專利名稱：在車輛中的轉向系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求I的前序部分所述的、在車輛中的轉向系統。
背景技術：
在車輛中的轉向系統具有轉向擺臂軸，通過該轉向擺臂軸，駕駛員通過對轉向盤的操縱來預先給定所期望的轉向角。轉向擺臂軸運動地與齒條耦合，通過該齒條在轉向擺臂軸轉動時調節在車輛的可轉向的車輪上的車輪轉向角。為了提供轉向力，例如根據DE197 03 903 Al設有一種伺服電機，其電機軸運動地與轉向擺臂軸耦合以用于引入進行支持的力矩。在安裝時，需要注意在伺服電機的電機軸與轉向擺臂軸之間的無間隙的運動耦合，因為這是對于長期的運行時間和高效率的前提條件。

發明內容
本發明的目的是如此設計在車輛中的轉向系統，使得在緊湊的規格的情況下，特別是在轉向力支持的區域中，在同時長期的運行時間的情況下提供了高效率。所述目的根據本發明利用權利要求I所述的特征來實現。從屬權利要求給出了適合的改進方案。借助于根據本發明的轉向系統，在車輛中將由駕駛員預先確定的轉向角被轉換為可轉向的車輪的車輪轉向角。轉向系統包括轉向主軸或者說轉向軸，轉向盤與該轉向主軸或者說轉向軸相連接，并且該轉向主軸或者說轉向軸與具有齒條的轉向拉桿系統運動地(kinematisch) f禹合,通過該轉向拉桿系統，可轉向的車輪以所期望的車輪轉向角進行調節。此外，轉向系統還配備有伺服電機，通過該伺服電機可以將支持的力矩引入到轉向系統中。伺服電機的電機軸通過傳動裝置與轉向擺臂軸耦合，從而在操縱伺服電機時，轉向擺臂軸的旋轉運動被加載了支持的力矩。在電機軸和轉向擺臂軸之間的傳動裝置包括蝸桿，該蝸桿由電機軸操縱；以及蝸輪，該蝸輪不能相對轉動地與轉向擺臂軸相連接并且與蝸桿嚙合。為了補償在電機軸與轉向擺臂軸之間的運動傳遞路徑中可能存在的間隙和/或在持續運行中形成的間隙，并且由此為了提高運行時間以及效率，蝸輪具有兩個耦合的單輪，該單輪分別具有在圓周上延伸的齒部，其中兩個單輪的齒部與蝸桿嚙合。基于兩部分設計，蝸輪的兩個單輪可以如此進行調節，使得單輪的齒部抵靠在蝸桿的不同的齒面或者說齒側(Zahnflanke)上，由此實現了間隙補償。以這種方式可以補償制造公差、安裝公差以及在持續運行期間形成的、例如源于磨損的公差。還可以補償在負載下的變形。此外還考慮了在制造和安裝時精度要求的降低，此外可以省略其它補償間隙的措施。根據有利的實施方式，兩個單輪能彼此相對旋轉地支承。有利地，單輪具有相同的旋轉軸線，從而在相對運動時兩個單輪改變其彼此間的相對轉動位置。通過在單輪之間的轉動的程度也確定了間隙補償的水平。單輪適宜地沿旋轉方向通過至少一個彈簧元件相互耦合。在安裝時，單輪可以通過從沒有力的初始位置中偏離而置于預應力下，利用該預應力使得該單輪的齒部抵靠在蝸桿的齒面上。補償間隙的單輪也可以稱為張緊輪，相反地，另外的單輪形成了從動輪，相對于該另外的單輪，張緊輪置于預應力下，該從動輪在伺服電機的電機軸與轉向擺臂軸之間的運動鏈條中承受了更大部分的要傳遞的力或力矩。原則上，在齒部和/或輪體的區域中考慮兩個單輪的相同的或至少近似相同的結構。間隙補償通過改變在單輪之間的相對位置來實現。但還可能的是具有單輪的不同結構的實施方式，例如以這種方式兩個單輪的齒部在不同側上與蝸桿嚙合。例如，張緊輪可以相對于從動輪以90°角接合到蝸桿齒部中。與此相應地，在平行地布置單輪時，張緊輪具有相對于從動輪錯開90°的齒部、特別是沿軸線方向指向的齒部。根據另一種實施方式，從動輪和張緊輪不同軸地、而是彼此平行錯開地放置。在 這種情況下，張緊輪例如位于蝸桿的與從動輪對置的一側上并且形成配對接合齒輪，該配對接合齒輪同樣與蝸桿嚙合，其中在齒部中必須注意運動功能無鎖定地保持。張緊輪通過圓柱齒輪傳動裝置與從動輪運動耦合并且被其驅動。在圓柱齒輪與從動輪或張緊輪之間可以分別設置張緊位置，通過該張緊位置，可以實現相對于從動輪或相對于張緊輪的相對轉動以用于補償間隙。根據另一種適合的實施方式提出，蝸桿與伺服電機的電機軸一體構成。此外適合地，共同的軸承殼體被設置用于容納轉向擺臂軸和伺服電機。


其它優點和適合的實施方式由其它權利要求
和附圖得出。圖中示出了
圖I示出了在車輛中的轉向系統的示意圖，具有配屬于轉向系統的轉向擺臂軸的伺服電機，
圖2示出了軸承殼體沿著電機軸縱軸線的截面圖，其中，轉向擺臂軸以及伺服電機容納在軸承殼體中，
圖3以透視圖示出了蝸輪，該蝸輪不能相對轉動地與轉向擺臂軸耦合，并且在伺服電機的電機軸上的蝸桿與蝸輪嚙合，其中蝸輪具有兩個耦合的單輪，
圖4以俯視圖示出了分成兩部分的、具有兩個彈簧元件的蝸輪，蝸輪的兩個單輪通過彈簧元件相互耦合，
圖5以截面圖示出了在分成兩部分的蝸輪與電機軸上的蝸桿之間的連接，
圖6示出了具有蝸桿和蝸輪的另一種實施例。在附圖中，相同的部件具有相同的附圖標記。
具體實施例方式在圖I中所示的車輛中的轉向系統I包括轉向盤2、轉向擺臂軸3、轉向機構4、具有齒條的轉向拉桿系統5以及可轉向的車輪6。駕駛員通過操縱轉向盤2預先確定了在與轉向盤相連接的轉向擺臂軸3中的轉向角Suf，該轉向擺臂軸通過轉向機構4在橫向方向上調節轉向拉桿系統5的齒條，從而在可轉向的車輪上調節車輪轉向角5v。伺服電機7用于提供轉向力，該伺服電機通過傳動裝置將支持的驅動力矩引入到轉向擺臂軸3中。該傳動裝置在伺服電機7的電機軸的軸部段上包括蝸桿，并包括與該蝸桿相作用的蝸輪，該蝸輪不能相對轉動地與轉向擺臂軸3相連接。轉向擺臂軸3以及伺服電機7的電機軸容納在轉向系統I的軸承殼體8中。在根據圖2的剖視圖中示出了軸承殼體8。軸承殼體8在第一殼體部段中具有用于轉向擺臂軸3的接納開口 9。軸承殼體8的第二殼體部段構成用于容納伺服電機的電機軸承殼體10，其中電機軸承殼體10的縱軸線13與接納開口 9或插入的轉向擺臂軸3的縱軸線14垂直地且側向錯開地延伸。電機軸承殼體10兩部分構成,并且包括兩個殼體外罩IOa和IOb,其中第一殼體外罩IOa與形成接納開口 9的第一殼體部段一體構成,并且第二殼體外罩IOb構造成與其分開來并可裝到第一殼體外罩IOa上。總的來說，電機軸承殼體10由電機軸殼體11和用于容納伺服電機的定子16的定子殼體12組成,在該電機軸殼體中容納伺服電機7的電機軸 15。電機軸15支承在兩個殼體側的單軸承17和18中，其中與定子16相鄰的單軸承17軸向地直接位于定子之前并且設計成浮動軸承，遠離定子的單軸承18設計成固定軸承。兩個單軸承17和18關于蝸桿19軸向地位于對置側上，該蝸桿與在圖4中以暗示的方式示出的蝸輪20相嚙合，該蝸輪不能相對轉動地與轉向擺臂軸3相連接。單軸承18與電機軸15的自由端側相鄰。軸向地突出于定子16的整個軸部段與電機軸15 —體構成或由電機軸15構成，該軸部段也是蝸桿19的支架。因此，僅利用兩個單軸承17、18就能將電機軸15支承在軸承殼體8中。在電機軸15的軸向自由端側上固定磁性元件21，該磁性元件與電機軸15 —起旋轉。磁性元件21配備有軸向地直接位于前面的磁場傳感器22，其殼體固定地定位并且感應(sensiert)環繞的磁場。磁性元件21和磁場傳感器22 —起構成轉子位置傳感器裝置，用于測定電機軸15的當前轉動位置。磁場傳感器22例如設置在電子電路板上，尤其設置在具有用于控制伺服電機的控制電子裝置的電路板上。如圖3所示，蝸輪20不能相對轉動地與轉向擺臂軸相耦合，并在軸線方向上分為兩部分，并包括兩個同軸設置的單輪，其中一個單輪設計成從動輪50，第二個單輪設計成張緊輪51。至少更大部分的力或力矩通過從動輪50從蝸桿傳遞到轉向擺臂軸上。張緊輪51的任務是，補償在蝸桿和蝸輪之間的間隙。兩個單輪50、51構造相同，它們與轉向擺臂軸的、作為共同的軸線的縱軸線14同軸地設置。兩個單輪50、51的直徑與設置在外周上的齒部的直徑相同。單輪的軸向厚度也是相同的，其中必要時也可考慮不同的厚度。兩個單輪50、51彼此可圍繞共同的軸線14旋轉地支承，如此使得位于圖3上方的從動輪50不能相對轉動地與轉向擺臂軸相耦合，并且位于下方的張緊輪51能相對于從動輪50并因此也相對于轉向擺臂軸圍繞著共同的軸線14旋轉。兩個輪50、51通過彈簧元件52彼此耦合。此外，通過螺栓53來產生連接，該螺栓固定地與張緊輪51相連接并在從動輪50中的長孔54中在圓周方向上可移動地引導。兩個輪50、51通過螺栓53在軸向方向上互相固定。同時，長孔54還實現了輪50、51之間的相對轉動。單輪50、51通過彈簧元件52在沒有力的情況下保持在初始位置中。在相對轉動時，張緊輪51在預緊的情況下沿旋轉方向行進，蝸輪20可隨著該預緊進行安裝。其優點是，張緊輪51的齒部貼靠在蝸桿的、與從動輪50的齒部不同的齒面上。以這種方式可補償在蝸桿和蝸輪之間的間隙。圖4以俯視圖示出了分為兩部分的蝸輪20，其中在單輪之間對角地對置地設置有兩個彈簧元件52，其中彈簧元件52設置在長孔狀的凹口 55中。彈簧元件52—端與從動輪50相耦合且另一端與張緊輪51相耦合，從而在張緊輪51從初始位置中移動時實現了張緊輪51的預緊。在圖5中示出了，具有從動輪50和張緊輪51的蝸輪20如何與蝸桿19嚙合，蝸桿與伺服電機的電機軸相連接或與電機軸設計成一體。與根據圖3或圖4的實施例不同的是，從動輪50和張緊輪51不同地構造。張緊輪51與同軸的從動輪50相比具有更大的直徑，其中在張緊輪51上的齒部在軸線方向上延伸，相反從動輪50的齒部設置在外周上。這兩個齒輪50、51的齒部與蝸桿19嚙合，然而是以錯開90°的角度。張緊輪51與從動輪50 相比具有顯著更小的厚度，該從動輪負責力傳遞或力矩傳遞。此外，如在前面的實施例中那樣，張緊輪51可圍繞著共同的旋轉軸線14相對于從動輪50轉動，以便實現所期望的間隙補償。在圖6中示出了另一種實施例，其用于在蝸桿19和蝸輪20之間的運動耦合。蝸輪20具有從動輪50以及張緊輪51，該張緊輪關于蝸桿19設置在相對于從動輪50的對置偵牝并構成配對嚙合齒輪(Gegeneingriffsrad)。通過具有圓柱齒輪56和57的圓柱齒輪傳動裝置，實現了在從動輪50和張緊輪51之間的運動連接，該張緊輪具有相對于從動輪50的縱軸線14平行錯開的旋轉軸線58。第一圓柱齒輪56與從動輪50同軸設置，并與其運動耦合。第二圓柱齒輪57與張緊輪51同軸設置，并同樣與其耦合。圓柱齒輪56和57彼此嚙合。為了實現張緊，一方面在從動輪50和配屬的圓柱齒輪56之間，并且另一方面在張緊輪51和配屬的圓柱齒輪57之間分別存在可能的張緊位置，該張緊位置允許在同軸支承的部件之間的相對轉動，然而同時引起到初始位置中的復位力。
權利要求
1.在車輛中的轉向系統，具有轉向擺臂軸(3)，用于傳遞由駕駛員預先確定的轉向角；和伺服電機(7)，用于產生支持的驅動力矩，所述伺服電機與所述轉向擺臂軸(3)耦合，其特征在于，蝸桿(19)與所述伺服電機(7)的電機軸(15)相連接，所述蝸桿與和所述轉向擺臂軸(3 )相連接的蝸輪(20 )嚙合，其中，所述蝸輪(20 )具有兩個耦合的單輪(50、51)，所述單輪分別具有與蝸桿(19)嚙合的齒部。
2.根據權利要求I所述的轉向系統，其特征在于，所述兩個單輪(50、51)能彼此相對旋轉地支承。
3.根據權利要求I或2所述的轉向系統，其特征在于，所述兩個單輪(50、51)彼此平行地布置。
4.根據權利要求I至3中任一項所述的轉向系統，其特征在于，所述兩個單輪(50、51)沿旋轉方向通過至少一個彈簧元件(52)相互耦合。
5.根據權利要求4所述的轉向系統，其特征在于，多個彈簧元件(52)在所述兩個單輪(50、51)之間在圓周上分布地布置。
6.根據權利要求I至5中任一項所述的轉向系統，其特征在于，所述兩個單輪(50、51)相同地構成。
7.根據權利要求I至5中任一項所述的轉向系統，其特征在于，所述兩個單輪(50、51)不同地構成。
8.根據權利要求7所述的轉向系統，其特征在于，所述兩個單輪(50、51)的齒部在不同側上與蝸桿(19)相嚙合。
9.根據權利要求8所述的轉向系統，其特征在于，所述兩個單輪(50、51)以90°角接合在所述蝸桿(19)上。
10.根據權利要求I至9中任一項所述的轉向系統，其特征在于，與所述伺服電機(7)的電機軸(15) —體地構成軸向突出于所述伺服電機(7)的定子(16)的軸部段，所述軸部段是蝸桿(19)的支架。
11.根據權利要求I至10中任一項所述的轉向系統，其特征在于，所述轉向擺臂軸(3)和所述伺服電機(7)容納在共同的軸承殼體(8)中。
全文摘要
本發明涉及一種在車輛中的轉向系統，該轉向系統具有轉向擺臂軸和伺服電機，該伺服電機與轉向擺臂軸耦合。蝸桿與伺服電機的電機軸相連接，該蝸桿與和轉向擺臂軸相連接的蝸輪嚙合。蝸輪具有兩個耦合的單輪，該單輪分別具有與蝸桿嚙合的齒部。
文檔編號B62D5/04GK102815333SQ20121018790
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月8日 優先權日2011年6月10日
發明者J.明希 申請人:羅伯特·博世有限公司