無間隙支撐的塑料元件的制作方法
【專利摘要】本發明描述了一種蝸輪齒輪箱，具有以抗扭轉方式設置在轉向桿上的蝸輪，轉向桿可繞轉向軸線旋轉；被支撐以便繞旋轉軸線旋轉的蝸桿，蝸桿具有在引擎側的端部和遠離引擎的端部；以及蝸桿齒，其接合在蝸輪的齒之間使得蝸桿繞旋轉軸線旋轉時，蝸輪和轉向桿繞轉向軸線旋轉；齒輪箱殼體，蝸輪和蝸桿支撐在其中以便旋轉；以及補償元件，其中補償元件具有中間部分以及后端部分和前端部分，其中后端部分連接至齒輪箱殼體，并且前端部分保持住蝸桿遠離引擎的端部或保持住用于容納蝸桿遠離引擎的端部的保持器。
【專利說明】
無間隙支撐的塑料元件
技術領域
[0001]本發明涉及一種裝置，特別地，是根據權利要求1的前序部分用于將螺釘或擰有螺釘的鏈輪壓靠至蝸輪或斜齒輪的裝置。這種裝置用來，例如，生產機電動力轉向系統。
【背景技術】
[0002]與例如機電動力轉向系統，例如EPS(電力轉向)系統或者EPAS(電力輔助轉向)系統一起使用的蝸桿齒輪箱必須布置成沒有齒隙(backlash)但具有小扭矩。當溫度和濕度變化時，齒隙正或負地變化，借此噪聲(正齒隙)或剛性(負齒隙)可導致轉向。這樣的原因是，用于齒輪箱的不同材料的伸展不同，借此在一個溫度與蝸輪緊密接合的蝸桿在另一溫度僅松動地接合蝸輪或者將蝸桿過緊地壓靠在蝸輪上。
[0003]就先前的機電動力轉向系統的齒輪箱而言，使用具有鋼蝸桿的鋁殼體。在這種情況下，蝸輪包括金屬輪轂和薄的塑料鏈輪。就這些設計而言，金屬輪轂和鏈輪的直徑選擇成使得鋼輪轂、鏈輪和蝸桿作為一個整體的線性膨脹的熱、徑向系數大概對應于鋁殼體的線性膨脹的熱、徑向系數。這樣，為了滿足這個條件，通常必須選擇非常大的金屬輪轂和非常薄的塑料鏈輪，這導致昂貴且沉重的組件。
[0004]其他解決方案規定，蝸桿借助于復雜的設計加載彈簧抵住蝸輪。然而，在這種情況下，彈簧變形量通常是有限的，所以蝸輪不能承受因溫度或空氣濕度而引起的過大的直徑變化。
[0005]為了解決這個問題，EP 2 694 355 Al公開了一種具有電伺服馬達的機電動力轉向系統，伺服馬達驅動蝸桿，蝸桿與設置在轉向桿上的蝸輪嚙合，其中蝸輪具有與轉向齒輪箱的輸入桿的有效連接，并且其中蝸桿和轉向桿共同地、可旋轉地支撐在齒輪箱殼體中。蝸桿與蝸輪之間的齒隙是有限的，因為其中蝸桿具有遠離引擎的自由端，其安裝在具有內環、滾動元件和中間環的滾柱軸承上，其中中間環具有用于滾動元件的內運行表面和用于外滾動元件的外運行表面，并且其中中間環的內運行表面和外運行表面設置成彼此偏心地。為了確保蝸桿接合到蝸輪的齒上的壓力稍微均勻的水平，在這種解決方案的一個實施方式中，偏心樞轉軸承附裝至預設彈簧的齒輪箱殼體。然后在蝸輪由于熱波動或由于濕度波動而擴張時，偏心外滾柱軸承順應這種膨脹，所以在內部中間軸承中旋轉的蝸桿順應齒輪的這種膨脹運動，并且進一步以基本相同的壓力嚙合到齒輪上。這種解決方案不僅非常復雜，而且成本非常高。

【發明內容】

[0006]因此本發明的目的在于提供簡單、更經濟的解決方案，其確保當蝸輪由于溫度變化或濕度變化改變外徑時，蝸桿充分轉移或屈服。
[0007]這個目的由根據權利要求1的裝置實現。有利的實施方式在從屬權利要求中公開。
[0008]發明的裝置具有蝸輪，蝸輪具有指向外部的齒，并設置成繞轉向軸線旋轉，蝸輪可設置和/或緊固到轉向桿上，蝸輪以抗扭轉方式繞轉向軸線旋轉和/或以抗扭轉方式連接至轉向桿。裝置還具有繞旋轉軸線可旋轉地支撐的蝸桿，蝸桿具有引擎側端部和遠離引擎的端部，以及蝸桿齒，其接合在蝸輪的齒之間，使得蝸桿繞旋轉軸線旋轉時，蝸輪繞轉向軸線旋轉。此外，裝置具有齒輪箱殼體以及補償元件，在齒輪箱殼體中蝸輪可旋轉地支撐在蝸桿周圍。
[0009]蝸輪可由一種材料或由材料的混合物制成。例如，蝸輪具有金屬輪轂(其包含例如鋼)和塑料環，塑料環也稱為鏈輪。蝸輪也可另外具有輪載體材料，在這種情況下其也稱為輪主體或輪元件。輪元件然后設置在例如金屬輪轂上，并支撐鏈輪。輪元件和鏈輪可由不同材料組成。在本發明中，當蝸輪形成為一整體時構成蝸輪的材料或當蝸輪形成多件時構成蝸輪的材料稱為蝸輪材料。
[0010]根據本發明，補償元件具有中間部分以及后端部分和前端部分。在這種情況下，后端部分連接至齒輪箱殼體，前端部分支撐蝸桿遠離引擎的端部或者支撐用于容納蝸桿遠離引擎的端部的保持件。
[0011]保持件可以是，例如，繞蝸桿遠離引擎的端部設置的浮動軸承，優選地，形成為滾柱軸承，蝸桿可旋轉地支撐在其中。
[0012]補償元件有利地形成為一整體，其中中間部分形成于前端部分與后端部分之間。
[0013]優選地，補償元件由膨脹變化類似于蝸輪半徑膨脹變化的材料制成。優選地，制成補償元件的材料的膨脹變化與蝸輪的膨脹變化偏差不超過20-40%。通過合適的大小，補償元件自身然后顯示出類似于蝸輪的熱膨脹運動。例如，輪主體可由玻璃纖維加強聚酰胺(例如PA66)制成，鏈輪可由純聚酰胺(例如PA66)制成。補償元件可由例如玻璃纖維加強材料制成，例如，具有50-60 %玻璃纖維的聚酰胺。
[0014]有利地，組成鏈輪的材料具有與組成補償元件的材料相同或至少相似的源屬性，或者組成蝸輪的鏈輪和輪元件的材料平均具有與組成補償元件的材料相同或至少相似的源屬性。這是有利的，由于空氣濕度波動而存在的潛在材料鼓脹使蝸輪的膨脹能夠大概順應補償元件的膨脹。
[0015]蝸輪可由玻璃纖維加強塑料材料制成或者可具有由玻璃纖維加強塑料材料制成的鏈輪，或者可具有由玻璃纖維加強塑料材料組成的輪元件。
[0016]蝸輪也可具有大的鋼輪轂，例如，直徑等于或者大于蝸輪直徑的一半的鋼輪轂，例如，大于蝸輪直徑的四分之三，其中鏈輪可形成沒有玻璃纖維加強的。
[0017]然后為了確保在某一溫差下，補償元件的絕對長度變化相同或者至少在蝸輪半徑線性變形加蝸桿半徑線性變形減去殼體線性變形的范圍內，金屬輪轂現在可具有，例如，與蝸輪的總直徑相比相對小的直徑。蝸輪直徑的主要部分因此可由例如一種塑料材料或多種塑料材料制成。與完全由金屬制成的蝸輪相比，蝸輪的重量因此可降低。
[0018]可計算出補償元件在其緊固和支撐點之間必須具有的長度以便其線性膨脹大概對應于蝸輪半徑的變化，其可由以下計算公式示出，參照圖9進行說明。
[0019]以下一般適用:
[0020]AL = Lo*a*AT (I)
[0021]其中AL是補償元件的線性膨脹數值。Lo是補償元件在參考溫度To的長度，a是線性膨脹系數，A T是溫度變化。
[0022]圖9示出具有蝸輪2的蝸桿齒輪箱的示意圖，蝸桿4與蝸輪2相嚙合。K1、K2、K3和K4界定了軸承點。蝸桿4支撐在兩個軸承點Kl和K2上。軸承點Kl形成為固定軸承，而軸承點K2形成為浮動軸承。軸承點Kl和Κ3是固定軸承，其附裝至容納蝸桿齒輪箱的殼體。蝸輪2支撐在軸承點Κ4上，其界定了蝸輪的中心點。補償元件A支撐在固定軸承點Κ3和浮動軸承點Κ2上。L界定了兩個軸承點Kl和Κ2之間的距離;LI界定了軸承點Kl與蝸輪2和蝸桿4的接觸點在蝸桿的Κ1-Κ2軸線上的投影之間的距離。SR是蝸輪的半徑，asR是蝸輪線性膨脹的有效系數，SN是蝸桿的半徑，aSN是蝸桿線性膨脹的有效系數，A是補償元件的長度，aA是補償元件線性膨脹的有效系數，是殼體線性膨脹的有效系數。以下是軸向距離G的結果:
[0023]G = SR+SN (2)
[0024]在蝸輪中心和蝸桿中心軸線之間的殼體線性膨脹AG可偏離由蝸輪半徑變化ΔSR和蝸桿半徑變化A SN總和所引起的線性變形。以下適用于偏離量Xw:
[0025]Xw= Δ SR+ Δ SN- Δ G (3)
[0026]長度比率1^/1導致浮動軸承K2的偏離量乂3為
[0027]Xa = Xw*L/Li (4)
[0028]補償兀件A在軸承點K2應當承受與蝸桿在Xw偏尚量相同的相對偏尚量，并將杠桿比率Ll/L傳遞至浮動軸承K2。這通過以下實現，選擇補償元件的長度和線性熱膨脹系數(CLTE)使補償元件由于熱膨脹在點K2相對于殼體在這個位置精確伸展距離Xa。補償元件的膨脹減去K2和K3之間殼體的膨脹應當精確地對應于Xa，所以
[0029]xa = Ao*(aA-aG)*AT (5)
[0030]這里Ao是補償元件要選擇的長度。
[0031]把公式(4)代入公式(5)中得出以下:
[0032]xw*L/Li=Ao*(aA-aG)* Δ T
[0033]把公式(3)代入這個等式得到以下:
[0034]( ASR+ASN-AG)*L/Li = Ao*(aA-aG)*AT
[0035]把公式(I)代入得到以下:
[0036](SRo*aSR* Δ T+SNo*aSN* Δ T_Go*aG* Δ T)*L/Li=Ao*(aA-aG)* Δ T
[0037]在代入等式(2)后，解出A0:
[0038]Ao = L/Li*(SRo(asR-aG)+SNo(asN-aG))/(aA-ac)
[0039]由于aA的存在，Ao必須選擇成補償元件的長度。
[0040]這個計算示例示出，補償元件的長度可明確地由蝸輪和蝸桿的具體幾何形狀確定。因此，蝸桿和蝸輪之間的軸向距離不由鋁殼體決定，而是由補償元件決定，補償元件有利地包含塑料，合適選擇尺寸及材料，所述塑料元件可經歷非常類似于蝸桿和蝸輪之間相互作用的線性變形。補償元件因此僅伸展與蝸輪和蝸桿由于環境溫度變化所引起的那么多。這樣，蝸桿與蝸輪之間的間隙和/或接觸壓力保持不變。
[0041]由于濕度的附加影響，蝸輪直徑的鼓脹可由于補償元件同時鼓脹而自動補償，如果補償元件的材料相應地選擇。這樣，特別地，在優選實施方式中，補償元件具有與蝸輪相同的材料，即，例如相同的聚合物。假設蝸輪形成為一整體，有利地，蝸輪由所述材料制成。假設蝸輪具有鏈輪，其設置在輪轂上，鏈輪有利地由所述材料制成。如果蝸輪具有鏈輪、輪元件和輪轂，其中輪元件設置在輪轂與鏈輪之間，優選地，輪元件由所述材料制成。當然，蝸輪的其他部分，假設蝸輪形成為多個部分，可包括與補償元件相同的材料。
[0042]優選地，這種材料是聚酰胺，尤其優選玻璃纖維加強聚酰胺。玻璃纖維加強聚酰胺強度特別大，并體現出相對較低的磨損和較高的抗應力性。
[0043]補償元件的長度取決于蝸桿、蝸輪和補償元件的膨脹系數。這樣，可使用具有徑向較大塑料部分的蝸輪，其會降低成本和重量，同時可增加蝸輪的負載能力。
[0044]在優選實施方式中，蝸輪的內徑小于其外徑的一半。
[0045]雖然齒間隙或膨脹行程必須保持傳統設計以確保齒輪箱在較高溫度以及由于空氣濕度造成鼓脹時不會脹死，就本發明裝置而言，在所有溫度和濕度情況下，齒間隙或膨脹行程恒定低，借此齒的接合深度保持恒定大，這樣齒負荷較小。因此，在蝸輪和蝸桿之間可實現特別精確的距離調節。
[0046]補償元件可與齒輪箱殼體或與齒輪箱殼體的一部分形成為整體。這具有優勢，SP，補償元件以不可脫離的方式附裝至殼體，借此齒輪箱構造各個部分的數量可減少。
[0047]在一個發明實施方式中，保持器是管狀蝸桿引導件，蝸桿設置在其中以軸向引導，蝸桿遠離引擎的端部被支撐在其中以便在管狀蝸桿引導件中旋轉，優選地在浮動軸承中，例如滾柱軸承，其以抗扭轉方式設置在蝸桿引導件中。
[0048]在這個實施方式中，補償元件有利地連接至管狀蝸桿引導件，其形成保持器。一方面，這具有優勢，即，補償元件形成座的前端部分不承受任何附加增加的負荷，這由于蝸桿齒的旋轉而導致勢阱；另一方面，實現了從蝸桿齒到蝸桿的運動的穩定傳遞，尤其是蝸桿遠離引擎的端部容納在滾柱軸承或浮動軸承中，所述浮動軸承附裝在管狀蝸桿引導件中。
[0049]一個發明的實施方式使齒輪箱殼體形成兩件，其中在一個部分中，蝸輪支撐其中以便旋轉，另一部分是保持器，蝸桿支撐在其中以便旋轉。在這種情況下，補償元件可附裝到齒輪箱殼體的外部，并可將齒輪箱殼體的一部分連接至齒輪箱殼體的另一部分，例如，借助于緊固元件，其設置在齒輪箱殼體的一部分和另一部分上。這樣做，蝸輪和蝸桿設置在兩個殼體部分中，使得兩個殼體部分彼此連接時(例如，借助于補償元件或元件)，蝸桿的蝸桿齒接合在蝸輪的齒之間使得在蝸輪和蝸桿之間建立了有效連接。
[0050]就這個實施方式而言，有利地，一部分已經由鉸鏈連接至另一部分以便樞轉，以便在蝸輪和蝸桿之間建立有效連接，蝸桿可樞轉抵住蝸輪。
[0051]齒輪箱殼體中蝸輪支撐在其中以便旋轉的部分優選由塑料制成。這樣做，它可以由與蝸輪或蝸輪的一部分相同的材料制成，例如，優選地具有纖維加強的復合材料。與金屬相比，塑料很輕，這意味著這種殼體可進一步降低裝置的整體質量。因為補償元件進行補償，自然地，這種殼體也可由不同的材料制成。
[0052]齒輪箱殼體的另一部份也可由塑料制成，假設期望減輕更多的重量。然而，優選地由金屬制成，尤其優選鋁。以這種方式，引擎和蝸桿更容易冷卻，因為金屬通常比塑料散熱更好。
[0053]如果殼體由兩個部分或兩件組成，齒輪箱殼體的一個部分可連接至補償元件的后端部分，而齒輪箱殼體的另一部份可連接至補償元件的前端部分，例如鉚接或以可拆開的方式，使得殼體的兩個部分閉合時，蝸桿齒接合在蝸輪的齒之間。當齒輪箱殼體的兩個部分借助于塑料補償元件彼此連接以便樞轉時，馬達軸線總是與蝸輪軸線齊平。這意味著，蝸輪和蝸桿之間更簡單的連接是可行的；因此蝸桿可與引擎桿形成整體。
[0054]在本發明裝置的簡單變型中，補償元件借助于第一連接裝置(例如套管)并經由第二連接裝置(例如銷)連接至齒輪箱殼體，其中兩個連接裝置彼此接合使得補償元件(其可樞轉)緊固至齒輪箱殼體，其中齒輪箱殼體具有第二連接裝置，后端部分具有第一連接裝置，或者后端部分具有第二連接裝置，齒輪箱殼體具有第一連接裝置。在這種情況下，補償元件可尤其簡單地緊固至齒輪箱殼體，在前端部分直接容納蝸桿遠離引擎的端部，或者當蝸桿遠離引擎的端部在浮動軸承(例如滾柱軸承)中引導時，直接容納所述滾柱軸承，然后其形成保持器。
[0055]連接補償元件至齒輪箱殼體的連接裝置有利地設置成在補償元件連接至齒輪箱殼體時關于轉向軸線為固定方向且為固定距離。
[0056]有利地，齒輪箱殼體優選地具有固定軸承，其優選地形成為滾柱軸承，蝸桿遠離引擎的端部容納在所述固定軸承中，固定軸承在其中形成以便樞轉。這是有利地，軸承不會因為傾斜而不好地啟動運行。
[0057]既然如此，例如，就機電動力轉向系統而言，裝置可具有驅動馬達，其在蝸桿的引擎側端部驅動蝸桿。蝸桿可在固定軸承(例如形成滾柱軸承)中在其引擎側端部引導。
[0058]此外，齒輪箱殼體可具有至少又一個固定軸承，優選地形成為滾柱軸承，轉向桿可容納其中以便樞轉。有利地，然而，齒輪箱殼體具有兩個這種固定軸承，蝸輪設置在其之間。
[0059]為了確保蝸桿穩定引導以便在齒輪箱中旋轉，浮動軸承優選地形成為滾柱軸承，蝸桿引導在其中以便旋轉，浮動軸承設置在遠離引擎的端部。
[0060]在引擎側端部，蝸桿優選地具有驅動馬達，其在引擎側端部驅動蝸桿。
[0061]就傳統設計而言，蝸桿的懸簧有時實施為抵住蝸輪以降低齒間隙，至少在低扭矩時。在中等至大扭矩時，嚙合力克服懸簧力，按壓蝸桿使其脫離接合并抵住潛在端部止擋塊，在該處，接合深度顯著減小，因此蝸輪的齒負荷增加。
[0062]為了防止這種作用，彈簧作用可整合到補償元件的設計中，然而，其必須僅提供非常小的彈簧變形量，因為補償運動的主要部分由補償元件的熱膨脹和鼓脹補償。以這種方式，簡單的傳統固定軸承也可用于蝸桿，如果蝸桿不必旋轉，而是在補償元件中相應地引導，并可沿蝸桿軸線以對齊方式引導。為了在補償元件中提供彈簧作用，所述補償元件可另外經由彈簧連接至例如殼體。補償元件也可形成多件，其中可設置彈性元件或彈簧元件，例如，在兩個相鄰件之間，或者在兩個端部中的一個上。
[0063]在以下說明中使用的名稱，諸如頂部、底部、左側、右側等涉及示范實施方式，但不應以任何方式理解為限制，包括涉及優選實施方式時。
【附圖說明】
[0064]以下使用附圖更詳細地說明本發明。以下示出:
[0065]圖1示出發明的齒輪箱裝置的第一示范實施方式；
[0066]圖2示出第一示范實施方式的分解圖；
[0067]圖3示出發明的補償元件的多個視圖；
[0068]圖4示出發明的齒輪箱裝置的第二示例；
[0069]圖5示出第二示范實施方式的分解圖；
[0070]圖6示出蝸桿引導件；
[0071]圖7示出發明的齒輪箱裝置的第三示例；
[0072]圖8示出發明的齒輪箱裝置第三示范實施方式中各個部件的視圖；
[0073]圖9示出蝸桿齒輪箱的示意表示。
【具體實施方式】
[0074]圖1示出例如機電動力轉向系統中以蝸桿齒輪箱形式的發明裝置I，具有蝸輪2、蝸桿4和齒輪箱殼體6。蝸桿4具有蝸桿齒8，其接合在蝸輪2的齒10之間，并且蝸輪2在蝸桿4繞它的旋轉軸線14旋轉時繞轉向軸線12旋轉。齒輪箱殼體6的內部包含補償元件16，其具有后端部分18、前端部分20以及設置在后端部分18與前端部分20之間的中間部分22。補償元件16的后端部分18形成為套管24，并附裝在齒輪箱殼體6的銷26上以便樞轉，如圖2所示。蝸桿4具有在引擎側的端部28和遠離引擎側的端部30。蝸桿4的蝸桿齒8的范圍在引擎側端部28和遠離引擎側的端部30之間延伸。固定軸承32形成于引擎側端部28上，其在當前情況下是滾柱軸承。可形成固定軸承32以便于樞轉。固定軸承32用錨固元件34以固定方式錨固在齒輪箱殼體6的固定軸承座33中。蝸桿4遠離引擎側的端部30具有浮動軸承36，優選地，形成為滾柱軸承，蝸桿4以旋轉方式容納于浮動軸承中。補償元件16的前端部分20形成為浮動軸承36的座38。浮動軸承36居于補償元件16的所述座38的中心，并以抗扭轉方式容納。蝸桿4居于所述座38的中心，并以預定接觸壓力壓在蝸輪2上。
[0075]在這個示范實施方式中，蝸輪2具有繞中間部件40設置的鏈輪41，鏈輪以抗扭轉方式位于中間部件40上。中間部件40形成為塑料環，其以抗扭轉方式位于金屬輪轂42上，金屬輪轂牢固地連接至轉向桿(未示出)并接合轉向桿，其中轉向桿可繞轉向軸線12旋轉，轉向軸線12在轉向桿中心沿軸向延伸穿過轉向桿。當然，鏈輪41也可直接設置在金屬輪轂上，并以抗扭轉方式設置其上。
[0076]圖2以立體圖示出示范裝置I的各個組件。在這個示范實施方式中，錨固元件34形成為彈性擋圈；固定軸承32(其支撐蝸桿4以便旋轉)以抗扭轉方式夾到齒輪箱殼體6的固定軸承座33上。蝸輪2在齒輪箱殼體6中繞轉向軸線12旋轉設置。中間部件40不必實施為如圖1所示的塑料環，而是可形成為例如設置在鏈輪41與金屬輪轂42之間的輪元件43，鏈輪41以抗扭轉方式附裝到金屬輪轂42上。
[0077]稱手的輪元件43和鏈輪41由不同材料制成。例如，輪元件43可由玻璃纖維加強塑料制成，而鏈輪41由沒有玻璃纖維加強的塑料制成。
[0078]蝸輪2也可以是單一件，例如，可由單種材料制成，優選玻璃纖維加強塑料。蝸輪2也可由兩個部件制成，在這種情況下，其包括由例如金屬制成的輪轂，和由例如非玻璃纖維加強塑料制成的鏈輪。
[0079]補償元件16在其后端部分18具有套管24，在當前示范實施方式中，套管24經由桿44連接至座38。桿44穩定補償元件16，所以沒有扭力在套管24與座38之間產生。
[0080]在示出的示范實施方式中，補償元件16的套管24連接至齒輪箱殼體6的銷26以便樞轉。殼罩46，設置在齒輪箱殼體6上，保護裝置I免受灰塵和污垢影響。
[0081]圖3示出補償元件16的三個側視圖。補償元件16具有后端部分18、連接至后端部分18的中間部分22，和連接至中間部分22的前端部分20。后端部分18連接至套管24成為一整體或者形成為套管24。套管24將補償元件16連接至齒輪箱殼體6。
[0082]補償元件16的前端部分20的浮動軸承座38以抗扭轉方式容納蝸桿4的浮動軸承36。補償元件16的中間部分22具有桿44，其使浮動軸承座38與套管24彼此穩定。
[0083]補償元件16具有合適的尺寸并選擇成，當蝸輪2由于熱波動和/或濕度波動而膨脹時，補償元件順應這種膨脹至相同的程度，所以蝸桿4的蝸桿齒8也進一步接合在蝸輪2的齒10之間，特別地，以相同量的壓力，因為蝸桿4能通過在遠離引擎側的端部30轉向順應蝸輪2的膨脹。
[0084]圖4示出蝸桿齒輪箱I的第二示范實施方式。在這個示范實施方式中，蝸輪2可以以多件(例如以兩件)實現并具有鏈輪41，鏈輪41以抗扭轉方式設置在輪元件43上，輪元件43繞金屬輪轂42附裝至端部，金屬輪轂42以抗扭轉方式設置在轉向桿上。或者，蝸輪2當然也可以設計成三個部分，然后鏈輪41容納其中，例如，夾在兩個輪元件43之間。在根據圖4的示范實施方式中，蝸桿4在蝸桿引導件50的引導管48中以支撐方式引導。浮動軸承36同樣以抗扭轉方式設置在引導管48中，并容納蝸桿4遠離引擎側的端部30。
[0085]蝸桿引導件50在引擎側端部28具有引擎側腳部零件52，腳部零件容納于固定軸承32中，如圖5中看到的。固定軸承32經由錨固元件34(其形成為螺紋環)夾到引擎側腳部零件52的前端，因此以抗扭轉方式容納于蝸桿引導件50中。
[0086]蝸桿引導件50與引擎側腳部零件52相反的一側具有尾端件54，其以略微小于引導管48的直徑內縮在引導管48上。所述尾端件54容納于補償元件16的前端部分20中，因此穩定了蝸桿引導件50在殼體6中相對于蝸輪2的位置。
[0087]蝸桿引導件50具有護套表面凹口56，所以蝸輪2的齒10能接合蝸桿4的蝸桿齒8。圖5中示出的殼罩46用來保護裝置I使其免受灰塵和污垢影響。
[0088]圖6以側向俯視圖(左側)、引擎側腳部零件52的俯視圖(中間)和側向剖面圖(右偵D示出蝸桿引導件50。蝸桿引導件50的引導管48是圓筒狀，具有護套表面凹口 56，所以蝸輪2能接合蝸桿4。引擎側腳部零件52連接至引導管48或與引導管48整體形成。引擎側腳部零件52中的螺紋環34將固定軸承32壓靠在腳部零件52的擋塊上，因此將固定軸承32以抗扭轉方式緊固到蝸桿引導件50的腳部零件52上。
[0089]最后，圖7和8示出發明裝置的第三示范實施方式。在這個示范實施方式中，驅動馬達58示意地示出，其與蝸桿4引擎側的端部28接合并驅動蝸桿4。
[0090]在這個實施方式中，齒輪箱殼體6以兩個部分構建。齒輪箱殼體的一個部分60a具有兩個固定軸承座62，又一固定軸承64(優選地，形成為滾柱軸承)以抗扭轉方式容納到固定軸承座中，并以抗扭轉方式連接至殼體。轉向桿在這兩個固定軸承64中繞轉向軸線12可旋轉地設置。
[0091]在殼體的一個部分60a中，蝸輪2在兩個固定軸承64之間以繞轉向軸線12抗扭轉的方式連接至轉向桿。
[0092]蝸桿4容納于殼體的另一部分60b中，并在引擎側端部28以及遠離引擎側的端部30引導在各端的滾柱軸承32、36中。齒輪箱殼體的兩個部分60a、60b經由鉸鏈66和共同的鉸鏈開口銷68相互連接。殼體的一個部分60a具有緊固裝置70a，例如補償元件16可在開口銷72的協助下附裝到緊固裝置70a上。殼體的另一部分60b具有又一緊固裝置70b，當兩個殼體部分60a、60b朝向彼此樞轉并閉合時，又一緊固裝置70b借助于開口銷也可連接至補償元件16。
[0093]為了確保補償元件16能順應蝸輪2和蝸桿4隨溫度變化和濕度變化的膨脹運動，在兩個殼體部分60a、60b之間必須保持一間隙7 4。
[0094]例如，當蝸輪2和蝸桿4隨溫度增加膨脹時和/或當蝸輪2由于較高的濕度鼓脹從而在這種情況下膨脹時，間隙74增大，因為補償元件16順應所述膨脹運動，因為補償元件16至少部分由與蝸輪2相同或相似的材料制成，例如塑料，優選玻璃纖維加強的塑料。
[0095]另一方面，當環境溫度下降時，間隙74變小，因為設置在一個殼體部分60a與另一殼體部分60b之間并將兩個殼體部分相互連接的補償元件16將兩個殼體部分相互壓靠。如此，所謂的補償元件16可設置在殼體外部，同時形成兩個殼體部分60a、60b的鎖定機構。然而，在這兩種情況下，應當保證蝸輪2與補償元件16具有相似的擴張和膨脹系數，間隙74的大小調節成，確保蝸桿4充分轉向或屈服于蝸輪2，即，一方面，在蝸輪2與蝸桿4之間沒有傾斜發生，另一方面，隨著溫度和濕度的變化，蝸桿4總是充分接合蝸輪2。
[0096]本發明借助于三個優選示范實施方式進行說明，而不是將本發明局限于所述的示范實施方式。各個示范實施方式的特征可自由組合或相互交換，假設具有兼容性。這樣，例如，驅動馬達58不必僅設置在第三示范實施方式中，而是也可設置在第一和第二示范實施方式中作為驅動元件。在齒輪箱殼體包括兩個殼體部分的實施方式中，一部分也不必經由鉸鏈66連接至另一部分。還能夠想得到，進一步具有設置在各殼體部分上的緊固裝置，其經由例如又一補償元件16(代替鉸鏈)相互連接，補償元件16將兩個殼體部分60a、60b相互連接。本文描述的裝置通常用作機電動力轉向系統的一部分。
[0097]附圖標記列表
[0098]I裝置、機電動力轉向系統
[0099]2蝸輪
[0100]4蝸桿
[0101]6齒輪箱殼體
[0102]8蝸桿齒
[0103]10齒
[0104]12轉向軸線
[0105]14旋轉軸線
[0106]16補償元件
[0107]18后端部分
[0108]20前端部分
[0109]22中間部分
[0110]24套管、第一連接裝置
[0111]26銷、第二連接裝置
[0112]28引擎側端部
[0113]30遠離引擎的端部
[0114]32固定軸承
[0115]33固定軸承座
[0116]34錨固元件、彈性擋圈、螺紋環
[0117]36浮動軸承
[0118]38座、浮動軸承座
[0119]40中間部件、環形輪元件
[0120]41鏈輪
[0121]42金屬輪轂
[0122]43輪元件
[0123]44桿
[0124]46殼罩
[0125]48引導管
[0126]50蝸桿引導件
[0127]52引擎側腳部零件
[0128]54尾端件
[0129]56護套表面凹口
[0130]58驅動馬達
[0131]60a變速箱殼體的一個部分
[0132]60b變速箱殼體的其他部分
[0133]62固定軸承座
[0134]64附加固定軸承
[0135]66鉸鏈
[0136]68鉸鏈開口銷
[0137]70a,70b 緊固裝置
[0138]72開口銷
[0139]74間隙
【主權項】
1.一種裝置(1)，具有: -具有齒(10)的蝸輪(2)，所述蝸輪繞轉向軸線(I2)可旋轉地設置并能連接至轉向桿，所述轉向桿可繞所述轉向軸線(12)以抗扭轉方式旋轉； -被支撐以便繞旋轉軸線(14)旋轉的蝸桿(4)，所述蝸桿具有在引擎側的端部(28)和遠離引擎的端部(30)，以及蝸桿齒(8)，所述蝸桿齒接合在所述蝸輪(2)的所述齒(10)之間，使得所述蝸桿(4)繞所述旋轉軸線(14)旋轉時，所述蝸輪(2)繞所述轉向軸線(12)旋轉； -齒輪箱殼體(6，6(^，6(?)，所述蝸輪(2)和所述蝸桿(4)支撐在其中以便旋轉； -以及補償元件(16); 其特征在于: 所述補償元件(16)具有中間部分(22)，以及后端部分(18)和前端部分(20)，其中所述后端部分(18)連接至所述齒輪箱殼體(6，6A)，并且所述前端部分(20)保持住所述蝸桿(4)遠離引擎的端部(30)或者保持住用于容納所述蝸桿(4)遠離引擎的端部(30)的保持器。2.根據權利要求1所述的裝置(I)，其特征在于: 所述保持器是管狀蝸桿引導件(50)，所述蝸桿(4)容納在所述蝸桿引導件中并被軸向引導以便軸向旋轉，其中所述蝸桿(4)遠離引擎的端部(30)被支撐以便在形成為管狀的所述蝸桿引導件(50)中旋轉。3.根據權利要求1所述的裝置(I)，其特征在于: 所述保持器是繞所述蝸桿(4)遠離引擎的端部(30)設置的浮動軸承(36)，優選地，形成為滾柱軸承，所述保持器以可旋轉方式保持所述蝸桿(4)。4.根據權利要求1所述的裝置(I)，其特征在于: 所述殼體(60A，60B)形成為兩個部分，其中一個部分(60A)可旋轉地支撐所述蝸輪(2)，另一部分(60B)可旋轉地支撐所述蝸桿(4)和所述保持器。5.根據權利要求4所述的裝置(I)，其特征在于: 一個部分(60A)經由鉸鏈(66)連接至另一部分(60B)以便樞轉，其中所述一個部分(60A)優選由塑料制成。6.根據權利要求4或5所述的裝置(I)，其特征在于: 所述另一部分(60B)由金屬制成，優選鋁。7.根據權利要求4至6中任一所述的裝置(I)，其特征在于: 所述齒輪箱殼體(6)的一個部分(60A)連接至所述補償元件(16)的所述后端部分(18)，并且所述齒輪箱殼體(6)的所述另一部分(60B)連接至所述補償元件(16)的所述前端部分(20),使得所述蝸桿齒(8)接合在所述蝸輪(2)的所述齒(1)之間。8.根據前述任一權利要求所述的裝置(I)，其特征在于: 所述補償元件(16)與所述齒輪箱殼體(6，60A)或其一部分形成為一個整體。9.根據前述任一權利要求所述的裝置(I)，其特征在于: 所述蝸輪(2)的內徑小于其外徑的一半。10.根據前述任一權利要求所述的裝置(I)，其特征在于: 所述蝸輪(2)由玻璃纖維加強塑料材料制成，或者具有由玻璃纖維加強塑料材料制成的鏈輪(41)，或者具有由玻璃纖維加強塑料材料制成的輪元件(43)。11.根據前述任一權利要求所述的裝置(I)，其特征在于: 所述蝸輪具有鋼輪轂，所述鋼輪轂的直徑等于或者大于所述蝸輪的半徑，其中所述直徑優選地大于所述蝸輪的直徑的四分之三，其中所述鏈輪可形成沒有玻璃纖維加強的。12.根據前述任一權利要求所述的裝置(I)，其特征在于: 所述補償元件(16)由聚合物或塑料制成，其中優選由聚酰胺制成，尤其優選由玻璃纖維加強聚酰胺制成。13.根據前述任一權利要求所述的裝置(I)，其特征在于: 所述補償元件(16)經由第一連接裝置(24)和第二連接裝置(26)連接至所述齒輪箱殼體(6，60A，60B)，其中所述連接裝置(24，26)彼此接合使得所述補償元件(16)附裝至所述齒輪箱殼體(6，60A，60B)，優選地以便樞轉，其中所述齒輪箱殼體(6，60A)具有所述第二連接裝置(26)，所述后端部分(18)具有所述第一連接裝置(24)，或者所述后端部分(18)具有所述第二連接裝置(26)，所述齒輪箱殼體(6，60A)具有所述第一連接裝置(24)，其中，例如，所述第一連接裝置(24)是套管(24)，所述第二連接裝置(26)是銷。14.根據權利要求13所述的裝置(I)，其特征在于: 所述連接裝置(24，26)設置成當所述補償元件(16)連接至所述齒輪箱殼體(6，60A，60B)時關于所述轉向軸線(12)為固定方向且為固定距離。15.根據前述任一權利要求所述的裝置(I)，其特征在于: 所述齒輪箱殼體(6，60A)具有固定軸承(32)，優選形成為滾柱軸承，所述蝸桿(4)的引擎側端部(28)容納在所述固定軸承中，其中所述固定軸承(32)可形成為便于樞轉的。16.根據前述任一權利要求所述的裝置(I)，其特征在于: 所述齒輪箱殼體(6，60A)具有至少一個固定軸承(64)，優選形成為滾柱軸承，所述轉向桿可容納其中以便樞轉。17.根據前述任一權利要求所述的裝置(I)，具有驅動馬達(58)，其在所述蝸桿(4)的引擎側端部(28)驅動所述蝸桿(4)。18.—種機電動力轉向系統，具有根據前述任一權利要求所述的裝置(I)。
【文檔編號】F16H57/039GK105889419SQ201610077421
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月3日
【發明人】斯蒂芬·奧博樂, 格雷戈爾·莫爾萊希納
【申請人】Ims齒輪有限公司