DE112015005962T5

DE112015005962T5 - Servolenkvorrichtung

Info

Publication number: DE112015005962T5
Application number: DE112015005962.8T
Authority: DE
Inventors: Osamu Yoshida
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-10-19
Also published as: CN107107950B; US20180003275A1; US10371239B2; JPWO2016114021A1; KR20170091715A; WO2016114021A1; JP6434538B2; CN107107950A

Abstract

Ein erstes und ein zweites Lastübergangsgebiet VL1 und VL2 sind in einem ersten und in einem zweiten vorgegebenen Bereich von den Öffnungen auf der anderen Endseite des ersten und des zweiten Verbindungsdurchgangs 50 und 60 in einer Kugelumlaufspindelrille 42b auf der Mutterseite vorgesehen und in der Weise, dass die radialen Entfernungen zwischen einer Drehachse einer Mutter 41 und der Kugelumlaufspindelrille 42b auf der Mutterseite in Richtung der Öffnungen auf der anderen Endseite des ersten und des zweiten Verbindungsdurchgangs allmählich erhöht sind, und in der Weise, dass die Kugeln 43 durch das erste und durch das zweite lastfreie Gebiet NL1 und NL2 gehen, in dem die Last nicht von der Mutter 41 auf die Seite der Zahnstangenwelle 7 übertragen wird, und dass die Kugeln 43 durch das erste und durch das zweite Lastgebiet ML1 und ML2 gehen, in dem die Last von der Mutter 41 auf die Seite der Zahnstangenwelle 7 übertragen wird, wenn die Kugeln 43 von den Öffnungen auf der anderen Endseite des ersten und des zweiten Verbindungsdurchgangs 50 und 60 entlang der Kugelumlaufspindelrille 42b auf der Mutterseite bewegt werden, gebildet.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkvorrichtung von einem Zahnstangenunterstützungstyp, die z. B. auf ein Fahrzeug angewendet wird und die dafür ausgelegt ist, eine Bewegung einer Zahnstangenwelle durch eine Drehkraft eines Motors, die über eine Kugelumlaufspindel übertragen wird, zu unterstützen.
Stand der Technik
Es ist eine herkömmliche Servolenkvorrichtung vom Zahnstangenunterstützungstyp wie etwa in einem im Folgenden beschriebenen Patentdokument 1 bekannt.
Das heißt, in dieser Kugelumlaufspindel werden mehrere Kugeln, die Rollelemente sind, durch ein Rohr zwischen einem Paar Kugelumlaufspindelrillen, die an dem Innen- und an dem Außenumfangsabschnitt einer Schraubenwelle und der Mutter einander gegenüberliegend gebildet sind, umlaufen gelassen. Ein Verbindungsabschnitt zwischen einem Kugeleinlassloch und einem Kugelauslassloch, die in der Mutter vorgesehen sind, und der Kugelumlaufspindelrille (der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite) ist zu einer konischen Form mit zunehmendem Durchmesser verarbeitet. Damit wird eine ruhige Bewegung der Kugeln zwischen dem Rohr und der Kugelumlaufspindelrille sichergestellt.
Dokument des Standes der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2001-141019

Zusammenfassung der Erfindung
Probleme, die die Erfindung lösen soll Allerdings wird die Bewegung der Kugeln in der herkömmlichen Kugelumlaufspindel durch den mit einer Verjüngung mit zunehmendem Durchmesser verarbeiteten Abschnitt beruhigt. Jedoch nehmen die Kugeln nicht die Last auf (werden ihr nicht ausgesetzt), wenn sie durch den mit einer Verjüngung mit zunehmendem Durchmesser verarbeiteten Abschnitt gehen. Die Kugeln nehmen die ausreichende Last auf (werden ihr ausgesetzt), unmittelbar nachdem sie durch den mit einer Verjüngung verarbeiteten Abschnitt gegangen sind. Das heißt, nachdem sie durch den mit einer Verjüngung mit zunehmendem Durchmesser verarbeiteten Abschnitt gegangen sind, werden sie in dem mit einer Verjüngung mit zunehmendem Durchmesser verarbeiteten Abschnitt plötzlich von dem lastfreien Zustand in den Lastzustand verschoben. Dementsprechend wird eine Drehmomentänderung wegen dieser plötzlichen Laständerung groß. Damit wird ein Lenkgefühl verschlechtert.
Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Servolenkvorrichtung zu schaffen, die dafür konstruiert ist, die oben erwähnten Probleme zu lösen und ein Lenkgefühl durch Unterbinden einer Laständerung auf eine Kugel zu verbessern.
Mittel zur Lösung des Problems
Genauer werden in der vorliegenden Erfindung geschaffen: ein erstes Lastübergangsgebiet, das in einem ersten vorgegebenen Bereich in der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite von der Öffnung auf der anderen Endseite des ersten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindelrille der Mutter vorgesehen ist, das in der Weise gebildet ist, dass eine radiale Entfernung zwischen einer Drehachse der Mutter und der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in Richtung der Öffnung auf der anderen Endseite des ersten Verbindungsdurchgangs allmählich erhöht ist, und das in der Weise gebildet ist, dass die Kugeln durch ein erstes lastfreies Gebiet gehen, in dem eine Last nicht von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragen wird, und dass die Kugeln daraufhin durch ein erstes Lastgebiet gehen, in dem die Last von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragen wird, wenn die Kugeln in dem ersten vorgegebenen Bereich von der Öffnung auf der anderen Endseite des ersten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindel auf der Mutterseite bewegt werden; und ein zweites Lastübergangsgebiet, das in einem zweiten vorgegebenen Bereich in der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite von der Öffnung. auf der anderen Endseite des zweiten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite vorgesehen ist, das in der Weise gebildet ist, dass eine radiale Entfernung zwischen der Drehachse der Mutter und der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in Richtung der Öffnung auf der anderen Endseite des zweiten Verbindungsdurchgangs allmählich erhöht ist, und das in der Weise gebildet ist, dass die Kugeln durch ein zweites lastfreies Gebiet gehen, in dem die Last nicht von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragen wird, und dass die Kugeln daraufhin durch ein zweites Lastgebiet gehen, in dem die Last von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragen wird, wenn die Kugeln in dem zweiten vorgegebenen Bereich von der Öffnung auf der anderen Endseite des zweiten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite bewegt werden.
Vorteil der Erfindung
In der vorliegenden Erfindung werden ein erstes und ein zweites Lastübergangsgebiet geschaffen. Die Last, die auf die Kugel wirkt, wird auf der Einlassseite allmählich erhöht und wird auf der Auslassseite allmählich verringert. Dementsprechend ist es möglich, die Übertragung der Kraft der Kugel, die zwischen dem lastfreien Gebiet und dem Lastgebiet bewegt wird, zu beruhigen. Damit ist es möglich, die Drehmomentänderung bei der Betätigung des Kugelumlaufspindelmechanismus zu unterbinden, um das Einrastgefühl (Einhakgefühl) des Kugelumlaufspindelmechanismus wegen der Drehmomentänderung zu unterbinden und dadurch das Lenkgefühl zu verbessern.
Insbesondere gibt es in der vorliegenden Erfindung in dem ersten und in dem zweiten Lastübergangsgebiet Schaltpunkte zwischen dem lastfreien Gebiet und dem Lastgebiet. Dementsprechend ist es möglich, die plötzliche Änderung zu unterbinden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Servolenkvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen Abschnitt in der Nähe einer in 1 gezeigten Motoreinheit zeigt.
3 ist eine Draufsicht, die eine Kugelumlaufspindel aus 2 zeigt.
4 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A aus 3.
5 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie B-B aus 3.
6 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie C-C aus 3.
7 sind seitliche Schnittansichten, die eine in 5 gezeigte Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite zeigen. 7(a) ist eine Schnittansicht entlang einer Linie D-D aus 5. 7(b) ist eine Schnittansicht entlang einer Linie E-E aus 5.
8 ist ein Graph, der eine Zahnstangenachsenentfernung in jeweils in 5 gezeigten Gebieten zeigt.
9 ist ein Graph, der eine Beziehung eines Mutterdrehwinkels – eines Muttereingangsdrehmoments zeigt.
10 ist ein Graph, der eine Beziehung des Mutterdrehwinkels – einer Kontaktkraft der Mutter und der Kugel zeigt.
11 sind Graphen, die eine Beziehung des Mutterdrehwinkels – des Muttereingangsdrehmoments zeigen. 11(a) ist ein Graph einer herkömmlichen Kugelumlaufspindel. 11(b) ist ein Graph in der Kugelumlaufspindel in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird anhand der Zeichnungen eine Servolenkvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Außerdem wird die Servolenkvorrichtung in der unten beschriebenen Ausführungsform auf eine Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs angewendet.
Das heißt, wie in 1 gezeigt ist, enthält diese Servolenkvorrichtung eine Eingangswelle 2, die eine Endseite enthält, die an ein Lenkrad 1 angelenkt ist, um sich mit dem Lenkrad 1 als eine Einheit zu drehen; eine Ausgangswelle 3, die eine Endseite, die über eine Drehstabfeder (nicht gezeigt) mit der anderen Endseite der Eingangswelle 2 verbunden ist, um relativ zu der anderen Endseite der Eingangswelle 2 gedreht zu werden, und die andere Endseite, die über einen Zahnstangenmechanismus 4 mit gelenkten Rändern 5L und 5R verbunden ist, enthält; einen Drehmomentsensor 6, der auf einer Außenumfangsseite der Eingangswelle 2 angeordnet ist und so angeordnet ist, dass er auf der Grundlage eines relativen Drehverlagerungsbetrags zwischen der Eingangswelle 2 und der Ausgangswelle 3 ein Lenkdrehmoment erfasst; eine Motoreinheit 30, die dafür ausgelegt ist, auf der Grundlage von Detektionsergebnissen wie etwa des Drehmomentsensors 6 und eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (nicht gezeigt) für eine später beschriebene Zahnstangenwelle 7 in Übereinstimmung mit einem Lenkdrehmoment eines Fahrers ein Lenkhilfedrehmoment bereitzustellen; und einen Transmissionsmechanismus 20, der dafür ausgelegt ist, eine Drehzahl einer Ausgabe (Drehkraft) der Motoreinheit 30 zu verringern, um die Ausgabe in eine Axialbewegungskraft der später beschriebenen Zahnstangenwelle 7 umzuwandeln und die Axialbewegungskraft zu übertragen.
Der Zahnstangenmechanismus 4 enthält Ritzelzähne (nicht gezeigt), die an einem Außenumfang eines Endabschnitts der Ausgangswelle 3 gebildet sind; und Zahnstangenzähne (nicht gezeigt), die in einem axialen vorgegebenen Bereich der Zahnstangenwelle 7 gebildet sind, die eine gelenkte Welle (Drehwelle) ist, die an dem einen Endabschnitt der Ausgangswelle 3 im Wesentlichen senkrecht zu dem einen Endabschnitt der Ausgangswelle 3 angeordnet ist und die mit den Ritzelzähnen in Eingriff ist. Die Zahnstangenwelle 7 ist dafür ausgelegt, in Übereinstimmung mit der Drehrichtung der Ausgangswelle 3 in den axialen Richtungen bewegt zu werden. Die jeweiligen Enden der Zahnstangenwelle 7 sind über die Spurstangen 8 und 8 und über die Spurstangenhebel 9 und 9 an die gelenkten Räder 5R bzw. 5L angelenkt. Die Zahnstangenwelle 7 ist dafür ausgelegt, in der axialen Richtung bewegt zu werden, um die Spurstangenhebel 9 und 9 über die Spurstangen 8 und 8 zu ziehen und dadurch die Richtungen der gelenkten Räder 5R und 5L zu ändern.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist die Zahnstangenwelle 7 in einem Lenkgehäuse 10 aufgenommen, um in der axialen Richtung bewegt zu werden. Das Lenkgehäuse 10 enthält ein erstes Lenkgehäuse 11, das den Zahnstangenmechanismus 4 aufnimmt; und ein zweites Lenkgehäuse 12, das den Transmissionsmechanismus 20 aufnimmt. Das Lenkgehäuse 10 ist durch Integration des ersten Lenkgehäuses 11 und des zweiten Lenkgehäuses 12 gebildet. Das erste Gehäuse 11 und das zweite Gehäuse 12 sind in einem Zustand, in dem ein erhöhter Abschnitt 12a, der an einem Fügeendabschnitt des zweiten Gehäuses 12 vorsteht, in einem ausgesparten Abschnitt 11a, der in einem Fügeendabschnitt des ersten Lenkgehäuses 11 gebildet ist, montiert ist, dadurch, dass sie durch mehrere Schrauben 13 (in dieser Ausführungsform drei) angezogen sind, die das Lenkgehäuse 10 und die Motoreinheit 30 anziehen, zusammen mit der Motoreinheit 30 befestigt.
Wie in 2 gezeigt ist, enthält der Transmissionsmechanismus 20 eine Riemenscheibe 21 auf der Eingangsseite, die an einem Außenumfang eines vorderen Endabschnitts einer Ausgangswelle 31a eines später beschriebenen Elektromotors 31 vorgesehen ist, um sich mit der Ausgangswelle 31a des Elektromotors 31 als eine Einheit zu drehen, und die dafür ausgelegt ist, sich um eine Achse L der Ausgangswelle 31a zu drehen; und eine Riemenscheibe 22 auf der Ausgangsseite, die an dem Außenumfang der Zahnstangenwelle 7 vorgesehen ist, um relativ zu dem Außenumfang der Zahnstangenwelle 7 gedreht zu werden, und die dafür ausgelegt ist, auf der Grundlage der Drehkraft (des Drehmoments) der Riemenscheibe 21 auf der Eingangsseite um eine Achse L2 der Zahnstangenwelle 7 gedreht zu werden; eine Kugelumlaufspindel 40, die zwischen der Riemenscheibe 22 auf der Seite der Ausgangswelle und der Zahnstangenwelle 7 angeordnet ist und die dafür ausgelegt ist, eine Drehzahl der Riemenscheibe 22 auf der Ausgangsseite zu verringern und die Drehung mit verringerter Drehzahl in die Axialbewegung der Zahnstangenwelle 7 umzusetzen; und einen Riemen 23, der um die Riemenscheibe 21 auf der Eingangsseite und um die Riemenscheibe 22 auf der Ausgangsseite gewunden ist und dafür ausgelegt ist, die Drehung der Riemenscheibe 21 auf der Eingangsseite auf die Riemenscheibe 22 auf der Ausgangsseite zu übertragen und dadurch die beiden Riemenscheiben 21 und 22 synchron zu drehen. Der Transmissionsmechanismus 20 ist innerhalb eines Transmissionsmechanismus-Aufnahmeabschnitts 14 aufgenommen, der zwischen den Fügeendabschnitten der beiden Lenkgehäuse 11 und 12 definiert ist.
Wie in 2 bis 4 gezeigt ist, enthält die Kugelumlaufspindel 40 eine Mutter 41, die in einer Zylinderform gebildet ist, die die Zahnstangenwelle 7 umgibt und die dafür vorgesehen ist, relativ zu der Zahnstangenwelle 7 gedreht zu werden; eine Kugelumlaufrille 42, die einen vorgegebenen Steigungswinkel aufweist und die durch eine Kugelumlaufspindelrille 42a auf der Wellenseite, die eine Schraubenform aufweist und die an dem Außenumfang der Zahnstangenwelle 7 vorgesehen ist, und durch eine Kugelumlaufspindelrille 42b auf der Mutterseite, die eine Schraubenform aufweist und die an einem Innenumfang der Mutter 41 vorgesehen ist, gebildet ist; mehrere Kugeln 43, die innerhalb der Kugelumlaufrille 42 angeordnet sind, um innerhalb der Kugelumlaufrille 42 gerollt zu werden; und ein Rohr 44, das ein zylinderförmiges Verbindungselement ist, das beide Enden der Kugelumlaufrille 42 verbindet und das dafür ausgelegt ist, die Kugeln 43 zwischen den beiden Endabschnitten der Kugelumlaufrille 42 umlaufen zu lassen.
Die Mutter 41 enthält einen axialen einen Endabschnitt, der über ein Kugellager 24 durch das erste Lenkgehäuse 11 drehbar gestützt ist; und den anderen Endabschnitt mit einer Außenumfangsfläche, an der die Riemenscheibe 22 auf der Ausgangsseite montiert und befestigt ist. Außerdem enthält das Kugellager 24 ein Innenrad 24a, das mit der Mutter 41 einteilig gebildet ist; und ein Außenrad 24b, das in die Innenumfangfläche des ersten Lenkgehäuses 11 eingepresst ist und das durch eine Gegenmutter 25 angezogen ist; und mehrere Kugeln 24c, die zwischen dem Innenrad 24a und dem Außenrad 24b angeordnet sind, um zwischen dem Innenrad 24a und dem Außenrad 24b gerollt zu werden.
Zwischen den Kugelumlaufspindelrillen 42a und 42b und zwischen dem Innen- und dem Außenrad 24a und 24b ist ein vorgegebenes Fett aufgetragen, um die Reibung in Übereinstimmung mit den Rollbewegungen der Kugeln 43 und 24c zu schmieren.
Wie in 4 bis 6 gezeigt ist, enthält die Mutter 41 darüber hinaus einen ersten Verbindungsdurchgang 50, der an einer axialen einen Endseite davon gebildet ist, um die Mutter 41, die mit dem einen Endabschnitt des Rohrs 44 verbunden ist, zu durchdringen, der dafür ausgelegt ist, die Kugeln 43 der Kugelumlaufspindelrille 42 zuzuführen oder aus ihr abzuführen, und der zu dem einen Endabschnitt der Kugelumlaufrille 42 (der Kugelumlaufspindelrille 42b auf der Mutterseite) geöffnet ist. Ähnlich enthält die Mutter 41 einen zweiten Verbindungsdurchgang 60, der auf einer axialen anderen Endseite davon gebildet ist, um die Mutter 41 zu durchdringen, der mit dem anderen Endabschnitt des Rohrs 44 verbunden ist, der dafür ausgelegt ist, die Kugeln 43 der Kugelumlaufrille 42 zuzuführen oder aus ihr abzuführen, und der zu dem anderen Endabschnitt der Kugelumlaufrille 42 (der Kugelumlaufspindelrille 42b auf der Mutterseite) geöffnet ist.
Der erste und der zweite Verbindungsdurchgang 50 und 60 enthalten einen ersten bzw. einen zweiten Abschnitt 51 und 61 mit großem Durchmesser, die an den einen Endseiten gebildet sind, damit sie zu den Außenumfangsflächen der Mutter 41 geöffnet sind, und die dafür ausgelegt sind, mit dem Rohr 44 zu verbinden; und einen ersten Abschnitt 52 mit kleinem Durchmesser und einen zweiten Abschnitt 62 mit kleinem Durchmesser, die in Formen mit verringertem abgestuftem Durchmesser gebildet sind, damit die Durchmesser von dem ersten und von dem zweiten Abschnitt 51 und 61 mit großem Durchmesser in Richtung der anderen Endseite abnehmen, und die zu der Innenumfangsfläche (der Kugelumlaufspindelrille 42b auf der Mutterseite) der Mutter 41 geöffnet sind. Die anderen Enden (die Enden auf der Seite des ersten und des zweiten Abschnitts 52 und 62 mit kleinem Durchmesser) des ersten und des zweiten Verbindungsdurchgangs 50 und 60 sind um etwa 180 Grad voneinander getrennt. Die einen Enden des ersten und des zweiten Verbindungsdurchgangs 50 und 60 verlaufen parallel zu den Tangentialrichtungen der Kugelumlaufrille 42. Darüber hinaus ist zwischen dem ersten Abschnitt 51 mit großem Durchmesser und dem ersten Abschnitt 52 mit kleinem Durchmesser ein erster abgestufter Abschnitt 53 gebildet. Zwischen dem zweiten Abschnitt 61 mit großem Durchmesser und dem zweiten Abschnitt 62 mit kleinem Durchmesser ist ein zweiter abgestufter Abschnitt 63 gebildet. Außerdem wirkt ein Eingang auf der Seite der Mutter 41 nicht auf ein Gebiet, das durch den ersten und durch den zweiten Verbindungsdurchgang 50 und 60 und durch das Rohr 44 gebildet ist. Dementsprechend ist das Gebiet, das durch den ersten und durch den zweiten Verbindungsdurchgang 50 und 60 und durch das Rohr 44 gebildet ist, ein lastfreies Gebiet NL, in dem die Eingabe der Seite der Mutter 41 nicht auf die Zahnstangenwelle 7 übertragen wird.
In diesem Fall weisen der erste und der zweite abgestufte Abschnitt 53 und 63 Tiefenbreiten auf, die gleich oder größer als ein Außendurchmesser des Rohrs 44 sind. In einem Zustand, in dem das Rohr 44 in den ersten und in den zweiten Abschnitt 51 und 61 mit großem Durchmesser eingeführt und darin montiert sind, liegen die gesamten Endoberflächen des Rohrs 44 an dem ersten und an dem zweiten abgestuften Abschnitt 53 und 63 an. Der erste und der zweite abgestufte Abschnitt 53 und 63 verlaufen jenseits der Innenumfangsfläche des Rohrs 44 (auf der Innenumfangsseite des Rohrs) in einer Richtung radial nach innen.
Die Kugelumlaufrille 42 enthält einen Zwischenabschnitt mit einem konstanten Innendurchmesser, der im Wesentlichen gleich einem Durchmesser der Kugeln 43 ist. Die Kugelumlaufrille 42 ist als ein Lastgebiet ML gebildet, in dem die Eingabe von der Seite der Mutter 41 ausreichend über die Kugeln 43 auf die Seite der Zahnstangenwelle 47 übertragen werden kann. Darüber hinaus sind ein erstes vorgegebenes Gebiet und ein zweites vorgegebenes Gebiet, die vorgegebene Gebiete auf den beiden Endseiten der Kugelumlaufrille 42 sind, Übergangsgebiete zwischen dem lastfreien Gebiet NL und dem Lastgebiet ML. Das erste vorgegebene Gebiet und das zweite vorgegebene Gebiet sind als erstes und zweites Lastübergangsgebiet VL1 und VL2 gebildet, in denen die Eingangslast, die von der Seite der Mutter 41 auf die Seite der Zahnstangenwelle 7 übertragen wird, geändert (erhöht oder verringert) werden kann.
Das erste und das zweite Lastübergangsgebiet VL1 und VL2 sind durch die Kugelumlaufspindelrille 42a auf der Wellenseite, die eine konstante Tiefe aufweist, die im Wesentlichen gleich einem Radius der Kugel 43 ist, und die im Wesentlichen einen Bogenquerschnitt aufweist, und durch die Kugelumlaufspindelrille 42b auf der Mutterseite, die einen ersten Verjüngungsabschnitt 45 und einen zweiten Verjüngungsabschnitt 46 enthält, in denen die Entfernungen RL von der Achse L2 der Zahnstangenwelle 7 in radialer Richtung, die der Drehachse der Mutter 41 entsprechen, (im Folgenden als ”Zahnstangenachsenentfernungen” bezeichnet) in Richtung der Öffnungen auf der anderen Endseite des ersten und des zweiten Verbindungsdurchganges 50 und 60 allmählich erhöht sind, gebildet.
Darüber hinaus enthalten das erste und das zweite Lastübergangsgebiet VL1 und VL2 ein erstes Lastgebiet ML1 und ein zweites Lastgebiet ML2, die in einem ersten Gebiet und in einem zweiten Gebiet gebildet sind, die auf der Seite des lastfreien Gebiets des ML des ersten und des zweiten vorgegebenen Bereichs, die durch den ersten und durch den zweiten Verjüngungsabschnitt 45 und 46 gebildet sind, sind und in denen wenigstens ein Teil der von der Seite der Mutter 41 eingegebenen Last auf die Seite der Zahnstange 7 übertragen werden kann; und ein erstes lastfreies Gebiet NL1 und ein zweites lastfreies Gebiet NL2, die in Restgebieten gebildet sind und in denen die Eingabe von der Seite der Mutter 41 nicht auf die Zahnstangenwelle 7 übertragen werden kann. Das erste und das zweite Lastübergangsgebiet VL1 und VL2 gehen von den Öffnungen auf der anderen Endseite des ersten und des zweiten Verbindungsdurchganges 50 und 60 über das erste und über das zweite lastfreie Gebiet NL1 und NL2 und gehen daraufhin über das erste und über das zweite Lastgebiet ML1 und ML2.
Darüber hinaus sind das erste und das zweite Übergangsgebiet VL1 und VL2 in Bereichen gebildet, in denen die Winkel um die Achse L2 der Zahnstangenwelle 7, die der Drehachse der Mutter 41 entsprechen, gleich oder größer als 15 Grad (in dieser Ausführungsform 45 Grad) sind. Das erste und das zweite Lastübergangsgebiet VL1 und VL2 sind so gebildet, dass sie mehrere der Kugeln 43 gleichzeitig aufnehmen. Wie in 7 gezeigt ist, sind der erste und der zweite Verjüngungsabschnitt 45 und 46, die das erste und das zweite Lastübergangsgebiet VL1 und VL2 bilden, durch Ändern nur einer Entfernung RC zu dem Mittelpunkt P der Krümmung der Bogenfläche (im Folgenden als ”Krümmungsmittelpunktentfernung” bezeichnet) (die insbesondere in radialer Richtung um X versetzt ist) gebildet, so dass die Formen der Bogenflächen, die die Querschnittsflächen der Kugelumlaufspindelrillen 42b auf der Mutterseite sind, gleich sind. Diese Entfernung RC des Mittelpunkts der Krümmung wird entlang der Bewegungsrichtung der Kugel 43, d. h. entlang eines Steigungswinkels der Kugelumlaufrille 42, allmählich geändert (vergleiche 4).
Wie in 8 gezeigt ist, werden in diesem Fall die Versatzbeträge des ersten und des zweiten Lastübergangsgebiets VL1 und VL2 so eingestellt, dass sie in Richtung der Öffnungen auf der anderen Endseite (der lastfreien Gebiete NL) des ersten und des zweiten Verbindungsdurchganges 50 und 60 linear erhöht sind. Darüber hinaus wird ein Verhältnis, das durch Dividieren der Versatzbeträge X (in dieser Ausführungsform 0,5 μm), die den Änderungsbeträgen der radialen Entfernungen zwischen der Achse L2 der Zahnstangenwelle 7 und der Kugelumlaufspindelrille 42b auf der Mutterseite entsprechen, durch den Durchmesser D der Kugel 43 (in dieser Ausführungsform 5,55 mm) in Bezug auf einen Winkel von einem Grad um die Achse L2 der Zahnstangenwelle 7, der der Drehachse der Mutter 41 entspricht, erhalten wird, auf 0,2% oder weniger eingestellt.
Auf diese Weise sind die konischen Formen in dem ersten und dem zweiten Lastübergangsgebiet VL1 und VL2 in der Weise, dass die Zahnstangenachsenentfernung RL (die Krümmungsmittelpunktentfernung RC) in Richtung des ersten und des zweiten Verbindungsdurchganges 50 und 60 allmählich erhöht ist, d. h. in der Weise, dass die Kontaktflächen mit den Kugeln 43 in Richtung des ersten und des zweiten Verbindungsdurchganges 50 und 60 allmählich verringert sind, gebildet. Die Kontaktflächen mit den Kugeln 43 sind in Übereinstimmung mit der Vorwärtsbewegung von der Seite des ersten und des zweiten Verbindungsdurchganges 50 und 60 auf der Grundlage dieser konischen Formen allmählich erhöht, so dass die durch die Kugeln 43 übertragene Last allmählich erhöht wird. In Übereinstimmung mit den Rückwärtsbewegungen in Richtung der Seiten des ersten und des zweiten Verbindungsdurchganges 50 und 60 sind die Kontaktflächen mit den Kugeln 43 auf der Grundlage dieser konischen Formen allmählich verringert, so dass die durch die Kugeln 43 übertragene Last allmählich verringert wird.
Darüber hinaus sind das erste und das zweite Lastübergangsgebiet VL1 und VL2 so gebildet, dass die Längen L in den Gebieten VL1 und VL2 von den Endabschnitten auf der Seite des ersten Verbindungsdurchganges 50 über die Kugelumlaufrille 42 zu dem Endabschnitt auf der Seite des zweiten Verbindungsdurchganges 60 ein nicht integrales (nicht ganzzahliges) Vielfaches sind. Insbesondere ist die Länge L von dem Endabschnitt des ersten Lastübergangsgebiets VL1 auf der Seite des ersten Verbindungsdurchganges 50 über die Kugelumlaufrille 42 zu dem Endabschnitt des zweiten Lastübergangsgebiets VL2 auf der Seite des zweiten Verbindungsdurchganges 60 so eingestellt, dass sie ”D·(n + 1/4) < L < D·(n + 3/4)” erfüllt, wobei der Durchmesser der Kugel 43D ist und die Anzahl der Kugeln 43n ist.
Darüber hinaus sind in dem ersten und in dem zweiten Lastübergangsgebiet VL1 und VL2 der Endabschnitt des ersten Lastübergangsgebiets VL1 auf der Seite des ersten Verbindungsdurchganges 50 und der Endabschnitt des zweiten Lastübergangsgebiets VL2 auf der Seite des zweiten Verbindungsdurchganges 60 so ausgelegt, dass sie in dem Winkel um die Achse L2 der Zahnstangenwelle 7, der dem Drehwinkel der Mutter 41 entspricht, nicht aufeinander ausgerichtet sind.
Wie in 3 bis 6 gezeigt ist, weist das Rohr 44 im Wesentlichen eine Zylinderform auf, die eine in die Hälfte teilende Form aufweist. Das Rohr 44 enthält einen ersten Einführungsabschnitt 44a, der in den ersten Abschnitt 51 mit großem Durchmesser eingeführt ist; einen zweiten Einführungsabschnitt 44b, der in den zweiten Abschnitt 61 mit großem Durchmesser eingeführt ist; und einen Verbindungsabschnitt 44c, der den ersten Einführungsabschnitt 44a und den zweiten Einführungsabschnitt 44b verbindet. Der erste Einführungsabschnitt 44a und der zweite Einführungsabschnitt 44b sind entlang des Steigungswinkels der Kugelumlaufrille 42 in Bezug auf den Verbindungsabschnitt 44c geneigt gebildet.
Darüber hinaus verlaufen in dem einen Endabschnitt und in dem anderen Endabschnitt des Rohrs 44 auf den Seiten, die dem ersten und dem zweiten Verjüngungsabschnitt 45 und 46 gegenüberliegen, ein erster Führungsabschnitt 44d und ein zweiter Führungsabschnitt 44e, die von den Innenendabschnittsöffnungen des ersten und des zweiten Abschnitts 52 und 62 mit kleinem Durchmesser zu Abschnitten in der Nähe der Kugelumlaufspindelrillen 42a auf der Wellenseite verlaufen. Der erste Führungsabschnitt 44d und der zweite Führungsabschnitt 44e sind dafür ausgelegt, die Kugeln 43 zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 52 und 62 mit kleinem Durchmesser und der Kugelumlaufrille 42 zu führen. Dieser erste und dieser zweite Führungsabschnitt 44d und 44e weisen eine Zungenstückform auf. Der erste und der zweite Führungsabschnitt 44d und 44e sind ununterbrochen mit der Kugelumlaufrille 42 gebildet. Der erste und der zweite Führungsabschnitt 44d und 44e sind mit gekrümmten Formen gebildet, durch die die Kugeln 43 ruhig von der Seite des ersten und des zweiten Abschnitts 52 mit kleinem Durchmesser zu der Seite der Kugelumlaufrille 42 bewegt werden können oder ruhig von der Seite der Kugelumlaufrillen 42 zu dem ersten und dem zweiten Abschnitt 52 und 62 mit kleinem Durchmesser bewegt werden können.
Wie in 2 gezeigt ist, enthält die Motoreinheit 30 einen Elektromotor 31, der eine axiale eine Endseite enthält, an der die Ausgangswelle 31a vorsteht, und der an dem zweiten Lenkgehäuse 12 gestützt und befestigt ist und der dafür ausgelegt ist, die Riemenscheibe 21 auf der Eingangsseite anzutreiben und zu drehen und dadurch über den Transmissionsmechanismus 20 eine Lenkhilfekraft für die Zahnstangenwelle 7 zu erzeugen; und einen elektrischen Controller 32, der auf der anderen Endseite des Elektromotors 31 vorgesehen ist und der dafür konfiguriert ist, den Elektromotor 31 in Übereinstimmung mit vorgegebenen Parametern wie etwa einem Lenkdrehmoment und einer Fahrzeuggeschwindigkeit antreibend zu steuern. Die Motoreinheit 30 ist durch Integrieren des Elektromotors 31 und des elektrischen Controllers 32 gebildet.
Im Folgenden werden anhand von 5 bis 11 Operationen und Wirkungen der Servolenkvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erläutert. Außerdem ist 9 ein Graph, der eine Drehmomentänderung in dem Kugelumlaufspindelmechanismus zeigt. Eine durchgezogene Linie repräsentiert eine Kugelumlaufspindel in dieser Ausführungsform. Eine Strichlinie repräsentiert eine herkömmliche Kugelumlaufspindel. 10 ist ein Graph, der durch die Kugeln aufgenommene Lasten bei jeweiligen Gradienten des ersten und des zweiten Verjüngungsabschnitts (die Änderungsbeträge der Zahnstangenachsenentfernung RL pro Drehwinkeleinheit der Mutter 41) ΔRL zeigt. Eine durchgezogene Linie repräsentiert einen Fall von 5 μm gleich dem in dieser Ausführungsform. Eine Strichlinie repräsentiert einen Fall von 10 μm. Eine Punktlinie repräsentiert einen Fall von 15 μm. Eine Strichpunktlinie repräsentiert einen Fall von 3 μm.
Zunächst wird ein Betriebszustand der Kugelumlaufspindel 40 in der Servolenkvorrichtung erläutert. Wie in 5 gezeigt ist, werden z. B. die Kugeln 43, die durch das Rohr 44 und durch den ersten Verbindungsdurchgang 50 gehen, die das lastfreie Gebiet NL sind, durch den ersten Führungsabschnitt 44a in die Kugelumlaufrille 42 eingeführt. Die Kugeln 43 gehen durch das vorgegebene erste lastfreie Gebiet NL1 in dem ersten Lastübergangsgebiet VL1. Daraufhin werden die Kugeln 43 zu dem in dem ersten Gebiet gebildeten ersten Lastgebiet ML1 geschoben.
Das heißt, in dem ersten Lastübergangsgebiet VL1 wird die Kontaktfläche zwischen der Kugelumlaufrille 42 und den Kugeln 43 auf der Grundlage der Verjüngungsform des ersten Verjüngungsabschnitts 45 der Kugelumlaufspindelrille 42b auf der Mutterseite allmählich erhöht, nachdem die Kugeln 43 durch das erste lastfreie Gebiet NL1 gegangen sind. Die Last, die durch die Kugeln 43 von der Seite der Mutter 41 auf die Seite der Zahnstangenwelle 7 übertragen wird, wird in Übereinstimmung mit der Zunahme der Kontaktfläche allmählich erhöht. Daraufhin werden die Kugeln 43, nachdem sie durch das erste Lastgebiet ML1 dieses ersten Lastübergangsgebiets VL1 gegangen sind, zu dem Lastgebiet ML verschoben. Damit wird die Eingangslast von der Seite der Mutter 41 ausreichend auf die Seite der Zahnstangenwelle 7 übertragen.
Wie in 6 gezeigt ist, sind andererseits auf der Auslassseite der Kugelumlaufrille 42 in den Kugeln 43, die durch das Lastgebiet ML gegangen sind, die Kontaktflächen zwischen der Kugelumlaufrille 42 und den Kugeln 43 auf der Grundlage der konischen Form des zweiten konischen Abschnitts 46 der Kugelumlaufspindelrille 42b auf der Mutterseite in dem zweiten Lastübergangsgebiet VL2 allmählich verringert. Die durch die Kugeln 43 von der Seite der Mutter 43 auf die Seite der Zahnstangenwelle 7 übertragene Last wird in Übereinstimmung mit der Verringerung der Kontaktfläche allmählich verringert. Nachdem die Kugeln 43 durch das zweite Lastgebiet ML2 des zweiten Lastübergangsgebiets VL2 gegangen sind, werden die Kugeln 43, die durch das zweite lastfreie Gebiet NL2 des zweiten Lastübergangsgebiets VL2 gegangen sind, daraufhin durch den zweiten Führungsabschnitt 44b in den zweiten Verbindungsdurchgang 60 geführt. Sie werden zu dem lastfreien Gebiet NL verschoben, das durch den zweiten Verbindungsdurchgang 60 und durch das Rohr 44 gebildet ist. Die Kugeln 43 übertragen die Eingangslast erst von der Seite der Mutter 41 auf die Seite der Zahnstangenwelle 7, wenn die Kugeln 43 durch das lastfreie Gebiet NL gehen.
Nachfolgend wird die Drehmomentänderung in dem Kugelumlaufspindelmechanismus mit der des Vergleichsbeispiels verglichen. Wie in 9 gezeigt ist, wird es in dem Vergleichsbeispiel plötzlich von dem lastfreien Zustand, der durch den mit einer Verjüngung mit zunehmendem Durchmesser verarbeiteten Abschnitt gebildet ist, zu dem Lastzustand verschoben. Dementsprechend wird die Last, die auf die Kugeln wirkt, plötzlich geändert, so dass die Drehmomentänderung des Kugelumlaufspindelmechanismus groß wird (vergleiche die Strichlinien in der Zeichnung). Andererseits sind wie oben beschrieben in der Kugelumlaufspindel 40 in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform das erste und das zweite Lastübergangsgebiet VL1 und VL2 vorgesehen, die für die Endabschnitte der Kugelumlaufrille 42 (der Kugelumlaufspindel 42b auf der Mutterseite) auf der Seite des ersten und des zweiten Verbindungsdurchgangs 50 und 60 vorgesehen sind und die durch den ersten und den zweiten Verjüngungsabschnitt 45 und 46 gebildet sind. Damit wird die Last, die auf die Kugeln 43 wirkt, auf der Einlassseite allmählich erhöht und auf der Auslassseite allmählich verringert. Damit wird die Übertragung der Kräfte der Kugeln 43, die zwischen dem lastfreien Gebiet NL und dem Lastgebiet ML bewegt werden, beruhigt, so dass die Drehmomentänderung der Kugelumlaufspindel 40 unterbunden wird.
Darüber hinaus wird in der Drehmomentänderungsunterbindungsfunktion der Kugelumlaufspindel 40 die Kontaktkraft zwischen der Mutter 41 und der Kugel 43 bei jedem Gradienten der Verjüngungsabschnitte 45 und 46, d. h. bei jedem Änderungsbetrag ΔRL der Zahnstangenachsenentfernung pro Drehwinkeleinheit der Mutter 41, geprüft. Wie in 10 gezeigt ist, ist es möglich, einen allmählichen Gradienten zu erhalten, wenn der Änderungsbetrag ΔRL der Zahnstangenachsenentfernung 3 μm bis 10 μm beträgt. Andererseits ist der Gradient jedes der Verjüngungsabschnitte 45 und 46 groß, wenn der Änderungsbetrag ΔRL der Zahnstangenachsenentfernung 15 μm beträgt. Es wurde bestätigt, dass das nicht ausreicht, um die Drehmomentänderung zu unterbinden. Das heißt, durch diese Ergebnisse wurde bestätigt, dass ein Kriterium (eine Referenz) für die ausreichende Unterbindung der Drehmomentänderung der Kugelumlaufspindel 40 ist, dass das durch Dividieren des Änderungsbetrags ΔRL der Zahnstangenachsenentfernung pro Drehwinkeleinheit der Mutter 41 durch den Durchmesser D erhaltene Verhältnis gleich oder kleiner als 0,2% ist.
Wie oben beschrieben wurde, sind in der Servolenkvorrichtung in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform das erste und das zweite Lastübergangsgebiet VL1 und VL2 vorgesehen. Damit wird die auf die Kugel 43 ausgeübte Last auf der Einlassseite allmählich erhöht und auf der Auslassseite allmählich verringert. Dementsprechend ist es möglich, die Übertragung der Kraft der Kugel 43, die zwischen dem lastfreien Gebiet NL und dem Lastgebiet ML bewegt wird, zu beruhigen. Damit wird die Drehmomentänderung bei der Betätigung der Kugelumlaufspindel 40 unterbunden. Das Einfanggefühl (Einhakgefühl) der Kugelumlaufspindel 40 wegen der Drehmomentänderung wird unterbunden. Folglich ist es möglich, das Lenkgefühl zu verbessern.
Darüber hinaus sind insbesondere in der Servolenkvorrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten lastfreien Gebiet NL1 und NL2, die die lastfreien Gebiete sind, und dem ersten und dem zweiten Lastgebiet ML1 und ML2, die die Lastgebiete sind, innerhalb des ersten und des zweiten Lastübergangsgebiets VL1 und VL2 Schaltpunkte vorgesehen. Dementsprechend ist es möglich, die plötzliche Änderung in dem Lastgebiet ML zu unterbinden.
Darüber hinaus sind das erste und das zweite Lastübergangsgebiet, VL1 und VL2 in der Weise, dass die Querschnittsflächen auf den Unterseiten der Kugelumlaufspindelrille 42b auf der Mutterseite im Wesentlichen konstant (gleich) sind, d. h. in der Weise, dass die radiale Position der unteren Oberfläche der Kugelumlaufspindelrille 42b nach außen versetzt ist, gebildet. Damit wird die Größe der Kugelumlaufspindelrille 42b der Mutter in Breitenrichtung in der Bewegungsrichtung der Kugel 43 nicht geändert. Folglich ist es möglich, das Wobbeln der Kugeln 43, die von dem lastfreien Gebiet NL eintreten, zu unterbinden und die ruhige Bewegung der Kugel 43 sicherzustellen.
Darüber hinaus ist es durch die oben beschriebene Konfiguration möglich, die Lastübergangsgebiete VL1 und VL2 nur dadurch zu bilden, dass die Vorschubgeschwindigkeit des Schneidwerkzeugs, das zum Schneiden der Kugelumlaufspindelrille 42b auf der Mutterseite angeordnet ist, gesteuert wird.
Darüber hinaus sind das erste und das zweite Lastübergangsgebiet VL1 und VL2 so gebildet, dass die Zahnstangenachsenentfernung RL in den Übergangsgebieten VL1 und VL2 entlang des Steigungswinkels der Kugelumlaufrille 42, die die Bewegungsrichtung der Kugel 43 ist, allmählich geändert ist. Dementsprechend ist es möglich, die Änderung der Last in Übereinstimmung mit der Bewegung der Kugel 43 weiter zu beruhigen.
Darüber hinaus ist das Rohr 44 in der Servolenkvorrichtung so gebildet, dass der erste und der zweite Einführungsabschnitt 44a und 44b in Bezug auf den Verbindungsabschnitt 44c entlang des Steigungswinkels der Kugelumlaufrille 42 geneigt sind. Dementsprechend werden die Kugeln 43 in der Richtung entlang des Steigungswinkels der Kugelumlaufrille 42 in das und aus dem Rohr 44 bewegt. Folglich ist es möglich, die Bewegungen der Kugeln in das und aus dem Rohr 44 weiter zu beruhigen.
Darüber hinaus sind in der oben beschriebenen Konfiguration der erste Verbindungsdurchgang 50 und der zweite Verbindungsdurchgang 60 in der Weise gebildet, dass das andere Ende des ersten Verbindungsdurchgangs 50 und das andere Ende des zweiten Verbindungsdurchgangs 60 um etwa 180 Grad in der Umfangsrichtung um die Achse L2 der Zahnstangenwelle 7, die die Drehachse der Mutter 41 ist, voneinander entfernt sind. Dementsprechend ist es möglich, das Rohr 44 problemlos zusammenzusetzen und dadurch die Montageoperation der Vorrichtung zu verbessern, selbst wenn die Bewegungsrichtungen der Kugeln 43 in die und aus der Kugelumlaufrille 42 näher zu der Tangentialrichtung werden.
Darüber hinaus wird in dem ersten und in dem zweiten Verbindungsdurchgang 50 und 60 die Kugel 43, die durch das Rohr 44 gegangen ist, zu dem ersten und zu dem zweiten Lastübergangsgebiet bewegt, um über die Endabschnitte des ersten und des zweiten Lastübergangsgebiets VL1 und VL2 auf der Seite des Rohrs 44 zu fliegen (zu springen), falls der Innenumfangsabschnitt des Rohrs 44 innerhalb des ersten und des zweiten abgestuften Abschnitts 53 und 63 radial vorsteht. Folglich werden die Lasten der Kugeln 43 plötzlich geändert.
Dementsprechend verlaufen in Übereinstimmung mit der Servolenkvorrichtung in dem ersten und in dem zweiten Verbindungsdurchgang 50 und 60 der erste und der zweite abgestufte Abschnitt 53 und 63 jenseits der Innenumfangsfläche des Rohrs 44 in der Richtung radial nach innen. Die Kugeln 43 können mit längerem Kontakt durch das erste und durch das zweite Lastübergangsgebiet VL1 und VL2 gehen. Dementsprechend ist es möglich, die Laständerung der Kugeln 43 weiter zu verlangsamen (sie abzubremsen).
Darüber hinaus sind das erste und das zweite Lastübergangsgebiet VL1 und VL2 dafür konfiguriert, die mehreren Kugeln 43 gleichzeitig aufzunehmen. Dementsprechend können die Änderungen der Lasten der Kugeln 43 innerhalb der Übergangsgebiete VL1 und VL2 der Durchschnitt der Änderungen der Lasten der mehreren Kugeln 43 sein. Folglich ist es möglich, die Laständerungen der Kugeln 43 weiter zu unterbinden und das Einrastgefühl (Einhakgefühl) der Kugelumlaufspindel 40 effektiver zu unterbinden.
Darüber hinaus sind das erste und das zweite Lastgebiet ML1 und ML2, in denen die Lasten der Kugeln 43 geändert werden, dafür konfiguriert, die mehreren Kugeln 43 gleichzeitig aufzunehmen. Dementsprechend können die Änderungen der Lasten der Kugeln 43 innerhalb der Gebiete ML1 und ML2 der Durchschnitt der Änderungen der Lasten der mehreren Kugeln 43 sein. Dementsprechend ist es möglich, die Erzeugung der Änderung der Last der Kugeln 43 weiter zu verlangsamen (abzubremsen).
Wie in 11(a) gezeigt ist, entspricht darüber hinaus eine Zeiteinstellung, bei der die Last auf die Kugeln 43 in den Übergangsgebieten VL1 und VL2 zu wirken beginnt, in dem ersten und in dem zweiten Lastübergangsgebiet VL1 und VL2 einer Zeiteinstellung, bei der die Last freigesetzt zu werden beginnt, wenn die Länge L von dem Ende des ersten Lastübergangsgebiets VL1 auf der Seite des ersten Verbindungsdurchgangs 50 über die Kugelumlaufrille 42 bis zu dem Endabschnitt des zweiten Lastübergangsgebiets VL2 auf der Seite des zweiten Verbindungsdurchgangs 60 das ganzzahlige Vielfache des Durchmessers D der Kugel 43 ist. Dementsprechend werden die Laständerungen der Kugelumlaufspindel 40 groß.
In der Servolenkvorrichtung ist die Länge L von dem Endabschnitt des ersten Lastübergangsgebiets VL1 auf der Seite des ersten Verbindungsdurchgangs 50 über die Kugelumlaufrille 42 bis zu dem Endabschnitt des zweiten Lastübergangsgebiets VL2 auf der Seite des zweiten Verbindungsdurchgangs 60 in dem ersten und in dem zweiten Lastübergangsgebiet VL1 und VL2 ein nicht ganzzahliges Vielfaches des Durchmessers der Kugel 43. Wie in 11(b) gezeigt ist, weicht dementsprechend die Zeiteinstellung, bei der die Last in den Lastübergangsgebieten VL1 und VL2 auf die Kugel 43 zu wirken beginnt, von der Zeiteinstellung, bei der die Last von der Kugel 43 entspannt zu werden beginnt, ab. Folglich ist es möglich, die Laständerung der Kugelumlaufspindel 40 zu unterbinden und dadurch das Lenkgefühl weiter zu verbessern.
Die Lastübergangsgebiete VL1 und VL2 sind so konfiguriert, dass die Länge L ”D·(n + 1/4) < L < D·(n + 3/4)” genügt, wobei der Durchmesser der Kugel 43 D ist, die Anzahl der Kugeln 43 n ist. Dementsprechend ist es möglich, die Laständerung in der Kugelumlaufspindel 40 wirksam zu unterbinden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel können die Bildungsgebiete des ersten und des zweiten Lastübergangsgebiets VL1 und VL2 in Übereinstimmung mit Spezifikationen usw. der Servolenkvorrichtung frei geändert werden, solange sie nicht von dem Hauptpunkt der vorliegenden Erfindung abweichen.
Zum Beispiel sind die folgenden Aspekte als die Servolenkvorrichtung in Übereinstimmung mit der oben beschriebenen Ausführungsform denkbar.
Das heißt, in einem Aspekt enthält eine Servolenkvorrichtung: eine gelenkte Welle, die dafür ausgelegt ist, in Übereinstimmung mit einer Drehung eines Lenkrads in einer axialen Richtung bewegt zu werden und dadurch ein gelenktes Rad zu lenken; eine Mutter, die in einer Zylinderform gebildet ist, die die gelenkte Welle umgibt und die dafür ausgelegt ist, relativ zu der gelenkten Welle gedreht zu werden; eine Kugelumlaufrille, die eine Kugelumlaufspindelrille auf der Wellenseite, die eine Schraubenrillenform aufweist und die an einem Außenumfang der gelenkten Welle vorgesehen ist, und eine Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite, die eine Schraubenrillenform aufweist und die an einem Innenumfang der Mutter vorgesehen ist, enthält; mehrere Kugeln, die innerhalb der Kugelumlaufrille angeordnet sind, um innerhalb der Kugelumlaufrille gerollt zu werden; einen ersten Verbindungsdurchgang, der eine Endseite, die auf einer Außenumfangsfläche der Mutter geöffnet ist, und die andere Endseite, die auf einer Innenumfangsfläche der Mutter geöffnet ist, enthält und der auf der einen Endseite der Kugelumlaufrille geöffnet ist; einen zweiten Verbindungsdurchgang, der eine Endseite, die auf der Außenumfangsfläche der Mutter geöffnet ist, und die andere Endseite, die auf der Innenumfangsfläche der Mutter geöffnet ist, enthält und der auf der anderen Endseite der Kugelumlaufrille geöffnet ist; ein Verbindungselement, das den ersten Verbindungsdurchgang und den zweiten Verbindungsdurchgang verbindet, um die Kugeln zwischen dem ersten Verbindungsdurchgang und dem zweiten Verbindungsdurchgang umlaufen zu lassen; einen Elektromotor, der dafür ausgelegt ist, die Mutter anzutreiben und zu drehen und dadurch eine Lenkkraft für die gelenkte Welle bereitzustellen; ein erstes Lastübergangsgebiet, das in einem ersten vorgegebenen Bereich in der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite von der Öffnung auf der anderen Endseite des ersten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindelrille der Mutter vorgesehen ist, das in der Weise gebildet ist, dass eine radiale Entfernung zwischen einer Drehachse der Mutter und der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in Richtung der Öffnung auf der anderen Endseite des ersten Verbindungsdurchgangs allmählich erhöht ist, und das in der Weise gebildet ist, dass die Kugeln durch ein erstes lastfreies Gebiet gehen, in dem eine Last nicht von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragen wird, und dass die Kugeln daraufhin durch ein erstes Lastgebiet gehen, in dem die Last von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragen wird, wenn die Kugeln in dem ersten vorgegebenen Bereich von der Öffnung auf der anderen Endseite des ersten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindel auf der Mutterseite bewegt werden; und ein zweites Lastübergangsgebiet, das in einem zweiten vorgegebenen Bereich in der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite von der Öffnung auf der anderen Endseite des zweiten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite vorgesehen ist, das in der Weise gebildet ist, dass eine radiale Entfernung zwischen der Drehachse der Mutter und der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in Richtung der Öffnung auf der anderen Endseite des zweiten Verbindungsdurchgangs allmählich erhöht ist, und das in der Weise gebildet ist, dass die Kugeln durch ein zweites lastfreies Gebiet gehen, in dem die Last nicht von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragen wird, und dass die Kugeln daraufhin durch ein zweites Lastgebiet gehen, in dem die Last von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragen wird, wenn die Kugeln in dem zweiten vorgegebenen Bereich von der Öffnung auf der anderen Endseite des zweiten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite bewegt werden.
In einem bevorzugten Aspekt der Servolenkvorrichtung enthält das Verbindungselement einen ersten Einführungsabschnitt, der in den ersten Verbindungsdurchgang eingeführt ist, einen zweiten Einführungsabschnitt, der in den zweiten Verbindungsdurchgang eingeführt ist, und einen Verbindungsabschnitt, der den ersten Einführungsabschnitt und den zweiten Einführungsabschnitt verbindet; und wobei der erste Einführungsabschnitt und der zweite Einführungsabschnitt entlang eines Steigungswinkels der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in Bezug auf den Verbindungsabschnitt geneigt sind.
In einem anderen bevorzugten Aspekt in einem der Aspekte der Servolenkvorrichtungen ist das Verbindungselement in einer Zylinderform gebildet; wobei der erste Verbindungsdurchgang einen ersten abgestuften Abschnitt enthält, an dem eine Endoberfläche des Verbindungselements anliegt; wobei der erste abgestufte Abschnitt radial innerhalb des Verbindungselements jenseits einer Innenumfangsfläche des Verbindungselements verläuft; wobei der zweite Verbindungsdurchgang einen zweiten abgestuften Abschnitt enthält, an dem die andere Endoberfläche des Verbindungselements anliegt; und wobei der zweite abgestufte Abschnitt jenseits der Innenumfangsfläche des Verbindungselements radial innerhalb des Verbindungselements verläuft.
In einem nochmals anderen bevorzugten Aspekt in einem der Aspekte der Servolenkvorrichtungen sind das erste Lastübergangsgebiet bzw. das zweite Lastübergangsgebiet in Bereichen, in denen die mehreren Kugeln gleichzeitig aufgenommen sind, gebildet.
In einem nochmals anderen bevorzugten Aspekt in einem der Aspekte der Servolenkvorrichtungen sind das erste Lastgebiet bzw. das zweite Lastgebiet in Bereichen, in denen die mehreren Kugeln gleichzeitig aufgenommen sind, gebildet.
In einem nochmals anderen bevorzugten Aspekt in einem der Aspekte der Servolenkvorrichtungen sind das erste Lastübergangsgebiet und das zweite Lastübergangsgebiet in der Weise gebildet, dass eine Länge eines Abschnitts von einem Endabschnitt des ersten Übergangsgebiets auf der Seite des ersten Verbindungsdurchgangs über die Kugelumlaufrille bis zu einem Endabschnitt des zweiten Lastübergangsgebiets auf der Seite des zweiten Verbindungsdurchgangs ein nicht ganzzahliges Vielfaches eines Durchmessers einer der Kugeln ist.
In einem nochmals anderen bevorzugten Aspekt in einem der Aspekte der Servolenkvorrichtungen sind die Querschnittsformen auf einer Unterseite der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in dem ersten Lastübergangsgebiet im Wesentlichen gleich; und sind die Querschnittsformen auf der Unterseite der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in dem zweiten Lastübergangsgebiet im Wesentlichen gleich.
In einem nochmals anderen bevorzugten Aspekt in einem der Aspekte der Servolenkvorrichtungen sind der erste Verbindungsdurchgang und der zweite Verbindungsdurchgang in der Weise gebildet, dass das andere Ende des ersten Verbindungsdurchgangs und das andere Ende des zweiten Verbindungsdurchgangs in einer Umfangsrichtung um die Drehachse der Mutter im Wesentlichen um 180 Grad voneinander entfernt sind.
In einem nochmals anderen bevorzugten Aspekt in einem der Aspekte der Servolenkvorrichtungen sind das erste Lastübergangsgebiet und das zweite Lastübergangsgebiet in der Weise gebildet, dass eine Länge eines Abschnitts von einem Endabschnitt des ersten Übergangsgebiets auf der Seite des ersten Verbindungsdurchgangs über die Kugelumlaufrille bis zu einem Endabschnitt des zweiten Lastübergangsgebiets auf der Seite des zweiten Verbindungsdurchgangs ein nicht ganzzahliges Vielfaches eines Durchmessers einer der Kugeln ist.
In einem nochmals anderen bevorzugten Aspekt in einem der Aspekte der Servolenkvorrichtungen sind das erste Lastübergangsgebiet und das zweite Lastübergangsgebiet in der Weise gebildet, dass sie der folgenden Gleichung genügen: D·(n + 1/4) < L < D·(n + 3/4) wobei eine Länge eines Abschnitts von dem Endabschnitt des ersten Lastübergangsgebiets auf der Seite des ersten Verbindungsdurchgangs über die Kugelumlaufrille bis zu dem Endabschnitt des zweiten Lastübergangsgebiets auf der Seite des zweiten Verbindungsdurchgangs L ist, der Durchmesser der Kugel D ist und eine Anzahl der Kugeln n ist.
Unter einem anderen Gesichtspunkt enthält eine Servolenkvorrichtung: eine gelenkte Welle, die dafür ausgelegt ist, in Übereinstimmung mit einer Drehung eines Lenkrads in einer axialen Richtung bewegt zu werden und dadurch ein gelenktes Rad zu lenken; eine Mutter, die in einer Zylinderform gebildet ist, die die gelenkte Welle umgibt und die dafür ausgelegt ist, relativ zu der gelenkten Welle gedreht zu werden; eine Kugelumlaufrille, die eine Kugelumlaufspindelrille auf der Wellenseite, die eine Schraubenrillenform aufweist und die an einem Außenumfang der gelenkten Welle vorgesehen ist, und eine Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite, die eine Schraubenrillenform aufweist und die an einem Innenumfang der Mutter vorgesehen ist, enthält; mehrere Kugeln, die innerhalb der Kugelumlaufrille angeordnet sind, um innerhalb der Kugelumlaufrille gerollt zu werden; einen ersten Verbindungsdurchgang, der eine Endseite, die auf einer Außenumfangsfläche der Mutter geöffnet ist, und die andere Endseite, die auf einer Innenumfangsfläche der Mutter geöffnet ist, enthält und der auf der einen Endseite der Kugelumlaufrille geöffnet ist; einen zweiten Verbindungsdurchgang, der eine Endseite, die auf der Außenumfangsfläche der Mutter geöffnet ist, und die andere Endseite, die auf der Innenumfangsfläche der Mutter geöffnet ist, enthält und der auf der anderen Endseite der Kugelumlaufrille geöffnet ist; ein Verbindungselement, das den ersten Verbindungsdurchgang und den zweiten Verbindungsdurchgang verbindet, um die Kugeln zwischen dem ersten Verbindungsdurchgang und dem zweiten Verbindungsdurchgang umlaufen zu lassen; einen Elektromotor, der dafür ausgelegt ist, die Mutter anzutreiben und zu drehen und dadurch eine Lenkkraft für die gelenkte Welle bereitzustellen; ein erstes Lastübergangsgebiet, das in einem ersten vorgegebenen Bereich in der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite von der Öffnung auf der anderen Endseite des ersten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindelrille der Mutter vorgesehen ist, das in der Weise gebildet ist, dass eine radiale Entfernung zwischen einer Drehachse der Mutter und der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in Richtung der Öffnung auf der anderen Endseite des ersten Verbindungsdurchgangs allmählich erhöht ist, und das in der Weise gebildet ist, dass die Kugeln durch ein erstes lastfreies Gebiet gehen, in dem eine Last nicht von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragen wird, und. dass die Kugeln daraufhin durch ein erstes Lastgebiet gehen, in dem die von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragene Last allmählich erhöht wird, wenn die Kugeln in dem ersten vorgegebenen Bereich von der Öffnung auf der anderen Endseite des ersten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindel auf der Mutterseite bewegt werden; und ein zweites Lastübergangsgebiet, das in einem zweiten vorgegebenen Bereich in der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite von der Öffnung auf der anderen Endseite des zweiten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite vorgesehen ist, das in der Weise gebildet ist, dass eine radiale Entfernung zwischen der Drehachse der Mutter und der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in Richtung der Öffnung auf der anderen Endseite des zweiten Verbindungsdurchgangs allmählich erhöht ist, und das in der Weise gebildet ist, dass die Kugeln durch ein zweites lastfreies Gebiet gehen, in dem die Last nicht von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragen wird, und dass die Kugeln daraufhin durch ein zweites Lastgebiet gehen, in dem die von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragene Last allmählich erhöht wird, wenn die Kugeln in dem zweiten vorgegebenen Bereich von der Öffnung auf der anderen Endseite des zweiten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite bewegt werden.
In einem bevorzugten Aspekt der Servolenkvorrichtung enthält das Verbindungselement einen ersten Einführungsabschnitt, der in den ersten Verbindungsdurchgang eingeführt ist, einen zweiten Einführungsabschnitt, der in den zweiten Verbindungsdurchgang eingeführt ist, und einen Verbindungsabschnitt, der den ersten Einführungsabschnitt und den zweiten Einführungsabschnitt verbindet; und wobei der erste Einführungsabschnitt und der zweite Einführungsabschnitt entlang eines Steigungswinkels der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in Bezug auf den Verbindungsabschnitt geneigt sind.
In einem nochmals anderen bevorzugten Aspekt in einem der Aspekte der Servolenkvorrichtungen sind der erste Verbindungsdurchgang und der zweite Verbindungsdurchgang in der Weise gebildet, dass das andere Ende des ersten Verbindungsdurchgangs und das andere Ende des zweiten Verbindungsdurchgangs in einer Umfangsrichtung um die Drehachse der Mutter im Wesentlichen um 180 Grad voneinander entfernt sind.
In einem nochmals anderen bevorzugten Aspekt in einem der Aspekte der Servolenkvorrichtungen ist das Verbindungselement in einer Zylinderform gebildet; wobei der erste Verbindungsdurchgang einen ersten abgestuften Abschnitt enthält, an dem eine Endoberfläche des Verbindungselements anliegt; wobei der erste abgestufte Abschnitt radial innerhalb des Verbindungselements jenseits einer Innenumfangsfläche des Verbindungselements verläuft; wobei der zweite Verbindungsdurchgang einen zweiten abgestuften Abschnitt enthält, an dem die andere Endoberfläche des Verbindungselements anliegt; und wobei der zweite abgestufte Abschnitt jenseits der Innenumfangsfläche des Verbindungselements radial innerhalb des Verbindungselements verläuft.
In einem nochmals anderen bevorzugten Aspekt in einem der Aspekte der Servolenkvorrichtungen sind das erste Lastübergangsgebiet bzw. das zweite Lastübergangsgebiet in Bereichen, in denen die mehreren Kugeln gleichzeitig aufgenommen sind, gebildet.
In einem nochmals anderen bevorzugten Aspekt in einem der Aspekte der Servolenkvorrichtungen sind das erste Lastgebiet bzw. das zweite Lastgebiet in Bereichen, in denen die mehreren Kugeln gleichzeitig aufgenommen sind, gebildet.
In einem nochmals anderen bevorzugten Aspekt in einem der Aspekte der Servolenkvorrichtungen sind das erste Lastübergangsgebiet und das zweite Lastübergangsgebiet in der Weise gebildet, dass eine Länge eines Abschnitts von einem Endabschnitt des ersten Übergangsgebiets auf der Seite des ersten Verbindungsdurchgangs über die Kugelumlaufrille bis zu einem Endabschnitt des zweiten Lastübergangsgebiets auf der Seite des zweiten Verbindungsdurchgangs ein nicht ganzzahliges Vielfaches eines Durchmessers einer der Kugeln ist.
In einem nochmals anderen bevorzugten Aspekt in einem der Aspekte der Servolenkvorrichtungen sind das erste Lastübergangsgebiet und das zweite Lastübergangsgebiet in der Weise gebildet, dass sie der folgenden Gleichung genügen: D·(n + 1/4) < L < D·(n + 3/4), wobei eine Länge eines Abschnitts von dem Endabschnitt des ersten Lastübergangsgebiets auf der Seite des ersten Verbindungsdurchgangs über die Kugelumlaufrille bis zu dem Endabschnitt des zweiten Lastübergangsgebiets auf der Seite des zweiten Verbindungsdurchgangs L ist, der Durchmesser der Kugel D ist und eine Anzahl der Kugeln n ist.
In einem nochmals anderen bevorzugten Aspekt in einem der Aspekte der Servolenkvorrichtungen ist das erste Lastübergangsgebiet in der Weise gebildet, dass eine radiale Entfernung zwischen der Drehachse der Mutter und der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in dem ersten Lastübergangsgebiet in einer Bewegungsrichtung der Kugel allmählich geändert ist; und ist das zweite Lastübergangsgebiet in der Weise gebildet, dass eine radiale Entfernung zwischen der Drehachse der Mutter und der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in dem zweiten Lastübergangsgebiet in einer Bewegungsrichtung der Kugel allmählich geändert ist.
In einem nochmals anderen bevorzugten Aspekt in einem der Aspekte der Servolenkvorrichtungen sind die Querschnittsformen auf einer Unterseite der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in dem ersten Lastübergangsgebiet im Wesentlichen gleich; und sind die Querschnittsformen auf der Unterseite der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in dem zweiten Lastübergangsgebiet im Wesentlichen gleich.

Claims

Servolenkvorrichtung, die umfasst: eine gelenkte Welle, die dafür ausgelegt ist, in Übereinstimmung mit einer Drehung eines Lenkrads in einer axialen Richtung bewegt zu werden und dadurch ein gelenktes Rad zu lenken; eine Mutter, die in einer Zylinderform gebildet ist, die die gelenkte Welle umgibt und die dafür ausgelegt ist, relativ zu der gelenkten Welle gedreht zu werden; eine Kugelumlaufrille, die eine Kugelumlaufspindelrille auf der Wellenseite, die eine Schraubenrillenform aufweist und die an einem Außenumfang der gelenkten Welle vorgesehen ist, und eine Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite, die eine Schraubenrillenform aufweist und die an einem Innenumfang der Mutter vorgesehen ist, enthält; mehrere Kugeln, die innerhalb der Kugelumlaufrille angeordnet sind, um innerhalb der Kugelumlaufrille gerollt zu werden; einen ersten Verbindungsdurchgang, der eine Endseite, die auf einer Außenumfangsfläche der Mutter geöffnet ist, und die andere Endseite, die auf einer Innenumfangsfläche der Mutter geöffnet ist, enthält und der auf der einen Endseite der Kugelumlaufrille geöffnet ist; einen zweiten Verbindungsdurchgang, der eine Endseite, die auf der Außenumfangsfläche der Mutter geöffnet ist, und die andere Endseite, die auf der Innenumfangsfläche der Mutter geöffnet ist, enthält und der auf der anderen Endseite der Kugelumlaufrille geöffnet ist; ein Verbindungselement, das den ersten Verbindungsdurchgang und den zweiten Verbindungsdurchgang verbindet, um die Kugeln zwischen dem ersten Verbindungsdurchgang und dem zweiten Verbindungsdurchgang umlaufen zu lassen; einen Elektromotor, der dafür ausgelegt ist, die Mutter anzutreiben und zu drehen und dadurch eine Lenkkraft für die gelenkte Welle bereitzustellen; ein erstes Lastübergangsgebiet, das in einem ersten vorgegebenen Bereich in der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite von der Öffnung auf der anderen Endseite des ersten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindelrille der Mutter vorgesehen ist, das in der Weise gebildet ist, dass eine radiale Entfernung zwischen einer Drehachse der Mutter und der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in Richtung der Öffnung auf der anderen Endseite des ersten Verbindungsdurchgangs allmählich erhöht ist, und das in der Weise gebildet ist, dass die Kugeln durch ein erstes lastfreies Gebiet gehen, in dem eine Last nicht von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragen wird, und dass die Kugeln daraufhin durch ein erstes Lastgebiet gehen, in dem die Last von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragen wird, wenn die Kugeln in dem ersten vorgegebenen Bereich von der Öffnung auf der anderen Endseite des ersten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindel auf der Mutterseite bewegt werden; und ein zweites Lastübergangsgebiet, das in einem zweiten vorgegebenen Bereich in der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite von der Öffnung auf der anderen Endseite des zweiten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite vorgesehen ist, das in der Weise gebildet ist, dass eine radiale Entfernung zwischen der Drehachse der Mutter und der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in Richtung der Öffnung auf der anderen Endseite des zweiten Verbindungsdurchgangs allmählich erhöht ist, und das in der Weise gebildet ist, dass die Kugeln durch ein zweites lastfreies Gebiet gehen, in dem die Last nicht von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragen wird, und dass die Kugeln daraufhin durch ein zweites Lastgebiet gehen, in dem die Last von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragen wird, wenn die Kugeln in dem zweiten vorgegebenen Bereich von der Öffnung auf der anderen Endseite des zweiten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite bewegt werden.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verbindungselement einen ersten Einführungsabschnitt, der in den ersten Verbindungsdurchgang eingeführt ist, einen zweiten Einführungsabschnitt, der in den zweiten Verbindungsdurchgang eingeführt ist, und einen Verbindungsabschnitt, der den ersten Einführungsabschnitt und den zweiten Einführungsabschnitt verbindet, enthält; und wobei der erste Einführungsabschnitt und der zweite Einführungsabschnitt entlang eines Steigungswinkels der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in Bezug auf den Verbindungsabschnitt geneigt sind.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der erste Verbindungsdurchgang und der zweite Verbindungsdurchgang in der Weise gebildet sind, dass das andere Ende des ersten Verbindungsdurchgangs und das andere Ende des zweiten Verbindungsdurchgangs in einer Umfangsrichtung um die Drehachse der Mutter im Wesentlichen um 180 Grad voneinander entfernt sind.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verbindungselement in einer Zylinderform gebildet ist; wobei der erste Verbindungsdurchgang einen ersten abgestuften Abschnitt enthält, an dem eine Endoberfläche des Verbindungselements anliegt; wobei der erste abgestufte Abschnitt radial innerhalb des Verbindungselements jenseits einer Innenumfangsfläche des Verbindungselements verläuft; wobei der zweite Verbindungsdurchgang einen zweiten abgestuften Abschnitt enthält, an dem die andere Endoberfläche des Verbindungselements anliegt; und wobei der zweite abgestufte Abschnitt jenseits der Innenumfangsfläche des Verbindungselements radial innerhalb des Verbindungselements verläuft.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Lastübergangsgebiet bzw. das zweite Lastübergangsgebiet in Bereichen, in denen die mehreren Kugeln gleichzeitig aufgenommen sind, gebildet sind.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das erste Lastgebiet bzw. das zweite Lastgebiet in Bereichen, in denen die mehreren Kugeln gleichzeitig aufgenommen sind, gebildet sind.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Lastübergangsgebiet und das zweite Lastübergangsgebiet in der Weise gebildet sind, dass eine Länge eines Abschnitts von einem Endabschnitt des ersten Übergangsgebiets auf der Seite des ersten Verbindungsdurchgangs über die Kugelumlaufrille bis zu einem Endabschnitt des zweiten Lastübergangsgebiets auf der Seite des zweiten Verbindungsdurchgangs ein nicht ganzzahliges Vielfaches eines Durchmessers einer der Kugeln ist.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das erste Lastübergangsgebiet und das zweite Lastübergangsgebiet in der Weise gebildet sind, dass sie der folgenden Gleichung genügen: D·(n + 1/4) < L < D·(n + 3/4), wobei eine Länge eines Abschnitts von dem Endabschnitt des ersten Lastübergangsgebiets auf der Seite des ersten Verbindungsdurchgangs über die Kugelumlaufrille bis zu dem Endabschnitt des zweiten Lastübergangsgebiets auf der Seite des zweiten Verbindungsdurchgangs L ist, der Durchmesser der Kugel D ist und eine Anzahl der Kugeln n ist.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Lastübergangsgebiet in der Weise gebildet ist, dass eine radiale Entfernung zwischen der Drehachse der Mutter und der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in dem ersten Lastübergangsgebiet in einer Bewegungsrichtung der Kugel allmählich geändert ist; und das zweite Lastübergangsgebiet in der Weise gebildet ist, dass eine radiale Entfernung zwischen der Drehachse der Mutter und der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in dem zweiten Lastübergangsgebiet in einer Bewegungsrichtung der Kugel allmählich geändert ist.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Querschnittsformen auf einer Unterseite der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in dem ersten Lastübergangsgebiet im Wesentlichen gleich sind; und die Querschnittsformen auf der Unterseite der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in dem zweiten Lastübergangsgebiet im Wesentlichen gleich sind.
Servolenkvorrichtung, die umfasst: eine gelenkte Welle, die dafür ausgelegt ist, in Übereinstimmung mit einer Drehung eines Lenkrads in einer axialen Richtung bewegt zu werden und dadurch ein gelenktes Rad zu lenken; eine Mutter, die in einer Zylinderform gebildet ist, die die gelenkte Welle umgibt und die dafür ausgelegt ist, relativ zu der gelenkten Welle gedreht zu werden; eine Kugelumlaufrille, die eine Kugelumlaufspindelrille auf der Wellenseite, die eine Schraubenrillenform aufweist und die an einem Außenumfang der gelenkten Welle vorgesehen ist, und eine Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite, die eine Schraubenrillenform aufweist und die an einem Innenumfang der Mutter vorgesehen ist, enthält; mehrere Kugeln, die innerhalb der Kugelumlaufrille angeordnet sind, um innerhalb der Kugelumlaufrille gerollt zu werden; einen ersten Verbindungsdurchgang, der eine Endseite, die auf einer Außenumfangsfläche der Mutter geöffnet ist, und die andere Endseite, die auf einer Innenumfangsfläche der Mutter geöffnet ist, enthält und der auf der einen Endseite der Kugelumlaufrille geöffnet ist; einen zweiten Verbindungsdurchgang, der eine Endseite, die auf der Außenumfangsfläche der Mutter geöffnet ist, und die andere Endseite, die auf der Innenumfangsfläche der Mutter geöffnet ist, enthält und der auf der anderen Endseite der Kugelumlaufrille geöffnet ist; ein Verbindungselement, das den ersten Verbindungsdurchgang und den zweiten Verbindungsdurchgang verbindet, um die Kugeln zwischen dem ersten Verbindungsdurchgang und dem zweiten Verbindungsdurchgang umlaufen zu lassen; einen Elektromotor, der dafür ausgelegt ist, die Mutter anzutreiben und zu drehen und dadurch eine Lenkkraft für die gelenkte Welle bereitzustellen; ein erstes Lastübergangsgebiet, das in einem ersten vorgegebenen Bereich in der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite von der Öffnung auf der anderen Endseite des ersten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindelrille der Mutter vorgesehen ist, das in der Weise gebildet ist, dass eine radiale Entfernung zwischen einer Drehachse der Mutter und der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in Richtung der Öffnung auf der anderen Endseite des ersten Verbindungsdurchgangs allmählich erhöht ist, und das in der Weise gebildet ist, dass die Kugeln durch ein erstes lastfreies Gebiet gehen, in dem eine Last nicht von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragen wird, und dass die Kugeln daraufhin durch ein erstes Lastgebiet gehen, in dem die von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragene Last allmählich erhöht wird, wenn die Kugeln in dem ersten vorgegebenen Bereich von der Öffnung auf der anderen Endseite des ersten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindel auf der Mutterseite bewegt werden; und ein zweites Lastübergangsgebiet, das in einem zweiten vorgegebenen Bereich in der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite von der Öffnung auf der anderen Endseite des zweiten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite vorgesehen ist, das in der Weise gebildet ist, dass eine radiale Entfernung zwischen der Drehachse der Mutter und der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in Richtung der Öffnung auf der anderen Endseite des zweiten Verbindungsdurchgangs allmählich erhöht ist, und das in der Weise gebildet ist, dass die Kugeln durch ein zweites lastfreies Gebiet gehen, in dem die Last nicht von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragen wird, und dass die Kugeln daraufhin durch ein zweites Lastgebiet gehen, in dem die von der Mutterseite auf die Seite der gelenkten Welle übertragene Last allmählich erhöht wird, wenn die Kugeln in dem zweiten vorgegebenen Bereich von der Öffnung auf der anderen Endseite des zweiten Verbindungsdurchgangs entlang der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite bewegt werden.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Verbindungselement einen ersten Einführungsabschnitt, der in den ersten Verbindungsdurchgang eingeführt ist, einen zweiten Einführungsabschnitt, der in den zweiten Verbindungsdurchgang eingeführt ist, und einen Verbindungsabschnitt, der den ersten Einführungsabschnitt und den zweiten Einführungsabschnitt verbindet, enthält; und wobei der erste Einführungsabschnitt und der zweite Einführungsabschnitt entlang eines Steigungswinkels der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in Bezug auf den Verbindungsabschnitt geneigt sind.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 12, wobei der erste Verbindungsdurchgang und der zweite Verbindungsdurchgang in der Weise gebildet sind, dass das andere Ende des ersten Verbindungsdurchgangs und das andere Ende des zweiten Verbindungsdurchgangs in einer Umfangsrichtung um die Drehachse der Mutter im Wesentlichen um 180 Grad voneinander entfernt sind.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Verbindungselement in einer Zylinderform gebildet ist; wobei der erste Verbindungsdurchgang einen ersten abgestuften Abschnitt enthält, an dem eine Endoberfläche des Verbindungselements anliegt; wobei der erste abgestufte Abschnitt radial innerhalb des Verbindungselements jenseits einer Innenumfangsfläche des Verbindungselements verläuft; wobei der zweite Verbindungsdurchgang einen zweiten abgestuften Abschnitt enthält, an dem die andere Endoberfläche des Verbindungselements anliegt; und wobei der zweite abgestufte Abschnitt jenseits der Innenumfangsfläche des Verbindungselements radial innerhalb des Verbindungselements verläuft.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 11, wobei das erste Lastübergangsgebiet bzw. das zweite Lastübergangsgebiet in Bereichen, in denen die mehreren Kugeln gleichzeitig aufgenommen sind, gebildet sind.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 15, wobei das erste Lastgebiet bzw. das zweite Lastgebiet in Bereichen, in denen die mehreren Kugeln gleichzeitig aufgenommen sind, gebildet sind.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 11, wobei das erste Lastübergangsgebiet und das zweite Lastübergangsgebiet in der Weise gebildet sind, dass eine Länge eines Abschnitts von einem Endabschnitt des ersten Übergangsgebiets auf der Seite des ersten Verbindungsdurchgangs über die Kugelumlaufrille bis zu einem Endabschnitt des zweiten Lastübergangsgebiets auf der Seite des zweiten Verbindungsdurchgangs ein nicht ganzzahliges Vielfaches eines Durchmessers einer der Kugeln ist.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 17, wobei das erste Lastübergangsgebiet und das zweite Lastübergangsgebiet in der Weise gebildet sind, dass sie der folgenden Gleichung genügen: D·(n + 1/4) < L < D·(n + 3/4), wobei eine Länge eines Abschnitts von dem Endabschnitt des ersten Lastübergangsgebiets auf der Seite des ersten Verbindungsdurchgangs über die Kugelumlaufrille bis zu dem Endabschnitt des zweiten Lastübergangsgebiets auf der Seite des zweiten Verbindungsdurchgangs L ist, der Durchmesser der Kugel D ist und eine Anzahl der Kugeln n ist.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 11, wobei das erste Lastübergangsgebiet in der Weise gebildet ist, dass eine radiale Entfernung zwischen der Drehachse der Mutter und der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in dem ersten Lastübergangsgebiet in einer Bewegungsrichtung der Kugel allmählich geändert ist; und das zweite Lastübergangsgebiet in der Weise gebildet ist, dass eine radiale Entfernung zwischen der Drehachse der Mutter und der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in dem zweiten Lastübergangsgebiet in einer Bewegungsrichtung der Kugel allmählich geändert ist.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Querschnittsformen auf einer Unterseite der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in dem ersten Lastübergangsgebiet im Wesentlichen gleich sind; und die Querschnittsformen auf der Unterseite der Kugelumlaufspindelrille auf der Mutterseite in dem zweiten Lastübergangsgebiet im Wesentlichen gleich sind.