JP2021534033A - 相補的な形状によるラックの回動防止機構 - Google Patents

Abstract

相補的な形状によるラックの回動防止機構車両の車輪を操舵するためのステアリングシステムであって、車輪を動かすためのタイロッド（１１）と、軸方向の摺動により、タイロッド（１１）を制御するラック（４）と、ハウジング（３）と、を含み、ラック（４）は少なくとも部分的にハウジング内に配置されており、ラック（４）は、凸状および／または凹状の横断面を有しており、ハウジング不動の相補的なジオメトリが、相補的な凹状および／または凸状の形状を含み、これにより回動防止機構を実現する形状接続的な結合が形成されている、ステアリングシステム。

Description

本発明は、ステアリングシステムおよび車両に関する。

背景技術
従来技術により、ステアリングシステムの一部としてのピニオン・ラック装置およびボールスクリュが公知である。

発明の概要
「ラック」という概念は、ドラッグリンクと同義であると理解される。ラックは、軸方向摺動可能であり、タイロッドを介して枢着されている、車両の車輪を旋回させることができる。

ボールスクリュ式のステアリングには、ピニオン・ラック装置式のステアリングとは異なり、ラックの内在的な回動防止機構が存在していないという欠点がある。回動防止機構は、ボールスクリュの機能のために必要である。したがってある１つのステアリング機構で、例えば、ステアバイワイヤ式ステアリング機構で、操舵モーメントを加えるために専らボールスクリュが用いられる場合には、付加的な回動防止機構を配置しなければならない。

ピニオン・ラック装置による、ねじ伝動装置を備えた従来のステアリングシステムでは、通常、ピニオンに対して配置されるスラストピースが、ラックの歯列がピニオンの歯列に対して押し付けられ、したがってラックの回動に関する遊びが少ない状態が生じるように機能するので、当該ラックの回動防止機構は自動的に得られる。スラストピースがなかったとしても、ピニオンとラックとの歯列対偶間のサイドクリアランスの範囲でしか回動は生じない。ボールスクリュによるステアバイワイヤ式ステアリング機構では、この場合、ピニオン・ラック歯列の形態のステアリングギヤは設けられていないので、このような回動防止機構は生じない。

そこで本発明の課題は、回動防止機構を可能とする、ボールスクリュ式のステアバイワイヤコンセプトのためのステアリングシステムを提供することである。

本発明の第１の実施形態として、車両の車輪を操舵するためのステアリングシステムであって、車輪を動かすためのタイロッドと、軸方向の摺動により、タイロッドを制御するラックと、ハウジングと、を含み、ラックは少なくとも部分的にハウジング内に配置されており、ラックは、凸状および／または凹状の横断面を有しており、ハウジング不動の相補的なジオメトリが、相補的な凹状および／または凸状の形状を含み、これにより回動防止機構を実現する形状接続的な結合が形成されている、ステアリングシステムが提供される。

例えばクローバー型のプロフィールのような、ハウジングに対して対応するラックの形状によって、ハウジング内側におけるラックの回動防止を保証することができる。

本発明の第２の実施形態として、請求項１から９までのいずれか１項記載のステアリングシステムを有した車両が提供される。

例としての実施形態は、従属請求項に記載される。

本発明の一例としての実施形態によれば、ハウジングとラックとの間に、低摩擦かつ低摩耗の滑り摩擦、嵌合精度、および少ない遊びもしくは遊びのない状態を保証するために、中間エレメントが配置されているステアリングシステムが提供される。

本発明の別の実施例によれば、ハウジングと中間エレメントとの間に、ハウジングに接続されている装着ブシュが設けられているステアリングシステムが提供される。

本発明による別の実施形態では、中間エレメントが、ハウジングに一体に、または装着ブシュに一体に、またはラックに一体に形成されているステアリングシステムが提供される。

一体成形により、ステアリング機構の簡単な組み付けが得られる。

本発明の別の実施例によれば、中間エレメントが、ハウジングとラックとの間に、射出成形されているまたは挿入されているステアリングシステムが提供される。

これにより、簡単な組み付け可能性が得られる。

本発明の一例としての実施形態によれば、中間エレメントが、半径方向および／または軸方向で波形を、特にサイン曲線状の波形を有しているステアリングシステムが提供される。

中間エレメントのサイン曲線状の構成により、中間エレメントの簡単な製作が可能である。

本発明の別の実施形態によれば、ステアリングシステムが、高度な自律走行に適しているステアリングシステムが提供される。

本発明の別の実施例によれば、ステアリングシステムがステアバイワイヤに適している、かつ／またはステアリングシステムが後車軸ステアリングとして適しているステアリングシステムが提供される。

本発明による別の実施形態では、ハウジングのまたはラックの金属性の突出部が、ラックのまたはハウジングの嵌合する金属性の凹部に突き出るステアリングシステムが提供される。

相補的な凹部内に突き出る金属性の突起により、非常時の回動防止機構が実現され得る。

本発明の思想は、ラックが、ラックの周囲を取り囲む部材との、すなわちラックのハウジングとの形状接続により、ラックの回動を排除することができるような輪郭を有している、ステアリングシステムを提供することであるとみなされてもよい。

個々の特徴は、勿論、互いに組み合わせることができ、これにより、部分的には、個々の作用の総和を超越する有利な作用も生じる可能性がある。

本発明のさらなる詳細および利点は、図示した実施例につき明確になる。

ハウジング３内のラック４の一部を示す斜視断面図である。 ハウジング３内のラック４を示す斜視横断面図である。 ハウジング３内のラック４の別の一部を示す斜視断面図である。 ハウジング３内のラック４を示す別の斜視横断面図である。 ハウジング３および例えば波形の中間エレメント５内のラック４を示す別の概略的な断面図である。 ハウジング３と共にラック４を示す別の斜視縦断面図である。 ラック４とハウジング３との間にクローバー型のプロフィールを有する中間エレメント５が配置されている、ラック４とハウジング３とを含む横断面図である。 中間エレメント５を示す図である。 車両のステアリングシステムを概略的に示す図である。

実施例の詳細な説明
図１には、ハウジング３と共にラック４の縦断面図が示されており、ハウジング３とラック４との間には、ラック４とハウジング３との間の改善された摩擦学的特性を可能にし、すなわちこれにより、摩擦と摩耗とを減じる中間エレメント６が配置されている。図示された装着ブシュ１０は、選択的に設けられており、ハウジング３に属している。この装着ブシュ１０によって、ハウジング３における中間エレメント６の組み付けおよび／または固定を容易にすることができる。代替的に、中間エレメント６は、ラック４に堅固に結合されていてもよく、この場合は、ハウジング３および／またはハウジング固定の装着ブシュ１０と中間エレメント６との間で滑り運動が行われる。

図２には、ラック４の横断面が示されており、ラック４とハウジング３との間には中間エレメント６が配置されている。特に、ラック４の外輪郭とハウジング３の内輪郭とは、回動防止機構となる形状接続的な構成が生じるように設けられていてもよい。ラック４とハウジング３との間には、ハウジング３に不動に結合されている中間エレメント６が配置されていてもよく、この中間エレメントは、ラック４とハウジング３との間で、殆ど摩耗のない状態で低摩擦の滑り摩擦を保証する。ハウジング３と中間エレメント６との間には付加的に、ハウジング３に不動に結合されている装着ブシュ１０が配置されていてもよい。相補的な内輪郭および外輪郭の対は、例えば突起凹部対として設けられていてもよい。

図３には、ラック４に不動に結合されている中間エレメント７を含む縦断面が示されている。この実施例では、同じく付加的に、ハウジングに不動に設けられた装着ブシュ１０が設けられている。この場合、滑り運動は、ハウジング３もしくは装着ブシュ１０と中間エレメント７との間で行われる。

図４には、中間エレメント７が不動に結合されているラック４を含む横断面が示されている。この場合、速度の分離もしくは滑り運動は、ハウジング３もしくは装着ブシュ１０と中間エレメント７との間で行われる。

図５には、半径方向の特別な輪郭により優れている中間エレメント５が示されており、これにより、特別に選択された個所で、ラックとの接点９もしくはハウジングとの接点８が生じる。

図６には、ラック４を含む縦断面が示されており、ラック４とハウジング３との間には、滑り摩擦および回動防止のための中間エレメント５が配置されている。

図７には、ラック４とハウジング３との間に挿入された中間エレメント５が示されている。中間エレメント５は、特別に選択された接点で、ラック４もしくはハウジング３との接触が生じるように変形されている。

図８には中間エレメント５が示されており、この中間エレメントは、ラックおよびハウジングとの適切な接触を保証するために、半径方向および軸方向で位置合わせされた状態で特別な波形を有していてもよい。

図９には、ステアリングコラム１８を備えた、車両のステアリングシステムの概略図が示されていて、このステアリングコラムは、ピニオン１４を介して、ラック４をその長手方向軸線に沿って動かす。ピニオン１４の回転は、モーメントセンサ１２を介して検出されて、制御装置１３に伝達される。制御装置１３は、ステアリングアシストが行われるようにサーボモータ１７を駆動制御する。サーボモータ１７は、ボールスクリュ１６を駆動制御するベルト１５を駆動制御する。

機械的な直結駆動を行う従来のステアリングシステムでは、今なお、ピニオン・ラック接続により自動的に、ラックの回動防止の機能も提供される。代替的なステアリングシステム、例えば機械的な直結駆動を行わない、アクシスパラレル式電動パワーステアリング（ＥＰＳａｐａ）に基づくステアバイワイヤ式ステアリングでは、ピニオン・ラック接続は存在しない。しかしながら、ボールスクリュの機能性のために、ラックの回動防止の機能は不可欠であるので、これは別の方法で実現しなければならない。本発明によれば、ラックの回動防止は、ラックのハウジングに設けられた相応の対応輪郭との形状接続的な結合により可能となる。

「含む」という概念は、別のエレメントまたは方法ステップを排除するものではないということ、さらに「１つの」という概念は、複数のエレメントまたはステップを排除するものではないということに注意されたい。

使用した符号は、単に、理解を高めるために利用され、限定的にみなされるべきではなく、本発明の保護範囲は請求項に記載される。

１ 溝
２ 溝
３ ハウジング
４ ラック、軸方向摺動可能
５ 中間エレメント
６ 中間エレメント
７ 中間エレメント
８ ハウジングとの接点
９ ラックとの接点
１０ 装着ブシュ
１１ タイロッド
１２ モーメントセンサ
１３ 制御装置
１４ ピニオン
１５ ベルト
１６ ボールスクリュ
１７ サーボモータ
１８ ステアリングコラム

Claims (13)

1. 車両の車輪を操舵するためのステアリングシステムであって、
   前記車輪を動かすためのタイロッド（１１）と、
   軸方向の摺動により、前記タイロッド（１１）を制御するラック（４）と、
   ハウジング（３）と、
   を含み、前記ラック（４）は少なくとも部分的に前記ハウジング内に配置されている、ステアリングシステムにおいて、
   前記ラック（４）は、凸状および／または凹状の横断面部分を有しており、ハウジング不動の相補的なジオメトリが、相補的な凹状および／または凸状の形状を含み、これにより回動防止機構を実現する形状接続的な結合が形成されることを特徴とする、ステアリングシステム。
2. 前記ハウジング不動の相補的なジオメトリは、前記ハウジング（３）に直接設けられている、請求項１記載のステアリングシステム。
3. 前記ハウジング不動の相補的なジオメトリは、前記ハウジング（３）に接続されている装着ブシュ（１０）を介して形成される、請求項１記載のステアリングシステム。
4. 前記ハウジング（３）と前記ラック（４）との間に、低摩擦かつ低摩耗の滑り摩擦、高い嵌合精度、および少ない遊びもしくは遊びのない状態を保証する中間エレメント（６）が配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のステアリングシステム。
5. 前記ハウジング（３）と前記中間エレメント（６）との間に、前記ハウジング（３）に接続されている装着ブシュ（１０）が設けられている、請求項３および４記載のステアリングシステム。
6. 前記中間エレメント（６，７）は、前記ハウジング（３）に一体に、または前記装着ブシュ（１０）に一体に、または前記ラック（４）に一体に形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のステアリングシステム。
7. 前記中間エレメント（６）は、前記ハウジング（３）と前記ラック（４）との間に、射出成形されている、または挿入されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のステアリングシステム。
8. 前記中間エレメント（６）は、半径方向および／または軸方向で波形を、特にサイン曲線状の波形を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載のステアリングシステム。
9. 前記ステアリングシステムは、高度な自律走行に適している、請求項１から８までのいずれか１項記載のステアリングシステム。
10. 前記ステアリングシステムは、ステアバイワイヤに適している、かつ／または前記ステアリングシステムは後車軸ステアリングとして適している、請求項１から９までのいずれか１項または複数項記載のステアリングシステム。
11. 前記ハウジング（３）の金属性の突出部または凹部が、前記ラック（４）の嵌合する金属性の凹部または突出部に突き出る、請求項１から１０までのいずれか１項記載のステアリングシステム。
12. 前記装着ブシュ（１０）の金属性の突出部または凹部が、前記ラック（４）の嵌合する金属性の凹部または突出部に突き出る、請求項１から１０までのいずれか１項記載のステアリングシステム。
13. 請求項１から１２までのいずれか１項記載のステアリングシステムを有していることを特徴とする車両。

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