[发明专利]渐进式齿轮传动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的渐进式齿轮传动装置。

背景技术

渐进式齿轮传动装置例如用于车辆转向系统，特别是用于机动车。通常方向盘的转动通过转向轴传递到与齿条啮合的齿轮上。如此传动的齿轮推动齿条，而齿条影响车轮的定位。对于渐进式转向器或渐进式齿轮传动装置，转向传动比在方向盘旋转时从方向盘位置的中间区域内的最大值起下降。这意味着，在方向盘处于直行位置时方向盘的较大转动仅仅引起行驶轨迹小的方向变化。相反，在操纵时如果方向盘已经强烈转向，则较小的转动也会引起大的方向变化。这特别是在停车或驶过弯路时希望如此。

在现有技术中提出了各种不同的方案来实现齿轮传动装置的渐进特性。但是，这些齿轮传动装置结构比较复杂，因此制造和维护费用很高。此外由许多部件组成的齿轮传动装置的缺点是，它常常具有不希望的间隙/齿轮隙，或必须忍受扭矩波动。此外，较早地到达反向点。

DE-A-1’146’769公开了一种用于机动车的具有可变的转向传动比的转向齿轮传动装置，其中该齿轮传动装置包括齿轮和齿条。其中齿轮设计成非圆形的并偏心支承。

DE-A-39’13’809提出带有一对椭圆齿轮的小角度转向装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种特别是用于车辆转向系统的比较小且紧凑的渐进式齿轮传动装置。

该目的通过具有权利要求1的特征的齿轮传动装置来实现。

本发明的渐进式齿轮传动装置具有至少一个圆柱齿轮(Stirnzahnrad)和与该圆柱齿轮啮合的有齿结构或齿轮结构。所述圆柱齿轮具有沿一曲线设置的齿。所述曲线的曲率半径在大于90°的角度范围内单调增加。

因此圆柱齿轮的齿可沿一曲线设置，所述曲线的曲率半径在大于90°的角度范围内单调增加，而圆柱齿轮的其余周向区域构造成直线形。但是其余周向区域或其至少一部分也可对应于一曲线，其中该曲线可具有恒定的或逐渐减小的曲率半径。在上述原理范围内的其它实施形式当然也是可以的。

在一优选实施例中，具有单调增加的曲率半径的曲线的至少一部分是螺线，其中心点/极点优选与圆柱齿轮的旋转轴线重合。

螺线优选是对数螺线，亦即每一圈到其中心点或极点的距离扩大相同的倍数。

在一优选实施例中，有齿结构是至少一个倾斜/带有斜坡的齿条。齿条的数量优选对应于圆柱齿轮的数量。

根据圆柱齿轮的形状，齿条构造成直线形倾斜或弯曲地倾斜。对于圆柱齿轮的对数曲线段，齿条的所属区域优选构造成直线形倾斜。对于圆柱齿轮的圆形曲线段，如果圆形曲线段的中心点位于圆柱齿轮的旋转轴线上，则所属齿条构造成直线形并水平分布。在圆柱齿轮的曲线段具有其它曲线形状的情况下，齿条的所属区域相应地构造成倾斜和/或弯曲的。

由于圆柱齿轮或(主动)小齿轮(Ritzel)与有齿结构相应地匹配，只有在圆柱齿轮或小齿轮或转向轴转过3/4圈后才能达到每个旋转方向上的旋转运动的相应终点，因此转向轴在两个终点之间可转过11/2圈。这特别是通过采用运行在至少两个相互平行而错开并至少部分地相继设置的齿条上的两个或多个小齿轮来实现的。其次这种布置具有这样的优点，即不会出现扭矩波动。

由于齿轮和齿条的特殊形状，不再需要用来实现渐进式转向的附加部件。因此转向轴可以直接固定在小齿轮上，从而得到无间隙的齿轮传动装置。

在其它实施例中，有齿结构是第二圆柱齿轮，它同样具有沿一曲线设置的齿，所述曲线的曲率半径在大于90°的角度范围内单调增加。所述曲线优选对应于对数螺线。第一圆柱齿轮可与驱动轴、优选为转向轴相连。第二圆柱齿轮可与从动轴相连，该从动轴优选地驱动一普通的齿轮齿条系统。该实施例具有这样的优点，即车辆可通过简单和成本效率高的手段用本发明的渐进式齿轮传动装置加以改装。

本发明的渐进式齿轮传动装置具有均匀的扭矩曲线。通过各个部件的对称布置或通过使用圆柱齿轮的三个相互平行地错开布置的运行路径，可实现对称的棱边运行(Kantenlauf/edge running)。

本发明的渐进式齿轮传动装置特别适用于机动车的车辆转向系统。所述齿轮传动装置既适用于普通的公路车辆，也适用于赛车。

如果转向齿轮传动装置位于其中间位置，则齿所在的曲线优选在圆柱齿轮与有齿结构接触或者说啮合的部位具有最小曲率半径。由此达到，在从中间位置的偏转小时转向传动比较缓慢地变化，并且避免了与圆柱齿轮啮合的齿条必须具有带刚硬齿面的显著的摆线齿形。