JP5079514B2 - ギアラックを押圧するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念により、圧力部と調整システムと、を備えたピニオン上のギアラックを押圧するための装置に関する。

類似（gattungsgemasse）した装置は、米国特許出願公開公報US4,724,717によって知られている。さらに、独国特許出願公開公報DE 198 11 917 Alおよび米国特許出願公開公報US4,619,155における従来技術にも示されている。

自動車のためのギアラック式のステアリングは、通常、ステアリングギアハウジングを有しており、当該ステアリングハウジング内で、ギアラックは長手方向にスライド可能に軸支されている。ステアリングハウジング内に回転可能に軸支されたピニオンは、ギアラックのギアと嵌合し、ピニオンと回転連結されたステアリングの回転によって、ギアラックが横方向へ移動し、さらに、それは、結合ロッド（Spurstangen）と間接部（Achsschenkel）とを介して、自動車のステアリングホイールの回転を導く。ギアラック内でピニオンが嵌合することによって、遊びがない状態で維持され、その中で、ギアラック上でピニオンに対して配置された圧力部は、前もって負荷されたバネを介して、ピニオンに向かってギアラックに力を加える。一般的な従来技術において、圧力部の遊びは、調整ネジによって調整され、このことによって、前もって負荷されたバネに影響を与えることがよく知られている。

圧力部はこのように設けられ、また、このようにギアラックに向かって力を加え、ギアラックとピニオンの連結は、互いに噛み合って突出して直立した歯の遊びを有さず、保持されることができる。その上、ピニオンの奇行に関する欠陥、その軸の遊びおよび歯の摩耗を考慮しなければならない。さらに、例えば障害物に衝突したときに、ステアリングホイールから生じる衝撃が、破損なく発生するために、この機構は軸受け内に無ければならない。

米国特許出願公開公報US4,724,717のタイプの類によると、ギアラックをピニオンに向かって押圧するための圧力部と調整システムが知られており、圧力部と調整システムとの間には、バネが配置されている。このため、バネは、それ自身を調整システム上で補強し、ギアラックに向かって圧力部に力を与え、このため、ギアラックはピニオンに向かって力を加えられる。調整システムの調整によって、バネ力、それによってバネが圧力部をギアラックに向かって力を加える、を変化させることができる。
このため、圧力部は、調整システムの方向に突出した突出部を有しており、自由端は、調整システムの螺旋バネに対する取付面として機能する。螺旋バネは、調整システムの調整ネジと圧力部の突出部との間に配置されている。

このタイプの類による欠点によって、一般的な従来技術と同様、電気機械的なステアリングによる高いギア力に基づいて、ノッキングが発生する。そのため、バネ力は、その寿命によって変わる。圧力部の遊びの変化は、摩耗によっても発生し、圧力部の遊びの新しい調整を必要なものにする。

それゆえ、本発明は、従来技術の欠点を解消する、特にノッキングを回避するとともに、経済的に製造および取り付けができる、ギアラックをピニオンに向かって押圧するため、圧力部と調整システムとを有する装置を提供すること、、を課題としている。

これらの課題は、請求項１に示された特徴部によって、本発明により解決される。

このため、圧力部および調整システムの接触面は、通常位置において、互いに対して接触配置され、圧力部の接触面および調整システムの接触面が接触することによる雑音が発生しない。通常位置では、動的な力またはギアラック内にピニオンが嵌合することによる力が作用せず、ギアラックが圧力部の方向にシフトすることが適切である、ことが理解される。

バネ状の構成によって、少なくとも一つの接触面は、大きなステアリング速度で方向転換する場合でも、遊びのないギア歯グリップを保証できる。この遊びのないギア歯グリップは、方向転換する場合の雑音の発生を減少させる。接触面のバネ状の構成は、圧力部と調整システムとの間で挟持されうる圧力バネを用いることによっても、補われる。

本発明によれば、圧力部は、圧力部本体と、調整システムの方向に突出した突出部とを有しており、突出部の自由端は接触面として形成されている。このため、調整システムは、調整ネジとバネワッシャとの二つの部分からなる構造を有している。バネワッシャは、通常位置において、調整ネジと圧力部との間に配置され、突出部の自由端に対する接触面を形成している。

調整システムの二つの部分からなる構造によって、このような装置に対する本質的に優れた疲れ限度が達成される。さらに、例えば、錆止めのような調整ネジの費用のかかる表面コーティングを無くすことができる。調整システムは、調整ネジとバネワッシャとから形成される二つの構造によって、経済的かつ正確に生産されることができる。

本発明によれば、バネワッシャは、通常位置において、突出部によって圧縮される。従って、発生する摩耗やセッティング工程が、装置の寿命に応じて、邪魔される。バネワッシャに予め負荷を与えておくことによって、例えば摩耗によってピニオンが消耗した場合に、突出部の自由端がバネワッシャに対して接触したままにすることを、達成することができる。このため、悩ましい雑音を摩耗した後でも避けることができる。

本発明の別の構成において、突出部はバネ状に形成されることもできる。

本発明による装置のさらなる利点は、簡単な態様で、圧力部の遊びを新しく調整できることである。簡単な態様において、このことは、調整ネジのネジ回しまたはネジ戻し（Zuruckschrauben）によって行われうる。この場合、調整ネジに開口が設けられうる、例えば、変位測定部を介して、バネワッシャの歪みを測定したりコントロールしたりすること、ができる。

このようにして、圧力部の遊びや圧力部の正確な位置決めが、可能となる。

本発明によれば、突出部が、調整システムに向けられた圧力部本体の接触面を超えて、０．６ｍｍ突出することができる。この際、バネワッシャが突出部によって、０．５ｍｍ分の力を加えられるか、または、圧縮されることが、意図されている。圧力部本体の接触面と、バネワッシャまたは調整ネジ（どちらの要素がより圧力部に向かって突出しているか、または、接触面に向かいあっているかによる）との間の間隙は、好ましくは０．１ｍｍの大きさになっている。この間隙は、圧力部の遊びを示している。

本発明による装置は、作用を変えることなく、長い寿命を有し、また、必要な場合には、圧力部の遊びを再び調整することができる。独国出願公開公報DE 198 11 917 A１で知られている装置と対照的に、本発明による装置は温度変化に対して抵抗力が強い。圧力部本体がアルミニウム−ダイキャスト部品として形成され、突出部が鋳造されるときに、有利である。一定の交互の負荷操作に曝された、バネワッシャが、高い強度の高い品質のバネ鋼からなるときに、さらに有利である。このとき、バネワッシャを、例えば、平坦な押し抜かれ部材（Stanzteil）として設けたり、とても正確に製造したりすることができる。このようにして、耐久性があり敏感でないバネ特性が達成される。これは、平坦なディスクバネに対して、本質的な利点となる。調整ネジは、好ましい態様では、錆止めの圧力鋳造、好ましくは亜鉛圧力鋳造、によって作ることができる。圧力バネを用いる場合には、これは金属製の螺旋バネとして設けられることが好ましい。

本発明によれば、調整ネジが、圧力部に向けられた前方部上に、バネワッシャを覆ったり、位置決めしたりするための取付面を有している。その上、調整ネジが、バネワッシャの半径方向の位置決めのために中心環を有すること、を意図することができる。このため、中心環と取付面とは、バネワッシャの強度と形状に適合されることができる。従って、バネワッシャは、調整ネジと圧力部との間で、特に単純な方法で、配置されることができる。

試みの中で分かるように、接触面によって、簡単な方法で、バネ特性に対する影響を取る（与える）ことができる。接触面は、バネ特性に影響を与えるため、あらゆる形態において、実施されることができる。例えば、接触面が、バネワッシャに対して、平行および／または傾斜して延在することが意図されうる。接触面は、面取り部（Verrundung）を有するか、または、半径部（Radius）が設けられている。

進歩的なバネ特性を作り出すために、突出部の接触面が球状に設けられることも意図される。

本発明の好ましい構成およびさらなる形態は、別の従属請求項から生じる。以下に、図面に基づいて、本発明の実施の形態が、原理的に示されている。

発明を実施するための形態

ギアラックをピニオンに連結するための圧力部を有する、特に自動車のための、ギアラック式のステアリングギアは、例えば独国出願公開公報DE 29 28 732 C2および独国出願公開公報DE 198 11 917 A１で示されるように、既に十分よく知られている。このため、以下では、本発明に関連した特徴に対してのみ、詳細に示される（eingegangen）。

一般的な従来技術および上述した特許出願公開公報から、このようなギアラックおよびその駆動ピニオンのための連結機構の基本原理は、よく知られている。

図１に示されるように、本発明による装置は、ピニオン２にギアラック１を押圧するために、圧力部３と調整システム４とを有している。圧力部３と調整システム４との間に、圧力バネ５として設けられたバネ要素が配置されている。

特に図１および図７に示すように、圧力部３は、圧力部本体６、突出部７、挿入フィルム８およびＯリング９を有している。図１および図６によると、突出部７は、圧力部本体６に一体となって（einstuckig）設けられている。このため、本実施の形態においては、圧力部本体６は、アルミニウム圧力鋳造部品によって、鋳造された突出部７と一緒に形成される。図７は、圧力部本体６から突出部７が分離されている実施された形態を示している。これは、高い表面圧力および高い突出部の摩耗の場合に好ましい。図７においては、突出部７は、スチール（例えば、スチールピン）からなっている。

図１に示すように、圧力バネ５は、螺旋バネとして設けられ、当該螺旋バネは、本質的には、圧力部本体６によって形成された空洞内に配置されている。

摩耗を減らすために、本実施の形態においては、圧力部本体６および突出部７に、表面コーティング（例えば、陽極処理）が施されていることが意図されている。

突出部７は、圧力部３および圧力部本体６の軸と同軸上に延在している。

図１に示すように、圧力部３は、ステアリングハウジング１１の固定空間１０内に配置されている。ステアリングハウジング１１の固定空間１０は、通常、円筒形の穴として設けられ、圧力部本体６の大きさおよび圧力部本体６の外径は、概ね、取付空間１０の内径に適合している。

ギアラック１に向けられた圧力部本体６の端部は、本実施の形態において、低摩擦の挿入フィルム８とともに設けられている。この原理は、従来技術から既に知られている。挿入フィルム８（スライドフィルムとしてもデザインすることができる）は、ギアラック１に対する軸受け位置としても機能する。挿入フィルム８は、一方で、圧力部本体６が必要な垂直力を伝達することができるということを、他方で、当該挿入フィルム８によって、ギアラック１がシフトした場合に、全く摩擦力を無くさせ、かつ、摩耗を無くさせることを保証することができる。

挿入フィルム８の特に好ましい構成に関しては、独国特許出願公開公報DE 103 09 303によって示されている。

図１から、さらに分かるように、取付穴１０は、そのギアラック１とは反対側の開口部において、調整システム４によって、閉塞されている。調整システム４は、調整ネジ１２とバネワッシャ１３とを有している。本実施の形態において、調整システム４は、本質的には、二つの部品ユニットとして、構成されている。調整ネジ１２およびバネワッシャ１３は、互いに独立した構成部品である。調整ネジ１２は、錆止めの亜鉛圧力鋳造部として構成され、取付穴１０内に外接されてねじ込まれることができる。

バネワッシャ１３は、調整ネジ１２と圧力部３との間に配置されている。バネワッシャ１３には、突出部７の自由端に対する、すなわち接触面７ａに対する、接触面１３ａが設けられている。バネワッシャ１３は、本実施の形態において、突出部７の自由端によって、０．５ｍｍ圧縮されている。このため、突出部は、圧力部本体６を超えて、調整システム４の方向に、０．６ｍｍ突出している。従って、バネワッシャ１３または調整ネジ１２と、対向した圧力部本体６の接触面６ａとの間の間隔は、通常位置において、０．１ｍｍとなる。従って、いわゆる圧力部遊び（接触面６ａとバネワッシャ１３との間）は、０．１ｍｍになる。この圧力部遊びは、調整システム４に向かう方向で、圧力部３の最大の弾力性を示す。

バネワッシャ１３は、本実施の形態において、平坦な押し抜かれ部材（Stanzteil）として取り付けられる。代わりに、バネワッシャ１３は、例えば研磨によっても、正確に製造することができる。バネワッシャ１３は、高い強度を有する、高品質なバネスチールからなっている。

図１から図５ｂに示すように、調整ネジ１２は、その圧力部３に向けられた前方部に、バネワッシャ１３の位置決めをするための取付面１４を有している。取付面１４は、バネワッシャ１３のための円形の取付面を形成している。バネワッシャ１３は、この取付面１４によって、その外縁の領域内で支持される。これにより、バネワッシャ１３は、この領域では後退できない。内部領域、または、取付面１４に接触して配置された外縁を除いたバネワッシャ１３の全体の残りの表面は、自由に浮遊して配置され、または、調整ネジ１２の上に接触しておらず、このことによって、この表面は曲げられたり、または、圧縮されたりすることができる。バネワッシャ１３を圧縮する突出部７は、圧力部本体６と同軸に配置されているので、バネワッシャ１３の好ましい圧縮が達成される。取付面１４上に、図１から図５に示されるように、中心環１５が連結されている。当該中心環１５は、バネワッシャ１３を半径方向で位置決めする。取付面１４および中心環１５は、調整ネジ１２に対して、バネワッシャ１３の簡単な軸受け固定を可能にする。

特に図２および図４に示されるように、バネワッシャ１３は、局部コーキング（Verstemmungen）１６によって、特に運送固定のために、調整ネジ１２に連結される。本実施の形態においては、三つの局部コーキング１６が設けられている。

取付面１４の特徴（パターン）により、図８に示されたバネ特性の影響（実験結果）が得られた。図５ａは、面取り部１７が設けられた、取付面１４のある特徴（パターン）を示している。図５ｂは、バネワッシャ１３に対して傾斜した取付面１４のある特徴を示している。原理的に、取付面１４の領域内で、バネワッシャ１３も、面取り部または傾斜した特徴を有しうるが、これは、バネワッシャ１３の有利な製造という点を考慮すると、好ましいものではない。

図１から図３に示すように、調整ネジ１２は開口部１８を有し、これにより、圧力部の正確な位置決めを、変位測定によって、行うことができる。開口部１８は、本実施の形態において、シールプラグを形成した密封要素１９によって閉鎖されている。

図１は、さらに、Ｏリング２０を示している。当該Ｏリング２０は、調整ネジ１２とステアリングハウジング１１との間を密封している。

図８は、圧力部の元の（予めの）応力と、バネワッシャおよび圧力バネ５のバネ変位とのバネ特性を示している。ここで、ポイントＡは、可能な新しい（再度の）調整点を示し、他方、ポイントＢは、先に示した圧力部遊びによって引き起こされる、限界終点を示している。

バネワッシャ１３は、チューニングに応じて、例えば、０．５ｍｍから１．２ｍｍまで、好ましくは０．８ｍｍ、の強さにすることができる。バネ特性は、本実施の形態において、１０００Ｎ／ｍｍになっている。

本発明による解決は、自動車のためのギアラック式のステアリングのために公的であるが、当然、それに限られるものではない。本発明による装置は、別の分野のギアラック式のステアリングにおいても、用いられることができる。

圧力部の突出部がバネワッシャを圧縮している（einfedert）、一実施の形態における、通常位置にある本発明による装置の断面図。 調整ネジとバネワッシャとを有する調整システムの斜視断面図。 図２による本発明による調整システムの断面図。 図３の矢印IVの方向における本発明による調整システムの平面図。 調整ネジの取付面の可能な態様の一形態の図。 取付面の図５ａとは別の態様の一形態の図。 圧力部本体と鋳造突出部とを有する圧力部の斜視断面図。 圧力部本体と、それとは独立して設けらて当該圧力部本体に取り付けられる突出部と、を有する圧力部の斜視断面図。 バネ特性（応力／バネ運動）の図。

符号の説明

１ ギアラック
２ ピニオン
３ 圧力部
４ 調整システム
５ 圧力バネ
６ 圧力部本体
６ａ 接触面
７ 突出部
７ａ 接触面
８ 挿入フィルム
９ Ｏリング圧力部
１０ 固定空間
１１ ステアリングハウジング
１２ 調整システム
１３ バネワッシャ
１３ａ 接触面
１４ 取付面
１５ 中心環
１６ 局部コーキング
１７ 面取り部
１８ 開口
１９ 密封要素
２０ 追加Ｏリング

Claims (15)

1. 圧力部と調整システムとを備えた、ピニオンにギアラックを押圧するための装置において、
   圧力部（３）および調整システム（４）の各々は、互いに対して向けられ（ausgerichtete）、かつ、通常位置において互いに接触配置された接触面（１３ａ，７ａ）を有し、少なくとも一つの接触面（１３ａ，７ａ）はバネに形成されており、
   圧力部（３）は、圧力部本体（６）と、調整システム（４）の方向に突出し自由端が接触面（７ａ）として形成されている突出部（７）と、を有し、
   調整システム（４）は、調整ネジ（１２）とバネとからなる少なくとも二つの部分から形成され、
   バネは、調整ネジ（１２）と圧力部（３）との間に配置され、接触面（１３ａ）は、突出部（７）の自由端に対して形成され、
   バネは、平坦な円形状のバネワッシャ（１３）として設けられて、それによってバネ効果を発生させ、調整ネジ（１２）は、その圧力部（３）に向かった前方部に、バネワッシャ（１３）を載置するための円形状の取付面（Auflageflache）（１４）を有し、突出部（７）の接触面（７ａ）に対する接触面（１３ａ）を形成するバネワッシャ（１３）の中心側領域が、調整ネジ（１２）の上に載置されず、かつ、圧縮されないように、前記円形状の取付面（１４）は、その外側領域で、バネワッシャ（１３）を支持し、
   バネワッシャ（１３）は、通常位置において、突出部（７）によって圧縮され、
   突出部（７）は、圧力部本体（６）の接触面（６ａ）を超えて、調整システム（４）の方向に０．３ｍｍから０．８ｍｍ突出しており、
   調整システム（４）に向けられた圧力部本体（６）の接触面（６ａ）と、バネワッシャ（１３）または調整ネジ（１２）とは、通常位置において、互いに間隙を有して配置されており、
   調整ネジ（１２）は、バネワッシャ（１３）の歪みを測定するための開口（１８）を有している
   ことを特徴とする装置。
2. 突出部（７）は、圧力部（３）の軸に対して同軸に延在している
   ことを特徴とした請求項１に記載の装置。
3. バネワッシャ（１３）は、０．５ｍｍ圧縮されている
   ことを特徴とした請求項１または２に記載の装置。
4. 圧力部本体（６）または突出部（７）は、表面コーティングを有する
   ことを特徴とした請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
5. 突出部（７）は、圧力部本体（６）と一体となって（einstuckig）形成されている
   ことを特徴とした請求項１乃至４のいずれかに記載の装置。
6. 圧力部本体（６）は、アルミニウム圧力鋳造部として設けられ、突出部（７）は鋳造される（angegossen）
   ことを特徴とした請求項５に記載の装置。
7. 突出部（７）は、圧力部本体（６）から独立して形成され、当該圧力部本体（６）に結合可能となっている
   ことを特徴とした請求項１乃至４のいずれかに記載の装置。
8. 突出部（７）は、スチールからなる
   ことを特徴とした請求項７に記載の装置。
9. 圧力部（３）は、低摩擦の挿入フィルム（８）を有する
   ことを特徴とした請求項１乃至８のいずれかに記載の装置。
10. 調整ネジ（１２）は、錆止めの圧力鋳造によって形成されている
    ことを特徴とした請求項１乃至９のいずれかに記載の装置。
11. バネワッシャ（１３）は、平坦な部材として、設けられる
    ことを特徴とした請求項１乃至１０のいずれかに記載の装置。
12. 調整ネジ（１２）は、バネワッシャ（１３）を半径方向に位置決めするための中心環（１５）を有している
    ことを特徴とした請求項１乃至１１のいずれかに記載の装置。
13. バネワッシャ（１３）は、調整ネジ（１２）に、局部コーキング（１６）によって結合されている
    ことを特徴とした請求項１乃至１２のいずれかに記載の装置。
14. 取付面（１４）は、バネワッシャ（１３）に対して、平行または傾斜（schrag）して延在している
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の装置。
15. 取付面（１４）は、面取り部（Verrundungen）（１７）を有している
    ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の装置。

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