专利名称：在车辆中的转向系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求I的前序部分所述的、在车辆中的转向系统。
背景技术：
在车辆中的转向系统具有转向摆臂轴，通过该转向摆臂轴，驾驶员通过对转向盘的操纵来预先给定所期望的转向角。转向摆臂轴运动地与齿条耦合，通过该齿条在转向摆臂轴转动时调节在车辆的可转向的车轮上的车轮转向角。为了提供转向力，例如根据DE197 03 903 Al设有一种伺服电机，其电机轴运动地与转向摆臂轴耦合以用于引入进行支持的力矩。在安装时，需要注意在伺服电机的电机轴与转向摆臂轴之间的无间隙的运动耦合，因为这是对于长期的运行时间和高效率的前提条件。
发明内容
本发明的目的是如此设计在车辆中的转向系统，使得在紧凑的规格的情况下，特别是在转向力支持的区域中，在同时长期的运行时间的情况下提供了高效率。所述目的根据本发明利用权利要求I所述的特征来实现。从属权利要求给出了适合的改进方案。借助于根据本发明的转向系统，在车辆中将由驾驶员预先确定的转向角被转换为可转向的车轮的车轮转向角。转向系统包括转向主轴或者说转向轴，转向盘与该转向主轴或者说转向轴相连接，并且该转向主轴或者说转向轴与具有齿条的转向拉杆系统运动地(kinematisch) f禹合,通过该转向拉杆系统，可转向的车轮以所期望的车轮转向角进行调节。此外，转向系统还配备有伺服电机，通过该伺服电机可以将支持的力矩引入到转向系统中。伺服电机的电机轴通过传动装置与转向摆臂轴耦合，从而在操纵伺服电机时，转向摆臂轴的旋转运动被加载了支持的力矩。在电机轴和转向摆臂轴之间的传动装置包括蜗杆，该蜗杆由电机轴操纵；以及蜗轮，该蜗轮不能相对转动地与转向摆臂轴相连接并且与蜗杆啮合。为了补偿在电机轴与转向摆臂轴之间的运动传递路径中可能存在的间隙和/或在持续运行中形成的间隙，并且由此为了提高运行时间以及效率，蜗轮具有两个耦合的单轮，该单轮分别具有在圆周上延伸的齿部，其中两个单轮的齿部与蜗杆啮合。基于两部分设计，蜗轮的两个单轮可以如此进行调节，使得单轮的齿部抵靠在蜗杆的不同的齿面或者说齿侧(Zahnflanke)上，由此实现了间隙补偿。以这种方式可以补偿制造公差、安装公差以及在持续运行期间形成的、例如源于磨损的公差。还可以补偿在负载下的变形。此外还考虑了在制造和安装时精度要求的降低，此外可以省略其它补偿间隙的措施。根据有利的实施方式，两个单轮能彼此相对旋转地支承。有利地，单轮具有相同的旋转轴线，从而在相对运动时两个单轮改变其彼此间的相对转动位置。通过在单轮之间的转动的程度也确定了间隙补偿的水平。单轮适宜地沿旋转方向通过至少一个弹簧元件相互耦合。在安装时，单轮可以通过从没有力的初始位置中偏离而置于预应力下，利用该预应力使得该单轮的齿部抵靠在蜗杆的齿面上。补偿间隙的单轮也可以称为张紧轮，相反地，另外的单轮形成了从动轮，相对于该另外的单轮，张紧轮置于预应力下，该从动轮在伺服电机的电机轴与转向摆臂轴之间的运动链条中承受了更大部分的要传递的力或力矩。原则上，在齿部和/或轮体的区域中考虑两个单轮的相同的或至少近似相同的结构。间隙补偿通过改变在单轮之间的相对位置来实现。但还可能的是具有单轮的不同结构的实施方式，例如以这种方式两个单轮的齿部在不同侧上与蜗杆啮合。例如，张紧轮可以相对于从动轮以90°角接合到蜗杆齿部中。与此相应地，在平行地布置单轮时，张紧轮具有相对于从动轮错开90°的齿部、特别是沿轴线方向指向的齿部。根据另一种实施方式，从动轮和张紧轮不同轴地、而是彼此平行错开地放置。在 这种情况下，张紧轮例如位于蜗杆的与从动轮对置的一侧上并且形成配对接合齿轮，该配对接合齿轮同样与蜗杆啮合，其中在齿部中必须注意运动功能无锁定地保持。张紧轮通过圆柱齿轮传动装置与从动轮运动耦合并且被其驱动。在圆柱齿轮与从动轮或张紧轮之间可以分别设置张紧位置，通过该张紧位置，可以实现相对于从动轮或相对于张紧轮的相对转动以用于补偿间隙。根据另一种适合的实施方式提出，蜗杆与伺服电机的电机轴一体构成。此外适合地，共同的轴承壳体被设置用于容纳转向摆臂轴和伺服电机。
其它优点和适合的实施方式由其它权利要求
和附图得出。图中示出了
图I示出了在车辆中的转向系统的示意图，具有配属于转向系统的转向摆臂轴的伺服电机，
图2示出了轴承壳体沿着电机轴纵轴线的截面图，其中，转向摆臂轴以及伺服电机容纳在轴承壳体中，
图3以透视图示出了蜗轮，该蜗轮不能相对转动地与转向摆臂轴耦合，并且在伺服电机的电机轴上的蜗杆与蜗轮啮合，其中蜗轮具有两个耦合的单轮，
图4以俯视图示出了分成两部分的、具有两个弹簧元件的蜗轮，蜗轮的两个单轮通过弹簧元件相互耦合，
图5以截面图示出了在分成两部分的蜗轮与电机轴上的蜗杆之间的连接，
图6示出了具有蜗杆和蜗轮的另一种实施例。在附图中，相同的部件具有相同的附图标记。
具体实施例方式在图I中所示的车辆中的转向系统I包括转向盘2、转向摆臂轴3、转向机构4、具有齿条的转向拉杆系统5以及可转向的车轮6。驾驶员通过操纵转向盘2预先确定了在与转向盘相连接的转向摆臂轴3中的转向角Suf，该转向摆臂轴通过转向机构4在横向方向上调节转向拉杆系统5的齿条，从而在可转向的车轮上调节车轮转向角5v。伺服电机7用于提供转向力，该伺服电机通过传动装置将支持的驱动力矩引入到转向摆臂轴3中。该传动装置在伺服电机7的电机轴的轴部段上包括蜗杆，并包括与该蜗杆相作用的蜗轮，该蜗轮不能相对转动地与转向摆臂轴3相连接。转向摆臂轴3以及伺服电机7的电机轴容纳在转向系统I的轴承壳体8中。在根据图2的剖视图中示出了轴承壳体8。轴承壳体8在第一壳体部段中具有用于转向摆臂轴3的接纳开口 9。轴承壳体8的第二壳体部段构成用于容纳伺服电机的电机轴承壳体10，其中电机轴承壳体10的纵轴线13与接纳开口 9或插入的转向摆臂轴3的纵轴线14垂直地且侧向错开地延伸。电机轴承壳体10两部分构成,并且包括两个壳体外罩IOa和IOb,其中第一壳体外罩IOa与形成接纳开口 9的第一壳体部段一体构成,并且第二壳体外罩IOb构造成与其分开来并可装到第一壳体外罩IOa上。总的来说，电机轴承壳体10由电机轴壳体11和用于容纳伺服电机的定子16的定子壳体12组成,在该电机轴壳体中容纳伺服电机7的电机轴 15。电机轴15支承在两个壳体侧的单轴承17和18中，其中与定子16相邻的单轴承17轴向地直接位于定子之前并且设计成浮动轴承，远离定子的单轴承18设计成固定轴承。两个单轴承17和18关于蜗杆19轴向地位于对置侧上，该蜗杆与在图4中以暗示的方式示出的蜗轮20相啮合，该蜗轮不能相对转动地与转向摆臂轴3相连接。单轴承18与电机轴15的自由端侧相邻。轴向地突出于定子16的整个轴部段与电机轴15 —体构成或由电机轴15构成，该轴部段也是蜗杆19的支架。因此，仅利用两个单轴承17、18就能将电机轴15支承在轴承壳体8中。在电机轴15的轴向自由端侧上固定磁性元件21，该磁性元件与电机轴15 —起旋转。磁性元件21配备有轴向地直接位于前面的磁场传感器22，其壳体固定地定位并且感应(sensiert)环绕的磁场。磁性元件21和磁场传感器22 —起构成转子位置传感器装置，用于测定电机轴15的当前转动位置。磁场传感器22例如设置在电子电路板上，尤其设置在具有用于控制伺服电机的控制电子装置的电路板上。如图3所示，蜗轮20不能相对转动地与转向摆臂轴相耦合，并在轴线方向上分为两部分，并包括两个同轴设置的单轮，其中一个单轮设计成从动轮50，第二个单轮设计成张紧轮51。至少更大部分的力或力矩通过从动轮50从蜗杆传递到转向摆臂轴上。张紧轮51的任务是，补偿在蜗杆和蜗轮之间的间隙。两个单轮50、51构造相同，它们与转向摆臂轴的、作为共同的轴线的纵轴线14同轴地设置。两个单轮50、51的直径与设置在外周上的齿部的直径相同。单轮的轴向厚度也是相同的，其中必要时也可考虑不同的厚度。两个单轮50、51彼此可围绕共同的轴线14旋转地支承，如此使得位于图3上方的从动轮50不能相对转动地与转向摆臂轴相耦合，并且位于下方的张紧轮51能相对于从动轮50并因此也相对于转向摆臂轴围绕着共同的轴线14旋转。两个轮50、51通过弹簧元件52彼此耦合。此外，通过螺栓53来产生连接，该螺栓固定地与张紧轮51相连接并在从动轮50中的长孔54中在圆周方向上可移动地引导。两个轮50、51通过螺栓53在轴向方向上互相固定。同时，长孔54还实现了轮50、51之间的相对转动。单轮50、51通过弹簧元件52在没有力的情况下保持在初始位置中。在相对转动时，张紧轮51在预紧的情况下沿旋转方向行进，蜗轮20可随着该预紧进行安装。其优点是，张紧轮51的齿部贴靠在蜗杆的、与从动轮50的齿部不同的齿面上。以这种方式可补偿在蜗杆和蜗轮之间的间隙。图4以俯视图示出了分为两部分的蜗轮20，其中在单轮之间对角地对置地设置有两个弹簧元件52，其中弹簧元件52设置在长孔状的凹口 55中。弹簧元件52—端与从动轮50相耦合且另一端与张紧轮51相耦合，从而在张紧轮51从初始位置中移动时实现了张紧轮51的预紧。在图5中示出了，具有从动轮50和张紧轮51的蜗轮20如何与蜗杆19啮合，蜗杆与伺服电机的电机轴相连接或与电机轴设计成一体。与根据图3或图4的实施例不同的是，从动轮50和张紧轮51不同地构造。张紧轮51与同轴的从动轮50相比具有更大的直径，其中在张紧轮51上的齿部在轴线方向上延伸，相反从动轮50的齿部设置在外周上。这两个齿轮50、51的齿部与蜗杆19啮合，然而是以错开90°的角度。张紧轮51与从动轮50 相比具有显著更小的厚度，该从动轮负责力传递或力矩传递。此外，如在前面的实施例中那样，张紧轮51可围绕着共同的旋转轴线14相对于从动轮50转动，以便实现所期望的间隙补偿。在图6中示出了另一种实施例，其用于在蜗杆19和蜗轮20之间的运动耦合。蜗轮20具有从动轮50以及张紧轮51，该张紧轮关于蜗杆19设置在相对于从动轮50的对置侦牝并构成配对啮合齿轮(Gegeneingriffsrad)。通过具有圆柱齿轮56和57的圆柱齿轮传动装置，实现了在从动轮50和张紧轮51之间的运动连接，该张紧轮具有相对于从动轮50的纵轴线14平行错开的旋转轴线58。第一圆柱齿轮56与从动轮50同轴设置，并与其运动耦合。第二圆柱齿轮57与张紧轮51同轴设置，并同样与其耦合。圆柱齿轮56和57彼此啮合。为了实现张紧，一方面在从动轮50和配属的圆柱齿轮56之间，并且另一方面在张紧轮51和配属的圆柱齿轮57之间分别存在可能的张紧位置，该张紧位置允许在同轴支承的部件之间的相对转动，然而同时引起到初始位置中的复位力。
权利要求
1.在车辆中的转向系统，具有转向摆臂轴(3)，用于传递由驾驶员预先确定的转向角；和伺服电机(7)，用于产生支持的驱动力矩，所述伺服电机与所述转向摆臂轴(3)耦合，其特征在于，蜗杆(19)与所述伺服电机(7)的电机轴(15)相连接，所述蜗杆与和所述转向摆臂轴(3 )相连接的蜗轮(20 )啮合，其中，所述蜗轮(20 )具有两个耦合的单轮(50、51)，所述单轮分别具有与蜗杆(19)啮合的齿部。
2.根据权利要求I所述的转向系统，其特征在于，所述两个单轮(50、51)能彼此相对旋转地支承。
3.根据权利要求I或2所述的转向系统，其特征在于，所述两个单轮(50、51)彼此平行地布置。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的转向系统，其特征在于，所述两个单轮(50、51)沿旋转方向通过至少一个弹簧元件(52)相互耦合。
5.根据权利要求4所述的转向系统，其特征在于，多个弹簧元件(52)在所述两个单轮(50、51)之间在圆周上分布地布置。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的转向系统，其特征在于，所述两个单轮(50、51)相同地构成。
7.根据权利要求I至5中任一项所述的转向系统，其特征在于，所述两个单轮(50、51)不同地构成。
8.根据权利要求7所述的转向系统，其特征在于，所述两个单轮(50、51)的齿部在不同侧上与蜗杆(19)相啮合。
9.根据权利要求8所述的转向系统，其特征在于，所述两个单轮(50、51)以90°角接合在所述蜗杆(19)上。
10.根据权利要求I至9中任一项所述的转向系统，其特征在于，与所述伺服电机(7)的电机轴(15) —体地构成轴向突出于所述伺服电机(7)的定子(16)的轴部段，所述轴部段是蜗杆(19)的支架。
11.根据权利要求I至10中任一项所述的转向系统，其特征在于，所述转向摆臂轴(3)和所述伺服电机(7)容纳在共同的轴承壳体(8)中。
全文摘要
本发明涉及一种在车辆中的转向系统，该转向系统具有转向摆臂轴和伺服电机，该伺服电机与转向摆臂轴耦合。蜗杆与伺服电机的电机轴相连接，该蜗杆与和转向摆臂轴相连接的蜗轮啮合。蜗轮具有两个耦合的单轮，该单轮分别具有与蜗杆啮合的齿部。
文档编号B62D5/04GK102815333SQ20121018790
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月8日 优先权日2011年6月10日
发明者J.明希 申请人:罗伯特·博世有限公司