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Technisches Gebiet:
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drehmomenterfassungsstruktur für eine Servolenkvorrichtung, die bei einer Kraftfahrzeug-Servolenkvorrichtung zum Erfassen eines Lenkmoments von einem Fahrer verwendbar ist, und eine Servolenkvorrichtung, welche diese verwendet.
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Stand der Technik
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Als Drehmomenterfassungsstruktur des Standes der Technik, die bei einer Automobil-Servolenkvorrichtung verwendbar ist, ist beispielsweise die Drehmomenterfassungsstruktur bekannt, die im nachfolgenden Patentdokument 1 beschrieben ist.
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Kurz gesagt, verwendet die Drehmomenterfassungsstruktur des Standes der Technik einen Drehmomentsensor, der mit einem Magnetelement versehen ist, erste und zweite Jochelemente, ein Paar von Magnetflusskonzentratoren, das heißt, erste und zweite magnetische Konzentrierungselemente und einen Magnetsensor. Eine Lenkwelle umfasst zwei Wellenelemente, die miteinander über einen Torsionsstab verbunden sind, sodass sich diese Wellenelemente relativ zueinander drehen. Das Magnetelement ist mit dem Außenumfang eines Wellenelements der beiden Wellenelemente verbunden und mit einer Vielzahl von magnetischen Polen in dessen Umfangsrichtung konfiguriert. Die ersten und zweiten Jochelemente sind ein Paar von ringförmigen Elementen, die aus einem weichmagnetischen Material ausgebildet sind und mit dem Außenumfang des anderen Wellenelements aus den beiden Wellenelementen über eine spezifische Halterung verbunden sind. Jede der Jochhalterungen weist eine Vielzahl von sich radial nach innen erstreckenden Fingern auf. Die Jochhalterungen sind einander axial entgegengesetzt angeordnet.
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Die magnetischen Konzentrierungselemente sind teilweise in einer Umfangsregion von jeweiligen Jochelementen konfiguriert und zwischen die beiden Jochelemente eingeschoben, um zum Erzeugen eines Magnetfelds zwischen den beiden Jochelementen einander axial gegenüberzuliegen. Der Magnetsensor ist in einem Luftspalt untergebracht und platziert, der zwischen diesen magnetischen Konzentrierungselementen definiert ist, um einen Magnetfluss zu erfassen, der zwischen den gegenüberliegenden magnetischen Konzentrierungselementen verläuft. Der Drehmomentsensor ist basierend auf einer Änderung des magnetischen Flusses (einer magnetischen Flussdichte), der vom Magnetsensor erfasst wurde, zum Erfassen eines in die Lenkwelle eingegebenen Drehmoments konfiguriert.
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Referenzliste
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Patentliteratur
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- Patentdokument 1: japanische provisorische Patentveröffentlichung Nr. 2004-309463 (A) .
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Obwohl im Patentdokument 1 nicht dargestellt, wird zum Abstützen der Lenkwelle der Servolenkvorrichtung im Übrigen oftmals ein Lager im Innern eines Gehäuses angeordnet und an einem Mittelbereich (in der Nähe des Verbindungsbereichs der beiden Wellenelemente) der Lenkwelle angeordnet. In einem solchen Fall wird ein separates Befestigungselement zum Fixieren eines Außenrings des Lagers im Gehäuse benötigt. Das Verhältnis zwischen den Abmessungen und der Auslegung des Befestigungselements und des Drehmomentsensors führt zu diversen Schwierigkeiten.
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Das heißt, wenn z. B. der Außendurchmesser des Drehmomentsensors relativ größer als der Innendurchmesser des Befestigungselements festgelegt ist, sind der Drehmomentsensor und das Befestigungselement axial in Reihe angeordnet. Dies führt zum Problem des axial großen Gehäuses, wodurch sich die Gesamtgröße der Vorrichtung erhöht.
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Der oben genannte Sensor ist insbesondere einstückig an der Lenkwelle montiert und dann wird der einstückig montierte Drehmomentsensor in das Gehäuse eingeführt und darin angeordnet. Unter der Annahme, dass aufgrund des oben beschriebenen Abmessungsverhältnisses das Lager auf der gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die Richtung angeordnet ist, in welcher der Drehmomentsensor eingesetzt wurde, muss das Lager von der gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die Einsatzrichtung des einstückig mit der Lenkwelle zusammengebauten Drehmomentsensors eingesetzt und angeordnet werden, nachdem der Drehmomentsensor zusammen mit der Lenkwelle im Gehäuse eingesetzt und angeordnet wurde. Auf diese Weise kann die Lenkwelle, der Drehmomentsensor und das Lager nicht in einer axialen Richtung eingesetzt und angeordnet werden. Dies resultiert in einer mühevollen Montagearbeit.
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Im Hinblick auf die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Drehmomenterfassungsstruktur für eine Servolenkvorrichtung bereitzustellen, welche eine Realisierung der verbessernden Montagearbeit sowie eine Verkleinerung der Vorrichtung ermöglichen kann.
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Lösung des Problems
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Um die vorgenannte und weitere Aufgaben gemäß der vorliegenden Erfindung zu lösen, ist an einer Servolenkvorrichtung, die an einem Kraftfahrzeug montiert ist, eine Drehmomenterfassungsstruktur für die Servolenkvorrichtung vorgesehen, um ein Lenkmoment von einem Fahrer zu erfassen, umfassend eine Lenkwelle mit einer Eingangswelle, die zum synchronen Drehen mit einer Drehung eines Lenkrads konfiguriert ist, und eine Ausgangswelle, die über einen Torsionsstab mit der Eingangswelle zum Übertragen einer Drehung von der Eingangswelle auf gelenkte Räder verbunden ist, ein Gehäuse mit einer axialen Öffnung, die auf einer axialen Seite von gegenüberliegenden axialen Richtungen einer Drehachse der Lenkwelle ausgebildet ist und zum Unterbringen der Ausgangswelle im Gehäuse konfiguriert ist, ein Kugellager, das einen Innenring, Kugeln und einen Außenring aufweist und von der einen axialen Öffnung eingesetzt ist und im Gehäuse zum drehbaren Abstützen der Ausgangswelle im Gehäuse untergebracht und angeordnet ist, ein Befestigungselement, das in einer Kreisbogenform oder Ringform ausgebildet ist und von der einen axialen Öffnung in das Gehäuse eingesetzt und darin angeordnet ist und zum Befestigen des Außenrings am Gehäuse mit dem Befestigungselement konfiguriert ist, das am Gehäuse in einem Zustand befestigt ist, bei dem ein Ende des Befestigungselements mit dem Außenring in einem Anschlag-Eingriff gebracht wurde, und einen Drehmomentsensor, der einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als das Befestigungselement festgelegt ist und zum Erzeugen eines elektrischen Signals konfiguriert ist, das sich gemäß einem Maß einer Torsionsverformung des Torsionsstabs ändert.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die gegenseitige Beeinträchtigung zwischen dem Befestigungselement und dem Drehmomentsensor in der radialen Richtung zu vermeiden. Daher können das Befestigungselement und der Drehmomentsensor einander radial überlappend angeordnet werden, wodurch eine Verkleinerung der Vorrichtung gewährleistet ist. Darüber hinaus ist es möglich, die Montagearbeit durch das Montieren des Befestigungselements zu verbessern, indem das Befestigungselement durch den Außenumfang des Drehmomentsensors verlaufend montiert wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine schematische Zeichnung, welche den Aufbau einer Servolenkvorrichtung der Erfindung veranschaulicht.
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2 zeigt eine Querschnittsansicht, die ein erstes Ausführungsbeispiel einer Drehmomenterfassungsstruktur veranschaulicht, genauer gesagt eine Längsschnittansicht, welche das in 1 dargestellte Lenksystem (die Umgebung eines ersten Zahnstangenmechanismus) veranschaulicht.
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3 zeigt eine auseinandergezogene Schnittansicht, welche den in 2 dargestellten Drehmomentsensor selbst veranschaulicht.
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4, zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, welche den in 3 dargestellten Drehmomentsensor veranschaulicht.
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5 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche den wesentlichen Teil der Umgebung des in 2 dargestellten Drehmomentsensors veranschaulicht.
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche die in 4 dargestellte Ringanordnung selbst veranschaulicht.
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7 zeigt eine Längsschnittansicht, die ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungsstruktur entsprechend dem in 2 dargestellten Querschnitt des Lenksystems veranschaulicht.
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8 zeigt eine Längsschnittansicht, die ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungsstruktur gemäß dem in 2 dargestellten Querschnitt des Lenksystems veranschaulicht.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Jeweilige Ausführungsbeispiele einer Drehmomenterfassungsstruktur für eine Servolenkvorrichtung der Erfindung und eine Servolenkvorrichtung für diese werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Im Übrigen wird die Drehmomenterfassungsstruktur in den jeweiligen Ausführungsbeispielen beispielhaft in einer elektrischen Kraftfahrzeug-Zahnstangen-Servolenkvorrichtung dargestellt.
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1–6 zeigen das erste Ausführungsbeispiel der Drehmomenterfassungsstruktur der Erfindung. Wie in 1 dargestellt, ist eine elektrische Servolenkvorrichtung, die eine Zielanwendung darstellt, an dem die Drehmomenterfassungsstruktur verwendet werden kann, so aufgebaut, dass eine Lenkwelle über einen ersten Zahnstangenmechanismus RP1 mit gelenkten Rädern WR, WL verbunden ist, und dass eine zweite Ausgangswelle 6 über einen zweiten Zahnstangenmechanismus RP2 mit den gelenkten Rädern WR, WL verbunden ist. Die Lenkwelle umfasst eine Eingangswelle 1, von der ein Ende mit einem Lenkrad SW verbunden ist, und eine erste Ausgangswelle 3 (die einer Ausgangswelle der Erfindung entspricht), von der ein Ende über einen Torsionsstab 2 mit der Eingangswelle 1 verbunden ist, sodass sich die erste Ausgangswelle und die Eingangswelle relativ zueinander drehen. Der erste Zahnstangenmechanismus ist auf einer Seite in Fahrzeugaufbau-Breitenrichtung angeordnet. Die zweite Ausgangswelle ist über ein spezielles Untersetzungsgetriebe 5, wie zum Beispiel einem Schneckengetriebe oder dergleichen, mit einem elektronischen Motor M verbunden, der mittels einer elektronischen Steuereinheit ECU 4 auf ein Ausgangssignal eines Drehmomentsensors TS ansprechend antriebsgesteuert wird, der am Außenumfang der Lenkwelle angeordnet ist. Der zweite Zahnstangenmechanismus ist auf der gegenüberliegenden Seite in der Fahrzeugaufbau-Breitenrichtung angeordnet.
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Hierbei umfasst der erste Zahnstangenmechanismus RP1 ein erstes Ritzel-Zahnrad 3a und ein erstes Zahnstangen-Zahnrad 8a. Das erste Ritzel-Zahnrad ist am anderen Ende der ersten Ausgangswelle 3 ausgebildet. Beide Enden einer Zahnstange 8 sind über Spurstangen 7, 7 mit jeweiligen gelenkten Rädern WR, WL verbunden. Das erste Zahnstangen-Zahnrad 8a ist innerhalb einer vorgegebenen Region auf einer Seite der Zahnstange 8 ausgebildet. Der zweite Zahnstangenmechanismus RP2 umfasst ein zweites Ritzel-Zahnrad 6a und ein zweites Zahnstangen-Zahnrad 8b. Das zweite Ritzel-Zahnrad ist am oberen Ende der zweiten Ausgangswelle 6 ausgebildet. Das zweite Zahnstangen-Zahnrad 8b ist innerhalb einer vorgegebenen Region auf der anderen Seite der Zahnstange 8 ausgebildet.
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Mit der oben beschriebenen Anordnung tritt eine Torsionsverformung des Torsionsstabs 2 als Reaktion auf ein vom Lenkrad SW in die Eingangswelle 1 eingegebenes Lenkmoment auf. Eine Drehbewegung der ersten Ausgangswelle 3, die sich basierend auf einem Drehmoment dreht, das durch eine aus der Torsionsverformung entstehende Rückstellung des Torsionsstabs 2 verursacht wird, wird über den ersten Zahnstangenmechanismus RP1 in eine geradlinige Bewegung der Zahnstange 8 umgewandelt. Eine Drehbewegung der zweiten Ausgangswelle 6, die sich basierend auf einem Unterstützungslenkmoment dreht, die vom Motor M als Reaktion auf das Lenkmoment erzeugt wird, wird über den zweiten Zahnstangenmechanismus RP2 in eine geradlinige Bewegung der Zahnstange 8 umgewandelt. Hierbei ist es möglich, die Richtungen der gelenkten Räder WR, WL zu verändern, wobei eine Lenkunterstützung durch den Elektromotor M bereitgestellt wird.
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Wie aus den Zeichnungen, insbesondere aus 2, hinsichtlich der Lenkwelle ersichtlich, sind das andere Ende der Eingangswelle 1 und der gesamte Wellenabschnitt der ersten Ausgangswelle 3 in einem Gehäuse 10 untergebracht, das in obere und untere Hälften unterteilt ist. Hierbei wird das Gehäuse 10 durch Befestigen eines Gehäuse-Hauptkörpers 11 und eines Abdeckelements 12 aneinander mit einer Vielzahl von Schraubbolzen 13 gebildet, die in Umfangsrichtung des Abdeckelements angeordnet sind. Der erste Zahnstangenmechanismus RP1 ist im Gehäuse-Hauptkörper untergebracht. Das Abdeckelement ist zum Schließen des oberen Öffnungsendes des Gehäuse-Hauptkörpers 11 vorgesehen und zum Abstützen der Eingangswelle 1 konfiguriert.
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Hinsichtlich der Lenkwelle wird auch das andere Ende der ersten Eingangswelle 3, das im Gehäuse-Hauptkörper 11 untergebracht ist, durch ein ausgangsseitiges Lager B1, das ein bekanntes Nadellager ist, und ein eingangsseitiges Lager B2 abgestützt, das ein bekanntes Nadellager ist. Die Umgebung des Verbindungsbereichs der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 3, die dem Mittelbereich der Lenkwelle entspricht, d. h., die Umgebung des einen Endes der ersten Ausgangswelle 3, wird durch ein Kugellager 14 drehbar abgestützt, das mit einem vergleichsweise großen Durchmesser im Vergleich zum Lager B1 sowie zum Lager B2 ausgebildet ist.
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Das eine Ende der Eingangswelle 1 ist über ein vorgegebenes Verbindungselement (nicht dargestellt) mit der Lenkwelle SW verbunden. Das andere Ende der Eingangswelle 1, ein Torsionsstab-Gehäuseteil 1a, ist entlang der Axialrichtung gebohrt, sodass fast die gesamte Länge des Torsionsstabs 2 im Torsionsstab-Gehäuseteil 1a untergebracht ist. Das andere Ende der Eingangswelle 1 ist ebenfalls als Einpass- und Einsatzbereich 1b mit vergleichsweise kleinem Durchmesser konfiguriert, der in eine (später beschriebene) axiale Bohrung 3e der ersten Ausgangswelle 3 eingepasst und eingesetzt ist. Der Einpass- und Einsatzbereich 1b und das untere Ende des Torsionsstabs 2, das aus dem Einpass- und Einsatzbereich 1b vorragt, sind beide in der (später beschriebenen) Bohrung 3e der ersten Ausgangswelle 3 untergebracht, sodass die Eingangswelle 1 und die erste Ausgangswelle 3 über den Torsionsstab 2 miteinander verbunden sind. Am oberen Abschnitt des Einpass- und Einsatzbereichs 1b ist außerdem ein Joch-Montagebereich mit vergleichsweise großem Durchmesser vorgesehen. Der Joch-Montagebereich mit vergleichsweise großem Durchmesser ist als abgestufter Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser in unmittelbarer Nähe des Einpass- und Einsatzbereichs 1b ausgebildet.
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Die erste Ausgangswelle 3 ist mit einem Bereich 3b mit großem Durchmesser, der einen maximalen Durchmesser aufweist, einem Bereich 3c mit mittlerem Durchmesser, einem Bereich 3d mit kleinem Durchmesser, der einen minimalen Durchmesser aufweist, und dem Ritzel-Zahnrad 3a konfiguriert. Der Bereich 3b mit großem Durchmesser ist an einem Ende der ersten Ausgangswelle 3 vorgesehen und mit einem Außendurchmesser X2 dimensioniert, der größer als ein Außendurchmesser X1 des Joch-Montagebereichs 1c ist. Der Bereich mit großem Durchmesser wird zum Befestigen eines (später beschriebenen) Magnetelements 20 daran verwendet. Der Bereich mit mittlerem Durchmesser ist als abgestufter Abschnitt mit reduziertem Durchmesser ausgebildet, dessen Durchmesser sich vom Bereich 3b mit großem Durchmesser zum anderen Ende der ersten Ausgangswelle verringert, und ist zum Abstützen durch das Kugellager 14 konfiguriert. Der Bereich 3d mit kleinem Durchmesser ist am anderen Ende der ersten Ausgangswelle vorgesehen und zum Abstützen durch das ausgangsseitige Lager B1 konfiguriert. Das Ritzel-Zahnrad 3a ist zwischen dem Bereich 3d mit kleinem Durchmesser und dem Bereich 3c mit mittlerem Durchmesser vorgesehen. Die axiale Bohrung 3e ist in das eine Ende der ersten Ausgangswelle 3 gebohrt, um sowohl den Einpass- und Einsatzbereich der Eingangswelle 1 als auch das untere Ende des Torsionsstabs 2 in der axialen Bohrung aufzunehmen und unterzubringen. Das andere Ende der Eingangswelle 1 ist in der axialen Bohrung 3e untergebracht, um so relativ zur axialen Bohrung drehbar zu sein. Im Gegensatz dazu ist das untere Ende des Torsionsstabs 2 in der axialen Bohrung befestigt, um so zusammen mit der axialen Bohrung drehbar zu sein.
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Wie in 2–3 dargestellt, ist der Gehäuse-Hauptkörper 11 aus einem auf Aluminium basierenden Material ausgebildet und als im Wesentlichen zylindrische, abgestufte Bohrung mit reduziertem Durchmesser ausgebildet, deren Durchmesser sich von ihrem Öffnungsende nach unten verringert. Der Gehäuse-Hauptkörper ist aus einem Ritzel-Gehäuseteil 15 und einem zylindrischen Zahnstangen-Gehäuseteil 11b gebildet. Der Ritzel-Gehäuseteil ist zum Unterbringen der Ritzelseite des ersten Zahnstangenmechanismus RP1 (d. h. der ersten Ausgangswelle 3) konfiguriert. Der Zahnstangen-Gehäuseteil ist am unteren Ende des Ritzel-Gehäuseteils 11a vorgesehen und im Wesentlichen senkrecht zum Ritzel-Gehäuseteil 11a angeordnet. Der Zahnstangen-Gehäuseteil ist zum Unterbringen der Zahnstangenseite des ersten Zahnstangenmechanismus RP1 (d. h. der Zahnstange 8) konfiguriert. Der Drehmomentsensor TS und das Kugellager 14 sind in einem Abschnitt 15 mit großem Durchmesser untergebracht, der auf der Seite des Öffnungsendes des Ritzel-Gehäuseteils 11a ausgebildet ist. Das andere Ende der ersten Ausgangswelle 3 ist in einem Abschnitt 16 mit kleinem Durchmesser untergebracht, der auf der gegenüberliegenden Seite des Öffnungsendes ausgebildet ist.
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Der oben beschriebene Abschnitt 15 mit großem Durchmesser ist mit einem Lagergehäuseteil 15a, einem Innengewindeteil 15b, einem Ringbefestigungs-Schulterteil 15c und einem Gehäusebefestigungsteil 15d ausgebildet. Der Lagergehäuseteil ist am innersten Ende des Abschnitts 15 mit großem Durchmesser zum Unterbringen des Kugellagers 14 darin vorgesehen. Der Innengewindeteil 15b ist als Gewindeabschnitt mit etwas vergrößertem Durchmesser ausgebildet, dessen Durchmesser sich vom Lagergehäuseteil 15a zum Öffnungsende hin vergrößert, und so konfiguriert, dass eine (später beschriebene) Sicherungsmutter 18 in den Innengewindeteil geschraubt ist. Das Ringbefestigungs-Schulterteil ist als abgestufter Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser ausgebildet, dessen Durchmesser sich vom Innengewindeteil 15b zum Öffnungsende hin weiter vergrößert, und wird zum Halten oder Befestigen einer (später beschriebenen) Ringanordnung RA daran (d. h. zum Befestigen eines (später beschriebenen) Isolierungsteils 53 daran) verwendet. Der Gehäuse-Befestigungsteil ist als Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser konfiguriert, dessen Durchmesser sich vom Ringbefestigungs-Schulterabschnitt 15c zum Öffnungsende hin vergrößert, und wird zum Befestigen des Abdeckelements 12 daran verwendet. Darüber hinaus sind Innengewindelöcher 15e in der Außenumfangsfläche des Öffnungsendes des Gehäusebefestigungsteils 15d zum aneinander Befestigen des Gehäuse-Hauptkörpers 11 und des Abdeckelements 12 mit Schraubbolzen 13 ausgebildet, die in die jeweiligen Innengewindelöcher eingeschraubt werden.
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Gleichermaßen wie der Gehäuse-Hauptkörper 11 ist das Abdeckelement 12 aus einem auf Aluminium basierenden Material ausgebildet und an dessen Mitte mit einer Wellen-Einsatzöffnung 12a (einer Durchgangsöffnung) ausgebildet, in welche die Eingangswelle 1 eingefügt ist. Das Abdeckelement weist darüber hinaus einen angeflanschten Teil 12b auf, der von dessen Umfang vorstehend ausgebildet ist. Eine Vielzahl von Schrauben-Einsatzlöchern 12c (Durchgangslöchern) sind im angeflanschten Teil ausgebildet und so konfiguriert, dass die zuvor beschriebenen Schraubbolzen 13 in die jeweiligen Schrauben-Einsatzlöcher eingefügt sind. Darüber hinaus ist ein Befestigungs-Vorsprungsteil 12d von der Stirnfläche des Abdeckelements 12 vorstehend ausgebildet, die dem Gehäuse-Hauptkörper 11 zugewandt ist, und konfiguriert, um ein Befestigen des Befestigungs-Vorsprungteils am Gehäuse-Befestigungsteil 15a zu ermöglichen. Somit kann eine koaxiale Anordnung der beiden Elemente 11, 12, d. h., eine koaxiale Abstützung der Lenkwelle durch die beiden Elemente 11, 12 durch Einpassen und Einsetzen des Befestigungs-Vorsprungteils 12d in den Gehäuse-Befestigungsteil 15d sichergestellt werden.
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Das Kugellager 14 ist aus einem Innenring 14a, einem Außenring 14b und Kugeln 14c gebildet. Der Innenring ist befestigt und gehalten, um zwischen dem Bereich 15 mit großem Durchmesser und einem C-Ring 17 eingeschlossen zu sein, der am unteren Ende des Bereichs 3c mit mittlerem Durchmesser der ersten Ausgangswelle 3 montiert ist. Der Außenring ist im Lagergehäuseteil 15a untergebracht und angeordnet und zum Befestigen und Halten konfiguriert, um zwischen der innersten Stirnwand des Lagergehäuseteils 15a und der im Wesentlichen hohlzylindrischen Sicherungsmutter 18 eingeschlossen zu sein, die als Befestigungselement dient. Die Kugeln sind eine Vielzahl von Wälzelementen, die zwischen dem Innenring 14a und dem Außenring 14b eingefügt sind, wobei ein Rollkontakt zwischen diesen gewährleistet ist.
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Hierbei ist die Sicherungsmutter 18 aus einem vorgeschriebenen Zinkmaterial ausgebildet. Die Sicherungsmutter ist mit einem annähernd konstanten Innendurchmesser Y1 konfiguriert. Außerdem ist deren Außendurchmesser als abgestufter Abschnitt mit abgestuftem Durchmesser konfiguriert. Konkret ist der axiale Zwischenbereich der Sicherungsmutter als dickwandiger Abschnitt mit einem maximalen Durchmesser und einer maximalen Wanddicke ausgebildet. Ein Außengewindeteil 18a, das in einem Gewindeeingriff mit dem Innengewindeteil 15b gebracht ist, ist um den Umfang des Zwischenbereichs ausgebildet. Ein an der oberen Endseite des Außengewindeteils 18a ausgebildeter Bereich ist als dünnwandiger Abschnitt konfiguriert, der dünner als der Außengewindeteil 18a ist, um die Unterbringung und Anordnung des dünnwandigen Abschnitts im Innern des (später beschriebenen) Isolierungsteils 53 zu ermöglichen. Ein Bereich, der auf der unteren Endseite des Außengewindeteils 18a ausgebildet ist, ist als Einpressteil 18b mit minimaler Wanddicke konfiguriert, in das der Außenring 14b eingepresst ist.
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Wie in 2–6 dargestellt, ist der Drehmomentsensor TS hauptsächlich aus dem Magnetelement 20, einem Paar von Jochelementen, d. h. ersten und zweiten Jochelementen 31, 32, einem Paar von Magnetflusskonzentratoren, d. h. ersten und zweiten magnetischen-Konzentrierungsringen 51, 52, und einem Paar von Magnetsensoren 60, 60 ausgebildet. Das Magnetelement 20 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet und zum Montieren und Befestigen auf dem Bereich 3b mit großem Durchmesser der ersten Ausgangswelle 3 konfiguriert, um zusammen mit der ersten Ausgangswelle 3 drehbar zu sein. Das erste Jochelement und das zweite Jochelement sind als Paar von im Wesentlichen ringförmigen oder zylindrischen Elementen konfiguriert, die aus einem weichmagnetischen Material ausgebildet sind. Diese Jochelemente sind beide am Joch-Montagebereich 1c der Eingangswelle 1 montiert und befestigt, um zusammen mit der Eingangswelle 1 drehbar zu sein. Eine Endseite (die untere Endseite in 2) dieser Jochelemente ist radial gegenüber dem Magnetelement 20 angeordnet. Darüber hinaus sind das erste Jochelement und das zweite Jochelement voneinander beabstandet ohne direkte Verbindung zwischen diesen konfiguriert. Der erste magnetische Konzentrierungsring und der zweite magnetische Konzentrierungsring sind in einem radialen Abstand C1 untergebracht und angeordnet, der zwischen dem ersten Jochelement 31 und dem zweiten Jochelement 32 auf der anderen Endseite dieser Jochelemente 31, 32 definiert ist, und im Wesentlichen in einer Ringform ausgebildet, um ein Magnetfeld (einen magnetischen Fluss) zu konzentrieren, der durch das Magnetelement 20 erzeugt wird und zur anderen Endseite dieser Jochelemente 31 32 innerhalb einer vorgegebenen Region austritt. Der Magnetsensorpaar 60, 60 ist in einem vorgegebenen Luftspalt zwischen diesen beiden magnetischen Konzentrierungsringen 51, 52 in einem radialen Abstand C2 untergebracht und angeordnet, der zwischen diesen definiert ist, um einen magnetischen Fluss zu erfassen, der zwischen diesen magnetischen Konzentrierungsringen 51, 52 verläuft.
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Das Magnetelement 20 ist aus einem Permanentmagnet 21 und einer Hülse 23 aufgebaut. Der Permanentmagnet ist aus einem magnetischen Material ausgebildet und in einer Ringform ausgebildet. Der Permanentmagnet ist mit einer Vielzahl von Polen konfiguriert, die so angeordnet sind, dass zwei unterschiedliche Pole (d. h. ein Nordpol und ein Südpol) sich einander in der Umfangsrichtung abwechseln. Die Hülse ist aus einem vorgeschriebenen Metallmaterial ausgebildet und in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Ein Ende der Hülse ist mit dem Innenumfang des Permanentmagnets 21 in einem isolierten Zustand über ein Isolierungsteil 22 verbunden, das aus einem vorgeschriebenen Harzmaterial ausgebildet ist. Diese Komponenten 21, 23 sind über das zuvor beschriebene Harzmaterial einstückig geformt und miteinander vereinigt. Das Magnetelement wird am Außenumfang der ersten Ausgangswelle 3 über die Hülse 23 durch ein umfangsseitiges Laserschweißen des oberen Endes der Hülse 23 fest verbunden, die am Bereich 3b mit großem Durchmesser der ersten Ausgangswelle 3 befestigt ist.
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Genauer gesagt ist die Hülse 23 als Abschnitt mit abgestuftem Durchmesser ausgebildet, um einen minimalen Innendurchmesser Y2 (den später beschriebenen Innendurchmesser des anderen Endes 23c) aufzuweisen, der größer als der maximale Außendurchmesser X1) der Außendurchmesser des Joch-Montagebereichs 1c) der Eingangswelle 1 ist. Die Hülse ist am Bereich 3b mit großem Durchmesser von der Seite der Eingangswelle 1 dadurch befestigt, dass ein abgestufter Teil 23b eines Endes 23a der Hülse 23, der als abgestufter Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser ausgebildet ist, in einen Anschlag-Eingriff mit einer Stirnfläche des Bereichs 3b mit großem Durchmesser der ersten Ausgangswelle 3 gebracht ist. Der zuvor beschriebene Permanentmagnet 21 ist mit dem Außenumfang des anderen Endes 23c fest verbunden, der einen vergleichsweise kleinen, sich radial nach innen reduzierenden Durchmesser im Vergleich zum einen Ende 23a aufweist. Der Permanentmagnet 21 und der Bereich 3b mit großem Durchmesser sind einander axial überlappend dadurch konfiguriert, dass der Außendurchmesser X3 des Permanentmagnets 21, das heißt der Außendurchmesser X3 des einen Endes 23a, das den Permanentmagnet 21 beinhaltet, kleiner als der Außendurchmesser X2 des Bereichs 3b mit großem Durchmesser der ersten Ausgangswelle 3 festgelegt ist. Mittels der vorbeschriebenen Konfiguration ist es möglich, den toten Raum, der um den Joch-Befestigungsbereich 1c mit dem Bereich 3c mit großem Durchmesser der ersten Ausgangswelle 3 definiert ist, effektiv zu nutzen, wodurch sich die radiale Abmessung des Drehmomentsensors TS reduziert. Darüber hinaus ist das Magnetelement 20 so konfiguriert, dass das eine Ende 23a der Hülse 23 am Bereich 3b großem Durchmesser der ersten Ausgangswelle 3 befestigt ist, wobei der abgestufte Teil 23b in einen Anschlag-Eingriff mit der Stirnfläche des Bereichs 3b mit großem Durchmesser gebracht ist. Gleichermaßen wie die anderen Bauteile (d. h. die ersten und zweiten Jochelemente 31, 32 und dergleichen) ist es somit möglich, das Magnetelement 20 von der Seite der Eingangswelle 1 einzubauen oder zu montieren und zu befestigen, wodurch sich die später beschriebene Montagearbeit der Vorrichtung verbessert.
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Das erste Jochelement 31 ist in einem Längsquerschnitt in einer Absatzform ausgebildet, sodass ein Ende einen vergleichsweise großen Durchmesser aufweist und das andere Ende einen vergleichsweise kleinen Durchmesser aufweist. Das erste Jochelement ist an dem einen Ende mit einem ersten verzahnten Bereich 41 mit einer Vielzahl von klauenförmigen Zähnen und am anderen Ende mit einem ersten ringförmigen Bereich 43 ausgebildet. Der erste verzahnte Bereich ist in einem Längsquerschnitt in einer im Wesentlichen umgekehrten L-Form ausgebildet, sodass der erste verzahnte Bereich als Abschnitt mit einem radial nach außen vergrößerten Durchmesser konfiguriert ist, und dass die Vielzahl der klauenförmigen Zähne koaxial zur Lenkwelle (einer Drehachse Z) angeordnet sind und voneinander in vorgegebenen Umfangsabständen um den gesamten Umfang des Magnetelements 20 beabstandet und in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Der erste ringförmige Bereich ist längs der Umfangsrichtung der Drehachse Z kontinuierlich ausgebildet und in Ringform ausgebildet, die sich längs der einen Richtung (in 2 nach oben) erstreckt. Der erste ringförmige Bereich 43 ist mit den Basisbereichen (Basisenden) der klauenförmigen Zähne des ersten verzahnten Bereichs 41 einstückig verbunden, sodass die klauenförmigen Zähne des ersten verzahnten Bereichs und der erste ringförmige Bereich miteinander vereinigt sind. Hierbei ist ein Außendurchmesser X4 des ersten ringförmigen Bereichs 43 kleiner als ein Außendurchmesser X5 des ersten verzahnten Bereichs 41 und eines (später beschriebenen) zweiten verzahnten Bereichs 42 dimensioniert oder festgelegt.
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Das zweite Jochelement 32 ist in einem Längsquerschnitt in einer Absatzform ausgebildet, sodass ein Ende einen vergleichsweise kleinen Durchmesser aufweist und das andere Ende einen vergleichsweise großen Durchmesser aufweist. Das zweite Jochelement ist am einen Ende mit dem zweiten verzahnten Bereich 42, der eine Vielzahl von klauenförmigen Zähnen aufweist, und am anderen Ende mit einem zweiten ringförmigen Bereich 44 ausgebildet. Der zweite verzahnte Bereich ist in einem Längsquerschnitt in einer im Wesentlichen umgekehrten L-Form ausgebildet, sodass der zweite verzahnte Bereich als Abschnitt mit sich radial nach innen reduzierendem Durchmesser konfiguriert ist, und dass die Vielzahl der klauenförmigen Zähne koaxial zur Drehachse Z angeordnet sind und voneinander in vorgegebenen Umfangsabständen um den Gesamtumfang des Magnetelements 20 beabstandet sind, und dass die klauenförmigen Zähne des ersten verzahnten Bereichs 41 und die klauenförmigen Zähne des zweiten verzahnten Bereichs 42 einander in Umfangsrichtung abwechseln. Der zweite ringförmige Bereich ist längs der Umfangsrichtung der Drehachse Z kontinuierlich konfiguriert und in einer Ringform ausgebildet, die sich entlang der einen Richtung (in 2 nach oben) der gegenüberliegenden axialen Richtungen der Drehachse Z erstreckt. Der zweite ringförmige Bereich 44 ist mit den Basisbereichen (Basisenden) der klauenförmigen Zähne des zweiten verzahnten Bereichs einstückig verbunden, sodass die klauenförmigen Zähne des zweiten verzahnten Bereichs und der zweite ringförmige Bereich miteinander vereinigt sind. Hierbei ist ein Außendurchmesser X6 des zweiten ringförmigen Bereichs 44 größer als der Außendurchmesser X5 der ersten und zweiten verzahnten Bereiche 41, 42 und kleiner als der Innendurchmesser Y1 der Sicherungsmutter 18 festgelegt. Zumindest ein Teil (das untere Ende im dargestellten Ausführungsbeispiel) des zweiten ringförmigen Bereichs 44 überlappt die Sicherungsmutter 18 radial. Das heißt, der zweite ringförmige Bereich ist konfiguriert, um teilweise an der Innenumfangsseite der Sicherungsmutter 18 untergebracht zu sein.
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Um einen vereinigten Körper (nachfolgend als „Jochanordnung YA” bezeichnet) des ersten Jochelements 31 und des zweiten Jochelements 32 zu bilden, werden die klauenförmigen Zähne des ersten verzahnten Bereichs 41 und die klauenförmigen Zähne des zweiten verzahnten Bereichs 42, die in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, miteinander über ein Isolierungsteil 33 in einem spezifischen Zustand vereinigt, bei dem die klauenförmigen Zähne des ersten verzahnten Bereichs 41 und die klauenförmigen Zähne des zweiten verzahnten Bereichs 42 einander abwechselnd auf dem gleichen Umfang angeordnet sind, und der zweite ringförmige Bereich 44 außerhalb des ersten ringförmigen Bereichs 43 gelegt ist und radial gegenüber und beabstandet vom ersten ringförmigen Bereich angeordnet ist. Darüber hinaus wird eine Hülse 34, die aus einem vorgeschriebenen Metallmaterial ausgebildet ist und in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet ist, mit der Innenumfangsseite des ersten ringförmigen Bereichs 43 über das Isolierungsteil 43 vereinigt. Die Jochanordnung ist mit dem Außenumfang der Eingangswelle 1 über die Hülse 34 fest verbunden. Genauer gesagt ist die oben beschriebene Hülse 34 als abgedeckter zylindrischer Abschnitt mit einer Wellen-Einsatzöffnung 34a konfiguriert, deren Innendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser X1 des Joch-Montagebereichs 1c festgelegt ist. In einem bestimmten Zustand, bei dem eine obere Stirnwand 34b der Hülse vom einen Ende der Eingangswelle 1 am Joch-Montagebereich 1c befestigt wurde, um die obere Stirnwand 34b in einen Anschlag-Eingriff mit der oberen Stirnfläche des Joch-Montagebereichs 1c der Eingangswelle 1 zu bringen, wird die Jochanordnung mit der ersten Ausgangswelle 3 über die Hülse 34 durch ein umfangsseitiges Laserschweißen des oberen Endes der Hülse 34, die am Joch-Montagebereich 1c der Eingangswelle 1 befestigt ist, gleichermaßen wie das Magnetelement 20 fest verbunden.
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Der zuvor beschriebene erste verzahnte Bereich 41 ist aus einem sich axial erstreckenden ersten Abschnitt 41a, der sich entlang der Axialrichtung der Drehachse Z erstreckt und dem Permanentmagnet 21 radial gegenüberliegt, und einem sich radial erstreckenden Abschnitt 41b gebildet, der vom sich axial erstreckenden ersten Abschnitt 41a gebogen ist und sich entlang der radialen Richtung der Drehachse Z erstreckt. Gleichermaßen ist der zuvor beschriebene zweite verzahnte Bereich 42 durch einen sich axial erstreckenden zweiten Abschnitt 42a, der sich entlang der Axialrichtung der Drehachse Z erstreckt und dem Permanentmagnet 21 radial gegenüberliegt, und einem sich radial erstreckenden Abschnitt 42b gebildet, der vom sich axial erstreckenden Abschnitt 42a gebogen ist und sich entlang der radialen Richtung der Drehachse Z erstreckt. Durch die Festlegung des Außendurchmessers X6 des zweiten ringförmigen Bereichs 44 sind der sich radial erstreckende zweite Abschnitt 42b und der Permanentmagnet 21 einander radial überlappend konfiguriert.
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Jeder der zuvor beschriebenen ersten und zweiten magnetischen Konzentrierungsringe 51, 52 ist in einer Kreisbogenform mit Umfangsenden ausgebildet. Jeder dieser magnetischen Konzentrierungsringe ist zum Umschließen der Drehachse Z innerhalb einer vorgegebenen Umfangsregion von mehr als 180 Grad konfiguriert. Der erste magnetische Konzentrierungsring 51 ist im Innern des zweiten magnetischen Konzentrierungsrings angeordnet, wohingegen der zweite magnetische Konzentrierungsring 52 außerhalb des ersten magnetischen Konzentrierungsrings angeordnet ist, sodass beide magnetische Konzentrierungsringe einander radial überlappend angeordnet sind. Diese magnetischen Konzentrierungsringe sind mit jeweiligen teilweise abgeflachten Bereichen, nämlich ersten und zweiten flachen Bereichen 51a, 51b konfiguriert, die einander radial gegenüberliegend und teilweise in der Umfangsrichtung abgeflacht angeordnet sind. Das zuvor beschriebenen Magnetsensorpaar 60, 60 ist im zwischen diesen flachen Bereichen definierten radialen Abstand C2 untergebracht und angeordnet.
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Um einen vereinigten Körper (nachfolgend als „Ringanordnung RA” bezeichnet) zu bilden, sind die ersten und zweiten magnetischen Konzentrierungsringe 51, 52 über den im Wesentlichen zylindrischen Isolierungsteil 53 miteinander vereinigt, der als Ring-Halteelement dient, das aus dem gleichen Harzmaterial wie das Magnetelement 20 und die Jochanordnung YA ausgebildet ist. Im Übrigen ist der Durchmesser des Isolierungsteils 53 so festgelegt, dass ein Außendurchmesser X7, der das Befestigen des Isolierungsteils am zuvor beschriebenen Ringbefestigungs-Schulterteil 15c mit einem größeren Innendurchmesser als die Sicherungsmutter 18 ermöglicht, wodurch eine unerwünschte Beeinträchtigung mit dem Innengewindeteil 15b vermieden wird. Das heißt, es ist möglich, eine Beschädigung des Isolierungsteils 53 aufgrund der unerwünschten Beeinträchtigung zu verhindern, wodurch eine gute Montage der ersten und zweiten magnetischen Konzentrierungsringe 51, 52 (der zuvor beschriebenen Ringanordnung RA) am Gehäuse-Hauptkörper 11 gewährleistet ist.
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Darüber hinaus ist die zuvor beschriebene Ringanordnung RA am Ringbefestigungs-Schulterteil 15c des Gehäuse-Hauptkörpers 11 eingepasst und befestigt, sodass zumindest ein Teil des Isolierungsteils 53 mit der Sicherungsmutter 18 radial überlappt, um die Sicherungsmutter 18 innerhalb einer axialen Region zu umschließen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird durch die Elastizität des Isolierungsteils 53, d. h. mit einer sogenannten Einschnappstruktur, die Ringanordnung RA im Übrigen in Eingriff mit dem Gehäuse-Hauptkörper 11 gebracht und daran befestigt. Auf diese Weise werden der Isolierungsteil 53 und die Sicherungsmutter 18 einander radial überlappend angeordnet, wodurch eine Größenreduzierung der Vorrichtung insbesondere in axialer Richtung gewährleistet ist. Dies trägt zu einer insgesamt verkleinerten Vorrichtung bei.
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Um die Ringanordnung RA, wie in 6 dargestellt, einzupassen und zu befestigen, weist der Isolierungsteil 53 einen Positionierungsvorsprungsteil 53a auf, der von der Außenumfangsfläche vorragend ausgebildet ist. Der Positionierungsvorsprungsteil dient als Eingriffsteil, das in Eingriff mit einem Positionierungsausnehmungsteil (nicht dargestellt) gebracht ist, das als Eingriffsteil dient und auf der Innenumfangsfläche des Ringbefestigungs-Schulterteils 15c ausgebildet ist und längs der Axialrichtung der Drehachse Z ausgeschnitten ist. Der oben beschriebene Ausnehmungs-Vorsprungeingriff sowohl des Ausnehmungsteils als auch des Vorsprungteils ermöglicht die Positionierung der Ringanordnung RA in der Drehrichtung. Demzufolge kann die Montagearbeit des Drehmomentsensors TS verbessert werden.
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Wie in 4–5 dargestellt, ist insbesondere jeder der oben beschriebenen Magnetsensoren 60, 60 im radialen Abstand C2 untergebracht und angeordnet, der zwischen den ersten und zweiten magnetischen Konzentrierungsringen 51, 52 definiert ist. Jeder der Magnetsensoren ist aus einem Erfassungselement 61, das eine integrierte Hall-Schaltung (IC) mit einem Hallelement ist, das darin zum Erfassen eines magnetischen Flusses eingebaut ist, der zwischen den gegenüberliegenden magnetischen Konzentrierungsringen 51, 52 (den radial gegenüberliegenden flachen Bereichen 51a, 51b) verläuft, und einem Verbindungsanschluss 62 zum Verbinden des Erfassungselements 61 mit einer Steuerplatine 63 gebildet, die oberhalb des Drehmomentsensors TS angeordnet ist. Das heißt, diese Magnetsensoren 60, 60 selbst sind mit der Steuerplatine 63 über die Verbindungsanschlüsse 62, 62 verbunden und daran befestigt, sodass das Magnetsensorpaar im radialen Abstand C2 mit dem vorgegebenen Luftspalt zwischen den ersten und zweiten magnetischen Konzentrierungsringen 51, 52 (d. h. den ersten und zweiten flachen Bereichen 51a, 52a) aufgenommen und angeordnet ist. Somit erfassen die Magnetsensoren 60, 60 einen magnetischen Fluss, der zwischen diesen magnetischen Konzentrierungsringen 51, 52 verläuft, mittels den Erfassungselementen 61, 61, die den Halleffekt der Hall-Elemente verwenden. Ausgangssignale aus den Erfassungselementen 61, 61, deren Signale sich als Reaktion auf den erfassten magnetischen Fluss verändern, werden zum Berechnen eines Drehmoments in der Steuerplatine 63 verwendet.
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Mit der oben beschriebenen Konfiguration ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Außendurchmesser X6 des zweiten ringförmigen Bereichs 44, der dem maximalen Außendurchmesser des Sensorkörpers des Drehmomentsensors TS entspricht, der durch den Permanentmagnet 21, die ersten und zweiten Jochelemente 31, 32 und das Magnetsensorpaar 60, 60 gebildet ist, das zwischen diesen Jochelementen 31, 32 angeordnet ist, kleiner als der Innendurchmesser Y1 der Sicherungsmutter 18 festgelegt. Nahezu der gesamte axiale Längenbereich L des Sensorkörpers wird an der Innenumfangsseite der Sicherungsmutter 18 untergebracht. Diese Bauteile, nämlich der Drehmomentsensor und die Sicherungsmutter, sind einander radial überlappend angeordnet.
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Der Montagevorgang der Servolenkvorrichtung wird nachfolgend mit Bezug auf 3–5 detailliert beschrieben.
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Zuerst wird die Lenkwelle eingerichtet oder zusammengebaut. Das heißt, das obere Ende des Torsionsstabs 2 wird im Torsionsstab-Gehäuseteil 3a der Eingangswelle 1 montiert und befestigt, und danach wird der Einpass- und Einsatzbereich 1b, der dem anderen Ende der Eingangswelle 1 entspricht, und das untere Ende des Torsionsstabs 2 in die axiale Bohrung 3e der ersten Ausgangswelle 3 eingesetzt, um das untere Ende des Torsionsstabs 2 an der ersten Ausgangswelle 3 zu befestigen.
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Im Anschluss daran werden das Kugellager 14 und der Drehmomentsensor TS zusammengebaut oder an der zusammengebauten Lenkwelle montiert. Das heißt, das Kugellager 14 wird in den Bereich 3c mit mittlerem Durchmesser vom anderen Ende der ersten Ausgangswelle 3 eingepasst und eingesetzt. Die Außenstirnfläche des Innenrings 14a wird mittels des C-Rings 17 in einem Zustand gehalten, bei dem die Innenstirnfläche des Innenrings 14a des Kugellagers 14 in einen Anschlag-Eingriff mit der Innenstirnfläche des Bereichs 3b mit großem Durchmesser der ersten Ausgangswelle 3 gebracht wurde. Somit ist das Kugellager an der ersten Ausgangswelle 3 montiert und befestigt.
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Anschließend wird das zusammengebaute Magnetelement 20 am Bereich 3b mit großem Durchmesser der ersten Ausgangswelle 3 vom einen Ende der Eingangswelle 1 so befestigt, dass der abgestufte Teil 23b der Hülse 23 in einen Anschlag-Eingriff mit der Außenstirnfläche des Bereichs 3b mit großem Durchmesser gebracht ist, wodurch das Magnetelement 20 am Bereich 3b mit großem Durchmesser der ersten Ausgangswelle 3 montiert und befestigt ist.
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Nachdem das Magnetelement 20 eingebaut und montiert ist, wird die Jochanordnung YA am Joch-Montagebereich 1c der Eingangswelle 1 vom einen Ende der Eingangswelle 1 so befestigt, dass die obere Stirnwand 34b der Hülse 34 in einen Anschlag-Eingriff mit der oberen Stirnfläche des Joch-Montagebereichs 1c gebracht ist, wodurch die Jochanordnung YA am Joch-Montagebereich 1c der Eingangswelle 1 montiert und befestigt ist.
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Als nächstes wird die Lenkwellenanordnung, die durch Montieren des Kugellagers 14 und des Drehmomentsensors TS, wie oben beschrieben, gebildet ist, in den Ritzel-Gehäuseteil 11a des Gehäuse-Hauptkörpers 11 eingepasst und angeordnet, in den die Zahnstange 8 eingepasst und montiert wurde. Genauer gesagt wird der Bereich 3b mit kleinem Durchmesser der ersten Ausgangswelle 3 in das ausgangsseitige Lager B1 eingepresst, das im Abschnitt 16 mit kleinem Durchmesser des Gehäuse-Hauptkörpers 11 montiert ist. Darüber hinaus wird das Kugellager 14 eingepresst, um die untere Stirnfläche des Außenrings 14b in einen Anschlag-Eingriff mit der inneren Stirnwand des Lagergehäuseteils 15a des Gehäuse-Hauptkörpers 11 zu bringen, und somit ist die Lenkwelle im Ritzel-Gehäuseteil 11a drehbar untergebracht.
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Danach wird Sicherungsmutter 18 vom einen Ende der Eingangswelle 1 eingepasst und montiert, wobei die Eingangswelle 1 und der Drehmomentsensor TS in die Innenumfangsseite des Sicherungsmutter eingesetzt werden. Die Sicherungsmutter wird in den Innengewindeteil 15b geschraubt, um den Außenring 14b über das Einpressteil 18b gegen die innerste Stirnwand des Lagergehäuseteils 15a zu drücken. Somit ist das Kugellager 14 (der Außenring 14b) am Gehäuse-Hauptkörper 11 mittels des Sicherungsmutter 18 befestigt und gesichert oder fixiert.
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Nachdem die Sicherungsmutter 18 montiert ist, wird die Ringanordnung RA eingepasst und in das Ringbefestigung-Schulterteil 15c vom einen Ende der Eingangswelle 1 so eingefügt, um die Ringanordnung RA an der Sicherungsmutter 18 zu befestigen. Somit ist die Ringanordnung RA am Gehäuse-Hauptkörper 11 gesichert und befestigt.
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Schließlich wird das Abdeckelement 12 am Gehäuse-Hauptkörper 11 vom einen Ende der Eingangswelle 1 so eingepasst, dass das Befestigungs-Vorsprungsteil 15d des Abdeckelements 12 im Gehäuse-Befestigungsteil 15d des Gehäuse-Hauptkörpers 11 befestigt und eingefügt ist. Danach werden der Gehäuse-Hauptkörper 11 und das Abdeckelement 12 mit den durch die Schrauben-Einsatzlöcher 12c in die jeweiligen Innengewindelöcher 15e geschraubten Schraubbolzen 13 aneinander befestigt.
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Wie oben in der Servolenkvorrichtung des dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben, ist der maximale Außendurchmesser X6 des Sensorkörpers des Drehmomentsensors TS kleiner als der Innendurchmesser Y1 der Sicherungsmutter 18 festgelegt, und somit ist es möglich, die gegenseitige Beeinträchtigung zwischen dem Sensorkörper und der Sicherungsmutter 18 in radialer Richtung zu vermeiden.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind insbesondere der Sensorkörper und die Sicherungsmutter 18 innerhalb des nahezu gesamten axialen Längenbereichs L einander radial überlappend angeordnet. Das heißt, der nahezu gesamte axiale Längenbereich L des Sensorkörpers ist so konfiguriert, dass nahezu der gesamte axiale Längenbereich L an der Innenumfangsseite der Sicherungsmutter 18 untergebracht ist. Somit ist es möglich, eine Vergrößerung der Vorrichtung in axialer Richtung der Drehachse Z zu unterdrücken. Dies trägt zu einer Verkleinerung der Vorrichtung bei.
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Durch das Abmessungsverhältnis zwischen dem Sensorkörper und der Sicherungsmutter 18 ist es, wie oben beschrieben, möglich, die Sicherungsmutter 18 am Gehäuse-Hauptkörper 11 zu montieren, die durch den Außenumfang des Sensorkörpers verläuft. Demzufolge ist es möglich, alle Bauteile um den Drehmomentsensor TS von einer Seite (der Oberseite) des Gehäuse-Hauptkörpers 11 zusammenzubauen oder zu montieren. Als Folge davon ist es beim Zusammenbau der Vorrichtung möglich, die Bauteile auf einfache Weise effizient zusammenbauen oder zu montieren, ohne den Gehäuse-Hauptkörper 11 umzudrehen, wodurch sich die Montagearbeit der Vorrichtung verbessert.
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Aufgrund der vorgegebenen Konfiguration des Drehmomentsensors TS, d. h. der vorgegebenen Konfiguration, bei der die Bauteile, die das Magnetelement 20 und die ersten und zweiten Jochelemente 31, 32 und dergleichen beinhalten, in der radialen Richtung der Drehachse Z radial überlappen, und bei der diese Bauteile sich in der axialen Richtung der Drehachse Z erstreckend konfiguriert sind, ist es darüber hinaus möglich, das vorgegebene Abmessungsverhältnis mit der Sicherungsmutter 18 effektiver herzustellen. Das heißt, der Drehmomentsensor TS ist nicht wie üblich radial erstreckend angeordnet, sondern, wie oben beschrieben, axial erstreckend angeordnet. Dadurch ist es möglich, eine kompakte Überlappungsanordnung des Drehmomentsensors mit der Sicherungsmutter 18 zu realisieren. Durch das vorgegebene Abmessungsverhältnis zwischen dem Sensorkörper und der Sicherungsmutter 18 ist es daher möglich, eine Verkleinerung der Vorrichtung zu gewährleisten.
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Im Falle des Drehmomentsensors TS des Ausführungsbeispiels ist als wichtiger Faktor insbesondere jeder der ersten und zweiten ringförmigen Bereiche 43, 44, die beide einen Teil der Erfassungselemente bilden, sich in die eine Richtung der gegenüberliegenden axialen Richtungen der Drehachse Z erstreckend konfiguriert. Dies ermöglicht eine effizientere Unterbringung oder Montage der ersten und zweiten ringförmigen Bereiche 43, 44 an der Innenumfangsseite der Sicherungsmutter 18 im Vergleich zu einer herkömmlichen Anordnung, bei welcher der Sensorkörper sich in radialer Richtung der Drehachse Z erstreckend konfiguriert ist. Infolgedessen trägt dies zur oben beschriebenen kompakten Überlappungsanordnung bei.
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Hinsichtlich einer vorgegebenen Konfiguration der beiden ringförmigen Bereiche 43, 44 ist der Außendurchmesser X4 des ersten ringförmigen Bereichs 43 kleiner als der Außendurchmesser X5 der ersten und zweiten verzahnten Bereiche 41, 42 festgelegt, wohingegen der Außendurchmesser X6 des zweiten ringförmigen Bereichs 44 größer als der Außendurchmesser X5 der ersten und zweiten verzahnten Bereiche 41, 42 und kleiner als der Innendurchmesser Y1 der Sicherungsmutter 18 festgelegt ist. Ein Bereich des Drehmomentsensors TS, der den maximalen Durchmesser aufweist, kann ebenfalls an der Innenumfangsseite der Sicherungsmutter 18 untergebracht werden und somit kann die Vorrichtung weiter verkleinert werden.
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In der festgelegten Konfiguration des zweiten Jochelement 32, bei welcher der zweite ringförmige Bereich 44 sich radial nach außen erstreckend konfiguriert ist, sind zudem der sich radial erstreckende Abschnitt 42b des zweiten verzahnten Bereichs 42, hinsichtlich der sich nach außen erstreckenden Konfiguration, und der Permanentmagnet 21 einander in der Axialrichtung der Drehachse Z überlappend angeordnet. Dadurch kann der ringförmige Bereich 43 weiter verkleinert werden. Dies trägt zur weiteren Verkleinerung der Vorrichtung bei.
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Darüber hinaus ist bei der Anordnung des Magnetelements 20 der Permanentmagnet 21 im toten Raum angeordnet konfiguriert, der zwischen den beiden Wellen 1 und 3 definiert ist. Somit kann die radiale Abmessung um den Permanentmagnet 21 verkleinert werden und folglich kann der Außendurchmesser der ersten und zweiten verzahnten Bereiche 41, 42 auf eine weiter verkleinerte Abmessung festgelegt werden. Dies trägt zu einer noch stärker verkleinerten Vorrichtung bei.
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Die im Wesentlichen hohlzylindrische Sicherungsmutter 18 wird als Befestigungseinrichtung zum Befestigen oder Sichern des Kugellagers 14 verwendet. Dadurch ist es möglich, den Drehmomentsensor an der Innenumfangsseite der Sicherungsmutter 18 unterzubringen, wodurch eine Verkleinerung der Vorrichtung, wie oben beschrieben, sichergestellt wird.
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Hinsichtlich der Sicherungsmutter 18 ist außerdem deren zum Andrücken des Kugellagers 14 ausgebildetes Einpressteil 18b als ausreichend dünnwandiger Abschnitt im Vergleich zur Region der Ausbildung des Außengewindeteils 18a konfiguriert. Wenn die Sicherungsmutter 18 befestigt wird, ist es möglich, eine elastische Verformung des Einpressteil 18b zu begünstigen. Selbst wenn, zum Beispiel aufgrund von hohen Temperaturen, ein Abfall eines Befestigungsdrehmoments der Sicherungsmutter 18 auftritt, ist es demzufolge möglich, einen Rückgang der Haltekraft zum ortsfesten Halten oder Zurückhalten des Außenrings 14b zu unterdrücken.
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Außerdem ist die Sicherungsmutter 18 aus einem Zinkmaterial mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten ausgebildet, der größer als jener eines Aluminiummaterials ist, das ein Herstellungsmaterial des Gehäuse-Hauptkörpers 11 ist. Wenn sich der Gehäuse-Hauptkörper 11 zum Beispiel aufgrund von hohen Temperaturen ausgedehnt hat, ist es somit möglich, einen Rückgang der Haltekraft des Außenrings 14b noch effektiver zu unterdrücken.
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Mit Bezug auf 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungsstruktur und dergleichen dargestellt. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist eine im ersten Ausführungsbeispiel zum Befestigen des Kugellagers 14 verwendete Befestigungseinrichtung modifiziert. Im Übrigen ist die Grundkonfiguration des zweiten Ausführungsbeispiels die gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit Ausnahme der modifizierten Befestigungseinrichtung. Bei der Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels werden die gleichen zum Kennzeichnen von Elementen im ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Bezugszeichen bei den entsprechenden im zweiten Ausführungsbeispiel verwendeten Elementen angewandt, wobei eine detaillierte Beschreibung der gleichen Bezugszeichen weggelassen wird, weil die obige Beschreibung derselben als selbsterklärend erachtet wird.
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Das heißt, anstelle der Verwendung der Sicherungsmutter 18, wie zuvor im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, wird im zweiten Ausführungsbeispiel ein allgemein bekannter Sprengring 70 als Einrichtung zum Befestigen des Kugellagers 14 verwendet. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist im Übrigen ein einfaches Beispiel eines Sprengrings 70 veranschaulicht. Stattdessen kann jeder Typ eines kreisbogenförmigen Halterings, wie zum Beispiel ein sogenannter C-Haltering, verwendet werden.
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Genauer gesagt ist ein Bereich, der dem Innengewindebereich 15b des Gehäuse-Hauptkörpers 11 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht, als gewöhnliches Durchgangsloch mit fast dem gleichen Innendurchmesser wie der benachbarte Lagergehäuseteil 15a ausgebildet und als Lagereinsatzteil 15f konfiguriert. Das Kugellager 14 wird durch Sichern und Einlegen des oben beschriebenen Sprengrings 70 in eine Ringeingriffsnut 15g gesichert und befestigt, die im Innenumfang des unteren Endes des Lagereinsatzteils 15f ausgebildet oder ausgeschnitten ist.
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Mit der oben beschriebenen Konfiguration kann das zweite Ausführungsbeispiel im Wesentlichen die gleiche Funktion und gleiche Effekte wie das erste Ausführungsbeispiel bereitstellen. Durch die Verwendung des Sprengrings 70 ist es im zweiten Ausführungsbeispiel insbesondere möglich, den Sprengring selbst durch einen Einmalvorgang ohne irgendeine Befestigungsarbeit wie im Falle der Sicherungsmutter 18 auf einfache Weise zu montieren und zu befestigen. Somit bietet das zweite Ausführungsbeispiel diverse Vorteile, d. h. eine Erleichterung und Vereinfachung der Montagearbeiten der Vorrichtung.
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Mit Bezug auf 8 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungsstruktur und dergleichen dargestellt. Im dritten Ausführungsbeispiel wird ebenfalls eine im ersten Ausführungsbeispiel zum Befestigen des Kugellagers 14 verwendete Befestigungseinrichtung modifiziert. Im Übrigen ist die Grundkonfiguration des dritten Ausführungsbeispiels die gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit Ausnahme der modifizierten Befestigungseinrichtung. Bei der Beschreibung des dritten Ausführungsbeispiels werden gleichermaßen wie beim zweiten Ausführungsbeispiel die zum Kennzeichen von Elementen im ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Bezugszeichen bei den entsprechenden im dritten Ausführungsbeispiel verwendeten Elementen verwendet, wobei eine detaillierte Beschreibung der gleichen Bezugszeichen weggelassen wird, weil die obige Beschreibung derselben als selbsterklärend erachtet wird.
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Das heißt, anstelle der Verwendung der Sicherungsmutter 18 (einem separaten Element), die, wie zuvor im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, vom Gehäuse-Hauptkörper 11 getrennt ist, ist im dritten Ausführungsbeispiel als Einrichtung zum Befestigen des Kugellagers 14 der Gehäuse-Hauptkörper 11 selbst auch zum Bereitstellen der Befestigungseinrichtung konfiguriert.
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Genauer gesagt ist der Gehäuse-Hauptkörper 11, wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, weiterhin in obere und untere Hälften unterteilt. Das heißt, der Gehäusehauptkörper ist aus einem ersten Gehäuse 71 und einem zweiten Gehäuse 72 gebildet, die mit einer Vielzahl von Schraubbolzen 19 aneinander befestigt sind. Das Kugellager 14 ist mittels der befestigten Gehäuse 71, 72 mit einem Paar von gegenüberliegenden Lagerhalteteilen, d. h. einem ersten Lagerhalteteil 71a und einem zweiten Lagerhalteteil 72a, sandwichartig eingeklemmt und befestigt, die an jeweiligen zusammenpassenden Enden der ersten und zweiten Gehäuse 71, 72 ausgebildet sind.
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Mit der oben beschriebenen Konfiguration kann das dritte Ausführungsbeispiel im Wesentlichen die gleiche Funktion und Effekte wie das erste Ausführungsbeispiel bereitstellen. Insbesondere durch die Verwendung der Sandwichstruktur, welche die beiden geteilten Gehäuse 71, 72 im dritten Ausführungsbeispiel verwendet, besteht keine Notwendigkeit einer zusätzlichen Bearbeitung des Innengewindeteils 15b oder der Ringeingriffsnut 15g im Gehäuse-Hauptkörper 11. Somit weist das dritte Ausführungsbeispiel diverse Vorteile, d. h. eine verbesserte Produktivität der Vorrichtung, wie zum Beispiel eine verringerte Anzahl von Bearbeitungs-Mannstunden und dergleichen, auf.
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Obwohl das vorstehende eine Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen zum Ausführen der Erfindung ist, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die hierin dargestellten und beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass diverse Änderungen vorgenommen werden können. Zum Beispiel kann eine konkrete Konfiguration eines Lenkmechanismus, der einen Lenkunterstützungstyp (z. B. einen Ritzel-Unterstützungstyp, einen Zahnstangen-Unterstützungstyp und dergleichen) sowie einen Drehmomentsensor TS selbst umfasst, die sich nicht direkt auf die Merkmale der vorliegenden Erfindung beziehen, und eine konkrete Form und Konfiguration der Sicherungsmutter 18, des Springrings 70 und der geteilten Gehäuse (der ersten und zweiten Gehäuse 71, 72), die jeweils als Befestigungselemente dienen und sich auf Merkmale der vorliegenden Erfindung beziehen, frei modifiziert werden und abhängig vom Typ der verwendeten Drehmomenterfassungsstruktur, der Spezifikation des Fahrzeugs, an dem die Vorrichtung montiert ist, und dergleichen verändert werden, um die Funktion und Effekte, wie oben beschrieben, bereitzustellen.
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Die weiteren technischen Ideen, die von den dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispielen aufgegriffen wurden, werden wie folgt aufgezählt und erläutert:
- (a) Die Drehmomenterfassungsstruktur für die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass
der erste ringförmige Bereich und der zweite ringförmige Bereich beide in eine Richtung der gegenüberliegenden axialen Richtungen der vorbeschriebenen Drehachse erstreckend angeordnet sind.
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Durch die oben beschriebene Konfiguration ist es möglich, die beiden ersten und zweiten ringförmigen Bereiche im Innern des Befestigungselements im Vergleich zu einer solchen Konfiguration anzuordnen, bei der die ersten und zweiten ringförmigen Bereichen sich in der radialen Richtung der Drehachse erstreckend angeordnet sind. Dies trägt zu einer Verkleinerung der Vorrichtung bei.
- (b) Die Drehmomenterfassungsstruktur für die Servolenkungsvorrichtung gemäß dem obigen Punkt (a) ist dadurch gekennzeichnet, dass
ein Außendurchmesser des ersten ringförmigen Bereichs kleiner als ein Außendurchmesser des ersten verzahnten Bereichs und des zweiten verzahnten Bereichs festgelegt ist;
ein Außendurchmesser des zweiten ringförmigen Bereichs größer als der Außendurchmesser des ersten verzahnten Bereichs und des zweiten verzahnten Bereichs und kleiner als ein Innendurchmesser des Befestigungselements festgelegt ist, und
der zweite ringförmige Bereich und das Befestigungselement einander in radialer Richtung der Drehachse überlappend angeordnet sind.
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Durch die oben beschriebene Konfiguration kann ein Bereich des Drehmomentsensors, der den maximalen Außendurchmesser aufweist, an der Innenumfangsseite des Befestigungselements untergebracht werden. Dies trägt zu einer weiteren Verkleinerung der Vorrichtung bei.
- (c) Die Drehmomenterfassungsstruktur für die Servolenkvorrichtung gemäß dem obigen Punkt (b) ist dadurch gekennzeichnet, dass
das Magnetelement und ein sich radial erstreckender Abschnitt, der durch Biegen eines Basisendes des ersten verzahnten Bereichs radial nach innen ausgebildet ist, in Axialrichtung der Drehachse einander überlappend angeordnet sind.
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Durch die oben beschriebene Konfiguration kann der Durchmesser des ersten ringförmigen Bereichs reduziert werden. Dies trägt zur noch stärker verkleinerten Vorrichtung bei.
- (d) Die Drehmomenterfassungsstruktur für die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass
eine aus der Eingangswelle und der Ausgangswelle in eine axiale Bohrung eingefügt ist, die in die andere aus der Eingangswelle und Ausgangswelle von der einen axialen Seite der gegenüberliegenden axialen Richtungen der Drehachse gebohrt ist, und ein Außendurchmesser der einen aus der Eingangswelle und der Ausgangswelle an einer Position eines Öffnungsendes der axialen Bohrung kleiner als ein Außendurchmesser der anderen aus der Eingangswelle und der Ausgangswelle festgelegt ist; und
das Magnetelement an einem Außenumfang der einen aus der Eingangswelle und der Ausgangswelle angeordnet ist, und ein Innendurchmesser des Magnetelements größer als der Außendurchmesser der einen aus der Eingangswelle und der Ausgangswelle und kleiner als der Außendurchmesser der anderen aus der Eingangswelle und der Ausgangswelle festgelegt ist.
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Durch die oben beschriebene Konfiguration ist es möglich, das Magnetelement im toten Raum anzuordnen, der durch den abgestuften Durchmesserabschnitt definiert ist, der zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, die Raumeffizienz rund um das Magnetelement durch eine effektive Nutzung des toten Raums zu verbessern. Dies trägt zum Verkleinern der Vorrichtung bei.
- (e) Die Drehmomenterfassungsstruktur für die Servolenkvorrichtung gemäß dem obigen Punkt (d) ist dadurch gekennzeichnet, dass
ein Außendurchmesser des Magnetelements kleiner als der Außendurchmesser der anderen aus der Eingangswelle und der Ausgangswelle an der Position des Öffnungsendes der axialen Bohrung festgelegt ist.
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Durch die oben beschriebene Konfiguration ist es möglich, das Magnetelement vollständig im toten Raum unterzubringen. Somit ist es möglich, die Raumeffizienz um das Magnetelement weiter zu verbessern, wodurch die weiter verkleinerte Vorrichtung gewährleistet wird.
- (f) Die Drehmomenterfassungsstruktur für die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass
das Befestigungselement eine Sicherungsmutter mit einem Außengewindeteil ist, der an einem Außenumfang ausgebildet ist und in einen Gewindeeingriff mit einem Innengewindeteil gebracht ist, der auf einem Innenumfang des Gehäuses ausgebildet ist und zum Befestigen des Außenrings durch Einschrauben des Außengewindeteils in den Innengewindeteil konfiguriert ist.
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Durch den Aufbau des Befestigungselements mit der Sicherungsmutter kann der Drehmomentsensor auf diese Weise im Innern der hohlzylindrischen Sicherungsmutter untergebracht werden. Dies trägt somit zum Verkleinern der Vorrichtung (insbesondere zum Verkleinern der Vorrichtung in axialer Richtung der Drehachse) bei.
- (g) Die Drehmomenterfassungsstruktur für die Servolenkvorrichtung gemäß dem obigen Punkt (f) ist ausgestattet mit
einem ersten magnetischen Konzentrierungsring, der aus einem magnetischen Material ausgebildet ist und zwischen den ersten ringförmigen Bereich und den Magnetsensor eingefügt ist, um eine Änderung eines Magnetfelds des ersten ringförmigen Bereichs an den Magnetsensor zu übertragen;
einen zweiten magnetischen Konzentrierungsring, der aus einem magnetischen Material ausgebildet ist und zwischen den zweiten ringförmigen Bereich und den Magnetsensor eingefügt ist, um eine Änderung eines Magnetfelds des zweiten ringförmigen Bereichs an den Magnetsensor zu übertragen; und
einem Ring-Halteelement mit einem vorstehenden Teil, das in einen ausgesparten Teil eingepasst ist, der auf dem Innenumfang des Gehäuses auf einer Seite der axialen Öffnung in Bezug auf das Innengewindeteil ausgebildet ist und zum Halten des ersten magnetischen Konzentrierungsrings und des zweiten magnetischen Konzentrierungsrings konfiguriert ist.
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Durch die oben beschriebene Konfiguration ist es möglich, eine Beeinträchtigung zwischen dem vorragenden Teil des Ring-Halteelements und dem Innengewindeteil zu verhindern, wodurch verhindert wird, dass der vorragende Teil aufgrund der Beeinträchtigung beschädigt wird.
- (h) Die Drehmomenterfassungsstruktur für die Servolenkvorrichtung gemäß dem obigen Punkt (g) ist dadurch gekennzeichnet, dass
der vorragende Teil des Ring-Halteelements in einer zylindrischen Form ausgebildet ist, um das Befestigungselement zu umschließen, und zumindest ein Teil des Ring-Halteelements mit dem Befestigungselement in radialer Richtung der Drehachse überlappend konfiguriert ist.
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Durch die oben beschriebene Konfiguration ist es möglich, eine Verkleinerung der Vorrichtung insbesondere in axialer Richtung sicherzustellen.
- (i) Die Drehmomenterfassungsstruktur für die Servolenkvorrichtung gemäß dem obigen Punkt (h) ist dadurch gekennzeichnet, dass
das Ring-Halteelement ein Positionierungseingriffsteil zum Positionieren des Ring-Halteelements in Drehrichtung in Bezug auf das Gehäuse aufweist; und
das Gehäuse ein Positionierungseingriffsteil aufweist, mit dem das Positionierungseingriffsteil in Eingriff gebracht ist.
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Durch die oben beschriebene Konfiguration ist es möglich, das Ring-Halteelement in der Drehrichtung zu positionieren. Dies verbessert somit die Montagearbeit der Vorrichtung.
- (j) Die Drehmomenterfassungsstruktur für die Servolenkvorrichtung gemäß dem obigen Punkt (f) ist dadurch gekennzeichnet, dass
eine Region der Sicherungsmutter, die als Befestigungselement dient, die auf einer Seite des Kugellagers in Bezug auf den Außengewindeteil ausgebildet ist, als dünnwandiger Abschnitt im Vergleich zu einer Region der Ausbildung des Außengewindeabschnitt konfiguriert ist.
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Auf diese Weise ist die Umgebung des Einpressteils des Befestigungselements am Außenring als dünnwandiger Abschnitt im Vergleich zum Befestigungsgewindeteil konfiguriert. Wenn die Sicherungsmutter befestigt wird, ist es somit möglich, eine elastische Verformung des Einpressteils zu begünstigen. Selbst wenn, zum Beispiel aufgrund von hohen Temperaturen, ein Abfall eines Befestigungsdrehmoments der Sicherungsmutter eintritt, ist es infolgedessen möglich, einen Rückgang der Haltekraft zum ortsfesten Halten oder Zurückhalten des Außenrings 14b zu unterdrücken.
- (k) Die Drehmomenterfassungsstruktur für die Servolenkvorrichtung gemäß dem obigen Punkt (j) ist dadurch gekennzeichnet, dass
das Befestigungselement aus einem Zinkmaterial ausgebildet ist.
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Im Allgemeinen weist ein solches Zinkmaterial einen linearen Ausdehnungskoeffizienten auf, der größer als der eines Aluminium- oder Eisenmaterials ist, aus dem das Gehäuse gebildet ist. Durch die oben beschriebene Konfiguration ist es möglich, einen Abfall der Haltekraft zum ortsfesten Halten des Außenrings bei hohen Temperaturen (während einer Ausdehnung des Gehäuses) zu unterdrücken.
- (l) Die Drehmomenterfassungsstruktur der Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse eine kreisbogenförmige oder ringförmige Eingriffsnut aufweist, die auf einer Innenumfangsfläche ausgebildet ist; und
das Befestigungselement entweder ein C-Ring, der zum Eingriff mit der Eingriffsnut konfiguriert ist, oder ein Sprengring ist, der zum Eingriff mit der Eingriffsnut konfiguriert ist.
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Durch den Aufbau des Befestigungselements durch einen Haltering, wie zum Beispiel einen C-Ring oder dergleichen, ist es auf diese Weise möglich, eine Montagearbeit des Befestigungselements selbst zu erleichtern. Dadurch verbessert dies die Montagearbeit der Vorrichtung.
- (m) Die Drehmomenterfassungsstruktur für die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse durch ein erstes Gehäuse und ein zweites Gehäuse gebildet ist, wobei die Gehäuse mit geteilten Passflächen konfiguriert sind, die auf einer Seite der axialen Öffnung in Bezug auf das Kugellager ausgebildet sind; und
das Befestigungselement durch das zweite Gehäuse gebildet ist, das auf der Seite der axialen Öffnung angeordnet ist und so konfiguriert ist, dass das Kugellager durch Einschieben des Kugellagers zwischen das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse befestigt ist.
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Durch die oben beschriebene Konfiguration besteht keine Notwendigkeit, den Innengewindeteil oder die Eingriffsnut im Gehäuse vorzusehen. Daher trägt dies zu einer verbesserten Produktivität, wie zum Beispiel einer reduzierten Anzahl von Bearbeitungs-Mannstunden und dergleichen bei.
- (n) Die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass
der Drehmomentsensor umfasst:
ein Magnetelement, das zusammen mit der Ausgangswelle drehbar konfiguriert ist und koaxial mit der Drehachse angeordnet ist, sodass sich zwei unterschiedliche Pole einander in Umfangsrichtung abwechseln;
ein erstes Jochelement, das einen ersten verzahnten Bereich mit einer Vielzahl von klauenförmigen Zähnen, die koaxial zur Drehachse angeordnet sind, um dem Magnetelement in radialer Richtung der Drehachse gegenüberzuliegen, und einen ersten ringförmigen Bereich aufweist, der zum einstückigen Verbinden der klauenförmigen Zähne des ersten verzahnten Bereichs miteinander konfiguriert ist und aus einem magnetischen Material ausgebildet ist und zusammen mit der Eingangswelle drehbar vorgesehen ist;
ein zweites Jochelement, das einen zweiten verzahnten Bereich mit einer Vielzahl von klauenförmigen Zähnen, die koaxial mit der Drehachse angeordnet sind, um dem Magnetelement in radialer Richtung der Drehachse gegenüberzuliegen, sodass die klauenförmigen Zähne des ersten verzahnten Bereichs und die klauenförmigen Zähne des zweiten verzahnten Bereichs einander in Umfangsrichtung abwechseln, und einen zweiten ringförmigen Bereich aufweist, der gegenüberliegend und vom ersten ringförmigen Bereich beabstandet angeordnet ist und zum einstückigen Verbinden der klauenförmigen Zähne des zweiten verzahnten Bereichs miteinander konfiguriert ist und aus einem magnetischen Material ausgebildet und zusammen mit der Eingangswelle drehbar vorgesehen ist; und
einen Magnetsensor mit einem Hallelement, das eine Änderung in einem Magnetfeld zwischen dem ersten ringförmigen Bereich und dem zweiten ringförmigen Bereich erfasst, die durch eine Änderung eines relativen Winkels der ersten und zweiten verzahnten Bereichen und des Magnetelements verursacht wird, die aus einer Torsionsverformung des Torsionsstabs entsteht.
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Durch die oben beschriebene Konfiguration ist es möglich, die radiale Größe des Drehmomentsensors TS zu reduzieren. Somit trägt dies zum Verkleinern der Vorrichtung (insbesondere zum Verkleinern in radialer Richtung) bei, wobei die Beeinträchtigung zwischen dem Befestigungselement und dem Drehmomentsensor in radialer Richtung unterdrückt wird.
- (o) Die Servolenkvorrichtung gemäß dem obigen Punkt (n) ist dadurch gekennzeichnet, dass
das Befestigungselement und der Drehmomentsensor einander in der radialen Richtung der Drehachse überlappend konfiguriert sind.
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Durch die oben beschriebene Konfiguration ist es möglich, die axiale Größe der Vorrichtung zu reduzieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Eingangswelle
- 2
- Torsionsstab
- 3
- erste Ausgangswelle (Ausgangswelle)
- 11
- Gehäuse-Hauptkörper (Gehäuse)
- 14
- Kugellager
- 14a
- Innenring
- 14b
- Außenring
- 14c
- Kugeln
- 18
- Sicherungsmutter (Befestigungselement)
- SW
- Lenkrad
- WR, WL
- gelenkte Räder
- TS
- Drehmomentsensor
- Z
- Drehachse (Drehachse der Lenkwelle)
