DE60131816T2

DE60131816T2 - Schwenkbare Lenkeinrichtung

Info

Publication number: DE60131816T2
Application number: DE60131816T
Authority: DE
Inventors: Koji Chuo-ku Osaka-shi Yoshioka; Susumu Chuo-ku Osaka-shi Imagaki
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2000-10-03
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2021-10-02
Also published as: US6692025B2; EP1195313A2; JP2002104204A; DE60131816D1; EP1195313B1; US20020038575A1; EP1195313A3; JP3811608B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neigbare Lenkvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie z. B. offenbart ist in Patent Abstracts of Japan, Band 2000, Nr. 05, 14. September 200 ( JP 2000 038146A ).
Die vorliegende Erfindung betrifft generell eine neigbare Lenkvorrichtung, die dazu in der Lage ist, die Höhe eines Lenkrades einzustellen.
Bei dieser Art von neigbarer Lenkvorrichtung bestehen die einander widersprechenden Anforderungen, ein Spiel ("backlash") zum Zeitpunkt eines Haltens bzw. Abstützens einer Neigung bzw. Neigungseinrichtung zu eliminieren und zum Zeitpunkt der Betätigung der neigbaren Lenkvorrichtung die Reibung so gering wie möglich zu machen, die einen Widerstand bei der Betätigung darstellt.
Bspw. gibt es einen Fall, bei dem eine Neigungsschwenkwelle durch ein Verbindungsloch eines Halters eingeführt ist, der in einer Lenksäule vorgesehen ist, wobei die Lenksäule um die Schwenkwelle herum verschwenkt wird, um die Neigung einzustellen. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn ein Freiraum ("clearance") zwischen einer äußeren Umfangsfläche der Schwenkwelle und einer inneren Umfangsfläche des Verbindungsloches so klein wie möglich ist, um das Spiel bei dem Halten der Neigung zu eliminieren, während ein großer Freiraum bevorzugt ist, um zum Zeitpunkt der Einstellung der Neigung die Reibung zu reduzieren, die einen Widerstand bei der Betätigung darstellt.
Um diese widersprechenden Anforderungen zu erfüllen, sind signifikant strenge dimensionsmäßige Toleranzen erforderlich in Bezug auf die Schwenkwelle und das Verbindungsloch, was zu erhöhten Herstellungskosten führt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine neigbare Lenkvorrichtung anzugeben, die zu niedrigen Kosten herstellbar ist und bei der es zum Zeitpunkt des Abstützens einer Neigung kein Spiel gibt und die Reibung zum Zeitpunkt der Einstellung der Neigung gering ist.
Die obige Aufgabe wird durch die neigbare Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Um die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, beinhaltet eine neigbare Lenkvorrichtung einen Drehzapfen bzw. ein Schwenklager, der an einer Fahrzeugkarosserie festgelegt ist; eine Lenksäule, die zum Zeitpunkt einer Neigungseinstellung um den Drehzapfen herum verschwenkt wird; ein Verbindungsloch, das in der Lenksäule vorgesehen ist und durch das hindurch der Drehzapfen eingeführt ist; und einen Vorsprung, der entweder an einer inneren Umfangsfläche des Verbindungsloches oder einer äußeren Umfangsfläche des Drehzapfens gegenüberliegend hierzu vorgesehen ist, und zwar so, dass er sich in einer im Wesentlichen umfänglichen oder axialen Richtung erstreckt und mit der anderen Umfangsfläche in Kontakt gebracht wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden der Drehzapfen und das Verbindungsloch an dem Vorsprung miteinander in Kontakt gebracht, wodurch es möglich wird, die Kontaktfläche dazwischen zu reduzieren. Es ist demzufolge möglich, die zum Zeitpunkt der Einstellung der Neigung erzeugte Reibung zu reduzieren. Ferner lässt sich selbst dann, wenn der Drehzapfen in das Verbindungsloch gepresst ist, und zwar aufgrund der Variation der dimensionsmäßigen Toleranzen, der Vorsprung zum Zeitpunkt des Drückens leicht deformieren, wodurch es möglich wird, eine Zunahme der Reibung zum Zeitpunkt einer relativen Drehung zwischen dem Drehzapfen und dem Verbindungsloch zu minimieren. Im Ergebnis müssen die dimensionsmäßigen Toleranzen nicht streng sein, wodurch es möglich wird, die Herstellungskosten zu reduzieren.
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung.
1 ist eine schematische Seitenansicht einer neigbaren Lenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung:
2 ist eine teilweise weggebrochene Draufsicht auf die neigbare Lenkvorrichtung;
3 ist eine Querschnittsansicht des Umfanges eines Verbindungsloches in einer Strebe ("stay");
4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnittes A, der in 3 gezeigt ist;
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptbestandteiles eines Verbindungsloches bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6A und 6B sind teilweise vergrößerte Ansichten, die jeweils eine Schwenkwelle gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen; und
7 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptbestandteiles eines Verbindungsloches gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Hauptbestandteiles einer neigbaren Lenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 2 ist eine Querschnittsansicht einer Abschnittes in der Nachbarschaft einer Halte- bzw. Lagereinrichtung einer Neigung bzw. Neigungseinrichtung. Unter Bezugnahme auf 1 weist eine Lenksäule 1 der neigbaren Lenkvorrichtung eine obere Säule 3, die aus einem Stahlrohr hergestellt ist, das an einer Fahrzeugkarosserie festgelegt ist, und zwar über einen oberen Träger 2, und ein Untersetzungsgetriebegehäuse 6 auf, das aus einer Aluminiumgusslegierung hergestellt und an der Fahrzeugkarosserie über ein Paar von feststehenden Seitenplatten 4, 5 festgelegt ist, die an der Fahrzeugkarosserie festgelegt sind (die Darstellung der feststehenden Seitenplatten 4, 5 ist nicht dargestellt. Siehe 2).
Obgleich die vorliegende Ausführungsform in Übereinstimmung mit einem Fall beschrieben wird, bei dem ein so genanntes Taillenschwing-Neigungssystem verwendet wird ("weist swinging"), das eine Neigungsmittenachse 11 aufweist, die in der Nachbarschaft eines unteren Endes der Lenksäule 1 des elektrischen Servolenksystems (electric power steering system, EPS) vom Säulenunterstützungstyp angeordnet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Art von Neigungssystemen beschränkt.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine obere Lenkwelle 7 an der oberen Säule 3 drehbar gelagert. Eine Ausgangswelle 8 ist an dem Untersetzungsgetriebegehäuse 6 drehbar gelagert. Eine Zwischenwelle ist mit der Ausgangswelle 8 über ein einstellbares Gelenk verbunden, das nicht dargestellt ist.
Ein Lenkmechanismus, wie ein Zahnstangen-/Ritzel-Mechanismus, ist mit einem unteren Ende der Zwischenwelle verbunden, und zwar über das einstellbare Gelenk. Ein elektrischer Motor 9 ist an dem Untersetzungsgetriebegehäuse 6 angebracht. Eine Drehung des elektrischen Motors 9 wird durch einen Untersetzungsgetriebemechanismus 60, wie einen Schneckenradmechanismus, der in dem Untersetzungsgetriebegehäuse 6 enthalten ist, untersetzt bzw. verzögert und wird dann auf die Ausgangswelle 8 übertragen, wobei dem Lenkmechanismus eine Hilfslenkkraft erteilt wird. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet einen Betätigungshebel zum Verriegeln der Lenksäule in einer Position, bei der die Neigung um die Neigungsmittenachse 11 herum eingestellt ist, und zum Lösen dieser Verriegelung.
Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Paar von Streben ("stays") 12, 13, die als Halter dienen, die zwischen dem Paar von feststehenden Seitenplatten 4, 5 angeordnet sind, einstückig mit dem Untersetzungsgetriebegehäuse 6 ausgebildet. Zwischen den Streben 12, 13 und den entsprechenden Seitenplatten 4, 5 sind jeweils vorbestimmte Freiräume S eingerichtet bzw. gewährleistet. In den Streben 12, 13 sind jeweils Verbindungslöcher 14 ausgebildet, und ein Drehzapfen 15, der aus einer hohlen Stahlwelle aufgebaut ist, ist in die Verbindungslöcher 14 eingesetzt. Die gesamte Länge des Drehzapfens 15 wird auf eine größere Länge als eine Spannweite zwischen den äußeren Abmessungen der Streben 12, 13 eingestellt. Demzufolge sind die vorbestimmten Freiräume S gewährleistet.
Eine feststehende Welle 16 zum Fixieren des hohlen Drehzapfens 15 an den feststehenden Seitenplatten 12, 13 ist durch den Drehzapfen 15 hindurch eingeführt. Die feststehende Welle 16 weist bspw. einen Kopf 17 auf und ist aufgebaut aus einer Schraubenwelle, die kollektiv durch ein Einführungsloch 18 eingeführt ist, das für jede der feststehenden Seitenplatten 12, 13 und den hohlen Drehzapfen 15 vorgese hen ist. Das Paar von feststehenden Seitenplatten 4, 5 und der Drehzapfen 15 sind integral zwischen einer Mutter 20, die auf einen Gewindeabschnitt 19 an dem Ende der feststehenden Welle 16 aufgeschraubt ist, und dem Kopf 17 eingesetzt. Das heißt, der Drehzapfen 15 ist zwischen dem Paar von feststehenden Seitenplatten 4, 5 angeordnet und dazwischen festgelegt.
Die Lenksäule 1 wird um den derart an der Fahrzeugkarosserie festgelegten Drehzapfen 15 herum verschwenkt, das heißt, eine äußere Umfangsfläche des Drehzapfens 15 und eine innere Umfangsfläche des Verbindungsloches 14 werden relativ zueinander verdreht, so dass die Neigung eingestellt wird.
Unter Bezugnahme auf 3 und auf die 4, bei der es sich um eine vergrößerte Ansicht eines Abschnittes A der 3 handelt, ist die vorliegende Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass an einer inneren Umfangsfläche 21 des Verbindungsloches 14 ein Gewinde 22 ausgebildet ist, bspw. in Form eines schraubenförmigen Vorsprunges. Wie es in 4 gezeigt ist, ist es im Hinblick auf eine Stabilisierung einer Drucklast als auch im Hinblick auf ein Verringern des metallischen Abriebs in dem Verbindungsloch 14 durch das Andrücken bevorzugt, wenn eine Oberseite 23 des Gewindes 22, das als ein Vorsprung dient, leicht flach ausgebildet ist. Ferner kann die Höhe des Gewindes 22 nur in einem Bereich B in der Nachbarschaft eines Einlasses des Verbindungsloches 14 relativ groß gewählt werden. In diesem Fall kann die Drucklast weiter stabilisiert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden der Drehzapfen 15 und das Verbindungsloch an dem Gewinde 22, das als ein Vorsprung dient, miteinander in Kontakt gebracht, um die Kontaktfläche dazwischen zu reduzieren. Wenn der Drehzapfen 15 und das Verbindungsloch 14 relativ zueinander verdreht werden, und zwar zum Zeitpunkt der Einstellung der Neigung, kann demzufolge die dazwischen erzeugte Reibung verringert werden.
Selbst wenn der Drehzapfen 15 aufgrund der Variation der dimensionsmäßigen Toleranzen in das Verbindungsloch 14 eingepresst ist, lässt sich das Gewinde 22, das als ein Vorsprung dient, leicht aufbrechen bzw. deformieren, und zwar zum Zeitpunkt des Andrückens bzw. Eindrückens, so dass die beiden Elemente durch Schätzen bzw. Eichen ("gauging") aneinander angebracht werden. Selbst in diesem Fall ist es daher möglich, die Zunahme der Reibung zum Zeitpunkt einer relativen Drehung zwischen dem Drehzapfen 15 und dem Verbindungsloch 14 zu minimieren. Im Ergebnis müssen die dimensionsmäßigen Toleranzen nicht streng sein, wodurch es möglich wird, die Herstellungskosten zu reduzieren. Darüber hinaus kann die Betriebsfähigkeit bzw. Einstellbarkeit verbessert werden, indem die Reibung zum Zeitpunkt der Neigungseinstellung verringert wird.
Insbesondere, wenn der Vorsprung aus dem Gewinde 22 gebildet ist, kann vorgesehen sein, dass nur die Bohrung eines radial inneren Abschnittes des Verbindungsloches 14 in einen Gewindeschnitt abgeändert wird. Demzufolge können die Herstellungskosten auch aus diesem Gesichtspunkt niedrig gehalten werden.
Wenn ein so genanntes Taillenschwing-Neigungssystem in dem elektrischen Servolenksystem vom Säulenunterstützungstyp verwendet wird, wie in der vorliegenden Ausführungsform, weist ein Teil der Lenksäule 1 das Untersetzungsgetriebegehäuse 6 auf, das aus einer Aluminiumgusslegierung aufgebaut ist, und die Streben 12, 13, die jeweils das Verbindungsloch 14 aufweisen, sind generell einstückig mit dem Getriebegehäuse 6 ausgebildet. Das heißt, die innere Umfangsfläche 21 des Verbindungsloches 14 ist aus einer Aluminiumlegierung hergestellt, und das Gewinde 22, das als ein Vorsprung dient, ist an der inneren Umfangsfläche 21 des Verbindungsloches 14 ausgebildet. Selbst wenn der Drehzapfen 15 in das Verbindungsloch 14 gedrückt wird, lässt sich das Gewinde 22 demzufolge leicht aufbrechen bzw. deformieren.
Ferner werden das Festlegen des Drehzapfens 15 durch die feststehende Welle 16 und die Lagerung bzw. Abstützung der Lenksäule 1 gemeinsam durchgeführt, wodurch die Montage vereinfacht wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erwähnte Ausführungsform beschränkt. Bspw. kann eine Vielzahl von ringförmigen Vorsprüngen 24 vorgesehen sein, wie es in 5 gezeigt ist, und zwar anstelle des schraubenförmigen Vorsprunges 22, der in 4 gezeigt ist.
Wie es in den 6A und 6B gezeigt ist, kann die äußere Umfangsfläche des Drehzapfens 15 mit einem schraubenförmigen Vorsprung 25 oder einem ringförmigen Vorsprung 26 vorgesehen sein, und die innere Umfangsfläche des Verbindungsloches 14 kann flach ausgebildet sein.
Jeder der ringförmigen Vorsprünge 24, 26 kann an einem Teil seines Umfanges unterbrochen sein.
Zusätzlich hierzu können im Rahmen der vorliegenden Erfindung verschiedene Modifikationen vorgenommen werden.
Wie es in 7 gezeigt ist, kann in der inneren Umfangsfläche des Verbindungsloches 14 ein Vorsprung 27 vorgesehen sein, der sich in der axialen Richtung erstreckt. Der gleiche Vorsprung kann in der äußeren Umfangsfläche des Drehzapfens 15 vorgesehen sein, obgleich dies in der Figur nicht dargestellt ist. Es ist bevorzugt, wenn die Oberseite 23 des Vorsprunges 27 flach ausgebildet ist.
Obgleich die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben und dargestellt worden ist, versteht sich, dass dies lediglich zu Darstellungszwecken und beispielhaft erfolgt ist und nicht beschränkend verstanden werden soll, wobei der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche eingeschränkt ist.

Claims

Neigbare Lenkvorrichtung, mit: einem Drehzapfen (15), der an einer Fahrzeugkarosserie festgelegt ist; einer Lenksäule (1), die zum Zeitpunkt einer Neigungseinstellung um den Drehzapfen (15) herum verschwenkt; und einem Verbindungsloch (14), das in der Lenksäule (1) vorgesehen ist und durch das hindurch der Drehzapfen (15) eingeführt ist; wobei entweder an einer inneren Umfangsfläche (21) des Verbindungsloches (14) und/oder an einer äußeren Umfangsfläche des Drehzapfens (15) gegenüberliegend hierzu einer von Vorsprüngen (22; 24; 25; 26; 27) so ausgebildet ist, dass er sich in einer im Wesentlichen umfänglichen oder axialen Richtung erstreckt und mit der anderen Umfangsfläche in Kontakt gebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (22; 25) schraubenförmige Vorsprünge (22; 25) aufweisen und dass die Vorsprünge (22) ein Gewinde (22) aufweisen, das an der inneren Umfangsfläche (21) des Verbindungsloches (14) ausgebildet ist.
Neigbare Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberseite (23) von jedem der Vorsprünge (22; 24; 25; 26; 27) flach ausgebildet ist.
Neigbare Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Vorsprunges (22) in der Nachbarschaft eines Einlasses zu dem Verbindungsloch (14) größer ist als die Höhe des Vorsprunges (22) im Inneren hiervon.
Neigbare Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzapfen (15) eine Hohlwelle aufweist, die ein Durchgangsloch (15a) beinhaltet, das sich in axialer Richtung erstreckt; und der Drehzapfen (15) an der Fahrzeugkarosserie über eine feststehende Welle (16) festgelegt ist, die durch das Durchgangsloch (15a) hindurch eingeführt ist.
Neigbare Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzapfen (15) zwischen einem Paar von feststehenden Seitenplatten (4, 5) der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist und die feststehende Welle (16) an dem Paar von feststehenden Seitenplatten (4, 5) festgelegt ist, und zwar in einem Zustand, bei dem der Drehzapfen (15) zwischen den feststehenden Seitenplatten (4, 5) angeordnet ist.
Neigbare Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenksäule (1) ein Gehäuse (6) aufweist, das aus einem Aluminiumgussteil aufgebaut ist, das an der Fahrzeugkarosserie über das Paar von feststehenden Seitenplatten (4, 5) der Fahrzeugkarosserie angebracht ist, und das Verbindungsloch (14) in dem Gehäuse (6) vorgesehen ist.
Neigbare Lenkvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) ein Getriebegehäuse (6) aufweist, das einen Untersetzungsmechanismus (60) zum Untersetzen der Drehzahl eines elektrischen Motors (9) aufnimmt, und zwar zum Zwecke einer Lenkunterstützung.
Neigbare Lenkvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) ein Paar von Streben (12, 13) aufweist, die zwischen dem Paar von feststehenden Seitenplatten (4, 5) angeordnet sind, und zwar als ein einstückiges Element und das Verbindungsloch (14) in jedem des Paares von Streben (12, 13) vorgesehen ist.
Neigbare Lenkvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Paar von feststehenden Seitenplatten (4, 5) und den entsprechenden Streben (12, 13) jeweils ein vorbestimmtes Spiel (S) vorgesehen ist.