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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnrad mit Zähnen auf seiner Außenfläche, eine
Untersetzungsgetriebekombination, die das Zahnrad als Ritzel und/oder
als Zahnrad verwendet, und eine die Untersetzungsgetriebekombination
aufweisende elektrische Servolenkvorrichtung.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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1 ist
eine den Aufbau einer in einer elektrischen Servolenkvorrichtung
vorgesehenen herkömmlichen
Untersetzungsgetriebekombination zeigende Schnittansicht.
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Die
in einer elektrischen Servolenkvorrichtung vorgesehene Untersetzungsgetriebekombination
weist eine Schnecke 102, deren eines Ende mit einer Antriebswelle 101 eines
Lenkunterstützungsmotors 100 verbunden
ist, und ein mit der Schnecke 102 zusammengreifendes Schneckenrad 103 auf.
Das Schneckenrad 103 ist auf einer Drehwelle 104 befestigt.
Die Drehwelle 104 ist mittels einiger (in der Figur nicht
dargestellter) Wälzlager
in einem Gehäuse 105 gelagert.
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Die
Schnecke 102 weist ein aus Metall bestehendes rechtes Zylinderelement
und einen auf der Außenfläche des
rechten Zylinderelements einstückig
ausgebildeten Schrägzahn
auf. Die Schnecke 102 ist über ein paar Wälzlager 106 und 107 in dem Gehäuse 105 gelagert,
wobei deren Achse die Achse der Drehwelle 104 kreuzt.
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Die
Schnecke 102 und das Schneckenrad 103 der Untersetzungsgetriebekombination
sind derart zusammengebaut, daß eine
Radialbewegung jedes Zahnrads verhindert wird. Da jedoch bei der
Herstellung der Schnecken 102 und Schneckenräder 103 jeweils
Maßfehler
auftreten können,
variiert das Zahnspiel an dem Eingriffsbereich von Schnecke 102 und
Schneckenrad 103, falls die Zahnräder ohne Berücksichtigung
der Maßfehler
zusammengebaut werden. Ist das Zahnspiel groß, tritt während der Fahrt ein in der
Fahrgastzelle des Wagens vernehmliches Klappern auf. Ist das Zahnspiel
dagegen gering, nimmt die Belastung zu und die Schnecke 102 und das
Schneckenrad 103 können
sich nicht ungehindert drehen.
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Zur
Lösung
dieses Problems verwendet der Stand der Technik ein Schichtmontageverfahren,
um an dem Eingriffsbereich das richtige Maß für das Spiel einzustellen. Bei
diesem Verfahren werden zunächst
die hergestellten Schnecken 102, Schneckenräder 103,
Wälzlager 106 und 107,
Gehäuse 105 und dergleichen
für jede
Ausgestaltungsabmessung in mehrere Größenordnungsgruppen eingeteilt.
Dann wird ein zusammenzubauender Satz aus einer Schnecke 102,
einem Schneckenrad 103, Wälzlagern 106 und 107 und
einem Gehäuse 105 aus
den eingeteilten Größenordnungsgruppen
so ausgewählt,
daß der
Mittenabstand H zwischen der Schnecke 102 und dem Schneckenrad 103 innerhalb
eines zulässigen
Bereichs eingestellt ist.
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Bei
dem obigen Verfahren zur Herstellung einer Untersetzungsgetriebekombination
und einer elektrischen Servolenkvorrichtung, bei dem eine Schnecke 102,
ein Schneckenrad 103, Wälzlager 106 und 107 und
ein Gehäuse 105,
die zusammenzubauen sind, aus mehreren eingeteilten Größenordnungsgruppen
ausgewählt
sind, ist eine strikte Größenkontrolle
erforderlich und der Bestand, aus dem die Auswahl getroffen werden
soll, ist groß.
Folglich entsteht das Problem, daß die Montage viel Zeit erfordert,
was hohe Kosten verursacht.
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Das
Dokument JP-A-09002297, auf das sich der Oberbegriff von Anspruch
1 bezieht, beschreibt ein motorgetriebenes Servolenkgetriebe mit
einem Drehmo mentbegrenzer. Das Getriebe weist eine Schnecke und
ein mit der Schnecke zusammengreifendes Schneckenrad auf, wobei
das Schneckenrad einen ringförmigen
Zahnkörper
und einen in den ringförmigen
Zahnkörper
eingesetzten Kernkörper
aufweist. Ein elastisch verformbares Ringteil verbindet den Kernkörper mit
dem ringförmigen
Zahnkörper. Wenn
das Getriebedrehmoment das Grenzdrehmoment des Drehmomentbegrenzers
erreicht, wird das Volumen des Ringteils durch Drehverformung verringert,
wodurch das Schneckenrad auf der Umfangsseite des Rings rutscht.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde mit dem Ziel der Lösung der obigen Probleme konzipiert,
und ihre Hauptaufgabe besteht darin, eine Untersetzungsgetriebekombination
und eine elektrische Servolenkvorrichtung zu schaffen, bei denen
das Zahnspiel an einem Eingriffsbereich eingestellt werden kann,
ohne bei der Schnecke, dem Schneckenrad und dergleichen, die zusammengebaut
werden müssen,
eine Auswahl zu treffen, und ein für diesen Zweck verwendbares
Zahnrad zu schaffen.
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Das
Zahnrad der vorliegenden Erfindung ist durch Anspruch 1 definiert.
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Ein
Zahnrad gemäß der vorliegenden
Erfindung besteht aus einem ringförmigen Zahnkörper mit einem
Zahn auf der Außenfläche, einem
in den ringförmigen
Zahnkörper
eingesetzten Kernkörper
und einem Koppler aus elastischem Material, der den Kernkörper mit
dem ringförmigen
Zahnkörper
verbindet.
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Das
Zahnrad weist ferner Begrenzungseinrichtungen zum Begrenzen der
relativen Drehung zwischen dem ringförmigen Zahnkörper und
dem Koppler und der relativen Drehung zwischen dem Kernkörper und
dem Koppler auf.
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Bei
diesem Zahnrad kann der elastische Koppler zum Verbinden des Kernkörpers mit
dem ringförmigen
Zahnkörper
in radialer Richtung verformt werden. Demnach kann der elastische
Koppler radial verformt werden, wenn das Zahnrad mit einem anderen
Zahnrad zusammengreift, so daß eine
Zunahme der Eingriffsreibung an einem Eingriffsbereich unterdrückt werden
kann.
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Eine
Untersetzungsgetriebekombination gemäß der vorliegenden Erfindung
weist ein Ritzel und ein mit dem Ritzel zusammengreifendes Zahnrad auf.
Das Ritzel und/oder Zahnrad besteht aus dem Zahnrad gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Bei
dieser Untersetzungsgetriebekombination kann der elastische Koppler
zum Verbinden des Kernkörpers
mit dem ringförmigen
Zahnkörper
in radialer Richtung verformt werden. Indem also eine Zahnflanke
des Ritzels mit einer Zahnflanke des Zahnrads in Berührung gebracht
wird, wobei der elastische Koppler radial verformt wird, kann die
Getriebekombination derart zusammengebaut werden, daß zwischen
den Zahnflanken aufgrund der Verformung des Kopplers eine Vorbelastung
aufgebracht wird, d.h. derart, daß an dem Eingriffsbereich ein
negatives Maß des
Zahnspiels erzeugt wird. Infolgedessen läßt sich die Getriebekombination
leicht so zusammenbauen, daß der
Mittenabstand innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt. Darüber hinaus
kann der Mittenabstand selbst dann innerhalb des zulässigen Bereichs
gehalten werden, wenn die Abnutzung der Zähne zunimmt. Da der elastische
Koppler in radialer Richtung verformt werden kann, wenn das Zahnrad
mit einem anderen Zahnrad zusammengreift, kann ferner eine Zunahme
bei der Eingriffsreibung an dem Eingriffsbereich unterdrückt und
das Ritzel und das Zahnrad ungehindert gedreht werden.
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Die
Untersetzungsgetriebekombination gemäß der vorliegenden Erfindung
kann ferner Begrenzungseinrichtungen zum Begrenzen der relativen Drehung
zwischen dem ringförmigen
Zahnkörper und
dem Koppler und der relativen Drehung zwischen dem Kernkörper und
dem Koppler aufweisen.
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Mit
dieser Untersetzungsgetriebekombination kann eine relative Drehung
zwischen dem ringförmigen
Zahnkörper
und dem Koppler und eine relative Drehung zwischen dem Kernkörper und
dem Koppler jeweils durch die Begrenzungseinrichtungen begrenzt
werden. Dementsprechend kann die Bindungsfestigkeit zwischen dem
ringförmigen
Zahnkörper
und dem Koppler und die Bindungsfestigkeit zwischen dem Kernkörper und
dem Koppler über
lange Zeit beibehalten werden.
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In
der Untersetzungsgetriebekombination gemäß der vorliegenden Erfindung
kann der ringförmige
Zahnkörper
aus Kunstharz und der Kernkörper aus
Metall bestehen.
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Mit
dieser Untersetzungsgetriebekombination mit einem ringförmigen Zahnkörper aus
Kunstharz können
durch das Zusammengreifen der Zahnräder erzeugte Rüttelgeräusche gemindert
werden.
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Ein
linearer Wärmeausdehnungskoeffizient β eines ringförmigen Zahnkörpers aus
Kunstharz ist größer als
ein linearer Wärmeausdehnungskoeffizient α eines Kernkörpers aus
Metall, und zwar ungefähr
im Verhältnis
von 10 zu 1, so daß der
ringförmige Zahnkörper dazu
neigt, sich bei ansteigender Temperatur und zunehmender Feuchtigkeit
eines Zahnrads aufgrund einer Veränderung der Umgebungstemperatur
und dergleichen auszudehnen. Falls der ringförmige Zahnkörper sich ausdehnt, kann der
elastische Koppler jedoch radial verformt werden, wenn das Zahnrad
mit einem anderen Zahnrad zusammengreift, so daß die durch die Ausdehnung
verursachte Volumenzunahme von dem elastischen Koppler absorbiert
werden kann. Infolgedessen kann die Volumenzunahme des ringförmigen Zahnkörpers nach außen in radialer
Richtung durch den elastischen Koppler unterdrückt werden, und dadurch kann
verhindert werden, daß aufgrund
der Volumenzunahme beim Zusammengreifen ein Festhängen erfolgt.
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In
der Untersetzungsgetriebekombination gemäß der vorliegenden Erfindung
kann der Koppler über
einen Kopplungsring aus Kunstharz, das von größerer Steifigkeit als das elastische
Material des Kopplers ist, mit dem Kernkörper verbunden sein.
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Bei
dieser Untersetzungsgetriebekombination ist der Kernkörper aus
Metall nicht unmittelbar mit dem elastischen Koppler kombiniert,
sondern mit dem Kopplungsring aus Kunstharz, das von größerer Steifigkeit
ist als das elastische Material des Kopplers ist, wobei der Kopplungsring
mit dem ringförmigen Zahnkörper kombiniert
ist. Demnach kann die Bindungsfestigkeit zwischen dem ringförmigen Zahnkörper und
dem Kernkörper
lange aufrechterhalten werden.
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Eine
elektrische Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
weist auf: eine Untersetzungsgetriebekombination gemäß der vorliegenden
Erfindung; einen mit dem Ritzel verbundenen Lenkunterstützungsmotor;
und Übertragungseinrichtungen
zum Übertragen
der mit der Drehung des Motors einhergehenden Drehkraft des Zahnrads
an einen Lenkmechanismus.
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Indem
eine Zahnflanke des Ritzels mit einer Zahnflanke des Zahnrads in
Kontakt gebracht wird, wobei der elastische Koppler in den Eingriffsbereich des
ringförmigem
Zahnkörpers
eingesetzt ist und der Kernkörper
in radialer Richtung verformt wird, kann diese elektrische Servolenkvorrichtung
derart zusammengebaut werden, daß zwischen die Zahnflanken
eine auf die Verformung des Kopplers zurückzuführende Vorbelastung aufgebracht
wird, d.h. derart, daß an
dem Eingriffsbereich von Ritzel und Zahnrad ein negatives Maß an Zahnspiel
erzeugt wird. Demnach können
die Zahnräder
leicht so zusammengebaut werden, daß ein Mittenabstand im zulässigen Bereich
vorliegt, und darüber
hinaus kann der Mittenabstand innerhalb des zulässigen Bereichs aufrechterhalten
werden, selbst wenn die Abnutzung der Zähne zunimmt. Da der Koppler
in radialer Richtung verformt werden kann, wenn das Ritzel mit dem
Zahnrad zusammengreift, kann darüber
hinaus eine Zunahme bei der Eingriffsreibung an dem Eingriffsbereich
unterdrückt
werden und das Ritzel und das Zahnrad können sich ungehindert drehen.
Infolgedessen verhindert der elastische Koppler das Klappern aufgrund eines
Zahnspiels und das Lenkrad kann nach erfolgter Lenkunterstützung durch
den Motor ungehindert in seine Ausgangsposition zurückgedreht
werden.
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Die
obigen und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden deutlicher
anhand der folgenden ausführlichen
Beschreibung mit den beigefügten
Zeichnungen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Schnittansicht des Aufbaus einer in einer elektrischen Servolenkvorrichtung
vorgesehenen herkömmlichen
Untersetzungsgetriebekombination;
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2 ist
eine Schnittansicht des Aufbaus des ersten Ausführungsbeispiels einer Getriebekombination
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
des Aufbaus einer Schnecke einer Getriebekombination gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 ist
eine entlang der Linie IV-IV in 3 geschnittene
Ansicht;
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5 ist
eine Schnittansicht des Aufbaus einer elektrischen Servolenkvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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6 ist
eine Vorderansicht, die, teilweise geschnitten, den Aufbau eines
Schneckenrads des zweiten Ausführungsbeispiels
einer Getriebekombination gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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7 ist
eine entlang der Linie VII-VII in 6 geschnittene
Ansicht;
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8 ist
eine Vorderansicht, die, teilweise geschnitten, den Aufbau eines
Schneckenrads des dritten Ausführungsbeispiels
einer Getriebekombination gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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9 ist
eine entlang der Linie IX-IX in 8 geschnittene
Ansicht; und
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10 ist
eine Vorderansicht des Aufbaus eines Torsionsstabes einer elektrischen
Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In
der folgenden Beschreibung wird die vorliegende Erfindung unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen einige Ausführungsbeispiele
dargestellt sind, im einzelnen erläutert.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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2 ist
eine Schnittansicht des Aufbaus des ersten Ausführungsbeispiels einer Getriebekombination
gemäß der vorliegenden
Erfindung; 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht
des Aufbaus einer Schnecke der Getriebekombination; und 4 ist eine
entlang der Linie IV-IV in 3 geschnittene
Ansicht.
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Die
Getriebekombination weist eine Schnecke 1 aus Metall mit
einem Schrägzahn 10 auf
ihrer Außenfläche sowie
ein mit der Schnecke 1 zusammengreifendes Zahnrad 2 auf.
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Die
Schnecke 1 besteht aus: einem ringförmigen Zahnkörper 11 mit
einem Zahn 10 auf ihrer Außenfläche; einem in den ringförmigen Zahnkörper 11 eingesetzten
zylindrischen Kernkörper 12;
und einem in radialer Richtung verformbaren ringförmigen elastischen
Koppler 13 zum Verbinden des Kernkörpers 12 mit dem ringförmigen Zahnkörper 11.
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Der
ringförmige
Zahnkörper 11 besteht
aus einem ringförmigen
Kopplungsbereich 11b mit einer nicht-kreisförmigen Durchgangsbohrung 11a an
seiner Innenfläche
und dem an der Außenfläche des ringförmigen Kopplungsbereichs 11b durch
Gewindeschneiden ausgebildeten Zahn 10. Die Durchgangsbohrung 11a ist
beispielsweise so ausgebildet, daß sie einen ungefähr kreuzförmigen Querschnitt aufweist,
so daß eine
relative Drehung zwischen der Durchgangsbohrung 11a und
dem elastischen Koppler 13 verhindert wird.
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Der
Kernkörper 12 weist
auf: einen nicht-kreisförmigen
Kopplungswellenbereich 12a; von beiden Enden des Kopplungswellenbereichs 12a abstehende
Paßwellenbereiche 12b und 12c;
und einen Anlenkwellenbereich 12d, der an eine Antriebswelle 3a eines
Motors 3 angelenkt ist und von einem Paßwellenbereich 12b absteht.
Der Kernkörper 12 ist über zwei
Wälzlager 4 und 5,
die auf die Paßwellenbereiche 12b und 12c aufgepaßt sind,
in einem Gehäuse 6 drehbar
gelagert. Der Kopplungswellenbereich 12a ist durch Pressen
(Schmieden) der Außenfläche eines
zylindrischen Teils und Vorsehen einer Vielzahl von ungefähr v-förmigen Konkavitäten 12e so
ausgebildet, daß er
einen ungefähr
kreuzförmigen Querschnitt
auf weist. Der elastische Koppler 13 ist mit Wölbungen 13a versehen,
die mit den Konkavitäten 12e zusammengreifen.
Die Konkavitäten 12e und die
Wölbungen 13a bilden
Relativdrehungsbegrenzungseinrichtungen 200 zum Verhindern
einer relativen Drehung zwischen dem Kernkörper 12 und dem elastischen
Koppler 13. Der elastische Koppler 13 ist ferner
mit an seiner Außenfläche ausgebildeten
Konkavitäten 13b versehen,
und der ringförmige
Kopplungsbereich 11b ist mit den Konkavitäten 13b entsprechenden
Wölbungen 11c versehen.
Die Konkavitäten 13b und
die Konvexitäten 11c bilden Relativdrehungsbegrenzungseinrichtungen 201 zum Begrenzen
der relativen Drehung zwischen dem elastischen Koppler 13 und
dem ringförmigen
Kopplungsbereich 11b. Auf diese Weise begrenzen die Relativdrehungsbegrenzungseinrichtungen 200 und 201 die
relative Drehung zwischen dem ringförmigen Zahnkörper 11 und
dem Kernkörper 12.
Es sei darauf hingewiesen, daß die
Relativdrehungsbegrenzungseinrichtungen 200 und 201 z.B.
aus mehreren Kerbzahn- oder Keilwellennutwölbungen/-konkavitäten bestehen
können,
die voneinander beabstandet einstückig an dem Kopplungswellenbereich 12a,
der Innen- und Außenfläche des
elastischen Kopplers 13 und der Durchgangsbohrung 11a,
radial nach innen und/oder außen
gerichtet, ausgebildet sind. Es bestehen keine Einschränkungen
hinsichtlich ihrer Form, solange eine relative Drehung zwischen
den Teilen begrenzt werden kann.
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Der
elastische Koppler 13 besteht aus Gummi. Der elastische
Koppler 13 ist durch Einbringen von vulkanisiertem Gummi
in eine Form, die den ringförmigen
Zahnkörper 11 und
den Kernkörper 12 in koaxialer
Anordnung aufnimmt, ausgebildet. Durch dieses Formgebungsverfahren
werden der ringförmige
Zahnkörper 11 und
der Kernkörper 12 durch
Vulkanisierung miteinander verbondet. Es sei darauf hingewiesen,
daß der
elastische Koppler 13 aus verformbarem Kunstharz bestehen
kann. In diesem Fall wird der elastische Koppler 13 ringförmig ausgebildet,
indem beispielsweise ein Elastomer in eine Form eingebracht wird,
die den ringförmigen
Zahnkörper 11 und
den Kernkörper 12 in
koaxialer Anordnung aufnimmt.
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Das
Schneckenrad 2 ist an einer Paßbohrung 2a, die in
seinem Mittelbereich ausgebildet ist, auf einer Drehwelle 7 fixiert. Über ein
paar Wälzlager (34 und 35 in 5)
ist die Drehwelle 7 in dem Gehäuse 6 drehbar gelagert.
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Die
auf diese Weise aufgebaute Getriebekombination A wird beispielsweise
in einer elektrischen Servolenkvorrichtung verwendet. 5 ist eine
Schnittansicht des Aufbaus einer elektrischen Servolenkvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Die
elektrische Servolenkvorrichtung weist auf: eine Antriebswelle 9 mit
einem oberen Ende, das mit einem Lenkrad 8 zum Lenken verbunden
ist, und einem zylindrischen Bereich an ihrem unteren Ende; einen
Torsionsstab 30, der in den zylindrischen Bereich eingesetzt
ist und ein oberes Ende aufweist, das koaxial mit dem zylindrischen
Bereich der Antriebswelle 9 so verbunden ist, daß er durch
die Wirkung des auf das Lenkrad 8 aufgebrachten Lenkdrehmoments
gedreht werden kann; eine Abtriebswelle 31, deren oberes
Ende koaxial mit einem unteren Ende des Torsionsstabs 30 verbunden
ist; einen Drehmomentsensor 32 zum Erkennen eines auf das Lenkrad 8 aufgebrachten
Lenkdrehmoments auf der Basis des relativen Drehverschiebungsbetrags
der Antriebswelle 9 und der Abtriebswelle 31 aufgrund der
Verdrehung des Torsionsstabs 30; den Lenkunterstützungsmotor 3,
der auf der Basis des von dem Drehmomentsensor 32 erkannten
Drehmoments angetrieben ist; die Getriebekombination A (Untersetzungsgetriebekombination),
die mit der Drehung des Motors 3, welcher die Drehung der
Abtriebswelle 31 untersetzt überträgt, in einem Abhängigkeitsverhältnis steht;
und das Gehäuse 6,
in dem der Drehmomentsensor 32 und die Getriebekombination
A untergebracht sind. Der Motor 3 ist an dem Gehäuse 6 angebracht.
Es sei darauf hingewiesen, daß die
Abtriebswelle 31 die Drehwelle 7 bildet.
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Die
Getriebekombination A ist so angeordnet, daß die Schnecke 1 die
Achse der Abtriebswelle 31 kreuzt. Der Anlenkwellenbereich 12d der
Schnecke 1 ist derart an die Antriebswelle 3a des
Motors 3 angelenkt, daß die
Schnecke 1 über
zwei Wälzlager 4 und 5,
die auf die Paßwellenbereiche 12b und 12c des
Kernkörpers 12 aufgepaßt sind,
in dem Gehäuse 6 gelagert
ist. Die Bewegung der Schnecke 1 in axialer Richtung wird
durch die Relativbewegung eines Innenrings und eines Außenrings
der Wälzlager 4 und 5 in
axialer Richtung, die durch einen in das Gehäuse 6 eingepaßten Gewindering 33 gebildet
sind, verhindert.
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Das
Schneckenrad 2 ist über
zwei Wälzlager 34 und 35,
die in der Mitte der Abtriebswelle 31 in axialer Richtung
befestigt sind, in dem Gehäuse 6 gelagert.
Die Drehung der Antriebswelle 3a wird durch das Zusammengreifen
der Schnecke 1 und des Schneckenrads 2 reduziert,
an die Antriebswelle 31 übertragen und über ein
Universalgelenk an einen (in der Figur nicht dargestellten) Lenkmechanismus, z.B.
vom Zahnstangen-Ritzei-Typ, übertragen.
Es sei darauf hingewiesen, daß die
Abtriebswelle 31 und das Universalgelenk die Übertragungseinrichtungen zum Übertragen
der Drehung des Schneckenrads 2 an den Lenkmechanismus
bilden. Das Bezugszeichen 36 in 5 bezeichnet
ein Lager zum Lagern der Antriebswelle 9 am Gehäuse 6.
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In
der Getriebekombination A und der auf diese Weise aufgebauten elektrischen
Servolenkvorrichtung weist die Schnecke 1 einen elastischen Koppler 13 zwischen
dem ringförmigen
Zahnkörper 11 und
dem Kernkörper 12 auf,
der in radialer Richtung verformt werden kann. Der Mittenabstand
H zwischen der Schnecke 1 und dem Schneckenrad 2 ist derart
voreingestellt, daß das
Ausmaß des
Zahnspiels an dem Eingriffsbereich durch die Verformung des elastischen
Kopplers 13 geringer ist als z.B. ein allgemein verwendeter
Ausgangssollwert. Dementsprechend können die Schnecke 1 und
das Schneckenrad 2 unter Verformung des elastischen Kopplers 13 der
Schnecke 1 in gegenseitigen Eingriff gebracht werden, um
die Getriebekombination A zusammenzubauen. Wenn die Getriebekombination
A derart zusammengebaut worden ist, kann der elastische Koppler 13 der
Schnecke 1 in radialer Richtung verform: werden und eine
Zunahme der Eingriffsreibung an dem Eingriffsbereich kann unterdrückt werden,
so daß die
Schnecke 1 und das Schneckenrad 2 sich ungehindert
drehen können.
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Wenn
die Zähne
der Schnecke 1 und des Schneckenrads 2 sich abnutzen
und das Zahnspiel nach langem Gebrauch größer wird, kann es für äußerst lange
Zeit von Anfang an auf dasselbe Niveau wie der allgemein verwendete
Ausgangssollwert gedrückt
werden und der Mittenabstand H kann innerhalb eines zulässigen Bereichs
gehalten werden.
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Der
Kernkörper 12 der
Schnecke 1 ist über zwei
Wälzlager 4 und 5 an
dem Gehäuse 6 gelagert, und
der ringförmige
Zahnkörper 11 ist über den
elastischen Koppler 13 mit der Außenfläche des Kernkörpers 12 verbunden.
Folglich kann der axiale Schlag der Schnecke 1, d.h. der
axiale Schlag des Kernkörpers 12,
von dem elastischen Koppler 13 aufgenommen werden und dadurch
kann das Auftreten von Geräuschen
aufgrund des axialen Schlags verhindert werden, selbst wenn an dem
Paßbereich
zwischen dem Paßwellenbereich 12d der
Schnecke 1 und der Antriebswelle 3a und an einem
gelagerten Bereich, an dem die Schnecke 1 über Wälzlager 4 und 5 an dem
Gehäuse 6 gelagert
ist, ein Maßfehler
auftritt.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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6 ist
eine Vorderansicht, die den Aufbau eines Schneckenrads des zweiten
Ausführungsbeispiels
einer Getriebekombination gemäß der vorliegenden
Erfindung teilweise geschnitten zeigt; und 7 ist eine
entlang der Linie VII-VII in 6 geschnittene
Ansicht.
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In
der Getriebekombination A des zweiten Ausführungsbeispiels weist die Schnecke 1 den
oben erwähnten
ringförmigen
Zahnkörper 11,
den Kernkörper 12 und
den elastischen Koppler 13 nicht auf, und ihr gesamter
Körper
ist einstückig
aus Metall ausgebildet. Dagegen weist das Schneckenrad 2 dieses Ausführungsbeispiels
auf: einen ringförmigen
Zahnkörper 21 aus
Kunstharz mit einem Zahn 20 auf seiner Außenfläche; einen
in den ringförmigen
Zahnkörper 21 eingesetzten
Kernkörper 22 aus
Metall; und einen in radialer Richtung verformbaren elastischen Koppler 23 aus
Kunstharz zum Verbinden des Kernkörpers 22 mit dem ringförmigen Zahnkörper 21.
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In
dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist der Kernkörper 22 scheibenförmig aus
metallischem Material, wie z.B. kohlenstoffarmem Stahl, ausgebildet. Die
Außenfläche des
Kernkörpers 22 ist
mit mehreren Wirbelhemmvorsprüngen 22a versehen,
die einstückig
mit gegenseitigem Abstand in Umfangsrichtung ausgebildet sind. Der
Mittelbereich des Kernkörpers 22 ist
mit einer Paßbohrung 22b versehen,
die auf die Drehwelle 7 aufgepaßt ist. Der elastische Koppler 23 ist
mit Vertiefungen 23a versehen, die mit den Vorsprüngen 22a zusammengreifen.
Die Vorsprünge 22a und
Vertiefungen 23a bilden Relativdrehungsbegrenzungseinrichtungen
zum Begrenzen der Relativdrehung zwischen dem Kernkörper 22 und dem
elastischen Koppler 23.
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Der
ringförmige
Zahnkörper 21 ist
durch Einspritzen von geschmolzenem Kunstharz, z.B. Nylonharz oder
Polyamidharz, in eine Form ausgebildet. Der geformte ringförmige Zahnkörper 21 ist über den elastischen
Koppler 23 mit dem Kernkörper 22 verbunden.
Die Innenfläche
des ringförmigen
Zahnkörpers 21 ist
mit mehreren Wirbelhemmvertiefungen 21a versehen, die mit
gegenseitigem Abstand in Umfangsrichtung ausgebildet sind. Der elastische
Koppler 23 ist mit Vorsprüngen 23b zum Zusammengreifen
mit den Vertiefungen 21a versehen. Die Vertiefungen 21a und
die Vorsprünge 23b bilden Relativdrehungsbegrenzungseinrichtungen 203 zum Verhindern
der relativen Drehung zwischen dem ringförmigen Zahnkörper 21 und
dem elastischen Koppler 23. Es sei darauf hingewiesen,
daß der
Zahn 20 durch Gewindeschneiden nach der Herstellung eines ringförmigen Elementkörpers 21 ohne
einen Zahn 20 hergestellt werden kann, anstatt in einer
Form hergestellt zu werden.
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Der
elastische Koppler 23 besteht aus verformbarem Kunstharz.
Der elastische Koppler 23 ist durch Einbringen eines Elastomers
in eine Form, die den ringförmigen
Zahnkörper 21 und
den Kernkörper 22 in
koaxialer Anordnung aufnimmt, ringförmig ausgebildet. Durch dieses
Formgebungsverfahren ist der elastische Koppler 23 durch
Verschmelzung mit der Innenfläche
des ringförmigen
Zahnkörpers 21 und der
Außenfläche des
Kernkörpers 22 verbunden.
Es sei darauf hingewiesen, daß der
elastische Koppler 23 aus Gummi sein kann. In diesem Fall
wird beispielsweise der mit der Innenfläche des ringförmigen Zahnkörpers 21 und
der Außenfläche des
Kernkörpers 22 zusammenzupassende
elastische Koppler 23 hergestellt, die Innenfläche des
ringförmigen Zahnkörpers 21 und
die Außenfläche des
Kernkörpers 22 werden
mit einem Primer beschichtet, und die Teile werden erwärmt, wobei
der elastische Koppler 23 so zwischen die Innenfläche des
ringförmigen Zahnkörpers 21 und
die Außenfläche des
Kernkörpers 22 gepaßt ist,
daß beim
Schmelzen des Primers der elastische Koppler 23 mit dem
ringförmigen Zahnkörper 21 und
dem Kernkörper 22 verbunden ist.
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Es
sei auch darauf hingewiesen, daß die Form
der Relativdrehungsbegrenzungseinrichtungen 202 und 203 nicht
begrenzt ist, solange die relative Drehung zwischen dem Kernkörper 22 und
dem elastischen Koppler 23 und die relative Drehung zwischen
dem ringförmigen
Zahnkörper 21 und
dem Kernkörper 22 begrenzt
werden kann.
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Im
zweiten Ausführungsbeispiel
weist das Schneckenrad 2 einen in radialer Richtung verformbaren
elastischen Koppler 23 zwischen dem ringförmigen Zahnkörper 21 aus
Kunstharz und dem Kernkörper 22 aus
Metall auf. Der Mittenabstand H zwischen den Zahnrädern ist
so voreingestellt, daß das Zahnspiel
durch die Verformung des elastischen Kopplers 23 an dem
Eingriffsbereich z.B. kleiner ist als ein allgemein verwendeter
Ausgangssollwert. Demnach können
bei der Montage der Getriebekombination A die Schnecke 1 und
das Schneckenrad 2 miteinander in Eingriff gebracht werden,
wobei der elastische Koppler 23 des Schneckenrads 2 verformt wird.
Wenn die Getriebekombination A auf diese Weise zusammengebaut ist,
kann der elastische Koppler 23 des Schneckenrads 2 in
radialer Richtung verformt werden und eine Zunahme bei der Eingriffsreibung
an dem Eingriffsbereich kann unterdrückt werden, so daß die Schnecke 1 und
das Schneckenrad 2 sich ungehindert drehen können.
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Wenn
die Zähne 10 der
Schnecke 1 und die Zähne 20 des
Schneckenrads 2 sich abnutzen und das Spiel nach langem
Gebrauch zunimmt, kann das Spiel von Anfang an für äußerst lange Zeit auf dasselbe
Niveau wie der allgemein verwendete Ausgangssollwert gedrückt werden
und der Mittenabstand H kann innerhalb des zulässigen Bereichs gehalten werden.
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Der
ringförmige
Zahnkörper 21 des
Schneckenrads 2 mit dem Zahn 20 besteht aus Kunstharz, dessen
linearer Wärmeausdehnungskoeffizient
ungefähr
im Verhältnis
von 10 zu 1 größer als
der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient
des Kernkörpers 22 aus
Metall ist. Folglich dehnt sich der ringförmige Zahnkörper 21 mit ansteigender
Temperatur und zunehmender Feuchtigkeit des Schneckenrads 2 aufgrund
einer Veränderung
der Umgebungstemperatur und dergleichen aus, und das Volumen des
ringförmigen
Zahnkörpers 21 nimmt
in radialer Richtung zu. Der Zahn 20 des ringförmigen Zahnkörpers 21 jedoch,
dessen Volumen zugenommen hat, wird gegen eine Zahnflanke der Schnecke 1 gedrückt, wobei
der elastische Koppler 23 und der ringförmige Zahnkörper 21 in radialer
Richtung nach innen verformt werden, so daß die Volumenzunahme teilweise
von dem elastischen Koppler 23 absorbiert und dadurch beim Zusammengreifen
ein Festhängen
verhindert werden kann.
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Da
andere Konstruktionen und Funktionen dieselben wie beim ersten Ausführungsbeispiel
sind, werden zur Bezeichnung gleicher Teile die gleichen Bezugszeichen
verwendet und ihre ausführliche
Erläuterung
entfällt
hier.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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8 ist
eine Vorderansicht, die den Aufbau eines Schneckenrads des dritten
Ausführungsbeispiels
einer Getriebekombination gemäß der vorliegenden
Erfindung teilweise geschnitten zeigt; und 9 ist eine
entlang der Linie IX-IX in 8 geschnittene
Ansicht.
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Die
Getriebekombination des dritten Ausführungsbeispiels weist zusätzlich zu
der Konstruktion des Schneckenrads 2 des zweiten Ausführungsbeispiels
zwischen dem Kernkörper 22 und
dem elastischen Koppler 23 einen Kopplungsring 24 aus
Kunstharz auf.
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Im
dritten Ausführungsbeispiel
wird der Kopplungsring 24 durch Einspritzen von geschmolzenem
Kunstharz, das dasselbe Material aufweist wie der ringförmige Zahnkörper 21 oder
ein anderes vergleichbares Material, in eine Spritzgußform hergestellt,
welche den als Einsatz angeordneten Kernkörper 22 aufnimmt.
Der Kopplungsring 24 und der Kernkörper 22 werden einstückig miteinander
verbondet.
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Zwischen
dem Kernkörper 22 und
dem Kopplungsring 24 sowie zwischen dem Kopplungsring 24 und
dem elastischen Koppler 23 sind jeweils Relativdrehungsbegrenzungseinrichtungen 204 und 205 vorgesehen,
die mit den Relativ drehungsbegrenzungseinrichtungen 202 und 203 vergleichbar
sind. Die Relativdrehungsbegrenzungseinrichtung 204 begrenzt
die relative Drehung zwischen dem Kernkörper 22 und dem Kopplungsring 24,
während
die Relativdrehungsbegrenzungseinrichtung 205 die relative
Drehung zwischen dem Kopplungsring 24 und dem elastischen
Koppler 23 begrenzt.
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Der
elastische Koppler 23 wird durch Einbringen eines Elastomers
in eine Form, die den mit dem Kopplungsring 24 versehenen
Kernkörper 22 und den
ringförmigen
Zahnkörper 21 in
koaxialer Anordnung aufnimmt, ringförmig ausgebildet. Durch dieses Formgebungsverfahren
wird der elastische Koppler 23 durch Verschmelzung mit
der Innenfläche
des ringförmigen
Zahnkörpers 21 und
der Außenfläche des
Kopplungsrings 24 verbondet. Es sei darauf hingewiesen,
daß der
elastische Koppler 23, wie im zweiten Ausführungsbeispiel
beschrieben, aus Gummi sein kann.
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Im
dritten Ausführungsbeispiel
weist das Schneckenrad 2 den Kopplungsring 24 aus
Kunstharz auf, der mit der Außenfläche des
Kernkörpers 22 verbondet
ist. Ferner weist das Schneckenrad 2 zwischen der Außenfläche des
Kopplungsrings 24 und der Innenfläche des ringförmigen Zahnkörpers 21 aus
Kunstharz den in radialer Richtung verformbaren elastischen Koppler 23 auf.
Da der elastische Koppler 23 mit dem Kopplungsring 24 verbondet
ist, dessen Steifigkeit geringer als die des Kernkörpers 22 aus
Metall, aber größer als
die des elastischen Kopplers 23 ist und der verformbar
ist, ist die Bindungsfestigkeit zwischen dem ringförmigen Zahnkörper 21 und
dem Kernkörper 22 mit
dem dazwischen angeordneten elastischen Koppler 23 höher, wenn der
Kopplungsring 24 vorhanden ist, und dadurch ist die Haltbarkeit
verbessert.
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Da
andere Konstruktionen und Funktionen dieselben sind wie in dem ersten
und zweiten Ausführungsbeispiel,
werden zur Bezeichnung gleicher Teile die gleichen Bezugszeichen
verwendet, und ihre detallierte Erläuterung entfällt an dieser
Stelle.
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10 ist
eine Vorderansicht der Konstruktion eines Torsionsstabes einer elektrischen
Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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In
der oben beschriebenen elektrischen Servolenkvorrichtung ist der
Torsionsstab 30 an seinen Enden mit Kopplungsbereichen 30a und 30b,
mit denen der Torsionsstab 30 mit einer Antriebswelle 9 und einer
Abtriebswelle 31 verbunden ist, und zwischen den Kopplungsbereichen 30a und 30b mit
einem Torsionsbereich 30c versehen. Auf der Außenfläche des Torsionsbereiches 30c ist
ein elastisches Teil 37 zum Unterdrücken der Resonanz des Torsionsstabes 30 vorgesehen.
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Das
elastische Teil 37 besteht aus elastischem Material, wie
beispielsweise synthetischem Gummi, mit Dämpfungseigenschaften. Das elastische
Teil 37 ist mit einer Durchgangsbohrung versehen, deren
Durchmesser geringer als der der Kopplungsbereiche 30a und 30b ist,
und zylindrisch ausgebildet, so daß es über ungefähr die Gesamtlänge des
Torsionsbereiches 30c an diesem anliegen kann. Es sei darauf
hingewiesen, daß das
elastische Teil 37 durch Einbringen von vulkanisiertem
Gummi in eine den Torsionsstab 30 aufnehmende Form hergestellt werden
kann.
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In
der auf diese Weise aufgebauten elektrischen Servolenkvorrichtung
sind an den gelagerten Bereichen der Antriebswelle 9 und
der Abtriebswelle 31, die durch Lager, wie beispielsweise
die Lager 36 und die Wälzlager 34 und 35,
an dem Gehäuse 6 gelagert
sind, in radialer Richtung Spalte ausgebildet. Wenn das Lenkrad 8 und
die damit verbundene Antriebswelle 9 und Abtriebswelle 31 in
Verbindung mit der Vibration des Fahrzeugs schwingen und der mit der
Antriebswelle 9 und der Abtriebswelle 31 verbundene
Torsionsstab 30 mitschwingt, während das Fahrzeug z.B. eine
schlechte Straße
befährt,
kann das elastische Teil 37 bei vorhandenen Spalten die Resonanz
des Torsionsstabes 30 unterdrücken. Infolgedessen führt die
Unterdrückung
der Resonanz des Torsionsstabes 30 zu einer Abnahme der
Amplitude an den gelagerten Bereichen der Antriebswelle 9 und
der Abtriebswelle 31 und zu einer Unterdrückung von
an den gelagerten Bereichen erzeugten Klappergeräuschen, und dadurch sind diese
in der Fahrgastzelle nicht zu vernehmen.
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Anstelle
der Schnecke 1 als Ritzel und des Schneckenrads 2 als
Zahnrad können
bei der in den obigen Ausführungsbeispielen
beschriebenen Getriebekombination A Stirnräder als Ritzel und Zahnrad
verwendet werden.