DE10142028A1 - Zahnrad, Reduziergetriebemechanismus und elektrische Servolenkvorrichtung - Google Patents

Abstract

Das Zahnrad weist Schmiermittelflußregeleinrichtungen auf, die in der Lage sind, die durch die Drehung des Zahnrads verursachte Verringerung des Schmiermittels in einem Eingriffsbereich des Zahnrads wirksam zu begrenzen. Das Schmiermittel bewegt sich entlang Führungseinrichtungen, die am Zahnbereich oder Stützbereichen des Zahnrads angebracht sind, haftet an einem Schneckenrad und wird durch die Drehung des Schneckenrads in den Eingriffsbereich zurückgeführt oder es wird zwangsweise durch eine Luftströmung zurückgeführt, die von Blaseinrichtungen an den Stützbereichen erzeugt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnrad mit einer Einrichtung zum Steuern des Flusses von Schmiermittel, einen das Zahnrad aufweisenden Reduzier­ getriebemechanismus und eine den Reduziergetriebemechanismus aufweisende elektrische Servolenkvorrichtung.

Eine elektrische Servolenkvorrichtung weist eine Lenkwelle mit einer Eingangs­ welle, die mit einem Lenkrad verbunden ist, und einer Ausgangswelle auf, die mit der Eingangswelle über eine Torsionsstange verbunden ist, welche durch das über das Lenkrad aufgebrachte Lenkdrehmoment verdreht wird. Ferner ist ein Drehmomentsensor zum Erkennen des Drehmoments basierend auf der relativen Verschiebung der Ausgangs- und der Eingangswelle in der Drehrichtung vorgesehen. Ein Lenkunterstützungsmotor erzeugt eine Antriebs­ kraft entsprechend der Größe des Lenkdrehmoments in Richtung der Wirkung des Lenkdrehmoments, basierend auf dem Erkennungsergebnis des Sensors. Schließlich ist ein Reduziergetriebemechanismus zum Übertragen der Ausgangs­ leistung des Motors an die Lenkwelle vorgesehen.

Fig. 9 ist eine perspektivische Querschnittsdarstellung senkrecht zur Lenkwelle, welche den Aufbau eines Reduziergetriebemechanismus und der Motoreinheit einer elektrischen Servolenkvorrichtung nach dem Stand der Technik darstellt.

Das Reduziergetriebe 100 ist vom Schneckengetriebetyp und weist eine Schnecke 101 und ein Schneckenrad 102 auf. Die Schnecke 101 hat in der Mitte einen Zahnbereich 101a in Form einer zylindrischen Schraube sowie Stützbereiche 121 und 122 an beiden Enden. Ein Ende des Stützbereichs 122 ist mit einer Ausgangswelle 103a eines Lenkunterstützungsmotors 103 beispiels­ weise über ein Gelenk verbunden.

Die Schnecke 101 ist in ein einen Schneckenhalter eines Gehäuses so eingesetzt, daß Lager 104 und 105, beispielsweise Kugel- oder Rollenlager, mit den Stützbereichen 122 und 121 an beiden Enden der Schnecke 101 zusammen­ greifen. Der Abstand zwischen den Eingriffsbereichen des Schneckenhalters, die in die beiden Lager 104 und 105 eingreifen, ist gleich dem Abstand zwischen den beiden Lagern 104, 105. Die Schnecke 101 ist in den Schneckenhalter eingesetzt, indem die beiden Lager 104, 105 beim Einführen der Schnecke 101 in den Schneckenhalter von einem der Eingriffsbereiche her in Eingriff mit den Eingriffsbereichen gebracht werden.

Ein Schmiermittel G (beispielsweise Fett) mit hohe Viskosität ist auf dem Zahnbereich 102a des Schneckenrads 102 und dem Zahnbereich 101a der Schnecke 101 aufgebracht, um die mit der Zeit zunehmende Abrasion ein­ zuschränken.

Wenn bei dem genannten Aufbau die Rotation des Motors 103 an die Schnecke 101 übertragen wird, verändert sich der Zusammengriff des Zahnbereichs 101a der Schnecke 101 und des Zahnbereichs 102a des Schneckenrads 102 ständig. Das zuvor auf die Zahnbereiche 101a und 102a aufgebrachte Schmier­ mittel G wird mit der Veränderung des Zusammengreifens der Zahnbereiche 101a, 102a aus dem Bodenbereich zum Zahnkopfbereich gekratzt, so daß die Schmiermittelmenge in der Nähe des Eingriffsbereichs 119, in dem die beiden Zahnbereiche kämmen, vorübergehend erhöht ist. Das Schmiermittel G wird aufgrund seiner Viskosität in den Zahnbereichen 101a und 102a gehalten.

Da jedoch die auf den Zahnbereichen 101a, 102a vorgesehene Menge an Schmiermittel G im Verlauf der Zeit geringer wird, kommt es zu Schmier­ versagen aufgrund fehlenden Schmiermittels G im Eingriffsbereich 119. Das Schmierversagen erhöht darüber hinaus die Abrasionsverluste an den Zahn­ bereichen 101a und 102a, woraus ungewöhnliche Geräusche resultieren.

Infolge der Suche nach dem Grund für die genannte Verringerung der Schmier­ mittelmenge ergab sich folgende Erkenntnis. Durch die Drehung er Schnecke 101 wird das auf die Zahnbereiche 101a, 102a aufgebrachte Schmiermittel G in Richtung des Zahnverlaufs entlang des Zahnprofils des Zahnbereichs 101a gedrückt. Wenn die Schmiermittelmenge in der Nähe des Eingriffsbereichs 119 durch eine Veränderung des Kämmens der Zahnbereiche 101a der Schnecke und des Zahnbereichs 102a des Schneckenrads vorübergehend erhöht wird, fließt das Schmiermittel G in dem Bereich, in dem die Menge erhöht ist, in Richtung des Zahnverlaufs entlang des Zahnprofils des Zahnbereichs 101a. Da dieser Zahnbereich der Schnecke einen schraubenlinienartigen Verlauf hat, wird ein Teil des Schmiermittels G in axialer Richtung entlang des Zahnver­ laufs des Zahnbereichs 101a durch das Fließen des Schmiermittels verteilt und fließt schließlich an beiden axialen Enden des Zahnbereichs 101a aus diesem aus. Auf diese Weise wird die Schmiermittelmenge im Eingriffsbereich 119 allmählich verringert.

Ferner wird in dem Reduziergetriebe 100 der elektrischen Servolenkvorrichtung die Schnecke 101 entsprechend der Drehzahl des Motors 103 mit 1000 bis 2000 U/min getrieben. Da die Schnecke 101 mit einer im Vergleich zum Schneckenrad 102 relativ hohen Drehzahl getrieben wird, wird ein Teil des Schmiermittels G der Schnecke 101 durch die Zentrifugalkraft bei der Drehung der Schnecke 101 abgeschleudert. Das abgeschleuderte Schmiermittel G haftet an der Innenfläche des Gehäuses, das die Schnecke 101 trägt. Bei dem herkömmlichen Reduziergetriebe 100 ist der Schneckenhalter des Gehäuses mit dem selben Durchmesser über die gesamte Länge ausgebildet und es existiert ein relativ großer Raum zwischen der Zahnkopffläche der Schnecke 101 und der Innenfläche des Gehäuses. Infolgedessen ist die Menge des an der Innenfläche des Gehäuses haftenden Schmiermittels G relativ groß und die Schmiermittel menge auf den Zahnbereichen nimmt allmählich ab.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Zahnrad, das in der Lage ist, den Verlust von Schmiermittel zu verhindern sowie ein Reduziergetriebe zu schaffen, das dieses Zahnrad aufweist. Ferner ist eine elektrische Servolenkvorrichtung vorgesehen, welche dieses Reduziergetriebe aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 2, 3, 5, 10 und 11 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.

Das erfindungsgemäße Zahnrad ist in der Lage, das an den Zahnbereichen vorgesehene Schmiermittel über einen langen Zeitraum dort zu halten.

Ein erfindungsgemäßes Zahnrad weist in seinem Mittelbereich einen Zahnbereich und an den beiden Enden Stützbereiche auf, wobei im wesentlichen kegel­ stumpfförmige Führungsteile mit verjüngten Bereichen zum Führen von Schmiermittel am Zahnbereich oder an den Stützbereichen angebracht sind, deren kleinerer Durchmesser der Mitte in axialer Richtung des Zahnbereichs zugewandt ist. Wenn bei diesem Aufbau das auf dem Zahnbereich des Zahnrads aufgebrachte Schmiermittel mit der Drehung des Zahnrads von den axialen Enden des Zahnbereichs zur Außenseite desselben fließt, fließt das Schmiermittel entlang der verjüngten Bereiche der Führungsteile durch Zentrifugalkraft in radialer Richtung der Führungsteile, haftet an einem Zahnbereich eines Zahnrads, das mit dem genannten Zahnrad kämmt, und wird durch die Drehung des Zahnrads zum Eingriffsbereich zurückgeführt.

Alternativ kann das Zahnrad an den Stützbereichen mit Blaseinrichtungen versehen sein, die eine Luftströmung auf den Zahnbereich richten. Wenn bei diesem Aufbau das Schmiermittel am Eingriffsbereich als Teil des auf dem Zahnbereich des Zahnrads vorgesehenen Schmiermittels durch die Drehung des Zahnrads aus dem Zahnbereich fließt, wird eine Luftströmung auf das fließende Schmiermittel gerichtet, die von den Blaseinrichtungen durch die Drehung des Zahnrads erzeugt wird und von den Stützbereichen her in Richtung des Zahnbereichs strömt, so daß das Schmiermittel zum Eingriffsbereich zurück geführt wird.

Als weitere Alternative kann das Getriebe zwischen dem Zahnbereich und den Stützbereichen mit Flußbegrenzungsvorsprüngen zum Begrenzen des Fließens von im Zahnbereich befindlichem Schmiermittel zu den Stützbereichen versehen sein. Die Vorsprünge können nach einem Ausführungsbeispiel als Kreis ausgebildet sein, der von der gesamten Umfangsfläche des Endbereichs in axialer Richtung des Zahnbereichs vorsteht. Die Flußbegrenzungsvorsprünge gemäß diesen Alternativen hindern das zuvor auf den Zahnbereich aufgebrachte Schmiermittel daran, mit der Drehung eines kleinen Zahnrads vom Zahnbereich in Richtung der Stützbereiche zu fließen. Der Ausfluß von Schmiermittel aus dem Zahnbereich der alternativen Zahnräder ist somit im Vergleich mit einem Zahnrad ohne Flußbegrenzungsvorsprünge geringer und das Schmiermittel wird über einen langen Zeitraum zufriedenstellend zurückgehalten.

Ein erfindungsgemäßes Reduziergetriebe weist ein kleines Zahnrad mit einem Zahnbereich und Stützbereichen, ein großes Zahnrad, das mit dem kleinen Zahnrad kämmt, und ein die Stützbereiche drehbar stützendes Gehäuse auf, wobei die dem Zahnbereich zugewandte Innenfläche des Gehäuses einen Dispersionsbegrenzungsbereich nahe einer Zahnkopffläche des Zahnbereichs aufweist, der ein durch Zentrifugalkraft bewirktes Verteilen oder Wegschleudern des Schmiermittels vom Zahnbereich begrenzt. Der Dispersionsbegrenzungs­ bereich kann mit einer kreisrunden Fläche unter im wesentlichen gleichem Abstand zur Zahnkopffläche des Zahnbereichs ausgebildet sein. Da der Raum zwischen der Zahnkopffläche des kleinen Zahnrads und dem Dispersions­ begrenzungsbereich im Gehäuse eng ist, ist die Menge des durch Zentrifugalkraft vom kleinen Zahnrad an die Innenfläche des Gehäuses geschleuderten Schmier­ mittels im Vergleich mit einer Struktur ohne Dispersionsbegrenzungsbereich geringer, so daß das Schmiermittel über einen langen Zeitraum zufriedenstellend zurückgehalten wird.

Ein alternatives Ausführungsbeispiel des Reduziergetriebes weist ein kleines Zahnrad, ein mit diesem kämmendes großes Zahnrad und ein die Stützbereiche drehbar stützendes Gehäuse auf; ferner sind ein Dispersionsbegrenzungsbereich sowie Flußbegrenzungsvorsprünge vorgesehen. Bei diesem Aufbau ist die anhaftende Menge an Schmiermittel im Vergleich zu Getrieben ohne Dispersions­ begrenzungsbereich geringer und der Fluß des Schmiermittels vom Zahnbereich in Richtung der Stützbereiche ist durch Flußbegrenzungsvorsprünge begrenzt. Infolgedessen ist der Ausfluß an Schmiermittel aus dem Zahnbereich gegenüber einem Aufbau ohne Flußbegrenzungsvorsprünge geringer, so daß das Schmier­ mittel über einen langen Zeitraum zufriedenstellend zurückgehalten wird.

Eine andere alternative Ausführungsform des Reduziergetriebes sieht ein Reduziergetriebe vor, das außer den genannten Zahnrädern und dem Disper­ sionsbegrenzungsbereich, zwischen dem Zahnbereich des kleinen Zahnrads und den Stützbereichen mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Vorsprünge aufweist, die vom Zahnbereich zu den Stützbereichen fließendes Schmiermittel in radialer Richtung der Stützbereiche verteilen. Bei diesem Aufbau wird das vom Zahnbereich in Richtung der Stützbereiche fließende Schmiermittel durch die Vorsprünge in radialer Richtung verteilt. Da der Raum zwischen den Vorsprüngen und dem Dispersionsbegrenzungsbereich des Gehäuses relativ klein ist, wird das Schmiermittel in Richtung der Zähne des großen Zahnrads entlang des Dispersionsbegrenzungsbereichs verteilt. Das zuvor an den Zähnen vorhanden gewesene Schmiermittel wird durch die Drehung des großen Zahnrads in den Eingriffsbereich von großem und kleinem Zahnrad zurückgeführt und damit ist der Verlust an Schmiermittel extrem gering.

Nach einem anderen alternativen Ausführungsbeispiel ist der Dispersions­ begrenzungsbereich aus einem zylindrischen Teil mit einer Einsetzöffnung gebildet, in welcher der Eingriffsbereich des großen Zahnrads und des kleinen Zahnrads angeordnet ist. Da bei diesem Aufbau der Raum zwischen der Zahnkopffläche des kleinen Zahnrads und dem zylindrischen teil im Gehäuse relativ eng ist, ist die Menge an Schmiermittel, die durch die Zentrifugalkraft vom kleinen Zahnrad an die Innenfläche des Gehäuses geschleudert wird, im Vergleich mit einer Struktur ohne Dispersionsbegrenzungsbereich geringer, so daß das Schmiermittel über einen langen Zeitraum zufriedenstellend zurückgehalten wird. Da ferner das zylindrische Teil im Gehäuse angeordnet ist, ist der Stützaufbau des kleinen Zahnrads im Gehäuse gleich der bereits bestehenden Konstruktion und kann mittels der bekannten Herstellungs­ verfahren und somit unter Verringerung der Kosten hergestellt werden.

Die erfindungsgemäße elektrische Servolenkvorrichtung weist ein Zahnrad, das mit der Drehwelle eines Lenkunterstützungsmotors verbunden ist, und ein Zahnrad auf, das mit dem ersteren Zahnrad kämmt, um die Drehzahl des Motors zu reduzieren, und die resultierende Drehzahl an eine Drehwelle überträgt. Die Lenkung wird durch Übertragen der Drehung des Motors auf die Lenkwelle unterstützt. Die elektrische Servolenkvorrichtung weist ein Zahnrad auf, welches das fließende Schmiermittel durch Führungsteile automa­ tisch an den Eingriffsbereich zurückführt, oder ein Zahnrad, welches das fließende Schmiermittel durch Blaseinrichtungen zwangsweise zum Eingriffs­ bereich zurückführt, so daß das Schmiermittel über einen langen Zeitraum zufriedenstellend im Eingriffsbereich zurückgehalten wird. Es ist daher möglich, das Fehlen von Schmiermittel am Eingriffsbereich und dadurch verursachte Schmierungsmängel zu verringern sowie außergewöhnliche Geräusche durch die zunehmende Abrasionsverluste im Zahnbereich zu vermeiden.

Ein alternatives Ausführungsbeispiel der elektrischen Servolenkvorrichtung weist ein Reduziergetriebe, einen Lenkunterstützungsmotor, der mit Stützberei­ chen des kleinen Zahnrads verbunden ist, und eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen der Antriebskraft des großen Zahnrades bzw. der Umdrehung des Motors auf einen Lenkmechanismus. Bei diesem Aufbau ist es möglich, den axial gerichteten Fluß des zuvor im Eingriffsbereich vorgesehenen Schmier­ mittels und die Menge des durch die Zentrifugalkraft vom kleinen Zahnrad an die Innenseite des Gehäuses geschleuderten Schmiermittels zu verringern. Auf diese Weise wird das Schmiermittel zufriedenstellender über einen langen Zeitraum gehalten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen im einzelnen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße elektrische Servolenkvorrichtung;

Fig. 2 einen Querschnitt senkrecht zur Lenkwelle zur Darstellung des Aufbaus eines Reduziergetriebes und einer Motoreinheit einer ein Zahnrad aufweisenden erfindungsgemäßen elektrischen Servolenk­ vorrichtung;

Fig. 3A einen Querschnitt senkrecht zur Lenkwelle zur Darstellung des Aufbaus eines Reduziergetriebes und einer Motoreinheit einer ein anderes Ausführungsbeispiel eines Zahnrads aufweisenden erfin­ dungsgemäßen elektrischen Servolenkvorrichtung;

Fig. 3B eine perspektivische Darstellung einer Blaseinrichtung;

Fig. 4 eine Vorderansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Zahnrads;

Fig. 5 einen Querschnitt zur Darstellung des Aufbaus eines Reduziergetrie­ bes nach dem Ausführungsbeispiel 3;

Fig. 6 einen Querschnitt zur Darstellung des Aufbaus eines Reduziergetrie­ bes nach dem Ausführungsbeispiel 4;

Fig. 7 einen Querschnitt zur Darstellung des Aufbaus eines Reduziergetrie­ bes nach dem Ausführungsbeispiel 5;

Fig. 8 einen Querschnitt zur Darstellung wesentlicher Teile des Reduzier­ getriebes nach dem Ausführungsbeispiel 5; und

Fig. 9 einen Querschnitt senkrecht zur Lenkwelle zur Darstellung des Aufbaus eines Reduziergetriebes und einer Motoreinheit einer herkömmlichen elektrischen Servolenkvorrichtung.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 1 zeigt einen vertikalen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße elektri­ sche Servolenkvorrichtung. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt senkrecht zur Lenkwelle zur Darstellung des Aufbaus eines Reduziergetriebes und einer Motoreinheit einer ein Zahnrad aufweisenden erfindungsgemäßen elektrischen Servolenkvorrichtung.

Ein Lenkrad 5 ist mit einer Eingangswelle 6 verbunden. Die Lenkwelle ist durch Verbinden der Eingangswelle 6 mit einer Ausgangswelle 8 über eine Torsions­ stange 7 gebildet. Ferner ist ein Drehmomentsensor 9 an der Lenkwelle angebracht, und eine nicht dargestellte Motorsteuerschaltung steuert einen Lenkunterstützungsmotor 4 basierend auf dem Erkennungsergebnis des Drehmomentsensors 9.

Eine Ausgangswelle 4a des Motors 4 ist mit einem Stützbereich 222 an einem Ende einer Schnecke 2 verbunden, die orthogonal zur Achse der Ausgangswelle 8 angeordnet ist. Die Schnecke 2 ist eine zylindrische Schnecke und weist einen Zahnbereich 21 in Form einer zylindrischen Schraube sowie Stützbereiche 221 und 222 an beiden axialen Enden des Zahnbereichs 21 auf, die Stützberei­ che 221, 222 sind drehbar in Lagern B1, B2 gestützt.

Ein Schneckenrad 3 ist an der Ausgangswelle 8 so angeordnet, daß ein Zahnbereich 31 an der Außenumfangsfläche an der Mitte des Zahnbereichs 21 angreift und mit der Schnecke kämmt.

Ein hochviskoses Schmiermittel G, beispielsweise Fett, ist auf dem Zahnbereich 31 und dem Zahnbereich 21 vorgesehen.

An beiden axialen Enden des Zahnbereichs 21 sind Bereiche 21b1 und 21b2 mit kleinem Durchmesser ausgebildet. Kegelstumpfförmige Führungsteile 21a1 und 21a2 sind an den Bereichen 21b1, 21b2 angebracht, wobei die oberen Flächen 21c1, 21c2 der Bereiche in axialer Richtung des Zahnbereichs 21 der Mitte zugewandt sind. Die Führungsteile 21a1 und 21a2 sind zur Verringe­ rung der Leerräume zwischen den beiden Enden des Zahnbereichs 21 und dem Zahnbereich 31 angeordnet, und Teile der sich verjüngenden, schrägen Bereiche 21d1, 21d2 der Führungsteile 21a1, 21a2 liegen entlang des Außen­ umfangs des Schneckenrads 3.

Bei dem genannten Aufbau der Zahnräder bzw. des von diesen gebildeten Getriebes fließt das Schmiermittel G, das sich mit der Drehung der Schnecke 2 zur Außenseite des Zahnbereichs 21 der Schnecke bewegt hat, entlang der schrägen Bereiche 21d1, 21d2 der Führungsteile 21a1, 21a2 und haftet aufgrund der Viskosität des Schmiermittels G am Zahnbereich 31 des Schneckenrades 3. Mit dem durch die Drehung des Schneckenrads 3 erfolgenden Zurückführen des Schmiermittels G in den Eingriffsbereich 20 der beiden Zahnbereiche bleibt das Schmiermittel G selbsttätig erhalten.

Die schrägen Bereiche 21d1, 21d2 der Führungsteile 21a1, 21a2 können konkav ausgebildet sein. Bei dem genannten Ausführungsbeispiel sind die Führungsteile 21a1, 21a2 separat von dem Zahnbereich 21 ausgebildet und am Zahnbereich 21 befestigt. Jedoch können die Führungsteile 21a1, 21a2 und der Zahnbereich 21 als einzelner Körper ausgebildet werden, oder die separat vom Zahnbereich 21 ausgebildeten Führungsteile 21a1, 21a2 können nahe dem Zahnbereich 21 an den Stützbereichen 221, 222 angebracht sein.

Bei dem beschriebenen Aufbau der elektrischen Servolenkvorrichtung erkennt der Drehmomentsensor 9 ein auf das Lenkrad 5 aufgebrachtes Lenkdrehmoment basierend auf der relativen Verschiebung der Eingangswelle 6 und der Ausgangs­ welle 8 in Drehrichtung. Der Motor 4 erzeugt in Richtung der Wirkung des Lenkdrehmoments eine Antriebskraft entsprechend dem Betrag des Lenk­ drehmoments basierend auf der Erkennung durch den Drehmomentsensor 9. Wenn sich die Schnecke 2 durch die Übertragung der Drehung des Motors 4 auf die Schnecke 2 dreht, fließt das anfangs im Zahnbereich 21 befindliche Schmiermittel G mit der Drehung der Schnecke 2 aus dem Zahnbereich 21. Zwar wird die Menge des Schmiermittels G im Zahnbereich 21 durch dieses Fließen verringert, jedoch führt die Schnecke 2 das fließende Schmiermittel G durch die Führungsteile 21a1, 21a2 selbsttätig in den Eingriffsbereich 20 zurück. Bei der elektrischen Servolenkvorrichtung mit der Schnecke 2 wird somit das Schmiermittel G über einen langen Zeitraum effektiv im Eingriffs­ bereich 20 gehalten.

Ausführungsbeispiel 2

Fig. 3A zeigt einen Querschnitt senkrecht zur Lenkwelle zur Darstellung des Aufbaus eines Reduziergetriebes und einer Motoreinheit einer ein anderes Ausführungsbeispiel eines Zahnrads aufweisenden erfindungsgemäßen elektri­ schen Servolenkvorrichtung. Fig. 3B ist eine perspektivische Darstellung einer Blaseinrichtung. In diesen Figuren ist der Aufbau des Reduziergetriebes und der Motoreinheit gleich den in Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen, mit der Ausnahme, daß an den Stützbereichen 221, 222 statt der Führungsteile 21a1, 21a2 Blaseinrichtungen 22a1, 22a2 vorgesehen sind. Die Blaseinrichtungen 22a1, 22a2 weisen Scheiben 22b1, 22b2 auf, deren jeweiliger Mittelbereich auf den Stützbereichen 221 und 222 der Schnecke 2 angebracht ist. Die Scheiben 22b1, 22b2 haben an ihren Außenumfangsflächen mehrere Flügel 22c1, 22c2, die mit der Drehung der Stützbereiche 221, 222 Wind erzeugen.

Bei dem genannten Aufbau können die Blaseinrichtungen 22a1, 22a2 das Schmiermittel G durch die Blasfunktion aktiver zum Eingriffsbereich 20 zurück­ führen als dies die Führungseinrichtungen 21a1, 21a2 können. Der von einer Blaseinrichtung 22a1 erzeugte Wind stört den von der anderen Blaseinrichtung 22a2 erzeugten Wind nicht. Wird die Schnecke 2 von der Seite des Motors (X-Richtung) gesehen in Fig. 3A nach rechts gedreht, fließt das Schmiermittel G in dem Bereich, in dem die Menge wie zuvor beschrieben zeitweilig erhöht ist, in Richtung des Stützbereichs 222 entlang dem Zahnprofil des Zahnbereichs 21 auf den Motor 4 zu (Y-Richtung). Da jedoch die am Stützbereich 222 auf der Motorseite angebrachte Blaseinrichtung 22a2 von der Stützeinrichtung 222 in Richtung des Eingriffsbereichs 20 bläst, um so den Fluß zu regeln, wird das fließende Schmiermittel G zum Eingriffsbereich 20 zurückgeführt. Da die Blaseinrichtung 22a1 auf der motorabgewandten Seite in zum Motor 4 ent­ gegengesetzte Richtung (X-Richtung) bläst, stört der Wind der Blaseinrichtung 22a1 das Blasen in Richtung des Eingriffsbereichs 20 nicht. Wenn andererseits die Schnecke 2 in Fig. 3A nach links (in X-Richtung gesehen) gedreht wird, fließt das Schmiermittel G in Richtung des Stützbereichs 221 auf der motor­ abseitigen Seite entlang des Zahnprofils des Zahnbereichs 21. Da die am Stützbereich 221 angebrachte Blaseinrichtung 22a1 vom Stützbereich 221 in Richtung des Eingriffsbereichs 20 bläst, um so den Fluß zu regeln, wird das fließende Schmiermittel G zum Eingriffsbereich 20 zurückgeführt. Da die Blaseinrichtung 22a2 auf der entgegengesetzten Seite in Richtung des Motors 4 bläst, stört deren Wind nicht die Blaswirkung in Richtung des Eingriffsbereichs 20. Auf diese Weise wird das Schmiermittel G zwangsweise im Eingriffsbereich gehalten.

Da die Bewegungsrichtung des Schmiermittels G sich mit der Drehrichtung der Schnecke 2 ändert, sind die Blaseinrichtungen 22a1, 22a2 derart aufgebaut, daß die Richtungen der von den Flügeln 22c1, 22c2 erzeugten Luftströmung jeweils einer Bewegungsrichtung des Schmiermittels G entsprechen.

Durch den genannten Aufbau wird bei der elektrischen Servolenkvorrichtung, ähnlich wie bei derjenigen des Ausführungsbeispiels 1, das aus dem Eingriffs­ bereich 20 austretende Schmiermittel G in diesen zurückgeführt, wobei dies im Ausführungsbeispiel 2 durch die Blaseinrichtungen 22a1, 2a2 zwangsweise erfolgt. Auf diese Weise wird das Schmiermittel G über einen langen Zeitraum wirksam im Eingriffsbereich 20 gehalten.

Ausführungsbeispiel 3

Fig. 4 ist eine Vorderansicht des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Zahnrads. Der Aufbau des dargestellten Zahnrads entspricht dem Aufbau des Zahnrads des Ausführungsbeispiels 1, mit der Ausnahme, daß Fließbegrenzungsvorsprünge 10a und 10b zum Begrenzen des Schmiermittelflusses vom Zahnbereich 21 in Richtung der Stützbereiche 221 und 222 an den axialen Enden des Zahn­ bereichs 21 anstelle der Führungsteile 21a1 und 21a2 vorgesehen sind.

Beide Endbereiche des Zahnbereichs 21 weisen zahnfreie Bereich 23a und 23b mit im wesentlichen denselben Abmessungen wie der Zahnbereich 21 auf, wobei die zahnfreien Bereiche 23a und 23b mit den Fließbegrenzungsvor­ sprüngen 10a und 10b versehen sind.

Die Fließbegrenzungsvorsprünge 10a und 10b sind einstückig mit den zahnfreien Bereichen 23a, b ausgebildete Ringe, die von der gesamten Umfangsfläche der zahnfreien Bereiche 23a, b abstehen und den Schmiermittelfluß vom Zahnbereich 21 in Richtung der Stützbereiche 221 und 222 begrenzen.

Ein wie beschrieben aufgebautes Zahnrad A dient beispielsweise als die Schnecke 2 eines Reduziergetriebes 1a. Fig. 5 ist eine Querschnittsdarstellung des Reduziergetriebes.

Das Reduziergetriebe 1a weist ein Schneckenrad 3, das mit Zahnbereich 21 der Schnecke 2 kämmt, mit den Stützbereichen 221 und 22 verbundene Lager B1 und B2 und ein Gehäuse 11 auf, das die Schnecke 2 über die Lager B1 und B2 drehbar stützt. Das Reduziergetriebe 1a reduziert die Drehzahl des Motors 4, der mit einem Stützbereich 222 verbunden ist, und überträgt die resultierende Drehzahl auf das Schneckenrad 3.

Das Gehäuse 11 ist in axialer Richtung der Schnecke 2 langgestreckt. An einem in Längsrichtung des Gehäuses 11 in Fig. 5 rechts gelegenen Ende ist eine erste Einsetzbohrung 11a und eine Gewindebohrung 11b ausgebildet, während eine zweite Einsetzbohrung 11c und eine Gewindebohrung 11d auf der anderen, in Fig. 5 linken Seite des Gehäuses ausgebildet ist. Ferner ist auf der dem Zahnbereich 21 zugewandten Innenseite des Gehäuses, d. h. zwischen der ersten und der zweiten Einsetzbohrung 11a, 11c, nahe dem Zahnkopfbereich des Zahnbereichs 21 ein Dispersionsbegrenzungsbereich 11e zum Begrenzen des durch Zentrifugalkraft bewirkten Wegschleuderns oder Verteilens des Schmiermittels G aus dem Eingriffsbereich 20 vorgesehen.

Bei der Herstellung des Gehäuses 11 werden das Gehäuse und der Dispersions­ begrenzungsbereich 11e miteinander einstückig ausgebildet, wobei der Dispersionsbegrenzungsbereich 11e einen geringeren Durchmesser hat als die Eingriffsbohrungen 11a und 11c sowie einen kreisförmigen Querschnitt mit im wesentlichen gleichem Abstand von der Zahnkopffläche des Zahnbereichs 21. Auf einer Seite ist in Umfangsrichtung des Dispersionsbegrenzungsbereichs 11e eine Einsetzbohrung 11f ausgebildet, in welcher der Eingriffsbereich 20 von Schneckenrad 3 und Schnecke 2 liegt.

Eine Kappe 12 ist in die Gewindebohrung 11d eingeschraubt, um das ent­ sprechende Ende des Gehäuses 11 zu schließen. Das Lager B1 ist durch die Kappe 12 fixiert. Ein Gewindering 13 ist in die andere Gewindebohrung 11b eingeschraubt, um das andere Lager B2 zu fixieren.

Das derart aufgebaute Reduziergetriebe findet in einer Servolenkvorrichtung nach Fig. 1 Verwendung. Der Stützbereich 222 der Schnecke 2 ist mit der Ausgangswelle 4a des Motors 4 verbunden. Das Schneckenrad 3 ist mittig auf der Ausgangswelle 8 vorgesehen. Die Drehung der Ausgangswelle 4a ist wird durch das Kämmen der Schnecke 2 und des Schneckenrads 3 reduziert und an die Ausgangswelle 8 übertragen. Die Drehung wird ferner von der Ausgangswelle 8 beispielsweise an einen nicht dargestellten Zahnstangen- Lenkmechanismus über ein Kardangelenk übertragen. Die Ausgangswelle 8 und das Kardangelenk bilden die Einrichtungen zum Übertragen der Antriebs­ kraft des Schneckenrades 3 zum Lenkmechanismus.

Wenn die Schnecke 2 in einer Servolenkvorrichtung mit dem zuvor beschriebe­ nen Reduziergetriebe 1a verwendet werden soll, wird die Schnecke 2 beispiels­ weise in Eingriff mit dem Lager B2 von der ersten Einsetzbohrung 11a her in das Gehäuse 11 eingesetzt, das Lager B2 wird in die erste Einsetzbohrung 11a eingesetzt und der Gewindering 13 wird in die Gewindebohrung 11b eingeschraubt. Der motorseitige Stützbereich 222 der Schnecke 2 wird vom Gehäuse 11 gestützt, um die axiale Bewegung der Schnecke 2 einzuschränken.

Die Innenumfangsfläche des anderen Lagers B1 wird mit dem Stützteil 221 der Schnecke 2 verbunden, während die Außenumfangsfläche in Eingriff mit der zweiten Einsetzbohrung 11c gebracht wird. Wenn die Kappe 12 in die Gewindebohrung 11d eingeschraubt wird, ist der Stützbereich 221 der Schnecke 2 durch das Gehäuse 11 gestützt. Während des Einsetzens der Schnecke 2 wird das Schmiermittel G auf den Umfang der Schnecke 2 und des mit dieser kämmenden Eingriffsbereichs 20 des Schneckenrads 3 aufgebracht.

Bei aufgebrachtem Schmiermittel G bewegt sich, wenn der Motor 4 zur Lenkunterstützung betrieben wird, trotz der Viskosität des Schmiermittels, die den größten Teil auf der Schnecke 2 und dem Schneckenrad 3 hält, ein Teil des Schmiermittels G, in axialer Richtung der Schnecke 2, während es in Richtung des Zahnverlaufs entlang des Zahnprofils der Schnecke 2 fließt. Da der Schmiermittelfluß in axialer Richtung durch die an den zahnfreien Bereichen 23a, 23b ausgebildeten Fließbegrenzungsvorsprünge 10a und 10b eingeschränkt ist, ist es möglich, die Verringerung der Schmiermittelmenge zu begrenzen. Da der Raum zwischen den Fließbegrenzungsvorsprüngen 10a, 10b und dem Dispersionsbegrenzungsbereich 11e des Gehäuses 11 relativ klein ist, wird das an den Umfangsflächen der Fließbegrenzungsvorsprünge 10a, 10b angesammelte Schmiermittel G durch Zentrifugalkraft in Richtung des Zahnbereichs 31 des Schneckenrads 3 geschleudert. Haftet das Schmier­ mittel G wieder am Zahnbereich 31, wird es durch die Drehung des Schnecken­ rads 3 in den Eingriffsbereich 20 zurückgeführt. Daher ist bei der beschriebenen elektrischen Servolenkvorrichtung der Verlust an Schmiermittel G extrem gering.

Ein Teil des Schmiermittels G im Eingriffsbereich 20 wird durch die durch die Drehung der Schnecke 2 erzeugte Zentrifugalkraft weggeschleudert und haftet am Dispersionsbegrenzungsbereich 11e des Gehäuses 11. Da der Raum zwischen dem Dispersionsbegrenzungsbereich 11e und dem Zahnbereich 21 der Schnecke 2 im Vergleich zu einer Struktur ohne Dispersionsbegrenzungs­ bereich extrem klein ist, ist es möglich, die an der Gehäusewand anhaftende Schmiermittelmenge gegenüber einer solchen Struktur zu verringern. Somit wird das Schmiermittel G über einen langen Zeitraum zufriedenstellend bewahrt. Aus diesem Grunde ist es ferner möglich, die im Eingriffsbereich 20 vor­ zusehende Schmiermittelmenge im Vergleich mit einer Struktur ohne die Fließbegrenzungsvorsprünge 10a und 10b und den Dispersionsbegrenzungs­ bereich 11e zu verringern, wodurch Kosten eingespart werden können.

Bei dem Ausführungsbeispiel 3 sind die Fließbegrenzungsvorsprünge 10a, 10b und die zahnfreien Bereiche 23a, 23b einstückig ausgebildet. Die Fließ­ begrenzungsvorsprünge 10a, 10b können als Ringe separat von den zahnfreien Bereichen 23a, 23b und den Stützbereichen 221, 222 ausgebildet werden und durch Pressung aufgebracht werden. Da die Vorsprünge aus einem billigeren Material hergestellt werden können als die Schnecke 2, werden die Kosten weiter gesenkt.

Ausführungsbeispiel 4

Fig. 6 ist eine Querschnittsdarstellung des Aufbaus eines Reduziergetriebes nach dem Ausführungsbeispiel 4.

Das Reduziergetriebe 1a nach dem Ausführungsbeispiel 4 weist den Dispersions­ begrenzungsbereich 11e im Gehäuse 11 und mehrere prismenförmige Vor­ sprünge 14a und 14b auf, die anstelle der Fließbegrenzungsvorsprünge 10a, 10b mit gegenseitigem Abstand umfangsmäßig verteilt auf den Umfangsflächen der zahnfreien Bereiche 23a, 23b angeordnet sind.

Hierbei sind die Vorsprünge 14a, b und die zahnfreien Bereiche 23a, b einstückig miteinander ausgebildet. Das Reduziergetriebe kann jedoch auch mehrere Vorsprünge 14a, b aufweisen, die von einem Eingriffszylinder vorstehen, der an den zahnfreien Bereichen 23a, b angreift, wobei die Vorsprünge 14a, 14b an den zahnfreien Bereichen 23a, b angreifen und befestigt sind.

Wenn im Ausführungsbeispiel 4 ein Teil des im Eingriffsbereich 20 vorhandenen Schmiermittels G mit der Drehung der Schnecke 2 zwischen die Vorsprünge 14a, b fließt, wird das fließende Schmiermittel G durch die Vorsprünge 14a, 14b in radialer Richtung der Schnecke 2 verteilt. Da der Raum zwischen den Vorsprüngen 14a, b und dem Dispersionsbegrenzungsbereich 11e des Gehäuses 11 relativ klein ist, wird das Schmiermittel G von der Einsetzbohrung 11f entlang des Dispersionsbegrenzungsbereichs 11e in Richtung des Zahnbereichs 31 des Schneckenrads 3 verteilt. Das daran haftende Schmiermittel G wird mit der Drehung des Schneckenrads 3 in den Eingriffsbereich 20 zurückgeführt, so daß die Verringerung des Schmiermittels G extrem gering ist.

Der übrige Aufbau sowie die entsprechenden Bezugszeichen entsprechen den Ausführungsbeispielen 1 bis 3. Eine detaillierte Beschreibung der betreffenden Teile entfällt hier.

Ausführungsbeispiel 5

Fig. 7 ist eine Querschnittsdarstellung des Aufbaus eines Reduziergetriebes nach dem Ausführungsbeispiel 5. Fig. 8 ist eine Querschnittsdarstellung wesentlicher Bereiche.

Bei dem Reduziergetriebe nach Ausführungsbeispiel 5 sind der Dispersions­ begrenzungsbereich 11e und das Gehäuse 11 als separate Teile ausgebildet und der Dispersionsbegrenzungsbereich 11e ist in das Gehäuse 11 eingesetzt.

Der Dispersionsbegrenzungsbereich 11e besteht aus einem zylindrischen Teil 11g mit im wesentlichen C-förmigem Querschnitt unter Einbeziehung der Einsetzbohrung 11f, in der sich der Eingriffsbereich 20 von Schnecke 2 und Schneckenrad 3 befindet. Das zylindrische Teil 11g wird mit leicht geschrumpf­ tem Durchmesser in das Gehäuse eingesetzt und durch die Rückstellkraft fixiert.

Da der Dispersionsbegrenzungsbereich 11e und das Gehäuse 11 im Aus­ führungsbeispiel 5 als separate Teile ausgebildet sind, kann der Stützaufbau für die Schnecke 2 im Gehäuse 11 der bestehenden Konstruktion entsprechen. Diese Stützkonstruktion kann mittels existierender Verfahren hergestellt werden, so daß die Kosten gesenkt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel 5 kann der Dispersionsbegrenzungsbereich 11e über seine gesamte Länge oder zwischen beiden Enden mit der Einsetzbohrung 11f versehen sein. Wenn der Bereich 11e die Einsetzbohrung 11f zwischen beiden Enden aufweist, wird der Bereich 11e beispielsweise durch Presspassung im Gehäuse 11 fixiert.

Der übrige Aufbau und die Funktionsweisen entsprechen den Ausführungsbei­ spielen 1 bis 4. Gleiche Teile sind mit den selben Bezugszeichen versehen und deren detaillierte Beschreibung entfällt hier.

Die Zahnräder der beschriebenen Ausführungsbeispiele müssen nicht notwendi­ gerweise zylindrische Schnecken sein, sondern können sanduhrförmige Schnecken oder Hypoid-Zahnräder mit geraden oder gebogenen Zähnen sein. Ferner kann das Reduziergetriebe der Ausführungsbeispiele 4 und 5 in der elektrischen Servolenkvorrichtung der Ausführungsbeispiele 1 bis 3 verwendet werden.

Die erfindungsgemäßen Zahnräder können in anderen als Reduziergetrieben einer elektrischen Servolenkvorrichtung verwendet werden. Ferner kann auch das erfindungsgemäße Reduziergetriebe anders als in einer elektrischen Servolenkvorrichtung verwendet werden.

Der erfindungsgemäße Aufbau beispielsweise mit den als Flußregeleinrichtungen dienenden Blaseinrichtungen ermöglicht das Rückführen von Schmiermittel in den Eingriffsbereich. Die Verringerung des Schmiermittels im Eingriffsbereich kann somit verringert werden, wodurch die Abrasion zwischen den beiden zusammengreifenden Zahnrädern erheblich begrenzt wird. Auf diese Weise wird die Lebensdauer des Getriebes verlängert. Darüber hinaus wird durch die verbesserte Schmierung die Entstehung anormaler Geräusche vermieden, die auf Abrasion und Schmierversagen zurückzuführen sind. Ferner ist das Getriebe durch den einfachen Aufbau mit Fließbegrenzungs- und -regelein­ richtungen an den Zahnbereichen oder den Stützbereichen selbst in einer Umgebung mit hohen Temperaturen (beispielsweise im Motorraum) in der Lage, das Schmiermittel lange zu halten und eine zufriedenstellend Betriebs­ dauer zu erreichen.

Claims (11)

1. Zahnrad (2) mit einem Zahnbereich (21) im Mittelbereich des Zahnrads und Stützbereichen (221, 222) an den Enden, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen kegelstumpfförmige Führungsteile (21a1, 21a2) mit schrägen Bereichen (21d1, 21d2) zum Leiten von Schmiermittel (G) am Zahnbereich (21) oder an den Stützbereichen (221, 222) angebracht sind, wobei die einen kleineren Durchmesser aufweisenden Flächen der Führungsteile (21c1, 21c2) in axialer Richtung des Zahnbereichs (21) der Mitte zugewandt sind.

2. Zahnrad (2) mit einem Zahnbereich (21) im Mittelbereich des Zahnrads und Stützbereichen (221, 222) an den Enden, dadurch gekennzeichnet, daß Blaseinrichtungen (22a1, 22a2) zum Blasen einer Luftströmung in Richtung des Zahnbereichs (21) an den Stützbereichen (221, 222) angebracht sind.

3. Zahnrad (2) mit einem Zahnbereich (21) im Mittelbereich des Zahnrads und Stützbereichen (221, 222) an den Enden, dadurch gekennzeichnet, daß Fließbegrenzungsvorsprünge (10a, 10b) zum Begrenzen des Flusses des auf dem Zahnbereich (21) vorgesehenen Schmiermittels (G) in Richtung der Stützbereiche (221, 222) zwischen dem Zahnbereich (21) und den Stützbereichen (221, 222) vorgesehen sind.

4. Zahnrad (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Fließbegrenzungsvorsprünge (10a, 10b) kreisförmig ist und von der gesamten Umfangsfläche des Endbereichs in axialer Richtung des Zahn­ bereichs (21) vorsteht.

5. Reduziergetriebe (1a) mit:
einem kleinen Zahnrad (2) mit einem Zahnbereich (21) und Stützberei­ chen (221, 222);
einem großen Zahnrad (3), das mit dem kleinen Zahnrad (2) kämmt; und
einem Gehäuse (11), welches die Stützbereiche (221, 222) drehbar stützt,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Innenfläche des Gehäuses (11), die dem Zahnbereich (21) zugewandt ist, einen Dispersionsbegrenzungsbereich (11e) nahe der Zahnkopffläche des Zahnbereichs (21) aufweist, um das durch Zentrifugalkraft bewirkte Verteilen von auf dem Zahnbereich (21) befindlichem Schmiermittel (G) zu begrenzen.

6. Reduziergetriebe (1a) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das kleine Zahnrad (2) ein Zahnrad nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4 ist.

7. Reduziergetriebe (1a) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dispersionsbegrenzungsbereich (11e) eine kreisförmige Fläche mit im wesentlichen gleichbleibendem Abstand von der Zahnkopffläche des Zahnbereichs (21) aufweist.

8. Reduziergetriebe (1a) nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zahnbereich (21) und den Stützbereichen (221, 222) des kleinen Zahnrads (2) mehrere in Umfangsrichtung des kleinen Zahnrads (2) voneinander beabstandete Vorsprünge (14a, 14b) vor­ gesehen sind, die das Schmiermittel (G), welches aus dem Zahnbereich (21) in Richtung der Stützbereiche (221, 222) fließt, in radialer Richtung der Stützbereiche (221, 222) verteilen.

9. Reduziergetriebe (1a) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dispersionsbegrenzungsbereich (11e) aus einem zylindrischen Teil (11g) mit einer Einsetzbohrung besteht, in welche der Eingriffsbereich (20) des großen Zahnrades (3) und des kleinen Zahnrads (2) angeordnet ist.

10. Elektrische Servolenkvorrichtung mit:
einem Zahnrad (2) nach Anspruch 1 oder 2, das mit der Drehwelle (4a) eines Lenkunterstützungsmotors (4) verbunden ist, und
einem Zahnrad (3), das mit dem Zahnrad (2) kämmt, um die Drehzahl des Motors (4) zu reduzieren und die resultierende Drehzahl an eine Lenkwelle zu übertragen;
wobei die Lenkung durch das Übertragen der Drehzahl des Motors (4) auf die Lenkwelle unterstützt wird.

11. Elektrische Servolenkvorrichtung mit:
einem Reduziergetriebe (1a) nach Anspruch 5, 6, 7 oder 8, oder
einem Lenkunterstützungsmotor (4), der mit den Stützbereichen (221, 222) des kleinen Zahnrads (2) verbunden ist, und
einer Übertragungseinrichtung (8) zum Übertragen der Antriebskraft des großen Zahnrads (3), die sich aus der Drehung des Motors (4) ergibt, an einen Lenkmechanismus.