JP2008256212A - 半径方向可撓性転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングシステムの波動歯車装置のための半径方向可撓性転がり軸受において、汚れの侵入によって寿命と運転騒音に悪影響を及ぼさない構造を提供する。
【解決手段】偏心駆動コア４の外周面３に整合する内輪２と、半径方向可撓性ローリングブシュ７の内周面に接する外輪５と、半径方向に内輪と外輪の間に保持された転動体８と、転動体に対して軸方向に配置されたシールディスク９，９’とを有するステアリングシステムの波動歯車装置の転がり軸受においてシールディスクが、エラストマー１０と、波動歯車装置の使用中に軸方向膨出を阻止する柔軟な円板状ベース材料１１との複合体からなり、内輪２又は外輪５と摺接し又はラビリンス１２を形成するように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は請求項１及び１２に記載の、ステアリングシステムの波動歯車装置のための半径方向可撓性転がり軸受に関する。

ドイツ国特許出願公開公報ＤＥ１０２２２６９７Ａ１には、サーボモータシャフトの回転数の大幅な減少のための波動歯車装置が記述されている。サーボモータシャフトは偏心の、特に楕円形の駆動コアと回転不能に結合されている。偏心駆動コアは半径方向可撓性転がり軸受を半径方向に介在して波動歯車装置の半径方向可撓性ローリングブシュに軸方向に係合し、偏心駆動コアが回転すると、ローリングブシュの歯部を備えた外周面の単数又は複数の周囲部分は回転不能に配置された支持リングの円柱形支持面の歯部と絶えず交替しながらかみ合う。両方の歯部の歯数の差は通常２であるから、歯車のかみ合い点が周方向に移動し、２つの歯車は相対して相対的に回転する。

半径方向可撓性転がり軸受の内輪は偏心駆動コアの外周面上に、外輪は半径方向可撓性ローリングブシュの内周面上にある。その間に転動体が保持器に収めて保持される。固形潤滑剤が転動体の区域に設けられている。この半径方向可撓性転がり軸受の欠点は、軸受摩擦が大きく、軸受の清浄さが保証されないことである。さらにこの半径方向可撓性転がり軸受からグリースが無秩序に流出する可能性がある。転動体への汚れの侵入は運転騒音の著しい増加及び転動体の寿命の減少を招く。

特開２０００−１９２９７５号公報には、転がり軸受への汚れの侵入を回避するために、転動体の軸方向両側にシールディスクを有する転がり軸受が記載されている。シールディスクは転がり軸受の半径方向変形能を可能にするが、しかし外輪又は内輪と摺接によっても、軸方向ラビリンス又は半径方向ラビリンスによっても結合されず、軸方向膨出が防止されないから、汚れの侵入が起こる可能性がある。
ドイツ国特許出願公開公報ＤＥ１０２２２６９７Ａ１ 特開２０００−１９２９７５号公報

本発明の根底にあるのは、汚れの侵入によって寿命及び運転騒音が影響されることのない、波動歯車装置のための半径方向可撓性転がり軸受を提供する課題である。

この課題は請求項１及び１２の特徴を有する半径方向可撓性転がり軸受によって解決される。

転動体の両側で転がり軸受の軸方向密閉をなすシールディスクは、少なくとも半径方向に可撓性を可能にするエラストマー材料と、波動歯車装置の使用中に膨出を阻止する柔軟な円板状ベース材料との複合体からなり、シールディスクが摺接しもしくは内輪又は外輪とラビリンスを形成する半径方向可撓性転がり軸受を提供することによって、転がり軸受が永続的な半径方向変形にかかわらず密封を保つことが可能になる。潤滑剤損失は、半径方向可撓性転がり軸受の寿命を減少し、半径方向可撓性転がり軸受の運転騒音を増加する汚れの侵入と同じく、僅かしか起こらない。

好ましい構成が従属請求項で明らかである。

半径方向可撓性転がり軸受の特に好ましい実施例では、シールディスクはベース材料としてエキスパンドメタルを有する。エキスパンドメタルは格子構造をなし、その一部又は全部をエラストマーで包むことができる。

エラストマー材料からなるシールディスクを補強するベース材料は、エキスパンドメタルの代わりに、半径方向及び／又は接線方向及び／又は対角線状に通るスリットを備えた円板であることも可能である。エラストマーのための支持織物をなす針金の線条系もベース材料として適している。ベース材料は接着剤によりかみ合い、面結合又は摩擦結合によってエラストマーと結合することができる。

特に好ましい実施例ではベース材料はシールディスクの全半径方向広がりにわたって伸張するのではなく、半径方向可撓性転がり軸受の外輪及び／又は内輪に対して半径方向間隔をおいて、シールディスクのエラストマーに沿って又はその中に配置される。

シールディスクは半径方向可撓性転がり軸受の外輪の切り下げ付きの溝の中にかみ合って滑動するように保持され、その半径方向内端が半径方向可撓性転がり軸受の内輪ととりわけ軸方向ラビリンスを形成し、その密封縁が内輪に摺接することが好ましい。

ベース材料は転がり軸受の内側に、即ち転がり軸受の軸方向に見て転動体とエラストマーの間に配置され、エラストマーととりわけ面結合されていることが好ましい。エラストマーとして例えばニトリルブタジエンゴム、アクリルニトリルゴム、シリコンゴム、クロロプレンゴム、スチロールブタジエンゴム、ブチルゴム、天然ゴム又はフルオルシリコンゴムからなる円板状構成物が適している。ベース材料とエラストマーの肉厚は、波動歯車装置の使用時にシールディスクの不断の半径方向変形にかかわらず、膨出が回避され、又は少なくともシールディスクの不断の密封効果が保証されるように調整されている。

半径方向可撓性転がり軸受に、転がり軸受の軸方向両側に各々１個の同じ構造のシールディスクを互いに鏡映対称に配置することが好ましい。

波動歯車装置は補助力ステアリング又は外力ステアリングのステアリングギヤのためのアクチュエータに使用し、又は重畳式ステアリングで補助舵取り角を生じるために使用することができる。

サーボステアリングの制御及び／又は調整装置はアクティブサスペンション（aktives Fahrwerk）を有する車両安定化システムに機能的に連結することもでき、その場合半径方向可撓性転がり軸受は例えば横方向スタビライザのねじりこわさを変えることによって車両のローリング運動を能動的に調節するためのアクチュエータの波動歯車装置に使用することができる。制御及び／又は調整装置は、センサ信号、例えば車輪回転数、ヨーレート等を処理し、例えば被操縦輪の舵取り角に対する重ね合わせ角及び車両の走り装置の横方向スタビライザのねじりこわさを同時に調整する。

ここで発明を実施例に基づき詳述し、添付の図面に基づいて再現する。

図１に自動車のステアリングシステムの波動歯車装置すなわちハーモニック・ドライブのための半径方向可撓性転がり軸受の横断面図が示されている。半径方向可撓性転がり軸受１は深みぞ玉軸受として形成され、曲げ弾性内輪２を有する。内輪２は波動歯車装置の偏心の、特に楕円形の駆動コア４の外周面３に張ってあり、駆動コア４に対して軸方向に移動不能である。偏心駆動コア４は図示しないサーボモータシャフト、例えば電気モータのシャフトに回転不能に結合されている。球１５として形成された転動体８は保持器１６によって保持され、その上に曲げ弾性外輪５が支えられる。外輪５は半径方向可撓性の薄肉のローリングブシュ７の周回する半径方向拡張のために利用される。曲げ弾性外輪５はローリングブシュ７の内周面６に接する。ローリングブシュ７は外側に歯部１７を有する。歯部１７は固定支持リング１９の歯部１８より歯数が少ないから、偏心駆動コア４の回転とともにローリングブシュ７は支持リング１９に対して相対的に回転する。

半径方向可撓性転がり軸受１からの潤滑剤の脱出及び半径方向可撓性転がり軸受１への汚れの侵入を回避するために、半径方向可撓性転がり軸受１の軸方向側面にシールディスク９、９’がそれぞれ外輪５の内周の円周溝２０の中に滑動するようにして保持される。そのために円周溝２０の切り下げ部が利用される。シールディスク９、９’は内輪２に摺接し、さらにラビリンス１２、とりわけ転がり軸受１の内輪２の円周溝２１とともに簡単な軸方向ラビリンス１４を形成する。シールディスク９、９’の半径方向内側及び外側縁端部は肥厚した形になっており、ここはエラストマーだけからなり、一方、外輪５と内輪２の間の間隙を覆う区域はベース材料１１のエキスパンドメタル１３の内側層とエラストマー１０でサンドイッチ状に形成されている。エキスパンドメタル１３はエラストマー１０に埋め込んで加硫することができ、内輪２及び外輪５に対して半径方向間隔ａをおいて配置されている。こうしてシールディスク９、９’は半径方向変形にかかわらず転がり軸受１の外側を密封するのに十分な剛性を有する。

半径方向可撓性転がり軸受の横断面図を示す。 図１の横断面詳細図を示す。

符号の説明

１ 半径方向可撓性転がり軸受
２ 内輪
３ ４の外周面
４ 偏心駆動コア
５ 外輪
６ 内周面
７ 半径方向可撓性ローリングブシュ
８ 転動体
９、９’ シールディスク
１０ エラストマー
１１ ベース材料
１２ ラビリンス
１３ エキスパンドメタル
１４ 軸方向ラビリンス
１５ 球
１６ 保持器
１７ ７の歯部
１８ 歯部
１９ 支持リング
２０ ５の円周溝
２１ ２の円周溝
ａ 半径方向間隔

Claims (12)

1. ステアリングシステムの波動歯車装置のための半径方向可撓性転がり軸受であって、偏心駆動コア（４）の外周面（３）に整合する内輪（２）と、半径方向可撓性ローリングブシュ（７）の内周面（６）に接する外輪（５）と、半径方向に内輪（２）と外輪（５）の間に保持された転動体（８）と、転動体（８）に対して軸方向に配置されたシールディスク（９、９’）と、を有するものにおいて、
   シールディスク（９、９’）が、エラストマー（１０）と、波動歯車装置の作動中に軸方向膨出を阻止する柔軟な円板状ベース材料（１１）との複合体からなり、シールディスク（９、９’）が、内輪（２）又は外輪（５）と摺接するか或いはラビリンス（１２）を形成するように配置されていることを特徴とする半径方向可撓性転がり軸受。
2. シールディスク（９、９’）がベース材料（１１）としてエキスパンドメタル（１３）を有することを特徴とする請求項１に記載の半径方向可撓性転がり軸受。
3. シールディスク（９、９’）がベース材料（１１）として半径方向又は接線方向スリットを備えた円板を有することを特徴とする請求項１に記載の半径方向可撓性転がり軸受。
4. シールディスク（９、９’）がベース材料（１１）として針金からなる線条系を有することを特徴とする請求項１に記載の半径方向可撓性転がり軸受。
5. ベース材料（１１）が平坦な円板状構成物として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半径方向可撓性転がり軸受。
6. ベース材料（１１）が内輪（２）及び外輪（５）に対して半径方向間隔（ａ）をおいてエラストマー（１０）に配置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半径方向可撓性転がり軸受。
7. シールディスク（９、９’）が噛み合って滑動するように外輪（５）の中に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の半径方向可撓性転がり軸受。
8. シールディスク（９、９’）が内輪（２）との間に軸方向ラビリンス（１４）を形成することを特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の半径方向可撓性転がり軸受。
9. ベース材料（１１）が、軸方向に転動体（８）とエラストマー（１０）の間に配置されるとともにエラストマー（１０）と面結合されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の半径方向可撓性転がり軸受。
10. 転がり軸受（１）の軸方向両側に各々１個の同じ構造のシールディスク（９、９’）が配置されていることを特徴とする請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の半径方向可撓性転がり軸受。
11. 波動歯車装置が補助力、外力又は重畳式ステアリングシステムとして構成されたステアリングシステムのステアリングギヤのためのアクチュエータに配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のうちのいずれか一項に記載の半径方向可撓性転がり軸受。
12. ステアリングシステムの波動歯車装置のための半径方向可撓性転がり軸受であって、偏心駆動コア（４）の外周面（３）に整合する内輪（２）と、半径方向可撓性ローリングブシュ（７）の内周面（６）に接する外輪（５）と、半径方向に内輪（２）と外輪（５）の間に保持された転動体（８）と、転動体（８）に対して軸方向に配置されたシールディスク（９、９’）とを有し、シールディスク（９、９’）がエラストマー（１０）と、波動歯車装置の使用中に軸方向膨出を阻止する柔軟な円板状ベース材料（１１）との複合体からなるものにおいて、
    波動歯車装置がアクティブサスペンションのためのアクチュエータに使用され、その機能がステアリングシステムと連結されている半径方向可撓性転がり軸受。

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