转向系统的制作方法

1.本发明涉及一种转向系统，其具有可纵轴向移动地支承在壳体中的转向杆和通过滚珠螺纹传动装置作用到转向杆上的转向马达，为此转向杆在至少一个区段中构成滚珠循环螺纹，该滚珠循环螺纹与可由转向马达驱动的传动螺母配合作用，其中，传动螺母借助轴承组件可旋转地支承在壳体中。


背景技术：

2.这种转向系统由de 10 2014 006 469 b3 已知。在该转向系统中，传动螺母不可运动地支承在保持环中，该保持环在外侧凸形弯曲地构造以构成枢转轴承并且支承在旋转轴承的内环中。旋转轴承的内环相应地在内侧凹形弯曲地构造。此外，旋转轴承的内环与皮带轮抗扭转地连接。
3.带有文件编号de102019201933.1 的迄今未公开的德国专利申请同样描述了一种按照开头所述类型的转向系统。该转向系统具体地包括在壳体中可纵轴向移动地支承的转向杆和转向马达，该转向马达通过滚珠螺纹传动装置作用到转向杆上，为此转向杆构成滚珠循环螺纹，该滚珠循环螺纹通过球形的传递元件与可由转向马达驱动的传动螺母配合作用，其中，传动螺母借助轴承组件可旋转地支承在壳体内。此外，牵引器件传动机构的传动齿轮抗倾翻地连接到轴承组件的旋转轴承的内环上，通过该牵引器件传动机构能够将转向马达的驱动功率传递到传动螺母上，其中，传动螺母围绕垂直于转向杆的纵轴线定向的枢转轴线可枢转地支承在传动齿轮上。为此，传动螺母具有弯曲的铰接区段，该弯曲的铰接区段与传动齿轮的弯曲的铰接区段一起构成枢转轴承。在铰接区段之间可以布置有滑动轴承层，由此应实现枢转轴承的尽可能低摩擦的可运动性。滑动轴承层在此可以以由塑料构成的单独的构件的形式构成。此外，传动齿轮的铰接区段的可运动的第一部分区段借助预紧的加载装置弹性地朝传动齿轮的铰接区段的第二部分区段的方向挤压，由此形成枢转轴承的很大程度上的无间隙性。该加载装置包括两个环形元件，它们分别具有一个端面，该端面至少区段式地构造为斜面，其中，两个环形元件的斜面相互接触，并且其中，环形元件借助多个预紧的弹簧元件被加荷以便实施相对旋转。借助这种加载装置，可以在同时沿加载装置的轴向方向具有相对小的尺寸的情况下实现用于传动齿轮的铰接区段的第一部分区段的相对大的再调节行程（nachstellweg）。这种相对大的再调节行程可能是必要的，因为作为由塑料构成的单独的构件来构造的、布置在传动齿轮的铰接区段与传动螺母之间的滑动轴承层在转向系统的使用寿命期间由于塑料的蠕变（setzen）而经受相对大的塑性变形，这应在相应的程度上通过加载装置来补偿。因此，这种转向系统的缺点是相对大的结构上的耗费，所述结构上的耗费尤其与提供相对复杂的加载装置相关。


技术实现要素：

4.本发明的任务在于，提供一种功能上有利的并且同时可简单且成本适宜地制造的转向系统。
5.该任务借助根据权利要求1的转向系统来解决。根据本发明的转向系统的有利的设计方案和用于装配这种转向系统的方法是其他权利要求的主题和/或由本发明的以下说明内容中得出。
6.根据本发明，提供如下一种转向系统，该转向系统具有至少一个可纵轴向移动地支承在壳体中的转向杆和转向马达，其中，转向马达通过滚珠螺纹传动装置作用到转向杆上，为此，转向杆在至少一个区段中构成滚珠循环螺纹，该滚珠循环螺纹通过球形的传递元件与能够由（优选为电动的、也可能为液压的）转向马达驱动的传动螺母配合作用。传动螺母在此借助轴承组件可旋转地支承在壳体内部。此外，牵引器件传动机构的传动齿轮，例如齿形皮带传动机构的传动齿轮抗倾翻地并且优选也抗扭转地连接到轴承组件的旋转轴承的内环上，通过该牵引器件传动机构能够将转向马达的驱动功率传递到传动螺母上，该旋转轴承优选构成为滚动轴承的形式。在此，“抗倾翻地”理解为，传动齿轮围绕任意的或围绕每根垂直于其纵轴线放置的倾翻轴线的倾翻被传递到旋转轴承的内环上。此外规定，传动螺母围绕（尤其是围绕每根）枢转轴线可枢转地支承在传动齿轮上，该枢转轴线垂直地关于转向杆的纵轴线定向。为此规定，传动螺母具有弯曲的、优选部分球形和/或凸形弯曲的铰接区段，该铰接区段与至少部分地、必要时完全由传动齿轮构成的弯曲的、优选部分球形和/或凹形弯曲的铰接区段配合作用以构成枢转轴承。为了实现枢转铰接件的在最大程度上的或者至少足够的无间隙性，在铰接区段之间布置有至少一个弹性变形的弹簧环、尤其是弹性体环。
7.传动螺母和/或传动齿轮优选完全地、然而至少在构成弯曲的铰接区段的区域中由金属、尤其由钢和/或铝构成，以便确保尽可能高的负荷能力和尤其也确保最小的蠕变特性。
8.由于转向传动机构的这种设计方案，在该设计方案中确保传动螺母的可枢转性的枢转轴承构造在传动齿轮上，而不是构造在旋转轴承本身上，可以实现由于转向杆的相应的弯曲负荷而进行枢转的传动螺母与旋转轴承的脱耦，由此可以实现多个优点。这些优点之一在于旋转轴承的间隙的自动消除，由此可以避免或减少不期望的噪音生成。旋转轴承的间隙的这种自动消除的原因在于，结合此外通过转向系统的根据本发明的设计方案实现的、旋转轴承与传动螺母的枢转运动的脱耦，传动齿轮抗倾翻地连接到旋转轴承的内环上，这种脱耦通过在传动齿轮的区域内构成枢转轴承实现。旋转轴承的轴承间隙以及特别是轴向间隙能够以这种方式通过牵引器件传动机构的作用到传动齿轮上的牵引负荷来消除，其方式是，该牵引负荷导致旋转轴承的内环的轻微的并且与传动螺母的枢转运动脱耦的倾翻。
9.此外，由于转向系统的根据本发明的设计方案，可以实现传动螺母与牵引器件传动机构的传动齿轮的牵引负荷的脱耦，这在实现尽可能最优的并且尤其是也保持相同的摩擦阻力方面在滚珠螺纹传动装置的相对运动中产生积极的影响。
10.同时，尽管有这些可实现的优点，根据本发明的转向系统也可以具有相对简单的结构上的并且因此也牢固且成本适宜的构造。在根据本发明的转向系统中，通过弹性变形的弹簧环来补偿枢转铰接件中的间隙，所述间隙至少在转向系统的使用寿命期间由于磨损会形成，所述弹簧环将铰接区段至少区段式地无间隙地直接或间接相互挤压。
11.按照根据本发明的转向系统的一种优选的设计方式可以规定，在铰接区段之间布
置有滑动轴承层。该滑动轴承层优选可以构造为单独的构件和/或由塑料（塑料，例如包括ptfe）构成，这在实现枢转轴承的尽可能小的摩擦阻力方面实现了良好的功能性的同时实现了简单且成本适宜的可制造性。但是，替代地也存在如下可行方案，即，为了构造滑动轴承层，其中至少一个铰接区段设有滑动涂层和/或在铰接区段之间布置有润滑剂、尤其膏状的润滑剂、例如润滑脂。“滑动涂层”在此理解为固定地布置在传动齿轮的或传动螺母的基体的表面上的涂层，该涂层由与基体的材料不同的材料构成。在此，材料尤其可以是滑动材料，该滑动材料与用来构成配对接触面的材料相组合具有相对低的摩擦系数并且尤其具有尽可能低的摩擦系数。对于所规定的应用有利的滑动涂层必要时可以主要包括聚甲醛（pom）和必要时附加地包括聚四氟乙烯（ptfe）。
12.只要滑动轴承层的材料在负荷下具有突出的蠕变特性，则由这种蠕变产生的、在枢转铰接件中的增大的间隙又可以由弹性变形的弹簧环来补偿，这必要时引起弹簧环在弹性的复位作用方面并且因此尤其也在横截面尺寸方面的相应大的尺寸设计。
13.为了尽可能避免由于滑动轴承层的材料的蠕变而引起的枢转轴承在转向系统的使用寿命期间变大的间隙，优选可以规定，在装配转向系统的范围内已经至少部分地预料到（vorwegzunehmen）这种蠕变。为此，按照根据本发明的用于装配相应的转向系统的方法可以规定，调整位于铰接区段之间的且容纳滑动轴承层的铰接间隙的宽度，该宽度（在至少一个区段中，优选总体上）小于滑动轴承层在未加荷状态下的厚度。
14.因为在根据本发明的转向系统中，通过弹簧环可以确保枢转环的至少足够的无间隙性，所以可以放弃如在德国专利申请de102019201933.1 中描述的复杂的加载装置，由此得到转向系统的简单的且成本适宜的结构上的设计方案。尤其由此也能够实现，传动齿轮的铰接区段的第一部分区段和传动齿轮的、具有（直接）接触牵引器件传动机构的牵引器件的功能面的基体一件式地构造，这能够实现特别简单且成本适宜的可制造性。
15.按照根据本发明的转向系统的一种优选的设计方式可以规定，传动齿轮构造为传动齿圈，并且传动螺母的铰接区段至少部分地、必要时完全地布置在传动齿轮内部。由此，能够至少关于沿着转向杆的纵轴线的延伸范围内实现转向系统的特别紧凑的设计方案。
16.为了实现转向马达的驱动功率从传动齿轮直接传递到传动螺母上，传动齿轮是牵引器件传动机构的一部分，按照根据本发明的转向系统的一种优选的设计方案可以规定，传动齿轮借助联接件（kupplung）与传动螺母抗扭转地、即传递转矩地连接。在此，如此构造联接件，使得该联接件尽管抗扭连接仍确保枢转铰接件的可枢转性。
17.能够以有利的方式满足这些要求的联接件具有传动齿轮的齿部、优选内齿部（尤其在传动齿轮优选作为传动齿圈的优选的设计方案中）和传动螺母的齿部、优选外齿部，所述齿部以接合到彼此中的方式配合作用，以便传递转矩。这些齿部的齿在此可以优选平行于转向杆的纵轴线定向。此外优选地，齿可以具有弯曲延伸的齿顶和/或弯曲构造的齿面，从而联接件于是可以构造为所谓的弧形齿联接件的形式。因为传动齿轮的和传动螺母的这些接合到彼此中的齿部可以是枢转铰接件的一部分，所以优选可以规定，在这些齿部之间同样布置有滑动轴承层。由此可以确保枢转铰接件的尽可能低摩擦的可运动性。在此，该滑动轴承层可以优选同样作为单独的构件和/或由塑料构成并且特别优选与至少在一个区段中在铰接区段之间布置的滑动轴承层一件式地且材料一致地构造。补充地或替代地也可规定，齿部中的至少一个（至少区段式地）设有滑动涂层和/或在接合到彼此中的齿部之间布
置有润滑剂。
18.联接件的尤其在尺寸方面然而也在功能方面有利的集成可以通过如下方式实现，即，联接件（优选居中地）布置在传动螺母的铰接区段的第一部分区段和第二部分区段之间和/或布置在传动齿轮的铰接区段的第一部分区段和第二部分区段之间。
19.按照根据本发明的转向系统的一种优选的设计方式此外可规定，传动螺母以限定的径向间隙（也就是说，以在传动螺母的整个圆周上的限定的间距）布置在旋转轴承的内环之内。在此，径向间隙能够优选选择得如此大，使得在所有期望的或者说在转向系统的正常运行中出现的、在部件之间的倾斜姿态的情况下避免传动螺母和内环之间的接触。传动螺母在旋转轴承内的部分布置在此实现了转向系统的转向传动机构的紧凑的设计方案，同时实现传动螺母的相对大的长度，这又在可通过滚珠螺纹传动装置传递的驱动功率的大小方面产生有利的影响。在此，尽管存在这种布置，径向间隙仍确保了旋转轴承与传动螺母的枢转运动的脱耦。
20.根据本发明的转向系统的轴承组件的（优选唯一的）旋转轴承可以有利地是单列的滚珠轴承、尤其四点式轴承（vierpunktlager）（例如根据din 628），这尽管其适合于传递相对高的轴向力，但是能够实现转向系统的相对成本适宜的设计方案。
21.传动齿轮在旋转轴承的内环上的抗倾翻的且优选也抗扭转的连接一方面可以通过如下方式实现，即，将其构造成一件式的，也就是说形成同一个构件。同样存在如下可行方案，即，这些构件构造为单独的构件并且相应地相互连接。
22.根据本发明的转向系统优选可以构造为助力转向系统并且因此能够实现，使通过转向手柄（例如方向盘）并且优选在中间连接转向柱的情况下传递到转向传动机构上的、手动产生的转向力矩可以通过由转向马达产生的转向力矩来叠加，以便降低对于转向所需的并且有待手动产生的转向力矩的大小（必要时有时也直至零）。转向传动机构在此尤其能够包括如下转向小齿轮，所述转向小齿轮与由转向杆在一个区段中构成的齿部配合作用。另一方面，转向系统也可以被如此构造，使得转向马达始终提供用于转向所需的全部驱动功率。
23.本发明还涉及一种具有根据本发明的转向系统的机动车，尤其是基于车轮的并且不受轨道约束的机动车，优选是轿车或载重汽车。
附图说明
24.下面借助在附图中示出的实施例进一步阐述本发明。附图中示出：图1以纵剖视图示出了根据本发明的转向系统的一个区段，并且图2示出了根据图1的转向系统的滚珠螺纹传动装置。
具体实施方式
25.图1示出根据本发明的转向系统的一个区段，该转向系统构造为助力转向系统。转向系统包括多件式的、基本上管状的壳体1，在壳体内部纵轴向地、即沿着其纵轴线3可运动地支承有转向杆2。转向杆2在其两个端部上分别与球铰接件（未示出）连接，其中，这些球铰接件又用于分别与车轮转向杆（未示出）连接。车轮转向杆将转向杆2的纵轴向的运动转换为机动车的经转向的车轮（未示出）的枢转。
26.转向杆2的纵轴向的运动一方面通过产生机动车的转向手柄（未示出）的、尤其是方向盘的旋转运动来引起，其中，转向手柄的这种旋转运动通过转向柱（未示出）传递到转向小齿轮（未示出）上。转向小齿轮为此能够与转向杆2的齿部（未示出）配合作用，以便将转向小齿轮的旋转运动转换成转向杆2沿着其纵轴线3的平移运动。
27.此外，转向杆2的纵轴向的运动可以通过借助在本实施例中以电的方式构造的转向马达5产生辅助转向力矩来引起。转向马达5的驱动功率为此还借助滚珠螺纹传动装置6传递到转向杆2上，为此转向杆2在一个区段中构成具有部分圆形的螺纹槽横截面的滚珠循环螺纹7。在所述滚珠循环螺纹7的在转向时可变的区段的内部布置有多个球形的传递元件8，所述传递元件此外容纳在滚珠循环螺纹的同样具有部分圆形的横截面的运转沟槽（laufrillen）的内部，所述滚珠循环螺纹构造在所述滚珠螺纹传动装置6的传动螺母4的基体9的内侧上。滚珠螺纹传动装置6的传动螺母4由于相应地支承在轴承组件中而是可旋转的，然而同时关于其纵轴向方向基本上固定地或不可运动地集成到壳体1中。在中间连接呈牵引器件传动机构形式的另一传动级的情况下实现传动螺母4的旋转驱动，该牵引器件传动机构在所示的实施例中构造为皮带传动装置，为此传动螺母4与第一传动齿轮（皮带轮） 11抗扭转地或者传递转矩地连接。第一传动齿轮11部分地由在此呈齿形皮带的形式的皮带12 缠绕，其中，皮带12此外通过第二传动齿轮13引导，所述第二传动齿轮抗扭转地与转向马达5的从动轴14连接。因此，转向马达5的从动轴14的旋转运动经由皮带传动装置被传递到滚珠螺纹传动装置6的传动螺母4上，其中，发生旋转速度的减速（传动比i >1）。传动螺母4的这种旋转运动然后转换为转向杆2的平移运动。
28.因为在将转向杆2的纵轴向的运动转换成机动车的车轮的枢转运动时，显著的横向力能够经由车轮转向杆作用到转向杆2的端部上，所以与在转向杆2的端部和引起转向杆2的径向支撑的传动螺母4之间的相对大的间距相结合，产生用于转向杆2的端部的弯曲偏转的相对大的潜力。这种弯曲偏转必要时可以通过如下方式保持得尽可能小，即，将转向杆2附加地支承在壳体1的纵轴向端部附近并且由此径向地支撑该转向杆。然而，不能总是避免转向杆2在滚珠螺纹传动装置6的传动螺母4的区域中的相关的倾斜姿态或者说倾翻。
29.为了即使在转向杆2在传动螺母4的区域中的这种倾斜姿态的情况下也确保滚珠螺纹传动装置6的尽可能低摩擦的运行，传动螺母4同样应可倾翻到相应的倾斜姿态中。同时，必须借助传动螺母4在壳体1内部的支承也支撑施加到转向杆2上的纵向力和横向力。为此，不仅轴承组件应尽可能无间隙地沿纵轴向方向和径向方向支承在壳体1内部，而且传动螺母4也应相应无间隙地容纳在轴承组件内部。
30.为此，轴承组件包括呈单列的四点式轴承（根据din 628）形式的旋转轴承15，该旋转轴承除了内环16外还包括外环17，此外还包括多个布置在这些轴承环16、17之间的、呈滚珠形式的滚动体18以及滚动体保持架19。旋转轴承15的外环17直接支承在壳体1的轴承容纳部中并且在此轴向被固定。旋转轴承15的内环16以其轴向端部区段中的一个突伸超过外环17并且以该端部区段与第一传动齿轮11抗倾翻地连接。该抗倾翻的连接通过分别接合到旋转轴承15的内环16的一个圆周槽以及第一传动齿轮11的基体20的一个圆周槽中的止动环21来实现。但是，作为补充方案或者替代方案，也可以设置其它类型的形状配合的和/或力配合的连接、比如旋紧和/或材料配合的连接、比如借助熔焊或者钎焊方式。
31.轴承组件还包括用于将传动螺母4和第一传动齿轮11可枢转地相互支承的枢转轴
承。该枢转轴承由传动螺母4与第一传动齿轮11和旋转轴承15的内环16配合作用地构成。为此，第一传动齿轮11的基体20构造为齿圈，其中，在基体20的内侧上布置有部分球形地并且凹形弯曲地延伸的铰接区段22的两个部分区段23、24。第一传动齿轮11的铰接区段22的第一部分区段23在此由第一传动齿轮11本身的基体20构成，而第二铰接区段24由旋转轴承15的内环16的伸入到基体20中的端部区段构成。第一传动齿轮11的铰接区段22在中间布置两件式的滑动轴承层25的情况下接触传动螺母4的相应部分球形地和凸形弯曲的铰接区段26，所述滑动轴承层以两个由塑料构成的、单独的构件的形式存在，其中，传动螺母4的铰接区段26同样具有第一部分区段27和第二部分区段28，它们（间接地）接触第一传动齿轮11的铰接区段22的相应的部分区段23、24。
32.传动螺母4部分地、具体地尤其是以整个铰接区段26布置在第一传动齿轮11内部并且部分地在构成限定的径向间隙的情况下布置在旋转轴承15内部、也就是说也布置在旋转轴承15的外环17内部，其中，该径向间隙的尺寸确定为如此大，使得在转向系统运行中预期的传动螺母4的枢转角度的情况下避免该传动螺母与旋转轴承15的内环16之间的接触。
33.通过滑动轴承层25呈两个单独的、由塑料构成的构件的形式的设计方案，由于这些构件的相对大的壁厚，在转向系统的使用寿命期间可出现滑动轴承层25的塑料的相关的蠕变。为了在转向系统的整个使用寿命期间也确保转向铰接件的在最大程度上的无间隙性，一方面规定，在转向系统的装配范围内已经尽可能在最大程度上预料到这种蠕变。为此规定，在装配转向系统时，用于位于铰接区段22、26之间的且容纳滑动轴承层25的铰接间隙的宽度被如此调整，使得该宽度明显小于滑动轴承层25在未加荷状态下的厚度。这（也）导致了滑动轴承层25的塑性变形，这一开始虽然与枢转轴承的相对大的摩擦阻力相关联，但是该摩擦阻力由于滑动轴承层25的塑料的蠕变而又相对快速地再次减小。因此，在该背景下基本上足够的是，补偿如下间隙，由于磨损在使用转向系统期间可能形成所述间隙。为了确保这一点，在铰接区段（22、26）之间布置有弹性变形的、呈弹性体环形式的弹簧环29。这个弹簧环引起也沿第一传动齿轮11和传动螺母4的纵轴向方向指向的预紧力，由此传动螺母4相对于第一传动齿轮11在旋转轴承15的方向上被挤压，这导致传动螺母4的铰接区段26的至少第二部分区段28无间隙地贴靠在第一传动齿轮11的铰接区段22的第二部分区段24上。
34.为了将转矩从第一传动齿轮11传递到传动螺母4上，设置有如下联接件，该联接件由第一传动齿轮11的环形环绕的内齿部30和传动螺母4的同样环形环绕的外齿部31以及由塑料构成的与该内齿部30和与该外齿部31配合作用的齿中间环10构成。为此，该齿中间环10在其外侧和内侧上分别具有互补的齿部。第一传动齿轮11的内齿部30和传动螺母4的外齿部31 （以及进而齿中间环10的相应的齿部）在此分别在纵轴向上居中地布置在所属的铰接区段22、26的两个部分区段23、24：27、28之间。此外，这些齿部30、31的齿关于传动螺母4的纵轴线3或者第一传动齿轮11的纵轴线32平行地定向。此外，传动螺母4的外齿部31的齿顶具有弯曲的走向，以便构造弧形齿联接件，该弧形齿联接件不妨碍传动螺母4相对于第一传动齿轮11的枢转。该齿中间环10与滑动轴承层25的、布置在铰接区段22、26的相应的第一部分区段23、27之间的这个部分一件式地且材料一致地构造。因此，齿中间环10同样形成滑动轴承层25的一部分。由此确保枢转铰接件的尽可能低摩擦的可枢转运动性。