DE10313368A1

DE10313368A1 - Fahrzeuglenkvorrichtung

Info

Publication number: DE10313368A1
Application number: DE10313368A
Authority: DE
Inventors: Osamu Sano; Takehiro Saruwatari; Atsuya Miyata
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2003-10-09
Also published as: FR2837773A1; KR100647116B1; US20030183442A1; JP2003285747A; JP3782748B2; US7021417B2; FR2837773B1; KR20030078685A

Abstract

Bei einer Fahrzeuglenkvorrichtung ist ein sich drehender Zylinder, welcher mittels eines Zahnstangengehäuses gelagert ist, über Wälzelemente in Kämmeingriff mit einer Spindelwelle, welche integral mit einer Zahnstange ausgebildet ist, welche in Kämmeingriff mit einem Antriebsrad ist, welches durch die Lenkbewegung verdreht wird. Der sich drehende Zylinder wird durch einen Motor angetrieben. Alle Wälzelemente sind zwischen einem Zahnstangentragteil, welches die Zahnstange in einer Position abstützt, in welcher die Zahnstange in Kämmeingriff mit dem Antriebsrad ist, und einem Tragkörper angeordnet, welcher im Bewegungsbereich der Spindelwelle angeordnet ist und den äußeren Umfang der Spindelwelle abstützen kann. Von der Fahrbahnoberfläche auf die Zahnstange einwirkende Belastungen werden durch den Tragkörper und das Zahnstangenlagerteil aufgenommen.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Lenkvorrichtung, welche ein Kraft erzeugt, welche bewirkt, daß eine Zahnstange durch einen Motor eine Bewegung ausführt, welcher einen sich drehenden Zylinder antreibt, welcher in Kämmeingriff mit einer Spindelwelle ist, die integral mit der Zahnstange ausgebildet ist. Hierdurch wird ein Lenkwinkel durch Übertragung der Bewegung der Zahnstange auf die Fahrzeugräder verändert.

In Fig. 7 ist eine übliche elektrische Servolenkvorrichtung 100 gezeigt, welche eine Spindelwelle 102 aufweist, welche integral mit einer Zahnstange 101 ausgebildet ist, welche in Kämmeingriff mit einem Antriebsrad (nicht gezeigt) ist, welches durch die Lenkbeaufschlagung eine Drehbewegung ausführt. Eine Kugelumlaufmutter 104 ist in Kämmeingriff mit der Spindelwelle 102 mittels Kugeln 103, und ein getriebenes Kegelrad 105 führt hiermit eine Drehbewegung aus, welches integral mit der Kugelumlaufmutter 104 verbunden ist. Der Motor 107 zur Erzeugung einer Lenkhilfskraft ist vorgesehen, welcher das Kegelrad 106 antreibt, welches in Kämmeingriff mit dem getriebenen Kegelrad 105 ist. Ein Zahnstangengehäuse 108 lagert drehbar die Kugelumlaufmutter 104 und das getriebene Kegelrad 105. Durch Übertragung der Bewegung der Zahnstange 107 auf die Fahrzeugräder wird der Lenkwinkel verändert.

Bei der vorstehend beschriebenen elektrischen Servolenkvorrichtung 100 erzeugen Belastungen, die auf die Fahrzeugräder von der Fahrbahnoberfläche her einwirken, Durchbiegungen und Schwingungen an der Zahnstange 100. Um diese Schwingungen zu absorbieren, wurde vorgeschlagen, die Zahnstange 101mittels eines Lagers zu lagern, welches aus einem Material besteht, welches starke schwingungsdämpfende Eigenschaften hat. Dieses Lager wird an einer Stelle (auf der rechten Seite der Kugeln 103 in Fig. 7) zwischen den vorstehend angegebenen Kugeln 103 und dem Zahnstangentragteil (nicht gezeigt) angeordnet, welches die Zahnstange 101 in einer Position lagert, in welcher die Zahnstange 101 in Kämmeingriff mit dem Antriebsrad ist (siehe US-A-6,041,885).

Selbst wenn jedoch die Schwingungen mit einem Lager gedämpft werden können, welches aus einem Material mit stark schwingungsdämpfenden Eigenschaften besteht, konnte bisher nicht in adäquater Weise die Durchbiegung der Zahnstange 101 reduziert werden. Eine stärkere Durchbiegung der Zahnstange 101 führt zu einer stärkeren Durchbiegung der Spindelwelle 102, so daß die Reibung zwischen den Kugeln 103 und der Kugelumlaufmutter 104 und zwischen den Kugeln 103 und der Spindelwelle 102 größer wird. Bei einigen Anwendungsfällen nimmt die Übertragungseffizienz hinsichtlich der abgegebenen Leistung des Motors 107 zu der Zahnstange 101 um über 10% ab, so daß keine effiziente Energienutzung erreicht wird, und sich auch ein schlechteres Lenkgefühl hierbei ergibt.

Ferner kann die Spindelwelle 102 in der Nähe des Endes der Zahnstange 101 gegebenenfalls aufgrund von Erfordernissen hinsichtlich der Auslegung vorgesehen sein, welche eine wechselseitige Behinderung zwischen dem Motor 107 und den weiteren Komponenten an der Fahrzeugkarosserie verhindern soll. Wenn jedoch die Spindelwelle 102 in der Nähe des Endes der Zahnstange 101 angeordnet ist, wird die Durchbiegung der Zahnstange 101 größer, da der Abstand zwischen der Spindelwelle 102 und dem Zahnstangentragteil größer wird. Bei Lenkvorrichtungen der Zahnstangentrieb-Bauart, bei denen eine Zahnstange eingesetzt wird, und bei der die Spindelwelle 102 nicht wie vorstehend beschrieben vorgesehen ist, läßt sich eine Durchbiegung der Zahnstange dadurch verhindern, daß die Zahnstange in der Nähe des Endes derselben mittels einer Buchse gelagert wird. Wenn jedoch die Spindelwelle 102 in der Nähe des Endes der Zahnstange 101 vorgesehen ist, welche mittels einer Buchse gelagert ist, kommt die Buchse in Kontakt mit den offenen Rändern des spiralförmigen Laufrings 102a auf der Spindelwelle 102 und hierdurch kann an dieser Stelle schnell ein Verschleiß auftreten. Als Folge hiervon wird der Übertragungswirkungsgrad mit dem Spiel der Spindelwelle schlechter.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine Fahrzeuglenkvorrichtung bereitzustellen, bei der die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten überwunden sind.

Nach der Erfindung wird eine Fahrzeuglenkvorrichtung bereitgestellt, welche ein Antriebsrad aufweist, welches eine Drehbewegung beim Lenkvorgang ausführt, ferner eine Zahnstange aufweist, welche mit dem Antriebsrad zusammenarbeitet, ferner eine Spindelwelle aufweist, welche integral mit der Zahnstange ausgebildet ist, einen sich drehenden Zylinder aufweist, welcher in Kämmeingriff mit der Spindelwelle über Stützelemente steht, einen Motor zum Antreiben des sich drehenden Zylinders vorgesehen ist, ein Zahnstangengehäuse den sich drehenden Zylinder drehbar lagert, und ein Zahnstangentragteil vorgesehen ist, welches die Zahnstange an einer Stelle lagert, an der die Zahnstange in Kämmeingriff mit dem Antriebsrad ist. Hierbei wird der Lenkwinkel durch Übertragung der Bewegung der Zahnstange auf die Fahrzeugräder übertragen. Die Fahrzeuglenkvorrichtung weist ferner einen Tragkörper auf, welcher den Außenumfang der Spindelwelle abstützen kann, und der innerhalb des Bewegungsbereiches der vorstehend angegebenen Spindelwelle angeordnet ist. Alle vorstehend beschriebenen Wälzelemente sind zwischen dem Tragkörper und dem vorstehend angegebenen Zahnstangen-Tragkörper bzw. Lagerkörper angeordnet. Die auf die vorstehend beschriebene Zahnstange von der Fahrbahnoberfläche herrührenden Belastungen werden durch den Tragkörper und das vorstehend angegebene Zahnstangetragteil aufgenommen.

Bei der vorliegenden Erfindung werden auf die Zahnstange von der Fahrbahnoberfläche über die Fahrzeugräder einwirkende Belastungen durch das Zahnstangentragteil und den Tragkörper aufgenommen, welcher die Zahnstange lagert, so daß eine Durchbiegung der Zahnstange zwischen dem Tragkörper und dem Zahnstangelagerteil verhindert werden kann. Alle Wälzelemente sind zwischen dem Tragkörper und dem Lagerteil derart angeordnet, daß eine Durchbiegung der Spindelwelle reduziert werden kann, und sich eine Zunahme der Reibung zwischen den Wälzelementen und der Spindelwelle und zwischen den Wälzelementen und dem sich drehenden Zylinder verhindern läßt. Ferner ist der Tragkörper innerhalb des Bewegungsbereiches der Spindelwelle angeordnet, und kann den Außenumfang der Spindelwelle abstützen, so daß die Spindelwelle in der Nähe des Endes der Zahnstange und weiter entfernt von dem Zahnstangentragteil als alle Wälzelemente angeordnet werden kann. Als Folge hiervon lassen sich die Auslegungsfreiheiten hinsichtlich des Motors bei einer derartigen Lenkvorrichtung verbessern. Eine Buchse oder ein Lager kann als Tragkörper eingesetzt werden.

Der vorstehend angegebene Tragkörper kann durch das vorstehend angegebene Zahnstangengehäuse abgestützt sein. Selbst wenn in diesem Fall der Abstand der Spindelwelle von dem Zahnstangentragteil größer wird, läßt sich der äußere Umfang der Spindelwelle durch den Tragkörper abstützen und die Durchbiegung der Spindelwelle läßt sich reduzieren.

Alternativ kann der zuvor angegebene Tragkörper durch den vorstehend angegebenen drehbaren Zylinder abgestützt sein. Als Folge hiervon läßt sich ein ungleichmäßiger Verschleiß des Tragkörpers verhindern, da der Tragkörper sich relativ zu der Spindelwelle dreht. Auch läßt sich ein ungleichmäßiger Verschleiß durch den Kontakt mit den Öffnungskanten des spiralförmigen Laufrings auf der Spindelwelle verhindern. Hierdurch läßt sich die Standzeit beträchtlich steigern. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, ein Wälzlager als Tragkörper einzusetzen. Wenn man ein Wälzlager einsetzt, können sich die Spindelwelle und der sich drehende Zylinder gleichmäßig relativ zueinander drehen, und der Übertragungswirkungsgrad läßt sich verbessern.

Vorzugsweise sind die Öffnungskanten des spiralförmigen Laufrings auf dem äußeren Umfang der vorstehend angegebenen Spindelwelle abgeschrägt. Auf diese Weise läßt sich ein Verschleiß des Tragkörpers bewirkt durch den Kontakt mit den Öffnungskanten des Laufrings verhindern, und es läßt sich eine Verminderung des Übertragungswirkungsgrades resultierend aus dem Spiel mit der Spindelwelle verhindern. Die abgeschrägte bzw. angefaste Kante kann konvex gekrümmt sein, oder es kann sich um eine ebene Fläche handeln.

Vorzugsweise sind die Abmessungen in axialer Spindelwellenrichtung des spiralförmigen Laufrings auf dem Außenumfang der vorstehend genannten Spindelwelle kleiner als die Abmessungen der Spindelwellenaxialrichtung des Abstands zwischen den Abschnitten des spiralförmigen Laufrings. Als Folge hiervon läßt sich die auf die innere Umfangsfläche des Tragkörpers von der äußeren Umfangsfläche der Spindelwelle einwirkende Druckkraft reduzieren, ein Verschleißen des Tragkörpers läßt sich verhindern, und eine Verschlechterung des Übertragungswirkungsgrades resultierend aus einem Spiel der Spindelwelle läßt sich verhindern.

Bei einer Lenkvorrichtung nach der Erfindung wirkt eine axiale Kraft auf eine Zahnstange durch einen Motor, welcher drehbar einen sich drehenden Zylinder angreift, welcher in Kämmeingriff mit einer Spindelwelle ist, die integriert mit der Zahnstange ausgebildet ist, und der Lenkwinkel wird dadurch verändert, daß die Bewegung der Zahnstange auf die Fahrzeugräder übertragen wird. Hierbei läßt sich eine Verschlechterung des Übertragungswirkungsgrades der Motorabgabeleistung auf die Zahnstange verhindern.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin gilt:
Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer elektrischen Servolenkvorrichtung einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht der wesentlichen Komponenten der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung:
Fig. 4 ist eine auseinander gezogene Ansicht eines Teils der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 ist eine Schnittansicht der wesentlichen Komponenten einer ersten Ausführungsvariante der elektrischen Servolenkvorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 6 ist eine auseinander gezogene Ansicht eines Teils einer zweiten abgewandelten Ausführungsform der elektrischen Servolenkvorrichtung nach der Erfindung; und
Fig. 7 ist eine Schnittansicht eines Teils einer üblichen elektrischen Servolenkvorrichtung.
Unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung wird eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung erläutert.
Eine elektrische Servolenkvorrichtung 1 der Zahnstangentriebbauart ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt, und weist ein Antriebsrad 3 auf, welches durch die Lenkbewegung in Verbindung mit einem Lenkrad H verdreht wird, welches mit einer Eingangswelle 2 verbunden ist. Ferner ist eine Zahnstange 4 vorgesehen, welche in Kämmeingriff mit dem Antriebsrad 3 ist, und die Fahrzeugräder (nicht gezeigt) sind mit den beiden Enden der Zahnstange 4 verbunden. Der Lenkwinkel ändert sich durch die Übertragung der Bewegung der Zahnstange 4 mittels der Drehbewegung des Antriebsrades 3 auf die Fahrzeugräder.
Ein Zahnstangengehäuse 30, welches das Antriebsrad 3 und die Zahnstange 4 umschließt, ist vorgesehen. Das Zahnstangengehäuse 30 wird dadurch gebildet, daß man ein erstes Gehäuse 31 mit einem zweiten Gehäuse 32 mittels Schrauben oder dergleichen verbindet, und dieses Gehäuse an der Fahrzeugkarosserie anbringt. Ein Drehmomentsensor 7 ist in dem Zahnstangengehäuse 30 zum Erfassen des auf das Antriebsrad 3 zu übertragenden Lenkmoments vorgesehen, welches durch die Lenkbewegung in Verbindung mit dem Lenkrad H aufgebracht wird. Der Drehmomentsensor 7 kann von üblicher Bauart sein. Die Zahnstange 4 ist mittels eines Zahnstangentragteils bzw. Lagerteils 9 in einer Position gelagert, in welcher die Zahnstange 4 in Kämmeingriff mit dem Antriebsrad 3 ist. Das Zahnstangenlagerteil 9 hat bei dieser bevorzugten Ausführungsform eine übliche Auslegungsform, d. h. sie ist in das Zahnstangengehäuse 30 derart eingesetzt, daß es in radialer Richtung der Zahnstange 4 beweglich ist. Dieses Lagerteil wird auf die Zahnstange 4 mittels einer Feder 8 gedrückt, so daß die gegenüberliegende Seite der Zahnstange 4, gesehen von den Zähnen der Zahnstange 4, durch die dort vorgesehene Fläche unterstützt wird, welche eine bogenförmige Gestalt in axialer Richtung der Zahnstange 4 gesehen hat.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist eine Spindelwelle 11 integral mit der Zahnstange 4 verbunden. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform dient eine Endseite (die linke Seite in Fig. 3) ausgehend von der Mitte der Zahnstange 4 als Spindelwelle 11. Eine Kugelumlaufmutter (ein sich drehender Zylinder) 13 ist in Gewindeeingriff mit der Spindelwelle 11 über Kugeln (Wälzelemente) 12. Die Kugelumlaufmutter 13 ist über doppelreihige Wälzlager 33 durch das Zahnstangengehäuse 30 auf einer Endseite und mittels eines Kugellagers 34 auf der anderen Endseite drehbar gelagert.
Ein getriebenes Zahnrad 21 ist integral mit der Kugelumlaufmutter 13 ausgebildet, so daß sich diese zusammen drehen. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist das getriebene Zahnrad 21 ein Kegelrad, welches passend auf dem äußeren Umfang der Kugelumlaufmutter 30 vorgesehen und integral mit dieser ausgebildet ist, indem eine Zwischenordnung zwischen einer Stufe auf dem äußeren Umfang der Kugelumlaufmutter 13 und einer Mutter 14 vorgesehen ist, welche in Kämmeingriff mit der Kugelumlaufmutter 13 ist.
Ein Antriebsrad 22, welches in Kämmeingriff mit dem getriebenen Zahnrad 21 ist, ist integral an einer Antriebswelle 23 vorgesehen. Das Antriebszahnrad 22 ist mit Hilfe eines Getriebegehäuses 26 über Kugellager 24, 25 drehbar gelagert, welche die Antriebswelle 23 lagern. Das Getriebegehäuse 26 ist integral mit dem zweiten Gehäuse 32 des Zahnstangengehäuses 30 ausgebildet. Eine Ausgangswelle eines Motors 27 zur Erzeugung einer Servolenkkraft, welcher an dem Getriebegehäuse 26 angebracht ist, ist mit der Antriebswelle 23 über eine Kupplung 27a verbunden. Als Folge hiervon wird die Kugelumlaufmutter 13 durch den Motor 27 über das Antriebsrad 22 und das getriebene Zahnrad 21 drehangetrieben, welche Komponenten einer Reduktionsgetriebeeinrichtung bilden.
Eine im Fahrzeug vorgesehene Steuereinrichtung (nicht gezeigt), welche mit dem Drehmomentsensor 7 und dem Motor 27 verbunden ist, treibt den Motor 27 nach Maßgabe des Lenkmoments an, welches durch den Drehmomentsensor 7 erfaßt wird. Als Folge hiervon wird die Abgabeleistung des Motors 27 oder das Drehmoment desselben auf die Kugelumlaufmutter 13 über das Antriebsrad 22 auf das getriebene Zahnrad 21 übertragen, und die Drehkraft der Kugelumlaufmutter 13 wird auf die Zahnstange 4 als eine Lenkhilfskraft über die Kugeln 22 und die Spindelwelle 11 übertragen. Das Steuerverfahren des Motors 27 ist auf die vorstehend gemachten Angaben nicht beschränkt, und die Lenkhilfskraft kann nach Maßgabe einer Variablen, abgesehen von dem Lenkmoment, wie der Fahrzeuggeschwindigkeit oder dergleichen, geändert werden.
Im Bewegungsbereich der Spindelwelle 11 ist ein Tragkörper vorgesehen, welcher die äußere Umfangsfläche der Spindelwelle 11 abstützen kann. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Tragkörper eine zylindrische Buchse 40 und ist an dem Zahnstangengehäuse 30 dadurch abgestützt, daß sie passend in den inneren Umfang eines Zylinderteils 42 eingesetzt ist, welche in Kämmeingriff bzw. Gewindeeingriff mit der Innenumfangsfläche des ersten Gehäuses 31 über Gewindegänge 41 zusammenarbeitet. Die Buchse 40 wird dadurch gebildet, daß die Oberfläche eines Stahlblechs mit Polytetrafluorethylene oder einer Kupferverbindung oder einem ähnlichen Material beschichtet wird. Ferner ist die Buchse geteilt. Der Außenumfang der Spindelwelle 11 ist durch die innere Umfangsfläche der Buchse 40 unterstützt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Buchse 40 in der Nähe des Grenzbereichs der Zahnstange 4 und eines Endes der Spindelwelle 11 angeordnet, wenn das Fahrzeug geradeaus fährt. Alternativ kann die Buchse 40 in einer Position angeordnet sein, in welcher sie ständig die Spindelwelle 11 abstützt, oder in einer Position angeordnet werden, in welcher die Spindelwelle 11 nur abgestützt wird, wenn sie sich etwas nach rechts oder nach links dreht. Alle vorstehend genannten Wälzkörper 12 sind zwischen der Buchse 40 und dem Zahnstangentragteil 9 angeordnet. Als Folge hiervon werden auf die Zahnstange 4 von der Fahrbahnoberfläche über die Fahrzeugräder wirkende Belastungen durch die Buchse 40 und das Zahnstangentragteil 9 aufgenommen, und ein Durchbiegen der Spindelwelle 11 läßt sich verhindern. Der Unterschied zwischen dem Innendurchmesser der Buchse 40 und dem Außendurchmesser der Spindelwelle 11 beläuft sich auf etwa beispielsweise 0,05 mm.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, sind die Öffnungskanten 11a' eines spiralförmigen Laufrings 11a auf der Spindelwelle 11 abgeschrägt, so daß ein Verschleißen der Buchse 40 infolge des Kontakts mit den Öffnungskanten 11a' des Laufrings 11a verhindert wird. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist jede der abgeschrägten Kanten 11a' als eine ebene Fläche ausgebildet. Es ist erwünscht, daß sich der Winkel α, welcher von der jeweiligen abgeschrägten Kanten 11a zu der axialen Richtung der Spindelwelle 11 eingeschlossen wird, auf etwa 30° oder weniger beläuft.
Bei der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsform werden auf die Zahnstange 4 von der Fahrbahnoberfläche über die Fahrzeugräder wirkende Belastungen durch das Zahnstangentragteil 9 und die Buchse 40 aufgenommen, welche die Zahnstange 4 lagert, so daß eine Durchbiegung der Zahnstange 4 zwischen der Buchse 40 und dem Zahnstangentragteil 9 verhindert werden kann. Alle Wälzlager 22 sind zwischen der Buchse 40 und dem Zahnstangentragteil 9 angeordnet, so daß die Durchbiegung der Spindelwelle 11 reduziert werden kann, und die Reibung zwischen den Wälzkörpern 12 und der Spindelwelle 11und zwischen den Wälzkörper 12 und der Kugelumlaufmutter 13 an einem Größerwerden gehindert werden kann. Ferner ist die Buchse 40 im Bewegungsbereich der Spindelwelle 11 angeordnet und kann den Außenumfang der Spindelwelle 11 derart abstützen, daß die Spindelwelle 11 in der Nähe des Endes der Zahnstange 4 weiter entfernt von dem Zahnstangentragteil 9 als alle Wälzkörper 12 angeordnet sein. Als Folge hiervon läßt sich die Freiheit hinsichtlich der Konstruktion und der Auslegung des Motors 27 bei der Lenkvorrichtung verbessern. Dadurch, daß die Buchse 40 durch das Zahnstangengehäuse 30 abgestützt ist, läßt sich selbst dann, wenn der Abstand zwischen dem Zahnstangentragteil 9 und der Spindelwelle 11 größer wird, der Außenumfang der Spindelwelle 11 durch die Buchse 40 abstützen, und eine Durchbiegung der Spindelwelle 11 läßt sich reduzieren. Ferner sind die Öffnungskanten 11a' des Laufrings 11a auf dem äußeren Umfang der Spindelwelle 11 abgeschrägt, so daß ein Verschleißen der Buchse 40 infolge des Kontaktierens mit den Öffnungskanten 11a' verhindert werden kann.
Fig. 5 zeigt eine erste Ausführungsvariante nach der Erfindung. Ein Unterschied zu der zuerst erörterten bevorzugten Ausführungsform ist hauptsächlich darin zu sehen, daß ein Nadellager 240 vorgesehen ist, bei welchem es sich um ein Wälzlager handelt, welches an Stelle der Buchse 40 als Tragkörper eingesetzt wird. An Stelle der Wälzkörper 12 der Kugelumlaufmutter 13 ist eine Mehrzahl (im vorliegenden Fall vier) von Kugellagern 212 längs der Achsrichtung der Spindelwelle 11 angeordnet, und ein Zylinderkörper 213 bedeckt diese Kugellager bzw. Wälzlager 212. Der Zylinderkörper 213 wird dadurch gebildet, daß ein erstes Teil 213a mit einem zweiten Teil 213b über Gewindegänge 213c verbunden wird, und der Zylinderkörper ist durch das Zahnstangengehäuse 30 über ein Wälzlager 233 auf einer Endseite und einem Wälzlager 234 auf der anderen Endseite drehbar gelagert. Das getriebene Zahnrad 21 ist passend auf dem äußeren Umfang des ersten Teils 213a des Zylinderkörpers 213 vorgesehen und ist integral mit dem Zylinderkörper 213 dadurch ausgebildet, daß er zwischen dem zweiten Teil 213b und einer Stufe auf dem äußeren Umfang des ersten Teils 213a angeordnet ist. Der innere Ring des Wälzlagers 233 auf einer Endseite ist integral mit dem äußeren Umfang des Zylinderkörpers 213ausgebildet. Das Nadellager 240 wird durch den Zylinderkörper 213 gelagert, welcher auf passende Weise in den Umfang des Zylinderkörpers 213 eingesetzt ist. Wälzkörper 212a der Wälzlager 212 bilden die Wälzelemente bei der Erfindung. Der Zylinderkörper 213 ist in Gewindeeingriff mit der Spindelwelle 11 vermittels diesen Wälzkörpern 212a. In anderen Worten bedeutet dies, daß ein äußerer Ring 212b des jeweiligen Wälzlagers 212 integral mit dem Zylinderkörper 213 ausgebildet ist, und sich somit mit diesem dreht. Ein ringförmig vorspringender Abschnitt 212c' ist auf dem inneren Umfang eines inneren Rings 212c der jeweiligen Wälzlager 212 ausgebildet, so daß dieser in Kontakt mit dem spiralförmigen Laufring 11a der Spindelwelle 11 kommen kann. Die Drehachsen der Wälzlager 212 sind relativ zu der Mittelachse der Spindelwelle 11 um einen Winkel geneigt, welcher gleich dem Führungswinkel bzw. dem Steigungswinkel des spiralförmigen Laufrings 11a entspricht, wobei die wechselseitigen Neigungsrichtungen zwischen den beiden Wälzlagern 212 auf der Mittelseite und den beiden Wälzlagern 212 auf den gegenüberliegenden Endseiten umgekehrt gewählt sind. Ferner ist die Drehachse der jeweiligen Wälzlager 212 exzentrisch zu der Mittelachse der Spindelwelle 11. Jedes der Wälzlager 212 ist in Kontakt an einer Stelle mit der inneren Fläche des spiralförmigen Laufrings 11a über den ringförmigen, vorspringenden Abschnitt 212c', und die Kontaktstellen der beiden Wälzlager 212 an der Mittelseite sind von den Kontaktstellen für die beiden Wälzlager 212 auf den gegenüberliegenden Endseiten in Drehrichtung gesehen, um 180° getrennt. Wenn als Folge hiervon der Zylinderkörper 213 durch den Motor 27 drehangetrieben wird, wirkt eine Axialkraft, auf die Spindelwelle 11 über die Wälzlager 212. Diese Art einer Zahnstangenzustelleinrichtung unter Einsatz von Wälzlagern ist beispielsweise aus der offengelegten japanischen Patentanmeldung No. 2000-352450 bekannt. Bei der ersten Ausführungsvariante wird ein ungleichmäßiger Verschleiß vermieden, da das Nadellager 240 sich relativ zu der Spindelwelle 11 dreht, und ein Verschleiß durch den Kontakt mit den Öffnungskanten 11a' des Laufrings 11a auf der Spindelwelle 11 auf jeden Fall verhindert wird. Hierdurch erhält man eine verbesserte und lange Standzeit der Anordnung. Durch den zusätzlichen Einsatz des Nadellagers 240, bei dem es sich um ein Wälzlager als ein Tragkörper handelt, können die Spindelwelle 11und der Zylinderkörper 213 gleichmäßig eine relative Drehbewegung zueinander ausführen, und man erhält einen verbesserten Übertragungswirkungsgrad. Die restlichen Bauteile sind gleich wie bei der zuvor angegebenen bevorzugten ersten Ausführungsform ausgelegt, und entsprechende Teile sind mit den denselben Bezugszeichen versehen.
Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsvariante nach der Erfindung. Die Unterschiede zu der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform sind darin zu sehen, daß die jeweiligen abgeschrägten Kanten 11a' an der Öffnung des spiralförmigen Laufrings 11a in dem äußeren Umfang der Spindelwelle 11 konvex gekrümmt ausgebildet sind, und daß die Abmessungen L1 des spiralförmigen Laufrings 11a in Spindelwellenachsrichtung kleiner als die Abmessungen L2 des Abstands zwischen den Abschnitten des spiralförmigen Laufrings 11a in Spindelwellenachsrichtung gesehen gewählt sind. Wenn in diesem Fall die Öffnungskanten 11a' des spiralförmigen Laufrings 11a abgeschrägt sind, werden die Abmessungen L1, L2 so bestimmt, als wenn die Abschrägung 11a nicht vorhanden wäre, wie dies mit gebrochenen Linien in der Figur eingetragen ist. Auf diese Weise läßt sich eine Druckkraft, welche auf die Innenumfangsfläche der Buchse 40 oder das Nadellager 240 von der äußeren Umfangsfläche der Spindelwelle 11 einwirkt, reduzieren, ein Verschleiß der Buchse 40 oder des Nadellagers 240 läßt sich verhindern, und eine Verschlechterung des Übertragungswirkungsgrades resultierend aus einem Spiel in der Spindelwelle 11 läßt sich ebenfalls verhindern. Die restlichen Bauteile sind wie bei der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ausgelegt, und gleiche oder ähnliche Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Erfindung ist nicht auf die voranstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise kann ein Wälzlager an Stelle der Buchse 40 bei dieser bevorzugten Ausführungsform eingesetzt werden, oder die Buchse 40 kann durch die Kugelumlaufmutter 13 an Ort und Stelle in dem Zahnstangengehäuse 30 gelagert sein. Bei der ersten Ausführungsform kann eine Buchse an Stelle des Nadellagers 240 eingesetzt werden, und das Nadellager 240 kann durch das Zahnstangengehäuse 30 abgestützt werden.
Ferner ist auch die Bauart des Antriebsrades 22 und des getriebenen Rades 21 nicht auf die Ausführungsform eines Kegelrades beschränkt. Ferner kann ein Motor eingesetzt werden, welcher einen Motor hat, welcher integral mit einem sich drehenden Zylinder ausgebildet ist, so daß der sich drehende Zylinder ohne Einsatz einer Getriebeeinrichtung angetrieben wird. Ferner ist die Lenkvorrichtung nach der Erfindung nicht auf eine Servolenkvorrichtung beschränkt, sondern die Erfindung kann beispielsweise auch bei einer automatischen Lenkvorrichtung eingesetzt werden, welche eine Zahnstange nur durch die Abgabeleistung eines Motors antreibt, um ein unbemanntes Fahrzeug längs Führungsmarkierungen auf einer Fahrbahnoberfläche anzutreiben. Auch kann die Erfindung bei einer Lenkvorrichtung eingesetzt werden, bei der eine Lenkung mittels einer Fernübertragung erfolgt, bei welcher nur durch die Abgabeleistung eines Motors eine Zahnstange nach Maßgabe des Lenkbetriebs eines Lenkrads angetrieben wird, welches nicht mechanisch mit den Fahrzeugrädern verbunden ist.

Claims

1. Fahrzeuglenkvorrichtung, welche folgendes aufweist:
ein Antriebsrad (3), welches durch die Lenkbeaufschlagung verdreht wird,
eine Zahnstange (4), welche in Kämmeingriff mit dem Antriebsrad (3) ist,
eine Spindelwelle (11), welche integral mit der Zahnstange (4) ausgebildet ist,
einen sich drehenden Zylinder (13, 213), welcher in Kämmeingriff mit der Spindelwelle (11) über Wälzelemente (12, 212a) ist,
einen Motor (27), welcher den sich drehenden Zylinder (13, 213) antreibt,
ein Zahnstangengehäuse (30), welches den sich drehenden Zylinder (13, 213) drehbar lagert, und
ein Zahnstangentragteil (9), welches die Zahnstange (4) in einer Position abstützt, in welcher die Zahnstange (4) in Kämmeingriff mit dem Antriebsrad (3) ist, und die einen Lenkwinkel durch Übertragung der Bewegung der Zahnstange (4) auf die Fahrzeugräder verändert,
wobei die Fahrzeuglenkvorrichtung ferner einen Tragkörper (40, 240) aufweist, welcher den äußeren Umfang der Spindelwelle (11) abstützt und im Bewegungsbereich der Spindelwelle (11) angeordnet ist, alle Wälzelemente (12, 212) zwischen dem Tragkörper (40, 240) und dem Zahnstangentragteil (9) angeordnet sind, und wobei die auf die Zahnstange (4) von der Fahrbahnoberfläche wirkenden Belastungen durch den Tragkörper (40, 240) und das Zahnstangentragteil (9) aufgenommen werden.

2. Fahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Tragkörper (40, 240) durch das Zahnstangengehäuse (30) abgestützt ist.

3. Fahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Tragkörper (40, 240) durch den sich drehenden Zylinder (13, 213) abgestützt ist.

4. Fahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 3, bei der ein Wälzlager als Tragkörper (40, 240) angeordnet ist.

5. Fahrzeuglenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der Öffnungskanten (11a') eines spiralförmigen Laufrings (11a) auf dem äußeren Umfang der Spindelwelle (11) abgeschrägt sind.

6. Fahrzeuglenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Abmessung (L1) in Spindelwellenachsrichtung des spiralförmigen Laufrings (11a) auf dem äußeren Umfang der Spindelwelle (11) kleiner als die Abmessung (L2) in Spindelwellenachsrichtung des Abstands zwischen den Abschnitten des spiralförmigen Laufrings (11a) sind.