JP2016522874A - ステアリングギア - Google Patents

Abstract

本発明は、ステアリングギアのための固定軸受（５）に関する。固定軸受は、ステアリングギアのピニオンシャフト（３）を受容するために設けられた内側軸受シェルと、軸受ブッシュ（１２）内に収容された外側軸受シェルと、を含むピボット軸受と、１つ以上のねじりウェブ（１６）を介して枢動可能に接続された、外輪（１４）および内輪（１５）を有するピボットリング（１３）と、を有している。外輪（１４）は、ステアリングギアのハウジング内に、固定軸受（５）を支持するために設けられ、ピボットリング（１３）の内輪（１５）は、軸受ブッシュ（１２）の外側に取り付けられるとともに、軸方向に固定されていることを特徴とする。

Description

本発明は、自動車のパワーアシストステアリングシステムのためのステアリングギアに関し、特にそのようなステアリングギアの固定軸受に関する。

大抵の自動車には、操舵中に支援トルク（ｕｎｔｅｒｓｔｕｔｚｅｎｄｅｓ ｄｒｅｈｍｏｍｅｎｔ）を生成するパワーアシストステアリングシステムが導入されており、結果として、運転者によってステアリングコラムに適用されざるを得ないステアリングトルクを減少させる。

知られたパワーアシストステアリングシステムは、油圧または電力駆動部の駆動力を変換するとともに、ステアリングコラムに伝達するステアリングギアに基づいている。そのようなステアリングギアは、一般に、ねじ回転歯車（ｓｃｈｒａｕｂｗａｌｚｇｅｔｒｉｅｂｅｓ）の形式で、特に、はすば歯車またはウォームギアとして実装されている。すなわち、後者は、直接的または間接的にステアリングロッドに接続される歯車と、それに噛合うと共に、ピニオンシャフトを介して駆動部によって駆動されるピニオンと、を備えている。

部品の公差、ギア要素の熱膨張の幅の違い、および摩耗によって形成されているギアの遊びは、そのようなステアリングギアでは解決が難しいと判明している。特に、別のステアリングとして参照される場合、すなわち、別のステアリングロックを含んだ、直接的に連続するステアリングの場合、そのようなギアの遊びは、ピニオンおよび歯車の歯の反対側の側面である別の当接部に起因する、望まれていない騒音を生成する。

ピニオンと歯車との歯の係合を隔てて、ピニオンシャフトの長手軸に垂直に延びている軸の周囲を枢動可能となるように取り付けられたピニオンシャフトであって、１つ以上のばね要素によって歯車に対して圧入されたピニオンシャフトにより、当該ギアの遊びが取り除かれることが知られている。この場合、ピニオンシャフトの枢動機能は、ピニオンシャフトが端部に取り付けられる２つの軸受配置のうちの一方に組み入れられている。この軸受配置は、固定軸受として参照される。他の端部の領域における軸受配置は、枢動動作によって引き起こされた偏位を許容するために、遊びを与えている（いわゆる「フローティング軸受」）。固定軸受は、一般に、駆動側に設けられており、一方、フローティング軸受は、ピニオンシャフトの自由端部に設けられている。歯車に対してピニオンを圧入するための１つ若しくは複数のばね要素は、一般に、フローティング軸受に組み入れられている。

そのようなステアリングギアは、例えば、国際公開第２０１１／０７３０８９号により知られている。当該文献には、固定軸受の領域においてピニオンシャフトを受け、ピボットブッシュ内の外側に取り付けられるころ軸受が提供されている。ピボットブッシュは、主に遊びが無いころ軸受を受容する軸受ブッシュと、ステアリングギアのハウジング内に、ドリル孔によって、主に遊びが無く固定される外輪と、を含んでおり、外輪および軸受ブッシュは、軸受ブッシュに対する外輪の回転の間、ねじられる複数のウェブを介して接続されている。ピボットブッシュ全体は、金属薄板部品の形で、１ピースで構成されている。

国際公開第２０１１／０７３０８９号と同様のステアリングギアの形態は、今までは公開されていなかった独国特許出願第１０２０１２１０３１４６．０号明細書に記載されている。しかしながら、当該文献では、ピボットリングは別個の部品として実装されている。この構想では、ピボットリングは、内輪と、２つのねじりウェブ（ｔｏｒｓｉｏｎｓｓｔｅｇｅ）を介して内輪に接続された外輪と、を含んでいる。外輪は、ステアリングギアのハウジングに固定軸受を支持することに役立っており、一方、内輪は、ころ軸受と、軸受ブッシングの半径方向内側に向かって湾曲した端部（ｕｍｇｅｂｏｇｅｎｅｎ ｅｎｄｅ）との間にクランプされている。ピボットリングの内輪を軸受ブッシングに案内し得るために、軸受ブッシングには、対応する長手端部で、ねじりウェブを受容することに役立つ２つの長手スロットが設けられている。

この固定軸受の不都合なことは、（所定の位置に置かれなければならない長手スロットによって）比較的複雑な製品であり、（ピボットリングに対する軸受ブッシュの必須の正確な配向によって）比較的複雑な取り付けである。さらに、軸受ブッシングは、長手スロットによって構造的に弱められており、ころ軸受の望まれていない可動性の原因になり得て、このため、ピニオンシャフトの軸受配置の望まれていない可動性の原因なり得る。

この従来技術を出発点と考慮して、本発明は、自動車のパワーアシストステアリングシステムのための改善されたステアリングギアを特定する目的に基づいている。特に、製造および／または取り付けに容易であるステアリングギアが特定されていることである。

この目的は、請求項１による固定軸受を有する請求項８によるステアリングギアによって成し遂げられる。本発明による固定軸受の有利な実施の形態は、従属請求項の主題であり、本発明の以下の記載に見出され得る。

内輪が軸受ブッシュの外側に取り付けられているという事実により、独国特許出願第１０２０１２１０３１４６．０号明細書に記載されている固定軸受の場合において、軸受ブッシュ内にピボットリングの内輪を受容することから生じる不都合なことを回避する概念に、本発明は基づいている。結果として、軸受ブッシュは単純なチューブ形状であって、特に、製造のコスト効率が良いばかりではなく、取り付けの間に特別な配向を必要としない、スロットの無いチューブ形状を有し得る。しかしながら、可能な限り遊びが無いようにピニオンシャフトを固定軸受内に取り付けるために、この発明の解決策は、当該ピニオンシャフトからピボット軸受（ｄｒｅｈｌａｇｅｒ）に、その後、軸受ブッシュを介してピボットリングに、可能な限り遊びが無いように伝達されるピニオンシャフトの動作を必要とする。本発明によれば、これは、軸受ブッシュ内におけるピボット軸受の軸方向には移動できない適切な軸受配置であって、軸受ブッシュ上のピボットリングの、軸方向には移動できない適切な軸受配置によって成し遂げられる。

このため、ステアリングギアのための独創的な固定軸受は、ステアリングギアのピニオンシャフトを受容するために設けられた内側軸受シェル（ｉｎｎｅｒｅ ｌａｇｅｒｓｃｈａｌｅ）と、軸受ブッシュ内に収容された外側軸受シェル（ａｕｂｅｒｅ ｌａｇｅｒｓｃｈａｌｅ）と、を有するピボット軸受（特に、ころ軸受）と、１つ以上のねじりウェブを介して枢動可能に（弾性的に）接続された、外輪および内輪を有するピボットリングと、を有し、外輪は、ステアリングギアのハウジング内に、固定軸受を支持するために設けられている。当該固定軸受は、ピボットリングの内輪が、軸受リングの外側に取り付けられるとともに、軸方向に固定されているという特徴によって、発展される。

本発明による固定軸受の一の望ましい改良では、軸受ブッシュは、第１長手区域と、第２長手区域と、を有し、第２長手区域は、第１長手区域よりも小さい外径および内径を有し、その結果、第１長手区域と第２長手区域との間の外側および内側の両方に止め部が形成され、ピボット軸受は、内側止め部に関連し、ピボットリングは、外側止め部に関連することを提供し得る。

これは、ピボット軸受およびピボットリングのための２つの（長手）止め部の構造的に特に単純な一体化を構成している。そのような軸受ブッシュは、特に望ましくは、チューブ状の半完成品から形成することによって生成され得て、望ましくは、軸受ブッシュが、可能な限り一定の壁厚により実装されていることを提供するべきである。さらに、止め部を形成するブッシュ壁の半径方向に延びている部分は、軸受ブッシュの長手軸に対して可能な限り垂直に向けられるべきである。

チューブ状の半完成品から形成することに加えて、チューブ状の、またはロッド形状の半完成品の金属切削処理（特に、旋盤加工）によって止め部を形成する可能性もある。基本的には、軸受ブッシュの内溝若しくは外溝と係合するか、または他の方法（例えば、溶接、はんだ付け、接着）で軸受ブッシュと接続される別個の部品、例えばストップリング、によって止め部を形成する可能性もある。

本発明による固定軸受の一の望ましい改良では、軸受ブッシュの自由端部、特に、第１長手区域は、ピボット軸受のための（第２長手）止め部を形成する内側カラーを形成するために、半径方向内側に向かって形成されていることを提供し得る。これは、長手方向で軸方向の態様において、両側にピボット軸受を固定する手段の構造的に単純な実施を構成している。このため、長手方向で軸方向の完全な固定は、ピボット軸受を軸受ブッシュに案内した後の成型工程を通じて行われるであろう。別個の止め部要素、例えばストップリングによって、端部の止め部を形成する別の可能性もある。

これに対応して、ピボットリングに隣接した軸受ブッシュの自由端部、特に第２長手区域は、ピボットリングのための（第２）（長手）止め部を形成する外側カラーを形成するために、半径方向外側に向かって形成されていることを有利に提供し得る。

ピボットリングと、形成された軸受ブッシュとの間の、軸方向の力の最も均一可能な伝達をもたらすために、ピボットリングと外側カラーとの間に配置された環状ワッシャを有利に提供し得る。

ピボットリングがピニオンシャフトのためのピボット軸を規定するために使用され得るため、ステアリングギア内に固定軸受が取り付けられた後では、ピボットリングの回転は、もはや可能とすべきではない。この理由のために、ピボットリングのための回転防止手段が与えられるべきである。これは、望ましい形状で有利に成し遂げられることができ、軸受ブッシュの形成プロセス材料が窪みに強制されている間、または、突起が軸受ブッシュの外側カラーに強制されている間、外側カラーとともに型枠回転防止（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｓｓｉｇｅ ｖｅｒｄｒｅｈｓｉｃｈｅｒｕｎｇ）を形成する（少なくとも）１つの突起および／または（少なくとも）１つの窪みを、ばねリングおよび／または環状ワッシャが有するという事実により、外側カラーを形成し、結果として、型枠接続（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｓｓｉｇｅ ｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇ）が与えられている。

本発明によるステアリングギアは、少なくとも１つの歯車と、歯車に噛合うピニオンと、ピニオンを含むピニオンシャフトと、を備え、ピニオンシャフトの長手軸に対して横方向に設置されたピニオンシャフトのためのピボット軸を形成する本発明による固定軸受内のピニオンの片側に、ピニオンシャフトが、取り付けられ、ピニオンシャフトは、望ましくは、ピニオンの他端部でフローティング軸受に取り付けられている。

本発明は、図面に示された典型的な実施の形態に基づいて、以下により詳細に説明される。

図１は、本発明によるステアリングギアを示す縦断面図である。 図２は、ステアリングギアの固定軸受を示す斜視図である。 図３は、固定軸受を示す上方から見た図である。 図４は、図３のIV−IV線断面に沿った固定軸受を示す縦断面図である。

図１は、本発明によるステアリングギアの実施の形態の本質的な部品を示している。後者は、歯車２、および歯車２に噛合うピニオンが内部に取り付けられたハウジング１を備えている。ピニオンと、ピニオンを含むピニオンシャフト３とは、一体化してウォームの形状で作られている。

歯車２は、ステアリングコラム４または自動車のステアリングギアの出力シャフトに固定して装着されている。

ピニオンシャフト３は、駆動側端部を有しており、この駆動側端部によって、図示しない駆動部（例えば、電気モータ）の出力シャフトに接続され得る。この駆動側端部の領域では、ピニオンシャフト３は、第１軸受配置によってハウジング１内に取り付けられている。この軸受配置は、ハウジング１に対してピニオンシャフト３の並進を本質的に許容しないが、ピボット軸６に対する枢動を許容する固定軸受５として実装されている。

この枢動は、駆動側端部と反対側のピニオンシャフト３の自由端部を外側に向かって偏向させ、当該ピニオンシャフト３の自由端部は、ハウジング１の対応する収容部内に、フローティング軸受７によって取り付けられている。このフローティング軸受７は、ピニオンシャフト３の枢動に起因する、自由端部の外側に向う偏位を許容するような方法で実装されている。

固定軸受５とフローティング軸受７の各々は、ころ（玉）軸受８、９の形式でピボット軸受を備えている。ピニオンシャフト３の対応する部分は、ころ軸受８、９の内側軸受シェルに主に遊びが無く取り付けられている。一方、ころ軸受８、９の外側軸受シェルは、それぞれ軸受装置１０、１１内にそれぞれ取り付けられており、軸受装置１０、１１は、同様に、ハウジング１の対応する収容部に主に遊びが無く配置されている。軸受装置１０、１１は、固定軸受５の場合には、ピニオンシャフト３のピボット軸６の周囲の枢動を許容するような方法で、フローティング軸受７の場合には、ピニオンシャフト３の自由端部の外側に向かった偏位を許容するような方法で、構造的に実装されている。

この理由のため、固定軸受５の軸受装置１０は、第１長手区域の内側にころ軸受８を収容し、第２長手区域の外側にピボットリング１３を収容する円形断面を含む軸受ブッシュ１２を含んでいる。

ピボットリング１３は、外輪１４と、内輪１５と、を含んでいる。外輪１４は、２つのねじりウェブ１６を介して内輪１５に接続されている。外輪１４、内輪１５およびねじりウェブ１６は、例えば、ばね鋼からの１つのピースで実装されている。２つのねじりウェブ１６は、同一直線状に延びており、ピボット軸６を形成し、このピボット軸６の周囲を外輪１４が内輪１５に対して枢動し得る。しかしながら、ねじりウェブ１６およびピボット軸６は、ここではピボットリング１３およびピニオンシャフトの断面の中心を通って延びていないが、その代わりに、これに対して半径方向にオフセットして延びている（図３参照）。このため、ピボット軸６は、ピニオンシャフト３の長手軸１７と交差していない。

ピボットリング１３の中心に対するねじりウェブ１６の半径方向のオフセットの結果として、ピボット軸６は、ピニオンシャフト３の外周付近で動き、この結果、ピボット軸６から歯の配置の力の作用線の距離と連動して、ピニオンと歯車２との歯の係合の間、歯の配置の力によって生じるかまたは生じ得る反作用トルクの形成を減少させ、または回避し得る。可能な限り反作用トルクを回避するために、ピボット軸６が、歯車２の２ピッチまたは回転円とピニオンとの間の接触点において形成される接平面に設置されていることが提供される。

軸受ブッシュ１２の第２長手区域の内径および外径はいずれも、第１長手区域の対応する直径よりも小さい。結果として、環状ショルダー１８は、軸受ブッシュ１２の（またはピニオンシャフトの）長手軸１７に対して半径方向に、すなわち垂直に、正確に延びている壁部分で形成されている。このショルダーは、内側ではころ軸受８のための第１（長手）止め部を構成し、外側ではピボットリング１３の内輪１５のための第１（長手）止め部を構成している。ころ軸受８およびピボットリング１３を主に動かないように、かつ軸受ブッシュ１２内またはその上に、長手方向で軸方向の態様において固定するために、各々の場合において、第２（長手）止め部は、追加的に設けられている。これらの第２止め部は、軸受ブッシュ１２の自由端部に半径方向に延びる形状によって形成されている。ころ軸受８に隣接している自由端部は、ここでは、半径方向外側に向かって延びており、一方、ピボットリング１３に隣接している自由端部は、半径方向外側に向かって延びている。軸受ブッシュ１２の自由端部の形成は、ころ軸受８が軸受ブッシュ１２に挿入され、ピボットリング１３が軸受ブッシュ１２上に嵌着された後に、実行される。

回転防止は、ピボットリング１３の内輪１５と軸受ブッシュ１２との間で設けられている。当該回転防止は、ピボットリング１３の内輪１５内の窪み１９の形式で作られている。軸受ブッシュ１２の材料は、対応する自由端部の形成の間、当該窪み１９に圧入されており、この結果として、軸受ブッシュ１２とピボットリング１３との間の相対的回転を防ぐための型枠接続が形成されている。

ノーズ２０はピボットリング１３の外輪１４に形成され、対応する窪み２１は、反対側に形成されている。当該ノーズ２０および窪み２１は、回転不能な態様で、ハウジング１内でこれに接続されたピボットリング１３および軸受ブッシュ１２の正確に規定された位置付けのために役立っている。この理由のため、ハウジング１は、対応する反対の外形を有している。

１ ハウジング
２ 歯車
３ ピニオンシャフト
４ ステアリングコラムまたは出力シャフト
５ 固定軸受
６ ピボット軸
７ フローティング軸受
８ 固定軸受のころ軸受
９ フローティング軸受のころ軸受
１０ 固定軸受の軸受装置
１１ フローティング軸受の軸受装置
１２ 軸受ブッシュ
１３ ピボットリング
１４ 外輪
１５ 内輪
１６ ねじりウェブ
１７ 軸受ブッシュおよびピニオンシャフトの長手軸
１８ ショルダー
１９ 窪み
２０ ノーズ
２１ 窪み

Claims (8)

1. ステアリングギアのための固定軸受（５）であって、
   前記ステアリングギアのピニオンシャフト（３）を受容するために設けられた内側軸受シェルと、軸受ブッシュ（１２）内に収容された外側軸受シェルと、を含むピボット軸受と、
   １つ以上のねじりウェブ（１６）を介して枢動可能に接続された、外輪（１４）および内輪（１５）を有するピボットリング（１３）と、を有し、
   前記外輪（１４）は、前記ステアリングギアのハウジング内に、前記固定軸受（５）を支持するために設けられ、
   前記ピボットリング（１３）の前記内輪（１５）は、前記軸受ブッシュ（１２）の外側に取り付けられるとともに、軸方向に固定されていることを特徴とする固定軸受（５）。
2. 前記軸受ブッシュ（１２）は、第１長手区域と、第２長手区域と、を有し、
   前記第２長手区域は、前記第１長手区域よりも小さい外径および内径を有し、
   その結果、前記第１長手区域と前記第２長手区域との間の外側および内側の両方に止め部が形成され、
   前記ピボット軸受は、前記内側止め部に関連し、前記ピボットリング（１３）は、前記外側止め部に関連することを特徴とする請求項１に記載の固定軸受（５）。
3. 前記軸受ブッシュ（１２）は、一定の壁厚を有するチューブ形状で実装されていることを特徴とする請求項１または２に記載の固定軸受（５）。
4. 前記軸受ブッシュ（１２）の自由端部は、前記ピボット軸受のための止め部を形成する内側カラーを形成するために、半径方向内側に向かって形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の固定軸受（５）。
5. 前記軸受ブッシュ（１２）の自由端部は、前記ピボットリング（１３）のための止め部を形成する外側カラーを形成するために、半径方向外側に向かって形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の固定軸受（５）。
6. 前記ピボットリング（１３）と前記外側カラーとの間に、環状ワッシャが配置されていることを特徴とする請求項５に記載の固定軸受（５）。
7. 前記ピボットリング（１３）および／または前記環状ワッシャは、前記外側カラーとともに積極的ロック回転防止手段を形成する突起および／または窪み（１９）を有していることを特徴とする請求項５または６に記載の固定軸受（５）。
8. 歯車（２）と、それに噛合うピニオンと、前記ピニオンを含むピニオンシャフト（３）と、を有するステアリングギアであって、
   前記ピニオンシャフト（３）の前記長手軸（１７）に対して横方向に設置された前記ピニオンシャフト（３）のためのピボット軸（６）を形成する固定軸受（５）内の前記ピニオンの片側に、前記ピニオンシャフト（３）が、取り付けられ、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の固定軸受（５）が実装されていることを特徴とするステアリングギア。

Images