JP2004522093A - 転動体ねじ装置並びに自動車のアクスルステアリングモジュールの駆動装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、スピンドルロッド（１）と、このスピンドルロッドを少なくとも部分的に取り囲むスピンドルナット（４）と、このスピンドルロッドとスピンドルナットの間に配置された多数の転動体またはころがり体（３）とを備えた転動体ねじ装置に関する。スピンドルナット（４）のために軸方向と半径方向の支承部が設けられ、この支承部が縦軸線回りのスピンドルナット（４）の傾動と、縦軸線に対して横向きの半径方向運動を許容するように形成されている。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピンドルロッドと、このスピンドルロッドを少なくとも部分的に取り囲むスピンドルナットと、このスピンドルロッドとスピンドルナットの間に配置された多数の転動体またはころがり体とを備えた転動体ねじ装置と、このような転動体ねじ装置を備えた自動車のアクスルステアリングモジュールの駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いろいろな用途において、転動体ねじ装置には半径方向の力が発生し得る。例えば車両用操舵伝動装置では、車輪に連結されたタイロッドの変位に依存する傾斜位置によって、半径方向の力がステアリングロッドに作用する。この半径方向力は軸受個所に摩擦を発生し、ステアリングロッド全体を曲げる。それによって、力は駆動装置として使用されるねじ伝動装置に作用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、スピンドルナットの支承部が均一に負荷されるように、転動体ねじ装置と自動車のアクスルステアリングモジュールの駆動装置を形成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は本発明に従い、スピンドルロッドと、このスピンドルロッドを少なくとも部分的に取り囲むスピンドルナットと、このスピンドルロッドとスピンドルナットの間に配置された多数の転動体またはころがり体とを備えた転動体ねじ装置において、スピンドルナットのために軸方向と半径方向の支承部が設けられ、この支承部が縦軸線回りのスピンドルナットの傾動と、縦軸線に対して横向きの半径方向運動を許容するように形成されていることによって解決される。
【０００５】
従って、本発明による転動体ねじ装置にとって、転動体を中間に配置してスピンドルロッドに作用連結されたスピンドルナットのために、軸方向と半径方向の支承部が設けられていることが重要である。この支承部は、縦軸線回りのスピンドルナットの傾動と、縦軸線に対して横向きのスピンドルナットの半径方向運動を可能にする。本発明による転動体ねじ装置によって、支承部の均一な負荷が行われると有利である。これは、所定のねじれやすさを保証し、同時に所定の半径方向遊びを許容する。
【０００６】
本発明の有利な実施形では、スピンドルナットを軸方向に支承するために、少なくとも１個のアキシャルころがり軸受が設けられ、スピンドルナットが半径方向フランジを備え、この半径方向フランジの端面がアキシャルころがり軸受に接触するように形成されている。
【０００７】
本発明の有利な他の実施形では、軸方向の支承部がケーシングに設けられ、このケーシングの互いに向き合った端面がアキシャルころがり軸受に接触するように形成されている。
【０００８】
本発明の有利な他の実施形では、ケーシングがスピンドルロッドの回転軸線に対して横方向に分割された２つのケーシング半部を備え、各々の１個のアキシャルころがり軸受が半径方向フランジと各々のケーシング半部の間に配置されている。
【０００９】
本発明の有利な他の実施形では、両ケーシング半部がアキシャルころがり軸受を遊びなしに収容している。
【００１０】
本発明の有利な他の実施形では、ケーシングの脚部の互いに向き合った端面が、アキシャルころがり軸受のアキシャル軸受リングに接触するように形成されている。
【００１１】
本発明の有利な他の実施形では、脚部の互いに向き合った端面が、アキシャルころがり軸受のアキシャル軸受リングのための突出し凸形に形成された接触部を備えている。この接触部がアキシャル軸受リングひいてはスピンドルナットの所定の傾動を許容することにより、所定のねじれやすさが保証される。
【００１２】
本発明の有利な他の実施形では、脚部が弾性的に撓むことができる。好ましくは、脚部と半径方向フランジが弾性的に撓むことができる。
【００１３】
本発明の有利な他の実施形では、スピンドルナットを半径方向において支承するために、ラジアルころがり軸受が設けられている。
【００１４】
本発明の有利な他の実施形では、ラジアルころがり軸受のためにベアリングシートが設けられ、このベアリングシートがケーシングに形成され、このベアリングシートとラジアルころがり軸受の間に半径方向の遊びが設けられている。
【００１５】
本発明の有利な他の実施形では、ケーシングとラジアルころがり軸受の間に、スピンドルナットの半径方向運動を緩衝するための緩衝要素が配置されている。
【００１６】
本発明の有利な他の実施形では、ラジアルころがり軸受のためのベアリングシートが中空円筒状に形成され、かつ周方向に延びる溝を備え、この溝に、リング状に閉じるゴム弾性的な緩衝要素が配置され、この緩衝要素が溝から半径方向内側に少なくとも部分的に突出している。
【００１７】
本発明の有利な他の実施形では、転動体ねじ装置の転動体またはころがり体が球状に形成されている。
【００１８】
課題は更に、本発明による転動体ねじ装置を備えた自動車アクスルステアリングモジュールの駆動装置において、駆動装置が回転駆動部を備え、この回転駆動部が曲がりやすいトルククラッチを介してスピンドルナットに駆動連結されていることによって解決される。
【００１９】
本発明の有利な実施形では、転動体ねじ装置のスピンドルロッドが軸方向において自動車のアクスルステアリングモジュールの可動の要素の後方に配置され、この要素が運転者によって操作可能なステアリングホイールに連結されているかあるいは連結可能であり、かつ移動によって、操舵可能な車輪の揺動を生じる。
【００２０】
本発明の有利な他の実施形では、自動車アクスルステアリングモジュールの可動の要素がラックであり、このラックに、スピンドルロッドが固定連結されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
６つの図（図１〜６）に基づいて本発明による転動体ねじ装置を例示的に詳しく説明する。
【００２２】
図１，２，３に示した転動体ねじ装置は独立した機能サブアセンブリである。このサブアセンブリの場合、スピンドルロッド（１）は例えば自動車アクスルステアンリグモジュールのラックの一部である。転動体ねじ装置はボールねじ（２）と、スピンドルロッド（１）とスピンドルナット（４）の間に設けられた球状の転動体またはころがり体（３）とからなっている。この転動体ねじ装置はここではアクスルステアリングモジュールの一方の駆動装置の回転／並進伝動装置としての働きをする。転動体ねじ装置はスピンドルナット（４）の支承部（５）によって、縦軸線回りのスピンドルナット（４）の傾動運動と、縦軸線に対して横向きの半径方向運動を可能にするように形成されている。
【００２３】
スピンドルナット（４）の支承部（５）は図４，５に詳しく示してある。スピンドルナット（４）の軸方向支承は、２個のアキシャルころがり軸受（６）によって行われる。このアキシャルころがり軸受は半径方向フランジ（７）と、ねじスピンドル（１）の縦軸線に対して横方向に分割された２つのケーシング半部（８）との間に配置されている。この支承部は実質的に遊びがない。しかし、縦軸線回りのスピンドルナット（４）の傾動運動がケーシング半部（８）の脚部（９）によって可能である。この脚部はその向き合った端面に、アキシャルころがり軸受（６）のアキシャル軸受リング（１１）のための突出する凸形の接触部（１０）を備えている。脚部（９）と場合によっては半径方向フランジ（７）は弾性的に撓むことができ、弾性変形の範囲内でアキシャルころがり軸受（６）またはアキシャル軸受リング（１１）の傾動によってスピンドルナット（４）の傾動運動を可能にする。それにより、スピンドルロッド（１）に対する、剛性を有する同軸的な連結に抗して、弾性的な支承が実現される。スピンドルナット（４）の半径方向の支承はラジアルころがり軸受（１２）によって行われる。このラジアルころがり軸受はケーシング半部（８）に形成されたベアリングシート（１３）内に配置されている。この場合、両ケーシング半部（８）とラジアルころがり軸受（１２）の間に、半径方向遊び（Ｒ）が設けられている。ケーシング半部（８）とラジアルころがり軸受（１２）との間には、緩衝要素（１４）が配置されている。この緩衝要素は一方では、ケーシング半部（８）が一緒に回転するのを防止し、軸受の機能を保証し、他方ではスピンドルナットの半径方向運動を緩衝する働きをする。ラジアルころがり軸受（１２）のためのベアリングシート（１３）は中空円筒状に形成され、周方向の溝（１５）を備えている。この溝内には緩衝要素（１４）が配置されている。緩衝要素（１４）は好ましくはゴム弾性的な材料からなるＯリングであり、溝から半径方向に少なくとも部分的に突出している。
【００２４】
図６に示すように、スピンドルロッド（１）は半径方向力（１７）による負荷を受けて変形し、転動体ねじ装置またはスピンドルナット（４）の支承コンセプトに応じて、曲げ線（１８）を生じる。スピンドルロッド（１）がスピンドルナット（４）の曲がりにくい支承部によって仮想軸線（Ｘ）回りの或る程度の傾動（３８）を防止すると、非常に大きな半径方向力が軸受個所の長さによって軸受に生じる。この半径方向力は機械的な効率を低下させるかあるいは個々の部品を破壊させることになる。更に、図１に示したねじスピンドル装置では、ボール軌道（２）の非対称の負荷が生じ、ねじ装置の負荷能力と寿命を低下させる。曲げ線（１８）により、アキシャルころがり軸受（６）とアキシャル軸受リング（１１）は、脚部（９）と場合によっては半径方向フランジ（７）の適切な弾性変形によって、非対称の負荷を相殺するために“振り子運動をし”、スピンドルナット（４）は曲げ線（１８）に適合する。その際、中高状または凸形に形成された脚部（８）の接触部（１０）によって、作用する軸方向力が、脚部（９）と場合によっては半径方向フランジ（７）を変形させて、常に直角にかつアキシャル軸受リング（１１）を経て中央からアキシャルころがり軸受（６）に伝達される。これは転動体（３）の負荷を均一化し、アキシャルころがり軸受（６）の負荷能力と効率と寿命を高める。遊び（Ｒ）を上回ると、スピンドルロッド（１）とスピンドルナット（４）の半径方向逃げは一体化されたラジアルころがり軸受（１２）によって受け止められる。力が大きくなるときに、スピンドルロッドはその中央で半径方向に安定させられる。なぜなら、所定の範囲において遊び（Ｒ）に依存して、ラジアルころがり軸受（１２）がＯリング（１４）によって保持されて負荷されないで一緒に回転するからである。全体として、半径方向にしなやかでねじれやすい駆動コンセプトおよび支承コンセプトにより、スピンドルねじ装置の全体効率と応答の有利な改善が生じる。転動体ねじ装置を遊びのないようにするために、ねじ装置全体は両ケーシング半部（８）に所定の付勢力を加えてリング（１６）内に組み立てられ、それによって後で容易に一体化されるサブアセンブリを形成する。アキシャルころがり軸受（６）の付勢力は好ましくは、リング（１６）の制限された軸方向かしめによって得られる。かしめの制限はスピンドルナット（４）のドラグトルクの測定によって行われる。同様に、ねじ連結または他の公知の連結方法で連結を行うことができる。リング（１６）は自動車のアクスルステアリングモジュールに定置されて取付けられている。転動体ねじ装置は回転駆動部を備えた駆動装置のサブアセンブリである。この回転駆動部は好ましくは曲がりやすいトルククラッチを介してスピンドルナット（４）に駆動連結されている。転動体ねじ装置のねじスピンドル（１）はスピンドルナット（４）によって移動可能である。それによって、軸方向においてその後方に配置されたラックが一緒に移動し、操舵可能な車輪の揺動を生じる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】転動体ねじ装置を、縦軸線に沿ったスピンドルナットの断面と共に示す図である。
【図２】図１に示した転動体ねじ装置のスピンドルナットの範囲の、縦軸線に対して横向きの断面を示す図である。
【図３】図１に示した転動体ねじ装置の斜視図である。
【図４】転動体ねじ装置の縦軸線に沿った、図１に示した転動体ねじ装置のスピンドルナットの部分断面図である。
【図５】図４に示したスピンドルナットの部分拡大図である。
【図６】転動体ねじ装置の運動を概略的に示す図である。

Claims (16)

1. スピンドルロッド（１）と、このスピンドルロッドを少なくとも部分的に取り囲むスピンドルナット（４）と、このスピンドルロッドとスピンドルナットの間に配置された多数の転動体またはころがり体（３）とを備えた転動体ねじ装置において、スピンドルナット（４）のために軸方向と半径方向の支承部が設けられ、この支承部が縦軸線回りのスピンドルナット（４）の傾動と、縦軸線に対して横向きの半径方向運動を許容するように形成されていることを特徴とする転動体ねじ装置。
2. スピンドルナット（４）を軸方向に支承するために、少なくとも１個のアキシャルころがり軸受（６）が設けられ、スピンドルナットが半径方向フランジ（７）を備え、この半径方向フランジの端面がアキシャルころがり軸受（６）に接触するように形成されていることを特徴とする、請求項１記載の転動体ねじ装置。
3. 軸方向の支承部がケーシング（８）に設けられ、このケーシングの互いに向き合った端面がアキシャルころがり軸受（６）に接触するように形成されていることを特徴とする、請求項１または２記載の転動体ねじ装置。
4. ケーシング（８）がスピンドルロッド（１）の回転軸線に対して横方向に分割された２つのケーシング半部（８）を備え、各々の１個のアキシャルころがり軸受（６）が半径方向フランジ（７）と各々のケーシング半部（８）の間に配置されていることを特徴とする、請求項３記載の転動体ねじ装置。
5. 両ケーシング半部（８）がアキシャルころがり軸受（６）を遊びなしに収容していることを特徴とする、請求項４記載の転動体ねじ装置。
6. ケーシング（８）の脚部（９）の互いに向き合った端面が、アキシャルころがり軸受（６）のアキシャル軸受リング（１１）に接触するように形成されていることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか一つに記載の転動体ねじ装置。
7. 脚部（９）の互いに向き合った端面が、アキシャルころがり軸受（６）のアキシャル軸受リング（１１）のための突出し凸形に形成された接触部（１０）を備えていることを特徴とする、請求項６記載の転動体ねじ装置。
8. 脚部（９）が弾性的に撓むことができることを特徴とする、請求項６または７記載の転動体ねじ装置。
9. スピンドルナット（４）を半径方向において支承するために、ラジアルころがり軸受（１２）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の転動体ねじ装置。
10. ラジアルころがり軸受（１２）のためにベアリングシートが設けられ、このベアリングシートがケーシング（８）に形成され、このベアリングシートとラジアルころがり軸受（１２）の間に半径方向の遊び（Ｒ）が設けられていることを特徴とする、請求項９記載の転動体ねじ装置。
11. ケーシング（８）とラジアルころがり軸受（１２）の間に、スピンドルナット（４）の半径方向運動を緩衝するための緩衝要素（１４）が配置されていることを特徴とする、請求項９記載の転動体ねじ装置。
12. ラジアルころがり軸受（１２）のためのベアリングシートが中空円筒状に形成され、かつ周方向に延びる溝（１３）を備え、この溝に、リング状に閉じるゴム弾性的な緩衝要素（１４）が配置され、この緩衝要素が溝（１３）から半径方向内側に少なくとも部分的に突出していることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一つに記載の転動体ねじ装置。
13. 転動体ねじ装置の転動体またはころがり体（３）が球状に形成されていることを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか一つに記載の転動体ねじ装置。
14. 請求項１記載の転動体ねじ装置を備えた自動車アクスルステアリングモジュールの駆動装置において、駆動装置が回転駆動部を備え、この回転駆動部が曲がりやすいトルククラッチを介してスピンドルナット（４）に駆動連結されていることを特徴とする駆動装置。
15. 転動体ねじ装置のスピンドルロッド（１）が軸方向において自動車のアクスルステアリングモジュールの可動の要素の後方に配置され、この要素が運転者によって操作可能なステアリングホイールに連結されているかあるいは連結可能であり、かつ移動によって、操舵可能な車輪の揺動を生じることを特徴とする、請求項１４記載の駆動装置。
16. 自動車アクスルステアリングモジュールの可動の要素がラックであり、このラックに、スピンドルロッド（１）が固定連結されていることを特徴とする、請求項１５記載の駆動装置。