DE3631946C2

DE3631946C2 -

Info

Publication number: DE3631946C2
Application number: DE3631946A
Authority: DE
Inventors: Masanobu Nagoya Aichi Jp Ishikawa; Kazunori Toyoake Aichi Jp Sakamoto; Yuji Yokoya; Sumio Toyota Aichi Jp Takizawa
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 1985-09-20
Filing date: 1986-09-19
Publication date: 1989-08-10
Also published as: US4739673A; DE3631946A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine schwenkbare Fahrzeug lenkvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.

Eine derartige schwenkbare Fahrzeuglenkvorrichtung, wie sie in der DE-OS 34 21 273 gezeigt ist, weist eine Schrau ben-Mutter-Vorrichtung auf, die eine von einem Elektromo tor antreibbare Schraubenwelle sowie eine Mutter-Vorrich tung umfaßt, die mit der Schraubenwelle über ein Gewinde in Eingriff steht. Bei der Aktivierung des Elektromotors wird die Schraubenwelle gedreht, wodurch die Mutter-Vor richtung entlang der Schraubenwelle axial verstellt wird. Diese axiale Verstellung der Mutter-Vorrichtung wird auf eine schwenkbar gelagerte Lenkspindel übertragen, so daß diese in eine gewünschte Position gebracht werden kann.

Um das Auftreten von Spiel zwischen der Schraubenwelle und der Mutter-Vorrichtung zu verhindern, wird die Mutter- Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 der DE-OS 34 21 273 mittels einer Preßvorrichtung radial nach innen beauf schlagt, d. h. gegen die Schraubenwelle gedrückt. Die Preßvorrichtung besteht dabei aus einem metallischen Ring, der auf ein elastisches Ringelement eine Druckkraft ausübt. Das elastische Ringelement steht in axialer Richtung über das jeweilige Ende der Mutter-Vorrichtung hervor, so daß es ein Stopperelement darstellt, das in der Endstellung der axialen Verstellung der Mutter-Vorrichtung mit einem Gehäuse derart in Anlage gerät, daß die Axialbe wegung der Mutter-Vorrichtung elastisch gestoppt wird. Wenn das Stopperelement mit dem Gehäuse in Anlage gerät, wirken auf das Stopperelement in axialer Richtung verlau fende Druckkräfte ein. Darüber hinaus ist es möglich, daß infolge einer Montageungenauigkeit gleichzeitig auch in Umfangsrichtung verlaufende Scherkräfte auf das Stopper element einwirken. Da das Stopperelement aus einem elasti schen Werkstoff, vorzugsweise aus Gummi, besteht und der artige Werkstoffe einen relativ großen Reibungskoeffizien ten aufweisen, können diese Scherkräfte betragsmäßig rela tiv groß werden, was zu einer hohen Abnutzung des Stopper elementes führt. Darüber hinaus ist es möglich, daß es infolge einer übermäßigen Verstellung der Mutter-Vorrich tung zu punktuell sehr hohen Spannungen in dem Stopperele ment und damit zu dessen Beschädigung kommen kann. Auf diese Weise unterliegt das Stopperelement gemäß der DE-OS 34 21 273 einer sehr starken Abnutzung und weist eine dementsprechend kurze Standzeit auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schwenkbare Fahrzeuglenkvorrichtung der genannten Art zu schaffen, bei der das Stopperelement eine lange Standzeit aufweist und eine Beschädigung des Stopperelementes zuverlässig vermie den ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist auf der der Mutter-Vorrichtung zuge wandten Seite des Stopperelementes eine metallische Stop perplatte angeordnet, die einerseits aufgrund ihrer in Axialrichtung verschiebbaren Lagerung als Lastverteilungs platte wirkt, so daß das Auftreten von hohen, punktuellen Lasten bzw. Spannungsspitzen in dem Stopperelement vermie den ist, und die andererseits aufgrund ihrer drehfesten Lagerung die eventuell auftretenden Scher- und Reibungs kräfte zuverlässig in das Gehäuse ableiten kann, so daß diese Kräfte keine Auswirkung auf das Stopperelement ha ben.

Weitere Ziele, Anwendungen und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung vollständig ersichtlich.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer schwenkbaren Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 zeigt eine Explosionsdarstellung eine Antriebsvor richtung der Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 5 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Kupplungs vorrichtung gemäß Fig. 2.

Gemäß Fig. 1 weist eine schwenkbare Fahrzeuglenkvorrichtung ein Halteteil 10 auf, das im unteren Bereich eines Armaturenbrettes 11, das ein Teil einer Fahrzeugkarosserie darstellt, fest angebracht ist. Das Halteteil 10 trägt in seinem oberen Abschnitt eine Halterung 12, die an dem Halteteil 10 mittels eines Stiftes 13 schwenkbar angebracht ist. Eine Antriebsvorrichtung A dient dazu, die Halterung 12 zu schwenken bzw. zu kippen. Des wei teren trägt die Halterung 12 eine Lenkspindel 15, die um ihre Achse drehbar angeordnet ist. Ein Lenkrad 14 ist am oberen Ende der Lenkspindel 15 vorgesehen. Die Lenkspindel 15 ist über ein Universalgelenk mit einer Lenkhauptwelle verbunden, die in eine Lenksäule 16 einge setzt ist, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

Die Antriebs vorrichtung A weist ein Gehäuse 20, das mittels Bolzen auf einer Seite des Halteteils 10 angebracht ist, einen Elektromotor 30, der an dem Gehäuse 20 angebracht ist, ein Untersetzungsgetriebe 40, eine Schrauben- Mutter-Vorrichtung 50 und eine Verbindungsvorrichtung 60 auf, die zwischen der Schrauben-Mutter-Vorrichtung 50 und der Halterung 12 vorgesehen ist. Der Elektromotor 30 ist ein Umkehrmotor, d. h. er kann in beide Richtungen drehen und wird mittels der Betätigung eines elektri schen Schalters betrieben.

Der Elektromotor 30 weist eine Ausgangswelle 31 auf, die mit einr Schnecke 41 verbunden ist, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Das Untersetzungsgetriebe 40 dient zur Verringerung der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 31, um dadurch das Antriebsmoment zu verstär ken. Das Untersetzungsgetriebe 40 weist ein Schneckenrad 42 auf, das mit der Schnecke 41 kämmt und von einer Welle 43 an einem Verbindungsabschnitt 43 a so gehalten ist, daß es mit der Welle 43 als eine Einheit dreht. Die Welle 43 trägt drehbar ein Zahnrad 44, das mit einem Zahnrad 45 kämmt.

Die Schrauben-Mutter-Vorrichtung 50 weist eine Schrauben welle 51 und eine Mutter-Vorrichtung 52 auf, die mit der Schrauben welle 51 im Eingriff steht. Das Zahnrad 45 des Untersetzungs getriebes 40 ist auf der Schraubenwelle 51 be festigt und dreht mit dieser. Die Schraubenwelle 51 ist an einem Ende des Gehäuses 20 mittels eines Axiallagers 53 a befestigt. Das andere Ende der Schraubenwelle 51 ist mittels eines Axiallagers 53 b an einer Befestigungsplatte 21 gehalten, die mittels Bolzen 23 über ein Unterleg- Klemmstück 22 an dem Gehäuse 20 angebracht ist. Auf diese Weise kann die Schraubenwelle 51 um ihre Achse drehen, ist aber an einer axialen Bewegung gehindert, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Die Mutter-Vorrichtung 52 weist einen Körper 52 a aus einem Kunststoffwerkstoff und einer me tallischen Abdeckung 52 b auf, die den Körper 52 a umgibt. Die Mutter-Vorrichtung 52 weist an einer Seite einen nicht dargestellten axialverlaufenden Schlitz auf und Gummiringe 54 und Metall bänder 55 sind um die Mutter-Vorrichtung 52 herum angeordnet, um diese radial zu klemmen. Auf diese Weise steht die Mutter-Vorrichtung 52 mit der Schraubenwelle 51 ohne Spiel im Eingriff. Die Metallbänder 55 sind über Verbindungsbänder 56 untereinander verbunden, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.

Die Verbindungsvorrichtung 60 weist Verbindungshebel 61 und 62 auf, die mittels eines Stiftes 63 an ihren einen Enden miteinander verbunden sind. Der Verbindungshebel 62 ist an seinem anderen Ende mit einer Seite der Mutter-Vorrichtung 52 mittels eines Stiftes 52 d verbunden, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. In der gleichen Weise ist der Verbindungshebel 61 mit der entgegenge setzten Seite der Mutter-Vorrichtung 52 mittels eines Stiftes 52 c verbunden.

Gemäß Fig. 2 weist das Untersetzungsgetriebe 40 eine Kupplung 70 auf, die im Normalzustand die Welle 43 mit dem Zahnrad 44 verbindet, aber eine Re lativdrehung zwischen der Welle 43 und dem Zahnrad 44 zuläßt, wenn das zwischen diesen Bauteilen übertragene Drehmoment einen vorbestimmten Wert überschreitet. Wie in den Fig. 2 und 5 dargestellt ist, weist die Kupplung 70 eine Gleitplatte 71 auf, die an der Welle 43 auf der Seite eines Flansches 43 b über einem abgeflach ten Bereich 43 c angebracht ist, so daß sie zusammen mit der Welle 43 dreht. Die Gleitplatte 71 ist zwischen dem Flansch 43 b der Welle 43 und dem Zahnrad 44 angeordnet. Auf derjenigen Seite des Zahnrades 44, die der Gleitplatte 71 abgewandt ist, ist eine Mitnehmerschei be 75 angeordnet, die ebenfalls mit dem abgeflachten Be reich 43 c der Welle 43 im Eingriff steht. Eine Scheibenfe der 76 und eine Unterlegscheibe 77 sind in diese Reihenfolge auf der dem Zahnrad 44 abge wandten Seite der Mitnehmerscheibe 75 angeordnet. Ein Kragen bzw. ein Bund 74 steht mit der Unterlegscheibe 77 und der Scheibenfeder 76 im Eingriff und ist mittels einer Mutter 73 gehalten, die mit der Welle 43 im Eingriff steht. Zwischen dem Bund 74 und der Mutter 73 ist ein Federringe 72 angeordnet.

Die Mitnehmerscheibe 75 ist auf ihrer dem Zahnrad 44 zu gewandten Seite mit einem Belag 75 a versehen, der mit dem Zahnrad 44 in Eingriff stehen kann. Die Scheibenfeder 76 drängt die Mitnehmerscheibe 75 in Reibeingriff mit dem Zahnrad 44. Die Zwängungskraft der Scheibenfeder 76 kann durch eine Veränderung der Dicke der Unterlegscheibe 77 einge stellt werden, so daß zwischen dem Zahnrad 44 und der Gleitplatte 71 sowie der Mitnehmerscheibe 75 eine Relativ drehung auftritt, wenn das von der Welle 43 auf das Zahnrad 44 übertragene Drehmoment einen vorgegebenen Wert über schreitet. Die Welle 43 ist an ihrem einen Ende von einer Abdeckung 24 gehalten, die an dem Gehäuse 20 angebracht ist und eine Buchse 25 aufweist, die die Welle 43 lagert. Das andere Ende der Welle 43 ist über den Bund 74 und eine Lagerschale 26 an dem Gehäuse 20 gehalten.

Wie den Fig. 3 und 4 zu entnehmen ist, ist zur Begren zung der nach links gerichteten Bewegung der Mutter-Vorrichtung 52 an einem Endabschnitt der Schraubenwelle 51 eine Anschlagvorrichtung 81 vorgesehen. Eine weitere Anschlagvorrichtung 82 ist an dem anderen Endabschnitt der Schraubenwelle 51 angeordnet, um die nach rechts ge richtete Bewegung der Mutter-Vorrichtung 52 zu begrenzen. Die Anschlagvorrichtung 81 weist eine metallische Stopperplatte 81 a und ein elastisches Stopperelement 81 b auf, das an der Stopperplatte 81 a angebracht ist. Die Anschlagvorrichtung 81 ist mittels der Stopperplatte 81 a, die auf der der Mutter-Vorrichtung 52 zugewandten Seite des Stopperelements 81 b angeordnet ist, am Gehäuse 20 befestigt. Die Stopperplatte 81 a ist an entgegen gesetzten Seiten mit armartigen Eingriffselementen 81 a ₁ versehen, die umgebogene freie Enden aufweisen. Die Stopperplatte 81 a ist des weiteren an ihren gegenüberliegenden Seiten, die von den Seiten, an denen die armartigen Eingriffselemente 81 a ₁ ausgebildet sind, verschieden sind, mit flanschartigen Eingriffselementen 81 a ₂ versehen, die umgebo gene freie Ränder aufweisen. Das Gehäuse 20 weist ein Paar entgegengesetzt angeordneter Ausnehmungen 20 a und 20 b auf, die die Eingriffselemente 81 a ₁ mit einem gewissen Spiel aufnehmen. Das Gehäuse 20 ist des weiteren mit einer Ausnehmung 20 c versehen, die eines der flanschartigen Eingriffselemente 81 a ₂ mit einem gewissen Spiel aufnimmt. Die Abdeckung 24 weist eine Ausnehmung 24 a auf, die einen Raum zur Auf nahme des anderen flanschartigen Eingriffselementes 81 a ₂ bildet. Das elastische Stopperelement 81 b wird in Kontakt mit dem Gehäuse 20 gehalten. Die Stopperplatte 81 a ist somit drehfest ge halten, während eine gewisse axiale Verschiebung der Stopperplatte 81 a zugelassen wird.

Die Anschlagvorrichtung 82 weist eine Stopperplatte 82 a aus einem metallischen Werkstoff und ein elastisches Stopperelement 82 b auf, das an der Stopperplatte 82 a angebracht ist. Die Anschlagvorrichtung 82 ist so angeordnet, daß die Stopperplatte 82 a der Mutter-Vorrichtung 52 zugewandt und das Stopperelement 82 b in Kontakt mit der Befestigungsplatte 21 gehal ten ist. Die Stopperplatte 82 a ist an entgegengesetzten Seiten mit einem Paar armartiger Eingriffselemente 82 a ₁ und an den anderen Seiten mit einem Paar flanschartiger Eingriffselemente 82 a ₂ ausge bildet. Die Anschlagvorrichtung 82 ist derart angebracht, daß die Eingriffselemente 82 a ₁ hinter der Befestigungsplatte 21 eingehakt und die flanschartigen Eingriffs elemente 82 a ₂ mittels Führungsflächen 20 d und 20 e im Gehäuse 20 geführt sind. Auf diese Weise ist die Stopperplatte 82 a drehfest gehalten, während ihre axiale Bewegung in gewissem Maße zugelassen wird.

Wenn bei dem oben beschriebenen Aufbau der Elektromotor 30 mittels Betätigung des Schalters in Betrieb gesetzt wird, wird von der Ausgangswelle 31 eine Drehung über das Untersetzungs getriebe 40 auf die Schraubenwelle 51 übertragen. Auf diese Weise wird die Schraubenwelle 51 in eine Richtung gedreht und die Mutter-Vorrichtung 52 wird in eine Richtung axial bewegt, so daß die schwenkbare Halterung 12 um den Stift 13 schwenkt. Dies führt zu einer Schwenkbewegung der Lenkspindel 15, wie es in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist.

In den oben beschriebenen Aufbau weist das Untersetzungsge triebe 40 die zuvor erwähnte Kupplung 70 auf, so daß die Gleitplatte 71 und die Mitnehmerscheibe 75 bezüglich des Zahnrades 44 rutschen können, wenn die Lenkspindel 15 oder das Lenkrad 14 einer außerordentlichen Last unterworfen werden oder wenn die Lenkspindel 15 in eine extreme Position ihres Einstellbereiches bewegt wird. Auf diese Weise ist es möglich, das Drehmoment, das von der Welle 43 auf das Zahnrad 44 übertragen wird, unterhalb eines vorbestimmten Wertes zu halten. Somit werden außerordentliche Belastungen des Elektromotors 30, des Untersetzungsgetriebes 40, der Schrauben-Mutter-Vorrichtung 50, der Verbindungsvorrichtung 60 und der schwenkbaren Halterung 12 vermieden. Als Folge davon kann die Fahrzeug lenkvorrichtung mit geringen Abmessungen sowie mit geringem Gewicht ausgebildet werden und weist des weiteren den Vorteil auf, daß die Schnecke 41 zu den je weiligen Zeitpunkten, bei denen die Lenkspindel 15 in ihre extreme Auslenkposition bewegt wird, an unterschiedlichen Positionen beaufschlagt ist, da in der Kupplung 70 ein gewisser Schlupf auftritt. Es ist weiter hin anzumerken, daß die Kupplung 70 aus Bauteilen gebildet ist, die zwischen dem Flansch 43 b und dem Bund 74 aufgenommen sind, so daß Dimensions fehler bei den Kupplungsbauteilen auf die anderen Teile der Fahrzeuglenkvorrichtung sich nicht auswirken. Es ist deshalb möglich, die Kupplung 70 zusammen mit dem Schneckenrad 42 vorzufertigen und diese vorgefertigte Einheit in dem entsprechenden Abschnitt der Fahrzeuglenkvorrichtung zu befestigen.

An einem äußersten Ende der Bewegung der Mutter-Vorrichtung 52 gerät deren jeweils ein axiales Ende in Anlage mit einer der metallischen Stoperplatten 81 a und 81 b der Anschlagvorrichtungen 81 und 82. Die Axialkraft, die dabei von der Mutter-Vorrichtung 52 auf die Stopperplatten 81 a oder 82 a aufgebracht wird, wird von den elastischen Stopperelementen 81 b und 82 b aufgenommen und die Bewegung der Mutter 52 wird durch diese begrenzt. Jede Rotations- oder Torsionskraft, die von der Mutter-Vorrichtung 52 auf die jeweilige Stopperplatte 81 a bzw. 82 a aufgebracht wird, führt zu einem Schlupf zwischen der Mutter-Vorrichtung 52 und der Stopperplatte 81 a oder 82 a, da diese aus einem metallischen Werkstoff mit einem geringen Reibungs koeffizienten besteht. Auf diese Weise ist die Torsionskraft erheblich verringert, die auf die Stopperplatte 81 a oder 82 a übertragen wird. Des weiteren wird die verbleibende Torsionskraft von der Stopperplatte 81 a oder 82 a übertragen und von dem Gehäuse 20 oder der Befestigungsplatte 21 aufge nommen. Es ist deshalb möglich, zu verhindern, daß die Torsionskraft von der Mutter-Vorrichtung 52 auf das Stopperelement 81 b oder 82 b übertragen wird, so daß die Lebensdauer des Stopperelementes 81 b bzw. 82 b verlängert wird.

Claims

1. Schwenkbare Fahrzeuglenkvorrichtung, mit
einer Schrauben-Mutter-Vorrichtung, die eine an einem Gehäuse drehbar gelagerte, von einem Elektromotor antreib bare Schraubenwelle sowie eine drehfest gehaltene Mutter- Vorrichtung aufweist, die über ein Gewinde mit der Schrau benwelle in Eingriff steht und entlang der Schraubenwelle axial verstellbar ist, und
einer schwenkbar gelagerten Lenkspindelvorrichtung, die aufgrund einer Axialverstellung der Mutter-Vorrichtung schwenkbar ist,
wobei zwischen dem Gehäuse und der Mutter-Vorrichtung elastische Stopperelemente zur Begrenzung der axialen Verstellung der Mutter-Vorrichtung vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Stopperele mente (81 b, 82 b) am Gehäuse (20) der Schrauben-Mutter- Vorrichtung (50) angebracht sind und auf ihrer der Mutter- Vorrichtung (52) zugewandten Seite metallische Stopper platten (81 a, 82 a) aufweisen, die drehfest und entgegen der Elastizitätskraft der Stopperelemente (81 b, 82 b) axial verschiebbar am Gehäuse (20) gelagert sind.

2. Fahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß zumindest eine der Stopperplatten (81 a, 82 a) mit an entgegengesetzten Seiten ausgebildeten Ein griffselementen (81 a ₁, 81 a ₂, 82 a ₁, 82 a ₂) in Ausnehmungen (20 a, 20 b, 20 c) eingreift, die in der Schrauben-Mutter- Vorrichtung (50) ausgebildet sind.

3. Fahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenwelle (51) an ihrem einen axialen Ende mittels einer Befestigungsplatte (21) am Gehäuse (20) gelagert ist.

4. Fahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß eine der Stopperplatten (82 a) mit ihren Eingriffselementen (82 a ₁, 82 a ₂) die Befestigungsplatte (21) hintergreift.

5. Fahrzeuglenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopperplatten (81 a, 82 a) aus einem metallischen Werkstoff mit einem geringen Reibungskoeffizienten bestehen.