转向系统的制作方法

本发明涉及一种用于机动车的转向系统、尤其是助力转向系统。

背景技术：

在大多数机动车中安装了助力转向系统，所述助力转向系统在转向时产生辅助的转矩并且由此降低待由驾驶员施加到转向柱上的转向力矩。

已知的助力转向系统基于这样的转向传动机构，所述转向传动机构转换液压的或者电动的转向马达的驱动功率并且将其传递到比如转向柱上。这样的转向传动机构能够以滚齿传动机构（schraubwälzgetriebe）的形式来构造并且尤其构造为螺旋齿轮传动机构（schraubradgetriebe）或者蜗轮蜗杆传动机构。这些助力转向系统而后包括能够直接或者间接与所述转向柱相连接的齿轮以及与该齿轮啮合的、通过轴由转向马达来驱动的小齿轮。

对于这样的转向传动机构来说，传动机构间隙（getriebespiel）已经表明有问题，所述传动机构间隙由于构件公差、传动机构元件的不同的热膨胀并且/或者由于磨损而构成。尤其在进行所谓的变换转向（wechsellenken）时、也就是在以变换的转向回转方向进行直接彼此相继的转向时这样的传动机构间隙产生不受欢迎的噪声，所述噪声由于小齿轮和齿轮的齿的、对置的齿面的交替的贴靠而产生。

已知通过以下方式尽可能地消除这样的传动机构间隙，即：小齿轮轴以能够围绕着垂直于小齿轮轴的纵轴线并且相对于小齿轮与齿轮的齿部嵌合以一定的间距延伸的轴线枢转的方式得到支承并且借助于一个或者多个弹簧元件被朝所述齿轮挤压。所述小齿轮轴的可枢转性在此经常被集成到两个支承结构之一中，通过所述支承结构所述小齿轮轴在端侧得到支承。这种支承结构被称为“固定轴承”。在另一个端部的区域中的支承结构而后设有所定义的间隙（所谓“浮动轴承”，比如参见de102005035020a1），以用于能够实现通过枢转运动引起的偏移。所述固定轴承经常被设置在驱动侧，而所述浮动轴承则被设置在所述小齿轮轴的自由的端部上。用于将所述小齿轮压紧到所述齿轮上的一个或多个弹簧元件在此不仅能够被集成到所述浮动轴承中而能够被集成到所述固定轴承中。

对于这样的转向传动机构来说用于弹动（anfederung）的弹簧力借助于固定轴承来产生，所述转向传动机构比如从de102009054655a1中得到了公开。在这种转向传动机构中规定，将滚动轴承在外侧支承在枢转套筒中，其中所述滚动轴承将小齿轮轴容纳在所述固定轴承的区域中。所述枢转套筒包括尽可能无间隙地容纳着所述滚动轴承的轴承套筒并且包括外环，所述外环尽可能无间隙地被保持在所述转向传动机构的壳体的容纳部中，其中所述外环和所述轴承套筒通过多个扭转接片相连接，所述扭转接片在所述外环相对于所述轴承套筒旋转时被扭转（tordieren）。在安装所述转向传动机构之后，所述扭转接片如此被扭转，使得由此产生的有弹性的复位作用引起所述小齿轮轴的弹动。

通过根据de102009054655a1的转向传动机构的小齿轮轴的弹动，也并不总是能够完全消除传动机构间隙，由此在所述转向传动机构的运行中产生在其中合乎情理的噪声生成（geräuschentwicklung）。此外还有相对大的传动比，在将驱动功率从小齿轮传递到齿轮上时经常设置有所述相对大的传动比。这样的转向传动机构也就是说经常针对所述转向马达的以及由此小齿轮的和包围所述小齿轮的小齿轮轴的相对高的转速而设计，其中这样的相对高的转速与齿部嵌合中以及用于对小齿轮轴进行支承的旋转支承结构中的相应高的局部的速度相关联并且由此与相应大的噪声生成相关联。

技术实现要素：

本发明的任务是，关于运行中的噪声生成对如原则上从de102009054655a1中所公开的一样的转向系统进行改进。

该任务通过一种根据权利要求1所述的转向系统得到解决。根据本发明的转向系统的有利的设计方案是独立权利要求的主题并且/或者从本发明的接下来的说明中得出。

本发明以以下构思为基础，即：在运行中如此将所述类型的转向系统的噪声生成保持尽可能小的程度，其方法是：不是主要地或者仅仅尝试消除所述噪声生成的原因，而是更确切地说以尽可能有利的方式来限制所述转向系统内部的由噪声引起的振动的扩散。在此这种构思以以下认识为基础，即：对于所述类型的转向系统的能感觉到的噪声生成来说通过所述壳体进行的声辐射是主要原因并且这样的能感觉到的噪声生成能够十分有效地并且同时以在设计上相对简单的方式予以降低，如果使所述壳体尽可能地与这样的会引起相应的声辐射的振动去耦合。

与此相对应，设置有一种用于机动车的转向系统，该转向系统包括转向传动机构，其中所述转向传动机构具有壳体、齿轮、与所述齿轮相啮合的螺旋小齿轮以及包括所述螺旋小齿轮的螺旋小齿轮轴。

所述螺旋小齿轮轴在所述螺旋小齿轮的一侧上在固定轴承中得到支承，所述固定轴承包括旋转轴承，在该旋转轴承中容纳有所述小齿轮轴。所述旋转轴承为此能够具有至少一个内部的轴承环、一个外部的轴承环并且可能在一种优选的作为滚动轴承并且尤其作为球轴承的设计方案中具有多个布置在所述轴承环之间的滚动元件、尤其是球体，其中所述小齿轮轴被容纳在所述旋转轴承的内部的轴承环的内部。所述旋转轴承以及尤其所述固定轴承的旋转轴承的外部的轴承环此外被容纳在轴承套筒中。此外，所述固定轴承包括枢转环，所述枢转环具有外环以及内环，所述外环以及内环通过一个或者多个扭转接片以能枢转的方式彼此连接，其中所述内环与所述轴承套筒相连接或者是其集成的组成部分并且所述外环（关于至少一个方向、优选关于所有方向也就是说不可移动地）以被固定的方式布置在所述转向传动机构的壳体中。

此外，根据本发明的转向系统的螺旋小齿轮轴在所述螺旋小齿轮的另一侧上在浮动轴承中得到支承，所述浮动轴承包括旋转轴承，在所述旋转轴承中容纳有所述小齿轮轴并且所述旋转轴承被容纳在支承在所述壳体中的轴套中，其中所述轴套确保了所述旋转轴承的、在所述壳体的内部的径向的移动性。所述浮动轴承比如能够具有根据de102005035020a1的设计方案。尤其能够规定，所述浮动轴承的轴套具有容纳着所述旋转轴承的内套和将所述内套包围的并且以被固定的方式布置在所述壳体中的外套，其中所述外套和所述内套限定了环形缝隙并且其中所述外套和所述内套如此通过柔性的连接区段彼此连接，使得所述外套和内套能够沿着至少一个径向的方向相对于彼此移动。

此外，根据本发明的转向系统包括仅仅通过联接元件旋转驱动地与所述转向传动机构的螺旋小齿轮轴相连接的转向马达，所述转向马达尤其能够构造为电动马达。

这样的转向系统的特征根据本发明的基本构思在于，所述固定轴承的枢转环的外环和/或所述轴套（相应地）仅仅（也就是说在没有与所述壳体直接接触的情况下）在中间连接减振的去耦合元件的情况下以被固定的方式布置在所述壳体（1）中。在此能够优选规定，一个或多个减振的去耦合元件至少部分地、优选完全地由（至少）一种减振的材料，优选是塑料、尤其是热塑性塑料或者弹性体（比如橡胶）构成。作为替代方案或者补充方案，也存在通过设计上的措施给这样的元件配设减振的功能的可行方案。

作为替代方案或者补充方案，在根据本发明的转向系统中规定，所述固定轴承的枢转环和/或所述浮动轴承的轴套和/或所述螺旋小齿轮和/或所述齿轮和/或所述联接元件至少部分地由（至少）一种减振的材料构成。在此也优选能够规定，所述减振的材料是（热塑性的）塑料或者弹性体，其中认为，每种（热塑性的）塑料或者每种弹性体与金属以及尤其钢和代表着用于构造机动车的转向系统的常规材料的铝合金相比具有更好的减振的性能。

根据本发明的转向系统尤其能够构造为助力转向系统，对于所述助力转向系统来说借助于转向马达能够产生辅助的转矩，使得有待由包括助力转向系统的机动车的驾驶员施加到用于机动车转向的转向柱上的转向力矩得到了降低（必要时暂时也一直降低到零）。作为替代方案，也存在着下述可行方案，即：如此构造所述转向系统，使得由所述转向马达（总是）产生全部的对转向来说所需要的转向力矩（尤其对所述转向系统的或者机动车的所谓的线控转向功能来说）。

本发明也涉及一种具有根据本发明的转向系统的机动车。

不定冠词（“一个”、“一根”、“一种”和“一条”）尤其在权利要求中并且在对权利要求进行普遍解释的说明书中应该作为这样的不定冠词来理解并且不应该作为数词来理解。相应地用其来具体说明的组件应该由此如此来理解，因而这些组件至少单倍地存在并且能够多倍地存在。

附图说明

下面借助于在附图中示出的实施例来对本发明进行详细解释。在附图中示出：

图1示出了根据本发明的转向系统的转向传动机构的纵剖面；

图2以纵剖面示出了根据图1的转向传动机构的区段以及与根据本发明的转向系统的、与转向传动机构相连接的转向马达的区段；

图3以从前面看的视图示出了根据图1的转向传动机构的固定轴承；并且

图4以截面图示出根据图1的转向传动机构的浮动轴承的轴套。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的转向系统的转向传动机构的主要组成部分。所述转向传动机构包括壳体1，在该壳体的内部以能旋转的方式布置有齿轮2以及与该齿轮2啮合的螺旋小齿轮3。所述螺旋小齿轮3以及包括所述螺旋小齿轮3的螺旋小齿轮轴4以蜗杆的形式来整体地构造。

所述齿轮2固定地被固定在所述转向传动机构的输出轴5上（参见图1）。这根输出轴5在所示出的设计示例中具有用于与所述齿轮2进行可靠的抗扭转的连接的齿部，所述输出轴5比如能够与至少在一个区段中构造为齿条的转向拉杆啮合，由此所述齿条执行平移运动，所述平移运动能够以所已知的方式通过车轮转向杆（未示出）被转换为所述机动车的能转向的车轮（未示出）的枢转运动。但是，所述输出轴5也能够是助力转向系统的转向柱，该转向柱与方向盘相连接并且通过转向小齿轮来作用于转向拉杆。

所述螺旋小齿轮轴4具有驱动侧的端部，通过该端部所述螺旋小齿轮轴与转向马达6（比如电动马达）的输出轴7能够连接或者相连接（参见图2）。在该驱动侧的端部的区域中，所述螺旋小齿轮轴4借助于第一支承机构在所述壳体1中得到支承。该支承机构构造为固定轴承8，所述固定轴承允许螺旋小齿轮轴4的围绕着枢转轴线9的枢转（参见图3）。这种枢转引起所述螺旋小齿轮轴4的、与驱动侧的端部对置的端部的偏移，所述螺旋小齿轮轴在那里借助于浮动轴承10在所述壳体1的相应的容纳部中得到支承。该浮动轴承10如此构造，使得其允许该端部的由螺旋小齿轮轴4的枢转而产生的偏移。

不仅所述固定轴承8而且所述浮动轴承10都分别包括以球轴承11、12的形式构成的旋转轴承。在这些球轴承9、10的内部的轴承环中，所述螺旋小齿轮轴4的相应的区段得到支承，而所述球轴承11、12的外部的轴承环则分别在轴承装置13、14中得到支承，所述轴承装置又被容纳在所述壳体1的相应的容纳部中。所述轴承装置13、14在结构上如此构造，使得其在所述固定轴承8的情况下能够实现所述螺旋小齿轮轴4的围绕着枢转轴线9的枢转并且在所述浮动轴承10的情况下能够实现所述螺旋小齿轮轴4的自由的端部的偏移。

为此，所述固定轴承8的轴承装置13包括拥有圆环状的截面的轴承套筒15，所述轴承套筒在内侧面在第一纵向区段中容纳有球轴承11并且在第二纵向区段中容纳有枢转环16的内环17。所述枢转环16的内环17在中间连接垫圈（stützscheibe）18的情况下以抗扭转的并且在轴向上被固定的方式在所述轴承套筒15的内部得到支承，其中所述内环17支撑在所述球轴承11的外部的轴承环19上。所述枢转环16除了所述内环17之外还包括外环20。所述外环20通过两个扭转接片21（参见图3）与所述内环17相连接。外环12、内环17和扭转接片21优选一体地由比如弹簧钢构成。

所述球轴承11在螺旋小齿轮轴4上的轴向的位置固定在中间连接压紧件22的情况下借助于螺钉23来进行，所述螺钉被旋入到下述内螺纹中，所述内螺纹则被集成到所述螺旋小齿轮轴4的驱动侧的端部中。所述枢转环16的外环20的、在壳体1的内部的轴向的位置固定则借助于螺旋环24来进行，所述螺旋环具有外螺纹，所述外螺纹被旋入到所述壳体1的相应的内螺纹中。

所述两个扭转接片17限定枢转轴线9的位置，所述外环20能够围绕着所述枢转轴线相对于所述内环17进行枢转。所述扭转接片21以及由此所述枢转轴线9在此不是穿过所述枢转环16的中心来延伸并且由此也不是穿过所述螺旋小齿轮轴4的截面的中心来延伸，而是相对于其径向地偏置（参见图3）。所述枢转轴线9由此不与所述螺旋小齿轮轴4的纵轴线25相交。通过所述扭转接片21的相对于枢转环16的中心的径向的偏置，所述枢转轴线9被移到所述螺旋小齿轮轴4的外圆周的附近，由此反作用力矩的构成能够得到降低或者避免，所述反作用力矩由于在螺旋小齿轮3和齿轮2进行齿嵌合时产生的啮合力结合这些啮合力的作用线距所述枢转轴线9的间距而产生或者会产生。为了尽可能完全地避免所述反作用力矩而规定，所述枢转轴线9处于下述切向平面之内，所述切向平面构造在齿轮2与螺旋小齿轮3的两个分度圆或者滚动圆的接触点中。

所述枢转环16的扭转接片21不仅能够实现外环20相对于内环17的枢转以及由此螺旋小齿轮轴4相对于齿轮2或者壳体1的枢转，而且同时引起下述弹簧力，通过所述弹簧力将所述螺旋小齿轮轴4的螺旋小齿轮3挤压到所述齿轮2的齿部中，以用于实现尽可能小的传动机构间隙并且由此在所述转向传动机构的运行中、尤其在进行所谓的变换转向时实现小的噪声生成。这种弹簧力由于以下情况而产生，即：在安装所述转向传动机构时所述螺旋小齿轮轴4由于与所述齿轮2的接触而如此远地偏移，从而产生所述扭转接片21的足够的扭转，由此由所述扭转接片21的扭转而产生的弹性的复位力矩克服所述螺旋小齿轮轴4的这种偏移而起作用并且由此朝所述齿轮2对其进行加载。

所述浮动轴承10的轴承装置14以轴套14的形式构成，所述轴套包括内套26，所述内套在所述轴套14的未经受负荷的中性位置中尽可能同心地布置在外套27的内部（参见图4）。在一个区段中所述内套26通过连接区段28与所述外套27相连接。在所述连接区段28的区域中，内套26和外套在横向剖面或者径向剖面中（参见图4）相应地具有弯曲地延伸的凸起29、30，所述凸起-彼此对置地-伸入到构造在内套26与外套27之间的环形缝隙31中。所述两个凸起29、30的尖部在此相互接触。

在所述凸起29、30的区域中所述内套26和外套27被弹性体封套32所包围。在此如此设计所述弹性体封套32，使得其没有超出所述内套26的和外套27的外表面。为此，一方面所述内套26的和外套27的轴向长度在构成所述凸起29、30的圆周区段中比在其它的圆周区段中要小。由此构成凹处（不可见），在所述凹处中容纳有弹性体封套32的有弹性的材料。此外，所述内套26在其内侧面上并且所述外套27在其外侧面上分别具有另一个沿着轴向方向延伸的凹处33、34，其中所述弹性体封套32的材料同样被容纳在这些凹处33、34中。在所述环形缝隙31的区域中，所述凸起29、30也在两侧（沿着圆周方向）被所述弹性体封套32的有弹性的材料包围或者被埋入到其中。所述弹性体封套32引起内套26和外套27的接合，而没有在意义重大的程度上妨碍这些组件的所定义的相对移动性。也就是说，所述连接区段28构成具有小的枢转力矩的枢转关节，所述枢转关节能够实现外套27相对于内套26的、围绕处于所述连接区段28的区域中的枢转轴线的枢转。在这种枢转运动中，所述内套26的和外套27的凸起29、30在彼此上面滑动或者滚动，而所述弹性体封套32没有在意义重大的程度上妨碍外套27和内套26的这种相对运动。

在此规定，所述轴套14如此被集成到所述转向传动机构的壳体1中，使得所述螺旋小齿轮轴4的围绕着通过固定轴承8定义的枢转轴线9的枢转引起内套26的相对于外套27的、沿着下述方向的移动，所述方向基本上垂直于穿过所述连接区段28导引的径向轴线35。而沿着通过这根径向轴线35定义的方向则应该尽可能没有内套26的相对于外套27的可移动性，以便在所述转向传动机构的运行中避免所述螺旋小齿轮3在齿轮2上的交叠（verschränken）。这通过以下方式来实现，即：内套26与外套27之间的间距在所述轴套14的、与连接区段28径向对置的圆周区段中被限制到相对小的、比如0.1mm的尺寸。这借助于限制元件36来进行，所述限制元件以能沿着径向的方向移动的方式在所述外套27的内部得到支承。所述限制元件36具有一定径向的宽度，该径向的宽度大于所述外套27的径向的宽度，其中所述还没有被安装在壳体1中的轴套14的限制元件36可以如此远地向外移动，使得其超出所述外套27的外表面。由此在所述内套26的外侧面与所述限制元件36之间形成相对大的间距，所述间距能够实现所述轴套14的较容易的安装。在将所述浮动轴承7安装在壳体1中的范围内将该间距降低到所期望的小的尺寸，因为而后所述限制元件36由于与所述壳体1的碰撞而再也不能超出所述外套27的外表面并且因此必定朝内套26的方向移动。

此外，所述轴套14的外套27还包括有弹性的止挡元件37，该止挡元件在所述螺旋小齿轮轴4朝一个方向（在图1中向上）枢转时限制所述内套26的运动。

尽管借助于所述固定轴承8使所述螺旋小齿轮轴4朝所述齿轮2弹动并且尽管由此能够实现的尽可能小的传动机构间隙，也不能完全阻止在所述转向传动机构的运行中的噪声生成。也就是说，这样的噪声生成也额外地在所述转向传动机构的组件的、对运行来说必需的相对运动中并且尤其在所述球轴承11、12的球体的滚动中以及在所述螺旋小齿轮3的和齿轮2的齿的周期性变化的嵌合中是合乎情理的。

为了在运行中实现所述转向传动机构的以及包括该转向传动机构的转向系统的、尽可能正向的或者低的噪声特性，根据本发明而规定，将通过这些相对运动所产生的、传递到比如由铝构成的壳体1上的固体振动保持尽可能小的程度，由此能够将所述壳体1的在其中合乎情理的振动激励以及由此声辐射保持小的程度。

为此，一方面规定，整个齿轮2或者至少其齿由塑料构成或者至少用塑料来涂覆。

此外规定，所述浮动轴承10的轴套14至少部分地由塑料构成、尤其是所述内套26和/或外套27部分地或者完全由塑料构成。

作为另外的、用于避免由于所述螺旋小齿轮轴4的和齿轮2的旋转运动而给所述壳体1造成的振动激励或者将其保持小的程度的措施，在此规定，所述枢转环16的外环20仅仅在中间连接多件式的减振的去耦合元件38的情况下以被固定的方式布置在所述壳体1中，其中该去耦合元件38由塑料或者弹性体构成。

并且最后规定，转向马达6的输出轴7或者与该输出轴7的自由的端部相连接的适配件（adapterstück）39在中间连接同样由塑料或者弹性体构成的联接元件40的情况下与所述螺旋小齿轮轴4或者与通过齿部41抗扭转地与所述螺旋小齿轮轴4的邻接的端部相连接的压紧件22旋转驱动地或者抗扭转地连接。所述适配件39与所述压紧件22之间的缝隙42防止这些组件之间的直接的接触，使得所述转向马达6的输出轴7与所述螺旋小齿轮轴4之间的旋转驱动的连接仅仅在中间连接所述联接元件40的情况下产生。

通过根据本发明的措施，将由于所述螺旋小齿轮轴4及齿轮2的旋转而产生的固体振动传递到所述壳体1上的所有途径被构造在由减振的塑料或者弹性体构成的至少一个区段中，从而能够将所述壳体1的由此引起的振动激励以及所述壳体1的由此合乎情理的声辐射保持小的程度。在此，如果实施了所有这些措施，则关于所述转向系统的噪声特性能够实现最佳可能的效果。但是也可能的是，仅仅实施这些措施中的单个措施，其中而后必要时实现并非最佳的效果。

附图标记列表

1壳体

2齿轮

3螺旋小齿轮

4螺旋小齿轮轴

5转向传动机构的输出轴

6转向马达

7转向马达的输出轴

8固定轴承

9枢转轴线

10浮动轴承

11固定轴承的球轴承

12浮动轴承的球轴承

13固定轴承的轴承装置

14浮动轴承的轴承装置/轴套

15轴承套筒

16枢转环

17枢转环的内环

18垫圈

19固定轴承的球轴承的外部的轴承环

20枢转环的外环

21扭转接片

22压紧件

23螺钉

24螺旋环

25螺旋小齿轮轴的/固定轴承的球轴承的纵轴线

26轴套的内套

27轴套的外套

28轴套的连接区段

29内套的凸起

30外套的凸起

31内套与外套之间的环形缝隙

32轴套的弹性体封套

33外套的凹处

34内套的凹处

35穿过轴套的连接区段的径向轴线

36限制元件

37止挡元件

38去耦合元件

39适配件

40联接元件

41齿部

42缝隙。