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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Hilfskraftlenkvorrichtung
bzw. eine elektrische Servolenkvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1, wie bekannt ist aus der
DE
696 09 120 T2 . Die JP-07-119 810 A offenbart ein Zahnrad,
dessen gesamte Oberfläche
mit einer Harzschicht versehen ist und dessen Kern aus Metall besteht.
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Beim
Betrieb einer elektrischen Hilfskraftlenkvorrichtung (nachstehend
EPS-Vorrichtung, "electrically
powered assist steering")
wird eine Rotationskraft eines elektrischen Motors in ein Hilfslenkdrehmoment
umgesetzt. Hierdurch wird die Lenkleistung eines Fahrers zum Drehen
eines Lenkrades zum Steuern von Fahrzeugrädern unterstützt. Die Rotationskraft
des elektrischen Motors wird von einem Getriebe zu einer Ausgangswelle übertragen. Wenn
der elektrische Motor abgebremst wird, beispielsweise wenn das Lenkrad
gegen einen Lenkanschlag bzw. Hubanschlag einer Zahnstange gedreht wird
und der Lenkvorgang abrupt unterbrochen wird, ist es so, daß der Motor
aufgrund der Trägheitskräfte nicht
sofort anhalten kann. Dann wird in dem abgebremsten Getriebeabschnitt
ein überschüssiges Drehmoment
erzeugt. Um die abbremsenden Zahnräder gegen das überschüssige bzw. übermäßige Drehmoment
zu schützen,
wird gewöhnlich
ein Drehmomentbegrenzer, der eine Reibplatte verwendet, zwischen
einem Motor und einer Schnecke vorgesehen, oder ein Drehmomentbegrenzer,
der ein Ringelement zum Aufbringen einer elastischen Kraft bzw. zur
elastischen Kraftübertragung
zwischen einer Ausgangswelle und einem Schneckenzahnrad verwendet.
Hierdurch wird zum Zeitpunkt der Erzeugung eines übermäßigen Drehmomentes
ein Schlupf zwischen diesen Gliedern erzeugt, um zu verhindern, daß das übermäßige Drehmoment
weiter übertragen wird.
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Bei
einer EPS-Vorrichtung ist eine Schnecke generell aus Eisenmaterial
hergestellt und ein Schneckenzahnrad ist hergestellt, indem ein
Getriebe- bzw. Zahnabschnitt aus Harzmaterial integral an der äußeren Umfangsfläche eines
Kernabschnittes aus festem Eisenmaterial angeformt wird, mittels Klebstoff,
Verschmelzen oder durch Spritzguß. Ferner ist eine Ausgangswelle,
an der das Schneckenzahnrad montiert ist, aus demselben Eisenmaterial gebildet
wie der Metallkern.
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Auf
diesem Gebiet des Standes der Technik wird das Ringelement zum Übertragen
einer elastischen Kraft zwischen der Ausgangswelle und dem Schneckenzahnrad
als der Drehmomentbegrenzer verwendet und wird Rotationsübertragungsglied
oder Drehmomenteinstellglied genannt, etc. Ferner ist das Ringglied
auch als Toleranzring bekannt (Handelsname: Rencol Toleranzringe).
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Da,
wie oben erwähnt,
der metallische Kernabschnitt des Schneckenzahnrades, das bei der
herkömmlichen
EPS-Vorrichtung das Zahnrad oder einen Teil hiervon bildet, aus
einem festen Eisenmaterial gebildet ist, entstehen die folgenden
Probleme. Zunächst,
wenn versucht wird, eine Anpassung an eine hohe Ausgangsleistung
der EPS-Vorrichtung zu erzielen, ist es notwendig, das Schneckenzahnrad aus
Gründen
einer hohen Festigkeit und einer hohen Modul-Fähigkeit mit einem großen Durchmesser
zu versehen. In diesem Fall erhöht
sich jedoch das Gewicht des metallischen Kernabschnittes und die
Trägheitskraft
beim Lenken wird erhöht,
so daß das
Lenkgefühl
beim Drehen des Lenkrades und beim Schneiden bzw. Einlenken des
Lenkrades verschlechtert ist. Ferner wird bei einer Vergrößerung des
Durchmessers des metallischen Kernabschnittes der Durchmesser des
Getriebeabschnittes bzw. Zahnabschnittes aus Harz vergrößert, wobei
sich die Genauigkeit der Zähne
verschlechtern kann, was einen Anstieg der Betriebsgeräusche der
Zähne hervorruft,
da die Veränderungen
der Abmessungen des Kunstharzes aufgrund der Absorption von Feuchtigkeit
und bei Temperaturänderungen
groß sind.
Ferner kann sich die Festigkeit des Zahnrades verringern, da die
Gefahr besteht, daß beim
Spritzgießen
Hohlstellen bzw. Lunker in dem Kunstharzabschnitt auftreten. Folglich ist
es bei der herkömmlichen
EPS-Vorrichtung problematisch, den Durchmesser des Schneckenzahnrades
zu vergrößern.
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Der
Zahnabschnitt aus Kunstharz hat eine solche Charakteristik, daß seine
Festigkeit sich, bezogen auf eine gewöhnliche Umgebungstemperatur, bei
hohen Temperaturen verringert und bei niedrigen Temperaturen erhöht. Die
herkömmliche
Ausgangswelle und der herkömmliche
metallische Kernabschnitt sind jedoch aus Eisenmaterial hergestellt
und die linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten
dieser Glieder sind etwa gleich groß, so daß das Grenzdrehmoment des Drehmomentbegrenzers
gegenüber
der Temperatur konstant ist. Das Grenzdrehmoment des Drehmomentbegrenzers
muß folglich
auf die maximale Betriebstemperatur eingestellt werden, und zwar
auf einen niedrigen Wert, wodurch die Differenz zwischen dem Grenzdrehmoment
und dem Übertragungsdrehmoment
klein wird. Wenn der Ring abnutzt und sich das Grenzdrehmoment im
Langzeitgebrauch der EPS-Vorrichtung verringert, kann es vorkommen,
daß eine
Drehmomentübertragung
nicht stattfindet. Folglich ist es schwierig, eine solche Konstruktion
herzustellen.
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Ein
Schneckenzahnrad ist beispielsweise offenbart in der JP-7-215227
A. Wie es in den 15A und 15B gezeigt ist, weist das
Schneckenzahnrad einen Metallkern X19 und einen Kunstharzring X20
auf. Die gesamte äußere Umfangsfläche des
Metallkerns 19A ist in der Form eines Zahnrades ausgebildet,
mit Ungleichförmigkeiten
bzw. Stoßstellen
X19a, die aus Sperrzacken X19b zum Sperren in Drehrichtung und aus
Sperrvorsprüngen
X19c zum Sperren in axialer Richtung gebildet sind. Der Kunstharzring
X20, der an seiner äußeren Umfangsfläche Zähne aufweist, wird
auf die Ungleichmäßigkeiten
X19a des Metallkerns X19 aufgepaßt. Wenn die Dicke des Kunstharzringes
X20 geeignet gewählt
ist, ist es möglich, zwischen
den Zahnrädern
ein geeig netes Spiel aufrechtzuerhalten, selbst wenn sich die Umgebungstemperatur ändert.
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Ferner
ist ein Schneckenzahnrad offenbart in der JP 11-192955 A. Bei diesem
Schneckenzahnrad wird ein etwa zahnradförmiger Metallkern zur Verbesserung
der Festigkeit der Zähne
verwendet und der zahnradförmige
Nabenabschnitt bzw. Randabschnitt des Metallkerns wird durch Spritzguß mit einem
Kunstharz bedeckt, so daß der
Querschnitt des Kunstharzes in axialer Richtung ein Rechteck bildet.
Die Bindung des Randabschnittes und des Kunstharzes hängt von
der Festigkeit der abgekühlten
und ausgehärteten
dünnen
Kunstharzschicht ab.
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Bei
dem herkömmlichen
Schneckenzahnrad, das in der JP-7-215227 A offenbart ist, ist der
Kunstharzring X20 jedoch auf die Ungleichmäßigkeiten X19a aufgepaßt, die
an der äußeren Umfangsfläche des
metallischen Metallkerns 19X ausgebildet sind. Da die mechanische
Festigkeit des Kunstharzes jener von Metall jedoch unterlegen ist,
muß das
Modul im Vergleich zu einem Metallzahnrad vergrößert werden; ferner muß die Dicke
der Zähne
größer werden als
jene des metallischen Abschnittes, wodurch ein Problem dahingehend
auftritt, daß der
abbremsende Mechanismus vergrößert wird.
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Ferner
hat das Kunstharz bei der großen
Dicke unterlegene Eigenschaften hinsichtlich der Fähigkeit
zur Wärmeabführung. Folglich
ist die Dicke des Kunstharzes geeignet eingestellt, es besteht dann
jedoch ein Problem dahingehend, daß das Kunstharz stärker abgenutzt
wird, aufgrund von Wärme,
die beim Eingriff der Zahnräder
erzeugt wird. Insbesondere dann, wenn das Schneckenzahnrad, wie es
in 16 gezeigt ist, in
der EPS-Vorrichtung
aufgenommen und im Motorraum angeordnet ist, liegen harte Temperaturbedingungen
vor und es ist schwierig, die Dauerhaltbarkeit in einer Umgebung
mit hoher Temperatur zu gewährleisten.
(Die Struktur einer EPS-Vorrichtung, wie sie in 16 gezeigt ist, erfolgt später bei
der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und wird folglich
hier weggelassen).
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Da
die Bindungsleistung bzw. -kraft des Metallkernes X19 und des Kunstharzringes
X20 von dem mechanischen Eingriff der Ungleichförmigkeiten 19a abhängt, ist
es notwendig, die Dicke des Kunstharzringes X20 groß zu wählen, um
zu erreichen, daß der
Kunstharzring X20 einer Abrutschkraft widersteht. Im Falle von Kunstharz
aus der Nylon-Familie werden aufgrund der wasserabsorbierenden Eigenschaften
die dimensionsmäßigen Veränderungen, die
durch Expansion aufgrund von Wasserabsorption hervorgerufen werden,
um so größer, je
größer das Volumen
des Kunstharzes wird. Bei der EPS-Vorrichtung wird, wenn ein Fahrer
ein Lenkrad dreht, eine Lenkhilfskraft über den verzögernden
Mechanismus übertragen,
wodurch die Drehrichtungen in dem verzögernden Mechanismus schwierig
umgekehrt werden. Um Rauschen bzw. Rasseln von den Zahnflächen der
Zahnräder
zu vermeiden, ist es notwendig, die Abmessungen so zu steuern, daß das Spiel
extrem klein wird. Wie oben erwähnt,
wenn das Volumen des Kunstharzes groß ist, sind die dimensionsmäßigen Veränderungen
aufgrund von Wasserabsorption beträchtlich. Daher besteht ein
Problem dahingehend, daß dann,
wenn das Kunstharz Wasser absorbiert und sich bis auf das Maß erweitert,
bei dem das Spiel verlorengegangen ist, die Betriebsbereitschaft
verschlechtert ist.
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Ferner
wirkt bei dem Schneckenzahnrad, das in der JP 1-192955 A offenbart
ist, eine externe Kraft, die aufgrund des Eingriffs der Zahnräder erzeugt
wird, auf die dünne
Kunstharzschicht als Dehnungsbeanspruchung, so daß das Kunstharz
leicht bricht und es schwierig ist, Festigkeit zu erzielen. Ferner
wird in einem Fall, bei dem der Metallkern als der Einsatz in einem
Spritzgußschritt
verwendet wird, dann, wenn das auf hohe Temperatur gebrachte Kunstharz
abkühlt
und sich zusammenzieht, eine verbleibende Dehnungsbeanspruchung
erzeugt. In diesem Fall beruht die Verbindung zwischen dem Kunstharz
und dem Metallkern auf dem mechanischen Eingriff und wenn nur ein
Abschnitt des Kunstharzes bricht, wird die herausgebrochene Fläche aufgrund
interner Beanspruchungen bzw. Spannungen vergrößert, so daß die Bindungskraft verlorengeht.
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Es
werden zwei Typen von Schneckenzahnrädern aus Kunstharz massenproduziert:
Kunstharz vom Typ MC-Nylon und Kunstharz von einem Typ, der Glasfasern
enthält.
Im Falle des Schneckenzahnrades aus MC-Nylon, das oben zuerst erwähnt wurde,
werden dann, wenn ein rohrartiger MC-Nylon-Teil und ein Metallkern
mit Ungleichförmigkeiten
(Rändelungen)
an seiner äußeren Umfangsfläche., wie
oben beschrieben, einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung ausgesetzt
werden, ihre Verbindungsabschnitte in enge Berührung gebracht und mit einem
Klebstoff verbunden ("bonded"). Die Kosten von
MC-Nylon sind jedoch sehr hoch und es ist bis zu 80°C widerstandsfähig gegen
Wärme.
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Andererseits
wird das zuletzt genannte Schneckenzahnrad erzeugt, indem das Kunstharz auf
die Ungleichförmigkeiten
an der äußeren Umfangsfläche eines
Metallkernes im Spritzgußverfahren
aufgebracht wird, der deutlich größer ist als jener bei dem Typ
aus MC-Nylon, und indem das Kunstharz hierdurch mechanisch an den
Ungleichförmigkeiten
festgelegt wird. Da in diesem Fall erwärmtes Kunstharz gespritzt wird,
zieht sich das Kunstharz zusammen, wenn es abgekühlt wird, und auf die Schnittstelle
zwischen den Kunstharz und dem Metallkern wirken Dehnungsbeanspruchungen.
Selbst wenn nur ein Teil eines Lunkers bzw. einer Hohlstelle und
einer Schweißlinie
bricht, breitet sich demzufolge ein Bruch aus und die Haltekraft
zwischen dem Metallkern und dem Kunstharz geht verloren. Obgleich das
Kunstharz bis zu 120°C
wärmebeständig ist,
besteht ein Problem dahingehend, daß die Betriebsbereitschaft
verringert wird, und zwar aufgrund der Ausdehnung des Kunstharzes,
hervorgerufen durch Wasserabsorption.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Hilfskraftlenkvorrichtung
anzugeben, die mit einem Leistungsübertragungsmechanismus eines
elektrischen Antriebsabschnittes ausgestattet ist, der für hohe Ausgangsleistungen
ausgelegt ist und in der Lage ist, in Übereinstimmung mit einer Veränderung
in der Betriebstemperatur ein vorbestimmtes Schlupfdrehmoment zu
erzielen.
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Zur
Lösung
der ersten Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische
Hilfskraftlenkvorrichtung (EPS-Vorrichtung) gemäß Anspruch 1 bereitgestellt,
die mit einem Drehmomentbegrenzer versehen ist, der ein Ringglied
aufweist, das dazu dient, zwischen einem Schneckenzahnrad und einer Ausgangswelle eine
elastische Kraft aufzubringen bzw. zu übertragen; dabei ist die Ausgangswelle
aus Eisenmaterial hergestellt, ein Zahnabschnitt des Schneckenzahnrades
ist aus einem Kunstharzmaterial hergestellt und ein metallischer
Kernabschnitt davon ist aus einem Metallmaterial hergestellt, dessen spezifisches
Gewicht klein und dessen linearer Wärmeausdehnungskoeffizient groß in bezug
auf das Eisenmaterial ist, wodurch ein Grenzdrehmoment des Drehmomentbegrenzers
bei einer hohen Temperatur niedrig und bei einer niedrigen Temperatur
hoch ist.
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Da
ein Metallkern und ein Kunstharz mit einer starken Bindungskraft
miteinander verbunden ("bonded") sind, sind die
Eigenschaften zur Abführung
von Wärme
bevorzugt und es ist eine Miniaturisierung möglich durch die Verwendung
einer minimalen Menge an Kunstharz.
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Vorzugsweise
ist der Metallkern aus einer Aluminiumlegierung oder einer Kupferlegierung
hergestellt.
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Bei
der obigen Struktur wird die Bindung des Zahnabschnittes des Metallkernes
und des Kunstharzes stark und selbst wenn die Dicke des Kunstharzes
klein gemacht wird, ist es schwierig, Dehnungsbeanspruchungen zu
bekommen, und zwar aufgrund des Eingriffs der Zahnräder. Folglich
wird verhindert, daß das
Kunstharz bricht und die Menge an Kunstharz kann verringert werden,
wodurch die dimensionsmäßigen Veränderungen
des Zahnrades aufgrund von Absorption von Wasser beträchtlich verringert
werden. Wenn der Metallkern aus einer Aluminiumlegierung oder einer
Kupferlegierung hergestellt ist, wird Wärme leicht abgeführt, und
er kann bei vergleichsweise hohen Temperaturen verwendet werden.
Insbesondere dann, wenn der Metallkern aus einer Aluminiumlegierung
hergestellt ist und als das Schneckenzahnrad in der EPS-Vorrichtung
aufgenommen ist, hat er den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizient wie
das Getriebegehäuse
aus Aluminiumguß,
wobei eine Veränderung
des Spiels der Zahnräder
aufgrund der thermischen Ausdehnung extrem verringert wird, was
möglich
macht, den bevorzugten Betrieb der Zahnräder konstant aufrechtzuerhalten.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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1 ist
eine Teilschnittansicht eines wesentlichen Abschnittes einer elektrischen
Hilfskraftlenkvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, d.h. ein Leistungsübertragungsmechanismus in einem
elektrischen Antriebsabschnitt;
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2 ist
eine Schnittansicht des Leistungsübertragungsmechanismus in 1 entlang
der Linie X-X;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht eines Ringelementes zum Aufbringen
einer elastischen Kraft;
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4 ist
eine vergrößerte Teilschnittansicht, die
das Ringelement zum Aufbringen einer elastischen Kraft im montierten
Zustand zeigt;
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5 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Deformation des Ringelementes
in radialer Richtung und dessen Kraft in radialer Richtung zeigt;
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6 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Drehmoment und Temperaturveränderung zeigt;
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7A ist
eine Seitenansicht eines Schneckenzahnrades einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7B ist
eine Schnittansicht des Schneckenzahnrades der 7A entlang
von Linien, die durch Pfeile C und D angegeben sind;
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8 ist
eine perspektivische Ansicht des Schneckenzahnrades der 7A;
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9 ist
eine Schnittansicht einer EPS-Vorrichtung, die das Schneckenzahnrad
der 7A enthält;
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10 ist
eine Schnittansicht einer EPS-Vorrichtung, die das Schneckenzahnrad
der 7A enthält,
mit einem Drehmomentbegrenzer gemäß einer dritten Ausführungsform;
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11A ist eine Seitenansicht eines Schneckenzahnrades
gemäß einer
vierten Ausführungsform;
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11B ist eine Schnittansicht des Schneckenzahnrades
der 11 entlang von Linien, die durch
Pfeile C und D angegeben sind;
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12 ist
eine perspektivische Ansicht des Schneckenzahnrades der 11A;
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13A ist eine Schnittansicht eines Schneckenzahnrades
gemäß einer
fünften
Ausführungsform;
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13A ist eine Schnittansicht des Schneckenzahnrades
der 13A entlang von Linien, die durch
die Pfeile C und D angegeben sind;
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14A ist eine Seitenansicht eines Schneckenzahnrades
gemäß einer
sechsten Ausführungsform;
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14B ist eine Schnittansicht des Schneckenzahnrades
der 14A entlang von Linien, die durch
die Pfeile C und D angegeben sind;
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15A ist eine Seitenansicht eines herkömmlichen
Schneckenzahnrades;
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15B ist eine Schnittansicht des Schneckenzahnrades
der 14A in radialer Richtung; und
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16 ist
eine Schnittansicht einer EPS-Vorrichtung, die das Schneckenzahnrad
der 15A enthält.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Die
Struktur einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. 1 ist
eine Teilschnittansicht des wesentlichen Teils einer EPS-Vorrichtung
der ersten Ausführungsform,
d.h. der Leistungsübertragungsmechanismus
eines elektrischen Antriebsabschnittes, wobei der Schnitt in axialer Richtung
liegt. 2 ist eine Schnittansicht des Leistungsübertragungsmechanismus
entlang der Linie X-X von 1. In den 1 und 2 zeigt
die Bezugsziffer 1 einen elektrischen Motor zum Aufbau
einer Hilfskraft zum Lenken, und die Bezugsziffer 2 eine
Ausgangswelle des elektrischen Motors 1. 3 ist eine
Schnecke, die mit der Ausgangswelle 2 durch einen Kerbeingriff
("serration engagement") oder eine Fügerverbindung
verbunden ist, und 3a ist der Zahnabschnitt der Schnecke 3. 4 ist
ein Schneckenzahnrad mit einem metallischen Kernabschnitt 4b,
der ein Loch 4c in seiner Mitte sowie einen Zahnabschnitt 4a aufweist,
der einstückig
an der äußeren Umfangsfläche des
metallischen Kernabschnittes 4b ausgebildet ist. Der Zahnabschnitt 3a der
Schnecke 3 kämmt mit
dem Zahnabschnitt 4a des Schneckenzahnrades 4. 5 ist
eine Eingangswelle, die mit einem Lenkrad (nicht gezeigt) verbunden
ist. 6 ist ein zylindrisches Gehäuse, um die Eingangswelle 5 um
ihre Achse drehbar zu lagern. 7 ist eine Ausgangswelle. 8 sind Lager
zum drehbaren Lagern der Ausgangswelle 7. 9 ist
ein Gehäuse
zum La gern der Lager 8. 10 ist ein Ringglied bzw.
Ringelement, das zwischen der äußeren Umfangsfläche der
Ausgangswelle 7 und dem Loch 4c des metallischen
Kernabschnittes 4b des Schneckenzahnrades 4 montiert
ist, um eine elastische Kraft in radialer Richtung aufzubringen. 11 und 12 sind
Lager zum Lagern der Schnecke 3 und 13 ist ein
Gehäuse.
Die Eingangswelle 5 und die Ausgangswelle 7 sind über einen
(nicht gezeigten) Torsionsstab verbunden.
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Folglich
ist der elektrische Antriebsabschnitt der vorliegenden EPS-Vorrichtung
gebildet durch den obigen Leistungsübertragungsmechanismus. Wenn
die Ausgangswelle 2 mittels des elektrischen Motors 1 gedreht
wird, wird das Schneckenzahnrad 4 mittels der Schnecke 3 gedreht
und die Leistung des elektrischen Motors 1 wird auf die
Ausgangswelle 7 übertragen.
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Bei
dem obigen Leistungsübertragungsmechanismus
ist die Ausgangswelle 7 aus Eisenmaterial gebildet. Andererseits
ist der metallische Kernabschnitt 4b des Schneckenzahnrades 4 aus
einem Material wie Aluminium oder dergleichen gebildet, wenigstens
mit einem spezifischen Gewicht kleiner jenem des Eisenmaterials
der Ausgangswelle 7 und einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der
größer ist
als jener des Eisenmaterials. Ferner ist der Zahnabschnitt 4a aus
einem Kunstharzmaterial wie Nylon oder dgl. gebildet, das hart ist
und eine exzellente Formbarkeit aufweist. Folglich werden mit dem
Schneckenzahnrad 4 des Leistungsübertragungsmechanismus der
vorliegenden EPS-Vorrichtung
eine Gewichtsreduzierung, eine Verbesserung der Festigkeit und eine
Geräuschverhinderung
erzielt.
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Ferner
sind der metallische Kernabschnitt 4b aus Aluminium des
Schneckenzahnrades 4 und der Zahnabschnitt 4a aus
Kunstharz mittels Klebstoff als ein Teil ausgebildet, oder die äußere Umfangsfläche des
metallischen Kernabschnittes 4b wird einer Bombierungs-,
Rändel-
oder einer Keil- bzw. Zackenverarbeitung unterzogen, so daß er Ungleichförmigkeiten
bzw. Stoßstellen
aufweist. Folglich sind Maßnahmen
getroffen, damit die äußere Umfangsfläche des metallischen
Kernabschnittes 4b geeignet von der inneren Umfangsfläche des
Zahnabschnittes 4a aus Kunstharz ergriffen wird. Wenn demgemäß der Zahnabschnitt 4a als
ein Teil auf der äußeren Umfangsfläche des
metallischen Kernabschnittes 4b montiert wird, um das Schneckenzahnrad 4 zu
bilden, und zwar mittels Spritzguß, Schmelzverarbeitung, einer Preßpassung
oder dgl., so wird für
beide Teile eine hinreichende Festigkeit erzielt, wodurch ein Schlupfdrehmoment
und Festigkeit gegenüber
Abstreifen bzw. Abrutschen sichergestellt sind.
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Das
Ringelement 10 ist beispielsweise aus einem bekannten Element
gebildet, wie es in der perspektivischen Ansicht der 3 zu
sehen ist. Das heißt,
das Ringelement 10 ist gebildet, indem eine dünne metallische
Platte in eine angenäherte
Zylinderform gebogen wird, wobei ein Zwischenraum C verbleibt. Die
innere Umfangsfläche
des Ringgliedes 10 ist in axialer Richtung mit einer Vielzahl
von Vertiefungen 10a ausgebildet, wohingegen die äußere Umfangsfläche des
Ringgliedes mit einer Vielzahl von Vorsprüngen 10b ausgebildet
ist, die in radialer Richtung vorspringen. Das Ringglied 10 ist
an der Ausgangswelle 7 derart montiert, daß die Vertiefungen 10a an
Vorsprüngen
(nicht gezeigt) angreifen bzw. mit diesen in Eingriff treten, die
an der äußeren Umfangsfläche der
Ausgangswelle 7 vorgesehen sind. Die Vorsprünge 10b sind
aus Federstahl oder dgl. gebildet und weisen Elastizität auf. Wenn
das Schneckenzahnrad 4 an den Vorsprüngen 10b montiert
ist, wie es in einer vergrößerten Schnittansicht
in 4 zu sehen ist, kommen die Vorsprünge 10b in Kontakt
mit der inneren Umfangsfläche
des metallischen Kernabschnittes 4b, wobei eine geeignete Reibkraft
zwischen dem Ringglied 10 und der Ausgangswelle 7 angelegt
wird. Folglich wird ein Drehmomentbegrenzer gebildet durch das Ringglied 10, das
in radialer Richtung eine elastische Kraft aufbringt.
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Bei
der EPS-Vorrichtung wird das Grenzdrehmoment des Drehmomentbegrenzers
bestimmt, indem der Unterschied im linearen Wärmeausdehnungskoeffizient der
Ausgangswelle 7 und des Schneckenzahnrades 4 berücksichtigt
wird, insbesondere von dessen metallischem Kernabschnitt 4b. Während die
Ausgangswelle 7 aus einem Eisenmaterial gebildet ist, ist
der metallische Kernabschnitt 4b aus einem Aluminiummaterial
gebildet, dessen linearer Wärmeausdehnungskoeffizient
mehr als zweimal so groß ist
wie jener des Eisenmaterials. Folglich verändert sich aufgrund eines Ansteigens
und Abfallens der Betriebstemperatur der Abstand zwischen diesen,
d.h. die linearen Abmessungen in radialer Richtung ändern sich.
Wie es in 4 gezeigt ist, wenn der Abstand
zwischen der äußeren Umfangsfläche der
Ausgangswelle 7 und der inneren Umfangsfläche des
metallischen Kernabschnittes 4b gleich D ist, wird der
Abstand D der maximale Abstand D (max), wenn die Betriebstemperatur
die maximale Temperatur ist, und wird der minimale Abstand D (min),
wenn die Betriebstemperatur minimal ist. Demzufolge ist das Grenzdrehmoment
so eingestellt, daß das Grenzdrehmoment
bei der maximalen Betriebstemperatur, nämlich im Falle des maximalen
Abstandes D (max) mit der vorbestimmten Interferenz bzw. dem vorbestimmten Übermaß des Ringgliedes 10 zusammenfällt.
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Das
Verfahren zum Einstellen des Grenzdrehmomentes wird nachstehend
unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, die eine Beziehung
zwischen dem Betrag der Deformation des Ringgliedes in radialer
Richtung (horizontale Achse) und der Kraft (Drehmoment) in radialer
Richtung (vertikale Achse) zeigt. In 5 stellen
A und B die Weite der Veränderung
des Grenzdrehmomentes des Drehmomentbegrenzers bzw. die Weite der Änderung
des Übermaßes aufgrund
der Veränderung
der Temperatur dar. Ferner stellen die Punkte T0, T1 und T2 den
eingestellten Wert bei der gewöhnlichen
Temperatur, den eingestellten Wert bei der maximalen Betriebstemperatur
bzw. den eingestellten Wert bei der minimalen Betriebstemperatur
dar. Ferner beziehen sich Linien Na und Nb auf die Energie abgebende
Drehkraft des elektrischen Motors 1 bzw. auf das Bruchdrehmoment
des Kunstharzmaterials. Wie es in der Zeichnung gezeigt ist, ist
die Weite A der Veränderung
des Grenzdrehmomentes des Drehmomentbegrenzers eingestellt in den
Bereich der Weite B der Veränderung
des Übermaßes aufgrund
der Temperaturveränderung,
und zwar eingestellt innerhalb eines Bereiches plastischer Deformation
zwischen der gewöhnlich
verwendeten, spezifische Energie übertragenden Drehkraft Na und
dem Bruchdrehmoment Nb des Kunstharzmaterials, das sich mit der
Temperatur ändert,
d.h. zwischen dem eingestellten Wert T1 bei der maximalen Betriebstemperatur
und dem eingestellten Wert T2 bei der minimalen Betriebstemperatur.
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6 ist
eine detaillierte schematische Zeichnung, die die Beziehung zwischen
der Temperaturveränderung
(horizontale Achse) und dem Drehmoment (vertikale Achse) zeigt.
In der Zeichnung stellen die Linien No und Np das Grenzdrehmoment des
Drehmomentbegrenzers der vorliegenden EPS-Vorrichtung bzw. das Grenzdrehmoment
des Drehmomentbegrenzers einer herkömmlichen EPS-Vorrichtung dar,
die aus einer Ausgangswelle aus Eisen und einem metallischen Kernabschnitt
aus Eisen besteht. Wie es in der Zeichnung dargestellt ist, ist
das Grenzdrehmoment Np des Drehmomentbegrenzers der herkömmlichen
EPS-Vorrichtung über
der Temperatur konstant, wie oben beschrieben, wohingegen das Grenzdrehmoment
No des Drehmomentbegrenzers der vorliegenden EPS-Vorrichtung eingestellt
ist zwischen der energieversorgenden Drehkraft Na des elektrischen
Motors 1, die mit der Temperatur veränderlich ist, und dem Bruchdrehmoment
Nb des Kunstharzmaterials.
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Demzufolge
ist die vorliegende EPS-Vorrichtung so ausgebildet, daß ein Schlupfdrehmoment
in Übereinstimmung
mit der Betriebstemperatur erhalten wird.
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Ferner
hat die Differenz der Betriebstemperatur einen Einfluß auf den
Zahnabschnitt 4a aus Kunstharz. Dessen Festigkeit ist bei
niedrigen Temperaturen erhöht
und ist bei der maximalen Betriebstemperatur am geringsten.
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Die
obige erste Ausführungsform
beschreibt den Leistungsübertragungsmechanismus,
der durch eine Kombination der Schnecke und des Schneckenzahnrades
konstruiert ist, der Leistungsübertragungsmechanismus
kann jedoch auch durch eine Kombination verschiedener Zahnräder konstruiert sein,
wie ein Hypoidzahnrad, ein Kegelzahnrad, ein Schraubenzahnrad, etc.
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Bei
der elektrischen Hilfskraftlenkvorrichtung der ersten Ausführungsform
ist das Gewicht des Schneckenzahnrades reduziert, da der metallische Kernabschnitt
des Schneckenzahnrades, das den Leistungsübertragungsmechanismus des
elektrischen An triebsabschnittes bildet, aus einem metallischen
Material gebildet ist, dessen spezifisches Gewicht kleiner ist als
jenes des Eisenmaterials. Obgleich der Durchmesser des Schneckenzahnrades größer ist,
ist folglich die Trägheitskraft
beim Lenken verringert und das Gefühl des Fahrers beim Lenken zum
Zeitpunkt des Einlenkens bzw. Kurvenlenkens ("cut")
des Lenkrades ist verbessert, was es möglich macht, einer hohen Ausgangsleistung
der EPS-Vorrichtung zu entsprechen. Wenn der Durchmesser des derart
gewichtsreduzierten metallischen Kernabschnittes vergrößert ist,
kann der Durchmesser des Zahnabschnittes aus Kunstharz verringert
werden, wodurch Probleme gelöst
werden betreffend die Formbarkeit bei einer derartigen dimensionsmäßigen Veränderung,
Hohlstellen bzw. Lunker, etc., und zwar aufgrund der Vergrößerung des
Durchmessers des Abschnittes aus Kunstharz. Wenn Aluminium als Material
für den
metallischen Kernabschnitt gewählt wird,
dessen spezifisches Gewicht etwa ein Drittel von jenem von Eisenmaterial
beträgt,
lassen sich diese Wirkungen noch weiter steigern.
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Die
Struktur einer weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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7A ist
eine Seitenansicht eines Schneckenzahnrades einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 7B ist
eine Schnittansicht des Schneckenzahnrades entlang einer Linie, die
in 7A durch Pfeile C und D angegeben ist. 8 ist
eine perspektivische Ansicht des Schneckenzahnrades der 7A. 9 ist
eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform einer EPS-Vorrichtung,
die das Schneckenzahnrad der 7A mit einem
Drehmomentbegrenzer enthält. 11A ist eine Schnittansicht eines Schneckenzahnrades
gemäß einer
vierten Ausführungsform. 11B ist eine Schnittansicht des Schneckenzahnrades
der 11A entlang einer Linie, die
durch Pfeile C und D angegeben ist. 12 ist
eine perspektivische Ansicht des Schneckenzahnrades der 11. 13A ist
eine Seitenansicht eines Schneckenzahnrades gemäß einer fünften Ausführungsform. 13B ist eine Schnittansicht des Schneckenzahnrades
der 13A entlang einer Linie, die
durch Pfeile C und D angegeben ist. 15A ist
eine Seitenansicht eines Schneckenzahnrades gemäß einer sechsten Ausführungsform. 14B ist eine Schnittansicht des Schneckenzahnrades
der 14A entlang einer Linie, die
durch Pfeile C und D angegeben ist.
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In
den 7A, 7B und 8 weist
ein Schneckenzahnrad 101 einen Metallkern 102 und
ein Kunstharz 103 auf. Die äußere Umfangsfläche des Metallkerns 102 ist
in der Form eines Schrägstirnrades
gebildet und das Kunstharz 103 ist auf die gesamte Zahnoberfläche des
Metallkerns 102 gefügt.
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Das
Fügen des
Kunstharzes 103 auf die Zahnoberfläche des Metallkerns 102 wird
mittels einer Verbundformtechnik auf der Grundlage einer chemischen
Bindung durchgeführt,
z.B. die TRI-Verbundherstellung
von Toa Denka Corporation. Mit dem Abschluß des Fügevorganges wird ein Schrägstirnrad
gebildet, dessen gesamte Zahnoberfläche aus Kunstharz 103 gebildet
ist. Hiernach wird die maschinelle Bearbeitung ausgeführt unter
Verwendung eines Wälzfräsers, um
das Schneckenzahnrad 101 endzubearbeiten.
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Die
obige TRI-Verbundherstellung ist eine Technik, Metall wie eine Aluminiumlegierung,
eine Stahllegierung etc. und Kunststoff in einer Metallform mittels
einer chemischen Bindung zu binden, wobei eine spezielle elektrochemische
Verarbeitung an der Metalloberfläche
ausgeführt
wird und indem ein Einsatz-Spritzgußvorgang
durchgeführt
wird ("insert injection
molding"). Die Kraft
der Bindung ist fest und es wird kein Klebstoff verwendet, so daß kleinste Komponenten
frei konstruiert werden können.
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Bei
dem Fügevorgang
des Metallkerns 102 und des Kunstharzes 103 mittels
der TRI-Verbundherstellung wird zunächst die Zahnoberfläche (die gesamte äußere Umfangsfläche) des
Metallkerns einer organischen Plattierungsverarbeitung unterzogen,
um eine chemische Reaktion in einem inneren Abschnitt direkt unterhalb
der Zahnoberfläche
hervorzurufen. Als nächstes
wird der Metallkern 102 in eine metallische Spritzgußform eingesetzt
und geschmolzenes Kunstharz wird in die metallische Form eingespritzt,
um den Einsatz-Formvorgang durchzuführen. Hierdurch wird das Kunstharz 103 auf
die Zahnoberfläche
des Metallkerns 102 gefügt.
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9 zeigt
eine EPS-Vorrichtung vom Hilfskrafttyp mittels Ritzel, wobei die
Vorrichtung das Schneckenzahnrad 101 beinhaltet, das durch
die Verwendung der TRI-Verbundherstellung gebildet ist. In der Zeichnung
ist ein Lenkrad (nicht gezeigt) mit dem linken Endabschnitt einer
Eingangswelle 107 verbunden und der andere Endabschnitt
der Eingangswelle 107 ist mit einer Ausgangswelle (Ritzelwelle) 106 über einen
Torsionsstab 111 verbunden. Der Metallkern 102 des
Schneckenzahnrades 101 ist auf einen Verbindungsabschnitt
der Ausgangswelle 106 aufgepaßt und daran festgelegt, und
eine Aluminiumlegierung oder eine Kupferlegierung wird für den Metallkern 102 verwendet.
Das Schneckenzahnrad 101 kämmt mit einem Schneckenrad 105 und
diese Räder
sind in einem Getriebegehäuse 115 aufgenommen.
Ein Ritzel 106a ist an der anderen Seite der Ausgangswelle 106 ausgebildet
und steht in Eingriff mit einer Zahnstange 109. Wenn die
Ausgangswelle 106 gedreht wird, wird die Zahnstange 109 in
einer Richtung senkrecht zu der Papierebene der Zeichnung versetzt.
In dem Abschnitt des Eingriffs der Zahnstange 109 und des
Ritzels 106a wird die Zahnstange 109 von einer
Zahnstangenführung 112 angedrückt und
abgestützt,
die mittels einer Feder 108 elastisch vorgespannt ist.
Die Zahnstange 109 ist mit Fahrzeugrädern über eine Spurstange und einen (nicht
gezeigten) Gelenkmechanismus verbunden. Wenn das Lenkrad betätigt wird
und die Eingangswelle 107 nach links oder rechts gedreht
wird, wird die Zahnstange 109 nach links oder rechts versetzt, um
die Fahrzeugräder
nach links oder rechts zu lenken. Die Eingangswelle 107 und
die Ausgangswelle 106 sind jeweils positioniert und drehbar
gelagert mittels eines Kugellagers 113 bzw. mittels Kugellagern 110 und 114.
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Das
Schneckenzahnrad 101 ist derart geformt, daß das Kunstharz 103 mittels
einer chemischen Bindung lediglich auf die Zahnoberfläche des Metallkernes 102 gefügt ist.
Selbst wenn die Schicht des Kunstharzes 103 dünn ist,
besteht nur eine geringe Gefahr eines Bruchs, wobei die Kraft des
Eingriffs der Zahnräder
als Scherbelastung an der Fügeoberfläche trägt bzw.
auftritt. Ferner wird bei dem Spritzguß, wenn das Kunstharz von hoher
Temperatur abkühlt
und sich zusammenzieht, eine verbleibende Zugbeanspruchung bzw.
Dehnungsbeanspruchung erzeugt. Der Bruch eines Abschnittes ruft
jedoch keine Vergrößerung der
herausgebrochenen Fläche hervor,
so daß die
Bindungskraft nicht verlorengeht.
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Da
für den
Metallkern 102 die Aluminiumlegierung oder die Kupferlegierung
mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit verwendet wird, kann
Wärme,
die aufgrund des Eingriffs der Zahnräder erzeugt wird, leicht abgeführt werden.
Es ist daher möglich, diese
in einer Umgebung mit einer vergleichsweisen hohen Temperatur zu
verwenden, wie in einem Motorraum. Insbesondere dann, wenn die Aluminiumlegierung
verwendet wird, ist der Wärmeausdehnungskoeffizient
derselbe wie jener des aus Aluminiumdruckguß hergestellten Getriebegehäuses 115 (s. 9),
so daß eine
Veränderung
des Zahnspiels aufgrund der thermischen Ausdehnung extrem verringert
ist, was es möglich
macht, den bevorzugten Betrieb der Zähne aufrechtzuerhalten. Ferner
kann die Menge des verwendeten Kunstharzes im Vergleich zu dem Fall,
bei dem die Zähne
des Zahnrades an einem ringartigen Kunstharzteil ausgebildet sind,
auf ein Minimum begrenzt werden. Es ist daher möglich, dimensionsmäßige Veränderungen
aufgrund von Absorption von Wasser zu verringern und ein ruhiger Betrieb
der Zahnräder
kann aufrechterhalten werden. Da der Metallkern 102 den
meisten Teil des gesamten Volumens des Schneckenzahnrades einnimmt, läßt sich
die Festigkeit des Zahnrades mittels des Metallkernes 102 erhalten
bzw. bestimmen, wodurch die Größe des Zahnmodules
verringert werden kann. Es ist daher möglich, eine Miniaturisierung
der Vorrichtung bei geringen Kosten zu realisieren.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
wird der Fügevorgang
des Metallkerns 102 und des Kunstharzes 103 mittels
der chemischen Bindung gemäß der TRI-Verbundtechnologie
durchgeführt,
ist jedoch nicht hierauf eingeschränkt. Selbst wenn diese Glieder
durch Verwendung eines geeigneten Klebstoffes mit hoher Klebefestigkeit
und hohem Wärmewiderstand
aneinandergefügt
werden, läßt sich
dieselbe Wirkung erwarten. In diesem Fall ist die Bindungskraft
jedoch geringer als im Falle einer chemischen Bindung.
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Ferner
ist der Wärmeausdehnungskoeffizient
des Metallkerns 102, für
dessen Material die Aluminiumlegierung oder Kupferlegierung verwendet wird,
unterschiedlich von jenem der Ausgangswelle 106 aus Eisen,
so daß es
nicht möglich
ist, mittels einer herkömmlichen
Preßpassung
eine hinreichende Haltekraft zu erzielen. Daher wird die Ausgangswelle,
wie es in 9 gezeigt ist, in einen inneren
Paßabschnitt
(Loch) 116 des Metallkerns 102 eingeführt, und
zwar mittels einer Zacken- bzw. Keilpreßpassung.
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10 zeigt
eine Struktur einer dritten Ausführungsform.
Bei dieser Ausführungsform
ist ein Drehmomentbegrenzer zwischen dem Schneckenzahnrad 101 und
der Ausgangswelle 106 einer EPS-Vorrichtung vorgesehen und abgesehen
von diesem Abschnitt ist die EPS-Vorrichtung dieselbe wie jene der
zweiten Ausführungsform.
Als Drehmomentbegrenzer, der zwischen dem Loch des Metallkerns 102 des
Schneckenzahnrades 101 und der äußeren Umfangsoberfläche der
Ausgangswelle 106 montiert ist, wird ein bekannter Toleranzring 117 zum Aufbringen
einer elastischen Kraft in radialer Richtung verwendet, wodurch
zum Zeitpunkt des Auftretens eines übermäßigen Drehmomentes sich zwischen
dem Schneckenzahnrad 101 und der Ausgangswelle 106 ein
Schlupf entwickelt und die Übertragung
des übermäßigen Drehmomentes
verhindert werden kann. In bezug auf die Ausgangswelle 106, die
aus dem Eisenmaterial gebildet ist, wie oben erwähnt, wird dann, wenn der Metallkern 102 aus
einem Material mit einem kleinen spezifischen Gewicht und einem
großen
Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet
ist, z.B. bevorzugt eine Aluminiumlegierung (oder eine Kupferlegierung),
das Grenzdrehmoment des Drehmomentbegrenzers bei hohen Temperaturen
niedrig eingestellt und bei niedrigen Temperaturen hoch, wodurch
sich das vorbestimmte Schlupfdrehmoment in Übereinstimmung mit Änderungen der
Betriebstemperatur erhalten läßt. Wie
oben ist es möglich,
jene Struktur zu nehmen, die das Schneckenzahnrad der vorliegenden
Erfindung und den Drehmomentbegrenzer kombiniert. Folglich kann
zusätzlich
zu den Wirkungen, die bei der zweiten Ausführungsform beschrieben worden
sind, die EPS-Vorrichtung dieser Ausführungsform verhindern, daß ein überschüssiges bzw. übermäßiges Drehmoment übertragen
wird.
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Als
nächstes
wird eine vierte Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die 11A, 11B und 12 beschrieben.
Ein Schneckenzahnrad 130 der vierten Ausführungsform
ist etwa dasselbe wie eines der zweiten Ausführungsform und identische Glieder
sind mit identischen Bezugsziffern versehen. Der Unterschied ist
jener, daß ein
Kunstharz 104 nicht an der gesamten Zahnoberfläche des
Metallkerns 102 angebracht ist, sondern nur an einem Abschnitt
hiervon.
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Zum
Zeitpunkt des Kunstharz-Spritzens des Schneckenzahnrades 130 wird
ein Abschnitt 102 der Zahnoberfläche in eine Spritzguß-Metallform
eingesetzt, um eine Phasenanpassung durchzuführen, und das Kunstharz wird
auf einen verbleibenden Abschnitt 102b der Zahnoberfläche gefügt. Hiernach wird
das Schneckenzahnrad 130 einer Schneckenzahn-Schneidverarbeitung
unterzogen, und zwar mittels eines Wälzfräsers. Der Herstellungsvorgang
ist im übrigen
derselbe wie bei der zweiten Ausführungsform und dessen Beschreibung
wird hier weggelassen. In diesem Fall ist das Volumen 104 des Harzes
geringer als im Fal le des Kunstharzes 103, so daß dimensionsmäßige Veränderungen
aufgrund von Absorption von Wasser verringert werden können.
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13A und 13B zeigen
eine fünfte Ausführungsform.
Ein Schneckenzahnrad 140 dieser Ausführungsform ist etwa dasselbe
wie jenes der zweiten Ausführungsform
und gleichen Gliedern sind die gleichen Bezugsziffern gegeben. Ein
Unterschied ist jener, daß eine
Seite des Metallkerns 102 in axialer Richtung mit dem Kunstharz 103 bedeckt
ist, das eine konstante Dicke aufweist, und zwar mittels der TRI-Verbundherstellungstechnologie.
Wenn demgemäß Grate,
die bei der Bearbeitung des Zahnschneidens mittels des Wälzfräsers erzeugt
werden, mittels einer Drehmaschine entfernt werden, kann das Entgraten
leicht erfolgen.
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Eine
sechste Ausführungsform
ist in den 14A und 14B gezeigt.
Ein Schneckenzahnrad 150 dieser Ausführungsform ist annähernd dasselbe
wie jenes der zweiten Ausführungsform
und identische Glieder sind mit denselben Bezugsziffern versehen.
Der Unterschied ist der, daß der
Metallkern 118 in anderen Abschnitten als einem Lagerabschnitt 118a dünn ausgebildet
ist. Hierdurch läßt sich
die Fähigkeit
zur Wärmeabfuhr
weiter verbessern und es wird eine Gewichtsreduzierung erzielt.
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Die
obige zweite, vierte, fünfte
und sechste Ausführungsform
beschreiben die Strukturen und die Herstellungsprozesse der Kunstharzzähne bzw. -zahnräder als
die Schneckenzahnräder,
die in den EPS-Vorrichtungen aufgenommen sind, diese Strukturen
und Herstellungsprozesse sind jedoch nicht auf Schneckenzahnräder begrenzt
und sind in weitem Maße
auf Kunstharz-Zahnräder
bzw. -Zähne
anwendbar.
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Wie
oben beschrieben, bei dem Kunstharz-Zahn bzw. -Zahnrad, bei dem
die dünne
Kunstharzlage auf die gesamte äußere Umfangsfläche des Zahnabschnittes
des zahnradförmigen
Metallkerns gefügt
ist, nimmt aufgrund der Tatsache, daß dieser Fügevorgang mittels der chemischen
Bindung gemäß der Verbundformtechnik
oder durch Klebstoff durchgeführt
wird, das Kunstharz-Zahnrad bzw. der Kunstharz-Zahn eine Kraft auf,
die aufgrund des Eingriffs der Zahnräder als Scherbelastung an dem
Fügeabschnitt
aufgebracht wird. Obgleich die Kunstharzschicht dünn ausgebildet
wird, kann daher deren Bruch bis zum äußersten verhindert werden.
Ferner wird im Falle des Spritzgusses dann, wenn das Kunstharz hoher
Temperatur abgekühlt
wird und sich zusammenzieht, eine verbleibende Dehnungsbeanspruchung
erzeugt, ein gebrochener Abschnitt ruft jedoch keine Vergrößerung der
herausgebrochenen Oberfläche
hervor und die Bindekraft wird beibehalten, so daß die Betriebssicherheit
verbessert wird.
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Da
eine Aluminiumlegierung oder eine Kupferlegierung für den Metallkern
verwendet wird, wird aufgrund des Eingriffs der Zahnräder erzeugte
Wärme leicht
abgeführt,
was dessen Verwendung in Umgebungen mit vergleichsweiser hoher Temperatur möglich macht.
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Wenn
der Metallkern des Schneckenzahnrades aus einer Aluminiumlegierung
gebildet ist und das Schneckenzahnrad in der EPS-Vorrichtung aufgenommen ist, ist der
Wärmeausdehnungskoeffizient
der Aluminiumlegierung derselbe wie jener des Getriebegehäuses aus
Aluminiumguß bzw.
-druckguß,
wobei eine Veränderung
des Spiels der Zahnräder
aufgrund von Wärmeausdehnung
außerordentlich
reduziert wird, so daß ein
bevorzugter Betrieb der Zahnräder
unveränderlich
aufrechterhalten werden kann.
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Bei
einem Vergleich mit einem Fall, bei dem ein Zahnrad in einem ringartigen
Kunstharzteil ausgebildet ist, läßt sich
die Menge des verwendeten Kunstharzes auf einem Minimum halten.
Folglich können
dimensionsmäßige Veränderungen
aufgrund von Absorption von Wasser extrem reduziert werden, was
es möglich
macht, einen ruhigen Betrieb der Zahnräder zu sichern und Kosten zu
reduzieren.
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Ferner
läßt sich
aufgrund der Tatsache, daß das
Schneckenzahnrad so strukturiert ist, daß der Metallkern den meisten
Teil des gesamten Volumens des Schneckenzahnrades einnimmt, die
Festigkeit des Zahnrades bzw. der Zähne mittels des Metallkerns
erhalten, so daß die
Größe des Zahnrad-
bzw. Zahn-Moduls ("gear
module") verringert
werden kann, was dazu beiträgt,
daß die
Vorrichtung miniaturisiert werden kann.