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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Normalerweise
werden Servolenkungsvorrichtungen in hydraulische Servolenkungsvorrichtungen,
die eine hydraulische Kraft benutzen, und elektrische Servolenkungsvorrichtungen,
die eine elektrische Kraft benutzen, auf der Grundlage der Art der Kraftquelle
unterteilt.
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Insbesondere
gibt es unterschiedliche Arten von elektrischen Servolenkungen basierend
auf der Anbringungsposition eines Motors, der eine Kraft zur Verfügung stellt.
Unter ihnen ist die Vorrichtung, die eine Zahnstange mit einem Motor
antreibt, eine elektrische Servolenkungsvorrichtung des Typs der Zahnstangenunterstützung (R-EPS).
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Die 1 und 2 sind
Querschnittsansichten, die eine konventionelle elektrische Servolenkungsvorrichtung
des Zahnstangenunterstützungstyps
zeigen. Deren Struktur wird nachfolgend erläutert.
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Das
heißt,
dass eine Zahnstange 2 in einem Zahnstangengehäuse 1 enthalten
ist. Im Inneren einer Seite des Zahnstangengehäuses 1 ist ein Motor 3 mit
einem Stator 3a, einem Rotor 3b und einer Motorwelle 3c angebracht.
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Im
Inneren der Motorwelle 3c ist eine Kugelmutter 4 befestigt.
An einer äußeren Oberfläche der Zahnstange 2,
die im Inneren der Kugelmutter 4 gelegen ist, ist eine
Kugelumlaufspindel 2b so ausgebildet, dass sie mit der
Kugelmutter 4 in Eingriff steht.
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Unterdessen
ist an der Außenseite
des Zahnstangengehäuses 1,
von der Anbringungsposition der Kugelmutter 4 beabstandet,
ein Zahnradgehäuse 5 angebracht.
Im Inneren des Zahnradgehäuses 5 ist
eine Zahnradwelle angebracht, die mit der Zahnstange 2 kämmt.
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An
einer äußeren Oberfläche der
Zahnradwelle 7 und der Zahnstange 2 sind ein Zahnradgetriebe 7a und
ein Zahnstangengetriebe 2a entsprechend ausgebildet. Am
rückwärtigen Abschnitt
des Zahnstangengetriebes 2a sind ein Zahnstangenschlitten 8 und
eine Feder 8a angebracht.
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Solch
eine herkömmliche
elektrische Servolenkungsvorrichtung für ein Fahrzeug besitzt jedoch eine
Zweipunkt-Stützstruktur,
bei der beide Enden der Zahnstange von der Kugelmutter und dem Zahnstangenschlitten
abgestützt
werden. Daher besitzt sie eine niedrige Biegefestigkeit und somit
einen großen
Biegebetrag. Dies führt
dazu, dass ein Zahnstangengetriebeabschnitt, der relativ schwach
ist, leicht beschädigt
werden kann.
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US-A-6,041,885
offenbart eine elektrische Servolenkungsvorrichtung, bei welcher
eine Stützbuchse
zwischen der Zahnstangenwelle und einem ersten Gehäuse des
Lenkgetriebekastens vorgesehen ist. Diese Stützbuchse ist um die Zahnstangenwelle
herum gleitbar angebracht. Die Stützbuchse dieser Ausführungsform
nach dem Stand der Technik ist an einem Abschnitt der Zahnstangenwelle
angebracht, an welchem keine Zähne
vorgesehen sind, wobei diese Position zwischen dem Zahnstangengetriebe
und einer Napfmutter liegt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Daher
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Servolenkungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug zu schaffen, welche eine Stützbuchse besitzt, die in der
Position einer Zahnstange benachbart angebracht ist, um die Biegefestigkeit
eines an der Zahnstange ausgebildeten Zahnstangengetriebes zu verbessern.
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Dieses
Ziel wird erreicht durch eine elektrische Servolenkungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung enthält: einen Motor mit einem Rotor,
einem Stator und einer Motorwelle in dessen Innerem; ein Gehäuse, das
so eingerichtet ist, dass es mit dem Motor kommunizieren kann; eine Zahnstange,
die im Inneren des Motors und des Gehäuses angeordnet ist und eine
Kugelumlaufspindel aufweist, die an der äußeren Umfangsoberfläche des einen
Endes der Zahnstange angebracht ist, und ein Zahnstangengetriebe,
das an der äußeren Umfangsoberfläche des
anderen Endes der Zahnstange ausgebildet ist; eine Kugelmutter,
die an der Außenseite der
Kugelumlaufspindel angebracht ist, um die Zahnstange zu haltern
und axiale Bewegung durch Umschließen der rückwärtigen Oberfläche der
Zahnstange zu führen,
wobei die Zahnstange von einer Stützbuchse an einem dritten Punkt
entlang der Stange gehaltert ist.
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Die
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stützbuchse
in axialer Richtung des Zahnstangengetriebes nach außen, dem
Zahnstangenschlitten benachbart, angebracht ist, so dass die Zahnstange
an drei Punkten von der Stützbuchse, der
Kugelmutter und dem dazwischen angebrachten Zahnstangenschlitten
gehaltert ist; dadurch, dass die Stützbuchse in engem nicht-federnden
Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der
Zahnstange steht; und das zumindest eine Spielausnehmung zum Trennen
der Kante der Zahnstange von der inneren Umfangsfläche der
Stützbuchse
an der inneren Umfangsfläche
der Stützbuchse
ausgebildet ist, um eine Schleifwirkung zu verhindern, die durch
die Reibung zwischen der Stützbuchse
und der Zahnstange verursacht wird.
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Vorzugsweise
können
mehrere Spielausnehmungen entlang der Umfangsrichtung des Zahnstangengetriebes
in Übereinstimmung
mit der Anzahl von Kanten der Zahnstange ausgebildet sein.
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Und
das Gehäuse
kann ein erstes Gehäuse und
ein zweites Gehäuse
aufweisen, die derart angebracht sind, dass sie mit beiden Enden
des Motors kommunizieren können.
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Weiterhin
ist das Gehäuse
angebracht, um mit einem Ende des Motors an einer Zahntriebsseite zu
kommunizieren, und dass das Gehäuse
des Motors integral mit dem anderen Ende des Motors ausgebildet
sein kann.
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Die
Erfindung schafft somit eine elektrische Servolenkungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug, die eine verstärkte
Stützstruktur
zur Verbesserung der Biegefestigkeit einer Zahnstange besitzt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
obigen Ziele, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung deutlicher,
wenn sie im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen gebracht
wird, in welchen:
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1 eine
Längsschnittansicht
ist, die eine herkömmliche
elektrische Servolenkungsvorrichtung zeigt;
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2 eine
Querschnittsansicht ist, die die Vorrichtung der 1 zeigt
und entlang der Linie A-A geschnitten ist;
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3 eine
Längsschnittansicht
ist, die eine elektrische Servolenkungsvorrichtung in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 eine
Querschnittsansicht ist, die die Vorrichtung der 3 zeigt
und entlang der Linie A-A geschnitten ist;
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5 eine
perspektivische Ansicht ist, die eine Buchse in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben.
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Wie
in 3 dargestellt ist, ist ein Motorgehäuse 30 an
einem Ende eines Endgehäuses 10 mit einer
darin eingesetzten Zahnstange 20 derart angebracht, dass
es mit dem Endgehäuse 10 kommunizieren
kann. Im Inneren des Motorgehäuses 30 sind ein
Stator 31, ein Rotor 32 und eine Motorwelle 33 angebracht.
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Im
Inneren der Motorwelle 33 ist eine Kugelmutter 40 befestigt,
die eine spiralförmige
Ausnehmung mit einem halbkreisförmigen
Querschnitt und eine darin eingesetzte Kugel an der inneren Umfangsoberfläche besitzt.
An einer äußeren Oberfläche der
Zahnstange 20, die im Inneren der Kugelmutter 40 angeordnet
ist, ist eine Kugelumlaufspindel 22 von spiralförmig ausgenommener
Gestalt ausgebildet, die mit der Kugelmutter 40 in Eingriff
zu bringen ist.
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Darüber hinaus
ist ein Zahnradgehäuse 50 am
anderen Ende des Motorgehäuses 30 vom
Anbringungsort der Kugelmutter 40 entfernt angebracht. Wie
in 4 gezeigt ist, ist eine Zahnradwelle 70,
die mit einer Lenkwelle (nicht gezeigt) zu verbinden ist im Inneren
des Zahnradgehäuses 50 angebracht
und kämmt
mit der Zahnstange 20.
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Weiterhin
sind an einer äußeren Oberfläche der
Zahnradwelle 70 und der Zahnstange 20 ein Zahnradgetriebe 71 bzw.
ein Zahnstangengetriebe 21 ausgebildet. Am rückwärtigen Abschnitt
des Zahnstangengetriebes 21 sind ein Zahnstangenschlitten 80 und
eine Feder 81 angebracht, die die Zahnstange 20 umschließen, um
sie dadurch in der Richtung der Zahnradwelle 70 elastisch
zu haltern.
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Unterdessen
ist in der vorliegenden Erfindung zur Verbesserung der Biegesteifigkeit
der Zahnstange 20, deren beide Enden an zwei Punkten von
der Kugelmutter 40 und den Zahnstangenschlitten 80 abgestützt sind,
eine Stützhülse 90,
wie in 5 gezeigt, am vorderen Ende des Zahnradgehäuses 50 der
Zahnstange 80 benachbart angebracht, um die Zahnstan ge 20 an
drei Punkten abzustützen.
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Das
heißt,
um zu verhindern, dass das Zahnstangengetriebe 21 am Zahnstangenschlitten 80,
der als einseitiger Stützpunkt
der Zahnstange 20 wirkt, durch relativ niedrige Biegesteifigkeit
im Vergleich zu anderen Elementen beschädigt wird, ist die Stützbuchse 90 in
axialer Richtung des Zahnstangengetriebes 21 außen vorgesehen.
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Zu
diesem Zeitpunkt ist, wie in 5 dargestellt
ist, die Stützbuchse 90 eine
ringförmige
Buchse, die vorgesehen ist, um die Zahnstange 20 zu stützen. Ihre äußere Umfangsoberfläche ist
vorgesehen, um am Inneren des Zahnradgehäuses 50 durch Presssitz
fixiert zu werden, und ihre Innenumfangsfläche ist vorgesehen, um mit
der äußeren Umfangsfläche der
Zahnstange 20 eng in Berührung zu stehen, um dadurch
die Zahnstange 20 zu stützen.
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Um
ein Phänomen
zu verhindern, dass eine Reibung zwischen einer am Zahnstangengetriebe 21 der
Zahnstange 20 in der Umfangsrichtung ausgebildeten Kante
und der inneren Umfangsoberfläche
der Stützbuchse 90 auftritt,
um beide abzunutzen, ist eine Spielausnehmung 91 an der
inneren Umfangsoberfläche
der Stützbuchse 90 vorgesehen,
um die Kante des Zahnstangengetriebes 20 von der inneren Umfangsoberfläche der
Stützbuchse 90 zu
trennen. Diese Spielausnehmung 91 ist entlang der Umfangsrichtung
des Zahnstangengetriebes 21 so oft ausgebildet wie die
Anzahl von Kanten des Zahnstangengetriebes 21.
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In
der derart konstruierten elektrischen Servolenkungsvorrichtung für ein Fahrzeug
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung werden der Rotor 32, die
Motorwelle 33 und die Kugelmutter 40 im Stator
rotiert, wenn dem Motor 30 Strom zugeführt wird. Im Ergebnis führt eine
Kugel eine rollende Bewegung zwischen der Kugelmutter 40 und
der Kugelumlaufspindel 22 aus, wodurch die Zahnstange 20 in
den axialen Richtungen bewegt wird.
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Da
die Zahnstange 20 an drei Punkten von der Stützbuchse 90,
der Kugelmutter 40 und dem dazwischen angebrachten Zahnstangenschlitten 80 abgestützt wird,
ist zu diesem Zeitpunkt deren Biegefestigkeit verbessert und somit
das Biegevolumen reduziert, wodurch eine sanfte axiale Bewegung
ermöglicht
wird.
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Da
weiterhin die Spielausnehmung 91 an der inneren Umfangsoberfläche der
Stützbuchse 90 ausgebildet
ist, kann dies eine Reibung und Abnutzung zwischen der Stützbuchse 90 und
dem Zahnstangengetriebe 21 verhindern, wodurch die axiale
Bewegung der Zahnstange 20 in sanfterer Weise ausgeführt werden
kann.
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Wie
oben im Einzelnen beschrieben ist, kann die elektrische Servolenkungsvorrichtung
für ein Fahrzeug
der vorliegenden Erfindung der Verformung der Zahnstange verhindern,
weil die Biegefestigkeit der Zahnstange durch Abstützen der
Zahnstange an drei Punkten verbessert ist. Insbesondere kann die
Vorrichtung die Beschädigung
des Zahnstangengetriebes verhindern, welches ein relativ schwaches
ist.
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Darüber hinaus
sind an der inneren Umfangsoberfläche der Stützbuchse zwei Spielausnehmungen
vorbereitet, um die Kante von der inneren Umfangsoberfläche der
Stützbuchse
zu trennen, um dadurch die Reibung zwischen der Stützbuchse
und der Zahnstange sowie die daraus resultierende Abnutzung zu verhindern
und die Zuverlässigkeit
des Produkts zu erhöhen.