用于可转向车辆转向轴的转向驱动器、转向轴和工业卡车的制作方法

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的一种用于可转向车辆转向轴的转向驱动器，并且涉及一种对应的转向轴和一种对应的工业卡车。

背景技术：

1、现有技术已经公开了伺服转向单元的各种实施例，这些伺服转向单元要么辅助驾驶员进行手动转向输入，要么响应于电信号自动地设定所需的转向角度。在这里，液压缸或电动马达通常用作致动器。除了致动器外，这些转向单元通常包括同心结构的转向齿轮并且具有轴作为输出。转向单元具有柱状结构，在其下部区域带有底座，该底座用于紧固到车辆的底盘。转向单元的上部区域能够相对于下部区域旋转，以便在可转向车轮上设定转向角度。

2、在这个背景下，de102019116644a1公开了一种用于车辆的伺服转向单元，该伺服转向单元包括转向柱，该转向柱带有底座，并且该伺服转向单元包括电动辅助转向装置，该电动辅助转向装置具有壳体和电动马达，该壳体相对于该底座能够以一个自由度移动。该转向柱本身进一步包括下部心轴，该下部心轴以可旋转的方式连接到该底座并且部分地被包含在该底座内。该电动马达被构造成使得它可以经由输出轴使该下部心轴旋转。

3、然而，已知的伺服转向单元具有的缺点在于，由于它们的柱状结构形式，它们具有很大的空间需求并且会受到不利的机械载荷的影响，这反过来会导致伺服转向单元的磨损和故障增加。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种用于可转向车辆转向轴的改进的转向驱动器。

2、根据本发明，所述目的是通过根据权利要求1所述的用于可转向车辆转向轴的转向驱动器来实现的。本发明的有利实施例和改进将从从属权利要求显现。

3、本发明涉及一种用于可转向车辆转向轴的转向驱动器，该转向驱动器包括电动马达，该电动马达具有马达轴，该转向驱动器包括第一行星级，该第一行星级具有第一太阳齿轮、第一行星齿轮、第一环形齿轮和第一行星架，该转向驱动器包括最后行星级，该最后行星级具有最后太阳齿轮、最后行星齿轮、最后环形齿轮和最后行星架，并且该转向驱动器包括转向杆，该转向驱动器被构造成使得力流从马达轴流向第一太阳齿轮，从而使得所述力流从第一太阳齿轮经由第一行星齿轮进一步流向第一行星架并且流向第一环形齿轮，从而使得所述力流经由最后太阳齿轮并且经由最后行星齿轮进一步流向最后环形齿轮，并且使得所述力流从第一环形齿轮以及从最后环形齿轮流向转向杆，该转向杆被安装成能够绕枢转轴线旋转。根据本发明的转向驱动器的特征在于，第一太阳齿轮轴以可旋转的方式布置在最后太阳齿轮中的孔内，并且其中转向驱动器还被构造成使得所述力流从电动马达经由第一太阳齿轮轴流向第一太阳齿轮。

4、因此，提供了一种电动转向驱动器，该电动转向驱动器适于致动可转向车辆转向轴的可转向车轮。可转向车辆优选为多用途车辆，诸如农业机器、作业机器或工业卡车。

5、该转向驱动器包括电动马达，该电动马达具有马达轴。该电动马达优选为三相无刷电动马达。在这里，根据致动，该电动马达分别提供所需的扭矩和所需的旋转速度。该转向驱动器进一步包括第一行星级和最后行星级，该第一行星级和该最后行星级分别具有第一太阳齿轮和最后太阳齿轮、分别具有第一行星齿轮和最后行星齿轮、分别具有第一环形齿轮和最后环形齿轮并且分别具有第一行星架和最后行星架，并且该转向驱动器包括转向杆。

6、该转向驱动器中的力流从电动马达或电动马达的马达轴流向第一太阳齿轮。因此，第一行星级和最后行星级被布置成使得所述力流从第一太阳齿轮经由第一行星齿轮流向第一行星架并且流向第一环形齿轮。所述力流从第一行星架进一步流向最后太阳齿轮，然后从该最后太阳齿轮经由最后行星齿轮向前流向最后环形齿轮。

7、最后，力流从第一环形齿轮和最后环形齿轮中的每一个流向转向杆，该转向杆被安装成能够绕枢转轴线旋转。因此，扭矩和旋转速度最终可以从电动马达传输到该转向杆。在这里，扭矩和旋转速度的传输经由第一环形齿轮并且经由最后环形齿轮进行，由于这个原因，第一环形齿轮和最后环形齿轮也有利地形成为单件。

8、转向杆以旋转结合的方式连接到第一环形齿轮和最后环形齿轮，特别是与第一环形齿轮和最后环形齿轮形成为单件。如果转向杆与第一环形齿轮和最后环形齿轮形成为单件，则第一环形齿轮和最后环形齿轮可以通过它们的径向外表面有利地形成转向驱动器的壳体的一部分。

9、转向杆优选用于例如经由转向节臂致动转向轴的机械转向系统的连杆。还特别优选的是，转向杆本身可以形成为转向节臂，特别是阿克曼转向系统(ackermann steeringsystem)。

10、可替代地，转向杆也可以优选地被构造用以接收轮毂架，或直接形成为轮毂架。因此，转向轴的其中一个可转向车轮可以直接安装在转向杆上并且通过该转向杆进行转向。在这种情况下，转向杆的枢转轴线同时形成阿克曼转向系统的转向旋转轴线。车轮力经由环形齿轮的轴承布置被直接传输到轴壳体中。因此，转向轴的另一个可转向车轮可以例如经由阿克曼转向系统的转向连杆附随地转向。

11、第一行星级和最后行星级有利地同轴布置，使得枢转轴线同时也是第一行星级和第二行星级的旋转轴线。

12、根据本发明，现在做出了规定，据此规定，第一太阳齿轮轴以可旋转的方式布置在最后太阳齿轮中的孔内，并且其中转向驱动器进一步被构造成使得所述力流从电动马达经由第一太阳齿轮轴流向第一太阳齿轮。

13、因此，与最后行星级相比，第一行星级与电动马达在轴向上间隔开较大的距离。所述力流从电动马达或从马达轴经由第一太阳齿轮轴并且因此穿过最后太阳齿轮中的孔流向第一太阳齿轮，该第一太阳齿轮轴被引导穿过该孔。第一太阳齿轮轴在两个轴向方向上都突出超过最后太阳齿轮，也就是说，在两个轴向方向上都从最后太阳齿轮突出去。

14、第一太阳齿轮轴和第一太阳齿轮优选形成为单件。可替代地，优选地，第一太阳齿轮轴和马达轴也可以形成为单件。

15、在本发明的一个优选实施例中，做出了规定，据此规定，转向驱动器进一步包括壳体，该壳体具有托架，该托架沿轴向布置在电动马达和最后行星级之间。在这里，转向驱动器的壳体使得转向驱动器的所有部件都可以布置在所述壳体中或所述壳体上它们各自所需的位置，并且因此使得转向驱动器可以正常运转。此外，所述壳体优选对转向驱动器进一步具有保护作用，这是因为所述壳体特别使污染物、湿气和其它腐蚀性物质远离转向驱动器的布置在所述壳体中的那些部件。

16、反过来，壳体的托架有利地形成为一个或多个一个接一个地布置的实心金属板，这样赋予所述壳体并且因此赋予转向驱动器额外的稳定性。例如，所述托架可以承载电动马达，也就是说，电动马达经由所述托架被固持在所述壳体上或被固持在所述壳体中。此外，所述托架还可以固持行星级，使得这些行星级被固定地布置在所述壳体中在相对于电动马达预期的位置。

17、壳体的下部有利地具有罐形形状，并且特别是以旋转结合的方式连接到第一环形齿轮和/或第二环形齿轮并且以旋转结合的方式连接到转向杆。所述壳体的下部特别有利地与转向杆形成为单件。这产生了以下优点，即，与已知的转向驱动器相比，无需提供旋转轴端部用于驱动转向杆，而转向杆则必须以油密方式相对于齿轮箱进行安装和封离。此外，不需要在转向杆和轴端部之间保留在现有技术已知的额外的结构空间备用。

18、在本发明的一特别优选实施例中，做出了规定，据此规定，最后行星架以旋转结合的方式连接到托架。旋转结合构造可以例如通过花键齿部、通过平面键或通过两个相邻的平坦平面来建立。由于最后行星架以旋转结合的方式连接到所述托架并且因此连接到所述壳体，因此来自最后行星驱动器的力流可以完全被引导入到最后环形齿轮中。

19、在本发明的另一特别优选实施例中，做出了规定，据此规定，托架具有凸缘区域，该凸缘区域适于将转向驱动器螺纹连接到转向轴的轴壳体。因此，转向驱动器可以以可靠且旋转结合的方式被布置在转向轴上。因此，转向杆的扭矩可以被支撑在转向轴上。此外，凸缘同样也可以相对容易地被松开，例如用于维护或维修目的。

20、在本发明的另一特别优选实施例中，做出了规定，据此规定，最后行星架和托架经由枢转杆的枢转轴承组件通过锁紧螺母沿轴向被支撑。因此，最后行星架可以容易地被固持在其轴向位置。在这里，枢转轴承被所述托架从第一轴向方向夹紧并且同时被最后行星架从第二轴向方向夹紧。因此，可以有利地省略附加夹紧装置。锁紧螺母有利地形成为带内螺纹的环形螺母。

21、可替代地，优选地可以使用一些螺钉代替锁紧螺母，这些螺钉与最后行星架的内螺纹有利地接合，以便特别是经由枢转轴承组件沿轴向支撑最后行星架和托架。

22、在本发明的另一优选实施例中，做出了规定，据此规定，马达轴的齿轮箱侧轴承组件布置在最后行星架中或布置在托架中。以这种方式，电动马达可以被构造成在轴向上相对较短，这是因为对马达轴的齿轮箱侧安装是在电动马达的外部实现的。因此，转向驱动器的轴向总长度也可以保持相对较短。如果马达轴的轴承组件布置在所述托架中，则所述托架在功能上对应于电动马达的前轴承护罩。

23、在本发明的另一优选实施例中，做出了规定，据此规定，转向驱动器进一步包括至少一个中间行星级，该中间行星级进而包括中间太阳齿轮、中间行星齿轮、中间环形齿轮和中间行星架，力流从第一行星架经由中间太阳齿轮和中间行星齿轮流向中间行星架并且流向中间环形齿轮，并且所述力流从中间行星架进一步流向最后太阳齿轮并且从中间环形齿轮进一步流向转向杆。在这里，从驱动器的角度看，所述至少一个中间行星级布置在第一行星级和最后行星级之间，这意味着所述力流从第一行星架被引导进入到第一中间行星级中并且可选地被引导进入到第二行星级、第三行星级等中。

24、如果提供了多个中间行星级，则有利的是，前一中间行星级中的相应行星架以旋转结合的方式连接到后一中间行星级的太阳齿轮，特别是与后一中间行星级的太阳齿轮形成为单件。

25、力流从上述单件或最后中间行星级的最后行星架向前流入到最后行星级的最后太阳齿轮中。在这种情况下，中间行星架和最后太阳齿轮之间的连接也是旋转结合的，并且特别是单件构造。

26、中间环形齿轮也有利地与第一环形齿轮和最后环形齿轮以及与转向杆形成为单件。

27、在本发明的另一优选实施例中，做出了规定，据此规定，第一环形齿轮、最后环形齿轮和/或中间环形齿轮具有完全相同的齿部。在本发明的上下文中，完全相同的齿部应理解为意味着这些齿部具有完全相同的直径、完全相同的齿侧面、完全相同的齿尖和完全相同的齿根。

28、在本发明的另一优选实施例中，做出了规定，据此规定，轴向滑动轴承或轴向滚柱轴承布置在转向驱动器的能够相对于彼此旋转的部件的平坦表面上。以这种方式，相对于径向轴承组件的使用而言，可以简化转向驱动器的组装。

29、在另一优选实施例中，第一太阳齿轮轴以旋转结合且在轴向上不可移位的方式连接到马达轴。

30、可替代地，优选地，上壳体、托架和最后行星架可以形成为单件。在这里，轴承组件通过与下壳体螺接在一起的锁紧螺母被支撑。

31、本发明还涉及一种包括根据本发明的转向驱动器的转向轴。因此，对于根据本发明的转向轴而言，也实现了已经结合根据本发明的转向驱动器描述的优点。

32、转向轴进一步优选地包括轴主体和两个可转向车轮。

33、本发明进一步涉及一种包括根据本发明的转向轴的工业卡车。因此，对于根据本发明的工业卡车而言，也实现了已经结合根据本发明的转向轴描述的优点。

34、将在下面这些图中所示的实施例的基础上通过示例讨论本发明。