DE60029183T2

DE60029183T2 - Elektrische Servolenkung

Info

Publication number: DE60029183T2
Application number: DE60029183T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Chuo-ku Watanabe; Yoshiaki Chuo-ku Takagi; Shingo Chuo-ku Ougita; Tomonori Chuo-ku Sugiura; Kaname Chuo-ku Joshita
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2020-12-05
Also published as: EP1106474A2; JP2001163229A; DE60029183D1; US20010002630A1; JP3891747B2; EP1106474B1; US6561306B2; EP1106474A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Lenkvorrichtung, die einen Motor als Quelle zur Erzeugung einer Lenkunterstützungskraft verwendet.
Ein Fahrzeug wird gesteuert durch Übertragung eines Drehvorgangs eines Lenkrads, das im Innenraum des Fahrzeugs angebracht ist, an einen Lenkmechanismus, der zum Lenken von Antriebsrädern (im Allgemeinen Vorderrädern) außerhalb des Innenraums angebracht ist.
1 ist eine Querschnittsansicht einer elektrischen Lenkvorrichtung nach einem herkömmlichen Beispiel.
Wie in 1 dargestellt, umfasst eine elektrische Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug Folgendes: eine erste Lenkwelle 101, verbunden mit einem Lenkrad, einen Drehmomentsensor 104 zur Erfassung eines Lenk-Drehmoments durch relative Verschiebung in eine Drehrichtung zwischen der Lenkwelle 101 und einer zweiten Lenkwelle 103, die über einen Torsionsstab 102 mit der Lenkwelle 101 verbunden ist, und einen Untersetzungsmechanismus 108 einschließlich eines Hypoidritzels 106 zur Verstärkung eines Drehmoments eines Lenkunterstützungsmotors 105, angetrieben auf der Grundlage eines Drehmoments, das vom Drehmoment-Sensor 104 erfasst wird, und zur Übertragung des verstärkten Drehmoments auf die Lenkwelle 103, und ein Hypoidrad 107, das in das Hypoidritzel 106 eingreift, und ist angeordnet, um den Betrieb des Lenkmechanismus entsprechend der Drehung des Lenkrads durch Drehung des Motors 105 zu unterstützen, um den Kraftaufwand des Fahrers beim Lenken zu reduzieren.
Das Hypoidritzel 106 ist integral mit einem Endabschnitt einer sich drehenden Welle 109 des Motors 105 verbunden. Weiterhin wird die Bewegung des Hypoidritzels 106 in eine radiale Richtung und in eine axiale Richtung durch ein Paar von Lagern 110 und 111 gehemmt, die beide Endabschnitte der sich drehenden Welle 109 stützen, während ein Paar von Lagern 112 und 113 die zweite Lenkwelle 103, mit der das Hypoidrad 107 verbunden ist, daran hindert, sich in eine radiale Richtung und in eine axiale Richtung zu bewegen.
Übrigens wird, falls das Hypoidritzel 106 und das Hypoidrad 107 verwendet werden, das Spiel zwischen den Zähnen des Hypoidritzels 106 und des Hypoidrades 107 anfänglich bei der Montage eingestellt. Nach dieser Ersteinstellung wird eine Abweichung des Spiels zwischen den Zähnen durch Maßfehler von Teilen, wie z. B. des Hypoidritzels 106, der Lager 110 bis 113, des Hypoidrades 107 und der zweiten Lenkwelle 103, und der Genauigkeit des Kreuzungswinkels bei der Montage verursacht. Folglich tritt nach der Montage ein Zahnspiel auf, und Lärm, der durch dieses Zahnspiel verursacht wird, ist im Inneren des Fahrzeugs zu hören.
Mit dem Fortschritt in einer Verstärkung der Leistung der Lenkunterstützung in den letzten Jahren hat außerdem die Abnutzung der Zähne des Hypoidritzels 106 und des Hypoidrades 107 zugenommen, und es tritt das Problem auf, dass das Auftreten des oben erwähnten Zahnspiels unvermeidlich ist. In diesem Fall kann, da die Bewegungen des Hypoidritzels 106 und des Hypoidrades 107 eingeschränkt sind, das Zahnspiel nicht angepasst werden, und folglich ist vom Zahnspiel verursachter Lärm im Inneren des Fahrzeugs zu hören.
WO 99/11502 offenbart eine elektrische Lenkvorrichtung, die Folgendes umfasst: ein antreibendes Rad, das mit einer Stützwelle ausgestattet ist, ein angetriebenes Rad, das in das antreibende Rad eingreift, eine Lenkwelle, an der das angetriebene Rad angebracht wird, ein Lager zum Stützen der Stützwelle, wobei das Lager an dem Wellenende bereitgestellt wird, das gegenüber dem Wellenende liegt, welches innerhalb des Motors in Eingriff steht, wobei das antreibende Rad aufgrund eines Ablenkmittels, das auf dieses Lager einwirkt, in die radiale Richtung abgelenkt werden kann.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Lenkvorrichtung bereitzustellen, die die oben genannten Probleme lösen kann. Eine elektrische Lenkvorrichtung gemäß ei nem ersten Aspekt der Erfindung ist im beigefügten Anspruch 1 beschrieben.
Da das antreibende Rad vom Ablenkmittel zum angetriebenen Rad hin abgelenkt werden kann, ist es möglich, Zahnspiel zur Zufriedenheit zu beseitigen, ohne von Maßfehlern von Teilen, wie z. B. dem antreibenden Rad, und der Genauigkeit des Kreuzungswinkels bei der Montage beeinflusst zu werden, und den Ertrag zu verbessern. Weiterhin ist es möglich, selbst wenn der Eingriffszustand des antreibenden Rades und des angetriebenen Rades sich mit der Zeit aufgrund von Abnutzung der Zähne des antreibenden Rades und des angetriebenen Rades durch die Lenkung ändert, Zahnspiel zur Zufriedenheit zu beseitigen und zu verhindern, dass Lärm durch das Zahnspiel erzeugt wird und im Innenraum eines Fahrzeugs zu hören ist.
Das antreibende Rad kann schwingen, wobei das erste Lager als Drehpunkt dient, und es ist möglich, Zahnspiel zu beseitigen, ohne den Unterstützungspunkt des antreibenden Rades zu ändern.
Die Stützwelle ist eine sich drehende Welle des Motors, und ein Endabschnitt der Stützwelle wird gestützt, so dass sie schwingen kann, wobei das erste Lager als Drehpunkt dient; der andere Endabschnitt wird von einem zweiten Lager gestützt, das in eine radiale Richtung ablenkbar ist, und das antreibende Rad ist integral mit dem einen Endabschnitt der sich drehenden Welle gekoppelt.
Selbst wenn das antreibende Rad ein Hypoidritzel ist, das integral mit einem Endabschnitt der sich drehenden Welle gekoppelt ist, kann das antreibende Rad auf einfache Art und Weise schwingen.
Vorteilhafterweise ist das Ablenkmittel zwischen dem zweiten Lager und einem Gehäuse zum Halten des zweiten Lagers angeordnet.
Die sich drehende Welle dreht sich leicht im Uhrzeigersinn und ist zentriert um das erste Lager, da das zweite Lager nach unten hin mit Energie beaufschlagt wird. Dementsprechend wird das antreibende Rad, das am linken Endabschnitt der sich drehenden Welle angebracht ist, nach oben hin mit Energie beaufschlagt und kann sicher in das angetriebene Rad eingreifen.
Beide Endabschnitte der sich drehenden Welle des Motors werden von einem Paar dritter Lager gestützt, und das antreibende Rad ist durch ein Universalgelenk mit einem Endabschnitt der sich drehenden Welle gekoppelt.
Da das Rotationszentrum des antreibenden Rades und dasjenige der sich drehenden Welle so angeordnet werden können, dass sie sich kreuzen, selbst wenn die Ablenkung des antreibenden Rades zunimmt, ist es möglich, das Zahnspiel zu beseitigen und gleichzeitig die Dreheigenschaft des antreibenden Rades beizubehalten.
Eine elektrische Lenkvorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist im beigefügten Anspruch 2 beschrieben. Im Speziellen wird das antreibende Rad von einem vierten Lager gestützt, das zwischen dem ersten Lager und dem Universalgelenk angeordnet ist, so dass es in eine radiale Richtung ablenkbar ist, und das Ablenkmittel ist ein elastisches Glied zum Beaufschlagen des vierten Lagers mit Energie in seine Ablenkungsrichtung.
Da das antreibende Rad über das vierte Lager mit Energie beaufschlagt wird, ist es möglich, die Dreheigenschaft des antreibenden Rades zur Zufriedenstellung beizubehalten und eine Positionsverschiebung des Eingriffspunkts des antreibenden Rades und des angetriebenen Rades zufriedenstellend zu verhindern.
Vorzugsweise schließt das Ablenkmittel ein elastisches Glied ein, das mindestens drei Vorsprünge hat, um das antreibende Rad in der Ablenkungsrichtung aus mindestens drei Positionen entlang einer Umfangsrichtung mit Energie zu beaufschlagen.
Es ist möglich, die elastischen Rückstellkräfte der Vorsprünge dem antreibenden Rad über das Lager zuzuführen und das antreibende Rad zum angetriebenen Rad hin mit Energie zu. beaufschlagen. Daher ist es möglich, selbst wenn sich der Eingriffszustand des antreibenden Rades und des angetriebenen Rades mit der Zeit aufgrund von Maßfehlern der Teile, wie z. B. des antreibenden Rades, und Abnutzung der Zähne des antreibenden und des angetriebenen Rades durch die Lenkung ändert, das Spiel zwischen dem antreibenden Rad und dem angetriebenen Rad auto matisch zu beseitigen und das Zahnspiel zur Zufriedenheit zu beseitigen. Außerdem wird, wenn die Anzahl der Vorsprünge ein oder zwei beträgt, eine präzise Montage schwierig, so dass eine Positionsverschiebung des Eingriffspunkts des antreibenden Rades und des angetriebenen Rades nicht verhindert werden kann.
Da mindestens drei Vorsprünge in Kontakt mit dem Lager kommen und das Lager aus mindestens drei Positionen entlang einer Umfangsrichtung mit Energie beaufschlagen, ist es weiterhin möglich, eine Positionsverschiebung des Eingriffspunkts des antreibenden Rades und des angetriebenen Rades zur Zufriedenheit zu verhindern. Außerdem kann, selbst wenn ein Drehmoment, das auf den Eingriffspunkt des antreibenden Rades und des angetriebenen Rades einwirkt, eine Kraft erzeugt, um das antreibende Rad vom angetriebenen Rad zu trennen, die Bewegung des Lagers im Verhältnis zum elastischen Glied durch die intermediären Vorsprünge begrenzt werden, wodurch verhindert wird, dass das Lager in Kontakt mit dem elastischen Glied kommt und Lärm erzeugt.
Die elektrische Lenkvorrichtung kann weiter Folgendes umfassen:
fünfte und sechste Lager aus Eisen, um die Bewegung des angetriebenen Rades in eine axiale Richtung zu begrenzen; und ein elastisches Glied, angeordnet zwischen dem fünften Lager und einem Gehäuse aus Aluminium, in welches das fünfte und das sechste Lager eingepasst werden, um das fünfte Lager zum angetriebenen Rad hin mit Energie zu beaufschlagen, und dadurch, dass das angetriebene Rad durch Verwendung eines Hypoidrades gebildet wird.
Selbst wenn die Umgebungstemperatur des angetriebenen Rades zunimmt und das Spiel zwischen dem Gehäuse und dem Lager in der axialen Richtung aufgrund des Unterschieds zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des aus Aluminium bestehenden Gehäuses und des aus Eisen bestehenden Lagers zunimmt, kann die Bewegung des Lagers und des angetriebenen Rades in die axiale Richtung aufgrund dieses Spiels durch das elastische Glied zufriedenstellend begrenzt werden, wodurch das Spiel zwischen dem antreibenden Rad und dem angetriebenen Rad automatisch beseitigt und das Zahnspiel zur Zufriedenheit beseitigt wird.
Diese und weitere Ziele und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen weiter ersichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht einer elektrischen Lenkvorrichtung gemäß einem herkömmlichen Beispiel;
2 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Struktur einer elektrischen Lenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in 2;
4 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Struktur der Ausführungsform 2 einer elektrischen Lenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in 4.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die folgende Beschreibung erläutert die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen, die ihre Ausführungsformen darstellen.
Ausführungsform 1
2 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Struktur einer elektrischen Lenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in 2.
Die elektrische Lenkvorrichtung umfasst eine erste Lenkwelle 1, deren oberer Endabschnitt mit einem Lenkrad (nicht gezeigt) verbunden ist, einen Drehmomentsensor 4 zur Erfassung eines Lenk-Drehmoments durch relative Drehverschiebung zwischen der Lenkwelle 1 und einer zweiten Lenkwelle 3, die mit der Lenkwelle 1 durch einen Torsionsstab 2 verbunden ist, ein Ritzel 5 zur Übertragung eines Drehmoments der zweiten Lenkwelle 3 auf einen Lenkmechanismus, einen Lenkunterstützungsmotor 6, der auf der Grundlage eines vom Drehmomentsensor 4 erfassten Drehmoments gesteuert wird, einen Untersetzungsmechanismus 9, der ein antreibendes Rad 7 zur Übertragung einer Drehung des Motors 6 auf die zweite Lenkwelle 3 und ein angetriebenes Rad 8 einschließt, das in das antreibende Rad 7 eingreift, und ein Gehäuse 10, welches den Untersetzungsmechanismus 9 und den Drehmomentsensor 4 enthält und die Lenkwellen 1 und 3 stützt, wobei der Motor 6 mit dem Gehäuse 10 verbunden ist.
Die erste Lenkwelle 1 hat eine zylindrische Form, und der Torsionsstab 2 wird in das Loch der Lenkwelle 1 eingeführt. Der obere Endabschnitt des Torsionsstabs 2 und der obere Endabschnitt der Lenkwelle 1 sind mit einem Dübel 11 verbunden, und der Drehmomentsensor 4 ist um die Lenkwelle 1 herum positioniert.
Die zweite Lenkwelle 3 hat ein Passloch 31 in ihrem oberen Endabschnitt, und das Ritzel 5 ist in ihrem unteren Endabschnitt angebracht. Der untere Endabschnitt der Lenkwelle 1 wird in das Passloch 31 der zweiten Lenkwelle 3 eingeführt, um eine relative Drehung zu ermöglichen, und der untere Endabschnitt des Torsionsstabs 2 wird in das Passloch 31 verkeilt.
Der Motor 6 schließt einen zylindrischen Stator 61 ein, der in einem zylindrischen Motorgehäuse 60 befestigt ist, welches mit dem Gehäuse 10 verbunden ist, und einen Rotator 63 mit einer sich drehenden Welle 62, deren beide Endabschnitte durch erste und zweite Lager 12 und 13, jeweils durch Verwendung von Kugellagern geformt, drehbar im Motorgehäuse 60 gestützt werden, und ist drehbar im Stator 61 angebracht, worin das antreibende Rad 7 integral mit einem Endabschnitt der sich drehenden Welle 62 gekoppelt ist.
Dieses antreibende Rad 7 wird gebildet durch Verwendung eines Hypoidritzels, das angeordnet ist, um die Achse der zweiten Lenkwelle 3 zu kreuzen, während das angetriebene Rad 8 durch Verwendung eines Hypoidrades gebildet wird. Dieses angetriebene Rad 8 ist um die Mitte der Lenkwelle 3 herum angebracht, und seine Bewegung in eine axiale Richtung wird durch ein Paar von Lagern 14 und 15 begrenzt, die auf beiden Seiten des angetriebenen Rades 8 in der axialen Richtung angebracht sind.
Für das erste Lager 12 wird ein Pendelkugellager mit einem Innenring 12a und Außenring 12b, dessen Kontaktfläche mit einem Rollglied 12c in einem V-förmigen Querschnitt gebildet wird, verwendet. Das erste Lager 12 stützt das antreibende Rad 7 und einen Endabschnitt der sich drehenden Welle 62.
Das zweite Lager 13 wird in einem Passloch 64 des Motorgehäuses 60 gehalten, so dass es in eine radiale Richtung ablenkbar ist. Ein elastisches Glied 16 zum Beaufschlagen des zweiten Lagers 13 mit Energie in einer radialen Richtung aus einer Vielzahl von Positionen entlang einer Umfangsrichtung wird zwischen dem zweiten Lager 13 und dem Passloch 64 bereitgestellt.
Dieses elastische Glied 16 ist ein handelsübliches Produkt mit dem Markennamen "Tolerance Ring" (erhältlich bei Rencol Tolerance Rings Co., Ltd.) und schließt eine Vielzahl von Vorsprüngen 16a ein, von denen jeder elastisch verformt werden kann und einen halbkreisförmigen Querschnitt hat, angeordnet in vordefinierten Abständen zwischen beiden Endabschnitten einer dünnen Metallplatte mit Elastizität, wie z. B. einer Federscheibe. Die Vorsprünge 16a haben eine hervorstehende Form, im Wesentlichen rechtwinklig zu beiden Seitenabschnitten zwischen beiden Endabschnitten der Metallplatte, während die beiden Seitenabschnitte gehalten werden. Alternativ können die Vorsprünge 16a eine Form haben, die zu beiden Seitenkanten hin vorsteht, ohne die beiden Seitenabschnitte zu halten, oder sie können einem im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt sowie einen halbkreisförmigen Querschnitt haben. Wenn dieses elastische Glied 16 zwischen dem zweiten Lager 13 und dem Passloch 64 positioniert ist, ist es vollkommen gekrümmt, wobei im Wesentlichen alle Vorsprünge 16a mit dem zweiten Lager 13 in Kontakt kommen, und das zweite Lager 13 wird nach unten hin mit Energie beaufschlagt. Als Reaktion hierauf dreht sich die sich drehende Welle 62 leicht im Uhrzeigersinn und ist zentriert um das erste Lager (Pendellager) 12. Dementsprechend wird das antreibende Rad 7, das am linken Endabschnitt der sich drehenden Welle 62 bereitgestellt ist, nach oben hin mit Energie beaufschlagt und kann sicher in das angetriebene Rad 8 eingreifen.
Das elastische. Glied 16 hat eine Länge von ungefähr zwei Dritteln eines Umfangs, d. h. eine Länge, die das elastische Glied 16 veranlasst, eine Kurve von ungefähr 240° zu bilden, so positioniert, dass sein Nutabschnitt 16b mit einer Länge von ungefähr einem Drittel des Umfangs sich auf der Ablenkseite des zweiten Lagers 13 befindet, und beaufschlagt das zweite Lager 13 aus Positionen entlang der Umfangsrichtung zwischen beiden Endabschnitten davon mit Energie. Weiterhin werden beide Endabschnitte des elastischen Glieds 16 mit gebogenen Teilen 16c, 16c ausgestattet. Wenn die gebogenen Teile 16c, 16c in ein Paar von Eingriffsabschnitten 64a, 64a eingreifen, die im Passloch 64 bereitgestellt werden, begrenzen sie die Bewegung des elastischen Glieds 16 in der Umfangsrichtung.
In der Ausführungsform 1 wird das antreibende Rad 7 zusammen mit der sich drehenden Welle 62 vom ersten Pendellager 12 gestützt, so dass es schwingen kann, und der andere Endabschnitt der sich drehenden Welle 62 wird vom zweiten Lager 13 und dem elastischen Glied 16 gestützt, so dass sie in eine radiale Richtung ablenkbar ist. Daher schwingen die sich drehende Welle 62 und das antreibende Rad 7, wenn sie vom elastischen Glied 16 mit Energie beaufschlagt werden, und das antreibende Rad 7 kommt in Kontakt mit dem angetriebenen Rad 8, wodurch das Spiel zwischen dem antreibenden Rad 7 und dem angetriebenen Rad 8 beseitigt wird. Es ist daher möglich, Spiel zur Zufriedenheit zu beseitigen, ohne von Maßfehlern von Teilen, wie z. B. des antreibenden Rades 7, und der Genauigkeit des Kreuzungswinkels bei der Montage beeinflusst zu werden, und den Ertrag zu verbessern.
Das integrierte elastische Glied 16, das dazu dient, das antreibende Rad 7 zum Schwingen zu bringen, kann das zweite Lager 13 stabil und präzise nach unten hin mit Energie beaufschlagen, da im Wesentlichen alle seine Vorsprünge 16a in Kontakt mit dem zweiten Lager 13 kommen und das zweite Lager 13 aus Positionen entlang einer Umfangsrichtung in einem Bereich von ungefähr 240° mit Energie beaufschlagen. Folglich kann eine Positionsverschiebung des Eingriffspunkts des antreibenden Rades 7 und des angetriebenen Rades 8 zur Zufriedenheit verhindert werden. Weiterhin kann, selbst wenn ein Drehmoment, das auf den Eingriffspunkt des antreibenden Rades 7 und des angetriebenen Rades 8 einwirkt, eine Kraft erzeugt, um das antreibende Rad 7 vom angetriebenen Rad 8 zu trennen, die Bewegung des zweiten Lagers 13 im Verhältnis zum elastischen Glied 16 durch die intermediären Vorsprünge 16a begrenzt werden, wodurch verhindert wird, dass das zweite Lager 13 mit dem elastischen Glied 16 in Kontakt kommt und Lärm erzeugt.
Außerdem wird, wenn die Anzahl der Vorsprünge 16a ein oder zwei beträgt, eine präzise Montage schwierig, so dass es schwierig wird, die Positionsverschiebung des Eingriffspunkts des antreibenden Rades 7 und des angetriebenen Rades 8 zu verhindern.
Weiterhin ist es möglich, da die Vorsprünge 16a des elastischen Glieds 16 die sich drehende Welle 62 und das antreibende Rad 7 über das zweite Lager 13 zum Schwingen bringen, selbst wenn sich der Eingriffszustand des antreibenden Rades 7 und des angetriebenen Rades 8 mit der Zeit aufgrund einer Verstärkung der Abnutzung der Zähne des antreibenden Rades 7 und des angetriebenen Rades 8 ändert, das Spiel zwischen dem antreibenden Rad 7 und dem angetriebenen Rad 8 durch die elastischen Rückstellkräfte der Vorsprünge 16a zu beseitigen.
Ausführungsform 2
4 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Struktur der Ausführungsform 2b der vorliegenden Erfindung zeigt, und 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in 4.
Anstatt die sich drehende Welle 62, deren einer Endabschnitt integral mit dem antreibenden Rad 7 gekoppelt ist, zu schwingen, trennt eine elektrische Lenkvorrichtung der Ausführungsform 2 das antreibende Rad 7 von der sich drehenden Welle 62, stützt beide Endabschnitte der sich drehenden Welle 62 durch ein Paar dritter Lager 17, 17 (von denen nur eines dargestellt ist), koppelt das antreibende Rad 7, das auf einer Stützwelle 70 bereitgestellt wird, mit einem Endabschnitt der sich drehenden Welle 62 durch ein Universalgelenk 19, das durch Verwendung einer Oldham-Kupplung gebildet wird, stützt das Stützgetriebe 70 durch das erste Pendellager 12 und ein viertes Lager 20, das zwischen dem ersten Lager 12 und dem Universalgelenk 19 angebracht und durch Verwendung eines Kugellagers gebildet wird, und bringt zwischen dem vierten Lager 20 und einem Passloch 65, in welches das vierte Lager 20 eingeführt wird, das elastische Glied 16 an, um das vierte Lager 20 in eine radiale Richtung aus einer Vielzahl von Positionen entlang einer Umfangsrichtung mit Energie zu beaufschlagen.
Das im Motorgehäuse 60 gebildete Passloch 65 ist so ausgebildet, dass ein Radius von seiner Ablenkseite zum Zentrum in einem Bereich von ungefähr 120° größer wird, und die beiden Endabschnitte dieses größeren Radiusabschnitts in der Umfangsrichtung sind mit Eingriffsabschnitten 65a, 65a ausgestattet, mit denen die gebogenen Teile 16c, 16c des elastischen Glieds 16 in Kontakt kommen.
Wie oben beschrieben, hat das elastische Glied 16 eine Länge von ungefähr zwei Dritteln eines Umfangs, d. h. eine Länge, die das elastische Glied 16 veranlasst, eine Kurve von ungefähr 240° zu bilden, und ist auf der peripheren Seite des vierten Lagers 20 angeordnet, so dass sein Nutabschnitt 16b mit einer Länge von ungefähr einem Drittel des Umfangs sich auf der Ablenkseite befindet, und die gebogenen Teile 16c, 16c, die an beiden Endabschnitten des elastischen Glieds 16 angebracht sind, begrenzen die Bewegung des elastischen Glieds 16 in die Umfangsrichtung durch Eingreifen mit dem Paar von Eingriffsabschnitten 65a, 65a, das im Passloch 65 bereitgestellt wird.
Da andere Anordnungen und Funktionen identisch mit denjenigen in Ausführungsform 1 sind, werden ähnliche Teile mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet, und auf die detaillierte Erläuterung und die Erklärung der Funktionen wird verzichtet.
In der Ausführungsform 2 wird die Stützwelle 70 vom ersten Pendellager 12 und dem vierten Lager 20 gestützt, das in eine radiale Richtung ablenkbar ist, so dass es schwingen kann, und durch das Universalgelenk 19 mit einem Endabschnitt der sich drehenden Welle 62 gekoppelt. Daher schwingt die Stützwelle 70, wenn sie vom elastischen Glied 16, das an der peripheren Seite des vierten Lagers 20 angebracht ist, mit Energie beaufschlagt wird; dann kommt das antreibende Rad 7, das an der Stützwelle 70 bereitgestellt wird, in Kontakt mit dem angetriebenen Rad 8, wodurch das Spiel zwischen dem antreibenden Rad 7 und dem angetriebenen Rad 8 beseitigt wird. Es ist somit möglich, das Zahnspiel zur Zufriedenheit zu beseitigen, ohne von Maßfehlern von Teilen, wie z. B. dem antreibenden Rad 7, beeinflusst zu werden, und den Ertrag zu verbessern.
Das integrierte elastische Glied 16, das dazu dient, das antreibende Rad 7 zum Schwingen zu bringen, kann eine Positionsverschiebung des Eingriffspunkts des antreibenden Rades 7 und des angetriebenen Rades 8 zur Zufriedenheit verhindern, da im Wesentlichen alle seine Vorsprünge 16a in Kontakt mit dem vierten Lager 20 kommen und das vierte Lager 20 aus Positionen entlang der Umfangsrichtung in einem Bereich von ungefähr 240° mit Energie beaufschlagen. Weiterhin kann, selbst wenn ein Drehmoment, das auf den Eingriffspunkt des antreibenden Rades 7 und des angetriebenen Rades 8 einwirkt, eine Kraft zum Trennen des antreibenden Rades 7 vom angetriebenen Rad 8 erzeugt, die Bewegung des vierten Lagers 20 im Verhältnis zum elastischen Glied 16 durch die intermediären Vorsprünge 16a begrenzt werden, wodurch verhindert wird, dass das vierte Lager 20 in Kontakt mit dem elastischen Glied 16 kommt und Lärm erzeugt.
Weiterhin ist es möglich, da die Vorsprünge 16a des elastischen Glieds 16 das antreibende Rad 7 über das vierte Lager 20 zum Schwingen bringen, selbst wenn der Eingriffszustand des antreibenden Rades 7 und des angetriebenen Rades 8 sich mit der Zeit aufgrund einer Verstärkung der Abnutzung der Zähne des antreibenden Rades 7 und des angetriebenen Rades 8 verändert, das Spiel zwischen dem antreibenden Rad 7 und dem angetriebenen Rad 8 durch die elastischen Rückstellkräfte der Vorsprünge 16a zu beseitigen.
Übrigens ist es möglich, für das Universalgelenk 19 eine Oldham-Kupplung zu verwenden, die eine Eingriffsrille in eine radiale Richtung und einen Eingriffsvorsprung hat, der in die Eingriffsrille in einem Verbindungsabschnitt mit Bezug auf jeweils die sich drehende Welle 62 und das antreibende Rad 7 eingreift, oder ein anderes Gelenk zu verwenden, das den Unterschied in der Achse zwischen der sich drehenden Welle 62 und dem antreibenden Rad 7 dämpfen kann, und die Struktur des Gelenks ist nicht speziell eingeschränkt.
Außerdem hat in den Ausführungsformen 1 und 2 das elastische Glied 16 eine Länge, die das elastische Glied 16 ver anlasst, eine Kurve von ungefähr 240° zu bilden, oder kann eine andere Länge haben, wenn das elastische Glied 16 gekrümmt ist, z. B. eine Länge, die das elastische Glied 16 veranlasst, eine Kurve von ungefähr 120° zu bilden. Weiterhin kann das elastische Glied 16 kreisförmig sein, ohne eine Nut bereitzustellen.
Ausführungsform 3
In einer elektrischen Lenkvorrichtung der Ausführungsform 3 werden Passlöcher 21 und 22, in welche das oben erwähnte Paar von Lagern 14 und 15, angebracht auf beiden Seiten des angetriebenen Rades 8 in einer axialen Richtung, eingeführt werden soll und welche Lagersitze 21a und 22a haben, die zu einem Endabschnitt der jeweiligen Lager 14 und 15 hin weisen, im oben erwähnten aus Aluminium bestehenden Gehäuse 10 geformt, die Lager 14 und 15 werden in diese Passlöcher 21 bzw. 22 eingeführt, und ein elastisches Glied 23 zum Beaufschlagen des angetriebenen Rades 8 zum antreibenden Rad 7 hin mit Energie wird zwischen einem Endabschnitt eines Lagers 14 und dem Lagersitz 21a eines Passlochs 21 angeordnet. Dieses elastische Glied 23 wird durch Verwendung einer kegelförmigen Tellerfeder geformt, und eine Unterlegscheibe 24 wird zwischen dem elastischen Glied 23 und dem angetriebenen Rad 8 angebracht.
Die Lager 14 und 15 werden unter Verwendung von Kugellagern geformt, und der innere Ring eines Lagers 14 wird in einen Einpassabschnitt eingeführt, der an der Oberfläche eines Endabschnitts des angetriebenen Rades 8 geformt ist, während der innere Ring des anderen Lagers 15 um die Mitte der oben erwähnten Lenkwelle 3 herum angebracht ist. Die Bewegung des angetriebenen Rades 8 in die axiale Richtung wird durch diese Lager 14, 15, ein Abstandsstück 25, das zwischen dem Lager 15 und dem angetriebenen Rad 8 angebracht ist, und das elastische Glied 23 begrenzt.
Da andere Konfigurationen und Funktionen identisch mit denjenigen der Ausführungsformen 1 und 2 sind, werden ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet, und auf die detaillierte Erläuterung und die Erläuterung der Funktionen wird verzichtet.
In der Ausführungsform 3 ist es möglich, da das elastische Glied 23 das angetriebene Rad 8 über die Unterlegscheibe 24 und das Lager 14 in eine axiale Richtung mit Energie beaufschlagt, die Bewegung des angetriebenen Rades 8 in die axiale Richtung zur Zufriedenheit zu begrenzen. Weiterhin werden die Passlöcher 21 und 22, wenn die Umgebungstemperatur des angetriebenen Rades 8 aufgrund der äußeren Lufttemperatur und wiederholter Lenkunterstützung ansteigt, deutlich größer aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des geformten Aluminiumgehäuses 10 und des Lagers 14 aus Eisen, und folglich gehen die Einpasswiderstände der in die Löcher 21 und 22 eingeführten Lager 14 und 15 verloren, und das Spiel zwischen dem Lagersitz 21a und einem Endabschnitt des Lagers 14 in die axiale Richtung nimmt zu. Da jedoch das Lager 14 vom elastischen Glied 23 in die axiale Richtung mit Energie beaufschlagt wird, ist es möglich, die Bewegung des angetriebenen Rades 8 in die axiale Richtung zufriedenstellend einzuschränken. Es ist daher möglich, das Zahnspiel zu beseitigen, ohne von einer Änderung der Umgebungstemperatur des angetriebenen Rades 8 beeinflusst zu werden.
Außerdem wird in den oben beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2 das antreibende Rad 7 in eine radiale Richtung abgelenkt, indem das antreibende Rad 7 dazu gebracht wird, mit dem ersten Lager 12 als Drehpunkt zu schwingen. Alternativ ist es möglich, das antreibende Rad 7 in eine radiale Richtung abzulenken, ohne es zum Schwingen zu bringen, z. B. indem die oben erwähnten ersten und zweiten Lager 12, 13 oder die ersten und vierten Lager 12, 20 so angeordnet werden, dass sie in eine radiale Richtung ablenkbar sind, und indem diese Lager 12, 13, 20 jeweils von dem elastischen Glied 16 in eine radiale Richtung mit Energie beaufschlagt werden.
Weiterhin ist es möglich, in den Ausführungsformen 1 und 2, während das elastische Glied 16 als Ablenkmittel benutzt wird, das antreibende Rad 7 durch eine andere Anordnung in eine radiale Richtung abzulenken, z. B. über das zweite und das vierte Lager 13 und 20, durch Formen von Schraublöchern im Motorgehäuse 60, die sich in die Passlöcher 64 und 65 öffnen, in welche das zweite und das vierte Lager 13 und 20 eingepasst werden, durch Eingreifen von Schraubgliedern in die Schraublöcher und Drehen der Schraubglieder.
Außerdem kann das elastische Glied 16 als Ablenkmittel eine gekrümmte Federscheibe, Schraubenfeder oder ein Gummiglied ebenso wie ein Tolerance Ring sein.
Weiterhin kann beim Untersetzungsmechanismus 9 in den Ausführungsformen 1 und 2 ein antreibendes Rad 7 eine Schnecke und ein angetriebenes Rad 8 ein Schneckenrad sein, ebenso wie ein Hypoidgetriebe, das ein antreibendes Rad 7 als Hypoidritzel und ein angetriebenes Rad 8 als Hypoidrad umfasst.
Da diese Erfindung in mehreren Formen ausgeführt werden kann, ohne vom Schutzumfang der wesentlichen Eigenschaften davon abzuweichen, sind die vorliegenden Ausführungsformen erläuternd und nicht einschränkend, da der Schutzumfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die ihnen vorangestellte Beschreibung definiert wird; und es ist daher beabsichtigt, dass alle Änderungen, die innerhalb der Grenzen der Ansprüche liegen, oder das Äquivalent solcher Grenzen davon in die Ansprüche eingeschlossen sind.
Dort, wo in irgendeinem Anspruch erwähnte technische Merkmale von Bezugszeichen gefolgt sind, wurden diese Bezugszeichen nur für den Zweck eingeschlossen, die Verständlichkeit der Ansprüche zu erhöhen, und daher haben solche Bezugszeichen keine einschränkende Wirkung auf den Schutzumfang jedes Elements, das exemplarisch durch solche Bezugszeichen gekennzeichnet ist.

Claims

Eine elektrische Lenkvorrichtung zum Unterstützen der Lenkung durch Drehung eines Motors (6), folgendes umfassend: ein antreibendes Rad (7), bereitgestellt auf einer Stützwelle (70), die mit der Drehung des Motors (6) arbeitet, um die Lenkung zu unterstützen; ein angetriebenes Rad (8), welches in das antreibende Rad (7) eingreift; eine Lenkwelle (3), an welcher das angetriebene Rad (8) bereitgestellt wird; ein erstes Lager (12) zum Stützen der Stützwelle (70), fähig zu schwingen; und Ablenkmittel (16) um Ablenken des antreibenden Rades (7) in eine radiale Richtung; dadurch gekennzeichnet, dass die Stützwelle (70) integral mit einem Endabschnitt einer sich drehenden Welle (62) des Elektromotors (6) gekoppelt ist; der eine Endabschnitt der sich drehenden Welle (62) des Elektromotors (6) vom ersten Lager (12) gehalten wird; ein anderer Endabschnitt der sich drehenden Welle (62) des Elektromotors (6) an einem Paßloch (64) eines Motorgehäuses (60) von einem zweiten Lager (13) gehalten wird, das angeordnet ist, um in die radiale Richtung abgelenkt werden zu können; und das Ablenkmittel (16) ein elastisches Glied ist, um das zweite Lager (13) in seine Ablenkungsrichtung mit Energie zu beaufschlagen, damit das antreibende Rad (7) ohne Spiel in das angetriebene Rad (8) eingreift.
Eine elektrische Lenkvorrichtung zum Unterstützen der Lenkung durch Drehung eines Motors (6), die folgendes umfasst: ein antreibendes Rad (7), bereitgestellt auf einer Stützwelle (70), die mit der Drehung des Motors (6) betrieben wird, um die Lenkung zu unterstützen; ein angetriebenes Rad (8), welches in das antreibende Rad (7) eingreift; eine Lenkwelle (3), an welcher das angetriebene Rad (8) bereitgestellt wird; ein erstes Lager (12) zum Halten der Stützwelle (70), fähig zu schwingen; und Ablenkmittel (16) zum Ablenken des antreibenden Rades (7) in eine radiale Richtung; dadurch gekennzeichnet, dass beide Endabschnitte einer sich drehenden Welle (62) des Elektromotors (6) von einem Paar dritter Lager (17) gehalten werden; das antreibende Rad (7) mit einem Endabschnitt der sich drehenden Welle (62) des Elektromotors (6) durch ein Universalgelenk (19) gekoppelt ist; das antreibende Rad (7) von einem vierten Lager (20) getragen wird, das zwischen dem ersten Lager (12) und dem Universalgelenk (19) angebracht ist, so dass es in eine radiale Richtung ablenkbar ist; und das Ablenkmittel (16) ein elastisches Glied ist, um das vierte Lager (20) in seine Ablenkungsrichtung mit Energie zu beaufschlagen.
Die elektrische Lenkvorrichtung wie in Anspruch 1 oder 2 ausgeführt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablenkmittel (16) ein elastisches Glied einschließt, das mindestens drei Vorsprünge (16a) hat, um das antreibende Rad (7) in der Ablenkungsrichtung aus mindestens drei Positionen entlang einer Umfangsrichtung mit Energie zu beaufschlagen.
Die elektrische Lenkvorrichtung wie in einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3 ausgeführt, dadurch gekennzeichnet, dass das angetriebene Rad (8) durch Verwendung eines Hypoidrades geformt wird; fünfte und sechste Lager (14, 15), die aus Eisen hergestellt werden, um die Bewegung des angetriebenen Rades (8) in eine axiale Richtung zu begrenzen; und ein elastisches Glied (23), angeordnet zwischen dem fünften Lager (14) und einem Gehäuse (10), das aus Aluminium hergestellt wird, in welches das fünfte und das sechste Lager (14, 15) eingepaßt werden, um das fünfte Lager (14) zum angetriebenen Rad (8) hin Energie zu beaufschlagen.