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Querverweis auf verwandte Anmeldung
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 17. Februar 2015 eingereichten
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2015-0024444 , deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme für alle Zwecke hierin einbezogen ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnstangeneinheit einer Fahrzeuglenkvorrichtung und insbesondere eine Zahnstangeneinheit einer Fahrzeuglenkvorrichtung (z.B. einer Kraftfahrzeuglenkvorrichtung), bei welcher ein aus Kohlenstoffstahl (bzw. Karbonstahl) gefertigter Zahnstangenzahnungsabschnitt mit einem aus Magnesium gefertigten Zahnstangenkörper verbunden ist.
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Beschreibung der bezogenen Technik
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Eine Fahrzeuglenkvorrichtung als eine Vorrichtung für einen Fahrer zum eigenmächtigen Lenken einer Fahrtrichtung eines Fahrzeugs weist im Allgemeinen auf: einen Lenkbetätigungsmechanismus, welcher ein Lenkrad, welches direkt durch den Fahrer betätigt wird, und eine Lenksäule aufweist, welche mit dem Lenkrad integral verbunden ist und das Lenkrad drehbar abstützt, wobei sie sich gemeinsam mit dem Lenkrad dreht, ein Lenkgetriebe, welches mit der Lenksäule in Verbindung stehend angebracht ist und eine Drehbewegung der Lenksäule erhält und die erhaltene Drehbewegung in eine horizontale Linearbewegung umwandelt, und einen Spurstangenmechanismus, welcher mit dem Lenkgetriebe im Eingriff stehend verbunden ist und welcher mit einem Fahrzeugrad verbunden ist und welcher folglich die horizontale Linearbewegung des Lenkgetriebes an das Fahrzeugrad überträgt, um das Fahrzeugrad zu lenken.
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Das Lenkgetriebe weist ein Ritzel, welches sich durch Erhalten einer Betätigungskraft des Lenkrads von dem Fahrer dreht, und eine Zahnstange auf, welche einen (Ver-)Zahnungsabschnitt aufweist, welcher mit dem Ritzel im Eingriff ist (z.B. verzahnt ist) und welcher die Drehbewegung des Ritzels in die horizontale Linearbewegung umwandelt.
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1 stellt ein Beispiel eines Lenkgetriebes und eines Spurstangenmechanismus in der bezogenen Technik dar.
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Ein Lenkgetriebe 10 weist eine Zahnstange 12, welche vorgesehen ist, so dass sie sich in der Breitenrichtung eines Fahrzeugs erstreckt, und ein Ritzel 14 auf, welches mit der Zahnstange 12 im Eingriff ist (z.B. verzahnt ist) und mit einem Lenkrad (nicht dargestellt) verbunden ist, um eine Betätigungskraft eines Lenkrads von einem Fahrer zu erhalten und die Zahnstange 12 horizontal linear zu bewegen.
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Der Spurstangenmechanismus 20 weist eine Spurstange 22, welche mit einem Ende der Zahnstange 12 im Eingriff stehend (z.B. ineinandergreifend) verbunden ist, und ein Spurstangenende 26 auf, welches mit einem Ende der Spurstange 22 im Eingriff stehend (z.B. ineinandergreifend) verbunden ist und mit einem Kugelgelenk 24 versehen ist.
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Ein Radträger (z.B. eine Radnabe) 30 ist an einem Fahrzeugrad angebracht, um das Fahrzeugrad drehbar abzustützen, ein Achsschenkelgelenk 40 ist an dem Radträger 30 befestigt, um das Fahrzeugrad zu lenken, und das Achsschenkelgelenk 40 ist mit dem Spurstangenende 26 mittels des Kugelgelenks 24 im Eingriff stehend (z.B. ineinandergreifend) verbunden.
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Als ein Ergebnis wird, wenn der Fahrer das Lenkrad betätigt, eine Betätigungsbewegung des Lenkrads durch die Lenksäule an das Ritzel 14 übertragen, so dass sich das Ritzel 14 dreht, bewegt die Drehbewegung des Ritzels 14 die Zahnstange 12 horizontal linear und wird die horizontale Linearbewegung der Zahnstange 12 über das Achsschenkelgelenk 40 durch die Spurstange 22 und das Spurstangenende 26 an das Fahrzeugrad übertragen, um das Fahrzeugrad in eine gewünschte Richtung des Fahrers zu lenken.
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Da die Lenkvorrichtung in der bezogenen Technik eine Hauptkomponente ist, welche direkt mit der Sicherheit des Fahrers und eines Fahrzeuginsassen in Verbindung steht, wird die Lenkvorrichtung mit einer ausreichenden Festigkeit hergestellt, so dass eine Beschädigung der Bauteile sogar bei einer schlimmsten Situation bzw. im Extremfall minimiert wird, und als ein Ergebnis wird insbesondere ein Durchmesser der Zahnstange so ausgestaltet, dass er groß ist, um die Festigkeit der Zahnstange zu verbessern.
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Wenn der Durchmesser der Zahnstange sich erhöht, erhöht sich jedoch ein Gesamtgewicht der Lenkvorrichtung, wobei die Größen der Bauteile, welche mit der Zahnstange in Verbindung stehen, sich ebenfalls erhöhen, und als ein Ergebnis davon erhöhen sich ein Gewicht und Herstellungskosten des Fahrzeugs und verschlechtert sich außerdem ein Lenkbetätigungsgefühl beim Lenken.
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Die obigen Informationen, welche in diesem Hintergrund-Abschnitt offenbart sind, dienen lediglich dem Verbessern des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als Zugeständnis oder als irgendeine Andeutung angesehen werden, dass diese Informationen zum Stand der Technik, wie er dem Fachmann schon bekannt ist, gehören.
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Erläuterung der Erfindung
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Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine Zahnstangeneinheit einer Fahrzeuglenkvorrichtung (z.B. einer Kraftfahrzeuglenkvorrichtung) bereitzustellen, welche eine Steifigkeit einer Lenkungszahnstange ohne eine Erhöhung eines Durchmessers der Lenkungszahnstange erhöht, um ein Gesamtgewicht und Herstellungskosten einer Lenkvorrichtung zu verringern und eine Lenkstabilität durch Erhöhen der Steifigkeit zu verbessern.
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Gemäß zahlreichen Aspekten der vorliegenden Erfindung ist eine Zahnstangeneinheit einer Fahrzeuglenkvorrichtung (z.B. einer Kraftfahrzeuglenkvorrichtung) bereitgestellt, wobei die Zahnstangeneinheit aufweisen kann: einen Zahnstangenkörper und einen Zahnstangenzahnungsabschnitt, welche aus (z.B. voneinander) unterschiedlichen Materialien gefertigt sind, wobei der Zahnstangenzahnungsabschnitt mit dem Zahnstangenkörper verbunden ist.
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Der Zahnstangenkörper kann durch einen Magnesiumlegierung-Gießvorgang ausgebildet sein.
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Der Zahnstangenzahnungsabschnitt kann durch einen Schmiedepressvorgang (z.B. einen Gesenkschmiedevorgang oder einen Freiformschmiedevorgang) aus / mit kohlenstoffreichem Chromstahl (z.B. mit Stahl mit Chromanteil und hohem Kohlenstoffanteil) hergestellt sein.
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Der Zahnstangenkörper und der Zahnstangenzahnungsabschnitt können lösbar miteinander verbunden sein.
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Der Zahnstangenkörper kann aufweisen: einen hohlen rohrförmigen Körperteil, welcher darin leer (bzw. frei) ist, und einen Verbindungsteil, welcher in dem Körperteil integral ausgebildet ist und mit dem Zahnstangenzahnungsabschnitt verbunden ist.
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Der Verbindungsteil kann einen gleichen (bzw. denselben) Durchmesser haben wie der Körperteil und in einer Axialrichtung aufgeschnitten sein, so dass er eine halbkreisförmige Form hat, und ein Verbindungsraum mit einer vorbestimmten Größe, in welchen der Zahnstangenzahnungsabschnitt eingesetzt ist und mit welchem dieser verbunden ist, kann zwischen einer flachen Ebene des Verbindungsteils und einer äußeren Umfangsfläche des Körperteils ausgebildet sein.
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Ein kreisförmiger Vorsprung (z.B. eine kreisförmige Nase) kann an einem Axialende des Verbindungsteils integral ausgebildet sein, um den Verbindungsraum zu begrenzen, ein Durchgangsbefestigungsloch kann an dem Vorsprung ausgebildet sein, und ein Aufnahmeraum kann in dem Vorsprung ausgebildet sein.
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Der Zahnstangenzahnungsabschnitt und der Zahnstangenkörper können mittels eines Befestigungsbolzens, welcher durch das Befestigungsloch (z.B. hindurch) befestigt ist, fest aneinander befestigt sein, der Befestigungsbolzen kann durch eine Befestigungsplatte, welche eine Scheibenform aufweist, (z.B. hindurch) befestigt sein, und die Befestigungsplatte kann eingesetzt sein in den und aufgenommen sein in dem Aufnahmeraum.
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Der Zahnstangenzahnungsabschnitt kann eine Struktur aufweisen, bei welcher mehrere Zahnstangenzahnungsabschnitt-Zähne in einem vorbestimmten Intervall in einer Längsrichtung davon ausgebildet sind, und der Zahnstangenzahnungsabschnitt kann halbkreisförmige Vorsprünge an beiden Enden davon (z.B. einen ersten halbkreisförmigen Vorsprung an einem ersten Ende des Zahnstangenzahnungsabschnitts und einen zweiten halbkreisförmigen Vorsprung an einem zweiten Ende des Zahnstangenzahnungsabschnitts) aufweisen und kann mit dem Befestigungsbolzen befestigt sein, wobei ein erster Vorsprung eine Grenzfläche zwischen dem Körperteil und dem Verbindungsteil berührt und ein zweiter Vorsprung einen Vorsprung des Zahnstangenkörpers berührt.
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Gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist eine Zahnstangeneinheit für eine Fahrzeuglenkvorrichtung einen aus Magnesium hergestellten Zahnstangenkörper und einen aus Kohlenstoffstahl hergestellten Zahnstangenzahnungsabschnitt auf, welcher damit in Verbindung steht, und als ein Ergebnis davon kann die Gesamtfestigkeit der Zahnstangeneinheit durch den mittels eines Hohe-Steifigkeit-Schmiedevorgangs hergestellten Zahnstangenzahnungsabschnitt verbessert werden, und als ein Ergebnis davon muss ein Durchmesser der Zahnstangeneinheit nicht erhöht werden, um die Festigkeit der Zahnstangeneinheit zu erhöhen, wodurch ein Gewicht und eine Größe und Herstellungskosten der Zahnstangeneinheit verringert werden.
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Indem der Zahnstangenzahnungsabschnitt durch den Schmiedevorgang hergestellt wird, ist ferner ein Vorgang des Herstellens des Zahnstangenzahnungsabschnitts in der bezogenen Technik mittels eines Räumwerkzeugs nicht erforderlich, so dass Herstellungskosten durch Vereinfachung des Vorgangs verringert werden, und wird das Gesamtgewicht der Zahnstangeneinheit verringert, so dass ein Lenkungsbetätigungsgefühl und ein Lenkungsansprechverhalten verbessert werden.
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Da lediglich ein Zahnstangenzahnungsabschnitt-Bauteil verändert wird, sind, wenn ein Lenkgetriebeübertragungsverhältnis verändert wird, die Veränderung des Lenkgetriebeübertragungsverhältnisses und die Anwendung davon einfach und kann die Zahnstangeneinheit allgemein in allen Fahrzeugen verwendet werden.
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Es ist zu verstehen, dass die Begriffe „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-...“ oder irgendein ähnlicher Begriff, welcher hier verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen, wie z.B. Personenkraftfahrzeuge, einschließlich sogenannter Sportnutzfahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, zahlreiche kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielzahl an Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Plug-in Hybridfahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge für alternative Treibstoffe (z.B. Treibstoffe, welche aus anderen Ressourcen als Erdöl hergestellt werden) einschließen. Ein Hybridfahrzeug, auf welches hier Bezug genommen wird, ist ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Energiequellen hat, z.B. Fahrzeuge, welche sowohl mit Benzin als auch elektrisch betrieben werden.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Eigenschaften und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine teilweise perspektivische Detailansicht einer Lenkbetätigungsvorrichtung eines Fahrzeugs in der bezogenen Technik.
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2 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Zahnstangeneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
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3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der beispielhaften Zahnstangeneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Es sollte klar sein, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellungsweise von verschiedenen Eigenschaften darstellen, um die Grundprinzipien der Erfindung aufzuzeigen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, einschließlich z.B. konkrete Abmessungen, Richtungen, Positionen und Formen, wie sie hierin offenbart sind, werden teilweise von der jeweiligen geplanten Anwendung und Nutzungsumgebung vorgegeben.
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Detaillierte Beschreibung
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Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüche definiert, enthalten sein können.
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Bezugnehmend auf 2 und 3 kann eine Zahnstangeneinheit einer Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß zahlreichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen Zahnstangenkörper 100, welcher im Wesentlichen eine Stangenform aufweist, und einen Zahnstangenzahnungsabschnitt 120 aufweisen, welcher mit dem Zahnstangenkörper 100 lösbar verbunden ist.
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Der Zahnstangenkörper 100 kann einen hohlen rohrförmigen Körperteil 102, welcher darin leer (bzw. frei) ist, und einen Verbindungsteil 104 aufweisen, welcher in dem Körperteil 102 integral ausgebildet ist.
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Der Verbindungsteil 104 hat im Wesentlichen denselben Durchmesser wie der Körperteil 102 und ist in einer Axialrichtung aufgeschnitten, so dass er eine halbkreisförmige Form hat.
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Als ein Ergebnis davon kann ein Verbindungsraum mit einer vorbestimmten Größe zwischen einer flachen Ebene des Verbindungsteils 104 und einer äußeren Umfangsfläche des Körperteils 102 gebildet sein und kann der Zahnstangenzahnungsabschnitt 120 eingesetzt sein in den und verbunden sein mit dem Verbindungsraum.
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Ein kreisförmiger Vorsprung 106 ist ferner an einem Axialende des Verbindungsteils 104 integral (z.B. stofflich einstückig mit dem Axialende des Verbindungsteils 104) ausgebildet, um den Verbindungsraum zu begrenzen, und ein Durchgangsbefestigungsloch 108 kann an dem Vorsprung 106 ausgebildet sein, und ein Aufnahmeraum kann in dem Vorsprung 106 ausgebildet sein.
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Der Zahnstangenzahnungsabschnitt 120 und der Zahnstangenkörper 100 können mittels eines Befestigungsbolzens (z.B. eines Befestigungsgewindebolzens) 130, welcher durch das Befestigungsloch 108 (z.B. hindurch) befestigt ist, aneinander fixiert und befestigt sein, der Befestigungsbolzen 130 kann durch eine Befestigungsplatte 140, welche im Wesentlichen eine Scheibenform aufweist, (z.B. hindurch) befestigt sein, und die Befestigungsplatte 140 kann eingesetzt sein in den und aufgenommen sein in dem Aufnahmeraum.
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Die Befestigungsplatte 140 kann dazu dienen, eine Befestigungsbelastung des Befestigungsbolzens 130 (z.B. eine durch die Befestigung auf den Bolzen wirkende Last) zu verteilen.
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Der Zahnstangenkörper 100 kann durch einen Schmiedevorgang (alternativ einen Gießvorgang) aus / mit einer Magnesiumlegierung hergestellt sein, und der Zahnstangenzahnungsabschnitt 120 kann durch einen Schmiedepressvorgang (z.B. einen Gesenkschmiedevorgang oder einen Freiformschmiedevorgang) aus / mit wärmebehandeltem kohlenstoffreichen Chromstahl (z.B. wärmebehandeltem Stahl mit Chromanteil und hohem Kohlenstoffanteil) (z.B. S45C (bzw. C45-Stahl)) hergestellt sein.
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Der Zahnstangenzahnungsabschnitt 120 kann eine Struktur aufweisen, bei welcher Zahnstangenzahnungsabschnitt-Zähne 122 in einem vorbestimmten Intervall in der Längsrichtung davon ausgebildet sind, und der Zahnstangenzahnungsabschnitt 120 kann durch den Schmiedevorgang hergestellt sein.
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Der Zahnstangenzahnungsabschnitt 120 kann halbkreisförmige Vorsprünge 124 an beiden Enden davon (z.B. einen ersten halbkreisförmigen Vorsprung 124 an einem ersten Ende davon und einen zweiten halbkreisförmigen Vorsprung 124 an einem zweiten Ende davon) aufweisen, und ein Vorsprung 124 (z.B. der erste Vorsprung) kann montiert (z.B. eingesetzt) sein, wobei (z.B. während) er eine Grenzfläche zwischen dem Körperteil 102 und dem Verbindungsteil 104 berührt, und der andere Vorsprung 124 (z.B. der zweite Vorsprung) kann mit dem Bolzen 130 befestigt sein, wobei (z.B. während) er einen Vorsprung 106 des Zahnstangenkörpers 100 berührt, und ein Befestigungsloch 126 kann an dem anderen Vorsprung (z.B. dem zweiten Vorsprung) ausgebildet sein, um den Befestigungsbolzen 130 zu befestigen.
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Durch die Zahnstangeneinheit der Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche wie oben ausgebildet ist, kann die Zahnstangeneinheit gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ungefähr dreimal höhere Festigkeit aufweisen als die Zahnstange in der bezogenen Technik, indem der Zahnstangenzahnungsabschnitt durch den Schmiedevorgang aus / mit dem kohlenstoffreichen Chromstahl hergestellt wird. Als ein Ergebnis davon kann der Durchmesser der Zahnstange umgekehrt proportional zur erhöhten Festigkeit verringert werden, wobei die Festigkeit der Zahnstange der bezogenen Technik beibehalten wird (z.B. kann aufgrund der oben genannten höheren Festigkeit der erfindungsgemäßen Zahnstangeneinheit der Durchmesser der Zahnstange unter Beibehaltung derselben Festigkeit, wie sie die Zahnstange der bezogenen Technik aufweist, verringert werden).
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Indem der Durchmesser der Zahnstange unter Beibehalten der Festigkeit der Zahnstange der bezogenen Technik verringert werden kann, können Gewicht und Herstellungskosten aufgrund einer Miniaturisierung bzw. Verkleinerung von Bauteilen der Lenkvorrichtung verringert werden, und, indem der Zahnstangenzahnungsabschnitt durch den Schmiedepressvorgang hergestellt wird, muss das Räumwerkzeug zum Bilden der Zahnstangenzahnungsabschnitt-Zähne in der Zahnstange der bezogenen Technik nicht verwendet werden, wodurch Herstellungskosten mit der Reduzierung (z.B. Verkürzung) des Herstellungsvorgangs verringert werden.
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Indem der Zahnstangenkörper durch eine leichte Magnesiumlegierung hergestellt wird, kann das Gewicht der Zahnstangeneinheit verringert werden, und als ein Ergebnis davon können das Lenkungsbetätigungsgefühl und das Lenkungsansprechverhalten verbessert werden.
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Da lediglich der Zahnstangenzahnungsabschnitt entsprechend einem Fahrzeugtyp verändert und verwendet wird, kann die Zahnstangeneinheit allgemein auf alle Fahrzeugtypen angewendet werden, und, indem der Zahnstangenkörper durch einen Gießvorgang aus / mit der Magnesiumlegierung hergestellt wird und der Zahnstangenzahnungsabschnitt durch den Schmiedepressvorgang hergestellt wird, kann der Vorgang reduziert werden und eine Fertigungszeit kann im Vergleich mit der Herstellung der Zahnstange der bezogenen Technik verkürzt werden.
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Zur Erleichterung der Erklärung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „obere(r)“ oder „untere(r)“, „innere(r)“ oder „äußere(r)“ und etc. dazu verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf deren Positionen, wie sie in den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben.
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Die vorhergehenden Beschreibungen von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienten dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2015-0024444 [0001]
