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  • 优先权
    • 专利摘要:
    Eineelektrische Servolenkvorrichtung weist auf: eine Lenkzahnwelle (5),die ein Außengewinde(51) mit einem flachen Scheitel (51a) aufweist und in Reaktion aufeinen Lenkvorgang in axialer Richtung bewegbar ist; einen Kugelumlaufspindelmechanismus(8) mit einer Mutter (81), die auf das Außengewinde (51) über mehrereKugeln (82) derart geschraubt ist, daß sie drehbar ist, um die Drehkrafteines Elektromotors (7) in axial gerichtete Bewegungskraft umzusetzenund die umgesetzte Bewegungskraft auf die Lenkzahnwelle (5) zu übertragen;und ein zylindrisches Teil (10), das auf der Lenkzahnwelle (5) angebrachtist, um den Auslenkbetrag der Lenkzahnwelle (5) zu begrenzen, wobeidie Breite des flachen Scheitels (51a) des Außengewindes (51) das 0,7- bis1,5-fache des Durchmessers der Kugeln (82) beträgt. Die Innenfläche deszylindrischen Teils verschleißtkaum, selbst wenn das Außengewindedie Innenflächedes zylindrischen Teils berührt.
    公开号:DE102004026545A1
    申请号:DE200410026545
    申请日:2004-05-27
    公开日:2004-12-16
    发明作者:Takehiro Saruwatari
    申请人:Koyo Seiko Co Ltd；
    IPC主号:B62D3-12
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkvorrichtungzum Unterstützender Lenkung eines Fahrzeugs durch Übertragen der Drehkraft einesElektromotors, der als Quelle der Lenkunterstützungskraft dient, über einenKugelumlaufspindelmechanismus an eine Lenkzahnwelle, um die Lenkzahnwellenach rechts oder links zu bewegen.
    [0002] Eineelektrische Servolenkvorrichtung für ein Fahrzeug weist auf: eineLenkzahnwelle mit einem Zahnstangenzahn und einem Außengewinde,die axial voneinander beabstandet sind und in Reaktion auf eineLenkbewegung in axialer Richtung bewegbar sind; eine Mutter, dieauf das Außengewindemittels mehrerer Kugeln geschraubt ist, so daß sie in bezug dazu drehbarund mit einer Ausgangswelle eines Elektromotors verbunden ist; undein Umlaufteil zum Umlaufenlassen der Kugeln zwischen den beiden Endbereichender Mutter, wobei die Mutter zusammen mit der Drehung des Elektromotorsgedreht wird, so daß dieLenkzahnwelle in bezug zur Mutter in axialer Richtung bewegt wird.Das Außengewinde derLenkzahnwelle hat einen flachen Scheitel, um die Festigkeit desGewindes zu erhöhen.
    [0003] DieLenkzahnwelle einer derart aufgebauten elektrischen Servolenkvorrichtungist nach Art eines mittigen Laufrads durch ein Stützteil zumStützendes Stangenzahnbereichs durch elastisches Drücken des Stangenzahnbereichsin Richtung eines Ritzels und der Kugeln sowie der Mutter gestützt. Dementsprechendentsteht durch Reaktionskräftevon der Straßenoberfläche unddergleichen eine Auslenkung an der Lenkzahnwelle, die eine relativlange Stützweitehat. Eine elektrische Servolenkvorrichtung, die zum Verringern desAuslenkungsbetrags der Lenkzahnwelle konstruiert ist, ist eine Vorrichtung,bei der ein zylindrisches Teil in der Mitte der Lenkzahnwelle angeordnetist, so daß der Auslenkungsbetragdurch den Kontakt zwischen der Innenfläche des zylindrischen Teilsund einem Außenbereichder Lenkzahnwelle begrenzt wird (beispielsweise offenbart im US-Patent5 927 429).
    [0004] Beiderartigen elektrischen Servolenkvorrichtungen mit einem zylindrischenTeil zum Begrenzen des Auslenkungsbetrags der Lenkzahnwelle jedochist, wenn das zylindrische Teil der Lenkzahnwelle sich bewegt, dieKontaktflächezwischen dem Außengewindebereichund dem zylindrischen Teil kleiner als die Kontaktfläche zwischender Lenkzahnwelle und dem zylindrischen Teil in einem Zustand ist,in dem das zylindrische Teil außerhalbdes Bereichs angeordnet ist, in dem sich das Außengewinde bewegt. Dies verursachtdie Erzeugung eines relativ hohen Kontaktdrucks am zylindrischenTeil, wodurch die Innenflächedes zylindrischen Teils fürAbrieb durch den Kontaktdruck anfälliger wird. Dieser Abriebder Innenflächedes zylindrischen Teils erzeugt Spiel zwischen dem Außengewindeund der Mutter oder zwischen dem Wellenzahn und dem Ritzel, verringertdie Betätigbarkeitder Lenkzahnwelle, erhöhtdie Möglichkeitdes Auftretens von Rattern aufgrund des Spiels und erzeugt durchden Abrieb pulverige Partikel.
    [0005] Dievorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, die genannten Probleme zu überwindenund zu diesem Zweck schafft die Erfindung eine elektrische Servolenkvorrichtung,welche die Möglichkeitdes Auftretens von Abrieb an der Innenfläche des zylindrischen Teilsverringert, selbst wenn das zylindrische Teil in einem Bereich angeordnetist, in dem sich das Außengewindebewegt.
    [0006] DieAufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalendes Patentanspruchs 1 gelöst.
    [0007] Daerfindungsgemäß die Breitedes flachen Scheitels des Außengewindes0,7 bis 1,5 mal so groß wieder Durchmesser der Kugeln ist, kommt der Außengewindebereich der Lenkzahnwellein Kontakt mit der Innenflächedes zylindri schen Teils, so daß derdurch das Begrenzen der Auslenkung der Lenkzahnwelle durch das zylindrischeTeil entstehende Kontaktdruck verringert wird und die Möglichkeitdes Auftretens von Abrieb an der Innenfläche des zylindrischen Teilsverringert werden kann. Es ist somit möglich, durch den Abrieb deszylindrischen Teils entstehendes Spiel, Rattern und Abriebpartikelzu reduzieren.
    [0008] Essei darauf hingewiesen, daß eineBreite des flachen Scheitels von weniger als dem 0,7-Fachen desDurchmessers der Kugeln nicht empfohlen wird, da der am zylindrischenTeil erzeugte Kontaktdruck die Möglichkeitdes Auftretens von Abrieb der Innenfläche des zylindrischen Teilserhöhtund die Lebensdauer des zylindrischen Teils verkürzt. Andererseits ist eineBreite des flachen Scheitels von mehr als dem 1,5-Fachen des Durchmessersder Kugeln nicht empfohlen, da die Steigung des Außengewindeszu groß wirdund keine ausreichende Menge an umgesetzter Kraft (axialer Kraft)erreicht werden kann.
    [0009] Diegenannten und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergebensich deutlicher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibungund den zugehörigenZeichnungen.
    [0010] 1 ist eine schematischeDarstellung des gesamten Aufbaus der erfindungsgemäßen elektrischenServolenkvorrichtung;
    [0011] 2 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung eineswesentlichen Teils der erfindungsgemäßen Servolenkvorrichtung;
    [0012] 3 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung eineAußengewindebereichsder Lenkzahnwelle einer erfindungsgemäßen elektrischen Servolenkvorrichtung;und
    [0013] 4 ist eine Grafik zur Darstellungdes Verhältnisses,das erforderlich ist, um ein zylindrisches Teil größer alsdie Breite eines flachen Scheitels des Außengewindes zu machen.
    [0014] Dienachfolgende Beschreibung erläutertdie vorliegende Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen,welche ein Ausführungsbeispielderselben zeigen.
    [0015] 1 ist eine schematischeDarstellung des gesamten Aufbaus einer erfindungsgemäßen elektrischenServolenkvorrichtung, und 2 isteine vergrößerte Schnittdarstellungeines wesentlichen Teils derselben.
    [0016] Dieelektrische Servolenkvorrichtung von 1 weistauf: eine Vorgelegewelle 4, deren einer Endbereich über einUniversalgelenk 1 und eine Lenkwelle 2 mit demLenkrad 3 verbunden ist, und deren andere Endbereich miteinem Ritzel 4a verbunden ist; eine Lenkzahnwelle 5,die einen (nicht dargestellten) Zahnwellenzahn, der in Eingriffmit dem Ritzel 4a steht, und ein von dem Zahnwellenzahnaxial beabstandetes Außengewinde 51 aufweist,das in axialer Richtung bewegbar ist; ein im wesentlichen zylindrischesGehäuse 6 zumfrei bewegbaren Aufnehmen und Lagern der Lenkzahnwelle 5;einen Elektromotor 7, der außerhalb des Gehäuses 6 angeordnetist, wobei eine Ausgangswelle 71 die Mittelachse der Lenkzahnwelle 5 schneidet;und einen Kugelumlaufspindelmechanismus 8, der eine Mutter 81 aufweist,die im Gehäuse 6 koaxialmit der Lenkzahnwelle 5 angeordnet ist, um die Drehkraftdes Elektromotors 7 in die axial gerichtete Bewegungskraftumzuwandeln und die umgewandelte Bewegungskraft an die Lenkzahnwelle 5 zu übertragen.
    [0017] DieLenkzahnwelle 5 ist nach Art eines mittigen Laufrads durchden Kugelumlaufspindelmechanismus 8 und ein Stützteil 9 gelagert,welches den Wellenzahnbereich stützt,indem dieser elastisch in Richtung des Ritzels 4a gedrückt wird.Der Wellenzahn und das Außengewinde 51 sindmit einer Länge ausge bildet,welche den Bewegungsbetrag der Lenkzahnwelle 5 gewährleistet,der fürdie Bewegung derselben bei der Betätigung des Lenkrads 3 ausder Neutralposition der Lenkung nach rechts oder links erforderlichist. Das Außengewinde 51 weisteinen halbkreisförmigenNutbereich 51b und einen flachen Scheitel 51a auf.
    [0018] ImGehäuse 6 befindensich die Mutter 81 und ein zylindrisches Teil 10,das auf der Lenkzahnwelle 5 zwischen zwei durch das Stützteil 9 undden Kugelumlaufspindelmechanismus 8 gebildeten Stützbereichenangeordnet ist, um den Auslenkungsbetrag der Lenkzahnwelle 5 zubegrenzen. In der Längsmittedes Gehäuses 6 befindetsich ein Motorbefestigungsteil 61, das als sich nach außen erstreckende Öffnung ausgebildetist und an welchem der Elektromotor 7 angebracht ist. Ander Ausgangswelle 71 des Elektromotors 7 befindetsich ein Ritzel 11, das als Kegelrad ausgebildet ist.
    [0019] ZweiEndbereiche der Mutter 81 sind durch Lager 12 und 13 freidrehbar gestützt,so daß dieBewegung der Mutter 81 in axialer Richtung begrenzt ist.Im Inneren der Mutter 81 ist ein Innengewinde 81a vorgesehen,das dem Außengewinde 51 entspricht,und mehrere Kugeln 82 sind zwischen dem Innengewinde 81a unddem Außengewinde 51 angeordnet.Ein als Kegelrad ausgebildetes Zahnrad 14, das mit demRitzel 11 kämmt,ist einstückigam äußeren Bereichder Mutter 81 vorgesehen. Der Kugelumlaufspindelmechanismus 8 istmit dem Außengewinde 51 versehen,wobei die Mutter das Innengewinde 81a, die Kugeln 82 undein (nicht dargestelltes) Umlaufteil zum Umlaufenlassen der Kugeln 82 zwischen denbeiden Endbereichen der Mutter 81 auf.
    [0020] Daszylindrische Teil 10 ist in einem Bereich angeordnet, indem sich das Außengewinde 51 bewegt,so daß daszylindrische Teil 10 nicht in Kontakt mit der Lenkzahnwelle 5 kommt,währenddie Lenkzahnwelle 5 nicht ausgelenkt wird, sondern denAußenbereichder Lenkzahnwelle 5 berührt,wenn an der Lenkzahnwelle 5 eine Auslenkung auftritt, und denAuslenkbetrag der Lenkzahnwelle 5 eingrenzt. Das zylindrischeTeil 10 hat einen Durchmesser, der geringfügig größer alsder Außendurchmesserdes Außengewindes 51 ist,und ist in einer ringförmigen Ausnehmung 62 desGehäuses 6 fixiert.
    [0021] 3 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung desBereichs des Außengewindes 51 derLenkzahnwelle 5. Das Außengewinde 51 derLenkzahnwelle 5, deren Auslenkbetrag durch das zylindrischeTeil 10 wie beschrieben eingegrenzt werden soll, weisteinen flachen Scheitel 51a mit einer Breite auf, die das0,7- bis 1,5-Fachedes Durchmessers der Kugeln 82 beträgt. Da der Kontaktbereich zwischendem zylindrischen Teil 10 und einem Bereich der Lenkzahnwelle 5,in dem das Außengewinde 51 ausgebildetist, kleiner als der Kontaktbereich zwischen dem zylindrischen Teil 10 undeinem Bereich der Lenkzahnwelle 5 ist, in dem das Außengewinde 51 nichtausgebildet ist, ist es erforderlich, das zylindrische Teil 10 indem Bereich, in dem sich das Außengewinde 51 bewegt, länger auszubildenals ein zylindrisches Teil in dem Bereich, in dem sich das Außengewinde 51 nichtbewegt.
    [0022] 4 ist eine Grafik zur Darstellungdes Verhältnisses,das erforderlich ist, um das zylindrische Teil 10 länger auszubildenals die Breite des flachen Scheitels 51a des Außengewindes 51.Angenommen "L" gibt die Länge desaußerhalbdes Bewegungsbereichs des Außengewindes 51 liegendenzylindrischen Teils 10 an und "L'" gibt die Länge desinnerhalb des Bewegungsbereichs des Außengewindes 51 liegendenzylindrischen Teils 10 an, so zeigt die vertikale Achseder Grafik ein VerhältnisL'/L und die horizontaleAchse zeigt ein Verhältnisx der Steigung zum Durchmesser der Kugeln 82. Das heißt, daß "d" den Durchmesser der Kugeln 82 angibt,währenddie Steigung durch "xd" wiedergegeben ist.Das VerhältnisL'/L, das erforderlichist, um das zylindrische Teil 10 länger als die Breite des flachenScheitels 51a auszubilden, ist mit der folgenden Formel(1) (siehe 3) als eineFunktion von "x" ermittelbar. 4 zeigt diese Funktion.Es sei darauf hingewiesen, daß dasVerhältnisder Breite des flachen Scheitels 51a zum Durchmesser derKugeln 82 durch Subtrahieren von "1" von "x" ermittelt werden kann.
    [0023] Wiein 4 gezeigt, übersteigt,wenn "x" kleiner als 1,7ist, d.h. wenn die Breite des flachen Scheitels 51a wenigerals das 0,7-Fache des Durchmessers der Kugeln 82 beträgt, daserforderliche VerhältnisL'/L den Wert von2,5 und nimmt mit hoher Rate zu. Es wird nicht bevorzugt, daß das Verhältnis L'/L den Wert von 2,5 übersteigt,da die Gesamtlänge desGehäuses 6 zumAufnehmen des zylindrischen Teils 10 zu groß wird unddie gesamte elektrische Servolenkvorrichtung größer wird, was beim Einbau ineinen Fahrzeugrahmen zu Konstruktionsproblemen führt. Es ist ebenfalls nichtbevorzugt, daß "x" 2,5 übersteigt, d.h. daß die Breitedes flachen Scheitels 51a größer als das 1,5-Fache des Durchmessers derKugeln 82 beträgt,da trotz des kleinen VerhältnissesL'/L die Steigungdes Außengewindes 51 mit steigendem "x" zunimmt und keine ausreichende Mengean umgewandelter Kraft (axialer Kraft) erreicht werden kann.
    [0024] Beider derart aufgebauten elektrischen Servolenkvorrichtung wird dieLenkkraft des Lenkrads 3 über das Ritzel 4a derVorgelegewelle 4 an den Wellenzahn der Lenkzahnwelle 5 übertragen,und der Elektromotor 7 wird in gesteuerter Weise entsprechenddem durch die Lenkbetätigungdes Lenkrads 3 erzeugten Drehmoment angetrieben. Durchden Antrieb des Elektromotors 7 wird die vom Elektromotor 7 erzeugteDrehkraft der Ausgangswelle 71 über das Ritzel 11 unddas Zahnrad 14 auf die Mutter 81 übertragen,die Mutter 81 wird gedreht, das Drehmoment der Mutter 81 wird über dieKugeln 82 auf das Außengewinde 51 übertragenund die Lenkzahnwelle 5 wird in axialer Richtung durcheine Komponente der übertragenenKraft bewegt, so daß diebeim Lenken auf das Lenkrad 3 aufzubringende Kraft verringertwird. Wenn aufgrund einer von der Straßenoberfläche und dergleichen her wirkendenReaktionskraft eine Auslenkung der Lenkzahnwelle 5 auftritt,berührtder Außenbereichder Lenkzahnwelle 5, einschließlich eines als Außengewinde 51 ausgebildetenBe reichs, die Innenflächedes zylindrischen Teils 10, so daß der Auslenkbetrag der Lenkzahnwelle 5 verringertwerden kann.
    [0025] Essei darauf hingewiesen, daß dieerfindungsgemäße elektrischeServolenkvorrichtung anstelle eines die Mittelachse der Lenkzahnwelle 5 schneidendenElektromotors 7 einen koaxial zur Lenkzahnwelle 5 angeordnetenElektromotor 7 aufweisen kann. Zwar ist bei dem beschriebenenAusführungsbeispieldas zylindrische Teil 10 in einem Bereich der Lenkzahnwelle 5 zwischenden beiden Stützbereichen,dem Stützteil 9 unddem Kugelumlaufspindelmechanismus 8, angeordnet, jedochkann das zylindrische Teil 10 alternativ außerhalbdes sich zwischen den beiden Stützbereichenerstreckenden Bereichs angeordnet sein.
    [0026] Wiezuvor beschrieben, ist bei der vorliegenden Erfindung der Kontaktdruck,der beim Begrenzen des Auslenkbetrags der Lenkzahnwelle durch das zylindrischeTeil entsteht, reduziert und die Möglichkeit des Auftretens vonAbrieb der Innenflächedes zylindrischen Teils kann verringert werden.
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] Elektrische Servolenkvorrichtung mit: einer Lenkzahnwelle(5), die ein Außengewinde(51) mit einem flachen Scheitel (51a) aufweistund in Reaktion auf einen Lenkvorgang in axialer Richtung bewegbarist; einen Kugelumlaufspindelmechanismus (8) mit einer Mutter(81), die auf das Außengewinde(51) über mehrereKugeln (82) derart geschraubt ist, daß sie drehbar ist, um die Drehkrafteines Elektromotors (7) in axial gerichtete Bewegungskraftumzusetzen und die umgesetzte Bewegungskraft auf die Lenkzahnwelle(5) zu übertragen;und einem zylindrischen Teil (10), das auf der Lenkzahnwelle(5) angebracht ist, um den Auslenkbetrag der Lenkzahnwelle(5) zu begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß dieBreite des flachen Scheitels (51a) des Außengewindes(51) das 0,7- bis1,5-Fache des Durchmessers der Kugeln (82) beträgt.
    [2] Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1,bei der das Außengewinde(51) einen halbkreisförmigenNutbereich (51b) aufweist.
    [3] Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1,bei der das zylindrische Teil (10) in dem Bereich angeordnetist, in dem sich das Außengewinde (51)bewegt.
    [4] Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1,bei der die Lenkzahnwelle (5) nach Art eines mittigen Laufradsdurch ein Stützteil(9) zum Stützeneines in Eingriff mit einem Ritzel (4a) stehenden Bereichsund durch den Kugelumlaufmechanismus (8) gestützt ist.
    [5] Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 4,bei der das zylindrische Teil (10) auf der Lenkzahnwelle(5) zwischen dem Stützteil(9) und dem Kugelumlaufspindelmechanismus (8)angeordnet ist.
    [6] Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1,bei der ein dem Außengewinde(51) entsprechendes Innengewinde (81a) an einemInnenbereich der Mutter (81) ausgebildet ist und die Kugeln (82)zwischen dem Innengewinde (81a) und dem Außengewinde(51) angeordnet sind.
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    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 |
    2008-03-27| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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