具有空心軸電動機(jī)的雙小齒輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于機(jī)動車輛的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)具有權(quán)利要求1的前序部分中的特征。
【背景技術(shù)】
[0002]對全地形車輛以及歸于所謂的中型車類別和豪華車類別的重載車輛而言，用于機(jī)動車輛的電力輔助轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的下述結(jié)構(gòu)形式是優(yōu)選的:在該結(jié)構(gòu)形式下，借助于第二嚙合齒將輔助力引入到齒條中。如下轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)是已知的:其中，伺服驅(qū)動器借助于第二轉(zhuǎn)向小齒輪和第二嚙合齒作用在齒條上。這樣的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)出現(xiàn)在公開的技術(shù)文獻(xiàn)DE102005022867AUDE102007004218A1 和 TO2006/138209A2 中。由于在轉(zhuǎn)向小齒輪和齒條之間的嚙合部旁單獨地設(shè)置伺服驅(qū)動器，所以這種轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)具有較大的結(jié)構(gòu)體積。此夕卜，必須借助于推壓件使得在轉(zhuǎn)向小齒輪的區(qū)域內(nèi)無齒隙地引導(dǎo)齒條。這種軸承結(jié)構(gòu)涉及制造成本并在實踐中構(gòu)成噪聲源，這是不合需要的。
[0003]DE102010027553A1已經(jīng)公開了一種雙小齒輪轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)，其中，兩個轉(zhuǎn)向小齒輪相對于齒條以90°的角度相反地設(shè)置在齒條上。在這種情況下，兩個轉(zhuǎn)向小齒輪借助于直齒輪或錐齒輪強(qiáng)制地機(jī)械耦聯(lián)以便沿著相反的方向旋轉(zhuǎn)。憑借小齒輪相對于彼此的幾何結(jié)構(gòu)，能夠省略迄今已知形式的笨重推壓件。至少一個轉(zhuǎn)向小齒輪與輔助轉(zhuǎn)向作用的伺服電動機(jī)連接。在這種情況下，用傳感器檢測轉(zhuǎn)向軸的旋轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)的缺點在于:由于伺服驅(qū)動器和傳感器的位置，使得出現(xiàn)結(jié)構(gòu)空間不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)盡管具有緊湊的尺寸卻仍然提供重載機(jī)動車輛所需要的轉(zhuǎn)向輔助力。
[0005]該目的是通過具有權(quán)利要求1的特征的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)的。
[0006]根據(jù)權(quán)利要求1，提供一種特別用于機(jī)動車輛的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)具有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)殼體，在所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)殼體中，以能沿縱向移動的方式安裝有齒條并且所述齒條與能轉(zhuǎn)向的車輪(轉(zhuǎn)向輪)連接以便使所述能轉(zhuǎn)向的車輪樞轉(zhuǎn)，其中，所述齒條配備有第一齒條段，所述第一齒條段與小齒輪軸上的第一小齒輪嚙合，其中，所述小齒輪軸經(jīng)由輸入軸與方向盤間接連接，其中，所述齒條具有第二齒條段，所述第二齒條段相對于所述齒條的縱向軸線與所述第一齒條段位置相反，其中，設(shè)置有第二小齒輪，所述第二小齒輪與所述第二齒條段嚙合，其中，設(shè)置有電動機(jī)，所述電動機(jī)間接地驅(qū)動所述第一小齒輪，所述第一小齒輪與所述第二小齒輪強(qiáng)制地機(jī)械耦聯(lián)以便所述第一小齒輪和所述第二小齒輪沿著相反的方向旋轉(zhuǎn)，在所述轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的情況下，所述電動機(jī)采用空心軸電動機(jī)的形式，所述空心軸電動機(jī)局部地包圍(環(huán)繞)所述輸入軸和/或所述小齒輪軸中的至少一個軸的一個軸段。憑借這種結(jié)構(gòu)，特別緊湊的結(jié)構(gòu)形式是可行的。這特別適用于電動機(jī)的空心軸相對于輸入軸同軸設(shè)置的情況。
[0007]空心軸電動機(jī)優(yōu)選經(jīng)由傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動與小齒輪軸連接的傳動機(jī)構(gòu)軸。
[0008]在一個實施例中，在輸入軸上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)角度傳感器并且在小齒輪軸上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)角度傳感器以便能夠確定所作用的方向盤力矩以及轉(zhuǎn)子的位置。
[0009]傳動機(jī)構(gòu)優(yōu)選是減速傳動機(jī)構(gòu)。因而，電動機(jī)可以是具有高轉(zhuǎn)速和低扭矩的緊湊設(shè)計。此外，優(yōu)選設(shè)置為使第一小齒輪和第二小齒輪傾斜地設(shè)置在齒條的相反兩側(cè)，其中，由兩個小齒輪確定(跨過)的平面以小于90°的傾斜角度與齒條的縱向軸線相交。由于該傾斜結(jié)構(gòu)，使得能夠在小齒輪的區(qū)域內(nèi)節(jié)省結(jié)構(gòu)空間。
[0010]借助于齒輪實現(xiàn)兩個小齒輪的機(jī)械耦聯(lián)是有利的。
[0011]此外，位置相反的兩個小齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置為相對于彼此成銳角是有利的。相應(yīng)地，可以在不使用推壓件的情況下調(diào)節(jié)小齒輪和齒條之間的嚙合。
[0012]這里，優(yōu)選設(shè)置成這樣:與設(shè)置為相對于彼此成銳角的兩個小齒輪對應(yīng)，兩個齒條段設(shè)置在相對于彼此傾斜的平面內(nèi)。
[0013]在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，第二小齒輪的遠(yuǎn)離驅(qū)動輸入的軸承具有用于調(diào)節(jié)小齒輪與齒條嚙合的齒隙的軸承結(jié)構(gòu)。
[0014]然而，如果位置相反的兩個小齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置為彼此平行，則能夠?qū)崿F(xiàn)具有特別簡單的構(gòu)造的結(jié)構(gòu)，這是因為此時可以將耦聯(lián)小齒輪的傳動機(jī)構(gòu)元件設(shè)計為直齒輪。
【附圖說明】
[0015]下面，參照附圖，更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實施例，其中:
[0016]圖1示出了具有雙小齒輪結(jié)構(gòu)和空心軸電動機(jī)的根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的縱截面；
[0017]圖2示出了輸入軸和小齒輪軸的側(cè)視圖以及該結(jié)構(gòu)的縱截面和兩個橫截面；
[0018]圖3是輸入軸上的旋轉(zhuǎn)角度傳感器和編碼器磁體在預(yù)組裝狀態(tài)下的三維圖示；
[0019]圖4示出了圖1中的傳動機(jī)構(gòu)的縱截面；
[0020]圖5是圖4中的傳動機(jī)構(gòu)的三維圖示；以及
[0021]圖6示出了小齒輪和齒條之間的嚙合部的縱截面。
【具體實施方式】
[0022]圖1示出了位于電動機(jī)殼體2中的空心軸電動機(jī)1，空心軸電動機(jī)1作為轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的伺服驅(qū)動器?？招妮S電動機(jī)1包圍輸入軸4，輸入軸4以其縱向軸線3居中的方式位于殼體2內(nèi)并且輸入軸4與轉(zhuǎn)向軸(這里未示出)以可共同旋轉(zhuǎn)的方式連接，該轉(zhuǎn)向軸與方向盤連接。圓柱形的扭桿5首先沿軸向?qū)⑤斎胼S4與小齒輪軸6連接以便輸入軸4和小齒輪軸6相對于彼此處于預(yù)定位置。其次，扭桿5按照取決于方向盤力矩的方式實現(xiàn)輸入軸4和小齒輪軸6之間的相對旋轉(zhuǎn)，可以利用該相對旋轉(zhuǎn)來控制轉(zhuǎn)向輔助作用及其方向。如圖2所示，為此目的，將扭桿5的一個端部按壓到小齒輪軸6的圓形中心孔7中。通過使扭桿5在中心貫穿輸入軸4的整個長度并在扭桿5的另一個端部處沿橫向鉆透及用銷釘釘住扭桿5和輸入軸4，使得扭桿5的該另一個端部與輸入軸4連接。這里，扭桿5的中間部分變細(xì)。為了接納扭桿5和小齒輪軸6，輸入軸4在整個長度上具有中心凹陷部8，凹陷部8具有三個肩部9、10、11。在扭桿5變細(xì)的區(qū)域內(nèi)，凹陷部8的遠(yuǎn)離小齒輪的端部具有第一肩部9。直到凹陷部8的接近小齒輪的端部為止，凹陷部8—直呈圓柱形式。凹陷部8的第二肩部10作為用于小齒輪軸6的軸環(huán)并且設(shè)置在扭桿5的變細(xì)區(qū)域的端部處。在第二肩部10的區(qū)域內(nèi)，凹陷部8和以一定間隙接納在凹陷部8中的小齒輪軸6具有橢圓柱形狀。因而，小齒輪軸6可以在橢圓柱形的凹陷部8中旋轉(zhuǎn)經(jīng)過特定的角度范圍，直到接觸作為機(jī)械驅(qū)動伴隨結(jié)構(gòu)的止動件為止。這樣限制是為了保護(hù)扭桿5。第二肩部10與第三肩部11鄰接，在肩部11中，凹陷部8依舊呈圓柱形式而小齒輪軸6同樣具有圓形橫截面。這里，輸入軸4包圍小齒輪軸6且在輸入軸4與小齒輪軸6之間存在小的間隙，其中，小齒輪軸6上的滾針軸承12保證輸入軸4安裝為可繞著小齒輪軸6旋轉(zhuǎn)。輸入軸4在外側(cè)具有第一突起部13和第二突起部14，其中，第一突起部13位于凹陷部8的第一肩部9的區(qū)域內(nèi)。
[0023]借助于兩個磁式(磁性)的旋轉(zhuǎn)角度傳感器15、16檢測扭桿5的扭轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)角度傳感器15、16分別具有傳感元件19、20和作為編碼器磁體的環(huán)形磁體17、18。編碼器磁體17、18優(yōu)選借助于粘性連接件固定在輸入軸4和小齒輪軸6上。傳感元件19、20可以采用霍爾傳感器或磁阻傳感器。還可以想到應(yīng)變計或者由發(fā)光元件和感光元件組成的光學(xué)傳感器。同樣如圖3所示，第一編碼器磁體17設(shè)置在輸入軸4上以便與由第二突起部14形成的環(huán)形軸環(huán)接觸從而位于小齒輪軸6的前方，并且第二編碼器磁體18設(shè)置在小齒輪軸6上。環(huán)形磁體17、18在扭桿5的扭轉(zhuǎn)過程中相對于彼此的位置連同扭桿5的已知剛度一起體現(xiàn)了方向盤力矩。
[0024]包括輸入軸4和小齒輪軸6的空心軸電動機(jī)1具有定子21、轉(zhuǎn)子22和磁體23。在這種情況下，輸入軸4和小齒輪軸6以同心的方式被轉(zhuǎn)子22包圍，其中，編碼器磁體17、18和傳感元件19、20設(shè)置在輸入軸4、小齒輪軸6與轉(zhuǎn)子22之間。轉(zhuǎn)子22轉(zhuǎn)而又被磁體23和定子21以同心的方式包圍。在這種情況下，轉(zhuǎn)子22是借助于永磁體實現(xiàn)的，并且靜止的定子21包括線圈，借助于電子電路以時間上偏移的方式激發(fā)該線圈以便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)場，該旋轉(zhuǎn)場使扭矩施加在受持久激勵的轉(zhuǎn)子22上。轉(zhuǎn)子22經(jīng)由與傳動機(jī)構(gòu)24以可共同旋轉(zhuǎn)的方式連接的傳動機(jī)構(gòu)軸25來驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)24。轉(zhuǎn)子22優(yōu)選借助于花鍵嚙合齒(鍵齒圈)與傳動機(jī)構(gòu)軸25連接。
[0025]傳動機(jī)構(gòu)軸25是空心的并且小齒輪軸6以一定間隙貫穿傳動機(jī)構(gòu)軸25。如圖4和圖5所示，傳動機(jī)構(gòu)24呈同軸形式并且被設(shè)計為擺線傳動機(jī)構(gòu)(zykloidgetriebe)。擺線傳動機(jī)構(gòu)24具有驅(qū)動盤28、驅(qū)動銷29、柱狀銷30、偏心輪31和偏置180°的兩個凸輪盤26、27。偏心輪31驅(qū)動凸輪盤26、27，驅(qū)動銷29貫穿凸輪盤26、27，并且凸輪盤26、27在靜止的柱狀銷30上滾動。在這種情況下，將驅(qū)動銷29牢固地按壓到驅(qū)動盤28中，并且驅(qū)動銷29在與凸輪盤26、27齊平的位置具有軸承套32，軸承套32允許借助于凸輪盤26、27驅(qū)動驅(qū)動盤28。傳動機(jī)構(gòu)軸25每回轉(zhuǎn)一圈，驅(qū)動輸出在靜止的柱狀銷30上向前移動一個凸輪部分。因而，傳動機(jī)構(gòu)24的傳動機(jī)構(gòu)軸25的輸出轉(zhuǎn)速降低，并且同時驅(qū)動盤28的扭矩增大。
[0026]如圖1所示，驅(qū)動盤28具有用于第一齒輪34的同心軸承座33。第一齒輪34與驅(qū)動盤28和貫穿第一齒輪34的小齒輪軸6以可共同旋轉(zhuǎn)的方式連接，使得驅(qū)動盤28間接驅(qū)動小齒輪軸6。此外，第一齒輪34與第二齒輪35嚙合，第二齒輪35以可與第二小齒輪36共同旋轉(zhuǎn)的方式包圍第二小齒輪36的接近驅(qū)動輸入的端部。小齒輪軸6的遠(yuǎn)離驅(qū)動輸入的端部具有第一小齒輪37，第一小齒輪37與第二小齒輪36借助于位于小齒輪36、37的接近驅(qū)動輸入的端部的兩個齒輪34、35強(qiáng)制地機(jī)械耦聯(lián)以便小齒輪37、36沿著相反的方向旋轉(zhuǎn)。圖6以詳細(xì)視圖示出了小齒輪37、36及其與齒條40的嚙合部。平行定向且間隔開的小齒輪37、36分別與齒條40的相反兩側(cè)的齒條段39、38嚙合，其中，兩個齒條段39、38相對于齒條40的縱向軸線位于齒條40上彼此相反的位置。齒條40在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)殼體41中安裝為與輸入軸4的縱向軸線3垂直。
[0027]在組裝過程中，將輸入軸4、小齒輪軸6和電動機(jī)1插入電動機(jī)殼體2中，其中，蓋42在與輸入軸4的第一突起部13齊平的位置沿轉(zhuǎn)向軸的方向封閉電動機(jī)殼體2。這里，輸入軸4貫穿蓋42 (見圖1)。此