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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Bewegungsumsetzvorrichtung zum
Umsetzen von Drehbewegung in Linearbewegung oder zum Umsetzen von
Linearbewegung in Drehbewegung, und sie betrifft ferner eine Servolenkvorrichtung,
in der die Bewegungsumsetzvorrichtung als ein Hauptbestandteil verwendet
wird.
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In
der Praxis sind elektrische Servolenkvorrichtungen bekannt, die
derart aufgebaut sind, daß ein
elektrischer Lenkunterstützungsmotor
entsprechend der Lenkbetätigung
angetrieben und die Drehkraft des Motors zur Lenkunterstützung auf
einen Lenkmechanismus übertragen
wird. Die meisten derartigen Servolenkvorrichtungen sind derart
aufgebaut, daß der
Lenkunterstützungsmotor
um eine Lenkwelle (eine Zahnstange oder dergleichen in einem Zahnstangenlenkmechanismus)
vorgesehen ist, welche mit den lenkbaren Rädern (im allgemeinen das rechte
und das linke Vorderrad) verbunden ist. Die Drehkraft des Motors
wird direkt an die Lenkwelle übertragen,
wodurch die Lenkwelle in axialer Richtung bewegt wird, so daß der Lenkvorgang
unterstützt
wird.
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Um
einen derartigen Aufbau zu erreichen, ist eine Bewegungsumsetzvorrichtung
zum Umsetzen der Drehung des Motors in axial gerichtete Bewegung
der Lenkwelle erforderlich. Bei herkömmlichen Vorrichtungen, wie
beispielsweise in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 61-191468
(1986) offenbart, findet verbreitet eine Bewegungsumsetzvorrichtung
mit einer Kugelumlaufspindel Verwendung.
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Bei
der in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 61-191468 (1986)
offenbarten Bewegungsumsetzvorrichtung ist eine Gewindenut auf dem
Außenumfang
der Lenkwelle ausgebildet, während
eine Kugelmutter, die über
eine Anzahl von Kugeln mit der Gewindenut in Verbindung steht, in
einem Gehäuse
zum Stützen
der Lenkwelle angeordnet ist, wobei die Bewegung der Kugelmutter
in axialer Richtung begrenzt ist. Die Drehkraft des Motors für die Lenkunterstützung wird
an die Kugelmutter übertragen
und die mit der Gewindenut versehene Lenkwelle wird unter Verwendung
der durch die Drehung bewirkten Schraubenbewegung der Gewindenut
in axialer Richtung bewegt.
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Da
eine derartige herkömmliche
Bewegungsumsetzvorrichtung die Drehung der Kugelmutter die Drehung
der Kugelmutter in die axial gerichtete Bewegung der Lenkwelle entsprechend
der Rollbewegung der dazwischen befindlichen Kugeln umsetzt, wird
eine hohe Übertragungseffizienz
erreicht. Da ferner die Vorrichtung, welche den Lenkunterstützungsmotor
aufweist, kompakt in einem begrenzten Raum um die Lenkwelle aufgebaut
sein kann, kann die Vorrichtung der Forderung nach einer Verringerung
des Einbauraums nachkommen.
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Jedoch
ist bei der genannten herkömmlichen Bewegungsumsetzvorrichtung
vom Kugelumlaufspindeltyp eine hohe Genauigkeit bei der auf dem Außenumfang
der Lenkwelle gebildeten Gewindenut erforderlich, woraus sich das
Problem einer Vielzahl von Bearbeitungsschritten ergibt. Ferner
ist eine erheblicher Arbeitsaufwand für das Einstellen der Passung
zwischen der Lenkwelle und der Kugelmutter mittels der Kugeln erforderlich,
woraus sich das Problem ergibt, daß die Zahl der Montageschritte
erhöht ist.
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Da
darüber
hinaus die mehreren in die Gewindenut eingesetzten Kugeln mittels
eines in der Kugelmutter vorgesehenen Umlaufmechanismus in Umlauf
gehalten werden, ergibt sich das Problem, daß die Struktur der Kugelmutter
kompliziert wird. Aufgrund der Zirkulation der Kugeln im Umlaufmechanismus
ist das Entste hen von Kugelkollisionsgeräuschen, welche der Fahrer als
harsche Knirschgeräusche
hört, unvermeidbar.
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Unter
diesen Umständen
besteht ein Bedarf an einer neuartigen kompakten Bewegungsumsetzvorrichtung,
die in der Lage ist, die genannten Nachteile der Bewegungsumsetzvorrichtung
vom Kugelumlaufspindeltyp für
die Übertragung
der Drehung des Lenkunterstützungsmotors
auf die Lenkwelle mit einer hohen Übertragungseffizienz zu überwinden, die
zu derjenigen der Bewegungsumsetzvorrichtung des Kugelumlaufspindeltyps äquivalent
ist.
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Eine
Bewegungsumsetzvorrichtung, die diesem Bedarf entgegenkommt, ist
beispielsweise in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 59-12898 (1984)
offenbart. Die in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 59-12898
(1984) offenbarte Bewegungsumsetzvorrichtung weist eine in axialer
Richtung bewegbar gestützte
bewegbare Welle, einen drehenden Zylinder, der um seine Achse drehbar
gestützt
ist und den Umfang der bewegbaren Welle koaxial umgibt, und mehrere
Vorschubringe auf, die exzentrisch an der Innenseite des drehenden
Zylinders abgestützt
sind und deren Innenflächen
an einem Umfangsbereich der Umfangsfläche der bewegbaren Welle angreifen.
Als Vorschubringe werden Wälzlager
verwendet, die mehrere Rollkörper
wie Kugeln und Walzen zwischen ihrem Innenring und ihrem Außenring
aufweisen, wobei der Innendurchmesser der Innenringe ausreichend
größer als
der Außendurchmesser
der bewegbaren Welle ist.
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Darüber hinaus
offenbart die Japanische Offenlegungsschrift Nr. 59-9351 (1984)
eine ähnliche Bewegungsumsetzvorrichtung,
bei der eine Gewindenut auf einer Außenumfangsfläche einer
bewegbaren Welle ausgebildet ist und um Innenringe von Vorschubringen
vorgesehene Eingriffsvorsprünge
in Eingriff mit der Gewindenut stehen, so daß der Eingriff verstärkt wird.
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Wenn
bei diesen herkömmlichen
Bewegungsumsetzvorrichtungen der Drehzylinder um seine Achse dreht,
drehen sich die auf dem Drehzylinder gehaltenen Vor schubringe, wobei
deren Innenringe in Eingriff mit der bewegbaren Welle stehen, und die
bewegbare Welle wird durch eine Komponente der Axialkraft durch
den Bereich des Zusammengriffs mit dem Innenring axial bewegt, wodurch
die Drehung des Drehzylinders in die axiale Bewegung der bewegbaren
Welle umgesetzt wird.
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Da
die Rollbewegung der Vorschubringe zu diesem Zeitpunkt über die
Wälzkörper, wie
zwischen den Innenringen und den Außenringen befindliche Kugeln
und Walzen, erzeugt wird, zeigt die genannte Bewegungsumsetzung
eine Übertragungseffizienz, die
im wesentlichen zu derjenigen einer herkömmlichen Bewegungsumsetzvorrichtung äquivalent
ist. Da diese Wälzkörper zwischen
den Innenringen und den Außenringen
mit unveränderter
Position der Ringe zueinander gehalten sind, tritt keine Kollision
der Wälzkörper auf
und die Laufruhe wird verbessert. Ferner hat der Drehzylinder einen
einfachen Aufbau, bei dem die mehreren Vorschubringe (Lager) an
seiner Innenseite gehalten sind, so daß diese Vorrichtung eine gegenüber der
herkömmlichen
Bewegungsumsetzvorrichtung vom Kugelumlaufspindeltyp stark vereinfachten
Aufbau aufweist.
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Jedoch
ist es selbst bei der Bewegungsumsetzvorrichtung mit dem genannten
Aufbau unvermeidbar, den Eingriff zwischen den Vorschubringen und
der bewegbaren Welle einzustellen, um eine zufriedenstellende Bewegungsumsetzung
zu erreichen.
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Das
erläuternde
Diagramm der 1 zeigt den Eingriff zwischen
den Vorschubringen und der bewegbaren Welle der in der Japanischen
Offenlegungsschrift Nr. 59-12898 (1984) offenbarten Bewegungsumsetzvorrichtung.
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Wie
in 1 dargestellt, sind mehrere Vorschubringe 63 (von
denen nur einer dargestellt ist) derart aufgebaut, daß mehrere
Kugeln zwischen Innenringen 63a und Außenringen 63b vorgesehen sind.
Der Vorschubring 63 wird in eine Montageöffnung 60 eingesetzt,
die eine dem Außendurchmesser
des Außenrings 63b entsprechende
Weite aufweist und einen Drehzylinder 6 an einer vorbestimmten Stelle
durchsetzt. Der Vorschubring 63 ist derart aufgebaut, daß ein blockförmiges Druckstück 61,
das von einer Seite der Montageöffnung 60 her
eingesetzt wird, in Kontakt mit einer Hälfte des Außenrings 63b gebracht
wird. Die Druckstücke 61 werden
zusammen durch auf der Außenseite
des Drehzylinders 6 angebrachte zylindrische Federn 62 zurückgehalten,
so daß sie
nicht aus den Montageöffnungen 60 rutschen
können.
In diesem Zustand greifen die Innenringe 63a der Vorschubringe 63 an
der bewegbaren Welle 7 auf der Seite an, auf der sie in
Kontakt mit den Druckstücken 61 stehen.
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Bei
diesem herkömmlichen
Aufbau ist der Eingriff zwischen jedem der mehreren Vorschubringe 63 und
der bewegbaren Welle 7 durch die Genauigkeit der Abmessung
("X" in 1)
zwischen den Innen- und den Außenflächen jedes
der Druckstücke 61 bestimmt.
Es ist daher beim Einstellen des Eingriffs erforderlich, die Abmessung
der Druckstücke 61 anzupassen,
die einen ungleichförmigen
Querschnitt aufweisen, bei dem die Innenseite er Außenform
der Vorschubringe 63 und die Außenseite der Außenform
der Drehzylinder 6 entspricht. Daraus ergibt sich der Nachteil,
daß zahlreiche
Verarbeitungsschritte erforderlich sind.
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Da
darüber
hinaus die Eingriffsfestigkeit zwischen den Vorschubringen 63 und
der bewegbaren Welle 7 von den Federkräften der elastisch an den Außenseiten
der Druckstücke 61 anliegenden
Federn 62 abhängt,
ist es schwierig, ausreichende Eingriffsfestigkeit zu erreichen.
Infolgedessen ist es, wie in Zusammenhang mit der Servolenkvorrichtung
erwähnt,
schwierig diese Struktur in einem Bereich anzuwenden, in dem die Übertragung
einer großen Kraft
zwischen dem Drehzylinder 6 und der bewegbaren Welle 7 erforderlich
ist.
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Wie
in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 59-9351 (1984) offenbart,
kann die Verstärkung des
Eingriffs durch Ausbilden einer Gewindenut auf der Außenumfangsfläche der
bewegbaren Welle verbessert werden. Jedoch ist es selbst bei dem
Aufbau gemäß der Japanischen
Offenlegungsschrift Nr. 59-9351 (1984) für das Erreichen eines geeigneten Eingriffs
zwischen den Vorschubringen und der bewegbaren Welle erforderlich,
die Genauigkeit der Bearbeitung und der Montage jeweiliger Teile
zu verbessern. Infolgedessen ist eine große Zahl an Bearbeitungsschritten
erforderlich, einschließlich
der Anpassung der Abmessungen eines Abstandhalters, der eine Seite
des Vorschubrings berührt.
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Wenn
des weiteren eine Servolenkvorrichtung unter Verwendung der zuvor
genannten Bewegungsumsetzvorrichtung als Hauptbestandteil aufgebaut
ist, wird eine externe Kraft, beispielsweise eine Reaktionskraft
von den lenkbaren Rädern,
die mit beiden Enden der als die bewegbare Welle dienenden Lenkwelle
verbunden sind, auf die Lenkwelle aufgebracht, und es wirkt eine
radiale Last in verschiedene Richtungen. Bei der Bewegungsumsetzvorrichtung
mit dem zuvor beschriebenen Aufbau ist jedoch die bewegbare Welle
in radialer Richtung nur durch die mehreren Vorschubringe entlang
eines Längserstreckungsbereichs
des Drehzylinders abgestützt.
Diese Vorschubringe sind jedoch nur an einer Stelle in Umfangsrichtung
mit einem Teil der Umfangsfläche
der bewegbaren Welle in Eingriff und die Vorschubringe können nur
die radiale Last aufnehmen, die auf die jeweiligen Eingriffspositionen
gerichtet ist. Es ist infolgedessen schwierig, die bewegbare Welle,
auf welche die in verschiedene Richtungen einwirkende radiale Kraft
einwirkt, stabil abzustützen.
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Zur
Lösung
dieser schwierigen Probleme des herkömmlichen Aufbaus werden drei
oder mehr Vorschubringe verwendet und ihre Eingriffspositionen in
im wesentlichen gleichmäßigen Intervallen
in Umfangsrichtung vorgesehen, so daß die Vorschubringe durch ihre
Synergiewirkung die in verschiedene Richtungen wirkende radiale
Last aufnehmen. In diesem Fall ist jedoch die bewegbare Welle durch
die Vorschubringe an einer Stelle der jeweiligen Eingriffspositionen
gestützt,
weshalb es erforderlich ist, die Größe der Vorschubringe zu erhöhen, um
die gewünschte
Fähigkeit
zur Aufnahme der radialen Last zu erreichen. Dies verursacht ferner
das Problem, daß auch
die Größe des Drehzylinders,
der drei oder mehr Vorschubringe dieser Größe aufnimmt, zunehmen muß, weshalb
es schwierig ist, die Bewegungsumsetzvorrichtung mit dieser Struktur äquivalent
zur Bewegungsumsetzvorrichtung vom Kugelumlaufspindeltyp zu miniaturisieren.
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Das
genannte Problem kann gelöst
werden, indem ein Lager zum Stützen
der bewegbaren Welle in radialer Richtung an einem Bereich des Gehäuseinnendurchmessers
auf der Außenseite
des Endbereichs des Drehzylinders vorgesehen wird. Die Gewindenut
zum Verstärken
des Eingriffs mit den Vorschubringen ist, wie zuvor erwähnt, jedoch
auf der Außenumfangsfläche der
bewegbaren Welle ausgebildet, und diese Gewindenut steht entsprechend
der Bewegung der bewegbaren Welle in gleitend verschiebbarem Kontakt
mit dem Lager, wie zuvor erwähnt,
wodurch ein exzentrischer Verschleiß des Lagers entsteht, so daß kein zufriedenstellender
Stützzustand
beibehalten werden kann. Die Form der Gewindenut wird ferner durch
den Gleitkontakt mit dem Lager verändert, woraus sich das Problem
einer Verschlechterung des Eingriffs der Vorschubringe ergibt.
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Der
Oberbegriff des Anspruchs 1 betrifft eine Bewegungsumsetzvorrichtung
wie sie in
DE 41 43 020
A1 offenbart ist. Diese Bewegungsumsetzvorrichtung weist
eine sich axial durch einen Zylinder erstreckende Welle mit einer
Gewindenut auf. Der Zylinder weist vier Vorschubringe auf, von denen
jeder in einem spitzen Winkel zur senkrecht zur Wellenachse verlaufenden
Ebene angeordnet ist. Jeder der Vorschubringe ist in eine Bohrung
eingesetzt, die sich von einem Ende des entsprechenden Zylinderbereichs
aus erstreckt. Daher ist jeder Vorschubring einem entsprechenden
Ende des Zylinderbereichs zugeordnet. Dies erfordert, daß der Zylinder
aus mehreren Bereichen besteht, die axial miteinander verbunden
sind.
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EP 0 410 032 A1 und
EP 0 606 509 A1 offenbaren
Bewegungsumsetzvorrichtungen mit einem Zylinder und einer sich hindurch
erstreckenden Welle, wobei die Welle eine auf der Umfangsfläche ausgebildete
Gewindenut aufweist. Die Vorschubringe zum Eingriff in die Gewindenut
der Welle sind in schlitzförmigen Öffnungen
im Zylinder angebracht.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bewegungsumsetzvorrichtung
mit einfachem Aufbau zu schaffen, die in der Lage ist, den Eingriffszustand
nach der Montage leicht einzustellen, den festen Eingriff zwischen
an einem Drehzylinder gehaltenen Vorschubringen und einer bewegbaren
Welle sicher zu bewerkstelligen, und die Drehbewegung des Drehzylinders
sicher in eine Linearbewegung der bewegbaren Welle und umgekehrt
umzusetzen, und eine Servolenkvorrichtung zu schaffen, welche die
Bewegungsumsetzvorrichtung verwendet.
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Die
erfindungsgemäße Bewegungsumsetzvorrichtung
ist durch Anspruch 1 definiert.
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Ein
erster Aspekt der erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung
betrifft die beiden an den Außenseiten
angeordneten, am Drehzylinder gehaltenen Vorschubringe, welche zur
Befestigung in die Befestigungsbereiche eingesetzt werden sollen, welche
an beiden Endflächen
des Drehzylinders derart ausgebildet sind, daß die Öffnungen des axialen Querschnittsformen
der beiden Vorschubringe entsprechen, wobei die beiden Vorschubringe
derart befestigt werden, daß ihre
gesamte Außenumfangsfläche umschlossen
ist und ihre jeweilige Innenumfangsfläche mit hoher Festigkeit in
Eingriff mit der Gewindenut auf dem Außenumfang der bewegbaren Welle
steht. Der mittlere Vorschubring ist in einen Befestigungsbereich
eingesetzt, der auf dem Drehzylinder mit einer schlitzförmigen Öffnung ausgebildet
ist, und die geeigneten Eingriffsbedingungen sämtlicher Vorschubringe werden
durch Einstellen der Position des mittleren Vorschubrings erreicht.
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Ein
vom ersten Aspekt abhängiger
zweiter Aspekt der Erfindung sieht eine Bewegungsumsetzvorrichtung
vor, bei der die Eingriffsposition zwischen dem Rest der Vorschubringe
und der Gewindenut sich auf der der Öffnung des Befestigungsbereichs gegenüberliegenden
Seite befindet, so daß sie
sich in Umfangsrichtung an einer anderen Position befindet als die
Eingriffspositionen der beiden Vorschubringe an den beiden Enden,
ferner mit einer Eingriffseinstelleinrichtung, die an der Umfangswand
des drehenden Zylinders angebracht ist, um den Außenumfang
des Rests der Vorschubringe in Richtung der Öffnung des Befestigungsbe reichs
zu drücken,
so daß die
Bedingungen des Eingriffs der drei oder mehr Vorschubringe in die
Gewindenut kollektiv eingestellt werden.
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Bei
der Bewegungsumsetzvorrichtung nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden
Erfindung werden, wenn der mittlere Vorschubring durch Betätigen der
Eingriffseinstelleinrichtung gedrückt wird, um einen geeigneten
Eingriff mit der bewegbaren Welle zu erreichen, die Bedingungen
des Eingriffs der beiden Vorschubringe an den beiden Enden, deren
Eingriffstellen in Umfangsrichtung voneinander verschieden gewählt sind,
zusammen auf geeignete Weise eingestellt. Infolgedessen wird der
zum Einstellen erforderliche Aufwand und die einhergehende Arbeit
verringert.
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Darüber hinaus
verwendet eine Servolenkvorrichtung nach einem ersten Aspekt der
Erfindung, die der Übertragung
der Drehkraft eines gemäß der Lenkbetätigung anzutreibenden
Motors an eine Lenkwelle und dem Bewegen der Lenkwelle in axiale Richtung
zur Unterstützung
des Lenkvorgangs dient, die Bewegungsumsetzvorrichtung nach dem
ersten oder dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung als Hauptbauteil.
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Bei
der Servolenkvorrichtung nach dem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung dient als Übertragungsmechanismus
zwischen dem Servolenkmotor zur Lenkwelle die erfindungsgemäße Bewegungsumsetzvorrichtung,
welche die sichere Bewegungsumsetzung mit einem einfachen Aufbau
gewährleistet,
und bei der die Betriebsgeräusche
gering sind. Somit kann eine Servolenkvorrichtung mit ausgezeichneter
Ruhe gebildet werden, bei der die Bewegungsumsetzvorrichtung mit
dem Motor in kompakter Weise um die Lenkwelle angeordnet werden kann.
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Die
genannten und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben
sich deutlicher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
in Zusammenhang mit den zugehörigen
Zeichnungen.
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Kurzbeschreibung der verschiedenen
Ansichten der Zeichnungen
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1 zeigt
ein erläuterndes
Diagramm des Eingriffs zwischen einem Vorschubring und einer bewegbaren
Welle in einer herkömmlichen
Bewegungsumsetzvorrichtung;
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2 ist
eine teilweise geschnittene Darstellung des Aufbaus eines wesentlichen
Teils eines ersten Ausführungsbeispiels
einer Servolenkvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung;
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3 zeigt
eine teilweise geschnittene Darstellung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung
des ersten Ausführungsbeispiels;
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4 zeigt
einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in 3;
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5 ist
eine teilweise weggebrochene perspektivische Darstellung der Umgebung
des Endbereichs eines Drehzylinders der erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung
nach dem ersten Ausführungsbeispiel;
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6 ist
ein erklärendes
Diagramm zur Darstellung eines Befestigungszustands eines mittleren Vorschubrings
der erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung
nach dem ersten Ausführungsbeispiel;
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7A ist
eine Seitenansicht einer anderen Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung
des ersten Ausführungsbeispiels;
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7B ist
ein Querschnitt in Vorderansicht einer anderen Ausbildungsform der
erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung
nach dem ersten Ausführungsbeispiel;
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8A ist
eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bewebungsumsetzvorrichtung
nach dem ersten Ausführungsbeispiel;
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8B ist
ein Querschnitt in Vorderansicht eine r anderen Ausbildungsform
der erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung
nach dem ersten Ausführungsbeispiel;
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9 ist
eine teilweise quergeschnittene Vorderansicht des Aufbaus eines
wesentlichen Teils der Servolenkvorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel
mit der erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung;
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10 ist
eine teilweise quergeschnittene Vorderansicht des Aufbaus der erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung
nach dem zweiten Ausführungsbeispiel;
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11 ist
ein vergrößerter Querschnitt
des Vorschubrings der erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung
nach dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Im
folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen, welche Ausführungsbeispiele
derselben zeigen, näher
beschrieben. 2 ist eine teilweise geschnittene
Darstellung des Aufbaus eines wesentlichen Teils eines ersten Ausführungsbeispiels
einer Servolenkvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung.
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Eine
als bewegbare Welle ausgebildete Zahnstange 2 ist auf der
Innenseite eines zylindrischen Zahnstangengehäuses 20 in axialer
Richtung bewegbar gestützt und
erstreckt sich in einem (nicht dargestellten) Fahrzeugrahmen nach
links und rechts. Beide Enden der Zahnstange 2, die aus
dem Zahnstangengehäuse 20 vorstehen,
sind mit den nicht dargestellten lenkbaren Rädern (im allgemeinen das rechte
und das linke Vorderrad) über
Querlenker verbunden.
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Ein
Zahnradgehäuse 21 ist
im Mittelbereich des Zahnstangengehäuses 20 derart vorgesehen, daß sich ihre
Achsmitten schneiden. Eine Zahnradwelle 22 ist im Zahnradgehäuse 21 um
seine Achse drehbar gestützt.
In 2 ist nur ein aus dem oberen Bereich des Zahnradgehäuses 21 vorstehendes Ende
der Zahnradwelle 22 dargestellt. Die Zahnradwelle 22 ist
mit dem nicht dargestellten Lenkrad über das vorstehende Ende verbunden
und dreht sich entsprechend der Betätigung des Lenkrads um seine Achse.
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Ein
nicht dargestelltes Zahnrad ist einstückig mit einem sich in das
Zahnradgehäuse 21 erstreckenden
unteren Bereich der Zahnradwelle 22 ausgebildet. Ferner
sind nicht dargestellte Zahnstangenzähne über eine geeignete Länge der
Zahnstange 2 ausgebildet, die im Zahnstangengehäuse 20 einschließlich des
Kreuzungsbereichs des Zahnradgehäuses 22 abgestützt ist.
Die Zahnstangenzähne kämmen mit
dem Zahnrad am unteren Bereich der Zahnradwelle 22. Die
Drehung der Zahnradwelle 22 aufgrund der Betätigung des
Lenkrades wird durch das Zusammengreifen von Zahnrad und Zahnstangenzähnen in
eine axial gerichtete Bewegung der Zahnstange 2 umgesetzt,
und die Bewegung der Zahnstange 2 im Zahnstangengehäuse 20 wird über die
Querlenker zum Lenken auf das rechte und das linke Rad übertragen.
Auf diese Weise ist ein Zahnstangengetriebelenkmechanismus, der
entsprechend der Betätigung
des Lenkrads arbeitet, aufgebaut.
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Die
in den Zeichnungen dargestellte Servolenkvorrichtung unterstützt die
in der vorgenannten Weise ausgeführte
Lenkung mittels der Drehkraft eines Elektromotors. Ein Lenkkraftunterstützungsmotor 3 ist
als bürstenloser
Dreiphasen-Motor ausgebildet, bei dem ein Stator 31 an
der Innenumfangsfläche
eines zylindrischen Motorgehäuses 30 angebracht
ist, und ein koaxial im Stator 31 angeordne ter Rotor 32 im
Motorgehäuse 30 vorgesehen
ist, welches einstückig
ausgebildet ist, indem der Durchmesser über eine geeignete Länge des
Mittelbereichs des die Zahnstange 2 umgebenden Zahnstangengehäuses 20 vergrößert ist.
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Der
Rotor 32 ist derart aufgebaut, daß ein Magnetpol 33,
welcher der Innenfläche
des Stators 31 mit einem kleinen Zwischenraum zugewandt
ist, an einer Außenumfangsfläche eines
zylindrischen Teils gehalten ist, dessen Innendurchmesser größer als
der Außendurchmesser
Zahnstange 2 ist. Der Rotor 32 ist um die Achse
des Motorgehäuses 30 durch ein
rechtes und ein linkes Kugellager 34 und 36 drehbar
gestützt
und dreht in beide Richtungen entsprechend der Aktivierung des Stators 31.
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Die
Drehung des Rotors 32 als Drehteil des Motors 3 wird
in eine axial gerichtete Bewegung der Zahnstange 2 durch
die Betätigung
einer erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung 1 umgesetzt,
welche zur Übertragung
auf einer Seite des Rotors 32 angeordnet ist.
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Die
Bewegungsumsetzvorrichtung 1 weist einen Drehzylinder 10,
der die Außenseite
der bewegbaren Zahnstange 2 umgibt, mehrere Vorschubringe 11 (drei
in der Zeichnung), die in dem Drehzylinder 10 in axialer
Richtung angeordnet und gehalten sind, und eine Gewindenut 12 auf,
welche auf der Außenumfangsfläche der
Zahnstange 2 über
eine vorgestimmte Länge
derselben einschließlich
der Innenseite des Drehzylinders 10 ausgebildet ist. Der
Drehzylinder 10 ist drehbar an einem erweiterten Bereich des
Motorgehäuses 30 als
Gehäuse
durch ein Vier-Punkt-Kontakt-Kugellager 13 gestützt, dessen Innenring
einstückig
mit dem Mittelbereich des Drehzylinders 10 ausgebildet
ist. Der Drehzylinder 10 ist koaxial mit einem Endbereich
des Rotors 32 über eine
Verbindungsmuffe 36 verbunden. Ein derartiger Aufbau bewirkt
die Drehung des Drehzylinders 10 um seine Achse gemäß der Drehung
des Motors 3.
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3 ist
eine teilweise quergeschnittene Seitenansicht des Aufbaus der Bewegungsumsetzvorrichtung 1 und 4 ist
ein Querschnitt im wesentlichen entlang der Linie IV-IV der 3.
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Wie
in 3 dargestellt, sind die am Drehzylinder 10 gehaltenen
Vorschubringe 11 Kugellager, die mehrere Kugeln zwischen
einem Außenring
und einem Innenring enthalten und einen Innendurchmesser aufweisen,
der ausreichend größer als
der Außendurchmesser
der durch die Vorschubringe 11 geführten Zahnstange 2 ist.
Jeder Vorschubring 11 ist in dem Drehzylinder 10 derart
angebracht, daß seine axiale
Mitte in bezug zum Drehzylinder 10 geneigt ist. Die gesamte
Innenumfangsfläche
des Innenrings jedes Vorschubrings 11 ist mit einem Eingriffsvorsprung 11a ausgebildet,
der eine halbkreisförmige axiale
Querschnittform hat, die dem Querschnitt der auf dem Außenumfang
der Zahnstange 2 gebildeten Gewindenut 12 entspricht.
Das Bezugszeichen 13a in 3 bezeichnet
einen Bereich, der den Innenring des Vier-Punkt-Kontakt-Kugellagers 13 bildet
und eine Kugelnut aufweist.
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Der
Neigungswinkel der axialen Mitte jedes Vorschubrings 11 ist
derart eingestellt, daß er
im wesentlichen gleich dem Steigungswinkel der im Außenumfang
der Zahnstange 2 gebildeten Gewindenut 12 ist.
Ferner steht jeder Vorschubring 11 mittels des Eingriffsvorsprungs 11a in
Eingriff mit der Gewindenut 12, wobei der Vorsprung an
dem Innenring an einer Umfangsposition ausgebildet ist, an der ihre Neigung
mit der Neigung der Gewindenut 12 zusammenfällt. Die
beiden Vorschubringe 11 auf beiden Außenseiten des Drehzylinders 10 und
der eine mittlere Vorschubring 11 sind ferner mit zueinander
entgegengesetzten Neigungsrichtungen angebracht, und ihre Positionen
des Eingriffs in die Gewindenut 12 sind, wie durch A und
B in 4 angegeben, einander in radialer Richtung entgegengesetzt
gewählt, d.h.
um ungefähr
180° phasenverschoben.
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Bei
der derart aufgebauten Bewegungsumsetzvorrichtung 1 dreht
der Drehzylinder 10 um seine Achse entsprechend der Drehung
des Motors 3 zur Lenkunterstützung und die drei Vorschubringe 11,
die im Drehzylinder 10 gehalten sind, werden durch die Drehung
des Drehzylinders 10 gedreht. Da der Innenring jedes Vorschubrings 11 über den
auf seinem Innenumfang ausgebildeten Eingriffsvorsprung 11a in
Eingriff mit der auf dem Außenumfang
der Zahnstange 2 ausgebildeten Gewindenut 12 steht,
rollt der Innenring entlang der Gewindenut 12, wobei die
Bedingung des Eingriffs bestehen bleibt. Entsprechend der Rollbewegung
des Innenrings jedes Vorschubrings 11 wird, da eine Kraft
entlang der Gewindenut 12 an den Eingriffpositionen A und
B jedes Vorschubrings 11 aufgebracht wird, die Zahnstange 2 durch eine
axiale Komponente der Kraft gedrückt,
so daß sie
sich in axialer Richtung bewegt.
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Durch
diese Betätigung
der Bewegungsumsetzvorrichtung 1 wird die Drehung des Lenkunterstützungsmotors 3 in
die axiale Bewegung der Zahnstange 2 innerhalb des Zahnstangengehäuses 20 umgesetzt,
und die Bewegung wird an das nicht dargestellte rechte und linke
lenkbare Rad über
die Querlenker übertragen.
Somit wird das Lenken entsprechend der Betätigung des Lenkrads durch die
erzeugte Kraft des Motors 3 unterstützt.
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Die
Bewegungsumsetzvorrichtung 1 sowie der Motor 3 mit
der genannten Ausbildung können kompakt
und koaxial um die Zahnstange 2 herum angeordnet werden.
Die Bewegungsumsetzvorrichtung 1 hat ferner dahingehend
einen einfachen Aufbau, daß die
mehreren Vorschubringe 11 in dem Drehzylinder 10 gehalten
sind und die Gewindenut 12 auf dem Außenumfang der als bewegbare
Welle dienenden Zahnstange 2 ausgebildet ist. Infolgedessen kann
bei der Bewegungsumsetzvorrichtung 1 die im Vergleich mit
einer Bewegungsumsetzvorrichtung vom Kugelumlaufspindeltyp einfache
Ausbildung realisiert werden.
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Darüber hinaus
sind die Vorschubringe 11 die Kugellager mit mehreren Kugeln
zwischen den Innen- und den Außenringen,
und die Kugeln rollen ohne Veränderung
ihrer Relativpositionen, so daß keine
Möglichkeit
einer Kollision derselben besteht. Infolgedessen sind die Betriebsgeräusche leiser
als bei der Bewegungsumsetzvorrichtung vom Kugelumlaufspindeltyp,
weshalb der Betrieb ruhig abläuft.
Als die Vorschubringe 11 können auch Wälzlager, die Wälzkörper anstelle von
Kugeln zwischen dem Innen- und dem Außenring aufweisen, verwendet
werden.
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Wie
zuvor erwähnt
handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung 1 um
eine ausgezeichnete Vorrichtung, die in der Lage ist, sowohl einen
einfachen Aufbau, als auch einen leisen Betrieb zu verwirklichen,
jedoch ist es zum wirksamen Umsetzen der Drehung des Drehzylinders 10 in
die axiale Bewegung der als bewegbare Welle dienenden Zahnstange 2 wichtig,
den korrekten Eingriff zwischen den am Drehzylinder 10 angebrachten
Vorschubringen 11 und der auf der Außenumfangsfläche der
Zahnstange 2 ausgebildeten Gewindenut 12 herzustellen,
und ferner den Einstellvorgang zur Herstellung des korrekten Eingriffs
einfach zu gestalten.
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Bei
der vorliegenden Erfindung sind die Vorschubringe 11 am
Drehzylinder 10 wie im folgenden beschrieben angebracht,
und der geeignete Eingriff wird sicher hergestellt und der hierfür erforderliche Einstellvorgang
ist einfach ausführbar.
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Wie
in 3 dargestellt, sind zwei Befestigungslöcher 14 und 15 als
Befestigungsbereiche für die
beiden äußeren Vorschubringe 11 an
beiden Enden des Drehzylinders 10 derart ausgebildet, daß die Öffnungen
an beiden Endflächen
vorhanden sind und die axialen Mitten in bezug auf die axiale Mitte
des Drehzylinders 10 geneigt sind. Die Befestigungslöcher 14 und 15 sind
kreisförmige
Löcher
mit einem Innendurchmesser, der im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser
der darin zu befestigenden Vorschubringe 11 ist, und deren
Neigungswinkel mit dem Steigungswinkel der auf der Zahnstange 2 ausgebildeten
Gewindenut 12 zusammenfällt.
Ferner sind die Befestigungslöcher 14 und 15 über eine
vorbestimmte Strecke von der axialen Mitte des Drehzylinders 10 in
einer Ebene, welche diese senkrecht schneidet, zu einem axialen
Querschnitt, in dem ihre Neigungswinkel maximal sind, exzentrisch. 5 ist
eine teilweise weggebrochene perspektivische Gesamtansicht, welche
die Umgebung des Endes des Drehzylinders 10 zeigt, und
aus der sich die Form des Befestigungslochs 14 (oder des
Befestigungslochs 15) deutlich ergibt.
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Die
beiden äußeren Vorschubringe 11 der drei
Vorschubringe 11, die am Drehzylinder 10 gehalten
sind, sind jeweils in den wie beschrieben ausgebildeten Befestigungslöcher 14 und 15 in
Preßpassung
durch die in beiden Enden ausgebildeten Löcher montiert und greifen mit
an den Innenflächen
der Befestigungslöcher 14 und 15 angebrachten
Verriegelungsringen 16 zusammen, wobei eine Seite die Unterseiten
der Befestigungslöcher 14, 15 berührt.
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Da
die Befestigungslöcher 14 und 15 um
einen vorbestimmten Weg von der axialen Mitte des Drehzylinders 10 exzentrisch
ausgebildet sind, greifen die beiden in den Montagelöchern 14 und 15 angebrachten äußeren Vorschubringe 11 in
die Gewindenut 12, die auf der Außenumfangsfläche der
koaxial im Drehzylinder 10 angeordneten Zahnstange 2 ausgebildet
ist, an der Umfangsposition ein, an der ihre Neigungswinkel mit
dem Steigungswinkel der Gewindenut 12 zusammenfallen, wie
in 4 dargestellt, sowie an der Eingriffsposition
A auf der selben Seite in radialer Richtung. Zu diesem Zeitpunkt
sind die beiden Vorschubringe 11 jeweils in die einen entsprechenden
kreisförmigen
Querschnitt aufweisenden Befestigungslöcher 14 und 15 eingesetzt,
so daß sie
mit ihrer gesamten Fläche
fixiert sind und ihr Außenumfang
umschlossen ist. Infolgedessen wird der Eingriff zwischen den Vorschubringen 11 und
der auf dem Außenumfang
der Zahnstange 2 gebildeten Gewindenut 12 fest
beibehalten.
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Der
eine mittlere Vorschubring 11 der drei Vorschubringe 11 am
Drehzylinder 10 ist an einem Befestigungsbereich 17 angebracht,
der auf der Außenumfangsfläche eines
vorbestimmten Abschnitts des Drehzylinders 10 mit einer
schlitzförmigen Öffnung vorgesehen
ist. Die schlitzförmige Öffnung 17a des
Befestigungsbereichs 17, die im Außenumfangsbereich des Drehzylinders 10 in 5 erkennbar
ist, hat einen rechteckigen Querschnitt, der in Bezug auf die axiale
Mitte des Drehzylinders 10 um einen Winkel geneigt ist,
der im wesentlichen gleich demjenigen des am Ende des Drehzylinders 10 ausgebildeten
Befestigungslochs 14 entspricht, jedoch in einer vom Befestigungsloch 14 verschiedenen
Richtung.
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Die
Größe der Öffnung 17a des
Befestigungsbereichs 17 entspricht dem Seitenriß des zu befestigenden
Vorschubrings 11, und der mittlere Vorschubring 11 wird
zum Befestigen von der Außenseite
des Drehzylinders 10 entlang der Neigung der Öffnung 17a in
den Befestigungsbereich 17 geschoben. 6 ist
ein erläuterndes
Diagramm des befestigten Zustands des mittleren Vorschubrings 11,
und zeigt ähnlich
der 4 ungefähr
den Querschnitt des Drehzylinders an der Stelle, an der der Befestigungsbereich 17 ausgebildet
ist.
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Der
Befestigungsbereich 17 weist eine axiale Mitte auf, die
mit derjenigen des Drehzylinders 10 zusammenfällt, und
seine halbkreisförmige
Unterseite, die dem Außendurchmesser
des Vorschubrings 11 entspricht, dient als konkaver Bereich
auf der der Öffnung 17a gegenüberliegenden
Seite. Ein Schraubloch 18, das die Umfangswand des Drehzylinders 10 in
radialer Richtung durchsetzt, ist in enem im wesentlichen mittleren
Bereich der Unterseite des Befestigungsbereichs 17 ausgebildet.
Eine Einstellschraube 5, die als Eingriffseinstelleinrichtung
dient, ist in das Schraubloch 18 eingesetzt.
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Der
mittlere Vorschubring 11 wird in den wie beschrieben ausgebildeten
Befestigungsbereich 17 über
die Öffnung 17a geschoben
und der innen gelegene Außenumfangsbereich
des Vorschubrings 11 berührt die Unterseite des Befestigungsbereichs 17. Der
mittlere Vorschubring 11 wird sodann in diesem Zustand
in Eingriff mit der auf dem Außenumfang
der Zahnstange 2 ausgebildeten Gewindenut 12 gebracht,
welche in den Drehzylinder 10 eingesetzt ist, wobei der
Eingriff mittels des Eingriffsvorsprungs 11a erfolgt, der
um den Innenring in der Eingriffsposition B auf der gleichen Seite
wie die Unterseite angeordnet ist, nämlich in einer Position, die
in Umfangsrichtung von der Eingriffsposition A der beiden äußeren Vorschubringe 11 verschieden
ist.
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Dieser
Eingriff wird durch den Kontakt zwischen der halbkreisförmigen Unterseite
des Befestigungsbereichs 17 und dem Außenring der auf der selben
Seite befindlichen Hälfte
des Vorschubrings 11 beibehalten, jedoch ist es schwierig,
eine Innenflächenform
des Befestigungsbereichs 17 mit einem axialen Querschnitt
nach
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6 genau
herzustellen. Daher ist eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit erforderlich,
um den Eingriff an der Eingriffsposition B zufriedenstellend genau
beizubehalten. Wenn an der Eingriffsposition B ein fehlerhafter
Eingriff eintritt, können
ferner auch die Eingriffsbedingungen der äußeren Vorschubringe 11 in
der Eingriffsposition A nicht zufriedenstellend beibehalten werden.
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Die
Spitze der Einstellschraube 5, die in das Schraubloch 18 auf
der Unterseite des Befestigungsbereichs 17 eingesetzt ist,
berührt
die Außenseite des
Vorschubrings 11. Die Länge
des in den Befestigungsbereich 17 ragenden Teils der Einstellschraube 5 kann
durch Drehen der Einstellschraube 5 von außerhalb des Drehzylinders 10 verlängert oder
verkürzt
werden. Wenn die vorstehende Länge
der Einstellschraube 5 verlängert wird, wird der Vorschubring 11,
der mit der Einstellschraube 5 in Kontakt steht, in axialer
Richtung Einstellschraube 5 gedrückt, d.h. in radialer Richtung
des Drehzylinders 10. Infolgedessen wird der Eingriffsvorsprung 11a an der
Innenseite des Vorschubrings 11 gegen die Gewindenut 12 auf
dem Außenumfang
der Zahnstange 2 gedrückt
und der Eingriff zwischen diesen an der Eingriffsposition B verstärkt.
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Wenn
ferner die Einstellschraube 5 gedreht wird, wird die Zahnstange 2 über den
mittleren Vorschubring 11 gedrückt, der in Kontakt mit der
Einstellschraube 5 steht. Infolgedessen wird eine Hälfte auf der
anderen Seite der Zahnstange 2 in radialer Richtung des
Drehzylinders 10 verschoben, und die Gewindenut 12 auf
der selben Seite wird gegen die Innenflächen der beiden äußeren Vorschubringe 11 gedrückt, wodurch
der Eingriff zwischen diesen an der Eingriffsposition A verstärkt wird.
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Wenn
die als Eingriffseinstelleinrichtung dienende Einstellschraube 5 derart
gedreht wird, wird der Eingriff zwischen den drei an dem Drehzylinder 10 gehaltenen
Vorschubringen 11 und der auf der Außenumfangsfläche der
Zahnstange 2 ausgebildeten Gewindenut 12 kollektiv
eingestellt. Da die Einstellschraube 5 von der Außenseite
des Drehzylinders 10 betätigt werden kann, kann der
Eingriff durch die Einstellschraube 5 im mit der als bewegbare
Welle dienenden Zahnstange 2 verbundenen Zustand eingestellt
werden. Wie zuvor erwähnt,
sind die beiden äußeren Vorschubringe 11 jeweils über ihren
gesamten Umfang an der Innenseite der Befestigungslöcher 14 und 15 abgestützt, weshalb
bei einer zuvor beschriebenen Einstellung eine Verschiebung nicht
möglich ist.
Infolgedessen kann die Einstellung sicher ausgeführt werden.
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Bei
der erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung 1 kann
die Einstellung des Eingriffs zwischen der auf dem Außenumfang
der Zahnstange 2 ausgebildeten Gewindenut 12 und
den mehreren Vorschubringen 11 leicht und sicher in geeigneter Weise
erfolgen. Somit wird die Drehung des Drehzylinders 10,
die durch die Übertragung
vom Motor 3 her bewirkt wird, wirksam in eine axiale Bewegung der
bewegbaren Zahnstange 2 umgesetzt.
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Wie
in 4 dargestellt, ist eine Schraubenfeder 50 in
dem Spitzenbereich der Einstellschraube 50 angeordnet.
Die Berührung
zwischen der Einstellschraube 5 und der Außenseite
des Vorschubrings 11 wird mittels der Schraubenfeder 50 erreicht.
Ein derartiger Aufbau ermöglicht
das Beibehalten des geeigneten Eingriffs bei einer äußeren Störung, beispielsweise
einem Biegen der Zahnstange 2, weshalb die Bewegungsumsetzung
wirksam ausgeführt werden
kann.
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Bei
dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung
sind die drei Vorschubringe 11 an der Innenseite des Drehzylinders gehalten,
jedoch kann die erfindungsgemäße Bewegungsumsetzvorrichtung 1 einen
Aufbau aufweisen, bei dem mehr als drei Vorschubringe 11 vorgesehen sind.
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Die 7 und 8 zeigen
andere Aufbaubeispiele der erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
insbesondere einen Aufbau der Bewegungsumsetzvorrichtung 1 mit
vier Vorschubringen 11. Die 7A und 8A sind
Seitenansichten und die 7B und 8B sind
geschnittene Vorderansichten.
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Bei
der in diesen Zeichnungen dargestellten Bewegungsumsetzvorrichtung 1 sind
die beiden äußeren Vorschubringe 11 in
den Befestigungslöchern 14 und 15 angeordnet,
die an beiden Endflächen
des Drehzylinders 10 mit dem axialen Querschnitt entsprechenden Öffnungen
ausgebildet sind. Ferner sind die beiden inneren Vorschubringe 11 der
vier Vorschubringe 11 an den Befestigungsbereichen 17 angebracht,
die an der Umfangswand des Drehzylinders 10 an einer vorbestimmten
Position ausgebildet sind, so daß ihre schlitzförmigen Öffnungen 17a der Seitenflächenform
der Vorschubringe 11 entsprechen.
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Bei
der Bewegungsumsetzvorrichtung 1 nach den 7A und 7B sind
die Eingriffsposition A der beiden äußeren Vorschubringe 11 und
die Eingriffsposition B der beiden inneren Vorschubringe 11 um
180° zueinander
versetzt gewählt.
Ferner steht die als Eingriffseinstelleinrichtung dienende Einstellschraube 5 in
Kontakt mit einem oder beiden inneren Vorschubringen 11.
Wenn die Einstellschrauben 5 von außerhalb des Drehzylinders 10 gedreht werden,
um die inneren Vorschubringe 11 mit Druck zu beaufschlagen,
kann der Eingriff der vier Vorschubringe 11 kollektiv eingestellt
werden.
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Bei
der Bewegungsumsetzvorrichtung 1 nach den 8A und 8B hingegen
sind die Eingriffspositionen der vier Vorschubringe 11 in
Umfangsrichtung jeweils um 120° zueinander
versetzt gewählt.
Ferner steht die als Eingriffseinstelleinrichtung dienende Einstellschraube 5 in
Kontakt mit beiden inneren Vorschubringen 11. Wenn die
Einstellschrauben 5 von außerhalb des Drehzylinders 10 gedreht
werden und die beiden inneren Vorschubringe 11 in jeweilige
Richtungen gedrückt
werden, wird der Eingriff der vier Vorschubringe 11, 11 ...
kollektiv eingestellt.
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Im
folgenden werden die Bewegungsumsetzvorrichtung und die eine derartige
Bewegungsumsetzvorrichtung verwendende Servolenkvorrichtung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
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9 ist
eine teilweise quergeschnittene Vorderansicht des Aufbaus eines
wesentlichen Teils der Bewegungsumsetzvorrichtung und der die erfindungsgemäße Bewegungsumsetzvorrichtung
verwendenden Servolenkvorrichtung. 10 ist
ein vergrößerter Querschnit
des wesentlichen Teils, der den Aufbau der Bewegungsumsetzvorrichtung 1 zeigt. Der
Querschnitt entlang der Linie IV-IV ist ähnlich demjenigen der 4 für das erste
Ausführungsbeispiel.
Ferner bezeichnen in den 2 bis 8,
welche das erste Ausführungsbeispiel
darstellen, und in den das zweite Ausführungsbeispiel zeigenden Figuren die
selben Bezugszeichen identische Bereiche oder entsprechende Bereiche,
so daß die
Beschreibung derselben entfällt.
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Wie
in den 9 und 10 dargestellt, ist bei dem
zweiten Ausführungsbeispiel
ein Lager 4 in den Drehzylinder 10 zwischen dem äußeren Vorschubring 11 und
dem mittleren Vorschubring 11 eingesetzt und gehalten.
Das Lager 4 berührt
die Außenfläche der
Zahnstange 2, um auf die Zahnstange 2 wirkende
radiale Last aufzunehmen. Bei dem dargestellten Beispiel ist das
Lager 4 derart aufgebaut, daß die mehreren Wälzkörper mit
kleinem Durchmesser an dem Innenumfang angeordnet und gehalten sind,
und die jeweiligen Wälzkörper wälzen sich in
Kontakt mit dem Außenumfang
der Zahnstange 2 ab, so daß das Lager 4 als
Nadellager wirkt, das die radiale Belastung aufnimmt. Das Lager 4 kann
jedoch ein beliebiges Lager sein, das die radiale Last aufnimmt,
weshalb ein anderes Wälzlager,
beispielsweise ein Kugellager oder ein Rollenlager, verwendet werden
kann. Auch ein Gleitlager kann verwendet werden.
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Eine
Reaktionskraft, beispielsweise eine über die lenkbaren Räder wirkende
Straßenreaktionskraft,
wird auf die Zahnstange 2 aufgebracht und die in verschiedene
Richtung wirkende radiale Last wirk auf diese ein, wobei jedoch
bei der Bewegungsumsetzvorrichtung 1 mit dem genannten
Aufbau gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
das in den Drehzylinder 10 eingesetzte und darin gehaltene
Lager 4 diese radiale Last aufnimmt. Aus diesem Grund kann
die radiale Position der Zahnstange 2 in bezug auf den
Drehzylinder 10 beibehalten werden, und der Eingriff zwischen
den am Drehzylinder 10 gehaltenen Vorschubringen 11 und
der auf dem Außenumfang der
Zahnstange 2 ausgebildeten Gewindenut 12 wird zu friedenstellend
beibehalten. Daher kann die Bewegungsumsetzung sicher durchgeführt werden.
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Die
Gewindenut 12 ist auf der Außenumfangsfläche 12 der
Zahnstange 2 ausgebildet, auf der das Lager 4 rollt
und welche es berührt,
und eine Schulter der Gewindenut 12, die mit dem Lager 4 zusammengreift,
bewegt sich nicht axial in bezug auf das Lager 4. Daher
wird keine Reibung durch den Gleitkontakt mit der Gewindenut 12 im
Lager 4 erzeugt, so daß die
zufriedenstellende Abstützung
stabil beibehalten werden kann. Infolgedessen besteht keine Gefahr
der Beschädigung
der Gewindenut 12, so daß der Zusammengriff mit dem
Lager 4 zufriedenstellend beibehalten werden kann.
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Da
ferner die durch das Lager 4 gestützte Position der Zahnstange 2 mit
der durch das Vier-Punkt-Kontakt-Kugellager 13 gestützten Position
des Drehzylinders 10 aufgrund der vom Lager 4 aufgenommenen
radialen Last in axialer Richtung ausgerichtet ist, besteht keine
Gefahr, daß ein
Drehmoment in axialer Richtung um die Stützposition des Vier-Punkt-Kontakt-Kugellagers 13 im
Drehzylinder 10 erzeugt wird. Daher sind die Stützpositionen
des Drehzylinders 10 und der Vorschubringe 11 im
Drehzylinder 10 stabil, so daß die genannte Bewegungsumsetzung
noch sicherer erfolgen kann.
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Da
das Lager 4 vorgesehen ist, ist es nicht erforderlich,
daß jeder
der Vorschubringe 11 die radiale Last trägt, so daß der Vorschubring 11 lediglich eine
Kraft aufnimmt, die auf den Bereichs des Eingriffs in die Gewindenut 12 wirkt.
Daher können
die Vorschubringe 11 und der diese haltende Drehzylinder 10 miniaturisiert
werden, und die Bewegungsumsetzvorrichtung 1 sowie der
Motor 3 mit der genannten Struktur können kompakt und koaxial um
die Zahnstange 2 angeordnet werden.
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11 ist
ein vergrößerter Querschnitt
des Vorschubrings 11 der erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung
nach dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Wie
in 11 dargestellt, ist der Innenring des Vorschubrings 11 derart
aufgebaut, daß auf
beiden Seiten des zum Eingriff in die Gewindenut 12 mit einem
halbkreisförmigen
Querschnitt versehenen Eingriffsvorsprungs 11a Kragenränder 11b ausgebildet
sind. Die Breite W1 des Innenrings, einschließlich der
Kragenränder 11b,
ist schmaler als die Breite W2 des Außenrings
gewählt.
Da der Vorschubring 11 in den Befestigungslöchern 14 und 15 oder
auf dem Befestigungsbereich 17 des Drehzylinders 10 mit
geneigter axialer Mitte angebracht ist, sind, wie zuvor erwähnt, Bereiche
der Unterseite der Befestigungslöcher 14 und 15 oder
der Seitenfläche
des Befestigungsbereichs 17 dem Seitenrand des Innenrings des
Vorschubrings 11 zugewandt. Wenn jedoch die Breite W1 wie erwähnt
gewählt
ist, berührt
der Innenring des Vorschubrings 11 nicht die Unterseite
der Befestigungslöcher 14 oder 15 oder
die Seitenfläche des
Befestigungslochs 17 und es besteht keine Gefahr einer
Behinderung der Rollbewegung des Vorschubrings 11 entlang
der Gewindenut 12.
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Bei
dem zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel sind die drei
Vorschubringe 11 im Drehzylinder 10 gehalten,
jedoch können
bei der erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung 1 nach
dem zweiten Ausführungsbeispiel
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
mehr Vorschubringe 11 vorgesehen sein.
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Das
erste und das zweite in der Anmeldung beschriebene Ausführungsbeispiel
beschreiben Anwendungsbeispiele zum Übertragen der Drehung des Lenkunterstützungsmotors 3 an
die bewegbare Zahnstange 2 bei einer Servolenkvorrichtung
vom Zahnstangengetriebetyp, jedoch ist die erfindungsgemäße Bewegungsumsetzvorrichtung 1 nicht
darauf beschränkt.
Daher kann die Bewegungsumsetzvorrichtung 1 auf verschiedene
Arten von Servolenkvorrichtungen angewendet werden, die so aufgebaut sind,
daß die
Drehung eines Lenkunterstützungsmotors
zum Lenken an eine Lenkwelle durch Bewegung in axialer Richtung übertragbar
ist. Selbstverständlich
kann die Vorrichtung auf jeglichen Übertragungsmechanismus angewendet
werden, bei dem eine Umsetzung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung
oder einer Linearbewegung in eine Drehbewegung erforderlich ist.
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Bei
der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung
nach dem ersten Ausführungsbeispiel
sind die drei oder mehr Vorschubringe im Drehzylinder gehalten,
der um seine Achse dreht, und die beiden axial äußeren Vorschubringe sind in
die an den beiden Endflächen
des Drehzylinders ausgebildeten Befestigungsbereiche eingesetzt,
während
der mittlere Vorschubring zur Befestigung in den Befestigungsbereich
geschoben wird, der an einer vorbestimmten mittigen Position des Drehzylinders
mit einer schlitzförmigen Öffnung ausgebildet
ist. Ihre Innenumfangsflächen
greifen somit mit der auf dem Außenumfang der bewegbaren Welle
gebildeten Gewindenut 12 zusammen. Dadurch wird die Verarbeitung
und die Montage der Vorschubringe vereinfacht, so daß eine Anzahl
von Arbeitsschritten eingespart werden kann. Ferner ist die Position
des mittleren Vorschubrings fest eingestellt, wobei die Festigkeit
durch die äußere Vorschubringe aufrecht
erhalten wird, deren gesamter Außenumfang umschlossen ist,
so daß ein
geeigneter Eingriff hergestellt werden kann. Daher ist der feste
Eingriff zwischen den im Drehzylinder gehaltenen Vorschubringen
und der auf dem Außenumfang
der bewegbaren Welle ausgebildeten Gewindenut 12 sicher
hergestellt, und die Drehbewegung des Drehzylinders kann wirksam
und sicher in die Linearbewegung der bewegbaren Welle und umgekehrt
umgesetzt werden.
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Da
ferner die Eingriffsposition des mittleren Vorschubrings und die
Eingriffsposition der beiden äußeren Vorschubringe
an verschiedenen Positionen in Umfangsrichtung angeordnet sind und
der Eingriff durch die Betätigung
der Eingriffseinstelleinrichtung eingestellt wird, wird der Eingriff
der beiden äußeren Vorschubringe
kollektiv in geeigneter Weise eingestellt, wodurch die Schwierigkeiten
und der Arbeitsaufwand des Einstellens verringert werden.
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Bei
der erfindungsgemäßen Servolenkvorrichtung
nach dem ersten Ausführungsbeispiel
dient die Bewegungsumsetzvorrichtung dem Umsetzen der Drehung des
Lenkunterstützungsmotors
in die axial gerichtete Bewegung der Lenkwelle. Daher kann ein sich
vom Motor zur Lenkwelle erstreckender Übertragungsmecha nismus in kompakter
Weise um die Lenkwelle herum vorgesehen werden, und somit wird die Übertragung
der Lenkwelle sicher und wirksam durchgeführt. Darüber hinaus kann eine leise Vorrichtung
verwirklicht werden, bei der die Betriebsgeräusche leise sind, so daß die vorliegende
Erfindung ausgezeichnete Auswirkungen hat.
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Bei
der erfindungsgemäßen Bewegungsumsetzvorrichtung
nach dem zweiten Ausführungsbeispiel
wird das im Drehzylinder eingesetzte und gehaltene Lager in Kontakt
mit dem Außenumfang
der bewegbaren Welle gebracht, so daß es die auf die bewegbare
Welle aufgebrachte radiale Last aufnimmt. Daher ist es nicht erforderlich,
daß die
in die auf dem Außenumfang
der bewegbaren Welle ausgebildete Gewindenut eingreifenden äußeren Vorschubringe die
radiale Last aufnehmen. Somit kann die Drehbewegung des Drehzylinders
durch den kompakten Aufbau mit Vorschubringen kleiner Größe sicher
in die Linearbewegung der bewegbaren Welle umgesetzt werden, und
umgekehrt. Da sich ferner die relative Eingriffsposition zwischen
dem Schulterbereich der Gewindenut und den Vorschubringen nicht
in bezug auf den Drehzylinder verändert, der ihre Außenseite
dreht, berührt
die Gewindenut das Lager ohne Veränderung der relativen Position.
Daher wird keine Gleitreibung erzeugt und die zufriedenstellende
Abstützung
stabil gehalten.
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Da
ferner das Lager im Drehzylinder an einer Position angeordnet ist,
an der es mit der Stützposition
des Drehzylinders und des Gehäuses
ausgerichtet ist, wird kein Drehmoment im Drehzylinder durch die
auf das Lager aufgebrachte radiale Belastung erzeugt. Infolgedessen
kann die Drehbewegung des Drehzylinders sicherer in die Linearbewegung
der bewegbaren Welle umgesetzt werden und umgekehrt.
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Da
bei der Servolenkvorrichtung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung die genannte Bewegungsumsetzvorrichtung verwendet wird,
kann ein sich von dem Lenkunterstützungsmotor zur Lenkwelle erstreckender Übertragungsmechanismus
kompakt um die Lenkwelle angeordnet werden. Die Übertra gung an die Lenkwelle
erfolgt wirksam und sicher und ein leiser Betrieb, d.h. geringe
Betriebsgeräusche,
ist erreichbar, so daß die
vorliegende Erfindung ausgezeichnete Effekte aufweist.