX’)，因此以便阻挡所述弹簧10绕着蜗杆4的轴(XX’)的旋转。

所述踵状物27形成外径向突出，其表示相对于叶片26部分的径向排列非连续性，这与第一轴承5的曲率很适合。

有利地，所述踵状物27弹性地抵靠凹槽30的底部，以便能够对轴承5创造和施加径向间隙补偿限制，从而对蜗杆4创造和施加该限制。

为此，踵状物27可以有利地大体上被弯曲为U形以形成镫状件(stirrup)，径向地从叶片26和轴承5突出出来，其中所述镫状件的径向外后部抵靠凹槽30的底部。

有利地，踵状物27因此可以确保径向压缩蜗杆4以及抑制弹簧10旋转的双重作用。

优选地，踵状物27与叶片26形成一个整体，其所述踵状物优选构成极度延伸。

在这方面，值得注意的是踵状物27可以有利地被劈开，横向于轴(XX’)，如图3和4所示，更具体通过地由叶片26两端的轴向并列构成，叶片成角度地覆盖一部分的弹簧10圆周。

为此每个所述端具有低于或者等于叶片半宽度(轴向范围)的宽度(轴向范围)，同时叶片的宽度可以另外大体上等于第一轴承5的宽度(轴向范围)。

有利地，全局上整体形成开放的可变形线圈的此类弹簧10设置，确保弹性悬挂的弹性、平衡性和坚固性，该弹性悬挂保证齿轮间隙补偿。这还允许简单地进行制造。

如图1到3所示，弹簧10将有利地自由啮合于第一轴承5的外缘上，更具体地啮合于滚珠轴承外座圈的径向外缘上，所述弹簧10的轴进一步优选地与蜗杆4和/或轴承5的轴(XX’)相符合。

在特别优先的方式下，一个或多个定位凸缘16、17、18形成一个或者多个双向定位构件，以此类方式设置以便能够一方面与第一轴承5相协作，从而阻挡弹簧10在朝向齿轮区域的第一方向上的轴向平移，在所述齿轮区域上蜗杆4与蜗轮6相接触，另一方面与塞子15的引导壁21相协作，从而阻挡弹簧10在与第一方向相反的第二方向上的平移，也就是从而阻挡弹簧10在塞子15的方向上在壳体3外部的平移。

轴向地维持在第一轴承5的边缘与引导壁21之间部分上的相同的定位凸缘16、17、18，因此可以同时确保两个方向上弹簧的轴向维持，从而确保通过简单和紧凑的安装，以低成本在非常有效的方式下轴向维持住弹簧。

本发明明显地涉及一种助力转向模块2，其设置有根据本发明的齿轮减速器1，齿轮减速器的蜗杆4是由电辅助马达12驱动的(如图1中的点所示)，齿轮减速器的蜗轮6设计为根据预定的辅助规则，在用于与转向杆或转向齿条耦合的从动轴31上施加辅助力矩。

在优选的方式下，从动轴31将携带用于啮合于转向齿条(未示出)上的小齿轮32，其平移通过连接到短轴上的转向横拉杆控制车辆引导轮的方位定向。

本发明还涉及一种装配有根据本发明的助力转向模块2的转向系统，以及车辆，更具体地，涉及一种例如用于运送个体或商品的轮式类型的机动车辆，其装配有此类转向系统。

本发明最后涉及一种塞子15，所述塞子是由塑料材料制成的，并且用于助力转向模块2的壳体3，所述塞子15一方面包括由硬质塑料材料制成的芯20、22，所述芯以单件形式形成固体中心部分20，提供大体上平面的以及垂直于所述塞子的生成轴(XX’)的引导壁21，以及形成法兰22，该法兰表示了相对于所述中心部分20在离开引导壁21的轴向距离上的径向外肩部，同时形成弹性固定夹，所述塞子另一方面包括由弹性体制成的环形密封衬25，该密封衬优选地通过包覆成型增加和固定到所述芯20、22上，以此方式以便包围中心部分20的外围。

有利地，此类塞子15将具有多种功能，通过其自身以插入壳体的方式固定到壳体3上来确保所述壳体3的密封，并且控制齿轮间隙补偿弹簧10的轴向行程，由于引导壁21实现了弹簧10的功能轴向行程限制范围之一，从而防止所述弹簧10轴向移动超过所述功能行程。

塞子15整体地在一个或几个塑料材料中的生产或者可能与纤维增强聚合物基质的复合生产将进一步有利地确保所述塞子15的轻度、亮度和耐蚀性。

中心部分20可以进一步的下凹，如上所述。

显然，本发明绝不限于上面所述的实施例中，本领域的技术人员特别地能够独立或者自由地结合如上所述的特征中的一个和/或另一个。