专利名称：机电的机动车转向装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种特别是用于机动车的助力转向装置，其具有伺服电动机，所述伺 服电动机能够通过可转动但是不能轴向移动地安装在支架中的螺母驱动可轴向移动的结 构元件。在具有通过滚珠丝杠传动装置作用的电动的伺服驱动装置的转向装置中，滚珠螺 母刚性地安装在壳体中，或者通过使用弹簧元件和壳体或轴承的特殊的构造可实现一定程 度的纵向移动和倾斜运动。同样已知一种球形轴承结构，在所述球形轴承结构中，轴承环 和支架都具有球形的面。在所述解决方案中在结构上确定球面在轴承的中心平面中的中心 点。类似的功能能够由球面轴承和自动调心滚子轴承实现，所述球面轴承和自动调心滚子 轴承允许轴的角度误差。所述轴承结构的目的是补偿公差，由此避免滚珠丝杠传动装置的 张紧。此外，降低构件的动态和静态的载荷。这获得了改善的声学特性，并且减小了由于组 件的热膨胀而产生的机械的间隙。
背景技术：
在已说明的在球面之间的轴承结构中，与在使用球面轴承和自动调心轴承时一样 出现如下问题，即，所述轴承结构更可能设计成用于径向力。但是，在电动辅助的转向传动 装置中出现在滚珠螺母上的负载在齿杆或丝杠方面主要轴向地定向。
DE 103 10 492 Al说明了一种特别是用于机动车的助力转向装置，其具有形成为 电动机的伺服电动机，所述伺服电动机驱动能够通过可转动但是不能轴向移动地安装在形 成为转向装置壳体的支架中的螺母驱动构成为连杆的可轴向移动的结构元件。所述伺服电 动机、连杆和螺母借助于偏心的轴承环安装成，使得在伺服电动机的电动机轴和连杆之间 的轴向间距是可变的，这可实现助力转向装置的简单、快速的安装。
从DE 102 02 483 Al中已知一种电动的转向装置，所述转向装置具有齿杆，所 述齿杆与转向轴连接；用于借助同轴地设置在齿杆上的转子辅助转向力的电动机；螺杆传 动装置，在所述螺杆传动装置中，将滚珠放入与转子楔紧的螺母和形成在齿杆上的螺钉之 间，并且所述转向装置具有壳体，所述壳体总体上构成近似圆柱形。滚珠螺杆机构的螺母可 转动地安装在螺母壳体部段的内部中的轴承中。
在DE 1947337 U中示出一种弹性的滚动轴承，所述滚动轴承具有轴向的可移动性 和借助复位力的轴向弹性。从DE 10 2004 034 701 Al中已知一种具有轴承外环和轴承内 环的滚动轴承，其中，轴承外环和/或轴承内环分别设置在至少一个减震元件之间。
EP I 571 067 Al公开了蜗杆轴的弹性的轴承结构，所述轴承结构同轴地包围伺 服电动机的电动机轴。
这种类型的EP 2 049 383 81示出一种解决方案，以便可实现或改善径向轴承的 可转动性。这提出，在外环的外圆周上设有凸状的隆起部，或者具有设置有凸状的隆起部的 螺母，内环安置在所述螺母上。通过外环的外圆周的或螺母的凸状的隆起部实现释放径向 轴承，并且实现螺母和可轴向移动的结构元件的可转动性。在径向轴承的每个端侧上设有 钢环，所述钢环具有带有弹性体的特性的硫化元件，并且所述钢环在变化的负载的情况下可实现轴向和径向的减震以及实现可轴向移动的结构元件的转动运动的实施和减震。在可 轴向移动的结构元件的弯曲力矩应力的情况下应避免系统的张紧。所使用的结构元件的制 造和安装是耗费的。发明内容
因此，本发明基于的目的是，提供一种具有滚珠螺母的可倾斜的轴承结构的助力 转向装置，所述助力转向装置可借助简单的构件实现，并且能够简单地安装。
所述目的借助一种助力转向装置得以实现。
因为在具有伺服电动机的助力转向装置中，——所述伺服电动机驱动能够通过可 在支架中转动地安装在轴承中的螺母驱动，其中，所述螺母与构成在结构元件上的丝杠接 合，并且通过轴承在轴向方向上借助于弹簧元件相对于支架弹性地支承以及在径向方向上 沿着窄的环绕的接触面支承在支架上，所述弹簧元件构成为波纹弹簧一一，所以轴承的轴 向弹簧结构是可能的，并且因此具有非常简单、便宜并且在实践中经证明的结构元件的螺 母也是可能的。
当在弹簧元件和支架之间安置止动挡圈时，通常情况下包括转向装置壳体或者转 向装置壳体的部件的支架能够由轻金属合金制成。止动挡圈防止了在使用中工作的波纹弹 簧进入轻金属中。当波纹弹簧分别设置在轴承的外环和支架的环形凸缘之间的轴承的每一 侧上时，获得轴承外环相对于支架的直接支承。所述支架能够包括壳体和壳体盖，其中环形 凸缘的一个构成在壳体盖上，并且其中，另一环形凸缘构成在壳体上或构成在可导入壳体 中的套筒上。具有单独的、可导入壳体中的套筒的实施形式能够更简单地安装。在此，除了 环形凸缘，套筒也能够具有轴承座，所述轴承座将轴承的轴承外环保持在所述轴承的外周 面上。因此，轴承能够借助轴向支承预安装在套筒中。螺母优选也已经安装在轴承中，以至 于套筒的插入为整个组件的安装。用于螺母的轴承的轴承座能够与轴承外环形成支承面， 所述支承面在结构的轴向方向上比轴承外环本身更窄。所述支承面例如能够以环绕的腹板 或环绕的肋的形式构成，所述支承面在所述结构的静止位置上大致紧贴在轴承外环的中心 上。这样的实施形式允许在有限的范围内轴承的倾斜运动，所述倾斜运动也能够通过轴向 弹簧减震装置借助于波纹弹簧实现。当支承面构成为轴承座的凸状的、向内指向轴承的表 面的局部区域时，在轴承外环和轴承座之间的接触面也能够构成为近似线形，其中如上所 述，支承面应环绕地并且在结构的轴向方向上大致紧贴在轴承外环的外表面的中心上。
下面借助附图详细说明本发明的实施例。附图中示出
图1示出具有倚靠壳体和倚靠壳体盖轴向支承的在转向装置壳体中的滚珠螺母 的轴承结构；
图2示出外轴承座的具有凸状构造的在已插入的套筒中的轴承的轴向支承装置； 以及
图3示出具有用于径向支承轴承外环的环绕的肋的相应于图2的结构。
具体实施方式
在图1中示出电动地驱动的机动车助力转向装置的剖面的纵剖视图。所述剖面示 出沿着在下述区域中的对称轴线A的纵剖面的上半部，在所述区域中滚珠螺母I与丝杠2 接合。在滚珠螺母I和丝杠2之间以本身已知的方式设置有滚珠螺杆的滚珠3。滚珠螺母 I可转动地安装在轴承4中。所述轴承4具有内环5，所述内环固定地安置在滚珠螺母I的 轴承座6上。此外，轴承4具有外环7，所述外环设置在支架的轴承座8上。在所述实施形 式中，支架包括大致管形地构成在所述区域中的转向装置壳体9，所述转向装置壳体由壳体 盖10封闭。所述壳体盖10在转向装置壳体的外侧上包围所述转向装置壳体9，并且借助于 未示出的固定机构固定在转向装置壳体9上。
此外，滚珠螺母I支承中间套11，在所述中间套上抗扭地固定齿带驱动装置的皮 带盘12。在本发明中有意义的是，轴承外环7容纳在轴承座8中并且特别是在纵轴线A的 轴向方向上支承。这在下面详细说明。
如在滚动轴承中常见的，轴承外环7设有外周面15、第一端侧16和第二端侧17。 波纹弹簧18紧贴在第一端侧16上，所述波纹弹簧倚靠止动挡圈19支承。相应地，第二端 侧17倚靠波纹弹簧20支承，所述波纹弹簧又在纵轴线A的轴向方向上倚靠止动挡圈21支 承。波纹弹簧18和20是环形的弹簧，所述弹簧具有大致相同的半径，所述半径优选与轴承 外环7的半径一致。波纹弹簧18和20不是平坦的，而是在根据图1的侧视图中具有波纹 形的构造，所述波纹形构造允许波纹弹簧18和20在轴向方向上在轴承外环7和止动挡圈 19或21之间压缩。在此发生弹性变形，所述弹性变形是可逆的，并且如在图1中示出的，在 静止状态下在止动挡圈19和21之间的中心定位轴承外环7。波纹弹簧18和20同样是简 单的、经试验的构件，所述构件也不会由于在轴向方向上高的负载而损坏。止动挡圈19和 21是钢环，所述钢环优选是经淬火的。所述钢环适于吸收在工作中波纹弹簧18和20的轻 微地运动，而同样由硬的材料制成的波纹弹簧不加入止动挡圈19和21中。那么因此，当支 架(在这里为转向装置壳体9和壳体盖10)由轻金属合金或类似的、相对软的金属制成时， 使用止动挡圈19和21是特别有利的。
所示出的结构提出，止动挡圈19直接紧贴在转向装置壳体9的端侧22上。第二止 动挡圈21相应地紧贴在壳体盖10的环形凸缘23上，所述壳体盖在已安装的状态下以一定 距离与端侧22相对置。在径向方向上，轴承外环7借助它的外周面15支承在腹板24上， 所述腹板环绕地构成在轴承座8中。腹板24与轴承外环7形成窄的、环形环绕的支承面， 所述支承面能够实现轴承外环7相对于轴承座8的在小范围内的倾斜。
最后，轴承内环5通过螺纹螺母25固定在轴承内环的轴承座6中，所述螺纹螺母 拧紧在螺母I的相应的螺纹上。
为了安装，首先安装与螺母I抗扭的组件。所述组件包括套筒11和皮带盘12以及 轴承4。然后，将所述组件与波纹弹簧18和止动挡圈19共同导入转向装置壳体9中，直到 所述止动挡圈19紧贴在转向装置壳体9的端侧22上。丝杠2能够在安装过程前或后旋入 螺母I中。然后，将波纹弹簧20和止动挡圈21安置在轴承外环7上，并且盖上壳体盖10， 并且固定在壳体9上的未示出的法兰区域中。
现在，在工作时，电动的伺服电动机能够通过皮带传动装置使皮带盘12并且因此 使螺母I转动，从而通过滚珠3使丝杠2轴向移动，所述轴向移动最终引起用于机动车的转 向运动。滚珠螺母I能够在轴承座8中以已说明的方式沿轴向方向抵抗波纹弹簧18和20的复位力运动。在腹板24的区域中的窄的支承面也允许轻微的倾斜运动。因此能够吸收 动态载荷，所述动态载荷在没有所述特殊的轴承结构的情况下导致螺母I和丝杠2在滚珠 3的区域中的高载荷。
在图2中示出本发明的另一实施形式。相同的或起相同作用的构件具有相同的附 图标记。在根据图2的实施形式中，轴承4设计成更小。所述轴承的外轴承环7如在图1 中沿轴向方向向右通过波纹弹簧20和止动挡圈21倚靠壳体盖10的环形凸缘23支承。在 相反的轴向方向上，轴承外环7借助它的端侧16通过波纹弹簧18和止动挡圈19倚靠环形 凸缘26支承，所述环形凸缘构成在套筒27中。所述套筒27是基本上为管形的构件，所述 构件分为下面说明的多个部段。
套筒27具有内直径，所述内直径大到，使得滚珠螺母、中间套11和螺纹螺母25能 够被引导通过套筒27。在图2中左边示出的第一部段具有外直径，所述外直径相应于转向 装置壳体9的内直径。套筒27能够借助所述部段导入转向装置壳体9中。紧接着盖部段， 套筒27的外直径在环形凸缘28中扩大，以至于环形凸缘28能够紧贴在转向装置壳体9的 端侧22上。套筒27的在另一部段中变大的外直径大致相应于转向装置壳体9的外直径和 盖10的在所述区域中的内直径，其中，在套筒27和壳体盖10之间设有间隙。
在图2中的环形凸缘26中，套筒27的内直径从相应于止动挡圈19的内直径的值 扩大为比止动挡圈19的内直径更大并且也比波纹弹簧18的内直径更大的内直径，所述止 动挡圈19紧贴在所述环形边缘上。因此，波纹弹簧18和止动挡圈19能够被导入套筒27 中，直到它们紧贴在环形边缘26上。套筒27的外直径在所述区域中保持不变。在对称轴 线A的轴向方向上大致与轴承外环7的左端侧16的位置重叠的位置上连接有套筒27的向 内凸起的区域29。区域29以凸面或球面的方式构成，使得在贯通的凸状曲面中半径从在波 纹弹簧18的区域中的较大的半径持续地缩小直到最小半径30，以便随后再次增加，例如直 到在波纹弹簧18的区域中较大的内直径的值。所述凸出的区域29终止在套筒27也终止 的地方。在那里构成端侧31，所述端侧平坦地且正好垂直于轴线A地定向。套筒27的外侧 具有纯圆柱形的部段34，所述部段以恒定的直径与壳体盖10间隔小的距离32地延伸，并且 所述部段借助装配斜面33向着端面31逐渐变细。
套筒27的在凸出的区域29中的最小半径30的区域中的内直径相应于所述轴承 外环7的外直径。因为轴承外环7的外侧在几何结构上相应于具有恒定的直径的圆柱体， 轴承外环7的支承面在已示出的位置上接近线形地位于凸出的区域29上。在最后，轴承外 环7并且借助所述轴承外环，轴承4以及由滚珠螺母1、滚珠3和丝杠2组成的整个结构能 够沿轴线A的方向抵抗波纹弹簧18和20的复位力移动。但是，轴承外环7也能够由于在 凸出的区域29中的线形的支承，在受限的范围内倾斜。因此确保了作用在螺母I上的动态 的载荷通过轴承4的一定程度的移动能够在所述载荷的峰值载荷方面中和。
根据图2的实施形式比根据图1的实施形式具有的优点是，轴承4的尺寸能够更 小地确定，并且主要通过套筒27能够继续预安装整个组件。套筒27特别是能够在插入转 向装置壳体9前已经容纳波纹弹簧18和止动挡圈19以及轴承4，所述轴承4具有安装在其 中的螺母1，并且需要时还具有已经旋入的丝杠2。将套筒27插入轴承9中比根据图1的 实施形式的安装更简单。在多种情况下，装配优点胜过用于制造套筒27的增加的耗费。可 替代地，可设想并且可能的是，套筒27借助部段34压入壳体盖中，相应地不存在距离32或者借助相应的压配合设计。在所述可替代的实施形式中，由轴承4和波纹弹簧18、20以及止动挡圈19组成的包以这种方式构造为具有机动车助力转向装置的剩余部分的预安装组件。一个简化的实施形式提出，所述套筒27由硬的或经淬火的钢合金制成。在未示出的所述实施形式中，能够取消止动挡圈19，以至于波纹弹簧18能够直接倚靠套筒27的环形凸缘26支承。在选择适宜的材料的情况下不存在波纹弹簧18逐渐进入套筒27的材料中的风险。如上所述，转向装置壳体9和壳体盖10能够由轻金属合金或也能够由适宜的塑料制成。
图3示出本发明的第三实施形式，在所述实施形式中与图1不同的是，设有用于将轴承4安装在转向装置壳体9中的套筒27。就这方面来说，所述实施形式相应于在图2中示出的实施形式。与图2不同，在轴承4的轴承座8的区域中的套筒27具有指向内的环绕的腹板24。就这方面来说，根据图3的实施形式在轴承座8的区域中相应于图1说明的实施形式。也在图3中的实施形式中获得由于套筒27的装配优点。但是，具有环绕的腹板24 的轴承座8能够比在图2中示出的在轴承座的区域中凸出的区域更简单地制成。腹板24 尺寸的确定为足够窄，以便当外部的动态载荷要求时，也在这里允许轴承4的轻微倾斜。
应仅预先加以考虑地提及，转动的构件以及套筒并且转向装置壳体9的和壳体盖 10的内部区域以及套筒27基本上与纵轴线A旋转对称地构成。套筒27特别是能够制成为转动件。
在所有实施形式中可设想和可能的是，处于摩擦接触的表面设有减少摩擦的表面。
附图标记列表
I滚珠螺母
2丝杠
3滚珠
4轴承
5内环
6轴承座
7外环
8轴承座
9转向装置壳体
10壳体盖
11中间套
12皮带盘
15周面
16端侧
17端侧
18波纹弹簧
19止动挡圈
20波纹弹簧
21止动挡圈
22端侧
23环形凸缘
24腹板
25螺纹螺母
26环形凸缘
27套筒
28环形凸缘
29凸出的区域
30半径
31端侧
32间隙
33装配斜面
34 部段
权利要求
1.一种特别是用于机动车的助力转向装置，具有伺服电动机，所述伺服电动机能够通过在支架(9、10)中能转动地安装在轴承(4)中的螺母(I)驱动能轴向移动的结构元件，其中，所述螺母(I)与构成在所述结构元件上的丝杠(2)接合，并且所述螺母(I)通过所述轴承(4)在轴向方向上借助于弹簧元件(18、20)相对于所述支架(9、10)弹性地支承，以及在径向方向上沿着窄的环绕的接触面(8、30)支承在所述支架(9、10)上，其特征在于，所述弹簧元件(18、20)是波纹弹簧。
2.如权利要求1所述的助力转向装置，其特征在于，在所述弹簧元件(18、20)和所述支架(9、10)之间插入止动挡圈(19、21)。
3.如上述权利要求之一所述的助力转向装置，其特征在于，所述波纹弹簧(18、20)分别设置在所述轴承⑷的外环(7)和所述支架(9、10)的环形凸缘(22、23、26)之间。
4.如上述权利要求之一所述的助力转向装置，其特征在于，所述支架包括壳体(9)和壳体盖(10)，其中，所述环形凸缘(23)中的一个构成在所述壳体盖(10)上，并且其中，所述另一环形凸缘(22、26)构成在所述壳体(9)上或者构成在能够导入所述壳体(9)的套筒(27)上。
5.如上述权利要求之一所述的助力转向装置，其特征在于，除了所述环形凸缘(26)以外，所述套筒(27)还具有轴承座(8)，所述轴承座保持所述轴承(4)的所述轴承外环(7)的外部的周面(15)。
6.如上述权利要求之一所述的助力转向装置，其特征在于，所述轴承座(8)与所述轴承外环(7)形成支承面，所述支承面在结构的轴向方向(A)上比所述轴承外环(7)本身更窄。
7.如上述权利要求之一所述的助力转向装置，其特征在于，所述支承面构成为环绕的肋(24)ο
8.如上述权利要求之一所述的助力转向装置，其特征在于，所述支承面线形地构成为所述轴承座⑶的凸出的、向内指向所述轴承⑷的表面(29)的局部区域(30)。
全文摘要
本发明涉及一种特别是用于机动车的助力转向装置，其具有伺服电动机，所述伺服电动机能够通过可在支架(9、10)中转动地安装在轴承(4)中的螺母(1)驱动可轴向移动的结构元件，其中，所述螺母(1)与构成在所述结构元件上的丝杠(2)接合，并且通过所述轴承(4)在轴向方向上借助于弹簧元件(18、20)相对于所述支架(9、10)弹性地支承，以及在径向方向上沿着窄的环绕的接触面(8、30)支承在所述支架(9、10)上，其中，所述弹簧元件(18、20)是波纹弹簧。
文档编号B62D5/04GK103057581SQ20111035180
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者亚历山大·基福留克, 丹尼斯·孔特纳, 杰尔格利·拉兹洛 申请人:蒂森克虏伯普利斯坦有限公司