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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Servolenkvorrichtung eines Fahrzeugs unter Verwendung eines elektrischen Motors gemäß dem Oberbegriff nach Anspruch 1 bzw. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
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Stand der Technik
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In einer bekannten Ausführungsform einer elektrisch angetriebenen Servolenkvorrichtung eines Fahrzeugs wird eine Kugelschraubenmutter, in die eine Zahnstange einer Zahnstangenlenkvorrichtung eingeführt ist, von einem elektrischen Motor koaxial zu der Zahnstange gedreht und deren Rotationsausgangsleistung wird durch einen Kugelschraubenmechanismus in einen Schub in longitudinaler Richtung der Zahnstange konvertiert.
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In einer derartigen elektrisch angetriebenen Servolenkvorrichtung ist die Kugelschraubenmutter so gelagert, dass sie bezüglich eines Gehäuses drehbar ist, was die Verwendung von Lagern beinhaltet. Diese Lager sind an beiden Seitenenden der Kugelschraubenmutter angeordnet und mit Druckgliedern versehen, um die Lager am Freikommen von der Kugelschraubenmutter zu hindern.
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Das Druckglied ist mit einem Innengewinde versehen, das mit einem auf einer äußeren Peripherie der Kugelschraubenmutter ausgebildeten Außengewinde in Eingriff ist. Das Druckglied wird deshalb auf die Kugelschraubenmutter geschraubt und verhindert das Freikommen des Lagers.
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Beispielsweise in einem allgemeinen Typ einer elektrisch angetriebenen Servolenkvorrichtung kommt ferner ein Lenkrad, wenn man es immer weiter dreht, schließlich in Kontakt mit einem Lenkstopper, wodurch weitere Drehungen verhindert werden. Wenn ein Fahrer jedoch energisch das Lenkrad dreht, kann eine exzessive Last auf den Lenkstopper ausgeübt werden. In einem solchen Fall kann eine Last von ungefähr maximal 98,1 kN (10 Tonnen) auf die Zahnstange ausgeübt werden.
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Falls ein derartig starker Stoß auftritt, könnte er eine axiale Anfangskraft des Pressglieds überschreiten, die ein Freikommen des Lagers von der Kugelschraubenmutter verhindert, und das Pressglied könnte sich lockern, wenn Fahroszillationen dazukommen.
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Falls das Pressglied mit einem großen Drehmoment auf die Kugelschraubenmutter geschraubt ist, um die axiale Anfangskraft zu erhöhen, die das Pressglied am Lockern hindern soll, könnte sich ein Kugelrollweg, der in der Kugelschraubenmutter ausgebildet ist, so weit deformieren, dass ein Verringern der Funktion der Kugelschraubenmutter bewirkt wird.
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Ferner wurde eine elektrisch angetriebene Servolenkvorrichtung, die einen elektrischen Motor verwendet, zum Einsparen von Kraftstoffkosten in den vergangenen Jahren verwendet. In der elektrisch angetriebenen Servolenkvorrichtung bewirkt der Elektromotor, der mit elektrischer Leistung von einer Batterie versorgt wird, eine unterstützende Lenkkraft und die notwendige Leistung kann daher nicht direkt aus der Brennkraftmaschine entnommen werden. Folglich können Kraftstoffkosten eingespart werden.
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Kollidiert beispielsweise bei der elektrisch angetriebenen Servolenkvorrichtung vom Zahnstangenlenktyp ein Laufrad mit dem Bordstein eines Bürgersteigs während der Bewegung des Fahrzeugs, so kann von den Zugstangen auf die Zahnstange ein großer Stoß ausgeübt werden. Ein solcher Stoß wird entlang des Lenkkrafttransferweges rückübertragen und kann eine große Last auf die entsprechenden Glieder ausüben. Wird daher eine ausreichende Steifigkeit gegenüber derartigen Stößen sichergestellt, so tritt das Problem auf, dass die entsprechenden Glieder sowohl in ihren Ausmaßen als auch in ihren Gewichten zunehmen.
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DE 37 12 154 A1 offenbart eine motorbetriebene Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug, die eine Treibersteuereinrichtung zum Anlegen eines Treibersignals an einen Elektromotor hat, um ein unterstützendes Hilfsmoment an eine Ausgangswelle, basierend auf den Ausgangssignalen von einer Drehmomentdetektiereinrichtung anzulegen, die ein Lenkmoment detektiert, das auf eine Eingangswelle wirkt. Und
DE 37 35 517 A1 offenbart eine Einrichtung zur Lenkung der Hinterräder eines Fahrzeugs mit vier lenkbaren Rädern, die ein Stabteil, dessen gegenüberliegende Enden mit den Spurstangen zur Drehung der Hinterräder verbunden sind, einen elektrischen Motor und einen Schraubenmechanismus zur Umwandlung der Drehung des elektrischen Motors in eine axiale Bewegung des Stabteiles aufweist.
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Erläuterung der Erfindung
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrisch angetriebene Servolenkvorrichtung zu schaffen, die trotz niedriger Kosten ein ausgezeichnetes stoßsicheres Verhalten zeigt und die in der Lage ist, ein Freikommen eines Lagers von einer Kugelschraubenmutter zu verhindern.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrisch angetriebene Servolenkvorrichtung zu schaffen, die einen Stoß überdauern kann.
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Diese Aufgaben werden gelöst von den in Ansprüchen 1 und 14 offenbarten Servolenkvorrichtungen.
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Auch offenbart ist eine elektrisch angetriebene Servolenkvorrichtung, die umfaßt ein Gehäuse, eine Kugelschraubenwelle, die sich innerhalb des Gehäuses erstreckt und mit einem Lenkmechanismus verbunden ist, eine Eingangswelle, auf die eine Lenkkraft eingegeben wird, eine Ausgangswelle zum Aufnehmen der Lenkkraft von der Eingangswelle und zum Ausgeben einer Lenkkraft auf die Kugelschraubenwelle, einen Drehmomentsensor zum Detektieren eines Drehmoments, das zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle übertragen wird, einen Motor einschließlich eines Rotors und einer Kugelschraubenmutter zum Ausüben einer Kraft in axialer Richtung auf die Kugelschraubenwelle durch Aufnehmen einer Rotationskraft des Motors, wobei ein elastisches Glied, das deformierbar und daher in der Lage ist, einen von der Seite des Kugelschraubenwelle her eingegebenen Stoß zu absorbieren, in einer Lastübertragungsstrecke zwischen der Kugelschraubenwelle und dem Rotor des Motors angeordnet ist. Ein Überstehen eines derartigen Stoßes ist daher ohne Zunahmen sowohl der Ausmaße als auch der Gewichte der entsprechenden Glieder möglich.
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In dem Fall, in dem die Kugelschraubenwelle einstückig mit der Zahnstange ausgebildet ist, wird ferner eine Last, die auf ein Laufrad in Abhängigkeit von dem Zustand der Straßenoberfläche ausgeübt wird, auf die Zahnstange übertragen und daher kann sich die Zahnstange, das heißt, die Kugelschraubenwelle als Folge dieser Last in axialer Richtung verschieben. Falls das elastische Glied nicht vorgesehen ist, wird jedoch eine solche Verschiebung durch die Reibung und die Trägheit des Motors verhindert. Gemäß der vorliegenden Erfindung verformt sich jedoch das elastische Glied, wodurch sich die Zahnstange in der axialen Richtung verschieben kann, ohne dass sie von der Reibung und der Trägheit beeinflußt wird. Daher wird die Verschiebung auf die Zahnstange, das Ritzel, die Lenkwelle und das Lenkrad übertragen, wodurch der Fahrer präzise über den sogenannten Straßenzustand informiert werden kann, wie beispielsweise die auf den Reifen in Abhängigkeit von dem Zustand der Straßenoberfläche ausgeübte Last, deren Änderungen u. s. w.
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Ferner ist es so, dass durch die Anordnung des elastischen Glieds zwischen der Kugelschraubenmutter und dem Rotor des Motors der von der Seite der Kugelschraubenwelle eingegebene Stoß von einem Torsionsdämpfungseffekt absorbiert wird.
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Ferner ist ein Verschiebungsbegrenzer zum Begrenzen eines vorbestimmten oder größeren Verformungsbetrags des elastischen Gliedes vorgesehen und ist konstruiert aus einem ausgesparten Abschnitt, der im Rotor des Motors oder der Kugelschraubenmutter ausgebildet ist, und einem in dem jeweils anderen Teil ausgebildeten vorspringenden Abschnitt, wobei der vorspringende Abschnitt mit dem ausgesparten Abschnitt in Eingriff ist, wenn sich das elastische Glied um einen vorbestimmten Betrag verformt. Mit dieser Anordnung wird eine exzessive Verformung des elastischen Gliedes begrenzt und eine Beschädigung dieses elastischen Gliedes kann verhindert werden.
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Auch offenbart ist eine elektrisch angetriebene Servolenkvorrichtung, die umfaßt ein Gehäuse, eine Kugelschraubenwelle, die sich innerhalb des Gehäuses erstreckt und mit einem Lenkmechanismus verbunden ist, eine Eingangswelle, auf der eine Lenkkraft eingegeben wird, eine Ausgangswelle zum Aufnehmen der Lenkkraft der Eingangswelle und zum Ausgeben der Lenkkraft auf eine Kugelschraubenwelle, einen Drehmomentsensor zum Detektieren eines zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle übertragenen Drehmoments, einen Motor einschließlich eines Rotors und einer Kugelschraubenmutter zum Übertragen einer in axialer Richtung wirkenden Kraft auf die Kugelschraubenwelle durch Aufnehmen einer Drehkraft von dem Motor, wobei ein elastisches Glied, das deformierbar ist und daher einen von der Seite der Kugelschraubenwelle her eingegebenen Stoß absorbieren kann, auf einem Lagerabschnitt der Kugelschraubenmutter angeordnet ist. Ein Abmildern eines Stoßes ist daher ohne Zunahme der Größe oder des Gewichts der entsprechenden Glieder möglich.
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Der Rotor des Motors und die Kugelschraubenmutter sind durch den Eingriff einer Keilnut mit einem Keil verbunden, wobei zumindest eine mit Zähnen versehene Oberfläche mit einem Kunstharz beschichtet ist. Falls ein Stoß übertragen wird, kann die Emission eines Stoßgeräuschs wirksam vermindert werden.
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Es wird bevorzugt, dass der Verschiebungsbegrenzer den vorbestimmten oder größeren Verformungsbetrag des elastischen Gliedes auf 40% oder weniger der maximalen Lenkkraft begrenzt, die durch den Motor bereitgestellt wird.
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Es wird weiter bevorzugt, dass eine natürliche Oszillationsfrequenz des Systems, bestehend aus Rotor, Kugelschraubenmutter und elastischen Glied, auf einen Wert von 7 Hz oder höher eingestellt ist.
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Auch offenbart ist eine elektrisch angetriebene Servolenkvorrichtung, die umfasst ein Gehäuse, eine Kugelschraubenwelle, die sich innerhalb des Gehäuses erstreckt und mit einem Lenkmechanismus verbunden ist, einen Motor mit einem Rotor, eine Kugelschraubenmutter, die mit dem Rotor des Motors verbunden ist, um eine Drehkraft des Rotors in eine in axialer Richtung wirkende Kraft umzuwandeln und zum Übertragen der selben Kraft auf die Kugelschraubenwelle, ein Lager zum Lagern der Kugelschraubenmutter, so dass diese bezüglich des Gehäuses drehbar ist, und ein Pressglied, das an die Kugelschraubenmutter geschraubt ist, um so das Lager gegen die Kugelschraubenmutter zu pressen, wobei das Pressglied ein Verbindungsglied zum Verbinden des Pressgliedes mit der Kugelschraubenmutter umfasst, so dass das Pressglied und die Kugelschraubenmutter sich nicht relativ zueinander drehen können. Falls ein großer Stoß auf die Kugelschraubenwelle aufgrund eines Auftreffens auf einen Lenkstopper auftritt, wird eine Drehung des Pressgliedes verhindert, selbst wenn eine auf das Kugellager des Pressglieds wirkende axiale Kraft Null wird. Daher kann sich das Pressglied nicht lockern und eine vorbestimmte axiale Kraft kann wieder auf das Lager wirken, wenn der Stoß verschwindet.
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Ferner wird bevorzugt, dass das Verbindungsglied das Pressglied mit der Kugelschraubenmutter verbindet, so dass diese sich nicht aufgrund der Scherkraft des Kunstharzmaterials relativ zueinander drehen können.
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Ferner wird bevorzugt, dass das Verbindungsglied das Pressglied mit der Kugelschraubenmutter verbindet, so dass diese sich nicht aufgrund der Reibungskraft drehen können.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine schematische Ansicht einer Konfiguration einer elektrisch angetriebenen Servolenkvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
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2 zeigt eine Querschnittsansicht in axialer Richtung der Peripherie eines bürstenlosen, koaxial zu einer Zahnstange ausgeführten Motors in dieser Ausführungsform;
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3 zeigt eine Ansicht der Konfiguration der 2 in Pfeilrichtung mit einem Schnitt entlang der Linie III-III;
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4 zeigt eine vergrößerte Ansicht des IV-Abschnitts in der Konfiguration der 2;
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5 zeigt eine Querschnittsansicht eines seitlichen Endes einer Kugelschraubenmutter in einem modifizierten Beispiel dieser Ausführungsform;
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6 zeigt eine Querschnittsansicht in axialer Richtung der Peripherie des bürstenlosen, koaxial zu der Zahnstange ausgeführten Motors in der elektrisch angetriebenen Servolenkvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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7 zeigt eine Querschnittsansicht in axialer Richtung der Peripherie des bürstenlosen, koaxial zu der Zahnstange ausgeführten Motors gemäß einer dritten Ausführungsform;
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8 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Kugelschraubenmutter und einen Rotor des Motors getrennt darstellt;
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9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines modifizierten Beispiels dieser Ausführungsform;
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10 zeigt eine Querschnittsansicht in axialer Richtung der Peripherie des bürstenlosen, koaxial zur Zahnstange ausgeführten Motors in der elektrisch angetriebenen Servolenkvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform; und
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11 zeigt eine Querschnittsansicht in axialer Richtung der Peripherie des bürstenlosen, koaxial zur Zahnstange ausgeführten Motors in der elektrisch angetriebenen Servolenkvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform.
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Bevorzugte Art der Ausführung der Erfindung
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Eine erste Ausführungsform der Erfindung gemäß der vorliegenden Ausführung wird im folgenden ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein schematisches Diagramm und zeigt eine elektrisch angetriebene Servolenkvorrichtung in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Bezugnehmend auf 1 ist ein Lenkrad 1 mit einem oberen Seitenende einer Lenkwelle 2 verbunden.
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Ein unteres Seitenende des Lenkwelle 2 ist über ein Universalgelenk 4 mit einem oberen Seitenende einer unteren Welle 5 verbunden und weiterhin ist ein unteres Seitenende der unteren Welle 5 über ein Universalgelenk 6 mit einem oberen Seitenende einer Ritzelwelle 7 verbunden. Ein nicht dargestelltes Ritzel ist mit einem unteren Seitenende der Ritzelwelle 7 verbunden und ist in Eingriff mit den Zahnstangenzähnen einer Kugelschraubenwelle, das heißt, einer Zahnstange 22 (22). Ein 5-phasiger rechteckwellenangetriebener bürstenloser, koaxial mit der Zahnstange ausgeführten Motors 23 ist in einem Zustand, der später erläutert werden wird, auf einem Zahnstangengehäuse 8 angeordnet, in das die Zahnstange 22 angeordnet ist.
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Ein Drehmomentsensor 3 ist in der Umgebung der Ritzelwelle 7 angeordnet und detektiert ein an die Ritzelwelle 7 übertragenes Lenkmoment. Der Drehmomentsensor 3 ist so ausgelegt, dass er dieses beispielsweise in eine Änderung des Torsionswinkels eines Torsionsstabs (nicht dargestellt) konvertiert, der zwischen den zweigeteilten Ritzelwellen 7 angeordnet ist, und magnetomechanisch die Änderung des Torsionswinkels detektiert. Daher gibt der Drehmomentsensor 3, wenn ein Bediener das Lenkrad lenkt, ein Momentdetektionssignal Tv an einen Kontroller 13 aus, das aus Analogspannungen besteht, die dem Betrag einer Lenkkraft und einer Lenkrichtung entsprechen.
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Insbesondere gibt der Drehmomentsensor 3, beispielsweise wenn die Lenkung in einem neutralen Zustand ist, eine vorbestimmte neutrale Spannung als das Momentdetektionssignal Tv aus. Der Drehmomentsensor 3 gibt in dem Moment, in dem das Lenkrad von seinem neutralen Zustand aus nach rechts gedreht wird, eine Spannung entsprechend einem Lenkmoment aus, die größer ist als die neutrale Spannung und gibt in dem Moment, in dem das Lenkrad von seinem neutralen Zustand aus nach links gedreht wird, eine Spannung entsprechend einem Lenkmoment aus, die kleiner ist als die neutrale Spannung.
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Der Kontroller 13 dient zum Steuern eines Antriebs des Motors 23 und zum Steuern einer Lenkunterstützungskraft eines Lenksystems. Der Kontroller 13 wird mit der Leistung von einer in einem Fahrzeug angeordneten Batterie 16 versorgt und wird auf diese Weise betrieben. Ein negativer Pol der Batterie 16 ist geerdet und ihr positiver Pol ist mit dem Kontroller 13 über einen Zündschalter 14 zum Starten einer Maschine und einer Sicherung 15a verbunden und direkt mit dem Kontroller 13 über eine Sicherung 15b verbunden. Die über diese Sicherung 15b bereitgestellte Leistung wird zur Versorgung eines Speichers verwendet. Der Kontroller 13 kann den bürstenlosen Motor 23 während der Fahrt steuern auf der Basis eines Momentdetektionssignals Tv, das von dem Drehmomentsensor 3 übertragen wird, und, beispielsweise, eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Vp, das von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 17 transmittiert wird, der auf einem Ausgangsschaft eines nicht dargestellten Getriebes angeordnet ist.
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2 zeigt eine Querschnittsansicht in axialer Richtung der Peripherie des bürstenlosen, koaxial zur Zahnstange ausgeführten Motors gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Das Gehäuse, das heißt, das Zahnstangengehäuse 8, ist an einer nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie mittels einer Klammer befestigt. Die Zahnstange 22 ist innerhalb des Zahnstangengehäuses 8 angeordnet und an ihren beiden Seitenenden mit Zugstangen 9 (1) und 10 verbunden. Die Zugstangen 9, 10 sind mit einem nicht dargestellten Lenkmechanismus verbunden.
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Ein Stator 23b in der Form eines zylindrischen Rohres ist innerhalb des Zahnstangengehäuses 8 angeordnet, und eine Spule 23a, die aus einer Vielzahl von auf einen Teil des Stators 23b gewickelten Segmenten besteht, ist ebenfalls darin angeordnet. Ein Rotor 23c in der Form eines langen und dünnen zylindrischen Rohres ist so beschaffen, dass er in den Stator 23b eingeführt wird. Ein zum Antreiben dienender zylindrischer Magnet 23d ist gegenüber dem Stator 23b auf einer äußeren Peripherie des Rotors 23c angeordnet. Der Antriebsmagnet 23e ist so magnetisiert, dass er N- und S-Pole alternierend in der Umfangsrichtung ausbildet. Die Zahnstange 23 erstreckt sich innerhalb des Rotors 23c. Zu bemerken ist, dass der Stator 23b, die Spule 23a, der Rotor 23c und der Antriebsmagnet 23d den bürstenlosen elektrischen Motor 23 bilden.
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Der Rotor 23c wird derart durch ein Kugellager und ein nicht dargestelltes Lager gelagert, dass er in Längsrichtung innerhalb des Zahnstangengehäuses 8 drehbar ist. Anzumerken ist, dass ein nicht dargestellter Rotor zum Detektieren einer Phase an der äußeren Peripherie des Rotors 23c angebracht ist. Dieser Phasendetektionsrotor detektiert die Polarität des Antriebsmagneten 23d und ist daher so angeordnet, dass er eine vorgegebene Korrelation mit der Polarität hat. Diese Polaritätsphase wird von einem Messwandler R (6) detektiert, der gegenüber einem Positionsdetektiermagnet angeordnet ist, und ein elektrisches, diese Polaritätsphase angebende Signal wird an den Kontroller 13 gegeben.
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Der Kontroller 13 versorgt und verteilt den elektrischen Strom sequentiell an die Segmente der entsprechenden Spulen 23a, die in der Drehrichtung unterteilt sind, und auf diese Weise wird der bürstenlose Motor 23 als Antrieb gesteuert, um eine vorbestimmte Rotationsausgangsleistung zu erzielen.
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Ein linkes Seitenende des Rotors 23c ist mit einem rechten Seitenende einer Kugelschraubenmutter 29 verbunden, die im wesentlichen eine zylinderförmige rohrartige Form aufweist. Die Kugelschraubenmutter 29 hat eine innere schraubenförmige, von innen ausgebildete Schraubennut 29, und die innere Schraubennut 29b bildet einen Rollweg gegenüber einer externen Schraube 22a, die in einem linken Seitenabschnitt der Zahnstangenwelle 22 ausgebildet ist, in der eine Vielzahl von Kugeln in dem Rollweg untergebracht sind.
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Die Kugeln werden zum Reduzieren einer Reibungskraft verwendet, die erzeugt wird, wenn sich die Kugelschraubenmutter 29 und die Zahnstange 22 relativ zueinander drehen. Anzumerken ist, dass die Kugelschraubenmutter 29 einen Zirkulationsweg 29c aufweist, wobei die Kugeln 30 in dem Zirkulationsweg 29c zirkulieren können, wenn sich die Kugelschraubenmutter 29 dreht.
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Ein linksseitiges Ende der Kugelschraubenmutter 29 wird durch ein Kugellager 25 des Winkelkontakttyps so gelagert, dass sie innerhalb des Gehäuses 8 längs drehbar ist.
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3 zeigt eine Ansicht der Konfiguration der 2 entlang eines Schnitts der Linie III-III in Pfeilrichtung. 4 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts IV der in 2 dargestellten Konfiguration. Wie in der 4 dargestellt ist, ist ein Außengewinde 29a auf der äußeren Peripherie des linksseitigen Endes der Kugelschraubenmutter 29 ausgebildet. Ein rechtsseitiges Ende eines zylindrischen Druckgliedes 31, das mit einem Innengewinde 31a versehen ist, welches mit dem Außengewinde 29 in Eingriff ist, wird im Kontakt mit einem inneren Ring des Lagers 25 gebracht.
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Ein distales Ende (linksseitiges Ende in 4) des Druckgliedes 31 ist mit einem dünnen zylindrischen Abschnitt 31b versehen, der sich nach außen in axialer Richtung erstreckt. Anzumerken ist, dass die äußere Peripherie des Druckgliedes 31, wie dies in 3 dargestellt ist, vier Kerben 31c aufweist, die in periphere Richtung gleich beabstandet ausgebildet sind. Diese Kerben 31c dienen zum Rotieren des Pressgliedes 31, wenn es mit einer Gleitstange in Eingriff ist.
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Als nächstes wird der Betrieb dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert werden. Unter Bezug auf 1 und der Annahme, dass das Fahrzeug sich in gerader Richtung bewegt und die Lenkkraft noch nicht von dem Lenkrad 3 auf die Zahnstange 22 gegeben ist, hat das Momentdetektionssignal Tv, das von dem Drehmomentsensor 3 ausgegeben wird, den Wert Null oder einen niedrigen Wert und daher führt der Kontroller 13 keine Drehsteuerung des bürstenlosen Motors 23 aus. Daher ist die vorliegende elektrisch angetriebene Servolenkvorrichtung in einem Zustand, in dem keine unterstützende Lenkkraft ausgegeben wird.
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Andererseits wird, wenn das Fahrzeug eine Kurve beschreibt, das Lenkrad 1 gelenkt, und die Lenkkraft wird auf die Zahnstange 22 übertragen. Daher gibt der Drehmomentsensor 3 das Momentdetektionssignal Tv entsprechend einem Lenkmoment aus und der Kontroller 13 dreht den Rotor 23c des bürstenlosen Motors 23 mit einem geeigneten Moment in einer Weise, die von dem vom Geschwindigkeitssensor 17 transmittierten Detektionssignal Vp abhängt. Wenn der Rotor 23c sich dreht, dreht sich die Kugelschraubenmutter 29 ebenfalls, so dass die Zahnstange 22 sich in die linke oder rechte Richtung bewegt, wodurch die assistierende Lenkkraft generiert wird.
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Ferner ist das Pressglied 31 an die Kugelschraubenmutter 29 angeschraubt, um zu verhindern, dass das Kugellager 25 sich von der Kugelschraubenmutter 29 löst. Falls das Pressglied 31 mit einem großen Moment zum Erhöhen einer axialen Anfangskraft befestigt wird, um ein Lösen des Pressgliedes 31 zu verhindern, wird jedoch der Zirkulationsweg 29c deformiert, der innerhalb der Kugelschraubenmutter 29 ausgebildet ist. Dies kann eine Verringerung der Funktion der Kugelschraubenmutter 29 bewirken.
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Eine Möglichkeit zum Überwinden dieses Problems ist gemäß dieser Ausführungsform, dass das Pressglied 31 an die Kugelschraubenmutter mit einem Moment angeschraubt wird, das klein genug ist, um keine Deformation des Zirkulationsweges 29c zu bewirken, und anschließend wird der dünne zylindrische Abschnitt 31b des Pressgliedes in radialer Richtung verstemmt und deformiert, so dass er stark gegen das Außengewinde 29a der Kugelschraubenmutter 29 drückt. Das Pressglied 31 wird dadurch so verbunden, dass eine relative Drehung bezüglich der Kugelschraubenmutter 29 unmöglich ist, und es kann sich nicht lockern, selbst wenn eine starke Kraft von der Zahnstange 22 übertragen wird. In dieser Ausführungsform bildet die Verstemmung (C) ein Hinderungsmittel.
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5 ist eine Querschnittsansicht des seitlichen Endes der Kugelschraubenmutter und zeigt ein modifiziertes Beispiel dieser Ausführungsform. Bezugnehmend auf 5 sind ein Pressglied 131 und eine Kugelschraubenmutter 129 mit Löchern 131a, 129a versehen, die in radiale Richtungen penetrieren. Das Pressglied 131 ist nicht mit einem dünnen zylindrischen Abschnitt ausgestattet. Andere Begebenheiten sind identische denjenigen der oben diskutierten Ausführungsform und daher kann auf ihre erneute Erläuterung verzichtet werden.
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In diesem modifizierten Beispiel werden die Löcher 131a, 129a mit einem geschmolzenen Kunstharz 132 gefüllt, nachdem eine geeignete Vorspannung durch Drehen des Pressgliedes 131 vorgegeben ist. Wenn das als Hinderungsmittel dienende Harz 132 ausgehärtet ist, ist das Pressglied 131 an der Kugelschraubenmutter 129 fixiert und kann nicht durch eine Scherkraft und eine Reibungskraft gelokkert werden, selbst wenn eine starke Kraft von der Zahnstange 22 übertragen wird.
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Wird dagegen ein Zerlegen des Kugellagers 25 gewünscht, so wird das Harz 132 abgeschert, wenn das Pressglied 131 durch eine starke Kraft gedreht wird, und daher können das Pressglied 131 und das Kugellager 25 von der Kugelschraubenmutter 129 entfernt werden. Beim Wiederzusammenfügen der Komponenten wird das Harz 132 aus den Löchern 129a, 131a entfernt und die Komponenten können mit den gleichen Schritten wieder zusammengesetzt werden.
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6 zeigt eine Querschnittsansicht in axialer Richtung der Peripherie des bürstenlosen; axial mit der Zahnstange ausgeführten Motors in der elektrisch angetriebenen Servolenkvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform. Der einzige Unterschied in der zweiten Ausführungsform betrifft eine Konfiguration der Peripherie der Kugelschraubenmutter. Daher wird die Diskussion auf diese Konfiguration begrenzt und die gleichen Komponenten wie diejenigen der ersten Ausführungsform sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass deren Erläuterung ausgelassen wird. Ein Zahnstangengehäuse 208, bestehend aus einem Abschnitt 208a mit einem kleinen Durchmesser und einem Abschnitt 208b mit einem großen Durchmesser, ist an die nicht dargestellte Fahrzeugkarosserie mit einer nicht dargestellten Klammer befestigt. Die Zahnstange 22 ist in den Abschnitt 208b mit großem Durchmesser des Zahnstangengehäuses 208 eingesetzt und an ihren zwei Enden mit Zugstangen 9 (1), 10 verbunden. Die Zugstangen 9, 10 sind mit einem nicht dargestellten Lenkmechanismus verbunden.
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Ein Rotor 123c des bürstenlosen Motors 123, der in dem Zahstangengehäuse 208 eingesetzt ist, wird durch ein Lager 226 so gelagert, dass er innerhalb des Zahnstangengehäuses 208 längsrotierbar ist. Ein linksseitiges Ende des Rotors 123c ist mittels eines Keils in Eingriff mit einem rechtsseitigen Ende einer Kugelschraubenmutter 229, die im wesentlichen die Form eines zirkularen Rohrs aufweist, und der Rotor und die Schraubenmutter sind, obwohl einstückig drehbar, relativ in axialer Richtung beweglich. Ein Harz ist zumindest über eine der mit Zähnen versehenen Oberfläche einer Klemmnut 226b in der Kugelschraubenmutter 229 (oder dem Rotor 123c) ausgebildet und eine mit Zähnen versehene Oberfläche eines Keils 123d, der auf dem Rotor 123c (oder in der Kugelschraubenmutter 229) ausgebildet ist, sind miteinander in Eingriff. Mit dieser Vorrichtung absorbiert der Harzüberzug im Fall eines Stoßes, wie beispielsweise das Anschlagen auf einen Lenkstopper, den Stoß, wodurch eine Emission von Anschlagsgeräuschen vermieden wird. Die Kugelschraubenmutter 229 hat eine innere schraubenförmige Schraubennut 229b, die innen ausgebildet ist, und die innere Schraubenmutter 229b bildet einen Rollweg gegenüber liegend einer externen Schraubennut 22a, die in einem linksseitigen Abschnitt der Zahnstange 22 ausgebildet ist, so dass eine Vielzahl von Kugeln in dem Rollweg angeordnet ist.
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Die Kugeln 30 werden zum Reduzieren einer Reibungskraft verwendet, die erzeugt wird, wenn sich die Kugelschraubenmutter 229 und die Zahnstange 22 relativ zueinander drehen. Anzumerken ist, dass die Kugelschraubenmutter 229 einen Zirkulationsweg 229c aufweist, wobei die Kugeln 30 im dem Zirkulationsweg 229c zirkulieren können, wenn sich die Kugelschraubenmutter 229 dreht.
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Ein Schräglager 251 zum drehbaren Lagern der Kugelschraubenmutter 229 ist längs einer inneren Peripherie des Abschnitts 208a mit kleinem Durchmesser des Zahnstangengehäuses 208 mittels eines dünnen zylindrischen Gleitbuchse 231 angeordnet. Das Lager 251 ist aus einem äußeren Ring 251a, einem Paar innerer Ringe 251b, 251c und zwei Kugelzügen 251d, die zwischen den zwei Ringen angeordnet sind, konstruiert.
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Ein Paar mit Flanschen versehene zylindrische Metallkerne 252a, 252b, nachfolgend Kernmetalle genannt, von denen jeder im Querschnitt auf einer Seite eine L-Form hat, sind solchermaßen angeordnet, dass sie in Kontakt mit beiden seitlichen Enden des äußeren Rings 251a des Lagers 251 gelangen. Ein ringförmiges elastisches Glied 235a ist zwischen dem rechtsseitigen Kernmetall 252a und einer Unterlegscheibe angeordnet, die an dem Abschnitt 208a mit kleinem Durchschnitt angepaßt ist. Andererseits ist das ringförmige elastische Glied 235b zwischen dem rechtsseitigen Kernmetall 252b und einer Nut 233 angeordnet, die auf den Abschnitt 208a mit kleinem Durchmesser aufgeschraubt ist.
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Die inneren Ringe 251b, 251c des Lagers 251 werden durch eine Mutter 227 an die Kugelschraubenmutter 229 angepaßt, die an äußere Peripherie des linksseitigen Endes der Kugelschraubenmutter 229 aufgeschraubt ist.
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Gemäß dieser Ausführungsform wird die Mutter 227 auf die Kugelschraubenmutter 229 mit einem Moment aufgeschraubt, das klein genug ist, um keine Deformation des Zirkulationsweges 229c zu bewirken. Danach wird der dünne zylindrische Abschnitt 227b, der sich von der Mutter 227 in axialer Richtung erstreckt, in radialer Richtung verstemmt, um sich so dermaßen zu deformieren, dass er mit starker Kraft gegen die äußere Peripherie der Kugelschraubenmutter 229 gepresst wird. Die Mutter 227 wird auf diese Weise so verbunden, dass eine relative Drehung bezüglich der Kugelschraubenmutter 229 unmöglich ist, und keine Lockerung auftritt, selbst wenn eine Kraft von der Zahnstange 22 übertragen wird.
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Falls eine große Belastung auf die Zahnstangenwelle 22 ausgeübt wird, die als Kugelschraubenwelle dient, wie ein Anschlagen an den Lenkstopper usw., kann sich gemäß dieser Ausführungsform die Kugelschraubenmutter 229 zusammen mit dem Lager 251 in axialer Richtung bewegen, während sie von der Gleitbuchse 231 gelagert wird. In solch einem Falle können jedoch, zusätzlich zu dem oben beschriebenen Effekt der Harzbeschichtung über die Keilzähne, die elastischen Glieder 235a, 235b effektiv die Last absorbieren und die Emission von Anschlaggeräuschen zurückhalten.
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Die vorliegende Erfindung ist bisher anhand der Ausführungsformen diskutiert worden. Die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht so interpretiert werden, als dass sie auf diese oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sei und kann natürlich geeignet modifiziert und verbessert werden. Beispielsweise kann das Hinderungsmittel, welches das Lösen des Druckglieds verhindert, ein Füllstoff sein, der zwischen dem Außengewinde und dem Innengewinde angeordnet ist, um die Reibungskraft zwischen den Gewindezügen zu erhöhen.
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7 zeigt eine Querschnittsansicht in axialer Richtung der Peripherie eines bürstenlosen, koaxial mit der Zahnstange ausgeführten Motors in der elektrisch angetriebenen Servolenkvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform. Ein Zahnstangengehäuse 308, bestehend aus einem Abschnitt 308a mit kleinem Durchmesser und einem Abschnitt 308b mit großem Durchmesser, ist an eine nicht dargestellte Fahrzeugkarosserie mit einer Klammer 321 befestigt, die einstückig mit dem Abschnitt 308a mit kleinem Durchmesser ausgebildet ist. Eine Zahnstange 322 wird in den Abschnitt 308b mit großem Durchmesser des Zahnstangengehäuses 308 eingeführt und an ihren beiden Enden mit Zugstangen 9 (1), 10 verbunden. Zugstangen 9, 10 sind mit einem nicht dargestellten Lenkmechanismus verbunden. Anzumerken ist, dass die Zahnstange 22 einen Kugelschraubenwelle bildet.
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Ein Stator 323b in der Form eines zirkularen Rohres ist innerhalb des Zahnstangengehäuses 308 befestigt und eine Spule 323a, bestehend aus einer Vielzahl von Segmenten, die auf einen Teil des Stators 323b gewunden sind, ist ebenfalls dort angeordnet. Ein Rotor 323a in der Form eines langen dünnen zirkularen Rohres ist so angeordnet, dass er in den Stator 321b eingesetzt ist. Ein zylindrischer Magnet 323b für den Antrieb ist gegenüberliegend dem Stator 323a an einer äußeren Peripherie des Rotors 323c angeordnet. Der Antriebsmagnet 323b ist so magnetisiert, dass er in umfänglicher Richtung N- und S-Pole alternierend aufweist. Die Zahnstange 322 erstreckt sich innerhalb des Rotors 323c. Anzumerken ist, dass der Stator 323b, die Spule 323a, der Rotor 323c und der Antriebsmagnet 323d den bürstenlosen elektrischen Motor 323 bilden.
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Der Rotor 323c wird durch Lager 326a, 326b so gelagert, dass er innerhalb des Zahnstangengehäuses 308 längs drehbar ist. Ein Netzwandler 327 zum Detektieren einer Polaritätsphase ist an die äußere Peripherie des Rotors 323c in der Umgebung des Lagers 326b angeordnet. Dieser Netzwandler 327 dient dazu, eine gegebene Korrelation zwischen der Polarität aufzuzeigen, um die Polarität des Antriebsmagneten 323d zu detektieren. Ein von dem Netzwandler 327 detektiertes Signal, das die Polaritätsphase anzeigt, wird an den Kontroller 13 (1) über eine nicht dargestellte Verbindung gegeben.
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Der Kontroller 13 versorgt und verteilt den elektrischen Strom sequentiell an die Segmente der entsprechenden Spulen 323a, die in Drehrichtung unterteilt sind, und als Ergebnis wird der bürstenlose Motor 323 antriebsgesteuert, um eine vorbestimmte Drehausgangsleistung zu erzeugen.
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Ein linksseitiges Ende des Rotors 323c ist in Eingriff mit einem rechtsseitigen Ende der Kugelschraubenmutter 329, die im wesentlichen eine zirkulare, rohrförmige Gestalt hat, in einem Modus, der im folgenden beschrieben werden wird. Der Rotor 323c und die Kugelschraubenmutter 329 drehen sich in einstückiger Weise. Die Kugelschraubenmutter 329 hat eine interne schraubenförmige Schraubennut 329b, die innen ausgebildet ist, und die interne Schraubennut 329b bildet einen Rollweg, der gegenüber einer externen Schraubennut 322a angeordnet ist, die in einem linksseitigen Abschnitt der Zahnstange 322 ausgebildet ist, wodurch eine Vielzahl von Kugeln 330 in dem Rollweg angeordnet ist.
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Die Kugeln 330 werden zum Reduzieren einer Reibungskraft verwendet, die erzeugt wird, wenn sich die Kugelschraubenmutter 329 und die Zahnstange 322 relativ zueinander drehen. Anzumerken ist, dass die Kugelschraubenmutter 329 ein Rohr 329c aufweist, das als ein innen ausgebildeter Zirkulationsweg dient, wobei die Kugeln 330 in dem Rohr 329c zirkulieren können, wenn die Kugelschraubenmutter 329 sich dreht. Ein zylindrisches Glied 329d weist eine hohe Haltefunktion und eine Funktion des Verhinderns eines Leckens von Schmierfett auf.
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Ein linksseitiges Ende der Kugelschraubenmutter 329 wird durch ein Kugellager 325 vom Vier-Punkt-Kontakttyp gestützt, so dass es sowohl bezüglich des Abschnitts 308a mit kleinem Durchmesser des Zahnstangengehäuses 308 drehbar ist, als auch in seiner Position in der axialen Richtung einstellbar ist. Ein rechtsseitiges Ende der Kugelschraubenmutter 329 wird derart von einem Kugellager 328 gelagert, dass diese bezüglich des Abschnitts 308a mit kleinem Durchmesser des Zahnstangengehäuses 308 drehbar ist.
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Ein zylindrisches Glied 331 mit einem inneren Flansch 331a ist in das linksseitige Ende des Abschnitts 308a mit kleinem Durchmesser des Zahnstangengehäuses 308 geschraubt. Eine balgenartige staubdichte Schutzkappe 332 verbindet eine äußere Peripherie des zylindrischen Gliedes 331 mit einer äußeren Peripherie der Zugstange 10. Ein Zahnstangenschlagdämpfer 333, der aus einem Gummi oder einem Kunstharz besteht und der in seiner äußeren Peripherie eine darin ausgebildete Nut zum einfachen Deformieren aufweist, ist gegenüberliegend dem Flansch 331a im Inneren des zylindrischen Glieds 331 unter Verwendung einer Pressplatte 334 eingepasst, die im wesentlichen im Querschnitt eine L-Form aufweist. Selbst wenn die Zahnstange 322 sich aktiv verschiebt und das verdickte Seitenende 322b der Zahnstange 322 auf die Pressplatte 334 auftrifft, wird das Aufschlagen des Seitenendes 322d durch den Zahnstangenstoßdämpfer 333 gedämpft, der auf der Unterseite der Pressplatte 334 angeordnet ist, wodurch es möglich ist, Schäden an der Kugelschraubenmutter 329, der Zahnstange 322 und den Lagern 325, 328 zu verhindern.
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8 ist eine perspektivische Ansicht, die die Kugelschraubenmutter 329 und den Rotor 323c des Motors 323 getrennt darstellt. In 8 sind vier rechteckige Kerben 329e in gleichen Intervallen in peripherer Richtung in dem seitlichen Endabschnitt der Kugelschraubenmutter 329 ausgebildet. Auf der anderen Seite sind rechteckige Vorsprünge 323e in gleichen Intervallen in peripherer Richtung auf dem Seitenendabschnitt gegenüberliegend dem Rotor 323c ausgebildet. Die Breite (eine Länge in peripherer Richtung) der Kerbe 329e wird größer gewählt als die Breite (eine Länge in der peripheren Richtung) des Vorsprungs 323e.
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Ein elastisches Glied 335 ist zwischen der Kugelschraubenmutter 329 und dem Rotor 323c angeordnet. Das elastische Glied 335 ist aus einem zylindrischen Kernmetall 335, einem gummi- oder kunstharzartigen Flanschabschnitt 335b, der an die äußere Peripherie des Kernmetalls 335a geschweißt ist, und zwei elastischen Abschnitten (elastischen Gliedern) 335c gebildet, von denen jeder einen im wesentlichen C-förmigen Vorsprung bildet. Ein äußerer Durchmesser des Kernmetalls 335a ist ein wenig kleiner als ein innerer Durchmesser sowohl der Kugelschraubenmutter 329 und des Rotors 323c. Die Flanschabschnitte 335b nehmen eine diskontinuierliche Konfiguration in der peripheren Richtung an, entsprechend den Vorsprüngen 323e des Rotors 323c, und die elastischen Abschnitte 335c sind in einem Zustand verbunden, in dem die (zwei) diskontinuierlichen Abschnitte (unter vier diskontinuierlichen Abschnitten) des Flanschabschnitts 335b in axialer Richtung verschoben sind.
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Wenn die Kugelschraubenmutter 329 und der Rotor 323c durch die elastischen Glieder 335 verbunden sind, die als Verbindungsglieder dienen, sind die zwei gegenüber stehenden Vorsprünge 323e des Rotors 323c mit den Kerben 329e der Kugelschraubenmutter 329 mit fast keinem Spiel derart verbunden, dass dazwischen elastische Abschnitte 335c angeordnet sind. Andererseits sind die verbleibenden zwei Vorsprünge 323e des Rotors 323c in Eingriff mit den Kerben 329e der Kugelschraubenmutter 329 mit einem vorbestimmten Spiel in peripherer Richtung, ohne dass der elastische Abschnitt 335c dazwischen angeordnet ist. Anzumerken ist, dass der Flanschabschnitt 335b zwischen den Endoberflächen der Kugelschraubenmutter 329 und der Endoberfläche des Rotors 323c angeordnet ist und einen direkten Kontakt der Kugelschraubenmutter 329 und des Rotors 323c auf diese Weise verhindert.
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Als nächstes wird ein Betrieb dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert werden. Bezugnehmend auf 1 unter der Annahme, dass das Fahrzeug geradeaus fährt und die Lenkkraft noch nicht auf die Zahnstange 322 (7) von dem Lenkrad 1 gegeben ist, ist das Momentdetektionssignal Tv, das von dem Drehmomentsensor 3 ausgegeben wird, eine neutrale Spannung oder eine im wesentlichen neutrale Spannung und daher führt der Kontroller 13 keine Steuerung der Rotationssteuerung des bürstenlosen Motors 323 (7) aus. Daher befindet sich die vorliegende elektrisch angetriebene Servolenkvorrichtung in einem Zustand, in dem keine assistierende Lenkkraft ausgegeben wird.
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Wenn das Fahrzeug eine Kurve durchfährt, wird andererseits das Lenkrad 1 gelenkt und die Lenkkraft wird auf die Zahnstange 322 übertragen. Daher gibt der Drehmomentsensor 3 das Momentdetektionssignal Tv entsprechend einem Lenkmoment aus und der Kontroller 13 dreht den Rotor 323c des bürstenlosen Motor 323 mit einem geeigneten Moment, wobei ein Detektionssignal Vp, das von einem Geschwindigkeitssensor 17 übertragen wird, in Betracht gezogen wird. Wenn der Rotor 323c sich dreht, dreht sich die Kugelschraubenmutter 329 ebenfalls mit dem Ergebnis, dass die Zahnstange 322 sich in die linke oder rechte Richtung bewegt, wodurch die assistierende Lenkkraft generiert wird.
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Falls das Laufrad mit einem Randstein des Bürgersteigs in der Umgebung der neutralen Position kollidiert, in der der Zahnstangenstoßdämpfer 333 nicht funktioniert, wird der Stoß auf die Zahnstange 322 übertragen. In einem solchen Falle wird das elastische Glied 335 torsionsmäßig deformiert und kann so den Stoß absorbieren. Wenn ferner die Kugelschraubenmutter 329 und der Rotor 323c sich zueinander relativ durch vorbestimmte oder größere Winkel mit einer torsionsmäßigen Verformung des elastischen Gliedes 335 drehen, werden die Kerben 329e als ausgesparter Abschnitt des elastischen Gliedes 335c und der Vorsprung 323e als Vorsprung, der als ein Verschiebungsbegrenzer wirkt, in Kontakt miteinander gebracht, wodurch eine Beschädigung des elastischen Gliedes 335 durch Begrenzen einer weiteren torsionsmäßigen Deformation des elastischen Gliedes 335 verhindert wird.
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Zu bemerken ist, dass eine natürliche Oszillationsfrequenz der torsionsmäßigen Oszillationen des Systems, bestehend aus Rotor 323c und Kugelschraubenmutter 329 einschließlich des elastischen Gliedes 335, 5 Hz oder höher, vorzugsweise 7 Hz oder höher, insbesondere 8 Hz oder höher beträgt, so dass die Resonanz in dem System als Steuersystem wirkt.
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9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines modifizierten Beispiel dieser Ausführungsform. In 9 hat ein seitliches Ende der Kugelschraubenmutter 329' rechteckige Vorsprünge 329e', die in gleichen Intervallen in peripherer Richtung ausgebildet sind. Auf der anderen Seite gegenüberliegend dazu hat ein seitliches Ende eines Rotors 323c' rechteckige Vorsprünge 323e', die in gleichen Intervallen in peripherer Richtung ausgebildet sind.
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Ein elastisches Glied 335' ist zwischen der Kugelschraubenmutter 329' und dem Rotor 323c' angeordnet. Das elastische Glied 335' ist konstruiert aus einem zylindrischen Kernmetall 335a', einem gummi- oder kunstharzhaltigen Flanschabschnitt 335b', der sich über die gesamte äußere Peripherie des Kernmetalls 325a' in peripherer Richtung an dessen Zentrum erstreckt, und einem gummi- oder kunstharzartigem Eingriffsabschnitt (elastisches Glied) 225c', dessen Finger alternierend sich auf beiden Seiten in axialer Richtung erstrecken, wobei dieser Eingriffsabschnitt einstückig mit dem Flanschabschnitt 335b' ausgebildet ist. Ein äußerer Durchmesser des Kernmetalls 335a' ist geringfügig kleiner als ein innerer Durchmesser sowohl der Kugelschraubenmutter 329' als auch des Rotors 323c'.
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Falls die Kugelschraubenmutter 329' und der Rotor 323c' durch die elastischen Glieder 335' verbunden sind, ist der Vorsprung 329e' der Kugelschraubenmutter 329' mit dem Eingriffsabschnitt 335c' derart in Eingriff, dass fast kein Raum dazwischen verbleibt, während die Vorsprünge 323e' des Rotors 323c' ebenfalls mit dem Eingriffsabschnitt 325c' derart in Eingriff sind, dass dort kein Raum verbleibt. Zu dieser Zeit ist der Flanschabschnitt 335b' zwischen der Endoberfläche der Kugelschraubenmutter 329' und der Endoberfläche des Rotors 323c' angeordnet und verhindert einen direkten Kontakt der Kugelschraubenmutter 329' und des Rotors 323c'.
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Falls das Laufrad mit dem Randstein eines Bürgersteigs in diesem modifizierten Beispiel kollidiert und der Stoß auf die Zahnstange 322 übertragen wird, verformt sich der Eingriffsabschnitt 335c' des elastischen Gliedes 335' in elastischer Weise, wodurch dieser Stoß absorbiert wird.
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10 zeigt eine Querschnittsansicht in axialer Richtung der Peripherie des bürstenlosen, koaxial zur Zahnstange ausgeführten Motors in der elektrisch angetriebenen Servolenkvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform. Der Unterschied in der vierten Ausführungsform liegt nur in der Konfiguration der Peripherie der Kugelschraubenmutter. Daher wird die Diskussion auf diese Konfiguration beschränkt und gleiche Komponenten wie diejenigen der ersten Ausführungsform sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und deren Erklärung wird ausgelassen. Ein Zahnstangengehäuse 408, bestehend aus einem Abschnitt 408a mit kleinem Durchmesser und einem Abschnitt 408b mit großem Durchmesser, ist an eine nicht dargestellte Fahrzeugkarosserie mit einer nicht dargestellten Klammer befestigt. Die Zahnstange 322 ist in den Abschnitt 408b mit großem Durchmesser des Zahnstangengehäuses 408 eingeführt und an ihren beiden Seitenenden mit Zugstangen 9 (1), 10 verbunden. Die Zugstangen 9, 10 sind mit einem nicht dargestellten Lenkmechanismus verbunden.
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Ein Rotor 423c des bürstenlosen Motors 423 wird derart durch Lager 326a, 326b gelagert, dass er innerhalb des Zahnstangengehäuses 408 längs drehbar ist. Ein linksseitiges Ende des Rotors 423c ist mit Keilen in Eingriff mit einem rechtsseitigen Ende einer Kugelschraubenmutter 429, die im wesentlichen die Form eines zirkularen Rohres hat, und der Rotor und die Schraubenmutter drehen sich daher gemeinsam. Ein Kunstharz ist zumindest über eine der mit Zähnen versehenen Oberfläche der Keilnut und der Keile beschichtet, die miteinander in Eingriff stehen, wodurch eine Emission von Stoßgeräuschen vermieden wird. Die Kugelschraubenmutter 429 hat eine innere schraubenförmige Schraubnut 429b, die innen ausgebildet ist und die interne Schraubnut 429b bildet einen Rollweg gegenüber liegend einer externen Schraubnut 322a, die in einem linksseitigen Abschnitt der Zahnstange 322 ausgebildet ist, wodurch eine Vielzahl von Kugeln 330 in dem Rollweg angeordnet sind.
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Die Kugeln 330 dienen zum Reduzieren der Reibungskraft, die erzeugt wird, wenn sich die Kugelschraubenmutter 429 und die Zahnstange 322 relativ zueinander drehen. Zu bemerken ist, dass die Kugelschraubenmutter 429 einen innen ausgebildeten Zirkulationsweg 429c aufweist, wobei die Kugeln 330 in dem Zirkulationsweg 429c zirkulieren können, wenn sich die Kugelschraubenmutter 429 dreht.
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Ein gummiartiges oder kunstharzartiges Dämpfungsglied 440, dessen Konfiguration der äußeren Peripherie der Zahnstange 322 entspricht, ist so an die innere Peripherie des linksseitigen Endes der Kugelschraubenmutter 429 angepaßt, so dass es in Kontakt mit der äußeren Peripherie der Zahnstange 322 kommt. Falls beispielsweise die Zahnstange 322 durch das auf der unebenen Oberfläche der Straße laufende Rad in Schwingung versetzt wird, werden Geräusche erzeugt, wenn die Kugeln durch ein Spiel zwischen der Rolloberfläche und der Kugeln 330 springen und auf die Rolloberfläche auftreffen. Es ist jedoch möglich, die Emission der Geräusche durch das Anordnen eines Dämpfungsglieds 440 zu begrenzen, durch das die Oszillationen der Zahnstange 322 aufgrund des Springens der Kugeln 330 begrenzt werden. Ferner ist ein innen angeordneter diametraler Abschnitt des Dämpfungsgliedes mit einer Außengewindenut versehen, die in Eingriff ist mit einer externen Gewindenut der Zahnstange 322, und dies bewirkt eine sogenannte Abdichtfunktion, die verhindert, dass Schmierfett in der Kugelschraubenmutter 329 nach außen leckt.
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Die äußere Peripherie der Umgebung des rechtsseitigen Endes der Kugelschraubenmutter 429 wird von einer Vielzahl von Schrägkugellagerzügen 425 gelagert, so dass diese bezüglich des Abschnitts 408a mit kleinem Durchmesser des Zahnstangengehäuses 408 drehbar und in ihrer Position in axialer Richtung einstellbar ist. Auf der anderen Seite wird die äußere Peripherie des linksseitigen Endes der Kugelschraubenmutter 429 von einem Rollenlager 426 so gestützt, dass es bezüglich des Abschnitts 408a mit kleinem Durchmesser des Zahnstangengehäuses 408 drehbar ist.
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Ein innerer Ring 425b des Schrägkugellagers 425 ist mittels einer Mutter 425 angepaßt, die an die äußere Peripherie der Kugelschraubenmutter 429 angeschraubt ist. Die Mutter 427 wird später erläutert werden. Ein äußerer Ring 425a des Schrägkugellagers 425 ist an die innere Peripherie des Abschnitts 408a mit kleinem Durchmesser durch eine dünne zylindrische Gleitbüchse 431 befestigt. Jedes elastische Glied 435, das mit beiden Seiten des äußeren Rings 425a kontaktiert, umfaßt ein mit einem Flansch versehenes zylindrisches Kernmetall 435a, das auf einer Seite im Querschnitt im wesentlichen L-förmig und an die innere Peripherie des Abschnitts 408a mit kleinem Durchmesser angeordnet ist, und ein gummi- oder kunstharzförmiges elastisches Glied 435b. Zu bemerken ist, dass ein Gewindeglied 433, das in Kontakt mit dem rechtsseitigen elastischen Glied 435b kommt, so an den Abschnitt 418a mit kleinem Durchmesser angebracht ist, dass es justierbar ist, um ein Intervall zwischen den elastischen Gliedern 435 zu schaffen.
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Eine balgenförmige, staubdichte Schutzkappe 332 verbindet eine äußere Peripherie des linksseitigen Endes des Abschnitts mit kleinem Durchmesser mit einer äußeren Peripherie der Zugstange 10. Ein gummi- oder harzförmiger Zahnstangenstoßdämpfer 333, der eine Kurve in seiner äußeren Peripherie zum einfachen Deformieren ausgebildet hat, ist gegenüberliegend einem Flansch 408c des Abschnitts 408a mit kleinem Durchmesser durch die Verwendung einer mit einem Flansch versehenen zylindrischen Pressplatte 334, die auf einer Seite im Querschnitt im wesentlichen eine L-Form annimmt, angeordnet. Selbst falls sich die Zahnstange 322 aktiv verschiebt und ein verdicktes Seitenende 322b der Zahnstange 322 auf die Pressplatte 334 auftrifft, wird das Auftreffen des Seitenendes 322b von dem Zahnstangenstoßdämpfer 333 gedämpft, der auf der Unterseite der Pressplatte 334 angeordnet ist, wodurch es möglich ist, Beschädigungen an der Kugelschraubenmutter 429 und dem Lager 425 zu vermeiden.
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Falls das laufende Rad mit dem Randstein eines Bürgersteigs in der Umgebung der neutralen Position kollidiert, in der der Zahnstangenstoßdämpfer 333 nicht funktioniert, und der Stoß auf die Zahnstange 322 übertragen wird, deformiert der elastische Abschnitt 435b des elastischen Gliedes 435 in axialer Richtung in elastischer Weise, wodurch der Stoß absorbiert werden kann.
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Falls sich die Kugelschraubenmutter 429 und der Rotor 423c relativ zueinander durch vorbestimmte Winkel drehen, ist anzumerken, dass weitere Drehungen vorzugsweise durch nicht dargestellte Stopper verhindert werden. Der Grund dafür ist, dass mit dieser Maßnahme eine Beschädigung des elastischen Abschnittes 435b verhindert wird, indem eine exzessive Verformung des elastischen Abschnitts 435b vermieden wird.
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Ferner wird gemäß dieser Ausführungsform die Mutter 427 an die Kugelschraubenmutter 429 mit einem Moment geschraubt, das klein genug ist, keine Deformation des Zirkulationsweges 429c zu bewirken und danach wird der dünne zylindrische Abschnitt 427a, der sich in axialer Richtung von der Mutter 427 erstreckt, in radialer Richtung verstemmt, um sich so in einer Weise zu verformen, dass dieser mit großer Kraft gegen die äußere Peripherie der Kugelschraubenmutter 429 gepresst wird. Die Mutter 427 ist daher derart gekoppelt, dass eine relative Drehung bezüglich der Kugelschraubenmutter 429 unmöglich ist und es gibt kein Spiel, selbst wenn eine starke Kraft von der Zahnstange 322 übertragen wird.
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11 zeigt eine Querschnittsdarstellung in axialer Richtung der Peripherie des bürstenlosen, koaxial mit der Zahnstange ausgeführten Motors in der elektrisch angetriebenen Servolenkvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform. Die Differenz bezüglich der vierten Ausführungsform liegt in einer Konfiguration der Peripherie der Kugelschraubenmutter. Daher wird die Diskussion sich auf diese Konfiguration beschränken und gleiche Komponenten wie diejenigen in der ersten Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, deren Erläuterung ausgelassen wird. Ein Zahnstangengehäuse 508, umfassend einen Abschnitt 508a mit kleinem Durchmesser und einen Abschnitt 508b mit großem Durchmesser, ist an eine nicht dargestellte Fahrzeugkarosserie mit einer nicht dargestellten Klammer befestigt. Die Zahnstange 322 ist in den Abschnitt 508b mit großem Durchmesser des Zahnstangengehäuses 508 eingesetzt und an ihren beiden Seitenenden mit Zugstangen 9 (1), 10 verbunden. Die Zugstangen 9, 10 sind mit einem nicht dargestellten Lenkmechanismus verbunden.
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Ein Rotor 423c eines bürstenlosen Motors 423 wird von Lagern 526 so gelagert, dass er innerhalb des Zahnstangengehäuses 508 längs drehbar ist. Ein linksseitiges Ende des Rotors 423c ist in Eingriff mit Keilen mit einem rechtsseitigen Ende einer Kugelschraubenmutter 529, die im wesentlichen die Form eines zirkularen Rohrs aufweist, wodurch Rotor und Schraubenmutter einstückig rotieren können. Ein Kunstharz ist zumindest über eine der mit Zähnen versehenen Oberflächen der Keilnut und der Keile aufgebracht, die miteinander in Eingriff stehen, wodurch eine Emission von Stoßgeräuschen vermieden wird. Die Kugelschraubenmutter 529 hat eine interne schraubenförmige Schraubennut 529b, die innen ausgebildet ist, und die interne Schraubennut 529b formt einen Rollweg gegenüberliegend einer externen Schraube 322a, die in einem linksseitigen Abschnitt der Zahnstange 322 ausgebildet ist, wodurch eine Vielzahl von Kugeln in dem Rollweg angeordnet ist.
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Die Kugeln 330 werden zum Reduzieren der Reibungskraft verwendet, die erzeugt wird, wenn sich die Kugelschraubenmutter 429 und die Zahnstange 322 relativ zueinander drehen. Anzumerken ist, dass die Kugelschraubenmutter 529 einen innen ausgebildeten Zirkulationsweg (nicht dargestellt) aufweist, wobei die Kugeln 330 in dem Zirkulationsweg 429c zirkulieren können, wenn sich die Kugelschraubenmutter 529 dreht.
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Ein Lager 551 zum drehbaren Lagern der Kugelschraubenmutter 529 ist auf einer inneren Peripherie f des Abschnitts 508a mit kleinem Durchmesser des Zahnstangengehäuses 508 mittels einer dünnen zylindrischen Gleitbuchse 531 angeordnet. Das Lager 551 ist konstruiert aus einem äußeren Ring 551a, einem Paar innerer Ringe 551b, 551c und zwei Kugelzügen 551d, die zwischen den beiden Ringen angeordnet sind.
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Ein mit Flanschen versehener zylindrischer Abstandshalter 552a, der auf einer Seite im Querschnitt eine L-Form aufweist, und ein elastisches Glied 535a sind zwischen dem linksseitigen Ende des äußeren Rings 551a des Lagers 551 und dem Abschnitt 508a mit kleinem Durchmesser angebracht. Ein mit Flanschen versehener zylindrischer Abstandshalter 552b, der auf einer Seite im Querschnitt eine L-Form aufweist, und ein elastisches Glied 535b sind zwischen einem seitlichen Ende des L-förmigen Ringes 551a des Lagers 551 und einem Gewindeglied 533 angeordnet, das auf den Abschnitt 508a mit kleinem Durchmesser aufgeschraubt ist.
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Die inneren Ringe 551b, 551c des Lagers 551 sind an die Kugelschraubenmutter 529 durch eine Mutter 527 angepaßt, die auf die äußere Peripherie des linksseitigen Endes der Kugelschraubenmutter 529 aufgeschraubt ist. Anzumerken ist, dass die Breite der inneren Ringe 551b, 551c größer gewählt ist als ein axialer Bereich der oberen Löcher zum Zirkulieren der Kugeln, wodurch das Lecken von Schmierfett und das Entfernen der Abdeckungen verhindert wird.
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Falls das laufende Rad mit dem Randstein eines Bürgersteigs in der Umgebung der neutralen Position kollidiert, in der der Zahnstangenstoßdämpfer 333 nicht funktioniert, und der Stoß auf die Zahnstange 322 übertragen wird, deformiert irgendeiner der elastischen Glieder 535a, 535b in axialer Richtung, wodurch der Stoß absorbiert werden kann. Anzumerken ist, dass ein Seitenende des Abstandshalters 552a oder 552b, der als ein Verschiebungsbegrenzer dient, einen Tiefpunkt erreicht hat, wenn jedes elastische Glied 535a, 535b mit Überschreiten eines vorbestimmten Betrags sich verformt, wodurch weitere Deformationen der elastischen Glieder 535a, 535b vermieden werden.
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Ferner wird gemäß dieser Ausführungsform die Mutter 527 an die Kugelschraubenmutter 529 mit einem Moment aufgeschraubt, das klein genug ist, keine Verformung der Zirkulationwege zu verursachen und danach wird der dünne zylindrische Abschnitt 527a, der sich in axialer Richtung von der Mutter 527 aus erstreckt, in radialer Richtung verstemmt, dass er sich in einer solchen Art verformt, um mit großer Kraft gegen die äußere Peripherie der Kugelschraubenmutter 529 zu pressen. Die Mutter 527 ist so gekoppelt, dass eine relative Bewegung bezüglich der Kugelschraubenmutter 529 unmöglich ist und sie lockert sich nicht, selbst wenn eine starke Kraft von der Zahnstange 322 übertragen wird.
