[发明专利]滚珠丝杠及装有该滚珠丝杠的转向装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种滚珠丝杠(ball screw)，具体说，是用于机动车转向装置的滚珠丝杠，以及一种装有该滚珠丝杠的转向装置。

背景技术

滚珠丝杠用于多种用途，例如，用于汽车工业中。对滚珠丝杠的生产精度有很高要求的一个特殊应用是将滚珠丝杠用在机动车转向装置内或作为其一部分使用。所述类型的转向装置包含转向装置外壳，转向装置外壳中，与转向柱(steering column)齿轮连接的齿条以轴向可移动方式安装，用于使车轮偏转。通过齿条的移动，转向角度以已知的方式变化，也就是说，齿条通过相应的横向连杆或类似的机械连接与要转向的车轮联接，无论是前轮或后轮。

为了在转向时协助驾驶员，提供滚珠丝杠，其中，滚珠丝杠包含与齿条联接、即接入可纵向移动的机械部分(mechanical strand)的螺纹轴。当齿条移动时，螺纹轴也同样移动。在此情况下位置固定的螺母以已知方式在螺纹轴上运行。例如，螺母可以由驱动马达通过皮带驱动。通过所述马达助力，驾驶员开始转向动作，其中，螺母主动旋转，因而，螺纹轴及齿条或整体机械装置移动。

对结合到所述类型的转向装置中的滚珠丝杠的精度要求非常高。特别地，螺母和轴之间的轴向晃动限定得非常小(例如若干μm)。由于非常小的晃动，首先可以实现高精度的转向系统，其次可以实质上防止滚珠在例如转向方向改变的情况下发出响声(clacking)。如果晃动过大，在引起齿条移动、从而引起螺纹轴向其他方向移动的转向方向改变的情况下，滚珠紧靠相对的滚珠通道侧面，引起可以听到的噪声。保持上述非常小的轴向晃动要求相当大的生产支出。

如果轴向晃动是向下的，可以出现以下情况，在预载的情况下，滚珠在轴和螺母之间引导。这样是不利的，因为，这样的话，由于预载的滚珠抵消转向移动或轴的旋转，因此转向会更不灵活。另外，在具有滚珠链(ball chain)的常规滚珠丝杠中，滚珠相互支承，会出现滑动粘滞现象，其中，滚珠相互依附，因此不能恰当地滚动。

出现由滚珠丝杠引起的不期望的噪声的另一个原因，通常在于重复循环的滚珠螺母相对于螺纹轴的极限环(limit cycle)形式的相对移动。所述参数引起的震动主要归结于重复循环的滚珠螺母相对于螺纹轴的纵向或轴向晃动。在常规滚珠丝杠中，可能用合理支出在可能的最大限度内尽量减小所述晃动，但不能完全消除。

最后，在例如用于转向装置的已知的滚珠丝杠中，必须在螺母上提供滚珠钳制装置(ball diversion)或滚珠返回装置(ball return)，用于再次返回滚珠。返回装置通常设置在螺母或引导滚珠的内部滚道上。通常，在每一螺母上形成多条滚道及相应的返回装置，以增大单位接触面积。支承用于滚珠的内部滚道的返回装置和外壳例如由塑料制成或者从内部铣成单件式金属外壳，其包括返回导轨，也就是说，本发明所针对的目前在转向装置中使用的滚珠丝杠生产过程繁琐。

EP0049903公开了一种具有螺纹轴和在螺纹轴上运行的双螺母的丝杠驱动装置。为了设置预载，两个单独的螺母可相对彼此连续旋转，并通过中间环(intermediate ring)以摩擦锁定(frictionally locking)的方式彼此连接，其中，中间环设计为具有可弹性弯曲的环厚度的波纹公差环，该公差环首先在径向上被其中一个单独螺母的圆周表面限定，其次被支承环或另一个单独螺母的圆周表面限定。可以使用简单工具重复产生双螺母的预载；双螺母的径向尺寸可以保持很小。

另外，DE102007039733A1公开了一种机动车转向装置，其具有用于转向装置外壳、电动马达和用于使车轮偏转的拉杆(thrust rod)，其中，在转向装置外壳中提供传动装置，该传动装置具有多个可旋转移动的传动元件，用于将力从电动马达传递至拉杆。在转向装置中，提供对偏转的限制，该限制允许尽可能紧凑的设计，特别是在转向装置要在轴向平行式结构中实现时。为了限制偏转，该发明提供限制至少一个可旋转移动的传动元件的旋转数的旋转止动装置。此处，旋转止动装置优选地设置在传动装置的驱动输入或驱动输出轴中的一个上，例如，电动马达转轴上的皮带驱动的输入侧，并且可以优选地设计为能够以非常紧凑的方式实现的盘式止动装置。

发明内容

针对上述技术背景，本发明的目的在于提供一种滚珠丝杠和装备该滚珠丝杠的转向装置，该滚珠丝杠特别适用于机动车的转向装置，其中，滚珠丝杠和装备该滚珠丝杠的转向装置易于生产、组装及保养，特别地，以有效方式防止滚珠丝杠产生令人反感的噪声。