DE60310782T2

DE60310782T2 - Elektrische Servolenkung

Info

Publication number: DE60310782T2
Application number: DE60310782T
Authority: DE
Inventors: c/o Koyo Seiko Co. Osamu Sano; Ltd. Hiroto c/o Koyo Seiko Co. Sasaki
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2023-01-30
Also published as: US6761244B2; US20030146039A1; EP1760368A1; DE60328544D1; DE60310782D1; EP1760368B1; EP1335154B1; EP1335154A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkvorrichtung, die einen Elektromotor als Quelle zur Erzeugung einer Lenkunterstützungskraft nutzt.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine elektrische Servolenkvorrichtung für Fahrzeuge ist beispielsweise so konstruiert, dass sie basierend auf einer relativen Winkelverschiebung zwischen der mit einem Lenkrad verbundenen Antriebswelle und einer über einen Torsionsstab koaxial mit der Antriebswelle verbundenen Antriebswelle ein auf die Antriebswelle aufgebrachtes Lenkdrehmoment erkennt, um einen Lenkkraftunterstützungs-Elektromotor auf der Basis des erkannten Drehmoments anzutreiben und das Drehmoment dieses Motors über einen Untersetzungsgetriebemechanismus an einen Lenkmechanismus zu übertragen. Bei dieser Konstruktion wird die der Drehung des Lenkrads entsprechende Betätigung des Lenkmechanismus durch die Drehung des Elektromotors unterstützt und Anstrengung eines Fahrers beim Lenken wird geringer.
Der Untersetzungsgetriebemechanismus weist eine mit der Antriebswelle des Lenkunterstützungs-Elektromotors gekoppelte Schnecke und ein mit dieser Schnecke kämmendes Schneckenrad auf. Dieses Schneckenrad ist in der Mitte eines von der Abtriebswelle zum Lenkmechanismus verlaufenden Übertragungswegs eingesetzt und fixiert.
Ferner sind beide Enden der Schnecke von zwei Wälzlagern gehalten, um die Drehleistung der Schnecke zu verbessern. Zwischen einem Innenring und einem Außenring, zwischen denen sich zahlreiche Wälzelemente befinden, weist das Wälzlager jedoch ein Schubspiel auf, und aus den folgenden Gründen ist es vonnöten, dieses zu beseitigen. Es ist insbesondere notwendig, das Schubspiel zu beseitigen, da es in axialer Richtung ein Spiel der Schnecke verursacht, und durch das Spiel verursachte unnormale Geräusche dringen in die Fahrgastzelle ein und beunruhigen den Fahrer.
Aus diesem Grunde ist ein Schraubenring vorgesehen, der mit einem Ende des Außenrings eines ein Ende der Schnecke tragenden Wälzlagers in Kontakt steht und drehbar ist. Durch Drehen dieses Schraubenrings werden der Außenring und der Innenring des einen Wälzlagers in axialer Richtung relativ bewegt, und auch der Innenring und der Außenring des anderen Wälzlagers werden über die Schnecke in axialer Richtung relativ bewegt, wodurch das Schubspiel und das Spiel der Schnecke in axialer Richtung entfallen.
Die Schnecke der elektrischen Servolenkvorrichtung mit der oben beschriebenen Konstruktion ist übrigens so gehalten, dass sie sich in axialer Richtung relativ zu den Wälzlagern, die ihre beiden Enden halten, nicht bewegen kann. Wenn also die elektrische Servolenkvorrichtung so konstruiert ist, dass der Elektromotor in einem frühen Lenkstadium gedreht und der Lenkvorgang durch Drehen des Lenkrads nach links oder rechts von der neutralen Lenkposition aus unterstützt wird, wird somit die Lenkunterstützung bereits geleistet, wenn das Lenkrad beim Führen des Fahrzeugs mit hoher Geschwindigkeit in einem geringen Winkel von etwa 1° gedreht wird, wobei eine Minderung des Lenkgefühls verursacht wird. Aus diesem Grunde ist die elektrische Servolenkvorrichtung im allgemeinen so konstruiert, dass der Elektromotor nicht angetrieben wird, wenn der Lenkwinkel nur etwa 1° beträgt, sondern dann, wenn der Lenkwinkel einen geeigneten Wert überschreitet.
Bei einer derartigen Konstruktion allerdings, in der der Elektromotor nicht angetrieben wird, bis der Lenkwinkel einen geeigneten Wert überschreitet, wird in einem Lenkbereich, in dem der Elektromotor nicht angetrieben wird, d.h. beim Lenken in einem Bereich nahe der neutralen Lenkposition, die Lenkkraft des Lenkrads nacheinander über die Antriebswelle, den Torsionsstab, die Abtriebswelle, das Schneckenrad und die Schnecke zu der Antriebswelle des Elektromotors übertragen und folglich dreht sich die Antriebswelle. Infolgedessen wird nacheinander über die Schnecke, das Schneckenrad, die Abtriebswelle, den Torsionsstab und die Antriebswelle auf das Lenkrad eine Last zur Drehung der Antriebswelle des Elektromotors aufgebracht und die Lenklast nimmt zu.
Um also die Lenklast in dem Lenkbereich, in dem der Elektromotor nicht angetrieben wird, zu verringern, liegt eine bekannte Technik vor, die in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-43062 (1999) beschrieben ist. Genauer gesagt, sieht diese Technik eine Konstruktion vor, bei der zwei Wälzlager, die in axialer Richtung getrennt sind, die mit der Antriebswelle des Elektromotors gekoppelte Schnecke so tragen, dass diese in axialer Richtung bewegbar ist, zwei Blattfedern zwischen der Schnecke und den Innenringen der beiden Wälzlager vorgesehen sind, und die Innenringe durch die elastische Rückstellkraft der Blattfedern relativ zu den Außenringen in die axiale Richtung gedrückt werden. Demnach ist es möglich, die Schubspiele der Wälzlager zu beseitigen und die Bewegung der Schnecke in beiden Richtungen entlang der Axialrichtung zu beschränken, wodurch die oben angesprochenen Probleme gelöst werden.
Bei dieser Erfindung beschreibt JP-A-11-43062 eine elektrische Servolenkvorrichtung mit einer Schnecke, die von einem Lenkunterstützungs-Elektromotor gedreht wird, einer Lagereinrichtung zum Halten der Schnecke und einem Schneckenrad, das mit der Schnecke kämmt und mit einem Lenkmechanismus verbunden ist, zur Lenkunterstützung durch die Drehung des Elektromotors, wobei die Lagereinrichtung aufweist:
zwei Wälzlager, jeweils mit einem Innenring, in den zum drehbaren Halten der Schnecke ein Wellenteil an einer Stirnseite der Schnecke eingesetzt ist;
zwei elastische Elemente zum Beschränken der Bewegung der Schnecke in axialer Richtung, wobei die zweiten elastischen Elemente derart an der Schnecke gehalten sind, dass sie mit den axial gegenüberliegenden Enden der Innenringe der Wälzlager in Kontakt stehen.
Wenn die Lenkkraft des Lenkrads bei dieser Konstruktion durch Lenken in einem Lenkbereich, in dem der Elektromotor nicht angetrieben ist, von dem Schneckenrad zu der Schnecke übertragen wird, überwindet die Schnecke die elastische Rückstellkraft der Blattfedern durch eine Kraftkomponente, die in axialer Richtung auf die Schnecke aufgebracht wird, und bewegt sich in axialer Richtung, der Drehwinkel der Schnecke nimmt ab und die Übertragungsenergie von der Schnecke zu der Antriebswelle des Elektromotors wird verringert.
Bei der Konstruktion gemäß der Beschreibung in JP-A-11-43062 (1999) jedoch sind zwei Wälzlager und zwei Blattfedern notwendig, um die Schubspiele der Wälzlager zu beseitigen, was eine komplizierte Struktur zur Folge hat.
Da die Blattfedern zum Beschränken der Bewegung der Schnecke in beiden Richtungen entlang der axialen Richtung auch die Funktion der Beseitigung der Schubspiele der Wälzlager ausüben, muß darüber hinaus die elastische Rückstellkraft der Blattfedern relativ hoch eingestellt sein, und dementsprechend verringert sich die Wirkung der Verringerung der Lenklast in dem Lenkbereich, in dem der Elektromotor nicht angetrieben wird.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die Lösung der obigen Probleme konzipiert, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Servolenkvorrichtung zu schaffen, die imstande ist, die Lenklast in einem Lenkbereich zu verringern, indem ein Lenkunterstützungs-Elektromotor nicht angetrieben ist, selbst wenn die elektrische Servolenkvorrichtung ein einzelnes Wälzlager zum Halten einer Schnecke aufweist, die von dem Lenkunterstützungs-Elektromotor gedreht wird.
Die elektrische Servolenkvorrichtung der Erfindung ist jeweils durch die unabhängigen Ansprüche 1, 5 und 6 definiert.
Bei der elektrischen Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1 steht das erste elastische Element in Kontakt mit dem Innenumfang des Innenrings eines Wälzlagers, und die zweiten elastischen Elemente stehen mit beiden Enden des Innenrings des Wälzlagers in Kontakt. Wird beim Lenken entweder nach links oder rechts von einer neutralen Lenkposition aus auf die Schnecke in axialer Richtung eine Kraft aufgebracht, wird daher das erste elastische Element gedehnt und beide zweiten elastischen Elemente werden auch gebogen. Selbst wenn die Lagereinrichtung zum Halten der Schnecke ein einziges Wälzlager aufweist, ist es infolgedessen möglich, die Lenklast in einem Lenkbereich, in dem der Elektromotor nicht angetrieben ist, zu verringern. Da die von der Schnecke erzeugte Last unter dem ersten elastischen Element und den zweiten elastischen Elementen geteilt wird, ist es ferner möglich, die Haltbarkeit des ersten elastischen Elements und der zweiten elastischen Elemente zu verbessern, und die elektrische Servolenkvorrichtung kann über einen längeren Zeitraum genutzt werden.
Gemäß Anspruch 1 können die Positionen des ersten elastischen Elements und der zweiten elastischen Elemente durch Halten des ersten elastischen Elements an der Schnecke beibehalten werden, und somit ist es möglich, ein Verfahren zum Halten des ersten elastischen Elements und der zweiten elastischen Elemente entfallen zu lassen. Ferner besteht die Möglichkeit, das erste elastische Element und zwei zweite elastische Elemente durch einen Vorgang zum Halten des ersten elastischen Elements an der Schnecke, d.h. durch einen einzigen Vorgang, zu montieren. Obwohl die elektrische Servolenkvorrichtung das erste elastische Element und die zwei zweiten elastischen Elemente aufweist, ist es daher möglich, die Effizienz des Montagevorgangs zu verbessern und die Kosten der elektrischen Servolenkvorrichtung zu verringern.
Eine elektrische Servolenkvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung basiert auf dem ersten oder zweiten Aspekt und ist dadurch gekennzeichnet, dass eines der zweiten elastischen Elemente eine geringere Bewegungsbeschränkungskraft in axialer Richtung der Schnecke aufweist als das andere.
Nach Anspruch 2 wird das erste elastische Element gedehnt und eines der zweiten elastischen Elemente gebogen, wenn beim Lenken aus der neutralen Lenkposition heraus nach links oder rechts in axialer Richtung eine Kraft auf die Schnecke aufgebracht wird. Da eines der zweiten elastischen Elemente eine geringere Bewegungsrückstellkraft in axialer Richtung der Schnecke aufweist, lässt es sich darüber hinaus leicht an der Schnecke anbringen, und die Lenklast in einem Lenkbereich, in dem der Elektromotor nicht angetrieben ist, kann verringert werden. Durch einstückige Ausbildung des ersten elastischen Elements und der zweiten elastischen Elemente verhindert das zweite elastische Element ferner, dass die ersten elastischen Elemente aus dem Innenring herauskommen, wodurch ermöglicht wird, das erste elastische Element und die zweiten elastischen Elemente über einen langen Zeitraum in geeigneten Positionen zu halten.
Wenn beide Endbereiche der Schnecke von Wälzlagern gehalten sind und das erste elastische Element und die zweiten elastischen Elemente zwischen der Schnecke und den Innenringen der beiden Wälzlager vorgesehen sind, ist es möglich, die Kräfte zum Beschränken der Bewegung der Schnecke in bezug auf einen bestimmten Lenkwinkel nach links und rechts aus der neutralen Lenkposition heraus auszugleichen, wodurch das Lenkgefühl verbessert wird.
Da das erste elastische Element durch Aufpassen auf die Schnecke gehalten werden kann, ist es in diesem Fall ferner möglich, den Vorgang zum Halten des ersten elastischen Elements wegzulassen. Außerdem können die zweiten elastischen Elemente beim Vorgang zum Halten des ersten elastischen Elements montiert werden, d.h., das erste elastische Element und die zweiten elastischen Elemente können gleichzeitig in einem einzigen Vorgang montiert werden. Obwohl diese Konstruktion das erste elastische Element und zwei zweite elastische Elemente aufweist, ist es daher möglich, die Effizienz des Montagevorgangs zu verbessern und die Kosten der elektrischen Servolenkvorrichtung zu verringern.
Eine elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste elastische Element aufweist: einen zylindrischen Teil, und einen ringförmigen Vorsprungsteil, der in radialer Richtung der Schnecke an einem Außenumfang des zylindrischen Teils vorsteht.
Gemäß der elektrischen Servolenkvorrichtung nach Anspruch 3 wird beim Aufbringen einer Kraft in axialer Richtung auf die Schnecke der zylindrische Teil gedehnt, und auch der ringförmige Vorsprungsteil an dem Außenumfang des zylindrischen Teils wird gedehnt. Daher ist es möglich, die Lenklast in einem Lenkbereich, in dem der Elektromotor nicht angetrieben wird, allmählich zu verringern und das Lenkgefühl weiter zu verbessern.
Eine elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen dem Innenumfang des ersten elastischen Elements und der Schnecke ein Ringelement aufweist.
Gemäß der elektrischen Servolenkvorrichtung von Anspruch 4 kann das Ringelement auf die Schnecke aufgepasst und an dieser gehalten sein, ohne das erste elastische Element mit der Schnecke in Kontakt zu bringen, und daher können das erste elastische Element und die zweiten elastischen Elemente leichter montiert werden.
Gemäß der elektrischen Servolenkvorrichtung nach Anspruch 5 können als erstes elastisches Element und zweite elastische Elemente vorgefertigte O-Ringe verwendet werden, und daher ist es möglich, die Kosten für das erste elastische Element und die zweiten elastischen Elemente und somit die Kosten der elektrischen Servolenkvorrichtung zu verringern.
Eine elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 6 weist auf: ein Wälzlager mit einem Innenring, in das zum drehbaren Halten der Schnecke und zum Halten der Schnecke derart, dass die Schnecke in axialer Richtung bewegbarbar ist, ein Wellenteil an einer Stirnseite der Schnecke eingesetzt ist; eine Spanneinrichtung zum Drücken des Innenrings des Wälzlagers in axialer Richtung der Schnecke; und elastische Elemente zum Beschränken der Bewegung der Schnecke in beiden Richtungen entlang der axialen Richtung in einem Zustand, in dem die von der Presseinrichtung bewirkte Bewegung des Innenrings des Wälzlagers gestoppt ist.
Gemäß der elektrischen Servolenkvorrichtung nach Anspruch 6 drückt die Presseinrichtung den Innenring des Wälzlagers in axialer Richtung, und daher ist es möglich, das Schubspiel des Wälzlagers zu beseitigen. Da die elastischen Elemente zum Beschränken der Bewegung der Schnecke in beiden Richtungen entlang der axialen Richtung die Bewegung der Schnecke in axialer Richtung in dem Zustand, in dem die durch die Presseinrichtung bewirkte Bewegung des Innenrings des Wälzlagers gestoppt ist, kann darüber hinaus das Schubspiel des die Schnecke haltenden Wälzlagers beseitigt werden, und ferner kann die elastische Rückstellkraft des elastischen Elements ungeachtet der Presseinrichtung eingestellt werden. Es ist daher möglich, die Lenklast in einem Lenkbereich, in dem der Elektromotor nicht angetrieben ist, zu verringern, den Grad der Biegung der elastischen Elemente in bezug auf einen bestimmten Lenkwinkel nach links und rechts von der neutralen Lenkposition aus auszugleichen und das Lenkgefühl zu verbessern.
Eine elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 7 basiert auf dem siebten Aspekt und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung ein Gleitlager aufweist, in dem der andere Endteil der Schnecke eingesetzt ist.
Obwohl es möglich ist, das Schubspiel des Wälzlagers zu beseitigen und die Lenklast in einem Lenkbereich, in dem der Elektromotor nicht angetrieben ist, zu verringern, können die Kosten der Lagereinrichtung und folglich die Kosten der elektrischen Servolenkvorrichtung im Vergleich zu der Konstruktion mit zwei Wälzlagern verringert werden, und ferner können Größe und Gewicht des Schneckenhalteteils verringert werden.
Eine elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 8 ist dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Elemente in Kontakt mit dem Innenringelement der Lagereinrichtung angeordnet sind.
Die elastischen Elemente können ohne Beeinflussung durch die Position des Wälzlagers angeordnet werden, und daher ist es möglich, die Ausgestaltung flexibler vorzunehmen und die Nutzer auf einfache Weise zufrieden zu stellen.
Eine elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 9 ist dadurch gekenzeichnet, dass die Schnecke um ein von dem Wälzlager gehaltenes Teil kippbar ist, und ferner eine Drückeinrichtung zum Drücken der Schnecke in Richtung des Schneckenrads vorgesehen ist.
Durch Drücken der Schnecke in Richtung des Schneckenrads mittels der Drückeinrichtung ist es möglich, den Abstand zwischen den Drehmittelpunkten der Schnecke und des Schneckenrads einzustellen und das Ausmaß des Spiels in dem kämmenden Bereich von Schnecke und Schneckenrad zu verringern.
Die obigen und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden deutlicher anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung mit den beigefügten Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht des Aufbaus des ersten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Schnittansicht des Aufbaus des Untersetzungsgetriebemechanismusabschnitts des ersten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Schnittansicht des Aufbaus des Untersetzungsgetriebemechanismusabschnitts des zweiten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Schnittansicht des Aufbaus des Untersetzungsgetriebemechanismusabschnitts des dritten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine Schnittansicht des Aufbaus des Untersetzungsgetriebemechanismusabschnitts des vierten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine Schnittansicht des Aufbaus des Untersetzungsgetriebemechanismusabschnitts des fünften Ausführungsbeispiels einer elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine Schnittansicht des Aufbaus des Untersetzungsgetriebemechanismusabschnitts des sechsten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine Schnittansicht des Aufbaus des Untersetzungsgetriebemechanismusabschnitts des siebten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
9 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Aufbaus eines wesentlichen Teils des siebten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung; und
10 ist eine Schnittansicht des Aufbaus des Untersetzungsgetriebemechanismusabschnitts des achten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In der folgenden Beschreibung wird die vorliegende Erfindung auf der Grundlage der Zeichnungen, welche bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen, im Detail erläutert.
Erstes Ausführungsbeispiel
1 ist eine Schnittansicht des Aufbaus des ersten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Die elektrische Servolenkvorrichtung weist auf: eine Antriebswelle 1, deren oberes Ende zum Lenken mit einem Lenkrad A verbunden ist und die an ihrem unteren Ende einen zylindrischen Teil 1a aufweist; einen Torsionsstab 2, der so in den zylindrischen Teil 1a eingesetzt ist, dass sein oberes Ende koaxial mit dem zylindrischen Teil 1a der Antriebswelle 1 verbunden ist, und der durch die Funktion des auf das Lenkrad A aufgebrachten Lenkdrehmoments verdreht wird; eine Abtriebswelle 3, deren unteres Ende koaxial mit dem unteren Ende des Torsionsstabs 2 verbunden ist; einen Drehmomentsensor 4 zum Ermitteln des auf das Lenkrad A aufgebrachten Drehmoments auf der Grundlage einer relativen Drehverschiebung zwischen der Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 3 entsprechend der Verdrehung des Torsionsstabs 2; einen Lenkkraftunterstützungs-Elektromotor 5, der auf der Basis des von dem Drehmomentsensor 4 ermittelten Drehmoments angetrieben ist; einen Untersetzungsgetriebemechanismus B mit einer Schnecke 6 und einem Schneckenrad 7, der mit einer Drehung des Motors 5 verknüpft ist, die Drehzahl des Motors 5 verringert und die Drehung dann an die Abtriebswelle 3 überträgt; und ein Gehäuse 8, in dem der Drehmomentsensor 4 und der Untersetzungsgetriebemechanismus B untergebracht sind.
Das Gehäuse 8 weist einen ersten Gehäuseteil 8a, der den Drehmomentsensor 4 aufnimmt, einen zweiten Gehäuseteil 8b, der mit dem ersten Gehäuseteil 8a verbunden ist und das Schneckenrad 7 aufnimmt, und einen dritten Gehäuseteil 8c auf, der mit dem zweiten Gehäuseteil 8b verbunden ist und die Schnecke 6 aufnimmt.
2 ist eine Schnittansicht des Aufbaus des Untersetzungsgetriebemechanismusabschnitts des ersten Ausführungsbeispiels der elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Der dritte Gehäuseteil 8c ist in axialer Richtung der Schnecke 6 langgestreckt, und ein Endteil in Längsrichtung derselben ist offen, während der andere Endteil geschlossen ist. An einem Endteil des dritten Gehäuseteils 8c sind eine Passöffnung 81, in die ein Wälzlager 9 eingepaßt werden soll, eine Schraubenöffnung 82, die mit einem Endbereich der Passöffnung 81 in Verbindung ist, und ein Motorbefestigungsbereich 83 vorgesehen, der mit der Schraubenöffnung 82 in Verbindung ist. Dann wird ein Außenring 9a des Wälzlagers 9 in die Passöffnung 81 eingepaßt, und ein mit einem Ende des Außenrings 9a in Kontakt stehender Schraubenring 10 wird in die Schraubenöffnung 82 eingeschraubt. Dieser Schraubenring 10 beschränkt die Bewegung des Wälzlagers 9 in axialer Richtung. Außerdem ist der Motor 5 an dem Motorbefestigungsbereich 83 befestigt.
Ferner sind an dem anderen Endteil des dritten Gehäuseteils 8c des Gehäuses 8 einstückig eine konkave Öffnung 84, in die ein an dem anderen Endteil der Schnecke 6 vorgesehener Wellenteil 6c eingesetzt ist, und ein Führungselement 86 mit einer zylindrischen Führungsöffnung 85 vorgesehen, die in radialer Richtung der Schnecke 6 so ausgebildet ist, dass sie der Innenfläche der konkaven Öffnung 84 zugewandt ist. In dieser Führungsöffnung 85 sind ein Drückelement 12, das ein Gleitlager 11 aufweist und in radialer Richtung be wegbar ist, und ein elastisches Element 13 untergebracht, welches als Presseinrichtung zum Drücken des Drückelements 12 in einer Richtung wirkt. Darüber hinaus ist ein Bedienelement 14 zum Bewegen des Drückelements 12 mittels des elastischen Elements 13 in eine sich nach außen öffnende Randseite der Führungsöffnung 85 eingeschraubt.
Der Untersetzungsgetriebemechanismus B weist die Schnecke 6, die über eine zylindrische Wellenkupplung 15 mit einer Antriebswelle 50 des Motors 5 gekoppelt ist, und das Schneckenrad 7 auf, das mittig auf der Abtriebswelle 3 aufgepaßt und fixiert und mit einem Lenkmechanismus verbunden ist. Die Drehzahl der Antriebswelle 50 wird durch das Kämmen der Schnecke 6 und des Schneckenrads 7 reduziert und zu der Abtriebswelle 3 und dann von der Abtriebswelle 3 z.B. über ein Antriebsgelenk an einen (nicht gezeigten) Zahnstangenlenkmechanismus übertragen.
Die Schnecke 6 ist so angeordnet, dass sie die Wellenachse der Abtriebswelle 3 kreuzt und an beiden Enden eines Zahnteils 6a mit mehreren Zahnreihen Wellenteile 6b und 6c aufweist. Der Wellenteil 6b an einem Endteil der Schnecke 6 ist über ein später beschriebenes Bewegungsbeschränkungselement 20 und das Wälzlager 9 in der Passöffnung 81 drehbar gelagert. Der Wellenteil 6c an dem anderen Endteil der Schnecke 6 ist von der konkaven Öffnung 84 aus in das Gleitlager 11 eingesetzt, so dass er in axialer Richtung bewegbar ist, und von dem Drückelement 12 über das Gleitlager 11 drehbar gehalten.
Das Wälzlager 9 zum Halten des Wellenteils 6b an einer Stirnseite der Schnecke 6 ist aus dem Außenring 9a, dem Innenring 9b und mehreren Wälzelementen 9c zusammengesetzt, die zwischen dem Außenring 9a und dem Innenring 9b angeordnet sind.
Das Bewegungsbeschränkungselement 20 aus Gummi zum Beschränken der Bewegung der Schnecke 6 in axialer Richtung ist auf den Wellenteil 6b aufgepasst und dort gehalten, und zwar an einer Stirnseite der Schnecke 6, die von dem Wälzlager 9 und dem Gleitlager 11 drehbar gehalten ist. Dieses Bewe gungsbeschränkungselement 20 besteht aus einem zylindrischen ersten elastischen Teil 21, der mit dem Innenumfang des Innenrings 9b des Wälzlagers 9 in Kontakt steht, und zwei ringförmigen zweiten elastischen Teilen 22, 23, die einstückig an beide Enden des ersten elastischen Teils 21 angeformt sind und mit beiden Enden des Innenrings 9b des Wälzlagers 9 in Kontakt stehen. Der erste elastische Teil 21 ist an einer Stirnseite der Schnecke 6 auf den Wellenteil 6b aufgepasst und dort gehalten. Der zweite elastische Teil 23 ist zwischen dem Zahnteil 6a der Schnecke 6 und dem Innenring 9b so angeordnet, dass das zweite elastische Element 23 mit einem Ende des Zahnteils 6a in Kontakt steht. Es sei angemerkt, dass der erste elastische Teil 21 ein erstes elastisches Element bildet und die zweiten elastischen Teile 22 und 23 zweite elastische Elemente bilden.
Wenn in axialer Richtung eine Kraft auf die Schnecke 6 aufgebracht wird, wird der erste elastische Teil 21 gedehnt, wobei sein Außenumfang mit dem Innenumfang des Innenrings 9b des Wälzlagers 9 in Kontakt steht. Wenn auf die Schnecke 6 entlang der axialen Richtung in einer Richtung eine Kraft aufgebracht wird, werden die zweiten elastischen Elemente 22 und 23 entlang der axialen Richtung der Schnecke 6 in eine Richtung gebogen. Eine derartige Dehnung des ersten elastischen Teils 21 und Biegung der zweiten elastischen Teile 22, 23 beschränkt die Bewegung der Schnecke 6 in axialer Richtung relativ zu dem Innenring 9b des Wälzlagers 9.
Ferner ist das Drückelement 12 zum Halten des Wellenteils 6c an der anderen Stirnseite der Schnecke 6 über das Gleitlager 11 zylindrisch geformt, wobei sein Außendurchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Führungsöffnung 85 ist. Mittig in axialer Richtung dieses Drückelements 12, d.h. an einer mittig gelegenen Stelle in Bewegungsrichtung entlang der Führungsöffnung 85, ist eine Passöffnung 12a orthogonal zu der Bewegungsrichtung des Drückelements 12 gebohrt, und in diese Passöffnung 12a ist das Gleitlager 11 eingepaßt und dort fixiert.
Außerdem besteht das zwischen dem Drückelement 12 und dem Bedienelement 14 angeordnete elastische Element 13 aus einer Schraubenfeder. Dieses elastische Element 13 preßt das Drückelement 12 in dessen Bewegungsrichtung, um auf den Bereich, in dem die Schnecke 6 mit dem Schneckenrad 7 kämmt, einen Vor-Druck aufzubringen. Darüber hinaus ist an dem Außenumfang zwischen dem Drückelement 12 und dem Bedienelement 14 des elastischen Elements 13 eine ringförmige elastische Platte 16 aus synthetischem Gummi befestigt. Wenn das elastische Element 13 durch eine Drehoperation des Bedienelements 14 in vorbestimmtem Maße gebogen wird, kommt demnach eine Stirnfläche des Bedienelements 14 mit der anderen Fläche der elastischen Platte 16 in Kontakt und die elastische Platte 16 wird zusammen mit dem elastischen Element 13 gebogen.
Die elektrische Servolenkvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung mit dem Aufbau gemäß der obigen Beschreibung hält den Wellenteil 6b drehbar auf einer Stirnseite der über die Wellenkupplung 15 mit der Antriebswelle 50 des Motors 5 gekoppelten Schnecke 6 mittels des Wälzlagers 9 und hält den Wellenteil 6c an der anderen Stirnseite mittels des Gleitlagers 11. Da ferner der erste elastische Teil 21 des Bewegungsbeschränkungselements 20 auf den Wellenteil 6b an einer Stirnseite der Schnecke 6, die von dem Wälzlager 9 gehalten ist, aufgepasst und dort gehalten ist, beschränken der erste elastische Teil 21 und die einstückig an beiden Enden des ersten elastischen Teils 21 angeformten zweiten elastischen Teile 22, 23 die Bewegung der Schnecke 6 in axialer Richtung. Daher wird die Lenkkraft des Lenkrads A beim Lenken in einem Lenkbereich, in dem der Motor 5 nicht angetrieben ist, d.h. dem Lenkbereich, in dem der Lenkwinkel während des Steuerns eines Fahrzeugs bei hoher Geschwindigkeit nur beispielsweise etwa 1° beträgt, über die Antriebswelle 1, den Torsionsstab 2, die Abtriebswelle 3 und das Schneckenrad 7 auf die Schnecke 6 übertragen. Wenn in axialer Richtung dieser Schnecke 6 eine Kraftkomponente aufgebracht wird, bewegt die Schnecke 6 sich in einer Richtung entlang der axialen Richtung, wobei der erste elastische Teil 21 gedehnt und der zweite elastische Teil 23 gebogen wird, oder sie bewegt sich in der anderen Richtung entlang der axialen Rich tung, wobei der erste elastische Teil 21 gedehnt und der zweite elastische Teil 22 gebogen wird. Bei dieser Bewegung der Schnecke 6 in axialer Richtung wird der Drehwinkel der Schnecke 6 kleiner als ein dem Drehwinkel des Schneckenrads 7 entsprechender vorgesehener Winkel, wodurch die Übertragungsenergie von der Schnecke 6 zu der Antriebswelle 50 des Motors 5 verringert und die Lenklast in einem Lenkbereich, in dem der Motor 5 nicht angetrieben ist, vermindert wird.
Außerdem vermindert einer der zweiten elastischen Teile, 23 (oder 22), die auf die Schnecke 6 aufgebrachte Kraft in einer Richtung (oder der anderen Richtung) entlang der axialen Richtung und das andere zweite elastische Teil 22 (oder 23) vermindert die Kraft in der anderen Richtung (oder einen Richtung) entlang der axialen Richtung. Daher besteht die Möglichkeit, die Biegegrade der zweiten elastischen Teile 22 und 23 in bezug auf einen Lenkwinkel innerhalb eines bestimmten Bereichs sowohl links als auch rechts von der neutralen Lenkposition auszugleichen und das Lenkgefühl zu verbessern.
Da außerdem die auf die Schnecke 6 aufgebrachte Kraft in axialer Richtung unter dem ersten elastischen Teil 21 und den zweiten elastischen Teilen 22, 23 geteilt wird, kann die Haltbarkeit des ersten elastischen Teils 21 und der zweiten elastischen Teile 22, 23 verbessert und die mechanische Lebensdauer verlängert werden.
Da ferner der Wellenteil 6c an der anderen Stirnseite der Schnecke 6 über das Gleitlager 11 von dem von dem elastischen Element 13 gedrückten Drückelement 12 gehalten ist, drückt das elastische Element 13 die Schnecke 6 in Richtung des Schneckenrads 7. Demnach kann der Abstand zwischen den Drehmittelpunkten der Schnecke 6 und des Schneckenrads 7 eingestellt werden und damit das Ausmaß des Spiels in dem Kämmbereich der Schnecke 6 und des Schneckenrads 7 verringert werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
3 ist eine Schnittansicht des Aufbaus des Untersetzungsgetriebemechanismusabschnitts des zweiten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Anders als beim ersten Ausführungsbeispiel, in dem die zweiten elastischen Teile 22 und 23, die im wesentlichen dieselbe Größe haben, einstückig an beiden Endteilen des ersten elastischen Teils 21 vorgesehen sind, weist die elektrische Servolenkvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels anstatt des zweiten elastischen Teils 22, das sich in axialer Richtung außen befindet, einen kleinen Teil 24a auf, dessen Kraft zum Beschränken der Bewegung der Schnecke 6 in axialer Richtung geringer ist als die des zweiten elastischen Teils 23. Es sei darauf hingewiesen, dass der kleine Teil 24a zusammen mit dem zweiten elastischen Teil 23 einstückig an dem ersten elastischen Teil 21 vorgesehen ist.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der zweite elastische Teil 23 dick und groß ausgeführt, so dass beim Aufbringen einer Kraft in axialer Richtung auf die Schnecke 6 der zweite elastische Teil 23 in axialer Richtung gebogen wird und dadurch die Bewegung der Schnecke 6 in axialer Richtung beschränkt. Dagegen ist der kleine Teil 24a so dünn und klein ausgebildet, dass beim Dehnen des ersten elastischen Teils 21 durch das Aufbringen einer Kraft in axialer Richtung auf die Schnecke 6 der kleine Teil 24a in axialer Richtung gebogen wird und dadurch verhindert, dass der erste elastische Teil 21 aus dem Innenring 9b des Wälzlagers 9 herauskommt.
Das von dem ersten elastischen Teil 21, dem zweiten elastischen Teil 23 und dem kleinen Teil 24a mit der oben beschriebenen Konstruktion einstückig gebildete Bewegungsbeschränkungselement 20 wird z.B. gemäß 3 für die Teile der beiden Wälzlager 9 und 17 des Untersetzungsgetriebemechanismus B1 verwendet, bei dem die Wellenteile 6b und 6c an beiden Endteilen der Schnecke 6 von den zwei Wälzlagern 9 und 17 so gehalten sind, dass sie in axialer Richtung bewegbar sind. Bei diesem Untersetzungsgetriebemechanismus B1 sind die ersten elastischen Teile 21 der beiden Bewegungsbeschrän kungselemente 20 auf die Wellenteile 6b und 6c aufgepasst und an diesen gehalten, so dass sie mit dem Innenumfang der Innenringe 9b und 17b der beiden Wälzlager 9 bzw. 17 in Kontakt stehen. Darüber hinaus sind die zweiten elastischen Teile 23 der beiden Bewegungsbeschränkungselemente 20 zwischen dem Zahnteil 6a und den beiden Innenringen 9b und 17b positioniert, so dass sie mit beiden Enden des Zahnteils 6a der Schnecke 6 und einem Ende (der Innenseite in axialer Richtung) der jeweiligen Innenringe 9b und 17b der beiden Wälzlager 9 bzw. 17 in Kontakt stehen. Ferner sind die beiden kleinen Teile 24a mit geringer Dicke in Kontakt mit dem anderen Ende (der Außenseite in axialer Richtung) der jeweiligen Innenringe 9b und 17b der beiden Wälzlager 9 und 17.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der obigen Beschreibung wird die Lenkkraft des Lenkrads A beim Steuern in einem Lenkbereich, in dem der Motor 5 nicht angetrieben wird, über die Antriebswelle 1, den Torsionsstab 2, die Abtriebswelle 3 und das Schneckenrad 7 auf die Schnecke 6 übertragen. Wird in eine Richtung (in 3 nach rechts) entlang der axialen Richtung auf diese Schnecke 6 eine Kraft aufgebracht, kann sie sich in einer Richtung entlang der axialen Richtung bewegen, wobei der erste elastische Teil 21 gedehnt und der zweite elastische Teil 23 des Bewegungsbeschränkungselements 20 rechts in 3 gebogen und der erste elastische Teil 21 des Bewegungsbeschränkungselements 20 links in 3 gedehnt wird. Außerdem ist es möglich, mittels des kleinen Teils 24a auf der linken Seite mit Sicherheit zu verhindern, dass der erste elastische Teil 21 des Bewegungsbeschränkungselements 20 links in 3 aus dem Innenring 17b des Wälzlagers 17 herauskommt. Darüber hinaus kann sich die Schnecke 6 beim Aufbringen einer Kraft in der anderen Richtung (nach links in 3) entlang der axialen Richtung auf die Schnecke 6 in der anderen Richtung entlang der axialen Richtung bewegen, wobei der erste elastische Teil 21 gedehnt und der zweite elastische Teil 23 des Bewegungsbeschränkungselements 20 auf der linken Seite von 3 gebogen und der erste elastische Teil 21 des Bewegungsbeschränkungselements 20 auf der rechten Seite von 3 gedehnt wird. Daneben ist es mittels des kleinen Teils 24a auf der rechten Seite möglich, das Herauskommen des ersten elastischen Teils 21 des Bewegungsbeschränkungselements 20 auf der rechten Seite von 3 aus dem Innenring 9b des Wälzlagers 9 sicher zu verhindern.
Durch eine derartige Bewegung der Schnecke 6 in der einen oder der anderen Richtung entlang der axialen Richtung kann die Übertragungsenergie von der Schnecke 6 zu der Antriebswelle 50 des Motors 5 reduziert werden, und die Lenklast in einem Lenkbereich, in dem der Motor 5 nicht angetrieben ist, kann reduziert werden.
Da andere Strukturen und Funktionen gleich denen im ersten Ausführungsbeispiel sind, sind dieselben Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen, und ihre ausführliche Erläuterung und die Erklärung ihrer Funktionen und Wirkungen entfallen.
Drittes Ausführungsbeispiel
4 ist eine Schnittansicht des Aufbaus des Untersetzungsgetriebemechanismusabschnitts des dritten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Diese elektrische Servolenkvorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels weist Metallringelemente 18 auf, die in die Innenumfänge der ersten elastischen Teile 21 mit den zweiten elastischen Teilen 22 und dem dritten elastischen Teil 24 in den Wellenteilen 6a, 6b an beiden Endteilen der Schnecke 6, wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel, eingesetzt sind.
In dem dritten Ausführungsbeispiel besteht jedes Ringelement 18 aus einem zylindrischen Teil 18a und einem Flanschteil 18b, der mit einem Ende des zylindrischen Teils 18a verbunden ist und mit der Außenfläche des zweiten elastischen Teils 23 des Bewegungsbeschränkungselements 20 in Kontakt steht. Somit befinden sich der erste elastische Teil 21, der zweite elastische Teil 23 und der kleine Teil 24a des Bewegungsbeschränkungselements 20 am Außenumfang dieses Ringelements 18. Diese wurden durch Vulkanisation geformt.
Wie beim zweiten Ausführungsbeispiel wird das Bewegungsbeschränkungselement 20 mit diesem Ringelement 18 im Innenumfang für die Teile beider Wälzlager 9 und 17 des Untersetzungsgetriebemechanismus B1 verwendet, in dem die Wellenteile 6b und 6c an beiden Endteilen der Schnecke 6 von den beiden Wälzlagern 9 bzw. 17 drehbar gehalten sind. Bei diesem Untersetzungsgetriebemechanismus B1 sind beide Ringelemente 18 in die Wellenteile 6b und 6c an beiden Endteilen der Schnecke 6 geschoben und darin gehalten, so dass die Außenumfänge der ersten elastischen Teile 21 der beiden Bewegungsbeschränkungselemente 20 mit den jeweiligen Innenumfängen der Innenringe 9b, 17b der beiden Wälzlager 9, 17 in Kontakt kommen. Darüber hinaus sind die beiden Ringelemente 18 zwischen dem Zahnteil 6a und den beiden Innenringen 9b, 17b der beiden Wälzlager 9 bzw. 17 positioniert, so dass die Flanschteile 18b der Ringelemente 18 mit dem einen bzw. dem anderen Ende des Zahnteils 6a in Kontakt stehen.
Im dritten Ausführungsbeispiel ist es möglich, die ersten elastischen Teile 21 der beiden Bewegungsbeschränkungselemente 20 auf den beiden Wellenteilen 6b bzw. 6c in einem solchen Zustand zu halten, dass die Metallringelemente 18 jeweils zwischen die beiden Wellenteile 6b, 6c der Metallschnecke 6 und die beiden Bewegungsbeschränkungselemente 20 geschoben werden. Daher können die ersten elastischen Teile 21, die zweiten elastischen Teile 23 und die kleinen Teile 24a der beiden Bewegungsbeschränkungselemente 20 einfacher montiert werden, als wenn die ersten elastischen Teile 21 der beiden Bewegungsbeschränkungselemente 20 direkt auf die Wellenteile 6b und 6c aufgesetzt und dort gehalten werden.
Da andere Strukturen und Funktionen die gleichen sind wie im ersten Ausführungsbeispiel, haben dieselben Elemente dieselben Bezugszeichen und ihre detaillierte Erläuterung sowie die Erklärung ihrer Funktionen und Auswirkungen entfallen.
Viertes Ausführungsbeispiel
5 ist eine Schnittansicht des Aufbaus des Untersetzungsgetriebemechanismusabschnitts des vierten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
In der elektrischen Servolenkvorrichtung des vierten Ausführungsbeispiels ist der erste elastische Teil 21 des Bewegungsbeschränkungselements 20 mit dem Metallringelement 18 im Innenumfang wie im dritten Ausführungsbeispiel so konstruiert, dass der Innenumfang einen passenden zylindrischen Teil 21a, dessen Innenumfang für das Ringelement 18 passend ist, und einen ringförmigen Vorsprungsteil 21b aufweist, der in radialer Richtung der Schnecke 6 am Außenumfang dieses zylindrischen Teils 21a vorsteht.
In diesem vierten Ausführungsbeispiel wurden beim Vulkanisierungsformen des ersten elastischen Teils 21, des zweiten elastischen Teils 23 und des kleinen Teils 24a am Außenumfang des Ringelementes 18 genauso wie beim zweiten Ausführungsbeispiel mehrere ringförmige Vorsprungsteile 21b einstückig mit einem angemessenen gegenseitigen Abstand in axialer Richtung an der Außenumfangsfläche des zylindrischen Teils 21 ausgebildet. Es sei darauf hingewiesen, dass die Außenumfänge der jeweiligen ringförmigen Vorsprungsteile 21b jeweils mit den Innenumfängen der Innenringe 9b, 17b der beiden Wälzlager 9, 17 in Kontakt stehen.
Wie bei dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel wird dieses Bewegungsbeschränkungselement 20 mit dem ringförmigen Vorsprungsteil 21b am Außenumfang für die Teile der beiden Wälzlager 9 und 17 des Untersetzungsgetriebemechanismus B1 verwendet, bei dem die Wellenteile 6b und 6c an beiden Endteilen der Schnecke 6 von den beiden Wälzlagern 9 bzw. 17 drehbar gehalten sind. Bei diesem Untersetzungsgetriebemechanismus B1 sind beide Ringelemente 18 in die Wellenteile 6b und 6c an beiden Endteilen der Schnecke 6 eingeschoben und darin gehalten, so dass die Außenumfänge der ring förmigen Vorsprungsteile 21b der ersten elastischen Teile 21 der beiden Bewegungsbeschränkungselemente 20 mit den Innenumfängen der Innenringe 9b, 17b der beiden Wälzlager 9, 17 in Kontakt kommen. Darüber hinaus sind die beiden Ringelemente 18 zwischen dem Zahnteil 6a und den beiden Innenringen 9b, 17b der beiden Wälzlager 9, 17 angeordnet, so dass die Flanschteile 18b der Ringelemente 18 mit dem einen bzw. dem anderen Ende des Zahnteils 6a in Kontakt kommen.
Wird im vierten Ausführungsbeispiel durch eine Lenkkraft des Lenkrads A beim Steuern in einem Lenkbereich, in dem der Motor 5 nicht angetrieben ist, über das Schneckenrad 7 eine Kraft in einer Richtung (rechts in 5) entlang der axialen Richtung auf die Schnecke 6 aufgebracht, kann sie sich in einer Richtung entlang der axialen Richtung bewegen, wobei der zylindrische Teil 21a und der ringförmige Vorsprungsteil 21b des ersten elastischen Teils 21 gedehnt und der zweite elastische Teil 23 des Bewegungsbeschränkungselements 20 auf der rechten Seite von 5 gebogen werden und der zylindrische Teil 21a und der ringförmige Vorsprungsteil 21b des ersten elastischen Teils 21 des Bewegungsbeschränkungselements 20 links in 5 gedehnt werden. Wird dagegen in der anderen Richtung (links in 5) entlang der axialen Richtung eine Kraft auf die Schnecke 6 aufgebracht, kann sie sich in der anderen Richtung entlang der axialen Richtung bewegen, wobei der zylindrische Teil 21a und der ringförmige Vorsprungsteil 21b des ersten elastischen Teils 21 gedehnt und der zweite elastische Teil 23 des Bewegungsbeschränkungselements 20 links in 5 gebogen werden und der zylindrische Teil 21a und der ringförmige Vorsprungsteil 21b des ersten elastischen Teils 21 des Bewegungsbeschränkungselements 20 rechts in 5 gedehnt werden.
Durch die Bewegung der Schnecke 6 in der einen oder anderen Richtung entlang der axialen Richtung gemäß der obigen Beschreibung ist es möglich, die Übertragungsenergie von der Schnecke 6 zu der Antriebswelle 50 des Motors 5 zu reduzieren und die Lenklast in einem Lenkbereich, in dem der Motor 5 nicht angetrieben ist, zu verringern. Darüber hinaus ist es bei den ersten elas tischen Teilen 21 der beiden Bewegungsbeschränkungselemente 20 wegen der Dehnung der zylindrischen Teile 21a und der ebenfalls erfolgenden Dehnung der ringförmigen Vorsprungsteile 21b an den Außenumfängen der zylindrischen Teile 21a möglich, die Lenklast in einem Lenkbereich, in dem der Motor 5 nicht angetrieben ist, allmählich zu verringern und das Lenkgefühl weiter zu verbessern.
Da andere Strukturen und Funktionen dieselben sind wie beim ersten bis dritten Ausführungsbeispiel, haben dieselben Elemente dieselben Bezugszeichen und ihre ausführliche Erläuterung sowie die Erklärung ihrer Funktionen und Wirkungen entfallen.
Fünftes Ausführungsbeispiel
6 ist eine Schnittansicht des Aufbaus des Untersetzungsgetriebemechanismusabschnitts des fünften Ausführungsbeispiels einer elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Die elektrische Servolenkvorrichtung des fünften Ausführungsbeispiels enthält kein Bewegungsbeschränkungselement 20, dessen erstes elastisches Element 21 und zweite elastische Elemente 22, 23 einstückig angeformt sind, und auch keinen einstückig angeformten ersten elastischen Teil 21, zweite elastische Teile 23 und keinen kleinen Teil 24 wie im ersten bis vierten Ausführungsbeispiel, sondern ein erstes elastisches Element 30 und zweite elastische Elemente 31, 32 aus Gummi-O-Ringen.
Im fünften Ausführungsbeispiel sind drei Ringnuten 61, 62 und 63 mit gegenseitigem Abstand in axialer Richtung am Außenumfang des Wellenteils 6b an einer Stirnseite der Schnecke 6 ausgebildet, und die Tiefe der mittleren Ringnut 62 ist größer als die der Ringnuten 61 und 63 auf beiden Seiten. In diese mittlere Ringnut 62 ist das erste elastische Element 30, das mit dem Innenumfang des Innenrings 9b des Wälzlagers 9 in Kontakt steht und durch Aufbringen einer Kraft auf die Schnecke 6 in axialer Richtung gebogen werden kann, eingepasst und dort gehalten. Die zweiten elastischen Elemente 31 und 32, die mit beiden Enden des Innenrings 9b des Wälzlagers 9 in Kontakt stehen, sind sodann in die Ringnuten 61 bzw. 63 auf beiden Seiten eingepasst und dort gehalten. Ferner ist zwischen dem Innenumfang des Innenrings 9b des Wälzlagers 9 und dem Außenumfang des Wellenteils 6b an einem Ende der Schnecke 6 ein Zwischenraum 33 vorgesehen. Der Zwischenraum 33 gestattet das Biegen des ersten elastischen Elements 30 in axialer Richtung der Schnecke 6 durch eine in axialer Richtung auf die Schnecke 6 aufgebrachte Kraft. Es sei darauf hingewiesen, dass dieser Zwischenraum 33 dadurch entsteht, dass der Außendurchmesser des Wellenteils 6b auf einer Stirnseite der Schnecke 6 in einem Bereich zwischen den Ringnuten 61 und 63 auf beiden Seiten geringer ist als an anderer Stelle. Durch Bilden des Zwischenraums 33 durch Verändern des Außendurchmessers des Wellenteils 6b an einer Stirnseite der Schnecke 6 auf diese Weise ist es möglich, eine relativ große Kontaktfläche zwischen den zweiten elastischen Elementen 31, 32 und beiden Enden des Innenrings 9b des Wälzlagers 9 zu erhalten, wodurch die gesamten zweiten elastischen Elemente 31 und 32 durch Aufbringen einer Kraft in axialer Richtung auf die Schnecke 6 leicht gebogen werden können.
Das erste elastische Element 30 und die zweiten elastischen Elemente 31, 32 mit der oben beschriebenen Konstruktion werden beispielsweise für den Teil des Wälzlagers 9 des Untersetzungsgetriebemechanismus B1, in dem die Schnecke 6 von dem Wälzlager 9 und dem Gleitlager 11 so gehalten ist, dass die Schnecke 6 in axialer Richtung, wie im ersten Ausführungsbeispiel, bewegbar ist, oder für die Teile beider Wälzlager 9 und 17 des Untersetzungsgetriebemechanismus B1 genutzt, in dem die Schnecke 6 von den beiden Wälzlagern 9 und 17, wie im zweiten bis vierten Ausführungsbeispiel, drehbar gehalten ist.
Falls eine Lenkkraft des Lenkrads A beim Steuern in einem Lenkbereich, in dem der Motor 5 nicht angetrieben ist, in einer Richtung (nach rechts in 6) entlang der axialen Richtung über das Schneckenrad 7 auf die Schnecke 6 aufgebracht wird, werden das erste elastische Element 30 und das zweite e lastische Element 32 im fünften Ausführungsbeispiel in axialer Richtung der Schnecke 6 gebogen und diese kann sich in einer Richtung entlang der axialen Richtung bewegen. Wird dagegen in die andere Richtung (nach links in 6) entlang der axialen Richtung eine Kraft auf die Schnecke 6 aufgebracht, werden das erste elastische Element 30 und das zweite elastische Element 31 in axialer Richtung der Schnecke 6 gebogen und diese kann sich in der anderen Richtung entlang der axialen Richtung bewegen. Somit ist es durch die Bewegung der Schnecke 6 in der einen oder anderen Richtung entlang der axialen Richtung möglich, die Übertragungsenergie von der Schnecke 6 zu der Antriebswelle 50 des Motors 5 zu verringern und die Lenklast in einem Lenkbereich, in dem der Motor 5 nicht angetrieben ist, zu reduzieren. Da vorgefertigte O-Ringe benutzt werden, ist es außerdem möglich, die Kosten für das erste elastische Element 30 und die zweiten elastischen Elemente 31 und 32 und demzufolge die Kosten für die elektrische Servolenkvorrichtung zu verringern.
Es sei darauf hingewiesen, dass in dem fünften Ausführungsbeispiel bei dem ersten elastischen Element 30 und den zweiten elastischen Elementen 31, 32 anstelle von O-Ringen ringförmige elastische Platten verwendet werden können. Darüber hinaus können das erste elastische Element 30 und/oder die zweiten elastischen Elemente 31, 32 durch einen Kleber oder dergleichen in dem Innenring 9b des Wälzlagers 9 gehalten sein.
Da andere Strukturen und Funktionen dieselben sind wie im ersten bis dritten Ausführungsbeispiel, haben dieselben Elemente dieselben Bezugszeichen und ihre ausführliche Erläuterung sowie die Erklärung ihrer Funktionen und Wirkungen entfällt.
Sechstes Ausführungsbeispiel
Eine elektrische Servolenkvorrichtung nach dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat eine Konstruktion, bei der, wie im ersten bis vierten Ausführungsbeispiel, die zweiten elastischen Teile 22 und 23 oder der zweite elastische Teil 23 und der kleine Teil 24a an beiden Endteilen des zy lindrischen ersten elastischen Teils 21 des Bewegungsbeschränkungselements 20 einstückig angeformt sind, und die ersten elastischen Teile 21 der Bewegungsbeschränkungselemente 20 in die Innenumfänge der Innenringe 9b und 17b der beiden Wälzlager 9 bzw. 17 eingesetzt und dort gehalten sind, anstatt den ersten elastischen Teil 21 auf den Wellenteil 6b oder 6b, 6c der Schnecke 6 aufzupassen und dort zu halten.
7 ist eine Schnittansicht des Aufbaus des Untersetzungsgetriebemechanismusabschnitts des sechsten Ausführungsbeispiels.
Wenn der erste elastische Teil 21 des Bewegungsbeschränkungselements 20 im Innenumfang des Innenrings 9b des Wälzlagers 9 gehalten ist, ergibt sich im sechsten Ausführungsbeispiel der in 7 gezeigte Aufbau. Sind dagegen die ersten elastischen Teile 21 der Bewegungsbeschränkungselemente 20 in den Innenumfängen der Innenringe 9b und 17b der Wälzlager 9 bzw. 17 gehalten, ergeben sich Strukturen, die mit denen vergleichbar sind, die in 3 bis 5 gezeigt sind.
In 7 ist an dem Wellenteil 6b an einer Stirnseite der Schnecke 6 ein ringförmiger Vorsprungsteil 34 vorgesehen, der mit der Außenfläche des zweiten elastischen Teils 22 des Bewegungsbeschränkungselements 20 in Kontakt steht. Dieser ringförmige Vorsprungsteil 34 wird gebildet, indem ein Befestigungsring in eine Ringnut 64 eingepaßt wird, die an einer Stelle in der Mitte des Wellenteils 6b an einer Stirnseite der Schnecke 6 gebildet ist.
Beim Aufbringen einer Kraft auf die Schnecke 6 in einer Richtung (rechts in 7) entlang der axialen Richtung wird bei dem in 7 gezeigten Aufbau der zweite elastische Teil 23 des Bewegungsbeschränkungselements 20 links in 7 gebogen und die Schnecke 6 kann sich in einer Richtung entlang der axialen Richtung bewegen. Wird dagegen auf die Schnecke 6 eine Kraft in der anderen Richtung (links in 7) entlang der axialen Richtung aufgebracht, wird der zweite elastische Teil 22 des Bewegungsbeschränkungselements 20 rechts in 7 gebogen und die Schnecke 6 kann sich in der anderen Rich tung entlang der axialen Richtung bewegen. Auf diese Weise ist es durch die Bewegung der Schnecke 6 in der einen oder anderen Richtung entlang der axialen Richtung möglich, die Übertragungsenergie von der Schnecke 6 zu der Antriebswelle 50 des Motors 5 zu reduzieren und die Lenklast in einem Lenkbereich, in dem der Motor 5 nicht angetrieben ist, zu verringern.
Da andere Strukturen und Funktionen dieselben sind wie im ersten bis vierten Ausführungsbeispiel, sind dieselben Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen und ihre ausführliche Beschreibung und die Erläuterung ihrer Funktionen und Wirkungen entfallen.
Es sei darauf hingewiesen, dass in dem oben erläuterten ersten und fünften Ausführungsbeispiel zwar ein Endteil der Schnecke 6 von dem Wälzlager 9 und der andere Endteil von dem Gleitlager 11 gehalten ist, es aber möglich ist, das Wälzlager 17 wie im zweiten bis vierten Ausführungsbeispiel anstelle des Gleitlagers 11 des ersten und fünften Ausführungsbeispiels zu verwenden und beide Endteile der Schnecke über die beiden Wälzlager 9 und 17 zu lagern. In diesem Fall ist das in 2 gezeigte Bewegungsbeschränkungselement 20 an beiden Wellenteilen 6b und 6c der Schnecke 6 angeordnet und das erste elastische Element 30 und die zweiten elastischen Elemente 31, 32 von 6 sind an beiden Wellenteilen 6b, 6c der Schnecke 6 angeordnet.
Darüber hinaus ist es in dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel möglich, das Drückelement 12, das elastische Element 13 und das Bedienelement 14 zum Einstellen des Abstands zwischen den Drehmittelpunkten der Schnecke 6 und des Schneckenrads 7 wegzulassen, an dem anderen Endteil eines dritten Gehäuseteils 8c ein (nicht gezeigtes) Gleitlager vorzusehen und den Wellenteil 6c auf der anderen Stirnseite der Schnecke 6 über dieses Gleitlager zu lagern, so dass der Wellenteil 6c in axialer Richtung bewegbar ist.
Siebtes Ausführungsbeispiel
8 ist eine Schnittansicht des Aufbaus des Untersetzungsgetriebemechanismusabschnitts des siebten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung, und 9 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die den Aufbau eines wesentlichen Teils des siebten Ausführungsbeispiels zeigt.
Der dritte Gehäuseteil 8c ist in axialer Richtung der Schnecke 6 verlängert, und sein einer Endbereich in Längsrichtung ist offen, während der andere Endbereich geschlossen ist. An einem Endbereich des dritten Gehäuseteils 8c sind die Passöffnung 81, in die das Wälzlager 9 eingepaßt werden soll, die Schraubenöffnung 82, die mit einem Endbereich der Passöffnung 81 verbunden ist, der Motorbefestigungsbereich 83, der mit der Schraubenöffnung 82 verbunden ist, und ein Beschränkungsteil 90 zum Beschränken der Bewegung des Wälzlagers 9, das mit dem anderen Ende der Passöffnung 81 verbunden ist, vorgesehen. Sodann ist der Außenring 9a des Wälzlagers 9 in die Passöffnung 81 eingepaßt und der Schraubenring 10, der mit einem Ende des Außenrings 9a in Kontakt steht, ist in die Schraubenöffnung 82 geschraubt, um das andere Ende des Außenrings 9a des Wälzlagers 9 gegen den Beschränkungsteil 90 zu drücken. Ferner ist der Motor 5 an dem Motorbefestigungsbereich 83 befestigt.
Außerdem sind eine konkave Öffnung 84, in die der Wellenteil 6c an der anderen Stirnseite der Schnecke 6 eingesetzt ist, und ein Führungselement 86, in dem die zylindrische Führungsöffnung 85 in radialer Richtung der Schnecke 6 so ausgebildet ist, dass sie der Innenfläche der konkaven Öffnung 84 zugewandt ist, einstückig an dem anderen Endteil des dritten Gehäuseteils 8c vorgesehen. In dieser Führungsöffnung 85 sind das bewegbare Drückelement 12 mit dem Gleitlager 11 und das als Presseinrichtung wirkende elastische Element 13 zum Drücken des Drückelements 12 in eine Richtung untergebracht. Darüber hinaus ist das Bedienelement 14 zum Bewegen des Drückelements 12 über das elastische Element 13 in die sich nach außen öffnende Randseite der Führungsöffnung 85 eingeschraubt.
Der Untersetzungsgetriebemechanismus B verringert die Drehzahl der Antriebswelle 50, indem die Schnecke 6, die über die zylindrische Wellenkupplung 15 mit der Antriebswelle 50 des Motors 5 gekoppelt ist, mit dem Schneckenrad 7 kämmt, das auf den Mittelteil der Abtriebswelle 3 aufgepaßt und dort fixiert und mit dem Lenkmechanismus verbunden ist, überträgt die Drehung an die Abtriebswelle 3 und überträgt dann die Drehung von der Abtriebswelle 3 z.B. über ein Antriebsgelenk an einen (nicht gezeigten) Zahnstangenlenkmechanismus.
Die Schnecke 6 ist quer zur Wellenachse der Abtriebswelle 3 angeordnet und weist die Wellenteile 6b und 6c an beiden Enden des Zahnteils 6a mit mehreren Zahnreihen auf. Der Wellenteil 6b auf einer Stirnseite ist in den Innenring 9b des Wälzlagers 9 eingesetzt, so dass er in axialer Richtung bewegbar ist, und von der Passöffnung 81 über das Wälzlager 9 drehbar gehalten. Der Wellenteil 6c auf der anderen Stirnseite ist von der konkaven Öffnung 84 aus in das Gleitlager 11 eingesetzt und von dem Drückelement 12 über das Gleitlager 11 drehbar gehalten.
Der Innenring 9b des Wälzlagers 9, der den Wellenteil 6b an einer Stirnseite der Schnecke 6 hält, wird von einem elastischen Element 36, das als Presseinrichtung zwischen einem Ende des Innenrings 9b und der Wellenkupplung 15 vorgesehen ist, entlang der axialen Richtung in 8 nach links (weg von dem Motor 5) gedrückt, um den Zwischenraum zwischen dem Innenring 9b und dem Außenring 9b, d.h. ein Schubspiel des Wälzlagers 9, zu beseitigen. Es sei darauf hingewiesen, dass zwischen dem Außenring 9a und dem Innenring 9b mehrere Wälzelemente 9c angeordnet sind. Dann wird die von dem elastischen Element 36 ausgeübte Kraft über die Wälzelemente 9c auf den Außenring 9a aufgebracht, und die Bewegung des Innenrings 9b in axialer Richtung wird gestoppt.
An einem Endteil der Schnecke 6, die von dem Wälzlager 9 und dem Gleitlager 11 so gehalten ist, dass sie, wie oben beschrieben, in axialer Richtung bewegbar ist, sind zwischen der Schnecke 6 und beiden Enden des Innenrings 9b des Wälzlagers 9 an von dem elastischen Element 36 getrennten Positionen zwei elastische Elemente 37 und 38 angeordnet, um die Bewegung der Schnecke 6 in beiden Richtungen entlang der axialen Richtung in einem Zustand, in dem die durch das elastische Element 36 bewirkte Bewegung des Innenrings 9b gestoppt ist, zu beschränken.
Die elastischen Elemente 37 und 38 bestehen aus O-Ringen aus z.B. synthetischem Gummi und sind an der Außenumfangsfläche der Schnecke 6 gehalten. Die elastischen Elemente 37 und 38 sind von einer ringförmigen Haltenut 19, die an einem Endteil des Zahnteils 6a ausgebildet ist, bzw. einem Haltering 39 gehalten, der in eine mitten auf dem Wellenteil 6c ausgebildete Ringnut eingepasst und dort fixiert ist, und kommen mit beiden Enden des Innenrings 9b des Wälzlagers 9 in Kontakt (siehe 9). Genauer gesagt, in einem Zustand, in dem das Wälzlager 9 durch das elastische Element 36 an dem Gehäuse 8 fixiert ist, werden die elastischen Elemente 37 und 38 in einen Zustand versetzt, in dem sie keine von dem elastischen Element 36 ausgeübte Kraft aufnehmen (sie erfahren keinerlei Biegung, da sie die Kraft nicht aufnehmen), und dann auf der Schnecke 6 montiert. Dann beschränken die elastischen Elemente 37 und 38 die Bewegung der Schnecke 6 in bezug auf den Innenring 9b des Wälzlagers 9 in der einen oder anderen Richtung entlang der axialen Richtung. Es sei darauf hingewiesen, dass das elastische Element 36 als Presseinrichtung eine höhere elastische Rückstellkraft hat als die elastischen Bewegungsbeschränkungselemente 37 und 38 und die Bewegung des Innenrings 9b des Wälzlagers 9 in axialer Richtung durch eine Kraftkomponente der auf die Schnecke 6 von dem Schneckenrad 7 aus ausgeübte Drehkraft beschränkt, wenn das Lenkrad A in einem Lenkbereich betätigt wird, in dem der Motor 5 nicht angetrieben ist.
Ferner ist das Drückelement 12 zum Halten des Wellenteils 6c auf der anderen Stirnseite der Schnecke 6 mittels des Gleitlagers 11 zylindrisch geformt und sein Außendurchmesser ist im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Führungsöffnung 85. In einem mittleren Bereich in axialer Richtung dieses Drückelementes 12, d.h. an einer mittig gelegenen Stelle in Bewe gungsrichtung des Drückelements 12, das sich entlang der Führungsöffnung 85 bewegt, befindet sich eine Passöffnung 12a, die orthogonal zur Bewegungsrichtung des Drückelementes 12 gebohrt ist, und in diese Passöffnung 12a ist das Gleitlager 11 eingepaßt und dort fixiert.
Das zwischen dem Drückelement 12 und dem Bedienelement 14 angeordnete elastische Element 13 besteht aus einer Schraubenfeder. Dieses elastische Element 13 drückt das Drückelement 12 in Bewegungsrichtung, um einen Vor-Druck auf den Kämmbereich von Schnecke 6 und Schneckenrad 7 auszuüben. Darüber hinaus ist an dem Außenumfang des elastischen Elements 13 zwischen dem Drückelement 12 und dem Bedienelement 14 eine ringförmige elastische Platte 16 aus synthetischem Gummi befestigt. Wenn also das elastische Element 13 durch einen Drehvorgang des Bedienelements 14 in vorbestimmtem Maß gebogen wird, kommt eine Stirnfläche des Bedienelements 14 mit der anderen Fläche der elastischen Platte 16 in Kontakt und die elastische Platte 16 wird zusammen mit dem elastischen Element 13 gebogen.
Die elektrische Servolenkvorrichtung mit der Konstruktion gemäß der obigen Beschreibung hält den Wellenteil 6b an einer Stirnseite der Schnecke 6, die durch die Wellenkupplung 15 mit der Antriebswelle 50 des Motors 5 gekoppelt ist, mittels des Wälzlagers 9 und hält den Wellenteil 6c auf der anderen Stirnseite mittels des Gleitlagers 11, so dass die Wellenteile 6b und 6c in axialer Richtung bewegbar sind. Da jedoch zwischen dem Innenring 9b des Wälzlagers 9 und der Wellenkupplung 15 das elastische Element 36 vorgesehen ist, um den Innenring 9b nach links entlang der axialen Richtung in 8 zu drücken und das Schubspiel des Wälzlagers 9 zu beseitigen, entfällt ein Spiel der Schnecke 6 in axialer Richtung. Da ferner das elastische Element 36 zum Drücken des Innenrings 9b des Wälzlagers 9 zwischen dem Innenring 9b und der Wellenkupplung 15 vorgesehen ist, die sich zusammen mit der Schnecke 6 und der Antriebswelle 50 des Motors 5 dreht, ist es möglich, die Drehlast der Schnecke 6 aufgrund des elastischen Elements 36 zu eliminieren und die Drehleistung der Schnecke 6 zu verbessern.
Außerdem sind die elastischen Elemente 37 und 38, die die Bewegung der Schnecke 6 in beiden Richtungen entlang der axialen Richtung in einem Zustand, in dem die Bewegung des Innenrings 9b aufgrund des elastischen Elements 36 gestoppt ist, beschränken, d.h., indem sie an von dem elastischen Element 36 entfernten Positionen keine Kraft aufnehmen, die von dem elastischen Element 36 ausgeübt wird, ohne Schubspiel zwischen der Schnecke 6 und dem Innenring 9b des Wälzlagers 9 vorgesehen. Falls also eine Lenkkraft des Lenkrads A beim Steuern in einem Lenkbereich, in dem der Motor 5 nicht angetrieben ist, d.h. einem Lenkbereich mit einem geringen Lenkwinkel von etwa 1°, z.B. beim Steuern eines Fahrzeugs mit hoher Geschwindigkeit, über die Antriebswelle 1, den Torsionsstab 2, die Abtriebswelle 3 und das Schneckenrad 7 auf die Schnecke 6 übertragen wird, überwindet die Schnecke 6 die elastische Rückstellkraft des elastischen Elements 37 oder 38 aufgrund einer Kraftkomponente, die in axialer Richtung auf die Schnecke 6 aufgebracht wird, und bewegt sich entlang der axialen Richtung in der einen oder anderen Richtung. Folglich wird der Drehwinkel der Schnecke 6 kleiner, wodurch die Übertragungsenergie von der Schnecke 6 zu der Antriebswelle 50 des Motors 5 verringert und die Lenklast in dem Lenkbereich, in dem der Motor 5 nicht angetrieben ist, reduziert wird. Da darüber hinaus die elastische Rückstellkraft des elastischen Elements 36 zum Beseitigen des Schubspiels des Wälzlagers 9l nicht auf die Schnecke 6 aufgebracht wird, ist es möglich, den Grad der Biegung der elastischen Elemente 37 und 38 in bezug auf einen bestimmten Lenkwinkel nach links oder rechts in bezug auf die Neutralposition auszugleichen und das Lenkgefühl zu verbessern.
Ferner sind die elastischen Elemente 37 und 38 zum Beschränken der axialen Bewegung der Schnecke 6 in beiden Richtungen an von dem elastischen Element 36 zum Drücken des Innenrings 9b des Wälzlagers 9 entfernten Positionen vorgesehen und befinden sich in einem Zustand, in dem die durch das elastische Element 36 bewirkte Bewegung des Innenrings 9b gestoppt ist. Es ist daher möglich, die elastischen Rückstellkräfte der elastischen Elemente 37 und 38, genauer gesagt, wesentlich geringere elastische Rückstellkräfte als die zum Beseitigen des Schubspiels notwendige elastische Rückstellkraft, un geachtet des elastischen Elements 36, einzustellen und die Lenklast in dem Lenkbereich, in dem der Motor 5 nicht angetrieben ist, weiter zu verringern.
Da der andere Endteil der Schnecke 6 über das Gleitlager 11 von dem von dem elastischen Element 13 gedrückten Drückelement 12 gehalten ist, drückt das elastische Element 13 außerdem die Schnecke 6 in Richtung des Schneckenrads 7, wodurch der Abstand zwischen den Drehmittelpunkten der Schnecke 6 und des Schneckenrads 7 eingestellt wird. Demnach kann der Grad des Spiels in dem Bereich, in dem die Schnecke 6 und das Schneckenrad 7 kämmen, vermindert werden.
Achtes Ausführungsbeispiel
10 ist eine Schnittansicht des Aufbaus des Untersetzungsgetriebemechanismusabschnitts des achten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Die elektrische Servolenkvorrichtung des achten Ausführungsbeispiels weist kein Drückelement 12, elastisches Element 13 und Bedienelement 14 zum Einstellen des Abstands zwischen den Drehmittelpunkten der Schnecke 6 und des Schneckenrads 7 auf und hält die Schnecke 6 durch Ausbilden einer Passöffnung 88 in dem dritten Gehäuseteil 8c des Gehäuses 8, Einpassen und Fixieren eines Gleitlagers 28 in der Passöffnung 88 und Einsetzen des Wellenteils 6c auf der anderen Stirnseite der Schnecke 6 in das Gleitlager 28.
In diesem achten Ausführungsbeispiel sind das Wälzlager 9 zum Halten des Wellenteils 6b auf einer Stirnseite der Schnecke 6, das elastische Element 36 zum Drücken des Innenrings 9b des Wälzlagers 9 und die elastischen Elemente 37 und 38 zum Beschränken der axialen Bewegung der Schnecke 6 in beide Richtungen entlang der axialen Richtung auf dieselbe Weise vorgesehen wie in dem siebten Ausführungsbeispiel.
Da andere Strukturen und Funktionen dieselben sind wie in dem siebten Ausführungsbeispiel, sind dieselben Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen, und ihre ausführliche Erläuterung sowie die Erklärung ihrer Funktionen und Wirkungen entfällt.
Es sei darauf hingewiesen, dass ein Endteil der Schnecke 6 in dem oben erläuterten achten Ausführungsbeispiel von dem Wälzlager 9 und der andere Endteil von dem Gleitlager 11 oder 28 gehalten ist, aber statt dessen können beide Endteile der Schnecke 6 von den Wälzlagern gehalten sein, so dass die Schnecke 6 in axialer Richtung bewegbar ist. In diesem Fall ist eine Stirnseite der Schnecke 6 in gleicher Weise konstruiert wie im siebten Ausführungsbeispiel und auf der anderen Stirnseite ist, wenn auch nicht dargestellt, eine Preßeinrichtung wie eine Schraubenfeder zum Drücken des Innenrings in axialer Richtung zwischen dem Innenring des Wälzlagers und dem Gehäuse 8 oder ein Beschränkungselement vorgesehen, das sich nicht in axialer Richtung der Schnecke 6 bewegen kann, so dass das Schubspiel des Wälzlagers entfällt. Es sei darauf hingewiesen, dass als Beschränkungselement, auch wenn dies in der Zeichnung nicht gezeigt ist, z.B. eine Drehwelle, die durch den Drehmittelpunkt der Schnecke 6 verläuft und mit der Antriebswelle 50 des Motors 5 gekoppelt ist, und ein Drehelement mit einem Flanschteil, das an einem Endteil der Drehwelle vorgesehen ist, verwendet werden können, und die Presseinrichtung zwischen dem Flanschteil und dem Innenring 9b des Wälzlagers 9 vorgesehen sein kann. Bei diesem Aufbau mit dem Drehelement ist es möglich, die Presseinrichtung zusammen mit der Schnecke zu drehen, und deswegen kann der relative Drehwiderstand zwischen der Presseinrichtung und dem Beschränkungselement verringert und der Schubspielraum der Wälzlager auf beiden Seiten beseitigt werden, ohne eine Drehlast auf die Schnecke 6 aufzubringen.
Ferner sind die elastischen Elemente 37 und 38 in dem oben erläuterten siebten und achten Ausführungsbeispiel zwar an der Schnecke 6 gehalten, aber sie können auch an beiden Enden des Innenrings 9b des Wälzlagers 9, beiden Enden des Gleitlagers 28 oder beiden Enden des Ringelements 89 gehalten sein.
Wie oben im einzelnen beschrieben, ist es gemäß Anspruch 1 selbst dann, wenn die Lagereinrichtung zum Halten der Schnecke ein einzelnes Wälzlager aufweist, möglich, das Lenkdrehmoment in einem Lenkbereich, in dem der Motor nicht angetrieben ist, zu verringern. Darüber hinaus ist es möglich, den Montagevorgang zu verbessern, obwohl diese Konstruktion den ersten elastischen Teil und zwei zweite elastische Teile aufweist. Ferner besteht die Möglichkeit, die Haltbarkeit des ersten elastischen Elements und der zweiten elastischen Elemente zu verbessern, und daher kann die elektrische Servolenkvorrichtung über einen langen Zeitraum genutzt werden.
Selbst wenn die Lagereinrichtung zum Halten der Schnecke ein einzelnes Wälzlager aufweist, ist es möglich, das Lenkdrehmoment in einem Lenkbereich, in dem der Motor nicht angetrieben ist, zu verringern und den Vorgang zum Halten des ersten elastischen Elements und der zweiten elastischen Elemente wegzulassen. Zwar enthält diese Konstruktion das erste elastische Element und zwei zweite elastische Elemente, aber darüber hinaus ist es möglich, den Montagevorgang zu verbessern.
Gemäß der elektrischen Servolenkvorrichtung von Anspruch 2 ist es möglich, das Lenkdrehmoment in einem Lenkbereich, in dem der Motor nicht angetrieben ist, zu verringern, durch eines der zweiten elastischen Elemente zu verhindern, dass das erste elastische Element und die zweiten elastischen Elemente aus dem Innenring des Wälzlagers herauskommen, und sie über einen langen Zeitraum in ihren korrekten Positionen zu halten. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den Montagevorgang zu verbessern und die Kosten der elektrischen Servolenkvorrichtung zu reduzieren, obwohl diese Konstruktion das erste elastische Element und zwei zweite elastische Elemente aufweist.
Gemäß der elektrischen Servolenkvorrichtung nach Anspruch 3 ist es möglich, das Lenkdrehmoment in einem Lenkbereich, in dem der Motor nicht angetrieben ist, allmählich zu verringern und das Lenkgefühl weiter zu verbessern.
Gemäß der elektrischen Servolenkvorrichtung nach Anspruch 4 ist es möglich, das Bewegungsbeschränkungselement, das erste elastische Element und die zweiten elastischen Elemente einfacher zusammenzubauen.
Gemäß der elektrischen Servolenkvorrichtung nach Anspruch 5 ist es möglich, die Kosten des ersten elastischen Elements und des zweiten elastischen Elements und damit die Kosten der elektrischen Servolenkvorrichtung zu verringern.
Gemäß der elektrischen Servolenkvorrichtung nach Anspruch 6 ist es möglich, das Schubspiel des die Schnecke haltenden Wälzlagers zu beseitigen und die elastische Rückstellkraft des elastischen Elements zum Beschränken der Bewegung der Schnecke in beiden Richtungen entlang der axialen Richtung ungeachtet der Presseinrichtung einzustellen, wodurch das Lenkdrehmoment in einem Lenkbereich, in dem der Motor nicht angetrieben ist, verringert und das Lenkgefühl verbessert wird.
Gemäß der elektrischen Servolenkvorrichtung nach Anspruch 7 kann der Aufbau im Vergleich mit einer zwei Wälzlager zum Halten der Schnecke verwendenden Konstruktion vereinfacht werden, und es besteht die Möglichkeit, die Kosten der elektrischen Servolenkvorrichtung zu mindern und die Größe und das Gewicht des Schneckenhalteteils zu verringern.
Gemäß der elektrischen Servolenkvorrichtung nach Anspruch 8 ist es möglich, die elastischen Elemente zu positionieren, ohne durch die Position des Wälzlagers beeinträchtigt zu sein, wodurch eine größere Flexibilität bei der Ausgestaltung gegeben ist.
Gemäß der elektrischen Servolenkvorrichtung nach Anspruch 9 ist es möglich, den Abstand zwischen den Drehmittelpunkten der Schnecke und des Schneckenrads einzustellen und den Grad des Spiels in dem kämmenden Bereich von Schnecke und Schneckenrad zu verringern.

Claims

Elektrische Servolenkvorrichtung mit einer Schnecke, die von einem Lenkunterstützungs-Elektromotor gedreht wird, einer Lagereinrichtung zum Halten der Schnecke und einem Schneckenrad, das mit der Schnecke kämmt und mit einem Lenkmechanismus verbunden ist, zur Lenkunterstützung durch die Drehung des Elektromotors, wobei die Lagereinrichtung aufweist: ein Wälzlager (9; 17) mit einem Innenring (9b; 17b), in den zum drehbaren Halten der Schnecke (6) ein Wellenteil (6b; 6c) an einer Stirnseite der Schnecke (6) eingesetzt ist; ein erstes elastisches Element (21), das in Kontakt mit dem Innenumfang des Innenrings (9b; 17b) des Wälzlagers (9; 17) angeordnet ist und aufgrund einer in axialer Richtung auf die Schnecke (6) aufgebrachten Kraft in axialer Richtung der Schnecke (6) dehnbar ist; und zwei zweite elastische Elemente (22, 23) zum Beschränken der Bewegung der Schnecke (6) in axialer Richtung, wobei die zweiten elastischen Elemente (22, 23) derart an der Schnecke (6) oder dem Innenring (9b; 17b) gehalten sind, dass sie mit beiden Enden des Innenrings (9b; 17b) des Wälzlagers (9; 17) in Kontakt stehen, wobei das erste elastische Element (21) und die zweiten elastischen Elemente (22, 23) einstückig als Bewegungsbeschränkungselement (20) ausgebildet sind.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eines der zweiten elastischen Elemente (22, 23) eine kleinere in axialer Richtung der Schnecke (6) wirkende Bewegungsbeschränkungskraft aufweist als das andere.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste elastische Element (21) aufweist: einen zylindrischen Teil (21a); und einen ringförmigen Vorsprungsteil (21b), der in radialer Richtung der Schnecke (6) am Außenumfang des zylindrischen Teils (21a) vorsteht.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Ringelement (18) zwischen dem Innenumfang des ersten elastischen Elements (21) und der Schnecke (6) aufweist.
Elektrische Servolenkvorrichtung mit einer Schnecke, die von einem Lenkunterstützungs-Elektromotor gedreht wird, einer Lagereinrichtung zum Halten der Schnecke und einem Schneckenrad, das mit der Schnecke kämmt und mit einem Lenkmechanismus verbunden ist, zur Lenkunterstützung durch die Drehung des Elektromotors, wobei die Lagereinrichtung aufweist: ein Wälzlager (9; 17) mit einem Innenring (9b; 17b), in das zum drehbaren Halten der Schnecke (6) ein Wellenteil (6b; 6c) an einer Stirnseite der Schnecke (6) eingesetzt ist; ein erstes elastisches Element (21), das in Kontakt mit dem Innenumfang des Innenrings (9b; 17b) des Wälzlagers (9; 17) angeordnet ist und aufgrund einer in axialer Richtung auf die Schnecke (6) aufgebrachten Kraft in axialer Richtung der Schnecke (6) biegbar ist; und zwei zweite elastische Elemente (22, 23) zum Beschränken der Bewegung der Schnecke (6) in axialer Richtung, wobei die zweiten elastischen Elemente (22, 23) derart an der Schnecke (6) oder dem Innenring (9b; 17b) gehalten sind, dass sie mit beiden Enden des Innenrings (9b; 17b) des Wälzlagers (9; 17) in Kontakt stehen; wobei das erste elastische Element (21) und die zweiten elastischen Elemente (22, 23) O-Ringe sind.
Elektrische Servolenkvorrichtung mit einer Schnecke, die von einem Lenkunterstützungs-Elektromotor gedreht wird, einer Lagereinrichtung zum Halten der Schnecke und einem Schneckenrad, das mit der Schnecke kämmt und mit einem Lenkmechanismus verbunden ist, zur Lenkunterstützung durch die Drehung des Elektromotors, wobei die Lagereinrichtung aufweist: ein Wälzlager (9) mit einem Innenring (9b), in das zum drehbaren Halten der Schnecke (6) und zum Halten der Schnecke (6) derart, dass die Schnecke (6) in axialer Richtung drehbar ist, ein Wellenteil (6b) an einer Stirnseite der Schnecke (6) eingesetzt ist; eine Spanneinrichtung (36) zum Drücken des Innenrings (9b) des Wälzlagers (9) in axialer Richtung der Schnecke (6); und elastische Elemente (37, 38) zum Beschränken der Bewegung der Schnecke (6) in beiden Richtungen entlang der axialen Richtung in einem Zustand, in dem die von der Presseinrichtung (36) bewirkte Bewegung des Innenrings (9b) des Wälzlagers (9) gestoppt ist.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung ein Gleitlager (28) aufweist, in dem der andere Endteil (6c) der Schnecke (6) eingesetzt ist.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Elemente (37, 38) in Kontakt mit dem Innenring (9b) der Lagereinrichtung angeordnet sind.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (6) um ein von dem Wälzlager (9) gehaltenes Teil kippbar ist, und ferner eine Drückeinrichtung (12) zum Drücken der Schnecke (6) in Richtung des Schneckenrads (7) vorgesehen ist.