PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102004018797A1 16.12.2004
Titel Lenkvorrichtung für Fahrzeuge
Anmelder Koyo Seiko Co., Ltd., Osaka, JP
Erfinder Nagamatsu, Kazuaki, Osaka, JP;
Nakamura, Kensaku, Osaka, JP;
Murakami, Tetsuya, Osaka, JP;
Saruwatari, Takehiro, Osaka, JP;
Yamanaka, Kousuke, Osaka, JP
Vertreter Patentanwälte von Kreisler, Selting, Werner et col., 50667 Köln
DE-Anmeldedatum 15.04.2004
DE-Aktenzeichen 102004018797
Offenlegungstag 16.12.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.12.2004
IPC-Hauptklasse B62D 3/08
Zusammenfassung Erfindungsgemäß ist eine Mutter (51), die durch Kraftübertragung seitens eines Motors (4) in einem Zahnstangengehäuse gedreht wird, mittels eines Drucklagers gelagert, das in ein erstes Gehäuse (21) eingepaßt und darin befestigt ist, wobei das erste Gehäuse einen einstückig ausgebildeten Befestigungsabschnitt zur Befestigung an einem Fahrzeugkörper aufweist, so daß die Mutter (51) sich in axialer Richtung in keine der beiden Richtungen bewegen kann. In beide Richtungen auf die Mutter (51) bei der Umsetzung der Drehung in eine Bewegung der Lenkwelle (1) in axialer Richtung aufgebrachte Axialbelastungen werden von dem ersten Gehäuse (21) durch das Drucklager getragen. Die Konstruktion des Verbindungsabschnitts des ersten Gehäuses und des zweiten Gehäuses ist vereinfacht und das Gehäuse ist stabil fixiert, um eine Verschlechterung des Lenkgefühls zu verhindern.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, die so konstruiert ist, daß der Lenkvorgang durch Übertragung der Drehung eines entsprechend der Betätigung eines Lenkteils, wie beispielsweise eines Lenkrads, angetriebenen Motors auf eine Lenkwelle in einem Lenkmechanismus und Bewegen der Lenkwelle in axialer Richtung durchgeführt wird.

Das Lenken eines Fahrzeugs erfolgt durch Übertragung einer vom Fahrer ausgeführten Betätigung eines Lenkteils (im allgemeinen das Drehen eines Lenkrads) auf eine Lenkwelle in einem Lenkmechanismus (z.B. eine Zahnwelle in einer Lenkvorrichtung vom Zahnstangen-Ritzel-Typ) und durch Schub und Zug in bezug auf die Fahrzeugräder (in der Regel das linke und rechte Vorderrad) zwecks Lenken durch die Bewegung der Lenkwelle in axialer Richtung, um die Räder zu verschwenken.

In der Praxis findet eine elektrische Servolenkvorrichtung, die zur Unterstützung des Lenkvorgangs, durchgeführt durch mechanische Kraftübertragung von einem Lenkteil durch Antrieb eines in einem Teil des Lenkmechanismus vorgesehenen Lenkhilfsmotors entsprechend einer Betätigung des Lenkteils und Übertragung der Drehkraft des Motors auf eine Lenkwelle konstruiert ist, als Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug zur Durchführung des Lenkvorgangs verbreitet Anwendung. Ferner befindet sich eine separate Lenkvorrichtung, d.h. eine sogenannte drahtgesteuerte Lenkvorrichtung, in der Entwicklung, die einen von dem Lenkteil mechanisch getrennten Lenkmechanismus und einen in einem Teil des Lenkmechanismus vorgesehenen Lenkmotor aufweist und den Lenkvorgang allein durch die Drehung des entsprechend einer Betätigung des Lenkteils angetriebenen und gesteuerten Motors durchführt.

Eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Lenkhilfsmotor oder einem Lenkmotor in der oben beschriebenen Form erfordert eine Bewegungsumsetzeinrichtung zum Umsetzen der Drehung eines derartigen Motors in eine Bewegung in axialer Richtung der Lenkwelle. Zu verbreitet Verwendung findenden Beispielen für Bewegungsumsetzeinrichtungen zählen ein Kugelumlaufspindelmechanismus, der durch koaxiales Aufschrauben einer zylindrischen Mutter, die drehbar in einem eine Lenkwelle lagernden zylindrischen Gehäuse gelagert ist, auf eine über eine angemessene Länge in der Außenfläche der Lenkwelle ausgebildete Schneckennut gebildet ist, die Mutter durch Kraftübertragung seitens eines Motors dreht und die Lenkwelle durch die Wendelbewegung der Schneckennut entsprechend der Drehung in axialer Richtung bewegt, und insbesondere ein Kugelumlaufspindelmechanismus, der durch Verschrauben einer Schneckennut in dem Außenumfang einer Lenkwelle und einer Mutter über eine Anzahl von Kugeln gebildet ist und durch die Rollbewegung der Kugeln sehr wirksam Energie übertragen kann (z.B. U.S.-Patent 6,155,376).

Eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug mit dem oben beschriebenen Schneckenmechanismus wird durch Teilung eines die Lenkwelle lagernden zylindrischen Gehäuses in ein erstes Gehäuse und ein zweites Gehäuse, welche koaxial miteinander verbunden sind, Lagern einer Mutter in dem Verbindungsabschnitt dieser Gehäuse und interaktives Verbinden der Mutter mit einem außerhalb des ersten Gehäuses oder des zweiten Gehäuses vorgesehenen Motor zum Drehen der Mutter durch Kraftübertragung von dem Motor konstruiert.

Hier wirken bei der oben erwähnten Bewegungsumsetzung auf die auf die Lenkwelle geschraubte Mutter in beiden Richtungen entlang der axialen Richtung Reaktionskräfte ein. Daher ist es erforderlich, die Mutter mittels eines Drucklagers zu lagern, das imstande ist, in beiden Richtungen Axialbelastungen zu tragen, und die in U.S.-Patent 6,155,376 offenbarte Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug weist eine Lagerkonstruktion auf, bei der die Mutter von einem Lager, das in dem Verbindungsabschnitt zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse gehalten und befestigt ist, druckgelagert ist.

Bei dieser Stützkonstruktion werden die in der oben beschriebenen Weise in beiden Richtungen auf die Mutter aufgebrachten Axialbelastungen jedoch in jeweils anderer Richtung auf das erste oder auf das zweite Gehäuse aufgebracht. Deshalb muß der Verbindungsabschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuse eine große Verbindungsfestigkeit aufweisen, und es besteht die Notwendigkeit einer Erhöhung der Stärke der Verbindungsflansche und der Größe und Anzahl der Schrauben zum Anziehen der Flansche, und somit hat diese Konstruktion den Nachteil, daß die Gestaltungsfreiheit abnimmt und das Gewicht des Produkts zunimmt.

Falls das Lagergehäuse für die Lenkwelle als in ein erstes und zweites Gehäuse aufgeteilt ausgeführt ist, ist außerdem eine Befestigungskonstruktion vorhanden, bei der für jedes Gehäuse eine Befestigungseinrichtung (Befestigungsklammer) zur Befestigung an einem Fahrzeugkörper vorgesehen ist, und jede Befestigungseinrichtung wird in bezug auf einen fahrzeugkörperseitigen Befestigungssitz einzeln positioniert und durch Anziehen einer Schraube befestigt. In vielen Fällen ist die Befestigungseinrichtung des ersten Gehäuses einstückig und die Befestigungseinrichtung des zweiten Gehäuses als separates Teil ausgebildet, um eine Positionsveränderung in Umfangsrichtung und in axialer Richtung zu ermöglichen, so daß eine Positionierung in bezug auf den fahrzeugkörperseitigen Befestigungssitz einfach durchführbar ist.

Falls jedoch eine derartige Befestigungskonstruktion gewählt wird, wird die Befestigung des zweiten Gehäuses mit der als separatem Teil ausgebildeten Befestigungseinrichtung aufgrund der Funktion der wiederholt von der Mutter im Inneren aufgebrachten Schubkräfte instabil, und diese Instabilität kann den durch die Bewegung der Lenkwelle ausgeführten Lenkvorgang beeinflussen und das Lenkgefühl verschlechtern.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obigen Probleme zu lösen und eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug zu schaffen, die imstande ist, die Konstruktion des Verbindungsabschnitts der geteilten Gehäuse zu vereinfachen, um eine Mutter eines Schneckenmechanismus zum Umsetzen der Drehung eines Lenkhilfsmotors oder eines Lenkmotors in eine Bewegung einer Lenkwelle in axialer Richtung zu lagern, und eine Verschlechterung des Lenkgefühls aufgrund des Einflusses von auf die Mutter aufgebrachten Axialbelastungen zu verhindern.

Diese Aufgabe wird mit einer Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Gemäß einem ersten Aspekt weist eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug auf:

eine Lenkwelle, die in einem zylindrischen Gehäuse derart gelagert ist, daß sich die Lenkwelle in axialer Richtung frei bewegen kann, und eine Mutter, die über ein Rollteil auf eine in einem Außenumfang der Lenkwelle ausgebildete Schneckennut geschraubt und in dem Gehäuse drehbar gelagert ist, um den Lenkvorgang durch Übertragung der Drehung eines dem Lenken entsprechend angetriebenen Motors auf die Mutter und Umsetzen der Drehung der Mutter in eine Bewegung der Lenkwelle durchzuführen, wobei das Gehäuse durch koaxiales Verbinden eines ersten Gehäuses mit einer einstückig ausgebildeten Befestigungseinrichtung zur Befestigung an einem Fahrzeugkörper mit einem zweiten Gehäuse mit einer separat ausgebildeten Befestigungseinrichtung zur Befestigung an dem Fahrzeugkörper konstruiert ist, und die Mutter von einem Drucklager gelagert ist, das in das erste Gehäuse eingepaßt und darin so befestigt ist, daß die Mutter sich in axialer Richtung in keine von beiden Richtungen bewegen kann.

Gemäß dem ersten Aspekt ist die durch die Kraftübertragung von einem Lenkhilfsmotor oder einem Lenkmotor gedrehte Mutter in dem Drucklager gelagert, das in das erste Gehäuse mit der einstückig ausgebildeten Befestigungseinrichtung zur Befestigung an einem Fahrzeugkörper eingepaßt und dort befestigt ist, in beide Richtungen auf die Mutter aufgebrachte Axialbelastungen mit der Umsetzung der Drehung in eine Bewegung der Lenkwelle in axialer Richtung werden von dem ersten Gehäuse über das Drucklager aufgenommen, die Konstruktion des Verbindungsabschnitts des ersten Gehäuses und des zweiten Gehäuses ist vereinfacht und das Gehäuse ist auf stabile Weise fixiert, um eine Verschlechterung des Lenkgefühls zu verhindern.

Eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem zweiten Aspekt basiert auf dem ersten Aspekt, wobei die Übertragungseinrichtung zum Übertragen von Kraft von dem Motor auf die Mutter eine Getriebeeinrichtung mit einem an einer Außenumfangsfläche der Mutter vorgesehenen großen Zahnrad und einem kleinen Zahnrad ist, das mit dem großen Zahnrad zusammengreift und sich bei der Kraftübertragung seitens des Motors dreht, und wobei das kleine Zahnrad an einem abstehenden Teil einer in einem Getriebegehäuse gelagerten Transmissionswelle befestigt ist, wobei das Getriebegehäuse in loser Passung in einen Teil des ersten Gehäuses oder des zweiten Gehäuses eingesetzt ist und auf einer Seite einen Befestigungssitz für den Motor aufweist, wobei der abstehende Teil aus der anderen Seite des Getriebegehäuses herausragt.

Gemäß dem zweiten Aspekt wird die Getriebeeinrichtung als Übertragungseinrichtung zum Übertragen von Kraft von einem Lenkhilfsmotor oder einem Lenkmotor zu der Mutter verwendet, und das die Transmissionswelle mit dem motorseitigen kleinen Zahnrad lagernde Getriebegehäuse ist in loser Passung in einen Teil des ersten Gehäuses oder des zweiten Gehäuses eingesetzt, um die Montage zu ermöglichen, bei der der Eingriffszustand mit dem mutterseitigen großen Zahnrad durch Einstellung der Position des Getriebegehäuses optimiert wird.

Eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einem dritten Aspekt basiert auf dem zweiten Aspekt und umfaßt eine Eingriffseinstelleinrichtung zum Einstellen eines Eingriffszustands des kleinen Zahnrads und des großen Zahnrads durch Veränderung der Position des Getriebegehäuses in radialer Richtung innerhalb eines Bereichs eines Bewegungssitzes zwischen dem Getriebegehäuse und dem ersten Gehäuse oder dem zweiten Gehäuse.

Gemäß dem dritten Aspekt ist der Eingriffszustand der Getriebeeinrichtung durch Bewegung des Getriebegehäuses in radialer Richtung innerhalb des Bereichs der losen Passung zwischen dem Getriebegehäuse und dem ersten Gehäuse oder dem zweiten Gehäuse leicht einstellbar.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele und Merkmale der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein schematisches Diagramm der Gesamtkonstruktion einer Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung,

2 einen Vertikalschnitt des inneren Aufbaus wesentlicher Teile eines Zahnstangengehäuses,

3 eine vergrößerte Schnittansicht der Umgebung eines Lagerungsabschnitts einer Kugelmutter mit einem Drucklager,

4 eine vergrößerte Schnittansicht der Umgebung eines Befestigungsabschnitts eines Lenkmotors, und

5 eine entlang der Linie V-V von 4 geschnittene Querschnittsansicht eines Beispiels für die Konstruktion einer Eingriffseinstelleinrichtung.

Auf der Grundlage der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellenden Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung durch die folgende Beschreibung im einzelnen erläutert. 1 ist ein schematisches Diagramm der Gesamtkonstruktion einer Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung. Die in 1 gezeigte Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug ist als elektrische Servolenkvorrichtung vom Zahnstangen-Ritzel-Typ mit einem Lenkmechanismus vom Zahnstangen-Ritzel-Typ, der entsprechend der Drehung eines Lenkrads 3 als Lenkteil wirkt, und einem Motor 4 ausgebildet, der in dem Lenkmechanismus vorgesehen und zur Unterstützung des Lenkvorgangs angetrieben ist.

Der Lenkmechanismus weist ein zylindrisches Zahnstangengehäuse 2, das sich links und rechts in bezug auf einen (nicht gezeigten) Fahrzeugkörper erstreckt, und eine in dem Zahnstangengehäuse 2 in axialer Richtung frei bewegbar gelagerte Lenkwelle (Zahnstangenwelle) 1 auf. Das Zahnstangengehäuse 2 weist ein erstes Gehäuse 21 und ein zweites Gehäuse 22 auf, welche koaxial miteinander verbunden sind. Für das erste und zweite Gehäuse 21 und 22 sind an separaten Stellen Befestigungsklammern 23 und 24 als Befestigungseinrichtungen vorgesehen, und das Zahnstangengehäuse 2 ist durch Positionierung der Befestigungsklammern 23 und 24 an an dem Fahrzeugkörper vorgesehenen (nicht gezeigten) entsprechenden Befestigungssitzen und ihrer Befestigung mittels Spannschrauben befestigt.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Befestigungsklammer 23 des ersten Gehäuses 21 einstückig mit dem ersten Gehäuse 21 ausgebildet ist, während die Befestigungsklammer 24 des zweiten Gehäuses 22 von dem zweiten Gehäuse 22 getrennt ausgebildet ist, um eine Positionsänderung sowohl in Umfangs- als auch in axialer Richtung zu ermöglichen. Auf diese Weise kann die Befestigung des Zahnstangengehäuses 2 an dem Fahrzeugkörper durch das Positionieren der Befestigungsklammer 23 des ersten Gehäuses 21 an einem an dem Fahrzeugkörper vorgesehenen Befestigungssitz und Anziehen einer Schraube und anschließendes Positionieren der Befestigungsklammer 24 des zweiten Gehäuses 22 an einem an dem Fahrzeugkörper vorgesehenen Befestigungssitz durch Verändern der Position in der oben beschriebenen Weise und Anziehen einer Schraube einfach und genau durchgeführt werden.

Beide Enden der in einem derartigen Zahnstangengehäuse 2 gelagerten Lenkwelle 1 sind zum Lenken über Spurstangen 13, 13 mit Gelenkarmen 12, 12 des linken und rechten Vorderrads 11, 11 des Fahrzeugs verbunden, wobei die beiden Enden der Lenkwelle 1 an der einen Seite des ersten Gehäuses 21 bzw. der anderen Seite des zweiten Gehäuses 22 hinausragen. Das linke und das rechte Vorderrad 11, 11 werden durch Schub und Zug an den Gelenkarmen 12, 12 über die Spurstangen 13, 13 durch die Bewegung der Lenkwelle 1 in beide Richtungen des Zahnstangengehäuses 2 geschwenkt.

In der Mitte des ersten Gehäuses 21 ist in der Nähe der Befestigungsklammer 23 ein Ritzelgehäuse 15 so angeschlossen, daß der axiale Mittelpunkt denjenigen des ersten Gehäuses 21 kreuzt, und in dem Ritzelgehäuse 15 ist eine Ritzelwelle 14 auf der Achse frei drehbar gelagert. Von der Ritzelwelle 14 ist nur der aus dem Ritzelgehäuse 15 nach oben herausragende Endteil dargestellt, und dieser obere Endteil ist über eine Zwischenwelle 17 mit Universalgelenken 16,16 an ihren beiden Enden mit einer Lenksäulenwelle 30 verbunden.

In dem unteren Teil der sich in dem Ritzelgehäuse 15 erstreckenden Ritzelwelle 14 ist ein (nicht gezeigtes) Ritzel einstückig ausgebildet. Darüber hinaus sind auf der Außenfläche der in dem ersten Gehäuse 21 gelagerten Zahnstangenwelle 1 über eine angemessene Länge, die den Kreuzungspunkt des Ritzelgehäuses 15 abdeckt, (nicht gezeigte) Zahnstangenzähne ausgebildet, die mit dem in dem unteren Teil der Ritzelwelle 14 vorgesehenen Ritzel zusammengreifen.

Die mit dem oberen Ende dieser Ritzelwelle 14 verbundene Lenksäulenwelle 30 ist in einem zylindrischen Lenksäulengehäuse 31 koaxial frei drehbar gelagert und in einem (nicht gezeigten) Fahrzeugraum nach oben und hinten geneigt fest abgestützt. Das Lenkrad 3 ist auf den nach oben aus dem Lenksäulengehäuse 31 hinausragenden oberen Endteil der Lenksäulenwelle 30 aufgepaßt und daran befestigt.

Wenn das Lenkrad 3 bei den oben beschriebenen Konstruktionen zum Lenken gedreht wird, dreht sich die Lenksäulenwelle 30, auf die das Lenkrad 3 aufgepaßt und an der es befestigt ist, auf der Achse und diese Drehung wird über die Zwischenwelle 17 auf die Ritzelwelle 14 übertragen. Die Drehung der Ritzelwelle 14 wird in eine axial gerichtete Bewegung der Lenkwelle 1 an dem Eingriffsabschnitt zwischen dem Ritzel und den Zahnstangenzähnen umgesetzt, durch diese Bewegung drehen sich das linke und das rechte Vorderrad 11, 11 in der oben beschriebenen Weise, und der Lenkvorgang wird entsprechend dem Grad der Drehung in der Richtung ausgeführt, in die das Lenkrad 3 gedreht wird.

Der Motor 4 zur Unterstützung des Lenkvorgangs ist an einem Ende eines zylindrischen Motorstützzylinders 40 angebracht, der aus dem zweiten Gehäuse 22 so herausragt, daß sein axialer Mittelpunkt in bezug auf das zweite Gehäuse schräggestellt ist, und ist so konstruiert, daß er wie folgt Kraft auf die in dem Zahnstangengehäuse 2 gelagerte Lenkwelle 1 überträgt. 2 ist eine vertikal geschnittene Ansicht, die den Innenaufbau der wesentlichen Teile des Zahnstangengehäuses 2, d.h. der Übertragungseinrichtung von dem Motor 4 zu der Lenkwelle 1, zeigt.

Das erste Gehäuse 21 und das zweite Gehäuse 22, die das Zahnstangengehäuse 2 bilden, sind miteinander verbunden, indem die an den Stirnflächen der jeweiligen Gehäuse vorgesehenen Verbindungsflansche 25 und 26 so angeordnet werden, daß sie einander zugewandt sind, und mehrere Spannschrauben 27, 27, ... (von denen nur zwei dargestellt sind) in Umfangsrichtung angezogen werden.

An der Außenumfangsfläche der in dem Zahnstangengehäuse 2 gelagerten Lenkwelle 1 ist über eine angemessene Länge in axialer Richtung eine Schneckennut 50 mit halbkreisförmigem Querschnitt ausgebildet. Darüber hinaus ist in dem Zahnstangengehäuse 2 eine zylindrische Kugelmutter 51 in dem Verbindungsabschnitt des ersten Gehäuses 21 und des zweiten Gehäuses 22 so gelagert, daß sie sich koaxial mit der Lenkwelle 1 frei drehen kann. In der der Außenumfangsfläche der Lenkwelle 1 zugewandten Innenumfangsfläche der Kugelmutter 51 ist eine Schneckennut 52 mit einem der Schneckennut 50 entsprechenden halbkreisförmigen Querschnitt ausgebildet. Durch Verschrauben dieser Schneckennuten 50 und 52 über eine Anzahl von Kugeln (Rollteilen) 53, 53, ... wird ein Kugelumlaufspindelmechanismus 5 konstruiert.

Die Kugelmutter 51 ist an zwei separaten Positionen in axialer Richtung mittels eines Drucklagers 54, das in das erste Gehäuse 21 eingepaßt und darin gehalten ist, und eines Radiallagers 55, das in das zweite Gehäuse 22 eingepaßt und darin gehalten ist, gelagert. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Umgebung eines Lagerungsabschnitts der Kugelmutter 51 mit dem Drucklager 54.

Gemäß 3 und 2 besteht das Drucklager 54 aus zwei Rücken an Rücken angeordneten winkligen Kugellagern, die zwischen einem ersten Stufenabschnitt in der Innenseite eines Lagerlochs 28, das in dem verbindungsseitigen Ende des ersten Gehäuses 21 mündet, und einer Vorbelastungsmutter 56, die in die öffnungsseitige Innenfläche eingeschraubt ist, angeordnet sind und in durch Anziehen der Vorbelastungsmutter 56 und Aufbringen einer vorbestimmten Last in das Lagerloch 28 eingefügt und darin gehalten sind. Darüber hinaus wird die andere Seite der Vorbelastungsmutter 56 mit einem Anschlagring 57 in Kontakt gebracht, der nach dem Anziehen der Vorbelastungsmutter 56 an der Innenfläche des Lagerlochs 28 anliegt, die Vorbelastungsmutter 56 ist durch die Funktion des Anschlagrings 57 locker gehalten und eine durch das Anziehen während der Montage eingestellte Vorbelastung wird beibehalten. Das auf diese Weise angebrachte Drucklager 54 kann in beide Richtungen entlang der axialen Richtung auf die Kugelmutter 51 aufgebrachte Axialbelastungen zusammen mit einer radialen Last tragen.

Dagegen ist das in das zweite Gehäuse 22 eingepaßte und darin gehaltene Radiallager 55 ein Rillenkugellager; es lagert die Umgebung des Endes der Kugelmutter 51 auf derselben Seite, so daß die Kugelmutter 51 sich gemäß 2 in axialer Richtung bewegen kann, und trägt nur die auf diesen Lagerungsabschnitt aufgebrachte Radialbelastung.

Die an zwei Stellen in der oben beschriebenen Weise von dem Drucklager 54 und dem Radiallager 55 gelagerte Kugelmutter 51 kann sich genau mit der Lenkwelle 1 koaxial in dem Zahnstangengehäuse 2 drehen. Da auf das Drucklager 54 durch Anziehen der Vorbelastungsmutter 56 eine Vorbelastung aufgebracht wird und diese Vorbelastung in zufriedenstellender Weise durch die Funktion des sich mit der Vorbelastungsmutter 56 in Kontakt befindendem Anschlagring 57 beibehalten wird, kann sich die Kugelmutter 51 darüber hinaus lange Zeit ungehindert drehen, ohne in axialer und radialer Richtung zu zittern.

Über eine Anzahl von Kugeln 53, 53 ... wird die Drehung der Kugelmutter 51 auf die Schneckennut 50 in der Außenfläche der Lenkwelle 1 übertragen, die in die Schneckennut 52 in der Innenfläche eingeschraubt ist. Durch die Funktion der entlang der Schneckennut 50 rollenden Kugeln 53, 53 ... wird die Lenkwelle 1 in axialer Richtung geschoben und in axialer Richtung bewegt. Bei dieser Bewegung werden entlang der axialen Richtung in beiden Richtungen Axialbelastungen auf die Kugelmutter 51 aufgebracht und in beiden Richtungen von dem Drucklager 54 getragen, das in das erste Gehäuse 21 eingepaßt und darin befestigt ist. Hier ist das erste Gehäuse 21 mit der einstückig ausgebildeten Befestigungsklammer 23 fest an dem Fahrzeugkörper angebracht, und die von dem Drucklager 54 getragenen Axialbelastungen werden in ausreichender Weise von dem ersten Gehäuse 21 getragen und nicht auf das zweite Gehäuse 22 übertragen. Daher ist es möglich, die Dicke sowohl der Verbindungsflansche 25 und 26 in dem Verbindungsabschnitt des ersten Gehäuses 21 und des zweiten Gehäuses 22 zu verringern, die Größe und Anzahl der Befestigungsschrauben 27, 27 ... für die Verbindung zu verringern, die Gestaltungsfreiheit zu erhöhen und eine Gewichtsverringerung des Produkts zu erreichen.

4 ist ein vergrößerter Querschnitt in der Umgebung des Befestigungsabschnitts des Motors 4. Wie in 4 und 2 gezeigt, ist ein zylindrisches Getriebegehäuse 60 in loser Passung in den Motorstützzylinder 40, der zur Befestigung des Motors 4 aus dem zweiten Gehäuse 22 herausragt, eingesetzt und darin befestigt, und in dem Getriebegehäuse 60 ist eine Transmissionswelle 6 an beiden Enden von zwei Kugellagern 61 und 62 gelagert. Der Motor 4 ist über einen Flansch an einem Motorbefestigungssitz 63 befestigt, der durch Vergrößerung des Durchmessers eines Endbereichs des Getriebegehäuses 60 vorgesehen ist.

Die Transmissionswelle 6 ragt an beiden Seiten des Getriebegehäuses 60 heraus, und ein in den Motorbefestigungssitz 63 hineinragender Basisteil der Transmissionswelle 6 ist mit der Motorwelle 41 des Motors 4 durch Keilwellen verbunden. Darüber hinaus ist koaxial zu der sich in das Zahnstangengehäuse 2 erstreckenden Transmissionswelle 6 ein kleines Kegelrad 7 an einem Endbereich 64 (abstehenden Bereich) der Transmissionswelle 6 befestigt, der aus der anderen Seite des Getriebegehäuses 60 hinausragt.

Auf diese Weise ist der Motor 4 in das Getriebegehäuse 60 an der abstehenden Seite der Motorwelle 41 integriert und, wie in 2 und 4 gezeigt, an der Außenseite des zweiten Gehäuses 22 befestigt, indem das Getriebegehäuse 60 in loser Passung in den Motorstützzylinder 40 eingesetzt, der Motorbefestigungssitz 63 an einem an einem Endbereich des Motorstützzylinders 40 auf derselben Seite vorgesehenen Befestigungsflansch 43 angeordnet und sie durch einen nachfolgend beschriebenen Vorgang befestigt werden. Das durch diesen Montagevorgang am Ende der Transmissionswelle 6 befestigte kleine Kegelrad 7 ragt in das zweite Gehäuse 22 hinein, greift in ein an einem entsprechenden Bereich der Außenfläche der Kugelmutter 51 vorgesehenes großes Kegelrad 8 ein und bildet eine Getriebeeinrichtung.

Mit der oben beschriebenen Konstruktion wird die Drehung des Motors 4 über die Motorwelle 41 des Motors 4 und die Transmissionswelle 6 auf das kleine Kegelrad 7 übertragen, reduziert und über das mit dem keinen Kegelrad 7 zusammengreifende große Kegelrad 8 auf die Kugelmutter 51 übertragen, und dann wird die durch diese Übertragung verursachte Drehung der Kugelmutter 51, wie oben beschrieben, in Bewegung der Lenkwelle 1 in axialer Richtung umgesetzt.

Hier ist, wie in 4 gezeigt, ein Trennabstand A zwischen den die beiden Endbereiche der Transmissionswelle 6 in dem Getriebegehäuse 60 lagernden Kugellager 61 und 62 viel breiter eingestellt als ein Trennabstand B zwischen dem kleinen Kegelrad 7 an einem Ende der Transmissionswelle 6 und dem Kugellager 61 auf derselben Seite. Auf diese Weise ist es möglich, die durch die Funktion einer äußeren Kraft, wie beispielsweise der Eingriffsreaktion von dem großen Kegelrad 8 verursachte Bewegung des kleinen Kegelrads 7 in radialer Richtung einzuschränken, einen zufriedenstellenden Eingriffszustand zwischen dem kleinen Kegelrad 7 und dem großen Kegelrad 8 aufrechtzuerhalten und die oben erwähnte Kraftübertragung gleichmäßig und effizient durchzuführen.

Außerdem ist das die Transmissionswelle 6 lagernde Getriebegehäuse 60 in loser Passung in den Motorstützzylinder 40 eingesetzt und kann seine Position in radialer Richtung innerhalb des Bereichs des Bewegungssitzes verändern, und es ist eine Eingriffseinstelleinrichtung zum Einstellen des Eingriffszustands des kleinen Kegelrads 7 und des großen Kegelrads 8 durch Positionsveränderung vorgesehen. 5 ist eine entlang der Linie V-V von 4 geschnittene Querschnittsansicht eines Beispiels der Konstruktion der Eingriffseinstelleinrichtung. Wie in 5 gezeigt, hat die Innenfläche des Motorstützzylinders 40, in den das Getriebegehäuse 60 mit kreisförmigem Querschnitt in loser Passung eingesetzt ist, die Form eines Langlochs, das sich zu einer mit dem Zahnstangengehäuse 2 verbundenen Seite erstreckt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Darstellung von Bauteilen im Inneren des Getriebegehäuses 60 in 5 weggelassen ist.

Das Bezugszeichen 43,43 in 5 ist ein Befestigungsflansch (abstehender Teil), der von einem Ende des Motorstützzylinders 40 absteht, auf dem Motorbefestigungssitz 63 des Getriebegehäuses 60 angeordnet ist und mit zwei Befestigungsschrauben 90 und 91 verbunden ist, die so positioniert sind, daß sie einander in Richtung des kurzen Durchmessers des Motorstützzylinders 40 zugewandt sind. In der in 5 gezeigten Eingriffseinstelleinrichtung ist ein in dem Befestigungsflansch 43 zum Einsetzen einer Befestigungsschraube 90 ausgebildetes Schraubloch ein bogenförmiges Langloch, dessen Mittelpunkt der axiale Mittelpunkt der anderen Befestigungsschraube 91 ist.

Gemäß dieser Konstruktion ist es nach dem Lockern der Befestigungsschrauben 90 und 91 zum Aufheben der Befestigung an dem Motorstützzylinder 40 durch Schütteln des Getriebegehäuses 60 unter Verwendung einer in das Schraubenloch 92 in der Form eines Langlochs eingesetzten Befestigungsschraube 90 und der anderen Befestigungsschraube 91 als Drehzapfen möglich, die Position in Richtung des langen Durchmessers des Motorstützzylinders 40, d.h. in Annäherungs- bzw. Entfernungsrichtung in bezug auf das Zahnstangengehäuse 2, einzustellen. Mit dieser Positionseinstellung werden die Positionen der in dem Getriebegehäuse 60 gelagerten Transmissionswelle 6 und des an einem Ende der Transmissionswelle 6 befestigten kleinen Kegelrads 7 so verändert, daß sie sich dem an dem Außenumfang der in dem Zahnstangengehäuse 2 gelagerten Kugelmutter 51 vorgesehenen großen Kegelrad 8 annähern oder sich davon entfernen, und der Eingriffszustand der beiden Kegelräder 7 und 8 kann eingestellt werden.

Die Positionseinstellung des Getriebegehäuses 60 kann erfolgen, indem der Motor 4 an dem Motorbefestigungssitz 63 eingepaßt und befestigt gehalten wird, es ist jedoch auch möglich, wie in 5 gezeigt, das Getriebegehäuse 60 durch Einschrauben einer Stellschraube 93 von einer Seite in der Richtung des langen Durchmessers aus in ein sich durch die Umfangswand des Motorstützzylinders 40 erstreckendes Schraubloch einzuschrauben, wobei das innere Ende mit der Umfangsfläche des Getriebegehäuses 60 in Kontakt gebracht wird und das Getriebegehäuse 60 durch wendelförmige Bewegung der Stellschraube 93 geschoben wird. Falls die Bewegungsrichtung des Getriebegehäuses 60 durch die Wendelbewegung der Stellschraube 93 als Richtung zur Verstärkung des Eingriffs zwischen den beiden Kegelrädern 7 und 8 durch Schieben des kleinen Kegelrads 7 gegen das große Kegelrad 8 definiert ist, ist es möglich, den Eingriffszustand genau einzustellen und auf einfache Weise den gewünschten Eingriffszustand zu realisieren.

Ferner wird die Eingriffseinstellung ohne Verschlechterung des Verbindungszustands zwischen Motor 4 und Antriebswelle 6 vorgenommen, da das Getriebegehäuse 60 zusammen mit dem an dem Motorbefestigungssitz 63 befestigten Motor 4 bewegt wird. Es sei darauf hingewiesen, daß der durch diese Einstellung erhaltene Eingriffszustand durch Anziehen der Befestigungsschrauben 90, 91 und unverrückbares Fixieren des Getriebegehäuses 60 und des Motorstützzylinders 40 erzielt wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Kraftübertragung von der Transmissionswelle 6 zu der Kugelmutter 51 bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel durch die Kegelradübertragungseinrichtung mit dem kleinen Kegelrad 7 und dem großen Kegelrad 8 erfolgt, daß aber auch andere Getriebeeinrichtungen wie z.B. ein Stirnrädergetriebe und ein Hypoidrad verwendet werden können.

Außerdem wird bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Kugelumlaufspindelmechanismus 5 mit Kugeln 53 als Rollteil zum Umsetzen der Drehung des Motors 4 in eine Bewegung der Lenkwelle 1 in axialer Richtung verwendet, es könnte jedoch möglich sein, einen Mechanismus mit einem Lager als Rollteil, d.h. eine sogenannte Lagerschraube, wie in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2001-187955 offenbart, zu verwenden.

Zwar stellt das oben beschriebene Ausführungsbeispiel ein Beispiel für die Anwendung bei einer elektrischen Servolenkvorrichtung vom Zahnstangen-Ritzel-Typ zum Übertragen der Drehung des Lenkhilfsmotors 4 auf die Zahnstangenwelle als der Lenkwelle dar, aber die vorliegende Erfindung ist außerdem auf zur Unterstützung der Lenkung durch Übertragung der Drehung des Motors auf die Lenkwelle in dem Lenkmechanismus konstruierte elektrische Servolenkvorrichtungen eines beliebigen Typs anwendbar. Ferner versteht sich von selbst, daß die vorliegende Erfindung auch bei der Kraftübertragung von dem Motor auf die Lenkwelle eingesetzt werden kann, und zwar nicht nur bei einer elektrischen Servolenkvorrichtung, sondern auch bei einer drahtgesteuerten Lenkvorrichtung, die einen von dem Lenkteil mechanisch getrennten Lenkmechanismus aufweist und den Lenkvorgang lediglich durch Drehung eines in einem Teil des Lenkmechanismus vorgesehenen Motors durchführt, wobei dieselben Wirkungen erzielt werden können.

Wie oben im einzelnen beschrieben, kann eine erfindungsgemäße Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug die Konstruktion des Verbindungsabschnitts eines in axialer Richtung geteilten Gehäuses vereinfachen, den Grad der Gestaltungsfreiheit erhöhen und das Gewicht des Produkts verringern sowie außerdem den stabilen Fixierungszustand des Gehäuses beibehalten und eine Verschlechterung des Lenkgefühls verhindern.


Anspruch[de]
  1. Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, mit:

    – einer Lenkwelle (1), die in einem zylindrischen Gehäuse (2) derart gelagert ist, daß sich die Lenkwelle (1) in axialer Richtung frei bewegen kann, und

    – einer Mutter (51), die über ein Rollteil (53) auf eine in einem Außenumfang der Lenkwelle (1) ausgebildete Schneckennut (50) geschraubt und in dem Gehäuse (2) drehbar gelagert ist, um den Lenkvorgang durch Übertragung der Drehung eines dem Lenken entsprechend angetriebenen Motors (4) auf die Mutter (51) und Umsetzen der Drehung der Mutter (51) in eine Bewegung der Lenkwelle (1) durchzuführen,

    dadurch gekennzeichnet daß

    das Gehäuse (2) durch koaxiales Verbinden eines ersten Gehäuses (21) mit einer einstückig ausgebildeten Befestigungseinrichtung (23) zur Befestigung an einem Fahrzeugkörper mit einem zweiten Gehäuse (22) mit einer separat ausgebildeten Befestigungseinrichtung (24) zur Befestigung an dem Fahrzeugkörper konstruiert ist, und

    die Mutter (51) von einem Drucklager (54) gelagert ist, das in das erste Gehäuse (21) eingepaßt und darin so befestigt ist, daß die Mutter (51) sich in axialer Richtung in keine von beiden Richtungen bewegen kann.
  2. Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung zum Übertragen von Kraft von dem Motor (4) auf die Mutter (51) eine Getriebeeinrichtung mit einem an einer Außenumfangsfläche der Mutter (51) vorgesehenen großen Zahnrad (8) und einem kleinen Zahnrad (7) ist, das mit dem großen Zahnrad (8) zusammengreift und sich bei der Kraftübertragung seitens des Motors (4) dreht, und das kleine Zahnrad (7) an einem abstehenden Teil (64) einer in einem Getriebegehäuse (60) gelagerten Transmissionswelle (6) befestigt ist, wobei das Getriebegehäuse in loser Passung in einen Teil des ersten Gehäuses (21) oder des zweiten Gehäuses (22) eingesetzt ist und auf einer Seite einen Befestigungssitz (63) für den Motor (4) aufweist, wobei der abstehende Teil (64) aus der anderen Seite des Getriebegehäuses (60) herausragt.
  3. Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch eine Eingriffseinstelleinrichtung (92, 93) zum Einstellen des Eingriffszustands des kleinen Zahnrads (7) und des großen Zahnrads (8) durch Veränderung der Position des Getriebegehäuses (60) in radialer Richtung innerhalb eines Bereichs eines Bewegungssitzes zwischen dem Getriebegehäuse (60) und dem ersten Gehäuse (21) oder dem zweiten Gehäuse (22).
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com