JP5749329B2 - パワーステアリングシステム - Google Patents

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の上位概念に従う、フレーム内において軸方向に移動不能に支持されたナットと軸方向に移動可能な構成部材とからなりサーボモータによって駆動される移動スクリューを備えたパワーステアリングシステム、特には乗物用の補助パワーステアリングシステム、に関する。

サーボモータ回転数とトルクとが牽引手段変速機を介して、ナット、特にボール循環ナットに伝わるパワーステアリング装置、特に乗用車の電気的な補助パワーステアリング装置が、従来から知られている。そこでは、サーボモータと、ナットによって駆動されるギヤラック又はスピンドル部分が、しばしば軸並行に配置されている。

そして、ＤＥ１０３１０４９２Ａ１は、電気モータが軸方向に移動可能な変速機ハウジング内で支持された構成部材を駆動する電気的なパワーステアリング装置を開示している。この構成部材は、ギヤラックとして形成されており、当該構成部材のボールネジ部は、変速機ハウジングとして形成されたフレーム内で軸方向に移動（スライド）しないように支持されたナットのナットネジ部と係合している。ナットは、サーボモータとそのように形成された移動スクリューとの間の牽引手段変速機のベルトプーリに、回転について固定状態で結合されている。ナットは、径方向固定の軸受、転がり軸受を介して、変速機ハウジングに支持されている。特に軸方向の力も受容可能であるので、径方向軸受は、しばしば、４点支持軸受として形成される。転がり軸受の内側リングは、例えばリング又は止め輪の形態で、ベルトプーリ及びストッパのようなナット上に取り付けられた構成部材を、軸方向に支持する。径方向軸受は、この場合、しばしば、パワーステアリングシステムの構成要素に対して、軸受ディスクによって軸方向に規定される。軸受ディスクの機能は、部分的に、パワーステアリングシステムの他の構成要素によっても引き継がれる。従って、径方向軸受の外側リングへの傾斜トルクの適用が、しばしばそれと結合される。更に、軸受ディスクは、良好な音響材料からなり、パワーステアリングシステムのハウジング上に直接に当接しているので、パワーステアリングシステムの近傍でノイズが放散され得る。

ＤＥ１０３１０４９２Ａ１は、フレーム内で軸方向に移動しないように支持されたナットと、軸方向に移動可能な構成部材であってそのネジ部がナットのナットネジ部に係合している構成部材と、からなりサーボモータによって移動が駆動される移動スクリューを備えた、電気的な補助パワーステアリング装置を開示している。ナットは、変速機ハウジングとして形成されたフレーム内に転がり軸受で支持されている。転がり軸受の外側リングは、パワーステアリングシステムのハウジングカバーに直接に支持されている。

本発明は、従来技術に基づく課題を解決するために、そのボールネジ駆動において最適な動力伝達を有し作動ノイズが最小化されたパワーステアリングシステムを提供することを目的とする。

この課題は、特許請求の範囲の請求項１の特徴を有するパワーステアリングシステムで解決される。

これによれば、好適には転がり軸受の両側において、少なくとも各々の外側リング上に、一つの軸受ディスクが設けられる。その外側リングとは反対側に、外側リングの径方向領域内において、エラストマー材料からなるリングが設けられている。リングは、転がり軸受の非組付状態において、軸方向に各軸受ディスクの外側面から突出しており、軸受ディスク及び外側リングから離れる方向に突出している。すなわち、転がり軸受、特にはその外側リング、を介しての力の流れを線形にするため、そして、傾斜トルクを回避するための、構造的な対策が採られている。なぜなら、エラストマー材料からなるリングは、外側リングの径方向領域内に存在して、変速機ハウジングまたはフレームから外側リングへの、そして再びフレームへの動力伝達に作用するからである。更に、転がり軸受は、これによれば、組付状態において、予め力を掛けられた状態のエラストマー上に支持されて、例えば金属製の軸受ディスク上には支持されていない。このことにより、特に変速機の内部から転がり軸受の外側リングを介してのノイズ伝達が抑制される。エラストマー材料からなるリングの代わりに、エラストマー材料からなりリング状に配置される個々の扇形部分が設けられてもよい。

好ましい実施の形態は、従属請求項から明らかである。

特に好適なパワーステアリングシステムの実施の形態では、前記リングは、エラストマー材料からなり、各軸受ディスクの外側面からＵ字状に隆起しており、長手方向軸に沿って圧縮可能である。

リングは、ゴム材料から形成され得る。あるいは、リングは、別の合成エラストマーから形成され得る。それは、その近傍の作動材料に対して抵抗を有する。パワーステアリングシステムの組付状態において、各リングは軸方向に圧縮されて、転がり軸受はフレーム内または変速機ハウジング内で「ハイドローリック」に浮遊した状態に配置されている。

エラストマー材料からなるリングは、好適には、各軸受ディスク上に加硫成形され得る。転がり軸受上の複数または少なくとも一つの軸受ディスクは、金属材料例えばスチールから形成され得る、あるいは、エンジニアリングプラスチックまたは高機能プラスチックから形成され得る。軸受ディスクを製造するために、ポリアミド、ポリオキシメチレン、ポリエチレンテレフタラートのようなエンジニアリングプラスチックを用いることが推奨される。ポリアミド（ＰＡ）は、基本ブロックが互いにカルボン酸アミドグループでリンクされた、最も重要なエンジニアリングプラスチックである。ポリアミドには二つのグループがあり、ポリアミド−６−タイプは、その基本材料がω-アミノカルボン酸又はラクトンポリマーの重縮合である。

ポリアミド６６−タイプは、その基本材料がジアミン及びジカルボン酸の重縮合によって形成される。様々なポリアミドの間の差は、異なる結晶構造、ポリマー内におけるＣＨ_２ −／ＣＯＮＨの比率、Ｃ元素数が偶数であるか奇数であるか、隣接する高分子間の距離、結晶の程度、などによる。ポリアミドは、曲げ抵抗や表面硬さといったその特性に、グラスファイバー、グラスビーズ、ミネラルパウダー、カーボンファイバー、グラファイト、モリブデン硫化物のような添加物によって、影響が与えられ得る。一部結晶性のポリアミドは、高度から中度までの強度、中度の堅さ、小さい硬度、良好から優良な衝突強さ、良好な滑り・磨滅特性を有する。ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）は、中度から高度の強度（疲労強度）及び堅さを有し、歯付きギヤのような耐性を要する構成部材を製造するのに適している。ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）は、高い堅さ及び硬度と、高い摩耗抵抗性を有する。また、低い熱膨張性を有することから、軸受ディスクを製造することに適している。

ポリエーテルエーテルケトン又はポリエーテルケトンのようなポリアリルエーテルケトンのような高機能プラスチックは、高い機械的な力学的強度と、良好な滑り・摩耗特性を有する。それらは、２５０℃を超える温度まで、良好な強度特性を維持する。

プラスチックは、軸受ディスクのオフセット状の断面周りに、それに応じて良好に、軸受ディスクがその中心からその径方向端部まで外側リング上に形成されるという点で、適している。これによれば、軸方向に、エラストマー材料からなるリングの配置に利用され得る空間が生じる。軸受リングの全体の厚みは、オフセットの存在によって、オフセットが無い場合よりも小さくなる。

パワーステアリングシステムは、好適には、サーボモータとギヤラックとの軸平行な配置を伴う電気的パワーステアリングシステムとして形成される。

本発明によるパワーステアリングシステムの長手方向の部分概略断面図である。 図１の詳細図である。

本発明は、以下において実施の形態に基づいて詳細に説明され、添付された図面に基づいて示される。

図１では、部分的な縦断面において、個人的な自動車又は商業用の自動車に対する、電気的なギヤラック式補助パワーステアリング装置１５として形成されたパワーステアリングシステム１が示されている。シリンダ形状の変速機ハウジング１６として形成されたフレーム３内に、ギヤラック１７として形成され軸方向に移動可能な構成部材５が支持されている。ギヤラック１７と平行に、図示されていない電気的なサーボモータが、変速機ハウジング１６の径方向フランジに固定されている。ギヤラック１７は、図示されていないギヤ歯部分で、ステアリングシャフトの図示されていないピニオンと嵌合しており、スピンドル部分１８にボールネジ１９として形成されたネジ部６を有している。ネジ部６は、循環ボールネジとして形成されたナット４のナットネジ部７と係合している。ナット４とスピンドル部分１８とが、移動スクリュー２を形成している。ナット４は、歯付きディスク（図２参照）として形成されたベルトプーリ２０に回転固定に結合されており、半径方向ベアリングとして形成された転がり軸受８を介して、変速機ハウジング１６の図示されていないハウジングカバー内に保持されている。転がり軸受８は、固定軸受として形成され、ナット４からの軸方向の力及び径方向の力をフレーム３に伝達することができる。

ナット４は、図２の詳細Ｉで示されているように、その外周縁に、二つの直径段を有し、それらの間で、ナット４の輪郭はシリンダのようになっている。外周縁側から見ると、ナット４はステップ状のシリンダを形成している。転がり軸受８の半径方向領域において、ナット４の外径ｄ１は最も小さくなっている。それは、転がり軸受８の内側リング２１の内径に相当している。内側リング２１は、図１及び図２を見た方向で右から左に向かう取付方向Ｘでナット４に対して押され、ストッパを形成する第一径ステップの正面２２に当接している。ストッパの領域において、ナット４は外径ｄ２を有し、当該外径ｄ２は、第一外径ｄ１に内側リング２１の厚みの約半分を加えたものに対応している（図２参照）。更に左側に見たときに、ナット４の外周面に、より大きな径ｄ３のさらなる径ステップがあり、ｄ３への径の増加は、ｄ１からｄ２への径の増加の約半分である。外径ｄ２からｄ３への第二の径ステップは、ベルトプーリ２０に対する軸方向ストッパ２３として作用し、平面２５内の正面２４が第一の径ステップでナット４の正面２６に当接することで、ベルトプーリ２０はナット４に当接する。

この態様において、取り付けの際に初めて、ベルトプーリ２０がナット４に取付方向Ｘに押され、続いて、同一の取付方向Ｘで、転がり軸受８が、正面２２における内側リング２１のストッパ又はナット４のストッパ、同時に、正面２４又はベルトプーリ２０におけるストッパまで、押される。

軸方向において転がり軸受８の両側に軸受ディスク１０を配置することで、転がり軸受８がナット４に固定される。軸受ディスク１０は、図２及び図１の詳細Ｉに示されるように、ナット４から径方向に外側リング９まで傾斜したオフセット状の断面経過を有している。軸受ディスク１０は、その外側リング９に対して軸方向に反対の側面１１に、外側リング９の径方向領域１２内において、その周に加硫成形されたゴム材料からなるリング１３が設けられている。このリング１３は、軸方向に向けられたＵ字状断面を有しており、それは、ノーズ部のように、各軸受ディスク１０からそれぞれ転がり軸受９から離れるように突出している。各軸受ディスク１０の全体の外側面１４は、リング１３のエラストマー材料で被覆されており、その径方向内側領域では、各軸受ディスク１０のオフセットのために、エラストーマー層の材料厚さは、リング１３の厚みｄと比較してとても薄い。軸受ディスク１０は、外側リング９上に支持されており、その反対側において、エラストマー材料からなるリング１３が、変速機ハウジング１６ないしそのカバーに対する転がり軸受の接触面として機能する。リング１３は、組付状態において、その厚みｄの約半分だけ圧縮されて、転がり軸受の「ハイドローリック」の類の設置が、転がり軸受８の外側リング９を介しての各リング１３上の変速機ハウジング１６の各当接面での直接の動力伝達可能性を伴って、生じる。

転がり軸受８は、これによって、傾斜トルクから解放され、ボールネジ・スピンドル駆動部の作動ノイズの変速機ハウジングへの音響伝播について良好に浮遊絶縁される。

１ パワーステアリングシステム
２ 移動スクリュー
３ フレーム
４ ナット
５ 軸方向に移動可能な構成部材
６ ネジ部
７ ナットネジ部
８ 転がり軸受
９ 外側リング
１０ 軸受ディスク
１１ 側面
１２ 径方向領域
１３ リング
１４ 外側面
１５ 補助パワーステアリング装置（電気式）
１６ 変速機ハウジング
１７ ギヤラック
１８ スピンドル部分
１９ ボールネジ部
２０ ベルトプーリ
２１ 内側リング
２２ 正面
２３ 軸方向ストッパ
２４ 正面
２５ 平面
２６ 正面
Ｘ 取付方向
ｄ 厚み ｖ．１３
ｄ１ 外径
ｄ２ 外径
ｄ３ 外径

Claims (6)

1. パワーステアリング装置、特には乗物のための補助パワーステアリング装置において、 フレーム（３）内で軸方向に移動しないように支持されたナット（４）と、軸方向に移動可能な構成部材（５）であってそのネジ部（６）がナット（４）のナットネジ部（７）に係合している構成部材（５）と、からなりサーボモータによって移動が駆動される移動スクリュー（２）
   を備えており、
   ナット（４）は、フレーム（３）内に転がり軸受（８）で支持されており、
   少なくとも転がり軸受（８）の外側リング（９）の一側に、軸受ディスク（１０）が設けられており、
   外側リング（９）の径方向領域（１２）内で外側リング（９）と反対の軸受ディスク（１０）の側面（１１）に、エラストマー材料からなるリング（１３）またはリング状構成部材が設けられており、
   リング（１３）は、転がり軸受（８）の非組付状態において、軸方向に各軸受ディスク（１０）の外側面から突出しており、
   前記リング（１３）は、断面Ｕ字形状で、各軸受ディスク（１０）の外側面（１４）から隆起しており、
   各軸受ディスク（１０）は、金属材料またはプラスチック材料から形成されている
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 前記リング（１３）は、ゴム材料からなる
   ことを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリングシステム。
3. 前記リング（１３）は、パワーステアリングシステム（１）の組付状態の都度、軸方向に圧縮される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のパワーステアリングシステム。
4. 前記転がり軸受（８）の各側において、前記リング（１３）が設けられており、
   前記リング（１３）は、各軸受ディスク（１０）上にそれぞれ加硫成形される
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のパワーステアリングシステム。
5. 各軸受ディスク（１０）の断面は、外側リング（９）に至るオフセット状の曲線を有している
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のパワーステアリングシステム。
6. 当該パワーステアリングシステム（１）は、軸方向に移動可能な構成部材（５）とサーボモータとの軸平行な配置を伴う電気的パワーステアリングシステム（１５）である
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のパワーステアリングシステム。

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