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    • 专利摘要:
    Eine elektrische Servolenkvorrichtung (1) weist auf: ein Ritzel (12), das an einer Welle (5) vorgesehen ist, die gemeinsam mit einem Lenkelement (2) drehbar ist; eine Lenkwelle (8), die eine Zahnstange (11) beinhaltet, die mit dem Ritzel (12) in Eingriff steht, wobei die Lenkwelle (8) in einer axialen Richtung (S) hiervon bewegbar ist; eine Lenkwellenführungseinrichtung (17) und einen Bewegungswandlungsmechanismus (21). Die Lenkwellenführungseinrichtung (17) führt die Lenkwelle (8) in axialer Richtung und spannt die Lenkwelle (8) in Richtung hin zu dem Ritzel (12) vor. Der Bewegungswandlungsmechanismus (21) weist einen Drehzylinder (39) auf, der die Lenkwelle (8) umgibt und von einem elektrischen Lenkhilfsmotor (19) angetrieben ist, und wandelt eine Drehung des Drehzylinders (39) in die Axialbewegung der Lenkwelle (8) um. Die Lenkwelle (8) ist mittels des Drehzylinders (39), des Ritzels (12) und der Führung gelagert. Das Ritzel (12) ist in axialer Richtung der Lenkwelle (8) zwischen dem Drehzylinder (39) und der Führung (26) angeordnet.
    公开号:DE102004020981A1
    申请号:DE200410020981
    申请日:2004-04-23
    公开日:2004-11-11
    发明作者:Tetsuya Murakami
    申请人:Koyo Seiko Co Ltd；
    IPC主号:B62D3-12
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkvorrichtung,die mittels eines elektrischen Motors eine Lenkhilfskraft erzeugt.
    [0002] Esist eine elektrische Servolenkvorrichtung vom sogenannten Zahnstangenunterstützungstyp bekannt,die dazu ausgelegt ist, die Ausgangsrotation eines elektrischenLenkhilfsmotors in die Axialbewegung einer eine Zahnstange aufweisendenLenkwelle umzuwandeln, und zwar mittels eines Bewegungswandelmechanismuswie eines Kugelspindelmechanismus bzw. -gewindemechanismus.
    [0003] Beider elektrischen Servolenkvorrichtung tritt leicht ein Geräusch (Rasseln)auf, und zwar aufgrund eines Spiels der Komponenten des Kugelspindelmechanismus.
    [0004] Generellsollte das Spiel innerhalb eines Bereiches minimiert werden, derdurch die Genauigkeit der Bearbeitung der Komponenten zugelassenbzw. ermöglichtist, um das Geräuschzu minimieren. Genauer gesagt wird ein sogenannter Montageanpassungsprozess("matching assemblyprocess") durchgeführt, beidem Komponenten fürdie Kugelspindelmechanismen hinsichtlich der dimensionsmäßigen Genauigkeitgemäß der Abweichungklassifiziert werden, und Komponenten, die in Kombination eine akzep tabledimensionsmäßige Genauigkeitbereitstellen, werden in die Kugelspindelmechanismen eingebaut.Der Montageanpassungsprozess erfordert jedoch Arbeitszeit, was zuhöherenHerstellungskosten führt.
    [0005] Eineelektrische Servolenkvorrichtung mit einer Lageranordnung, wie siein den 5A, 5B und 5C gezeigt ist, ist beispielsweise inder japanischen nicht geprüftenPatentveröffentlichungmit der Nr. 10-194140 (1998) offenbart.
    [0006] Wiees in 5A gezeigt ist,greift eine Kugelmutter 91 eines Kugelspindelmechanismusan einem ersten Endabschnitt 92a einer Lenkwelle 92 in derelektrischen Servolenkvorrichtung an. Ein Ritzel 93, dasmit einem (nicht dargestellten) Lenkrad gekoppelt ist, steht miteinem zweiten Endabschnitt 92b der Lenkwelle 92 inEingriff. Eine Zahnstangenführung 94,die ein Vorspannelement zum Vorspannen der Lenkwelle 92 inRichtung hin zu dem Ritzel 93 aufweist, ist zwischen derKugelmutter 91 und dem Ritzel 93 angeordnet. Wiees in 5B gezeigt ist,ist die Lenkwelle 92 an drei Punkten gelagert, und zwar mittelsder Kugelmutter 91, des Ritzels 93 und der Zahnstangenführung 94.
    [0007] Andererseitsist eine elektrische Servolenkvorrichtung, die eine Lageranordnungaufweist, wie sie in den 6A, 6B und 6C gezeigt ist, beispielsweise in derjapanischen nicht geprüftenPatentveröffentlichungmit der Nr. 10-194149 (1998) offenbart.
    [0008] Wiees in 6A gezeigt ist,weist die elektrische Servolenkvorrichtung im Wesentlichen dieselbeKonstruktion auf wie die in 5A gezeigteelektrische Servolenkvorrichtung, mit der Ausnahme, dass zusätzlich einAnschlag 95 zum Begrenzen eines Verwerfens bzw. Verbiegensdes zweiten Endabschnittes 92b der Lenkwelle 92 vorgesehenist. Wie es in 6B gezeigtist, ist die Lenkwelle 92 unter normalen Zuständen durchdrei Punkte gelagert, und zwar durch die Kugelmutter 91,das Ritzel 93 und die Zahnstangenführung 94, auf dieselbeArt und Weise wie bei der in 5B gezeigtenelektrischen Servolenkvorrichtung. Wenn der zweite Endabschnitt 92b derLenkwelle 92 von dem Ritzel 93 weggebogen wird,und zwar übereine vorbestimmte Biegung bzw. einen vorbestimmten Biegungsgradhinaus, wird der zweite Endabschnitt 92b durch den Anschlag 95 abgestützt.
    [0009] Beider ersteren und der letzteren elektrischen Servolenkvorrichtungist die Lenkwelle 92 in Querrichtung eines Kraftfahrzeugesangeordnet. Das Ritzel 93 ist in Bezug auf das Fahrzeugvor (in einer Richtung F) der Lenkwelle 92 angeordnet,und die Zahnstangenführung 94 istin Bezug auf das Fahrzeug hinter (in einer Richtung R) der Lenkwelle 92 angeordnet.
    [0010] Beider ersteren und der letzteren elektrischen Servolenkvorrichtungist die Zahnstangenführung 94,die in Bezug auf die Lenkwelle 92 dem Ritzel 93 gegenüberliegendangeordnet ist, näheran einem axial mittleren Abschnitt (näher an der Kugelmutter 91)angeordnet, so dass eine StützweiteY zwischen der Kugelmutter 91 und der Zahnstangenführung 94 relativkurz ist. Demzufolge drücktdie Zahnstangenführung 94 dieLenkwelle 92 gegen die Kugelmutter 91, und zwarnach der Art einer Schwenkung um den Eingriffspunkt zwischen derLenkwelle 92 und dem Ritzel 93 herum, wodurchdas Rasseln des Kugelspindelmechanismus eliminiert ist, um das Geräusch zureduzieren.
    [0011] Wenndie Lenkwelle 92 jedoch mittels einer Kraft verbogen wird,die von einer Fahrbahnoberflächeaufgenommen wird, wobei der erste und der zweite Endabschnitt 92a, 92b nachhinten versetzt werden (in der Richtung R), wie es in 5C bei der ersten elektrischenServolenkvorrichtung gezeigt ist, ist die Lagerwelle 92 anzwei Punkten abgestützt, undzwar mittels der Kugelmutter 91 und der Zahnstangenführung 94.Da die StützweiteY zwischen der Kugelmutter 91 und der Zahnstangenführung 94 kurz ist,besteht die Möglichkeit,dass die Lagerfestigkeit bzw. Stützsteifigkeitbzw. Stützfestigkeit("support rigidity") der Lenkwelle 92 nichthinreichend ist.
    [0012] Wenndie Lenkwelle 92 mittels einer Kraft verbogen wird, dievon einer Fahrbahnoberfläche aufgenommenwird, wobei der erste und der zweite Endabschnitt 92a, 92b nachhinten versetzt werden (in der Richtung R), wie es in 6C für die letztere elektrischeServolenkvorrichtung gezeigt ist, wird der zweite Endabschnitt 92B derLenkwelle 92 nicht abgestützt bzw. gelagert, bis derzweite Endabschnitt 92b nach hinten (in der Richtung R) über denvorbestimmten Biegungsgrad hinaus verbogen wird. Demzufolge bestehteine Möglichkeit,dass die Stützfestigkeitder Lenkwelle 92 nicht hinreichend ist.
    [0013] Esist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstigereelektrische Servolenkvorrichtung anzugeben, bei der Geräusche reduziert sindund die Stützfestigkeiteiner Lenkwelle der elektrischen Servolenkvorrichtung auf einemhinreichenden Niveau gehalten werden kann.
    [0014] Gemäß einerbevorzugten Ausführungsform dervorliegenden Erfindung wird eine elektrische Servolenkvorrichtungangegeben, die aufweist: ein Ritzel, das an einer Welle vorgesehenist, die gemeinsam mit einem Lenkelement drehbar ist; eine Lenkwelle,die einen Zahnstange aufweist, die mit dem Ritzel in Eingriff stehtbzw. kämmt,wobei die Lenkwelle axial bewegbar ist; eine Lenkwellenführungseinrichtung,die eine Führungaufweist, die die Lenkwelle führt,so dass diese sich axial bewegen kann, und ein Vorspannelement,dass die Lenkwelle in Richtung hin zu dem Ritzel vorspannt, indemdie Führungvorgespannt wird; und einen Bewegungswandlungsmechanismus, der einenDrehzylinder aufweist, der die Lenkwelle umgibt und mittels eineselektrischen Lenkhilfsmotors angetrieben ist, wobei der Bewegungswandlungsmechanismusdazu in der Lage ist, eine Rotation des Drehzylinders in eine Axialbewegungder Lenkwelle umzuwandeln. Die Lenkwelle ist mittels des Drehzylinders,des Ritzels und der Führunggelagert bzw. abgestützt.Das Ritzel ist in axialer Richtung der Lenkwelle zwischen dem Drehzylinderund der Führungangeordnet.
    [0015] Beidieser Ausführungsformist die Lenkwellenführungseinrichtungbetriebsbereit, um die Lenkwelle gegen den Drehzylinder des Bewegungswandlungsmechanismuszu drücken,um einen Eingriffspunkt von Ritzel und Lenkwelle herum. Im Ergebnis istein Rasseln, das zwischen der Lenkwelle und dem Drehzylinder auftritt,eliminiert, wodurch Geräusche signifikantreduziert werden können.
    [0016] 1 ist eine schematischeDarstellung des schematischen Aufbaus einer elektrischen Servolenkvorrichtunggemäß einerAusführungsformder vorliegenden Erfindung;
    [0017] 2 ist eine Schnittansichtentlang einer Linie II-II der 1;
    [0018] 3 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht eineselektrischen Motors und eines Kugelspindelmechanismus;
    [0019] 4A ist eine schematischeDarstellung einer Lager- bzw.Stützanordnungfür eineLenkwelle;
    [0020] 4B ist ein Diagramm, dasdie Lageranordnung der 4A weiterschematisiert darstellt;
    [0021] 4C und 4D sind schematische Diagramme, die Zustände darstellen,bei denen eine externe Kraft auf die Lenkwelle der 4B ausgeübt wird, und zwar in Längsrichtungeiner Fahrzeugkarosserie;
    [0022] 5A ist eine schematischeDarstellung einer Lageranordnung für eine herkömmliche Lenkwelle;
    [0023] 5B ist ein Diagramm, dasdie Lageranordnung der 5A weiterschematisch darstellt;
    [0024] 5C ist eine schematischeDarstellung eines Zustandes, bei dem eine externe Kraft auf die Lenkwelleder 5B ausgeübt wird,und zwar in Längsrichtungeiner Fahrzeugkarosserie;
    [0025] 6A ist ein schematischesDiagramm einer Lageranordnung füreine weitere herkömmliche Lenkwelle;
    [0026] 6B ist ein Diagramm, dasdie Lageranordnung der 6A weiterschematisch darstellt; und
    [0027] 6C ist ein schematischesDiagramm, das einen Zustand darstellt, bei dem eine externe Kraftauf die Lenkwelle der 6B ausgeübt wird, wobeidie externe Kraft in Längsrichtungeiner Fahrzeugkarosserie ausgeübtwird.
    [0028] Einebevorzugte Ausführungsformder vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme aufdie beigefügteZeichnung beschrieben.
    [0029] 1 ist eine schematischeDarstellung, die den schematischen Aufbau einer elektrischen Servolenkvorrichtunggemäß einerAusführungsformder vorliegenden Erfindung darstellt. Wie es in 1 gezeigt ist, beinhaltet die elektrischeServolenkvorrichtung 1 eine erste Lenkwelle 3,die mit einem Lenkelement 2 wie einem Lenkrad auf einegemeinsam drehbare Art und Weise verbunden ist, eine zweite Lenkwelle 5,die mit der ersten Lenkwelle 3 über einen Torsionsstab 4 koaxialund gemeinsam drehbar gekoppelt ist, und einen Lenkmechanismus 7,der einen Zahnstangen- und Ritzelmechanismus und dergleichen aufweistund mit der zweiten Lenkwelle 5 verbunden ist, um lenkbareRäder 6 einzulenken.
    [0030] DerLenkmechanismus 7 weist eine dritte Lenkstange bzw. Lenkwelle 8 auf,die nicht drehbar in einer axialen Richtung S beweglich ist, sowieGelenkarme 10, die mit entgegengesetzten Enden der drittenLenkwelle 8 gekoppelt sind, und zwar über Spurstangen 9,und die die jeweiligen lenkbaren Räder 6 lagern. DasEinlenken der Räder 6 wirddurch eine Bewegung der dritten Lenkwelle 8 in axialerRichtung S erzielt. Eine Zahnstange 11 ist an einem axialen Abschnittder dritten Lenkwelle 8 benachbart zu einem Endabschnitt 18 hiervonvorgesehen.
    [0031] Dieaxiale Richtung S der dritten Lenkwelle 8 erstreckt sichquer bzw. transversal zu einem Kraftfahrzeug. In der folgenden Erläuterungwird die dritte Lenkwelle 8 manchmal einfach als "Lenkwelle 8" bezeichnet.
    [0032] EinRitzel 12, das an einem Ende der zweiten Lenkwelle 5 gemeinsamdrehbar hiermit (drehfest) gelagert ist, steht mit der Zahnstange 11 inEingriff. Wenn die erste und die zweite Lenkwelle 3, 5 durch dieBetätigungdes Lenkelementes 2 gedreht werden, wird die Drehung mittelsdes Ritzels 12 und der Zahnstange 11 in die axialeBewegung der dritten Lenkwelle 8 umgewandelt.
    [0033] Diedritte Lenkwelle 8 und das Ritzel 12 sind in einemGehäuse 13 aufgenommen.An der zweiten Lenkwelle 5 sind Lager 14, 15 angebracht,die an gegenüberliegendenSeiten des Ritzels 12 in dem Gehäuse 13 angeordnetsind. Die zweite Lenkwelle 5 ist mittels eines zweitenLagerabschnittes 13B des Gehäuses 13 drehbar gelagert,und zwar überdiese Lager 14, 15.
    [0034] EineLenkwellenführungseinrichtung 17,die die Lenkwelle 8 in Richtung hin zu dem Ritzel 12 (hin zuder Rückseiteeiner Papieroberflächein 1) vorspannt unddie Lenkwelle 8 auf axial gleitbare Art und Weise lagert,ist an einem Endabschnitt 16 des Gehäuses 13 vorgesehen.Die Lenkwellenführungseinrichtung 17 lagerteinen Abschnitt des einen Endabschnittes 18 der Lenkwelle 8,wobei dieser Abschnitt dem Ende der Lenkwelle 8 (dem rechtenEnde in 1) näher istals ein Eingriffspunkt des Ritzels 12.
    [0035] Dieelektrische Servolenkvorrichtung 1 ist von einem sogenanntenZahnstangenunterstützungstypund ist dazu ausgelegt, einen elektrischen Lenkhilfsmotor 19 anzusteuern,um an die dritte Lenkwelle 8 eine Lenkhilfskraft anzulegen.Die Ausgangsdrehung des elektrischen Motors 19 wird mittelseines Kugelspindelmechanismus 21 als Bewegungswandlungsmechanismusin die Axialbewegung der Lenkwelle 8 umgewandelt. Der Kugelspindelmechanismus 21 istan dem anderen Endabschnitt 20 des Gehäuses 13 angeordnetund lagert den anderen Endabschnitt 40 der Lenkwelle 8 aufaxial bewegliche Art und Weise.
    [0036] Mitder zuvor genannten Anordnung ist das Ritzel 12 in axialerRichtung der Lenkwelle 8 zwischen dem Kugelspindelmechanismus 21 undder Lenkwellenführungseinrichtung 17 angeordnet.Genauer gesagt, wie es in 4A gezeigtist, ist das Ritzel 12 zwischen einem Drehzylinder 39 desKugelspindelmechanismus 21 und einer Führung 26 der Lenkwellenführungseinrichtung 17 angeordnet,wie es nachstehend beschrieben werden wird.
    [0037] Zumanderen ist ein Drehmomentsensor 22 zum Erfassen einesBetätigungsdrehmomentesdes Lenkelementes 2 auf der Grundlage eines relativen Winkelversatzeszwischen der ersten und der zweiten Lenkwelle 3, 5 mittelsdes Torsionsstabes 4 vorgesehen, und zwar in der Nachbarschaftdes Torsionsstabes 4. Ein Erfassungssignal von dem Drehmomentsensor 22 wirdin einen Steuerabschnitt 23 eingegeben, der einen Mikroprozessorund dergleichen aufweist. Ferner wird in den Steuerabschnitt 23 ein Erfassungssignalvon einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 zum Erfasseneiner Fahrzeuggeschwindigkeit eingegeben.
    [0038] DerSteuerabschnitt 23 gibt ein Steuersignal an eine Ansteuerschaltung 25 alseinen Ansteuerabschnitt zum Ansteuern des elektrischen Motors 19 gemäß den Erfassungssignalenvon dem Drehmomentsensor 22 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 aus.Die Ansteuerschaltung 25, die das Steuersignal empfängt, versorgtden elektrischen Motor 19 mit elektrischer Leistung, umden elektrischen Motor 19 anzusteuern.
    [0039] Wiees in 2 gezeigt ist,beinhaltet die Lenkwellenführungseinrichtung 17 eineFührung 26, diedie dritte Lenkwelle 8 auf axial verschiebliche Art undWeise führt,ein Vorspannelement 27, das die Lenkwelle 8 durchVorspannen der Führung 26 in Richtunghin zu dem Ritzel 12 vorspannt, eine Einstellschraube 28 zumEinstellen einer Vorspannkraft des Vorspannelementes 27 undeine Verriegelungsmutter 29, die die Einstellschraube 28 gegenüber demGehäuse 13 festlegt.
    [0040] DasVorspannelement 27 weist ein elastisches Element wie eineSchraubendruckfeder auf, um ein Beispiel zu nennen. Das Gehäuse 13 weisteinen zylindrischen dritten Lagerabschnitt 13C auf. Die Führung 26 unddas Vorspannelement 27 sind in einem Aufnahmeloch 30 desdritten Lagerabschnittes 13C aufgenommen.
    [0041] DieFührung 26 istmittels des dritten Lagerabschnittes 13C in einer Richtungsenkrecht zu der axialen Richtung S der dritten Lenkwelle 8 beweglich gelagert,d.h. bei der vorliegenden Ausführungsform ineiner Richtung nach vorne bzw. nach hinten in Bezug auf das Fahrzeug(in einer Richtung F bzw. einer Richtung R).
    [0042] DieEinstellschraube 28 wird in einen Gewindeabschnitt geschraubt,der in dem Aufnahmeloch 30 des dritten Lagerabschnittes 13C vorgesehenist. Durch Einstellen der Eindringtiefe der Einstellschraube 28 indas Aufnahmeloch 30 wird die Kompression des Vorspannelementes 27 eingestellt.Im Ergebnis wird eine Vorspannkraft, die angelegt wird, um die Lenkwelle 8 inRichtung hin zu dem Ritzel 12 vorzuspannen, auf ein gewünschtesNiveau eingestellt. Die Führung 26 weisteinen Kontaktabschnitt 31 auf, der einem Umfangsabschnittder Lenkwelle 8 gegenüberliegt,und wird überden Kontaktabschnitt 31 in Kontakt zu der Lenkwelle 8 gehalten.
    [0043] DieLänge desKontaktabschnittes 31, der sich in Kontakt mit der Lenkwelle 8 befindet,gemessen in axialer Richtung S der Lenkwelle 8, ist sehrviel kürzerals die gesamte LängeL3 der Lenkwelle 8 (siehe 1 und 2). Daher wird angenommen,dass die Führung 26 diedritte Lenkwelle 8 in einer einzelnen Position lagert,um zwar in einer axial mittleren Position A der Führung.
    [0044] 3 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht deselektrischen Motors 19 und des Kugelspindelmechanismus 21.Wie es in 3 gezeigtist, weist der elektrische Motor 19 beispielsweise einenbürstenlosenMotor auf und beinhaltet ein Motorgehäuse 90, das an demGehäuse 13 festgelegtist, einen Stator 32, der an dem inneren Umfang des Motorgehäuses 90 festgelegtist und sich in axialer Richtung erstreckt, und einen Rotor 33,der von dem Stator 32 koaxial umgeben ist.
    [0045] DerKugelspindelmechanismus 21 weist den Drehzylinder 29 alseine Kugelmutter auf, die die Lenkwelle 8 umgibt und diedie Lenkwelle 8 auf axial verschiebliche Art und Weiselagert, und weist ferner eine Spindelwelle 41, die alsein Teil der Lenkwelle 8 vorgesehen ist, und eine Vielzahlvon Kugeln (Rollelementen) 42 auf, die zwischen dem Drehzylinder 39 undder Spindelwelle 41 vorgesehen sind und in Eingriff stehenmit dem Drehzylinder 39 und der Spindelwelle 41.
    [0046] Beidem Kugelspindelmechanismus 21 sind der Drehzylinder 39 unddie Spindelwelle 41 mittels der Kugeln 42 ineinandergeschraubt.Der Kugelspindelmechanismus 21 weist eine gewöhnlicheStruktur vom sogenannten Innenzirkulations- oder Außenzirkulationstypauf, wobei die Kugeln in einem Raum zirkulieren, der zwischen einerGewindevertiefung an dem inneren Umfang des Drehzylinders 39 undeiner Gewindevertiefung an dem äußeren Umfangder Spindelwelle 41 definiert ist.
    [0047] EinEnde des Drehzylinders 39 ist mit einem Ende des Rotors 33 deselektrischen Motors 19 gekoppelt, und zwar auf gemeinsamdrehbare bzw. drehfeste Art und Weise.
    [0048] UmgegenüberliegendeEndabschnitte des Drehzylinders 39 herum sind Lager 35 bzw. 36 eingebaut.Das Gehäuse 13 weisteinen zylindrischen ersten Lagerabschnitt 13A auf. DerDrehzylinder 39 ist mittels des ersten Lagerabschnittes 13A desGehäuses 13 über dieLager 35, 36 drehbar gelagert, kann sich jedochin axialer Richtung nicht bewegen.
    [0049] DerDrehzylinder 39 lagert die Spindelwelle 41 inUmfangsrichtung mittels der Kugeln 42, und die dritte Lenkwelle 8,die die Spindelwelle 41 aufweist, wird in Übereinstimmungmit einer Drehung des Drehzylinders 39 axial bewegt.
    [0050] Dievolle Längedes Drehzylinders 39, gemessen in axialer Richtung S derLenkwelle 8, ist sehr viel kürzer als die Länge L3 derLenkwelle 8 (siehe 1).Daher wird angenommen, dass der Drehzylinder 39 die dritteLenkwelle 8 in einer einzelnen Position lagert, d.h. ineiner axial mittleren Position B des Drehzylinders 39 inBezug auf dessen innere, Kugeln aufnehmende Fläche.
    [0051] 4A ist eine schematischeeinfache bzw. Draufsicht auf eine Ausführungsform der Lageranordnungfür diedritte Lenkwelle 8. 4B istein Diagramm, das die Lageranordnung der 4A weiter schematisch darstellt. UnterBezugnahme auf die 4A und 4B ist die Lenkwelle 8 mittelsdes Drehzylinders 39 des Kugelspindelmechanismus 21,mittels des Ritzels 12 und mittels der Führung 26 der Lenkwellenführungseinrichtung 17 gelagert.Der Drehzylinder 39 lagert die Lenkwelle 8 umfänglich, dasRitzel 12 lagert einen vorderen Abschnitt der Lenkwelle 8,und die Lenkwellenführungseinrichtung 17 lagerteinen hinteren Abschnitt der Lenkwelle 8.
    [0052] Wiees in 4B gezeigt ist,wird eine Kraft P1, die mittels der Lenkwellenführungseinrichtung 17 aufgebrachtwird, um einen Druck auf die Lenkwelle 8 auszuüben, ineine Kraft P2 umgewandelt, die aufgebracht wird, um die Lenkwelle 8 gegenden Drehzylinder 29 zu drücken, und zwar nach der Arteines Hebels um das Ritzel 12 herum.
    [0053] Wenndas Fahrzeug übereine raue Fahrbahn fährt,wird beispielsweise eine äußere Kraftauf die Enden der Lenkwelle 8 von der Fahrbahnoberfläche ausgeübt. BeispielsweisekönnenMomente M1, M1 auf die Lenkwelle 8 wirken, um die Lenkwelle 8 zu verbiegen,wobei die Enden der Lenkwelle 8 nach hinten versetzt werden(in die Richtung R), wie es in 4C gezeigtist. In diesem Fall ist die Lenkwelle 8 an drei Punktengelagert, und zwar mittels des Drehzylinders 39, des Ritzels 12 undder Führung 26,und wird verbogen, wie es durch eine durchgezogene Linie gezeigtist. In 4C ist der Zustandder Lenkwelle 8 vor dem Verbiegen durch eine gestrichelteLinie gezeigt.
    [0054] Fernerkönnenauf die Lenkwelle 8 Momente M2, M2 wirken, um die Lenkwelle 8 sozu verbiegen, dass die Enden der Lenkwelle 8 nach vorneversetzt werden (in die Richtung F), wie es in 4D gezeigt ist. In diesem Fall ist dieLenkwelle 8 an zwei Punkten gelagert, und zwar mittelsdes Drehzylinders 39 und des Ritzels 12, und wirdverbogen, wie es durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist. In 4D ist der Zustand der Lenkwelle 8 vordem Verbiegen durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
    [0055] DerDrehzylinder 39, das Ritzel 12 und die Führung 26 sindpositionsmäßig so zueinanderangeordnet, dass die Verbiegung der Lenkwelle 8 minimiertwird.
    [0056] Genauergesagt, wenn eine Distanz zwischen der axial mittleren PositionB des Drehzylinders 39 des Kugelspindelmechanismus 21 undder axial mittleren Position C des Ritzels 12 gleich L1ist und wenn eine Distanz zwischen der axial mittleren PositionC des Ritzels 12 und der axial mittleren Position A derFührung 26 gleichL2 ist, dann beträgt dasDistanzverhältnisL1:L2 etwa 20:1 bis 45:1. Das heißt, L1/L2 = 20 bis 45.
    [0057] Gemäß der obenbeschriebenen Ausführungsformdrücktdie Führung 26 derLenkwellenführungseinrichtung 17 dieLenkwelle 8 gegen den Drehzylinder 39 des Kugelspindelmechanismus 21,und zwar nach der Art eines Hebels um das Ritzel 12 herum.Im Ergebnis wird das Rasseln, das zwischen der Lenkwelle 8 unddem Drehzylinder 39 auftreten kann, eliminiert, wodurchGeräuschesignifikant reduziert werden können.
    [0058] Wiees in 4A gezeigt ist,ist die Führung 26 derLenkwellenführungseinrichtung 17 weitervon dem Drehzylinder 39 entfernt angeordnet als das Ritzel 12,in axialer Richtung S der Lenkwelle 8 gesehen. Das heißt, dieDistanz LS zwischen der Führung 26 unddem Drehzylinder 39 ist größer als die Distanz L1 zwischendem Ritzel 12 und dem Drehzylinder 39 (LS > L1).
    [0059] Demzufolgeist eine Stützweitezwischen der Führung 26 unddem Drehzylinder 39 (äquivalentzu LS = L1 + L2) nicht kürzerals die Stützweiteeiner gewöhnlichenelektrischen Servolenkvorrichtung. Selbst wenn die Momente M2, M2,die dazu führen, dassdie Lenkwelle 8 verbogen wird, wobei sich die Enden derLenkwelle 8 nach vorne versetzen (in die Richtung F), aufdie Lenkwelle 8 wirken, wie es in 4D gezeigt ist, und wenn im Ergebnisdie Lenkwelle 8 an zwei Punkten gelagert ist, und zwar mittels desDrehzylinders 39 und des Ritzels 12, ist die StützweiteL1 virtuell äquivalentzu jener einer herkömmlichenelektrischen Servolenkvorrichtung. Demzufolge kann die Stützfestigkeitbzw. Lagerfestigkeit bzw. Lagersteifigkeit der Lenkwelle 8 aufim Wesentlichen dem gleichen Niveau wie bei der herkömmlichenelektrischen Servolenkvorrichtung aufrecht erhalten werden.
    [0060] WennMomente M1, M1, die dazu führen, dassdie Lenkwelle 8 verbogen wird, wobei die Enden der Lenkwelle 8 nachhinten versetzt werden (in die Richtung R), auf die Lenkwelle 8 wirken,wie es in 4C gezeigtist, ist die Lenkwelle 8 an drei Punkten gelagert, undzwar mittels des Drehzylinders 39, des Ritzels 12 undder Führung 26.Im Ergebnis kann die Stützfestigkeitder Lenkwelle 8 drastisch verbessert werden. Demzufolgekann die Stützfestigkeitder Lenkwelle 8 auf einem hinreichenden Niveau aufrechterhaltenwerden, selbst wenn die Enden der Lenkwelle 8 entwedernach vorne oder nach hinten versetzt werden (in die Richtung F oderdie Richtung R).
    [0061] Fernerkann eine Verringerung der Geräuschedes Kugelspindelmechanismus 21 zu niedrigeren Kosten erzieltwerden, ohne dass das herkömmlicherweiseerforderliche aufwendige Montageanpassungsverfahren durchgeführt wird.
    [0062] Dievorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsformbeschränkt. Beispielsweise,obgleich bei der oben beschriebenen Ausführungsform das Ritzel 12 vor(in der Richtung F) der Lenkwelle 8 angeordnet ist unddie Lenkwellenführungseinrichtung 17 hinter(in der Richtung R) der Lenkwelle 8 angeordnet ist, istdiese Anordnung nicht beschränkend.
    [0063] DasRitzel 12 und die Lenkwellenführungseinrichtung 17 können hinter(in der Richtung R) bzw. vor (in der Richtung F) der Lenkwelle 8 angeordnet sein.
    [0064] Fernerkann anstelle des Kugelspindelmechanismus 21 ein Lagerspindelmechanismus("bearing screwmechanism") alsBewegungswandlungsmechanismus verwendet werden.
    [0065] Obgleichder elektrische Motor 19 bei der oben beschriebenen Ausführungsformum die Lenkwelle 8 herum vorgesehen ist und der Rotor 33 des elektrischenMotors 19 koaxial zu der Lenkwelle 8 angeordnetist, ist diese Anordnung nicht beschränkend. Beispielsweise kannder Rotor 33 des elektrischen Motors 19 (entsprechendeiner Ausgangswelle) so angeordnet sein, dass er sich entlang eineranderen Achse als die Lenkwelle 8 erstreckt, und der Ausgangdes elektrischen Motors 19 kann über Übertragungsmittel bzw. Getriebemittelwie ein Getriebe oder ein Riemen auf den Kugelspindelmechanismus 21 übertragenwerden.
    [0066] Während dievorliegende Erfindung somit im Detail mittels der bestimmten Ausführungsformder Erfindung beschrieben worden ist, versteht sich für Fachleute,die die vorstehende Offenbarung verstehen, dass an der Erfindungauf einfache Weise Modifikationen, Variationen und Äquivalentevorgenommen werden können.Daher versteht sich, dass der Schutzbereich der Erfindung durchdie nachstehenden Ansprücheund deren Äquivalentedefiniert ist.
    [0067] Dievorliegende Anmeldung entspricht der japanischen PatentanmeldungNr. 2003-122422, die am 25. April 2003 beim Japanischen Patentamteingereicht wurde, wobei deren Offenbarungsgehalt vorliegend durchBezugnahme enthalten sein soll.
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] Elektrische Servolenkvorrichtung (1)für ein Fahrzeug,mit: einem Ritzel (12), das an einer Welle (5)vorgesehen ist, die gemeinsam mit einem Lenkelement (2)drehbar ist; einer Lenkwelle (8), die eine Zahnstange(11) aufweist, die mit dem Ritzel (12) in Eingriffsteht, wobei die Lenkwelle (8) in einer axialen Richtung(S) hiervon beweglich ist; einer Lenkwellenführungseinrichtung(17), die eine Führung(26), die die Lenkwelle (8) zur Bewegung in deraxialen Richtung (S) führt,und ein Vorspannelement (27) aufweist, das die Lenkwelle(8) in Richtung hin zu dem Ritzel (12) vorspannt,und zwar durch Vorspannen der Führung(26); und einem Bewegungswandlungsmechanismus (21),der einen Drehzylinder (39) aufweist, der die Lenkwelle (8)umgibt und von einem elektrischen Lenkhilfsmotor (19) angetriebenist, wobei der Bewegungswandlungsmechanismus (21) eineDrehung des Drehzylinders (39) in die axiale Bewegung derLenkwelle (8) umwandelt, dadurch gekennzeichnet,dass die Lenkwelle (8) mittels des Drehzylinders (39),des Ritzels (12) und der Führung (26) gelagertist und dass das Ritzel (12) in axialer Richtung (S) derLenkwelle (8) zwischen dem Drehzylinder (39) undder Führung (26)angeordnet ist.
    [2] Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass eine Distanz (LS) zwischen einer mittlerenPosition (B) des Drehzylinders (39) und einer mittlerenPosition (A) der Führung(26), gemessen in der axialen Richtung (S) der Lenkwelle(8), größer istals eine Distanz (L1) zwischen der mittleren Position (B) des Drehzylinders (39)und einer mittleren Position (C) des Ritzels (12), gemessenin der axialen Richtung (S) der Lenkwelle (8).
    [3] Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass eine Distanz (L1) zwischen einer mittlerenPosition (B) des Drehzylinders (39) und einer mittlerenPosition (C) des Ritzels (12), gemessen in der axialenRichtung (S) der Lenkwelle (8), 20 bis 45 mal so groß ist wie eineDistanz (L2) zwischen der mittleren Position (C) des Ritzels (12)und einer mittleren Position (A) der Führung (26), gemessenin der axialen Richtung (S) der Lenkwelle (8).
    [4] Elektrische Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis3, gekennzeichnet durch ein Gehäuse(13), das wenigstens einen Teil der Lenkwelle (8)aufnimmt, wobei das Gehäuse(13) einen ersten Lagerabschnitt (13A) aufweist,der den Drehzylinder (39) mittels einer Lageranordnung(35, 36) drehbar lagert, einen zweiten Lagerabschnitt(13B) aufweist, der die mit dem Ritzel (12) verseheneWelle (5) mittels eine Lageranordnung (14, 15)drehbar lagert, und einen dritten Lagerabschnitt (13C)aufweist, der die Führung(26) in einer Richtung (F, R) senkrecht zu der axialenRichtung (S) der Lenkwelle (8) beweglich lagert.
    [5] Elektrische Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungswandlungsmechanismus(21) einen Kugelspindelmechanismus (21) beinhaltet,der eine Kugelmutter (39) als den Drehzylinder (39),eine Spindelwelle (41), die als ein Teil der Lenkwelle(8) vorgesehen ist, und Kugeln (42) aufweist,die mit der Kugelmutter (39) und der Spindelwelle (41)in Eingriff stehen.
    [6] Elektrische Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (12) oder dieFührung(26) der Lenkwellenführungseinrichtung(17) in Bezug auf das Fahrzeug vor (F) der Lenkwelle (8)angeordnet ist und dass das andere Element in Bezug auf das Fahrzeughinter (R) der Lenkwelle (8) angeordnet ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    FR2854118A1|2004-10-29|
    JP2004322919A|2004-11-18|
    US7159689B2|2007-01-09|
    US20040211620A1|2004-10-28|
    FR2854118B1|2006-07-21|
    JP4085878B2|2008-05-14|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2008-01-17| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: JTEKT CORP., OSAKA, JP |
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