DE102014002286A1

DE102014002286A1 - Elektrische Servolenkungsvorrichtung vom Kugelumlaufspindeltyp

Info

Publication number: DE102014002286A1
Application number: DE102014002286.2A
Authority: DE
Inventors: In Hwan JEON; Hong Yong Bhae
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2014-08-28
Also published as: CN104015786B; US9266555B2; US20140238166A1; CN104015786A

Abstract

Eine zahnstangenangetriebene Hilfskraftlenkvorrichtung verhindert, dass eine Kugelmutter und eine Mutterriemenscheibe aufgrund eines Schlupfes davon im Leerlauf laufen, und erhöht eine Haltbarkeit, wenn der Antriebsriemen durch das Antreiben eines Elektromotors betätigt wird, und minimiert Vibrationen und Geräusche, die durch den Zahnstangenstab, die Kugelmutter und die Mutterriemenscheibe übertragen werden, wenn der Zahnstangenstab verschoben wird, während sich die Mutterriemenscheibe und die Kugelmutter drehen, wodurch dem Fahrer ein komfortables Lenkgefühl bereitgestellt wird.

Description

QUERVERWEIS AUF DAMIT IN BEZIEHUNG STEHENDE PATENTANMELDUNGEN
Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht gemäß 35 U.S.C. §119(a) die Priorität und den Nutzen aus der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2013-0022027 , eingereicht am 28. Februar 2013, und aus der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2013-0027655 , eingereicht am 15. März 2013, die hiermit durch Erwähnung in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke Bestandteil der vorliegenden Anmeldung werden, so als ob sie hier vollständig dargelegt worden wären.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung des Kugelumlaufspindeltyps und insbesondere auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung des Kugelumlaufspindeltyps, die verhindert, dass sich die Last auf die Kugel, die sich an der äußersten Stelle der Kugelmutter in der inneren umfangsseitigen Schraubennut befindet, konzentriert, wobei die Kugelmutter gebogen wird, wodurch verhindert wird, dass die Haltbarkeit der Kugelmutter und der Kugel vermindert wird.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine allgemeine elektrische Servolenkungsvorrichtung weist ein Lenksystem, das sich ausgehend von einem Lenkrad zu zwei Rädern erstreckt, und einen Hilfskraftmechanismus zum Zuführen einer Hilfslenkkraft zu dem Lenksystem auf.
Der Hilfskraftmechanismus weist einen Drehmomentsensor zum Erfassen eines Lenkdrehmoments, das von dem Fahrer an ein Lenkrad angelegt wird, und zum Ausgeben eines elektrischen Signals proportional zu dem erfassten Lenkdrehmoment, ein elektronisches Steuergerät (ECU; electronic control unit) zum Erzeugen eines Steuersignals auf der Basis des von dem Drehmomentsensor übertragenen elektrischen Signals, einen Motor (Elektromotor) zum Erzeugen einer Hilfslenkkraft auf der Basis des von dem elektronischen Steuergerät übertragenen Steuersignals und eine Kraftübertragungseinheit vom Riementyp zum Übertragen einer von dem Motor erzeugten Hilfskraft zu einem Zahnstangenstab über einen Riemen auf.
Eine elektrische Servolenkungsvorrichtung eines Kugelumlaufspindeltyps kann als den Hilfskraftmechanismus einen Umlenkrohrtyp bzw. einen Rückführungsrohrtyp, einen Deflektor- bzw. Ablenktyp, einen Endkappentyp bzw. Abschlusskappentyp und so weiter aufweisen.
1 ist eine Schnittansicht, die schematisch die elektrische Servolenkungsvorrichtung des Kugelumlaufspindeltyps in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik veranschaulicht, und 2 ist eine Schnittansicht, die schematisch einen Teil der elektrischen Servolenkungsvorrichtung des Kugelumlaufspindeltyps in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik veranschaulicht.
Wie in den Zeichnungen veranschaulicht ist, weist die zahnstangenangetriebene Hilfskraftlenkvorrichtung in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik eine Antriebseinheit 120 zum Erzeugen einer Kraft, wobei die Antriebseinheit 120 von einem elektronischen Steuergerät (ECU) gesteuert werden soll, das den Grad des Lenkens eines Lenkrads 113 durch einen Drehmomentsensor 111 ermittelt, der an einem oberen Ende einer Lenksäule 110 montiert ist, einen Zahnstangenstab 130, der dafür sorgt, dass eine Lenkspurstange 133, die mit einem Rad verbunden ist, entsprechend dem Grad des Lenkens des Lenkrads 113 bewegt wird, und eine angetriebene Einheit bzw. Abtriebseinheit 140 zum Umwandeln der empfangenen Rotationskraft der Antriebseinheit 120 in eine sich axial bewegende Kraft und dann zum Übertragen dieser Kraft zu dem Zahnstangenstab 130 auf.
Im vorliegenden Fall weist die Antriebseinheit 120 einen Elektromotor 121, der von einem elektronischen Steuergerät (ECU) gesteuert wird, eine Antriebsriemenscheibe 123, die mit einer Welle des Elektromotors 121 gekoppelt ist, und einen Antriebsriemen 125 auf, der um eine Antriebsriemenscheibe 123 gewickelt ist.
Die angetriebene Einheit bzw. Abtriebseinheit 140 weist auch die Kugelmutter 141, die den Zahnstangenstab 130 in einem Zahnstangengehäuse abstützt, das den Zahnstangenstab 130 umgibt, und die Abtriebsriemenscheibe bzw. angetriebene Riemenscheibe 143 auf, die mit einer äußeren umfangsseitigen Oberfläche der Kugelmutter 141 gekoppelt ist.
Die Antriebsriemenscheibe 123, die mit der Welle des Elektromotors 121 verbunden ist, und die Abtriebsriemenscheibe 143, die mit der Kugelmutter 141 verbunden ist, sind parallel zueinander angeordnet, der Antriebsriemen 125 ist auf der Antriebsriemenscheibe 123 und der Abtriebsriemenscheibe 143 angebracht, um eine Rotationskraft des Elektromotors 121 zu dem Zahnstangenstab 130 zu übertragen, und der Zahnstangenstab 130 wird durch eine Betätigung der Kugelmutter 141 nach links gerichtet und nach rechts gerichtet bewegt, um eine Hilfslenkkraft zu erzeugen.
Eine innere umfangsseitige Schraubennut 201, die einen Querschnitt in der Form eines gotischen Bogens hat, ist spiralförmig auf einer inneren umfangsseitigen Oberfläche der Kugelmutter 141 gebildet, eine äußere umfangsseitige Schraubennut 203, die einen Querschnitt in der Form eines gotischen Bogens hat, ist spiralförmig auf einer äußeren umfangsseitigen Oberfläche des Zahnstangenstabs 130 gebildet, und eine Kugel ist zwischen der inneren umfangsseitigen Schraubennut 201 und der äußeren umfangsseitigen Schraubennut 203 eingefügt. Während die Kugel 210 mit der inneren umfangsseitigen Schraubennut 201 und der äußeren umfangsseitigen Schraubennut 203 in Kontakt steht, bewegt sich die Kugel 210 entlang der inneren umfangsseitigen Schraubennut 201 und der äußeren umfangsseitigen Schraubennut 203, rollt von einer Seite zu der entgegengesetzten Seite und zirkuliert durch den Kugelumlaufkanal 205, der zwischen der Endkappe bzw. Abschlusskappe 220 und der Kugelmutter 141 gebildet ist und jeweils mit zwei Seiten der inneren umfangsseitigen Oberfläche der Kugelmutter 141 gekoppelt ist.
Da ein Mittenradius der Kugel (R, d. h. ein Abstand von der Achse der Kugelmutter zu einer Mitte der Kugel), die sich entlang der inneren umgangsseitigen Schraubennut 201 bewegt, im Allgemeinen gleichmäßig gebildet ist, wird in der zahnstangenangetriebenen Hilfskraftlenkvorrichtung in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik die Last auf die Kugel konzentriert, die sich an der äußersten Stelle der Kugelmutter mit der Längsrichtung innerhalb der inneren umfangsseitigen Schraubennut befindet, wobei die Kugelmutter gebogen wird, wodurch bewirkt wird, dass die Haltbarkeit der Kugelmutter und der Kugel vermindert wird.
Außerdem gibt es eine Stufe zwischen der inneren umfangsseitigen Schraubennut und einem Einlass der Endkappe (d. h. ein Teil, an dem die Kugel aus der inneren umfangsseitigen Schraubennut entweicht und in die Endkappe eintritt) an einer Stelle, an der sich diese treffen, wodurch bewirkt wird, dass Geräusche und Vibrationen erzeugt werden, sobald die Kugel, die sich entlang der inneren umfangsseitigen Schraubennut von einer Seite zu der entgegengesetzten Seite bewegt, in den Einlass der Endkappe eintritt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung geschaffen worden, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, die im Stand der Technik auftreten, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine elektrische Servolenkungsvorrichtung des Kugelumlaufspindeltyps bereitzustellen, die verhindert, dass die Last auf die Kugel, die sich an der äußersten Stelle der Kugelmutter innerhalb der inneren umfangsseitigen Schraubennut befindet, konzentriert wird, wobei die Kugelmutter gebogen wird, wodurch verhindert wird, dass die Haltbarkeit der Kugelmutter und der Kugel vermindert wird.
Um diese Aufgabe zu erzielen, wird eine elektrische Servolenkungsvorrichtung eines Kugelumlaufspindeltyps bereitgestellt, die Folgendes aufweist: einen Zahnstangenstab, der eine spiralförmige äußere umfangsseitige Schraubennut auf einer äußeren umfangsseitigen Oberfläche davon hat; eine Kugelmutter, die mit einem Zahnstangenstab über eine Kugel gekoppelt ist und eine spiralförmige innere umfangsseitige Schraubennut, die zu der äußeren umfangsseitigen Schraubennut passt, auf einer äußeren umfangsseitigen Oberfläche davon und ein Kugelumlaufkanal hat, der axial zwischen die innere umfangsseitige Schraubennut und die äußere umfangsseitige Schraubennut dringt; und eine Endkappe, die jeweils mit zwei inneren umfangsseitigen Oberflächen der Kugelmutter gekoppelt ist und einen Kugelbewegungskanal hat, wobei sich eine Seite davon durch den Kugelumlaufkanal erstreckt und sich die andere Seite davon durch die äußere umfangsseitige Schraubennut und die innere umfangsseitige Schraubennut erstreckt, wobei ein Mittenradius der Kugel der inneren umfangsseitigen Schraubennut in Richtung auf einen Einlass des Kugelbewegungskanals hin allmählich zunimmt und ein Abstand von einer zentralen Achse zu einer äußersten Stelle der inneren umfangsseitigen Schraubennut ausgehend von der Mitte der Kugelmutter zu zwei Seiten davon hin allmählich zunimmt.
Die elektrische Servolenkungsvorrichtung des Kugelumlaufspindeltyps in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verhindert, dass sich die Last auf die Kugel, die sich an der äußersten Stelle der Kugelmutter innerhalb der inneren umfangsseitigen Schraubennut befindet, konzentriert, wobei die Kugelmutter gebogen wird, wodurch verhindert wird, dass die Haltbarkeit der Kugel und der Kugelmutter vermindert wird.
Des Weiteren verbindet die elektrische Servolenkungsvorrichtung des Kugelumlaufspindeltyps in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die innere umfangsseitige Schraubennut der Kugelmutter und einen Einlass der Endkappe ohne die Stufe, wodurch verhindert wird, dass der Bewegungskanal der Kugel, die in der Kugelmutter zirkuliert, plötzlich geändert wird, wodurch das Erzeugen von Geräuschen und Vibrationen reduziert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben genannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen durchgeführt wird, offensichtlicher werden, in denen:
1 eine Schnittansicht ist, die schematisch die elektrische Servolenkungsvorrichtung des Kugelumlaufspindeltyps in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik veranschaulicht;
2 eine Schnittansicht ist, die schematisch einen Teil der elektrischen Servolenkungsvorrichtung des Kugelumlaufspindeltyps in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik veranschaulicht;
3 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Kugelmutter in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4 eine Schnittansicht und eine teilweise auseinandergezogene Ansicht von 3 ist;
5 eine Zeichnung ist, die die Kugelmutter von 4 in der Richtung W betrachtet;
6 eine Schnittansicht entsprechend den Linien A-A', B-B' und C-C' von 5 ist;
7 eine graphische Darstellung ist, die eine exemplarische Ausführungsform eines Radius der inneren umfangsseitigen Schraubennut der Kugelmutter veranschaulicht;
8 eine Zeichnung ist, die die Lasten, die jeweils an Kugeln in den Kugelmuttern in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik angelegt werden, mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vergleicht;
9 eine Schnittansicht der Kugelmutter in Übereinstimmung mit der anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
10 eine graphische Darstellung ist, die eine exemplarische Ausführungsform eines Abstands von einer zentralen Achse der Kugelmutter zu einer äußersten Stelle der inneren umfangsseitigen Schraubennut veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Es sei angemerkt, dass in der nachfolgenden Beschreibung dann, wenn in der Patentspezifikation beschrieben wird, dass eine Komponente mit einer anderen Komponente „verbunden”, „gekoppelt” oder „zusammengefügt” ist, eine dritte Komponente zwischen den ersten und zweiten Komponenten „angeschlossen” bzw. „verbunden”, „gekoppelt” und damit „zusammengefügt” sein kann, obwohl die erste Komponente direkt mit der zweiten Komponente verbunden, gekoppelt oder zusammengefügt sein kann.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Kugelmutter in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 4 ist eine Schnittansicht und eine teilweise auseinandergezogene Ansicht von 3. 5 ist eine Zeichnung, die die Kugelmutter von 4 in der Richtung W betrachtet. 6 ist eine Schnittansicht entsprechend den Linien A-A', B-B', C-C' von 5. 7 ist eine graphische Darstellung, die eine exemplarische Ausführungsform eines Radius der inneren umfangsseitigen Schraubennut der Kugelmutter veranschaulicht. 8 ist eine Zeichnung, die jeweils die Lasten, die an Kugeln in den Kugelmuttern in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik und in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angelegt werden, vergleicht. 9 ist eine Schnittansicht der Kugelmutter in Übereinstimmung mit der anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 10 ist eine graphische Darstellung, die eine exemplarische Ausführungsform eines Abstands von einer zentralen Achse der Kugelmutter zu einer äußersten Stelle der inneren umfangsseitigen Schraubennut veranschaulicht.
Wie in den Zeichnungen veranschaulicht ist, weist die elektrische Servolenkungsvorrichtung des Kugelumlaufspindeltyps in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung einen Zahnstangenstab 130, der eine spiralförmige äußere umfangsseitige Schraubennut 203 auf einer äußeren umfangsseitigen Oberfläche davon hat, eine Kugelmutter 300, die mit einem Zahnstangenstab 130 über eine Kugel 210 gekoppelt ist und eine spiralförmige innere umfangsseitige Schraubennut 301, die zu der äußeren umfangsseitigen Schraubennut 203 passt, auf einer äußeren umfangsseitigen Oberfläche davon und einen Kugelumlaufkanal 205 hat, der axial zwischen die innere umfangsseitige Schraubennut 301 und die äußere umfangsseitige Schraubennut 203 dringt, und eine Endkappe 320 auf, die jeweils mit zwei inneren umfangsseitigen Oberflächen der Kugelmutter 300 gekoppelt ist und einen Kugelbewegungskanal 310 hat, wobei eine Seite davon mit dem Kugelumlaufkanal 205 in Kontakt steht und die andere Seite davon mit der äußeren umfangsseitigen Schraubennut 203 und der inneren umfangsseitigen Schraubennut 301 in Kontakt steht, wobei ein Mittenradius (R1, R2, R3) der Kugel der inneren umfangsseitigen Schraubennut 301 in Richtung auf einen Einlass des Kugelbewegungskanals 310 hin allmählich zunimmt.
Aus Gründen einer einfacheren Erläuterung veranschaulicht 4, dass die Endkappe 320 nur auf einer Seite der Kugelmutter 300 bereitgestellt ist.
Der Zahnstangenstab 130 ist mit einer Lenkspurstange 133 gekoppelt, die mit einem Rad 131 in 1 gekoppelt ist. Der Zahnstangenstab 130 empfängt eine Rotationskraft, die durch eine Drehung des Lenkrads 113 durch einen Fahrer erzeugt wird, um das Rad 131 linear zu bewegen und zu lenken.
Eine spiralförmige äußere umfangsseitige Schraubennut 203 ist in einigen Teilen einer äußeren umfangsseitigen Oberfläche des Zahnstangenstabs 130 gebildet, und ein Querschnitt der äußeren umfangsseitigen Schraubennut 203 hat die Form eines gotischen Bogens.
Die Kugelmutter 300 ist mit dem Zahnstangenstab 130 über die Kugel 210 gekoppelt, die spiralförmige innere umfangsseitige Schraubennut 301, die zu der äußeren umfangsseitigen Schraubennut 203 passt, ist auf einer inneren umfangsseitigen Oberfläche davon ausgebildet, und der Querschnitt der inneren umfangsseitigen Schraubennut 301 hat ebenfalls die Form eines gotischen Bogens.
Ein Vorsprungsteil 303 ist gebildet, das radial nach außen an einem zentralen Ende der äußeren umfangsseitigen Oberfläche der Kugelmutter 300 vorsteht, wobei eine Seite der äußeren umfangsseitigen Oberfläche der Kugelmutter 300 mit einem Lager (nicht veranschaulicht) gekoppelt ist, das die Kugelmutter 300 abstützt, und die andere Seite davon mit der Antriebsriemenscheibe 123 gekoppelt ist. Die Antriebsriemenscheibe 123 ist mit der Welle des Elektromotors 121 in 1 gekoppelt. Die Abtriebsriemenscheibe 143 und die Antriebsriemenscheibe 123 sind mit einem Antriebsriemen 125 gekoppelt.
Der Kugelumlaufkanal 205 ist auf der Kugelmutter (300) so gebildet, dass er axial zwischen die innere umfangsseitige Schraubennut und die äußere umfangsseitige Schraubennut dringt. Eine Seite und die andere Seite des Kugelumlaufkanals 205 sind jeweils mit der Endkappe 320 verbunden.
Eine Nut 305 mit einer hohlen Form nach außen, die ein Schmiermittel enthält, ist in der inneren umfangsseitigen Schraubennut 301 gebildet. Eine radiale Querschnittsfläche der Nut 305 nimmt in Richtung auf den Einlass des Kugelbewegungskanals 310 allmählich ab, so dass die Nut 305 nahe dem Einlass 311 des Kugelbewegungskanals 310 der Endkappe 320 nicht gebildet ist.
Des Weiteren sind ein Mittenradius R3 der Kugel der inneren umfangsseitigen Schraubennut 301 und ein Mittenradius der Kugel des Kugelbewegungskanals 310 der Endkappe 320 an einer Stelle, an der die innere umfangsseitige Schraubennut 301 und ein Einlass 311 des Kugelbewegungskanals 310 der Endkappe 320 einander treffen, identisch zueinander.
Weil die radiale Querschnittsfläche der Nut 305, die in der inneren umfangsseitigen Schraubennut 301 gebildet ist, in Richtung auf den Einlass des Kugelbewegungskanals 310 der Endkappe 320 allmählich abnimmt, so dass die Nut 305 nahe dem Einlass 311 des Kugelbewegungskanals 310 der Endkappe 320 nicht gebildet ist, sind die innere umfangsseitige Schraubennut 301 und der Einlass 311 des Kugelbewegungskanals 310 miteinander ohne die Stufe verbunden.
Deshalb wird das Problem, dass eine Stufe zwischen der inneren umfangsseitigen Schraubennut und einem Einlass der Endkappe an der Stelle, an der sie aufeinandertreffen, Geräusche und Vibrationen verursacht, die erzeugt werden, sobald die Kugel, die sich entlang der inneren umfangsseitigen Schraubennut ausgehend von einer Seite zu der entgegengesetzten Seite bewegt, in den Einlass der Endkappe eintritt, gelöst.
In der Zwischenzeit nimmt der Mittenradius (R1, R2, R3) der Kugel der inneren umfangsseitigen Schraubennut 301 zu der Richtung des Einlasses 311 des Kugelbewegungskanals 310 allmählich in Richtung auf den Einlass 311 des Kugelbewegungskanals 310 zu.
Während der Mittenradius der Kugel an dem Abschnitt der inneren umfangsseitigen Schraubennut 301 ohne einen gewissen Abstand von dem Einlass 311 des Kugelbewegungskanals 310 der Endkappe 320 gemäß dem Stand der Technik im Allgemeinen gleich R1 ist, nimmt der Mittenradius der Kugel an dem Abschnitt der inneren umfangsseitigen Schraubennut 301 mit einigem gewissen Abstand davon entsprechend R1 < R2 < R3 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform, wie sie oben beschrieben ist, allmählich zu.
Der Abschnitt, an dem der Mittenradius der Kugel der inneren umfangsseitigen Schraubennut allmählich zunimmt, kann gleich dem Abschnitt des Winkels α° mit 15° bis 70° sein.
Dass der Mittenradius der Kugel der inneren umfangsseitigen Schraubennut 301 zu der Richtung des Einlasses 311 des Kugelbewegungskanals 310 in Richtung auf den Einlass 311 des Kugelbewegungskanals 310 hin allmählich zunimmt, kann verhindern, dass die Last auf die Kugel, die sich in der inneren umfangsseitigen Schraubennut 301 an der in Längsrichtung äußersten Stelle der Kugelmutter 300 befindet, konzentriert wird, wobei die Kugelmutter 300 gebogen wird.
Mit anderen Worten, solange der Mittenradius der Kugel in dem Fall der Kugelmutter 141 in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik unter Bezugnahme auf 8(a) im Allgemeinen gleich ist, so dass die Last auf die Kugel 210' in der inneren umfangsseitigen Schraubennut 201 an der in Längsrichtung äußersten Stelle der Kugelmutter 141 konzentriert wird, wobei die Kugelmutter 141 gebogen wird, wird dadurch bewirkt, dass die Haltbarkeit der Kugel 201' und der Kugelmutter 141 vermindert wird.
Aber unter Bezugnahme auf 4, 5 und 8(b) und in dem Fall der Kugelmutter 300 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nimmt der Mittenradius der Kugel der inneren umfangsseitigen Schraubennut 301 zu der Richtung des Einlasses 311 des Kugelbewegungskanals 310 in Richtung auf den Einlass 311 des Kugelbewegungskanals 310 hin allmählich zu, so dass ein vorbestimmter Raum zwischen der Kugel 210' gebildet werden kann, die sich in der inneren umfangsseitigen Schraubennut 301 an der in Längsrichtung äußersten Stelle der Kugelmutter 300 befindet. Deshalb wird sich die Last nicht nur auf die Kugel 210' konzentrieren, die sich in der inneren umfangsseitigen Schraubennut 301 an der in Längsrichtung äußersten Stelle der Kugelmutter 300 befindet, wobei die Kugelmutter 300 abgebogen wird, sondern sie wird auch auf die Kugel 210' in der inneren umfangsseitigen Schraubennut 301 nahe der in der Längsrichtung äußersten inneren umfangsseitigen Schraubennut 301 verteilt, wodurch verhindert wird, dass die Haltbarkeit der Kugel 201' und der Kugelmutter 300 vermindert wird.
Des Weiteren kann ein Mittenradius der Kugel der inneren umfangsseitigen Schraubennut 301 linear (I) oder nicht linear (II) allmählich zu einem Einlass 311 des Kugelbewegungskanals 301 der Endkappe 320 hin zunehmen.
Unter Bezugnahme auf 9 weist eine elektrische Servolenkungsvorrichtung eines Kugelumlaufspindeltyps in Übereinstimmung mit der anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Zahnstangenstab 130, der eine spiralförmige äußere umfangsseitige Schraubennut 203 auf einer äußeren umfangsseitigen Oberfläche davon hat, eine Kugelmutter 900, die mit einem Zahnstangenstab 130 über eine Kugel 310 gekoppelt ist und eine spiralförmige innere umfangsseitige Schraubennut 901, die zu der äußeren umfangsseitigen Schraubennut 203 passt, auf einer äußeren umfangsseitigen Oberfläche davon und einen Kugelumlaufkanal 205 hat, der axial zwischen die inneren und die äußeren umfangsseitigen Oberflächen dringt, und eine Endkappe 320 auf, die jeweils mit zwei inneren umfangsseitigen Oberflächen der Kugelmutter 900 gekoppelt ist und einen Kugelbewegungskanal 310 hat, wobei sich eine Seite davon durch den Kugelumlaufkanal 205 erstreckt und sich die andere Seite davon durch die äußere umfangsseitige Schraubennut 203 und die innere umfangsseitige Schraubennut 901 erstreckt. In Übereinstimmung mit der anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die innere umfangsseitige Schraubennut 901 der Kugelmutter 900 so, dass ein Abstand L von einer zentralen Achse (A) zu einer äußersten Stelle davon von der Mitte (o) der Kugelmutter 900 zu zwei Seiten davon allmählich zunehmen kann.
Wenn der Abstand L1, L2 und L3 von der zentralen Achse (A) der Kugelmutter 900 zu der äußersten Stelle der inneren umfangsseitigen Schraubennut 901 allmählich ausgehend von der Mitte (o) der Kugelmutter 900 zu zwei Seiten davon hin zunimmt, nimmt der Abstand von der zentralen Achse (A) zu der äußersten Stelle der inneren umfangsseitigen Schraubennut 901 linear (i) oder nichtlinear (ii) entsprechend dem Abstand (X) von der Mitte (o) der Kugelmutter 900 zu zwei Seiten davon zu der Richtung der Achse hin allmählich zu.
Wenn der Abstand L1, L2 und L3 von der zentralen Achse (A) der Kugelmutter 900 zu der äußersten Stelle der inneren umfangsseitigen Schraubennut 901 von der Mitte (o) der Kugelmutter zu zwei Seiten davon allmählich zunimmt, nimmt ein Raum, der zwischen der inneren umfangsseitigen Schraubennut 901 der Kugelmutter 900 und der äußeren umfangsseitigen Schraubennut 203 des Zahnstangenstabs 130 gebildet ist, allmählich ausgehend von dem zentralen Teil der Kugelmutter 900 zu zwei Seiten davon zu.
Dass der Abstand L1, L2 und L3 von der zentralen Achse (A) der Kugelmutter 900 zu der äußersten Stelle der inneren umfangsseitigen Schraubennut 901 ausgehend von der Mitte (o) der Kugelmutter zu zwei Seiten davon hin allmählich zunimmt, kann verhindern, dass die Last auf die Kugel 210' in der äußersten inneren umfangsseitigen Schraubennut 901 mit der Längsrichtung der Kugelmutter 900 konzentriert wird, und zwar aufgrund eines Effekts auf ein Spiel, wenn die Kugelmutter 900 gebogen wird, was von der Durchbiegung oder dem Abbiegen mit einer äußeren Kraft hergeleitet ist, die zu dem Zahnstangenstab 130 übertragen wird, wodurch bewirkt wird, dass die Haltbarkeit der Kugel 210' und der Kugelmutter 900 verbessert wird.
Mit anderen Worten, weil der Abstand L von der zentralen Achse (A) der Kugelmutter 900 zu der äußersten Stelle der inneren umfangsseitigen Schraubennut 901 ausgehend von der Mitte (o) der Kugelmutter 900 zu zwei Seiten davon hin allmählich zunimmt, nimmt auch ein Raum zwischen der inneren umfangsseitigen Schraubennut 901 der Kugelmutter 900 und der äußeren umfangsseitigen Schraubennut 203 des Zahnstangenstabs 130 zu. Deshalb besteht viel freier Raum, in dem sich die Kugel 210 mit der radialen Richtung bewegen kann, was dazu führt, dass die Last auf die Kugel 210' in der inneren umfangsseitigen Schraubennut 901 nahe der Kugel 210' in der äußersten Stelle davon zu der Längsrichtung der Kugelmutter 900 verteilt wird, wodurch bewirkt wird, dass die Haltbarkeit der Kugel 210' und der Kugelmutter 900 verbessert wird.
Des Weiteren existiert viel freier Raum, in dem sich die Kugel 210 zwischen der inneren umfangsseitigen Schraubennut 901 der Kugelmutter 900 und der äußeren umfangsseitigen Schraubennut 203 des Zahnstangenstabs 130 bewegen kann, wodurch das Problem, dass Reibungskräfte der Kugel 210' von einer Seite zu der entgegengesetzten Seite uneinheitlich werden, obwohl die Ausrichtungsposition, in der die Kugelmutter 900 mit dem Zahnstangenstab 130 gekoppelt ist, geändert wird, gelöst werden kann.
Natürlich ist es bei einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung eines Kugelumlaufspindeltyps 901 in Übereinstimmung mit der anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so, dass die innere umfangsseitige Schraubennut 901 eine Nut 305 mit einer hohlen Form nach außen aufweist, die ein Schmiermittel enthält. Das „nach außen” kann die radial äußere Seite der Kugelmutter 900 bedeuten.
Die Nut 305, wie sie oben beschrieben ist, ist entlang der inneren umfangsseitigen Schraubennut 901 an dem untersten Teil der inneren umfangsseitigen Schraubennut 901 gebildet, welches der am weitesten von der zentralen Achse (A) darin entfernte Teil ist.
Die vorliegende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann verhindern, dass die Last auf die Kugel in der äußersten inneren umfangsseitigen Schraubennut der Kugelmutter konzentriert wird, wobei die Kugelmutter gebogen wird, wodurch verhindert wird, dass die Haltbarkeit der Kugel und der Kugelmutter verhindert wird.
Des Weiteren sind die innere umfangsseitige Schraubennut und der Einlass des Kugelbewegungskanals der Endkappe miteinander ohne die Stufe gekoppelt, wodurch verhindert wird, dass sich der Bewegungskanal der Kugel, die in der Kugelmutter zirkuliert, plötzlich ändert, um so die Geräusche und Vibrationen zu reduzieren.
Des Weiteren kann die vorliegende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, obwohl sich eine Ausrichtungsposition, in der die Kugelmutter 900 mit dem Zahnstangenstab 130 gekoppelt ist, ändert, verhindern, dass Reibungskräfte der Kugel 210' von einer Seite zu der entgegengesetzten Seite uneinheitlich sind.
Auch wenn vorstehend beschrieben worden ist, dass alle Komponenten einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als eine einzige Einheit gekoppelt sind oder so gekoppelt sind, dass sie als eine einzige Einheit operativ betrieben werden können, ist die vorliegende Erfindung nicht zwangsläufig auf eine solche Ausführungsform beschränkt. Das heißt, dass von den Komponenten eine oder mehrere Komponenten selektiv gekoppelt werden kann/können, um als eine oder mehrere Einheiten operativ betrieben zu werden.
Darüber hinaus soll, da Termini bzw. Begriffe wie etwa „umfassen” bzw. „einschließen”, „aufweisen” und „haben” bedeuten, dass ein(e) oder mehrere entsprechende Komponenten bzw. Bauteile existieren können, es sei denn, dass sie spezifisch im entgegengesetzten Sinn beschrieben werden, dies so gedeutet werden, dass ein(e) oder mehrere andere Komponenten bzw. Bauteile enthalten sein können. Alle Terminologien, die eine oder mehrere technische oder wissenschaftliche Terminologien einschließen, besitzen die gleichen Bedeutungen, die von den Fachleuten auf diesem Gebiet allgemein verstanden werden, es sei denn, sie sind nicht anders definiert. Ein Terminus bzw. ein Begriff, der auf die herkömmliche Weise verwendet wird, wie etwa ein Terminus, der von einem Wörterbuch definiert ist, soll so interpretiert werden, dass er eine Bedeutung aufweist, die gleich der in dem Kontext einer damit in Beziehung stehenden Beschreibung ist, und soll nicht in einer idealen oder übermäßig formellen Bedeutung interpretiert werden, außer dies ist in der vorliegenden Patentspezifikation klar definiert.
Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichenden Zwecken beschrieben worden ist, wird es den Fachleuten auf dem Gebiet klar sein, dass verschiedene Modifikationen, Additionen und Substitutionen möglich sind, ohne dass von dem Schutzumfang und dem Geist der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen offenbart ist, abgewichen wird. Deshalb sollen die in der vorliegenden Erfindung offenbarten Ausführungsformen den Schutzumfang der technischen Idee der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist nicht durch die Ausführungsform beschränkt. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll auf der Basis der beigefügten Ansprüche interpretiert werden, und er soll so interpretiert werden, dass alle die technischen Ideen, die in dem Schutzumfang enthalten sind und äquivalent zu den Ansprüchen sind, zu der vorliegenden Erfindung gehören.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2013-0022027 [0001]
KR 10-2013-0027655 [0001]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

35 U.S.C. §119(a) [0001]

Claims

Elektrische Servolenkungsvorrichtung eines Kugelumlaufspindeltyps, mit: einem Zahnstangenstab, der eine spiralförmige äußere umfangsseitige Schraubennut auf einer äußeren umfangsseitigen Oberfläche davon hat; einer Kugelmutter, die mit einem Zahnstangenstab über eine Kugel gekoppelt ist und eine spiralförmige innere umfangsseitige Schraubennut, die zu der äußeren umfangsseitigen Schraubennut passt, auf einer äußeren umfangsseitigen Oberfläche davon und einen Kugelumlaufkanal hat, der axial zwischen die innere umfangsseitige Schraubennut und die äußere umfangsseitige Schraubennut dringt; und einer Endkappe, die jeweils mit zwei inneren umfangsseitigen Oberflächen der Kugelmutter gekoppelt ist und einen Kugelbewegungskanal hat, wobei sich eine Seite davon durch den Kugelumlaufkanal erstreckt und sich die andere Seite davon durch die äußere umfangsseitige Schraubennut und die innere umfangsseitige Schraubennut erstreckt, wobei ein Mittenradius der Kugel der inneren umfangsseitigen Schraubennut in Richtung auf einen Einlass des Kugelbewegungskanals hin allmählich zunimmt oder ein Abstand von einer zentralen Achse zu einer äußersten Stelle der inneren umfangsseitigen Schraubennut von der Mitte der Kugelmutter aus zu zwei Seiten davon hin allmählich zunimmt.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung des Kugelumlaufspindeltyps nach Anspruch 1, wobei dann, wenn ein Mittenradius der Kugel der inneren umfangsseitigen Schraubennut zu einem Einlass des Kugelbewegungskanals hin allmählich zunimmt, die innere umfangsseitige Schraubennut eine Nut mit einer hohlen Form aufweist, die ein Schmiermittel enthält.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung des Kugelumlaufspindeltyps nach Anspruch 2, wobei eine radiale Querschnittsfläche der Nut, die in einem Abschnitt gebildet ist, in dem der Mittenradius der Kugel der inneren umfangsseitigen Schraubennut allmählich zunimmt, in Richtung auf den Einlass des Kugelbewegungskanals hin allmählich abnimmt.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung des Kugelumlaufspindeltyps nach Anspruch 3, wobei der Mittenradius der Kugel der inneren umfangsseitigen Schraubennut und der Mittenradius des Einlasses des Kugelbewegungskanals an einer Stelle, an der die innere umfangsseitige Schraubennut und ein Einlass der Endkappe aufeinander treffen, identisch zueinander sind.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung des Kugelumlaufspindeltyps nach Anspruch 1, wobei dann, wenn der Abstand von der zentralen Achse zu der äußersten Stelle der inneren umfangsseitigen Schraubennut ausgehend von der Mitte der Kugelmutter zu zwei Seiten davon hin allmählich zunimmt, der Abstand von der zentralen Achse zu der äußersten Stelle der inneren umfangsseitigen Schraubennut linear von der Mitte der Kugelmutter zu zwei Seiten davon hin allmählich zunimmt.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung des Kugelumlaufspindeltyps nach Anspruch 1, wobei dann, wenn der Abstand von der zentralen Achse zu der äußersten Stelle der inneren umfangsseitigen Schraubennut ausgehend von der Mitte der Kugelmutter zu zwei Seiten davon hin allmählich zunimmt, der Abstand von der zentralen Achse zu der äußersten Stelle der inneren umfangsseitigen Schraubennut nichtlinear von der Mitte der Kugelmutter zu zwei Seiten davon hin allmählich zunimmt.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung des Kugelumlaufspindeltyps nach Anspruch 5, wobei die innere umfangsseitige Schraubennut eine Nut mit einer hohlen Form nach außen aufweist, die ein Schmiermittel enthält.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung des Kugelumlaufspindeltyps nach Anspruch 6, wobei die innere umfangsseitige Schraubennut eine Nut mit einer hohlen Form nach außen aufweist, die ein Schmiermittel enthält.