專利名稱：帶有彈性支承的滾珠循環(huán)絲桿傳動裝置的伺服轉向器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有權利要求1前序部分特征的帶有滾珠循環(huán)絲桿傳動裝置(Kugelumlauf-Spindel-Getriebe )的伺服轉向器。
技術背景由DE 10310492A1已知一這種類型的祠月l轉向器。這一類資料介紹了一種由皮帶和皮帶輪組成的轉向傳動裝置。其 中電機輸出軸和推桿分別配備一皮帶輪，它們借助于皮帶相互連接。 其中推桿構成一滾珠螺母絲桿傳動單元的一部分，此外，它包含一偏 心環(huán)、 一滾珠螺母或轉向螺母、 一軸承以及一皮帶輪。推桿和滾珠螺 母基本上構成一滾珠絲桿。滾珠螺母通過軸承支承在轉向器殼體內(nèi)。偏心環(huán)使得可以改變電機輸出軸和推桿之間的軸間距，從而可無 預緊力地進行皮帶和皮帶輪的安裝。這里對于滾珠螺母的支座重要的是，支座既在軸向又在徑向具有 最小的間隙，此外支座應該具有一定的擺動性能。對此由一般的現(xiàn)有 技術已知向心球軸承以及四點式軸承，其中向心球軸承雖然具有良好 的擺動性能，但是具有大的軸向間隙，普通的四點式軸承雖然具有小 的軸承間隙，但擺動性能不好，還已知軟支承四點式軸承(例如通過 彈簧元件)，但是它們結構復雜，并具有其他不希望的副作用。特別是如果待支承的元件是轉向系統(tǒng)的滾珠螺母絲桿傳動裝置的 滾珠螺母，它首先適合于大的軸向力，那么在行駛時便出現(xiàn)大的轉向 橫拉桿力，它可能導致絲桿顯著彎曲，橫向力和彎矩造成傳動單元內(nèi) 不均勻的負荷分配和零件(滾珠螺母、絲桿、滾珠)額外的負荷。如 果這些負荷不允許地高，那么達不到要求的壽命。局部出現(xiàn)的橫向力和彎矩也由于誤差、形狀和位置偏差或調(diào)整過 程在裝配期間便已經(jīng)出現(xiàn)，并導致應力過大、摩擦力升高直至卡死。
此外現(xiàn)有技術還參見DE 10052275A1以及EP 0101579B1和 EP0133003B1。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的目的是，制造一種帶有滾珠循環(huán)絲桿傳動裝置的伺 服轉向器，其中滾珠循環(huán)絲桿傳動裝置的延伸的元件可旋轉地支承， 支座應具有非常小的軸向間隙和好的擺動性能，以平衡干擾力。 按本發(fā)明，此目的由權利要求1的特征部分實現(xiàn)。 本發(fā)明的伺服轉向器使得可以以非常小的軸向間隙和好的擺動性 能或擺動角和擺動力矩將延伸的元件支承在轉向傳動裝置內(nèi)，以平衡 干擾力。本發(fā)明適合于用特別的方法支承具有皮帶和皮帶輪的轉向傳動裝 置的滾珠螺母絲桿傳動單元的滾珠螺母。這里發(fā)明者認識到，干擾力主要來源的轉向橫拉桿力的橫向分力及作用方向取決于轉向橫拉桿或 汽車的指向和彈性回縮，其中作用方向雖然不是恒定的，但是對于重要的栽荷的情況在一有限的偏差范圍內(nèi)波動。這里按本發(fā)明設定，支座可以根據(jù)干擾力的作用方向允許擺動運 動。因此在一種優(yōu)選實施形式中設定，支座具有一軸承，該軸承可以 繞至少一個軸承擺動軸線擺動，其中軸承擺動軸線至少近似相應于干 擾力擺動軸線，干擾力強制所述元件繞該軸作擺動運動。因此支承的 元件包括軸承可繞一擺動軸線擺動，它大致相當于轉向系統(tǒng)的最佳擺 動軸線或由千擾力產(chǎn)生的干擾力擺動軸線。通過確定優(yōu)先的軸承擺動 軸線，本發(fā)明的裝置具有一結構簡單和適合于長期使用的結構。如果軸承是擺動裝置的一部分(直接內(nèi)置在其中)或軸承安裝或 固定在擺動裝置內(nèi)，是有利的。軸承最好是軸向間隙非常小的滾珠軸承，例如四點式軸承。本發(fā)明的方案使得可以少間隙或無間隙地支承，其中支座具有一 大的具有可計算的擺動扭矩的繞一優(yōu)選軸線(軸承擺動軸線)的擺動 角，該優(yōu)選軸線最好相當于干擾力擺動軸線，對于支座允許高的軸向 和徑向力。裝配可以無應力地進行，由此得到對轉向系統(tǒng)(或其他系
統(tǒng))內(nèi)的摩擦的最小的影響。本發(fā)明的裝置即使在有橫向力、彎曲(絲桿彎曲)和歪斜時仍可以均勻地分配載荷，并且因此特別適合于滾珠螺母絲桿傳動裝置。通過本發(fā)明的裝置得到傳動單元和整個系統(tǒng)較長的使用壽命。 本發(fā)明優(yōu)良的改進結構和方案由從屬權利要求得到。下面借助于附圖原理性地表示本發(fā)明的實施例。


附圖表示圖1 一帶皮帶傳動裝置的轉向系統(tǒng)的滾珠循環(huán)絲桿傳動裝置的 示意圖；圖2本發(fā)明裝置第一種實施形式的剖視圖，其中擺動裝置具有 一內(nèi)環(huán)和一外環(huán)，它們通過連接筋相互連接；圖3 本發(fā)明裝置第二種實施形式的剖視圖，它與第一種實施形 式的區(qū)別在于，擺動裝置的內(nèi)環(huán)由軸承外環(huán)構成；圖4本發(fā)明裝置第三種實施形式的剖視圖，它與第二種實施形 式的區(qū)別在于，擺動裝置具有一偏心結構；圖5本發(fā)明裝置第四種實施形式的剖視圖，其中與上述各實施 形式的不同在于，擺動裝置的外環(huán)由一調(diào)整裝置代替；圖6本發(fā)明裝置第五種實施形式的剖視圖，其中擺動裝置具有 一帶有兩個裝在外側上的榫銷的擺動環(huán)，榫銷支承在殼體側的支承元 件內(nèi)；圖7本發(fā)明裝置第六種實施形式的剖視圖，它與第五種實施形 式的區(qū)別是，擺動環(huán)由軸承的外環(huán)構成；圖8本發(fā)明裝置第七種實施形式的剖視圖，它與第六種實施形 式的區(qū)別在于，在支承元件區(qū)域內(nèi)設置彈性元件；圖9 本發(fā)明裝置第八種實施形式的剖視圖，它與第七種實施形 式的區(qū)別在于，彈性元件可借助于螺紋件調(diào)整；圖10本發(fā)明裝置第九種實施形式的剖視圖，它與第五種實施形 式的區(qū)別在于，軸承可在殼體內(nèi)移動。
具體實施方式
附圖表示用來將延伸的元件1可旋轉地支承在轉向傳動裝置內(nèi)的 裝置。本發(fā)明的裝置優(yōu)先適合于可旋轉地支承轉向傳動裝置的元件。為 此圖l表示一種優(yōu)選實施例，其中元件是轉向系統(tǒng)的滾珠循環(huán)絲桿傳 動裝置的滾珠螺母1或者說轉向螺母1。滾珠循環(huán)絲桿傳動裝置的工作原理由一般的現(xiàn)有技術早就是公知的了 ，為此例如參看DE 10310492 Al。圖l表示一驅動單元2，它通過皮帶3驅動滾珠螺母1。 這造成絲桿4的直線或者軸向運動，絲桿通過轉向橫拉桿5使未詳細 畫出的汽車輪偏轉。其中滾珠螺母1通過支座6可旋轉地支承，其中 支座6可以根據(jù)干擾力的作用方向(主要由轉向橫拉桿力造成)作擺 動運動。其中圖1原理性地表示滾珠螺母1的支座6的結構。在圖2至10 中以橫剖視圖表示不同實施形式的支座6。如由圖2至10看到，支座6有一軸承7，它可繞至少一條軸承擺 動軸線8擺動，其中軸承擺動軸線8至少近似地相當于干擾力擺動軸 線，干擾力強制滾珠螺母1或絲桿4繞該軸線作擺動運動。因為在重 要的栽荷情況下千擾力的作用方向在一有限的偏差范圍內(nèi)波動，由此 可以算出干擾力擺動軸線，并相應地確定和布置軸承擺動軸線。在該實施例中軸承是一個四點式軸承形式的滾珠軸承。原則上尤 其是具有很小軸向間隙的其他軸承也是適合的。如下面在各實施例中所表示的那樣擺動作用建立在擺動裝置9 本身變形和/或在相應軸承元件10內(nèi)的3走轉的基礎上。圖2表示擺動裝置9內(nèi)的滾珠軸承7的結構。其中擺動裝置設計 成擺動環(huán)9,它具有一內(nèi)環(huán)11和一外環(huán)12，它們通過連接筋13相互 連接，滾珠軸承7固定在擺動環(huán)9內(nèi)，滾珠軸承7具有一帶一內(nèi)環(huán)7a、 一外環(huán)7b和設置在內(nèi)外環(huán)之間的滾珠7c的常見和公知的結構。擺動環(huán)9的內(nèi)環(huán)11和外環(huán)12通過兩條連接筋13相互連接，兩連 接筋至少近似對齊地設置在擺動環(huán)9的相互對置的部位上。其中兩條
連接筋13的軸線構成軸承擺動軸線8。出于看得更清楚的原因，圖2以及后面的圖中未畫出滾珠螺母1 和絲桿4。滾珠螺母1、絲桿4和連接這兩個元件的滾珠按常見的方式 設置并通過滾珠軸承7支承。圖3表示本發(fā)明裝置的一種方案，它與圖2的區(qū)別是，滾珠軸承 7的外環(huán)7b構成擺動環(huán)9的內(nèi)環(huán)11,它類似于圖2通過兩條連接筋 13與外環(huán)12連接，兩條連接筋13的軸線同樣構成軸承擺動軸線8。在一種未畫出的以圖2和圖3中所示實施形式為基礎的實施形式 中，考慮采用彈性元件，以平衡在裝配時已經(jīng)造成的歪斜。為此可以 考慮，擺動環(huán)9借助于彈性元件與殼體14連接，其中彈性元件可徑向 和/或軸向設置在擺動環(huán)9上。圖4表示本發(fā)明裝置的一種實施形式，其中擺動環(huán)9可相對于殼 體座14a旋轉。為此擺動環(huán)9具有一偏心結構，使得可以改變滾珠螺 母1還有絲桿4相對于殼體14的位置。通過擺動環(huán)9的偏心結構改變所支承元件相對于殼體14的位置的 可能性特別是在采用如圖1中所示的皮帶傳動裝置時證明是特別合適 的，因為由此可以用簡單的方法進行調(diào)整，例如皮帶張緊。按圖4的擺動環(huán)9設計得類似于按圖3的實施形式，其中滾珠軸 承7的外環(huán)7b構成擺動環(huán)9的內(nèi)環(huán)11。但是按圖4的實施形式同樣 具有按圖2的結構，原則上在兩種方案中都可以采用彈性元件(軸向 和/或徑向)，以便在裝配時可以相應地平衡歪斜。圖5表示本發(fā)明的一種實施形式，其中作為擺動環(huán)9相對于殼體 座14a旋轉的另一種方案考慮，使擺動環(huán)9在殼體14內(nèi)移動，為此擺 動環(huán)9具有一調(diào)整裝置16，它使得可以改變滾珠螺母1還有絲桿4相 對于殼體14的位置。因此可以類似于圖4那樣用簡單的方法調(diào)整，例 如皮帶傳動裝置的皮帶張緊，按圖5的擺動環(huán)9原則上具有和對按圖 3的實施形式已經(jīng)說明過的那樣的結構，其中外環(huán)12通過調(diào)整裝置16 代替，其中調(diào)整裝置16具有兩個固定環(huán)節(jié)16a， 16b,它們設置在連 接筋13的背向內(nèi)環(huán)11的末端上。固定環(huán)節(jié)16a， 16b可以用任何合適
的方法與殼體14連接，其中軸承在殼體14內(nèi)的移動例如可以建立在 這樣的基礎上，即連接筋13可相對于固定環(huán)節(jié)16a， 16b移動或固定 環(huán)節(jié)16a， 16b的固定可相對于殼體14移動。類似于按圖3的實施形式，外環(huán)7b也可以和擺動環(huán)9的內(nèi)環(huán)11 做成一體，原則上在按圖5的所有實施形式中也可以采用軸向和/或徑 向設置的彈性元件，用來和包圍的殼體14連接。圖6表示本發(fā)明裝置的一種實施形式，其中擺動裝置設計成擺動 環(huán)9，它具有至少近似對齊地在其外側的兩個相互對置的部位上的榫 銷17、突起等等，它們可支承在殼體側的軸承元件10內(nèi)。榫銷17可 以任意地設置在擺動環(huán)9或軸承元件10上。根據(jù)所希望的擺動性能(擺 動力矩、噪聲等等)，如圖6中所示，榫銷17可以借助于附加的徑向 軸承18安裝在軸承元件10內(nèi)。這里榫銷17的軸線構成軸承擺動軸線 8。滾珠軸承7固定在擺動環(huán)9內(nèi)。圖7表示本發(fā)明裝置的一種實施形式，其中與圖6中所示的實施 形式不同考慮，擺動環(huán)9由滾珠軸承7的外環(huán)7b構成，其他結構相當 于按圖6的實施形式。圖8表示本發(fā)明裝置的一種方案，它既適合于按圖6的實施形式 也適合于按圖7的實施形式。其中在軸承元件10區(qū)域內(nèi)設置彈性元件 15,以平衡裝配應力或補償在裝配時造成的歪斜。這里彈性元件15 滿足上面已經(jīng)說明過的、但是在前面的圖中未畫出的彈性元件同樣的 目的。彈性元件15使軸承元件IO可以活動地設置在殼體14內(nèi)，其中 軸承元件10借助于軸向和/或徑向設置的元件15與殼體14連接。圖9表示本發(fā)明裝置的一種方案，其中與按圖8的實施形式不同 考慮，對裝配時可能產(chǎn)生的歪斜施加影響。這通過這樣的方法進行， 即可以調(diào)整至少一個彈性元件15或其作用在軸承元件IO上的力。按 圖9中所示的實施形式調(diào)整借助于螺紋件19進行。但這里也添加由一 般現(xiàn)有技術所知的許多其他可能性。圖IO表示本發(fā)明裝置的一種實施形式，它與按圖6的實施形式的 區(qū)別在于，軸承和所支承的元件(滾珠螺母1，絲桿4)可以在殼體14內(nèi)移動。通過在殼體14內(nèi)的移動改變所支承的元件的位置，從而 進行調(diào)整，例如皮帶傳動裝置的皮帶張緊。按在圖10中所示的實施形 式設定，可以改變軸承元件IO相對于殼體14的位置，由此也改變滾 珠軸承7和所支承的元件(滾珠螺母l,絲桿4)的位置。為此考慮， 軸承元件10具有長孔，它使得可以用簡單的方法改變軸承元件10相 對于殼體14的位置。上述按本發(fā)明的裝置特別適合于用在滾珠螺母絲桿傳動單元中， 其中滾珠螺母通過皮帶傳動裝置驅動，例如像在圖1中原理性表示的 那樣在軸線平行的傳動的情況下，但是本發(fā)明的裝置不局限于此。而 是本發(fā)明的裝置也適合于用在其他類型的裝置中，其中受干擾力(例 如橫向力、彎矩)作用的元件應該可旋轉地支承。
權利要求
1.帶有滾珠循環(huán)絲桿傳動裝置的伺服轉向器，其中滾珠循環(huán)絲桿傳動裝置的延伸的元件(1)通過一軸承(7)可旋轉地支承，并且元件(1)的支座(6)根據(jù)干擾力作用方向允許擺動運動，其特征為以下特征軸承(7)是擺動裝置(9)的一部分；擺動裝置構成為擺動環(huán)(9)，該擺動環(huán)具有通過連接筋(13)相互連接的內(nèi)環(huán)(11)和外環(huán)(12)。
2. 按權利要求1的伺服轉向器，其特征為軸承(7)可繞至少 一個軸承擺動軸線(8)擺動，其中軸承擺動軸線(8)至少近似相當 于干擾力擺動軸線，干擾力強制所述元件(1)繞所述干擾力擺動軸線 擺動。
3. 按權利要求1或2的伺服轉向器，其特征為軸承(7)設置 在擺動裝置(9)內(nèi)。
4. 按權利要求1或3的伺服轉向器，其特征為擺動裝置(9) 是可變形的。
5. 按權利要求1的伺服轉向器，其特征為設置兩條至少近似對 齊地設置在擺動環(huán)(9)的對置的部位上的連接筋(13)。
6. 按權利要求5的伺服轉向器，其特征為各連接筋(13)構成 軸承擺動軸線(8)。
7. 按權利要求1或權利要求5或6的伺服轉向器，其特征為擺 動環(huán)(9)的內(nèi)環(huán)(11)由軸承(7)的外環(huán)(7b)構成。
8. 按權利要求1或權利要求5至7之任一項的伺服轉向器，其特 征為擺動環(huán)(9)借助于彈性元件(15)與殼體(14)連接，其中彈 性元件(15)徑向和/或軸向設置在擺動環(huán)(9)上。
9. 按權利要求1或權利要求3至8之任一項的伺服轉向器，其特 征為擺動裝置(9)可相對于殼體座(14a)旋轉。
10. 按權利要求9的伺服轉向器，其特征為擺動環(huán)(9)具有一 偏心結構，使得可通過擺動裝置(9)相對于殼體座(14a)的旋轉來 改變待支承的元件(1)相對于殼體(14)的位置。
11. 按權利要求1至8之任一項的伺服轉向器，其特征為軸承 (6)可相對于殼體座(14a)移動。
12. 按權利要求11的伺服轉向器，其特征為擺動裝置(9)具 有一調(diào)整裝置(16)，該調(diào)整裝置使得可以改變軸承(7)和待支承的 元件(1)相對于殼體(14)的位置。
13. 按權利要求1和12的伺服轉向器，其特征為擺動環(huán)(9) 的外環(huán)(12)由調(diào)整裝置(16)代替。
14. 按權利要求1或3的伺服轉向器，其特征為擺動裝置具有 一擺動環(huán)(9)，該擺動環(huán)至少近似對齊地在其外側的兩個對置的部位 上具有榫銷(17),各榫銷可支承在殼體側的軸承元件(10)內(nèi)。
15. 按權利要求14的伺服轉向器，其特征為榫銷(17)構成軸 承擺動軸線(8)。
16. 按權利要求14或15的伺服轉向器，其特征為榫銷(17) 用徑向軸承(18)支承在軸承元件(10)內(nèi)。
17. 按權利要求14、 15或16的伺服轉向器，其特征為擺動環(huán) (9)由軸承(7)的外環(huán)(7b)構成。
18. 按權利要求14至17之任一項的伺服轉向器，其特征為軸 承元件(10)設置得可相對于殼體(14)運動，以平衡裝配應力。
19. 按權利要求18的伺服轉向器，其特征為軸承元件(10)借 助于彈性元件(15)與殼體(14)連接，所述彈性元件軸向和/或徑向 設置在軸承元件(10)上。
20. 按權利要求19的伺服轉向器，其特征為至少彈性元件(15) 的作用到軸承元件(10)上的力可調(diào)整。
21. 按權利要求20的伺服轉向器，其特征為借助于螺紋件(19) 進行調(diào)整。
22. 按權利要求1至21之任一項的伺服轉向器，其特征為軸承 是軸向間隙非常小的滾珠軸承(7)。
23. 按權利要求22的伺服轉向器，其特征為滾珠軸承是四點式 軸承。
24. 按權利要求1至22之任一項的伺服轉向器，其特征為所述 元件是轉向系統(tǒng)的滾珠循環(huán)絲桿傳動裝置的滾珠絲桿傳動件(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有滾珠循環(huán)絲桿傳動裝置的伺服轉向器，其中滾珠循環(huán)絲桿傳動裝置的一元件(1)通過軸承(7)可旋轉地支承，元件(1)的支座(6)根據(jù)干擾力作用方向允許擺動運動。
文檔編號B62D5/04GK101160233SQ200680012936
公開日2008年4月9日 申請日期2006年3月30日 優(yōu)先權日2005年4月19日
發(fā)明者H·巴賴斯, M·于施克, M·布達克, M·豪克, O·黑策爾, R·溫特 申請人:Zf操作系統(tǒng)有限公司