用于機(jī)動(dòng)車的齒條式轉(zhuǎn)向器的齒條的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車的齒條式轉(zhuǎn)向器的齒條以及具有這種齒條的齒條式轉(zhuǎn)向器。
【背景技術(shù)】
[0002]由DE69607549T2例如公知一種具有可變的齒距的齒條。具有可變的齒距的區(qū)域的各個(gè)齒條齒的有效齒寬逐漸在寬度上增加或縮小，具體而言，從齒條齒列的中間位置朝齒條齒列的端部區(qū)域方向增加或縮小。因?yàn)橛行X寬變窄，所以齒條齒與螺旋小齒輪的接觸位置朝著齒寬的中間方向調(diào)整。
[0003]具有可變的齒距的齒條例如用于機(jī)動(dòng)車的齒條式轉(zhuǎn)向器內(nèi)，其中，應(yīng)當(dāng)改進(jìn)轉(zhuǎn)向感受。利用可變齒條的幫助可以累進(jìn)地設(shè)計(jì)方向盤角度與一對轉(zhuǎn)向車輪的平均轉(zhuǎn)向角度之間的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比。因而，從轉(zhuǎn)向車輪的直行位置出發(fā)，在方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)180度的情況下，由齒條沿其齒條軸線經(jīng)過的調(diào)整路徑例如可能小于在轉(zhuǎn)向車輪的明顯轉(zhuǎn)向的位置中在方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)180度的情況下的調(diào)整路徑。在方向盤的直行位置中可以調(diào)節(jié)更大的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比，以便平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向。為了回轉(zhuǎn)車輪可以縮小轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比，以便較小地轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤即可實(shí)現(xiàn)掉頭和駐車。
[0004]通常，轉(zhuǎn)向橫拉桿通過轉(zhuǎn)向橫拉桿鉸鏈連接至齒條式轉(zhuǎn)向器的齒條的軸向端部，轉(zhuǎn)向橫拉桿在其遠(yuǎn)離齒條的端部上作用于轉(zhuǎn)向臂，轉(zhuǎn)向臂鉸接轉(zhuǎn)向車輪。受結(jié)構(gòu)限制，轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向角通過齒條沿其齒條軸線的調(diào)整路徑限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的任務(wù)在于提出一種齒條，該齒條可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向車輪的較大的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1的齒條解決。由于齒條由兩個(gè)可彼此相對運(yùn)動(dòng)地布置的齒條部分形成，這兩個(gè)齒條部分設(shè)有用于與各小齒輪進(jìn)行作用的相同的齒部，所以會(huì)得到加大齒條沿其齒條軸線的調(diào)整路徑的很多可能性。在該變型方案中，由兩個(gè)齒條部分形成的根據(jù)本發(fā)明的齒條的初始端和末端之間的間距可以設(shè)計(jì)為是可變的，從而就所連接的轉(zhuǎn)向橫拉桿和轉(zhuǎn)向臂而言展示了新的結(jié)構(gòu)可能性。因而，該齒條可以在沿齒條軸線移動(dòng)的情況下得到有針對性的縮短和延長。在另一變型方案中，分為兩個(gè)齒條部分的齒條可以如下地設(shè)置，即，兩個(gè)齒條部分在空間上彼此保持間隔地布置，從而就車輛的結(jié)構(gòu)形式而言展示了新的結(jié)構(gòu)可能性。
[0006]齒沿著齒部的齒距優(yōu)選實(shí)施為自身公知的可變的齒距。這種可變的齒距例如在前述文獻(xiàn)中已公開。具有可變的齒距的齒條例如可以與構(gòu)造為螺旋小齒輪的小齒輪嚙合。齒距可以從齒部的初始端出發(fā)朝齒部末端例如首先變大，然后變小，以便最后又變大。
[0007]在可變的齒部的情況下，在本發(fā)明意義下，齒部的兩個(gè)直接彼此相鄰地布置的齒之間的齒距可以與在齒部的初始端與末端之間的齒的位置有關(guān)。齒部的中間位置表示齒部初始端與末端之間的位置，在該中間位置中調(diào)節(jié)齒條的中立位置，即，針對車輛直行來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向車輪。在該中間位置中，彼此相鄰地布置的齒之間的齒距與遠(yuǎn)離該中間位置的齒之間的齒距相比可以更小。以這種方式可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的直行；方向盤的小的偏轉(zhuǎn)角，即，用于與齒條作用的小齒輪的小的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致齒條部分沿齒條軸線僅略微的運(yùn)動(dòng)。隨著與中間位置的間距增大，齒距可以變大，以便例如使車輛調(diào)節(jié)變得簡單。齒距從中間位置出發(fā)的變化可以與期望的行駛舒適性有關(guān)地設(shè)計(jì)。
[0008]兩個(gè)齒條部分的兩個(gè)齒部無論如何在根據(jù)本發(fā)明的齒條的設(shè)置的調(diào)整區(qū)域上相同地構(gòu)造。這意味著，這兩個(gè)齒部例如基于制造技術(shù)的原因可以不等長地實(shí)施；重要的是，兩個(gè)齒部的與小齒輪嚙合的區(qū)段是相同的。
[0009]兩個(gè)齒條部分沿著齒部的可變的齒距例如可以以如下方式構(gòu)造，即，齒距從齒部初始端朝齒部末端非線性地增大。這種累進(jìn)齒部可以滿足駕駛員對改進(jìn)轉(zhuǎn)向感受的需求。
[0010]當(dāng)例如兩個(gè)齒條部分同軸且可彼此縱向移動(dòng)地布置時(shí)，就能夠?qū)崿F(xiàn)齒沿著齒部的可變的齒距，以便調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向車輪的更大的轉(zhuǎn)向角度。
[0011]當(dāng)兩個(gè)齒條部分的兩個(gè)相同的構(gòu)造有可變的齒距的齒部彼此鏡像地布置并且與齒部作用的例如構(gòu)造為螺旋小齒輪的小齒輪沿相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，那么其中一個(gè)齒條部分可以沿著齒條軸線基于變大的齒距較多地移動(dòng)，而另一齒條部分基于變小的齒距與此相對地得到沿著齒條軸線的較短的調(diào)整路徑。以這種方式，在轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的齒條縮短或延長。
[0012]兩個(gè)齒條部分可以在它們的彼此面對的端部上可彼此縱向移動(dòng)地受引導(dǎo)。例如，其中一個(gè)齒條部分可以在另一齒條部分的凹部內(nèi)能縱向移動(dòng)地受引導(dǎo)，從而在齒條的剛性足夠的情況下可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的齒條的所提到的縮短或延長。
[0013]在機(jī)動(dòng)車的設(shè)有根據(jù)本發(fā)明的齒條的齒條式轉(zhuǎn)向器中，各一個(gè)小齒輪與齒條部分的兩個(gè)齒部作用。在齒條的中立位置處，即，在車輛直行時(shí)，小齒輪布置在齒部初始端與末端之間的中間位置處。該中間位置使在中間位置與齒部的面對轉(zhuǎn)向橫拉桿連接點(diǎn)的末端之間的齒部長度與在中間位置與齒部的遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)向橫拉桿連接點(diǎn)的初始端之間的齒部長度相比更長。這意味著，用于內(nèi)轉(zhuǎn)彎車輪的轉(zhuǎn)向的齒條與用于外車輪轉(zhuǎn)向的齒條相比必須經(jīng)過更長的整體路徑。相應(yīng)地，小齒輪的其中一側(cè)的平均齒距比另一側(cè)的平均齒距更大。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)方案設(shè)置一種齒條式轉(zhuǎn)向器，其應(yīng)該隨后被詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明的齒條式轉(zhuǎn)向器可以針對每個(gè)齒條部分分別設(shè)置驅(qū)動(dòng)裝置，其中，這些驅(qū)動(dòng)裝置支持齒條部分沿其齒條軸線轉(zhuǎn)向。按照公知方式，驅(qū)動(dòng)裝置可以具有滾珠螺桿傳動(dòng)件，其螺紋心軸與齒條部分相連，用以將螺紋心軸的調(diào)整運(yùn)動(dòng)傳遞至齒條部分，其中，設(shè)置有馬達(dá)，該馬達(dá)驅(qū)動(dòng)滾珠螺桿傳動(dòng)件的心軸螺母。所提到的驅(qū)動(dòng)裝置支持駕駛員通過方向盤所施加到進(jìn)行作用的小齒輪上的調(diào)整運(yùn)動(dòng)。
[0015]針對軸向上很短地構(gòu)造的齒條式轉(zhuǎn)向器而設(shè)置的是，滾珠螺桿傳動(dòng)件的螺紋心軸與齒條部分保持平行間距地布置并且布置在其旁邊。在具有伺服支持的公知的齒條式轉(zhuǎn)向器中，螺紋心軸形成齒條自身的區(qū)段(因而意味著齒條的軸向延長)，而根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)方案可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的齒條沿其齒條軸線的在軸向上明顯更短的結(jié)構(gòu)類型以及同時(shí)更長的調(diào)整路徑。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明的齒條式轉(zhuǎn)向器中，這兩個(gè)齒條部分可以在它們彼此遠(yuǎn)離的端部上分別支承在轉(zhuǎn)向橫拉桿上。
[0017]公知的是，這種轉(zhuǎn)向橫拉桿支承在車輪支架的轉(zhuǎn)向臂上，其中，轉(zhuǎn)向臂鉸接轉(zhuǎn)向車輪。在該根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)方案中，在兩個(gè)齒條部分處于中立位置的情況下，轉(zhuǎn)向臂和轉(zhuǎn)向橫拉桿的作用軸線之間的角度β (當(dāng)車輛直行時(shí))小于90度。作用軸線作為直線連接轉(zhuǎn)向橫拉桿和轉(zhuǎn)向臂的鉸接點(diǎn)。以下詳細(xì)說明這種設(shè)計(jì)。
[0018]僅當(dāng)在所有四個(gè)車輪的中心建立的垂直線在一點(diǎn)相遇時(shí)，在緩慢行駛時(shí)車輛的轉(zhuǎn)彎走向才是精確的。如果后車輪不隨同轉(zhuǎn)向，那么在兩個(gè)前車輪上的垂直線與后橋中心線的延長線必須在一共同點(diǎn)處相交。這意味著，在內(nèi)轉(zhuǎn)彎和外轉(zhuǎn)彎的前車輪上出現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)向角度。從較大的內(nèi)角出發(fā)可以計(jì)算針對外角的額定值，其也被稱為所謂的阿克曼角。當(dāng)以這種方式確定了兩個(gè)轉(zhuǎn)向車輪的兩個(gè)轉(zhuǎn)向角度時(shí)，那么就滿足所謂的阿克曼條件。
[0019]在許多情況下，為了沒有問題地滿足阿克曼條件而設(shè)置的是，轉(zhuǎn)向臂的軸線彼此傾斜地布置并且大致在后橋的中心相交。在轉(zhuǎn)向臂的這種布局下，基于幾何形狀原因得到的是，在車輪完全轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向橫拉桿和轉(zhuǎn)向臂的作用軸線之間的角度β在內(nèi)轉(zhuǎn)彎車輪的一側(cè)可以變得非常大，從而幾乎達(dá)到轉(zhuǎn)向橫拉桿與轉(zhuǎn)向臂的展平狀態(tài)。這種展平狀態(tài)可以以如下方式避免，即，將轉(zhuǎn)向臂進(jìn)而轉(zhuǎn)向臂軸線布置在另一方位中，以便在車輪完全轉(zhuǎn)向時(shí)在內(nèi)轉(zhuǎn)彎車輪上減小轉(zhuǎn)向橫拉桿與轉(zhuǎn)向臂之間的角度。然而，轉(zhuǎn)向臂的這種經(jīng)改變的布置具有如下缺點(diǎn):轉(zhuǎn)向臂的延長軸線不再大致上在后橋中心相交，從而很難滿足上述的阿克曼條件。
[0020]然而，即使在轉(zhuǎn)向