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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung und insbesondere auf eine Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung, die in der Lage ist, einen übermäßig großen oder übermäßig kleinen Spielraum, der durch einen Fehler verursacht wird, der in Zusammenhang mit der Herstellung oder der Montage eines Gehäuses und eines Schneckenwellenlagers steht, und ein übermäßig großes Spiel in Verbindung mit einer Schneckenwelle, das durch eine Abnutzung eines Schneckenrads verursacht wird, zu kompensieren, wobei die Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung in der Lage ist, ein übermäßig kleines Spiel in Verbindung mit der Schneckenwelle zu kompensieren, das durch eine feuchtigkeitsabsorbierende Ausdehnung des Schneckenrads verursacht wird, und wobei die Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung in der Lage ist, die Widerstandskraft der Schneckenwelle in Bezug auf das Schneckenrad, die sich aus einer abrupten Rotation des Schneckenrads oder aus einer Änderung der Rotationsrichtung ergibt, abzupuffern, wodurch die Betätigung des Lenkrads durch den Fahrer exakt unterstützt wird.
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Beschreibung des Standes der Technik
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1 ist eine Schnittansicht, die eine herkömmliche Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung veranschaulicht. Wie in 1 veranschaulicht ist, ist die herkömmliche Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung 100 mit einer Schneckenwelle 154 versehen, die eine Schnecke 152 hat, die daran gebildet ist. Schneckenwellenlager 157 sind jeweils an beiden Enden der Schneckenwelle 154 gebildet, um die Schneckenwelle 154 abzustützen. Um zu verhindern, dass die Schneckenwellenlager 157 Spiel in der axialen Richtung der Schneckenwelle 154 haben, ist ein Steckbolzen 110 zwischen einem Dämpfungskoppler 140 und den Schneckenwellenlagern 157 befestigt, und der Steckbolzen 110 ist durch eine Steckmutter 120 fixiert.
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Die Schneckenwelle 154 ist mit einen Motor (Elektromotor) 146 über den Dämpfungskoppler 140 verbunden, und die Schneckenwelle 154 ist so strukturiert, dass sie durch das Antreiben des Motors 146 gedreht wird.
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Außerdem ist ein Schneckenrad 156 an dem äußeren Durchmesser der Schnecke 152 so bereitgestellt, dass es mit der Schnecke 152 kämmen kann, die an der Schneckenwelle 154 gebildet ist. Die Schneckenwelle 156 ist an einer Lenkspindel 106 angebracht, die eine Rotationskraft eines Lenkrads (nicht veranschaulicht) überträgt, das von dem Fahrer betätigt wird, wodurch eine solche Struktur bereitgestellt wird, dass die Rotationskraft der Schneckenwelle 154, die sich aus dem Antreiben des Motors 146 ergibt, zu der Lenkspindel 106 übertragen wird.
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Ein Getriebegehäuse 106 enthält die Schnecke 152, das Schneckenrad 156 und dergleichen. Der Motor 146 ist an einer Seite des Getriebegehäuses 160 bereitgestellt, um die Schneckenwelle 154 mit einer Antriebskraft zu versorgen. Das Getriebegehäuse 160 und der Motor 146 sind durch einen Schraubenbolzen 150 mittels einer Motorabdeckung 130 gekoppelt.
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Eine Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung, die eine Struktur hat, wie sie oben beschrieben worden ist, arbeitet wie folgt: das Antreiben des Motors wird von einem elektronischen Steuergerät, das an dem Fahrzeug bereitgestellt ist, entsprechend den Fahrzeugfahrbedingungen gesteuert bzw. geregelt, und die Rotationskraft der Schneckenwelle, die sich aus dem Antreiben des Motors ergibt, wird zu der Rotationskraft des Lenkrads addiert, das von dem Fahrer betätigt wird, und wird dann zu dem Lenkrad übertragen, wodurch der Lenkungs-Antriebszustand des Fahrers ruhig, gleichmäßig und stabil aufrecht erhalten wird.
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Aber es gibt ein Problem dahingehend, dass dann, wenn eine Widerstandskraft in Bezug auf das Schneckenrad der Schneckenwelle bedingt durch eine abrupte Rotation des Schneckenrads oder aufgrund einer Änderung der Rotationsrichtung auftritt, die sich aus einem übermäßig großen oder übermäßig kleinen Spielraum in Verbindung mit dem Gehäuse ergibt, der durch einen Fehler verursacht wird, der in Zusammenhang mit der Herstellung oder der Montage des Gehäuses und der Schneckenwellenlager steht, die Schneckenwellenlager im Innern des Gehäuses kollidieren werden und Klappergeräusche erzeugen werden, wodurch es Unannehmlichkeiten für den Fahrer gibt.
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Ein anderes Problem besteht darin, dass ein übermäßig großes oder übermäßig kleines Spiel in Verbindung mit der Schneckenwelle aufgrund der Abnutzung des Schneckenrads oder aufgrund einer feuchtigkeitsabsorbierenden Ausdehnung des Schneckenrads auftritt; ein solches Spiel macht es unmöglich, eine Lenkhilfskraft, die die Lenkrad-Betätigungskraft des Fahrers unterstützt, exakt übertragen zu können, und es erzeugt einen Leistungsverlust zwischen der Schneckenwelle und dem Schneckenrad; und der Fahrer kann nicht mit der exakten Lenkhilfskraft versorgt werden, was bedeutet, dass das Lenkgefühl des Fahrers verschlechtert wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung angesichts des oben erwähnten Hintergrunds geschaffen worden, und ein Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung bereitzustellen, die keinen übermäßig großen oder übermäßig kleinen Spielraum in Verbindung mit dem Gehäuse erzeugt, selbst wenn ein Fehler während der Herstellung oder der Montage des Gehäuses und der Schneckenwellenlager auftritt, und die Klappergeräusche reduziert und keine Unannehmlichkeiten für den Fahrer bringt.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung bereitzustellen, die das Problem eines übermäßig großen oder übermäßig kleinen Spiels in Verbindung mit der Schneckenwelle, das sich aus einer Abnutzung des Schneckenrads oder aus einer feuchtigkeitsabsorbierenden Ausdehnung des Schneckenrads ergibt, löst und die dadurch eine Lenkhilfskraft, die die Lenkrad-Betätigungskraft des Fahrers unterstützt, exakt überträgt, die keinen Leistungsverlust zwischen der Schneckenwelle und dem Schneckenrad erzeugt und die den Fahrer mit einer exakten Lenkhilfskraft versieht, wodurch das Lenkgefühl des Fahrers verbessert wird.
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Der Aspekt der vorliegenden Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und weitere nicht erwähnte Aspekte der vorliegenden Erfindung können von den Fachleuten auf dem Gebiet aus den folgenden Beschreibungen klar erkannt werden.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung bereitgestellt, die Folgendes aufweist: ein Schneckenwellenlager, das mit einem Ende einer Schneckenwelle gekoppelt ist, die mit einem Schneckenrad kämmt, wobei das Ende entgegengesetzt zu einem Abschnitt der Schneckenwelle liegt, der mit einer Motorwelle gekoppelt ist; eine Buchse, die mit einer äußeren peripheren Oberfläche des Schneckenwellenlagers gekoppelt ist, wobei die Buchse einen Einschnitt hat, der durch das Einschneiden einer Seite der Buchse gebildet worden ist; einen Dämpfer, der mit einer äußeren peripheren Oberfläche der Buchse im Innern eines Gehäuses gekoppelt ist, um die Buchse gegen das Schneckenwellenlager zu zwingen bzw. zu drücken und um elastisch zwischen dem Gehäuse und dem Schneckenwellenlager abzustützen; und einen Spielraum-Kompensationsmechanismus, der den Dämpfer durchdringt und die Buchse in Richtung auf das Schneckenrad mit Druck beaufschlagt.
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Die vorliegende Erfindung, die die oben erwähnte Konfiguration hat, ist vorteilhaft darin, dass das Bereitstellen eines Dämpfers und einer Buchse verhindert, dass ein übermäßig großer oder übermäßig kleiner Spielraum in Verbindung mit dem Gehäuse durch einen Fehler erzeugt wird, der in Zusammenhang mit der Herstellung oder der Montage des Gehäuses und des Schneckenwellenlagers steht, und die Widerstandskraft der Schneckenwelle in Bezug auf das Schneckenrad abpuffert, die sich aus einer abrupten Rotation des Schneckenrads oder aus einer Änderung der Rotationsrichtung ergibt, wodurch Klappergeräusche reduziert werden und jegliche Unannehmlichkeit für den Fahrer vermieden wird.
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Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass das Problem eines übermäßig großen oder übermäßig kleinen Spiels in Verbindung mit der Schneckenwelle, das sich aus der Abnutzung des Schneckenrads oder aus einer feuchtigkeitsabsorbierenden Ausdehnung des Schneckenrads ergibt, gelöst wird, wodurch die Lenkhilfskraft, die die Lenkrad-Betätigungskraft des Fahrers unterstützt, exakt übertragen wird; kein Leistungsverlust zwischen der Schneckenwelle und dem Schneckenrad auftritt; der Fahrer mit der exakten Lenkhilfskraft versehen werden kann; und das Lenkgefühl des Fahrers daher verbessert wird.
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Figurenliste
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Die oben genannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, offensichtlicher werden, wobei in den Zeichnungen:
- 1 eine Schnittansicht ist, die eine herkömmliche Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung veranschaulicht;
- 2 eine Schnittansicht einer Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
- 3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von 2 ist;
- 4A bis 4D Teilschnittansichten sind, die eine Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen; und
- 5 eine Teilschnittansicht einer Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER EXEMPLARISCHEN
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AUS FÜHRUNGS FORMEN
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Im Folgenden werden einige der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die exemplarischen Zeichnungen beschrieben werden. Es sollte angemerkt werden, dass dann, wenn in der Patentspezifikation beschrieben wird, dass eine Komponente bzw. ein Bauteil mit einer anderen Komponente bzw. einem anderen Bauteil „verbunden“, „gekoppelt“ oder „zusammengefügt“ ist, eine dritte Komponente bzw. ein drittes Bauteil zwischen den ersten und zweiten Komponenten bzw. Bauteilen „angeschlossen“ bzw. „verbunden“, „gekoppelt“ und damit „zusammengefügt“ sein kann, obwohl die erste Komponente bzw. das erste Bauteil direkt mit der zweiten Komponente bzw. dem zweiten Bauteil verbunden, gekoppelt oder zusammengefügt sein kann.
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2 ist eine Schnittansicht einer Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von 2; 4A bis 4D sind Teilschnittansichten, die eine Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen; und 5 ist eine Teilschnittansicht einer Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wie in den Zeichnungen veranschaulicht ist, ist eine Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Schneckenwellenlager 210, das mit einem Ende einer Schneckenwelle 204 gekoppelt ist, die mit einem Schneckenrad 202 kämmt, wobei das Ende entgegengesetzt zu einem Teil der Schneckenwelle 204 liegt, der mit einer Motorwelle 208 gekoppelt ist; eine Buchse 270, die mit der äußeren peripheren Oberfläche des Schneckenwellenlagers 210 gekoppelt ist und einen Einschnitt 275 hat, der durch das Einschneiden einer Seite davon gebildet worden ist; einen Dämpfer 250, der mit der äußeren peripheren Oberfläche der Buchse 270 im Innern des Gehäuses 230 gekoppelt ist, um die Buchse 270 gegen das Schneckenwellenlager 210 zu zwingen bzw. zu drücken und um zwischen dem Gehäuse 230 und dem Schneckenwellenlager 210 elastisch abzustützen; und einen Spielraum-Kompensationsmechanismus 290 aufweist, der den Dämpfer 250 durchdringt, um die Buchse 270 in Richtung auf das Schneckenrad 202 mit Druck zu beaufschlagen.
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Eine solche Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung kann nicht nur bei einer elektrisch betriebenen Servolenkungseinrichtung verwendet werden, sondern auch bei jeder Reduziereinrichtung, die eine Schneckenwelle und ein Schneckenrad verwendet. Deshalb wird als ein Beispiel angenommen, dass die Kraftfahrzeug-Reduziereinrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung an einer elektrisch betriebenen Servolenkungseinrichtung bereitgestellt ist.
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Das Schneckenrad 202 kämmt mit der Schneckenwelle 204, und das Schneckenrad 202 ist mit einer Lenkspindel 206 gekoppelt, die mit dem Lenkrad (nicht veranschaulicht) verbunden ist.
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Die Schneckenwelle 204 ist mit einem Motor (Elektromotor) 207 verbunden und wird durch das Antreiben des Motors 207 gedreht. Wie oben beschrieben worden ist, kämmt eine Schnecke 205, die an der Schneckenwelle 204 gebildet ist, mit dem Schneckenrad 202. Schneckenwellenlager 209 und 210 sind jeweils mit beiden Enden der Schneckenwelle 204 gekoppelt und sind mit der inneren Oberfläche des Gehäuses 230 gekoppelt.
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Von den Schneckenwellenlagern 209 und 210 weist das Schneckenwellenlager 210, das mit einem Ende der Schneckenwelle 204 gekoppelt ist, das der Motorwelle 208 gegenüberliegt, einen inneren Laufring 213, der mit einem Ende der Schneckenwelle 204 gekoppelt ist, einen äußeren Laufring 211, der mit der inneren Oberfläche des Gehäuses 203 gekoppelt ist, und eine Kugel 215 auf, die zwischen dem inneren Laufring 213 und dem äußeren Laufring 211 gekoppelt ist.
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Eine Buchse 270 und ein Dämpfer 350 (der später beschrieben werden wird) sind mit der äußeren peripheren Oberfläche des Schneckenwellenlagers 210 gekoppelt, wodurch Geräusche und Vibrationen reduziert werden, die sich aus einem übermäßig großen oder übermäßig kleinen Spielraum zwischen dem Gehäuse 230 und dem Schneckenwellenlager 210 ergeben, und die Widerstandskraft der Schneckenwelle 204 in Bezug auf das Schneckenrad 202, die durch eine abrupte Rotation der Schneckenwelle 204 oder eine Änderung der Rotationsrichtung erzeugt wird, abgepuffert wird, so dass der Spielraum zwischen dem Schneckenrad 202 und der Schneckenwelle 204 minimiert wird.
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Die Buchse 270 hat einen Einschnitt 275, der in einer hohlen Form durch das Einschneiden von einer Seite davon gebildet ist, und sie ist mit der äußeren peripheren Oberfläche des Schneckenwellenlagers 210 gekoppelt.
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Die Buchse 270 muss aus einem Material hergestellt sein, das eine Verschleißfestigkeit, eine Eigenschaft der Reibungsarmut, vorbestimmte Biege- und Steifigkeitsgrade und eine geringe durch Wärme verursachte Dehnung hat. Deshalb wird die Buchse 270 aus einem auf einem technischen Kunststoff basierenden Material wie etwa Polyacetal (POM), Polyamid (PA), Polycarbonat (PC), Polyimid (PI) oder Polybutylenterephthalat (PBT) hergestellt.
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Der Durchmesser der Buchse 270, die aus dem oben erwähnten, auf einem technischen Kunststoff basierenden Material hergestellt ist, wird angepasst, wenn der Einschnitt 275 während der Montage enger oder weiter wird, so dass selbst dann, wenn ein Fehler während der Herstellung oder der Montage des Schneckenwellenlagers 210 auftritt, kein übermäßig großer oder übermäßig kleiner Spielraum in Verbindung mit dem Gehäuse 230 auftritt.
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Außerdem wird ein Dämpfer 250 zwischen dem Gehäuse 230 und der Buchse 270 gekoppelt, um einen Stoß zwischen dem Gehäuse 230 und der Buchse 270 abzupuffern.
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Der Dämpfer 250 hat eine hohle Form und ist mit der äußeren peripheren Oberfläche der Buchse 270 im Innern des Gehäuses 230 gekoppelt, wodurch die Buchse 270 gegen das Schneckenwellenlager 210 gezwungen bzw. gedrückt wird, eine elastische Abstützung zwischen dem Gehäuse 230 und dem Schneckenwellenlager 210 erfolgt und ein übermäßig großer oder übermäßig kleiner Spielraum zwischen dem Gehäuse 230 und der Buchse 270 oder zwischen der Buchse 270 und dem Schneckenwellenlager 210 kompensiert wird.
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Außerdem puffert der Dämpfer 250 die Widerstandskraft der Schneckenwelle 204 in Bezug auf das Schneckenrad 202, Vibrationen und Stöße ab, die auftreten, wenn ein externer Stoß während einer Rotation der Schneckenwelle 204 übertragen wird oder wenn sich die Rotationsrichtung des Schneckenrads 202 ändert.
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Der Dämpfer 250 wird während der Montage zwischen dem Gehäuse 230 und der Buchse 270 komprimiert und gekoppelt. Der Dämpfer 250 hat Schlitze 251, die an einer oder beiden von den inneren und äußeren peripheren Oberflächen davon in der Form von Vertiefungen gebildet sind, während sie voneinander in der umfangsseitigen Richtung so beabstandet sind, dass ein vorbestimmter Steifigkeitsgrad sogar nach der Komprimierung aufrecht erhalten wird.
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Eine solche Bildung von Schlitzen 251 an dem Dämpfer 250 erleichtert die Komprimierung des Dämpfers 250 zwischen dem Gehäuse 230 und der Buchse 270 und hält eine Steifigkeit sogar dann aufrecht, wenn der Dämpfer 250 zwischen dem Gehäuse 230 und der Buchse 270 komprimiert ist.
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In diesem Fall sind Schlitze 251, die an der äußeren peripheren Oberfläche gebildet sind, und Schlitze 251, die an der inneren peripheren Oberfläche gebildet sind, so positioniert, dass sie abwechselnd entlang der umfangsseitigen Richtung angeordnet sind, anstatt dass sie einander zugeordnet sind, wodurch die Komprimierung erleichtert wird.
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Insbesondere ist in Verbindung mit der Beschreibung der vorliegenden Erfindung angenommen worden, dass Schlitze 251 an beiden von den inneren und äußeren peripheren Oberflächen des Dämpfers 250 gebildet sind, und in diesem Fall sind die Schlitze 251, die an der inneren peripheren Oberfläche gebildet sind, zwischen jeweiligen Schlitzen 251 positioniert, die an der äußeren peripheren Oberfläche gebildet sind.
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Damit der Dämpfer 250 zwischen dem Gehäuse 230 und der Buchse 270 gekoppelt werden kann, ist eine Nut 271 an der äußeren peripheren Oberfläche der Buchse 270 in der Form einer Vertiefung entlang der umfangsseitigen Peripherie zwischen einem Seitenende und dem anderen Seitenende der Buchse 270 gebildet, und der Dämpfer 250 wird mit der Nut 271 gekoppelt.
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Eine Kopplungsnut 231 ist an der inneren peripheren Oberfläche des Gehäuses 230 in der Form einer Vertiefung so gebildet, dass während einer Bewegung der Schneckenwelle 204, die sich aus einem Stoß ergibt, der von der Außenseite her übertragen wird, oder die sich aus einer Änderung der Rotationsrichtung des Schneckenrads 202 ergibt, die äußere periphere Oberfläche des Dämpfers 250 gedämpft wird, während sie in der Kopplungsnut 231 des Gehäuses 230 abgestützt wird.
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Deshalb werden ein Seitenende und das andere Seitenende der äußeren peripheren Oberfläche der Buchse 270, an der die Nut 271 nicht in der Form einer Vertiefung gebildet ist, an der inneren peripheren Oberfläche des Gehäuses 230 abgestützt und fixiert.
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Andererseits ist die innere periphere Oberfläche des Gehäuses 230 in einer Position, in der das Schneckenwellenlager 210, die Buchse 270 und der Dämpfer 250 gekoppelt sind, in der Form einer Ellipse gebildet, die einen großen Durchmesser hat, der in Richtung auf das oder weg von dem Schneckenrad gerichtet ist. Deshalb kann sich das Schneckenwellenlager 210 darin in Richtung auf das oder weg von dem Schneckenrad 202 bewegen; wenn die Verzahnung des Schneckenrads 202 als eine Folge der Lebensdauer der Schneckenwelle 204 und des Schneckenrads 202 abgenutzt wird, wird die Schneckenwelle 202 veranlasst, sich in Richtung auf das Schneckenrad 202 zu zu bewegen; und wenn das Schneckenrad 202 Feuchtigkeit absorbiert und bewirkt, dass sich die Verzahnung ausdehnt, wird die Schneckenwelle 204 veranlasst, sich von dem Schneckenrad 202 weg zu bewegen.
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Um zu ermöglichen, dass sich das Schneckenwellenlager 210 in Richtung auf das oder weg von dem Schneckenrad 202 bewegen kann, hat der Dämpfer 250 ein Kommunikationsloch 253, das darin gebildet ist, um mit einem Penetrationsloch 233 des Gehäuses 230 zu kommunizieren, und ein Spielraum-Kompensationsmechanismus 290 ist des Weiteren bereitgestellt, um das Kommunikationsloch 253 zu durchdringen und die Buchse 270 in Richtung auf das Schneckenrad 202 mit Druck zu beaufschlagen.
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Der Spielraum-Kompensationsmechanismus 290 wird in das Penetrationsloch 233, das in dem Gehäuse 230 gebildet ist, eingeführt und in diesem installiert und weist ein elastisches Element 295, das die Buchse 270 in Richtung auf das Schneckenrad 202 elastisch abstützt, und ein Einstellelement 291 auf, das mit dem Penetrationsloch 233 durch eine Schraubverbindung gekoppelt ist, um die elastische Kraft des elastischen Elements 295 einzustellen.
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Das Einstellelement 291 hat ein Gewinde, das auf der äußeren peripheren Oberfläche davon gebildet ist, um mit dem Penetrationsloch 233 des Gehäuses 230 durch eine Schraubverbindung gekoppelt zu werden; eine Werkzeugnut 293 ist auf der Außenseite des Einstellelements 291 gebildet, wobei ein Werkzeug mit der Werkzeugnut 293 gekoppelt wird, so dass das Werkzeug die Tiefe der Einführung des Einstellelements 291 einstellen kann; und eine Aufnahmenut 292 ist an der Innenseite des Einstellelements 291 gebildet, wobei ein elastisches Element 295 in die Aufnahmenut 292 eingeführt ist und darin geführt wird.
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Anstatt der Bildung einer Werkzeugnut 293 an der Außenseite des Einstellelements 291, damit dieses durch ein Werkzeug, wie etwa einen Steckschlüssel, eingestellt werden kann, kann eine Seite der äußeren peripheren Oberfläche des Einstellelements 291 in einer abgewinkelten Form gebildet sein, so dass es durch ein Werkzeug, wie etwa einen Maulschlüssel, eingestellt werden kann.
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Das elastische Element 295 wird in der Aufnahmenut 292 des Einstellelements 291 geführt, um elastisch zwischen dem Einstellelement 291 und der Buchse 270 abzustützen. Der Betrag an Komprimierung des elastischen Elements 295 steigt proportional zu dem Grad des Einführens des Einstellelements 291 an, und die elastische Kraft des elastischen Elements 295, das die Buchse 270 elastisch abstützt, steigt dementsprechend an.
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Das elastische Element 295 kann zum Beispiel aus einer Schraubenfeder gebildet sein, wie dies in 2 bis 4D veranschaulicht ist.
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Der Spielraum-Kompensationsmechanismus 290, der das Einstellelement 291 und das elastische Element 295 aufweist, weist des Weiteren ein Druckbeaufschlagungselement 297 auf, das das Kommunikationsloch 253 durchdringt und die Buchse 270 elastisch in Richtung auf das Schneckenrad 202 abstützt, wodurch die Buchse 270 stabil abgestützt wird.
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Das Druckbeaufschlagungselement 297 ist aus Metall, wie etwa Stahl, oder aus dem oben erwähnten, auf einem technischen Kunststoff basierenden Material hergestellt, und es ist zwischen dem elastischen Element 295 und der Buchse 270 bereitgestellt, um die elastische Kraft von dem elastischen Element 295 aufzunehmen und die Buchse 270 in Richtung auf das Schneckenrad 202 mit Druck zu beaufschlagen.
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Unter Verwendung der elastischen Kraft von dem elastischen Element 295 stützt das Druckbeaufschlagungselement 297 elastisch die Buchse 270, das Schneckenwellenlager 210 und die Schneckenwelle 204 ab, und da die innere periphere Oberfläche des Gehäuses 230 in einer elliptischen Form gebildet ist, kann sich die Schneckenwelle 204 in Richtung auf das oder weg von dem Schneckenrad 202 entsprechend dem bewegen, ob Verzahnungszähne des Schneckenrads 202 abgenutzt werden oder ob die Verzahnungszähne aufgrund der Ausdehnung des Schneckenrads 202 größer werden.
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Der Mechanismus der Spielraum-Kompensation durch den Spielraum-Kompensationsmechanismus 290, der das Einstellelement 291, das elastische Element 295 und das Druckbeaufschlagungselement 297 aufweist, wird ausführlich unter Bezugnahme auf 4A bis 4D beschrieben werden.
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4A veranschaulicht einen Zustand der Kopplung der Schneckenwelle 204, des Schneckenwellenlagers 210, der Buchse 270 und des Dämpfers 250 mit der inneren peripheren Oberfläche des Gehäuses 230, das in einer elliptischen Form gebildet ist, in der Abwesenheit des Spielraum-Kompensationsmechanismus 290.
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Die Buchse 270 wird während der Montage so komprimiert, dass die Länge des Einschnitts 275 reduziert wird, und sie wird mit dem Gehäuse 230 gekoppelt, so dass in der Abwesenheit des Spielraum-Kompensationsmechanismus 290 die Länge 475a des Einschnitts kleiner als die Länge des Einschnitts 275 vor der Montage ist, wodurch eine elastische Kraft erzeugt wird, die dazu tendiert, die Länge 475a des Einschnitts zu vergrößern.
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4B veranschaulicht einen Zustand, in dem der Spielraum-Kompensationsmechanismus 290 installiert ist.
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Die Installation des Spielraum-Kompensationsmechanismus 290 macht es möglich, die Tiefe des Einführens des Einstellelements 291 einstellen zu können und ermöglichen zu können, dass das Druckbeaufschlagungselement 297 die Buchse 270 mit Druck beaufschlagt; als Folge davon bewegt sich die Schneckenwelle 204 in Richtung auf das Schneckenrad 202 entlang dem elliptischen Gehäuse 230 und setzt sich fest, wodurch die Länge 475b des Einschnitts der Buchse 270 weiter reduziert wird.
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Insbesondere ist das Gehäuse 230 in einer elliptischen Form derart gebildet, dass der Krümmungsradius der inneren peripheren Oberfläche des Gehäuses 230, die von der Schneckenwelle 104 berührt wird, die sich zu dem Schneckenrad 202 bewegt, allmählich entweder in Richtung auf das oder weg von dem Schneckenrad 202 verringert; als Folge davon wird die Buchse 270 enger, und die Länge 475b des Einschnitts ist, während der Spielraum-Kompensationsmechanismus 290 die Buchse 270 mit Druck beaufschlagt, kleiner als die Länge 475a des Einschnitts, bevor der Spielraum-Kompensationsmechanismus 290 montiert wird.
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Außerdem wird das Spiel, wie in 4C und 4D veranschaulicht ist, kompensiert, um das Problem des Auftretens eines übermäßig großen oder übermäßig kleinen Spiels in Verbindung mit der Schneckenwelle 294 zu lösen, das durch Abnutzung des Schneckenrads 202 verursacht wird, während der Spielraum-Kompensationsmechanismus 290 die Buchse 270 mit Druck beaufschlagt, wie dies in 4B veranschaulicht ist, oder das durch eine feuchtigkeitsabsorbierende Ausdehnung des Schneckenrads 202 verursacht wird.
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Wenn die Verzahnung des Schneckenrads 202 durch die Lebensdauer der Schneckenwelle 204 und des Schneckenrads 202 abgenutzt wird, wird die Schneckenwelle 204 weiter in Richtung auf das Schneckenrad 202 entlang dem elliptischen Gehäuse 230 durch eine elastische Kraft von dem elastischen Element 295 des Spielraum-Kompensationsmechanismus 290 bewegt, und da sich der Krümmungsradius der inneren peripheren Oberfläche des Gehäuses 203 allmählich verringert, ist die Länge 475c des Einschnitts der Buchse 270 kleiner als die Länge 475b des Einschnitts, der in 4B veranschaulicht ist.
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Deshalb kompensiert die Aufwärts-/Abwärtsbewegung der Schneckenwelle 204 das übermäßig große Spiel zwischen der Schneckenwelle 204 und dem Schneckenrad 202, und die elastische Kraft, die dazu tendiert, die Länge 475c des Einschnitts der Buchse zu vergrößern, stützt den Dämpfer und das Gehäuse eng anliegend ab, wodurch Vibrationen und Geräusche reduziert werden und die Übertragung von Leistung zu dem Schneckenrad 202 der Schneckenwelle 204 erleichtert wird.
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Wenn das Schneckenrad 202 andererseits Feuchtigkeit absorbiert und sich ausdehnt, dehnen sich die Verzahnungszähne des Schneckenrads 202 aus, wie dies in 4D veranschaulicht ist, so dass das Schneckenrad 202 die Schneckenwelle 204 in der entgegengesetzten Richtung drückt und das elastische Element 295 mit Druck beaufschlagt, und die Schneckenwelle 204 bewegt sich gleichzeitig weg von dem Schneckenrad 202 entlang dem elliptischen Gehäuse 230 und liegt an der inneren peripheren Oberfläche des Gehäuses 230 an. Als Folge davon nimmt der Krümmungsradius der inneren peripheren Oberfläche des Gehäuses 230 allmählich ab und die Länge 475d des Einschnitts der Buchse 270 wird größer als die Länge 475b des Einschnitts, der in 4B veranschaulicht ist.
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Folglich bewegt sich die Buchse 270 entlang der elliptischen inneren peripheren Oberfläche des Gehäuses 230 aufgrund der elastischen Abstützung durch das elastische Element 295 nach oben/nach unten, wie dies oben beschrieben worden ist, und die Länge des Einschnitts 275 ändert sich, wodurch der Spielraum zwischen dem Dämpfer 250 und dem Gehäuse 230 kompensiert wird.
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Das heißt, die Änderung der Länge des Einschnitts 275 der Buchse, die sich entlang der elliptischen inneren peripheren Oberfläche des Gehäuses 230 bewegt, bewirkt eine elastische Kraft, die dazu tendiert, diese nach außen zu verbreitern, und die eng anliegend den Dämpfer 250 an dem Gehäuse 230 abstützt, wodurch das Problem der Vibrationen und Geräusche gelöst wird.
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Des Weiteren löst die Bewegung der Schneckenwelle 204 in Richtung auf das oder weg von dem Schneckenrad 202 das Problem eines übermäßig großen oder übermäßig kleinen Spiels in Verbindung mit der Schneckenwelle 204, das sich aus der Abnutzung des Schneckenrads 202 oder aus der feuchtigkeitsabsorbierenden Ausdehnung des Schneckenrads 202 ergibt.
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Dadurch wird die Lenkhilfskraft, die die Lenkrad-Betätigungskraft des Fahrers unterstützt, exakt übertragen, wird ein Verlust an Leistung zwischen der Schneckenwelle 204 und dem Schneckenrad 202 verhindert und wird garantiert, dass der Fahrer mit der exakten Lenkhilfskraft versehen wird, wodurch das Lenkgefühl des Fahrers verbessert wird.
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Es sei angemerkt, dass, obwohl 4A bis 4D die elliptische Form der inneren peripheren Oberfläche des Gehäuses, die Länge des Einschnitts und die Bewegung der Schneckenwelle in Richtung auf das oder weg von dem Schneckenrad aus Gründen der leichteren Beschreibung vergrößern, die Form, die Länge und die Distanz der Bewegung in Wirklichkeit klein sind.
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In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform des Spielraum-Kompensationsmechanismus 290 der vorliegenden Erfindung kann der Spielraum-Kompensationsmechanismus 590 aus einem elastischen Körper hergestellt sein, von dem eine Seite die innere periphere Oberfläche des Gehäuses 230 abstützt und von dem die andere Seite in den Dämpfer 250 eingeführt ist, um die äußere periphere Oberfläche der Buchse 270 abzustützen, und der elastische Körper kann zum Beispiel aus einer Blattfeder hergestellt sein, wie dies in 5 veranschaulicht ist.
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Unter Bezugnahme auf 5 weist der Spielraum-Kompensationsmechanismus 590 einen Stützabschnitt 581, der die innere periphere Oberfläche des Gehäuses 230 abstützt, und gekrümmte Abschnitte 583 auf, die ausgehend von beiden Enden des Stützabschnitts 581 gekrümmt sind und die ein Einführungsloch 555 durchdringen, das an dem Dämpfer 250 gebildet ist, um dadurch elastisch die Buchse 270 abzustützen.
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Die gekrümmten Abschnitte 583, die so gebildet sind, dass sie ausgehend von beiden Enden des Stützabschnitts 581 nach innen gekrümmt sind, werden zwischen dem Gehäuse 230 und der Buchse 270 elastisch verformt und gekoppelt, wodurch sie die Buchse 270 in einer Richtung elastisch abstützen, die einen vorbestimmten Winkel in Bezug auf die Richtung definiert, in der die Schneckenwelle 204 und das Schneckenrad 202 miteinander kämmen. Diese Konfiguration löst nicht nur das Problem eines übermäßig großen oder übermäßig kleinen Spiels, das sich aus der Abnutzung des Schneckenrads 202 und einer Feuchtigkeitsabsorption ergibt, sondern sie puffert auch effektiv die Widerstandskraft der Schneckenwelle 204 in Bezug auf das Schneckenrad 202 ab.
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Das heißt, der Spielraum-Kompensationsmechanismus 590 wird komprimiert und zwischen dem Gehäuse 230 und der Buchse 270 montiert, und eine Abnutzung der Verzahnung des Schneckenrads 202, die sich aus der Lebensdauer der Schneckenwelle 204 und des Schneckenrads 202 ergibt, erzeugt das Problem eines übermäßig großen Spiels zwischen der Verzahnung der Schneckenwelle 202 und der Schnecke 205. Die elastische Kraft von dem Spielraum-Kompensationsmechanismus 590, die dazu tendiert, die gekrümmten Abschnitte 538 und die Abstützung 581 weg voneinander zu bewegen, beaufschlagt die Buchse 270 mit Druck, reduziert die Länge des Einschnitts 275 der Buchse 270 und bewegt die Schneckenwelle 204 in Richtung auf das Schneckenrad 202, wodurch ein stabiles Kämmen zwischen der Verzahnung des Schneckenrads 202 und der Schnecke 205 garantiert wird.
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Andererseits erzeugt die durch eine Feuchtigkeitsabsorption bedingte Ausdehnung des Schneckenrads 202 das Problem eines übermäßig kleinen Spiels zwischen der Verzahnung des Schneckenrads 202 und der Schnecke 205. Eine elastische Verformung der gekrümmten Abschnitte 275 in Richtung auf den Stützabschnitt 581 komprimiert den Spielraum-Kompensationsmechanismus 590, verlängert die Länge des Einschnitts 275 der Buchse 270 und bewegt die Schneckenwelle 204 weg von dem Schneckenrad 202, wodurch das übermäßig kleine Spiel zwischen der Verzahnung des Schneckenrads 202 und der Schnecke 205 kompensiert wird.
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Des Weiteren bewirkt eine abrupte Rotation des Schneckenrads 202 oder eine Änderung der Rotationsrichtung davon, dass die Schneckenwelle 204 eine Widerstandskraft erzeugt. Der Spielraum-Kompensationsmechanismus 590 stützt die gekrümmten Abschnitte 583 auf beiden Seiten an zwei Stellen in einer Richtung elastisch ab, die einen vorbestimmten Winkel in Bezug auf die Richtung definiert, in der die Schneckenwelle 204 und das Schneckenrad 202 miteinander kämmen, wodurch effektiv die Widerstandskraft der Schneckenwelle 204 in Bezug auf das Schneckenrad 202 abgepuffert wird.
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Außerdem kann der Spielraum-Kompensationsmechanismus 290 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an zwei Stellen bereitgestellt werden, um die Schneckenwelle 204 an zwei Stellen abzustützen, genau wie die Struktur, in der der Spielraum-Kompensationsmechanismus 590 in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an zwei Stellen abstützt.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die die oben erwähnten Formen und Strukturen haben, sind vorteilhaft darin, dass die Bereitstellung eines Dämpfers und einer Buchse verhindert, dass ein übermäßig großer oder übermäßig kleiner Spielraum in Verbindung mit dem Gehäuse durch einen Fehler erzeugt wird, der in Zusammenhang mit der Herstellung oder der Montage des Gehäuses und des Schneckenwellenlagers steht, und die Widerstandskraft der Schneckenwelle in Bezug auf das Schneckenrad abpuffert, die sich aus einer abrupten Rotation des Schneckenrads oder einer Änderung der Rotationsrichtung ergibt, wodurch Klappergeräusche reduziert werden und jegliche Unannehmlichkeit für den Fahrer vermieden wird.
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Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass das Problem eines übermäßig großen oder übermäßig kleinen Spiels in Verbindung mit der Schneckenwelle, das sich aus einer Abnutzung des Schneckenrads oder aus einer feuchtigkeitsabsorbierenden Ausdehnung des Schneckenrads ergibt, gelöst wird, wodurch die Lenkhilfskraft exakt übertragen wird, die die Lenkrad-Betätigungskraft des Fahrers unterstützt; kein Leistungsverlust zwischen der Schneckenwelle und dem Schneckenrad auftritt; der Fahrer mit der exakten Lenkhilfskraft versehen werden kann; und deshalb das Lenkgefühl des Fahrers verbessert wird.
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Auch wenn oben beschrieben worden ist, dass alle Komponenten bzw. Bauteile einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als eine einzige Einheit gekoppelt 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. Deshalb sind exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aus Gründen der Kürze und der Klarheit beschrieben worden. 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.
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Bezugszeichenliste
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- 202:
- Schneckenrad
- 204:
- Schneckenwelle
- 205:
- Schnecke
- 206:
- Lenkspindel
- 207:
- Motor (Elektromotor)
- 208:
- Motorwelle
- 209, 210:
- Schneckenwellenlager
- 211:
- äußerer Laufring
- 213:
- innerer Laufring
- 215:
- Kugel
- 230:
- Gehäuse
- 231:
- Kopplungsnut
- 233:
- Penetrationsloch
- 250:
- Dämpfer
- 251:
- Schlitz
- 253:
- Kommunikationsloch
- 555:
- Einführungsloch
- 270:
- Buchse
- 271:
- Nut
- 275:
- Einschnitt
- 290:
- Spielraum-Kompensationsmechanismus
- 291:
- Einstellelement
- 292:
- Aufnahmenut
- 293:
- Werkzeugnut
- 295:
- elastisches Element
- 297:
- Druckbeaufschlagungselement
- 475a, 475b, 475c, 475d:
- Längen des Einschnitts
- 581:
- Stützabschnitt
- 583
- gekrümmte Abschnitte
- 590
- Spielraum-Kompensationsmechanismus