DE60023798T2

DE60023798T2 - Kraftübertragungskupplung und Kraftübertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60023798T2
Application number: DE60023798T
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Yamatokoriyama-shi Arai; Takeshi Tondabayashi-shi Tsuda; Junya Kashiwara-shi Ooitsu
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2020-07-15
Also published as: EP1069330B1; EP1069330A3; JP2001080529A; DE60023798D1; EP1069330A2; US6527642B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftübertragungskupplung, die ein Kraftübertragungsglied mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweist, wobei das erste Ende und das zweite Ende jeweils mit Enden von entsprechenden Wellen durch entsprechende erste und zweite Gleitteile verbunden sind, wobei die ersten und zweiten Gleitteile hinsichtlich einer Gleitrichtung voneinander verschieden sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren eine Kraftübertragungsvorrichtung zum Übertragen einer elektrischen Leistung eines Elektromotors, wobei die oben erwähnte Kraftübertragungskupplung umfasst ist.
Eine solche Kraftübertragungskupplung ist aus dem Dokument EP 0 502 217 A1 bekannt.
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Kraftübertragungskupplung und eine Kraftübertragungsvorrichtung.
Als Hilfskraftlenkvorrichtung für ein Motorfahrzeug, an welches von einem Elektromotor eine Lenkhilfskraft gegeben wird, ist eine bekannte Vorrichtung, die eine erste Lenkwelle, die mit den Steuerrädern verbunden ist, und eine zweite Lenkwelle aufweist, die mit der ersten Lenkwelle durch eine Drehfeder verbunden ist und auch mit dem Lenkmechanismus verbunden ist. Diese Vorrichtung wird auf die folgende Weise angeordnet. Ein Drehmomentsensor erfasst die Größe einer relativen Verstellung der ersten Lenkwelle und der zweiten Lenkwelle in der Drehrichtung, und basierend auf dem Erfassungsergebnis des Drehmomentsensors wird die Drehung des Elektromotors durch einen Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus an die zweite Lenkwelle übertragen. Dementsprechend wird die Betätigung des Lenkmechanismusses, gemäß der Drehung der Steuerräder, durch die Drehung des Elektromotors unterstützt, was die Lenkbelastung des Fahrzeugfahrers erleichtert.
Als Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus wird ein Mechanismus verwendet, der eine Schnecke und ein Schneckenrad aufweist. Die Schneckenwelle, an der die Schnecke befestigt ist, und die zweite Lenkwelle, an der das Schneckenrad befestigt ist, werden an ihrem axialen Ende mittels Lagern gehalten, so dass verhindert wird, dass die Schneckenwelle und die zweite Lenkwelle in der radialen Richtung und der axialen Richtung bewegt werden.
Eine Vorkehrung ist derart getroffen, dass, wenn die Schneckenwelle und das Schneckenrad zusammengebaut sind, innerhalb des Bereichs einer präzisen Bearbeitung kein Spiel zwischen ihnen erzeugt wird. Wenn die Zähne der Schnecke und des Schneckenrads jedoch nach einem Zusammenbau einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt sind, wird ein Spiel erzeugt, was zu Lärm beiträgt.
Angesichts des Vorhergehenden wird vorgeschlagen, wie zum Beispiel in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung 2000-43739 geschehen, eine Vorkehrung zu treffen, so dass die Schneckenwelle in Richtung des Schneckenrads gespannt werden kann, so dass das Spiel durch Spannen der Schneckenwelle in der Spannrichtung durch Spannmittel erfolgreich eliminiert wird.
Bei der Anordnung der oben erwähnten Veröffentlichung wird eine Kraftübertragung zwischen dem Motor und der Schneckenwelle jedoch unter Verwendung einer Nutpassung erzeugt. Die Nutpassung lässt kaum einen radialen Versatz der Schneckenwelle zu. Es ist deshalb in der Praxis schwierig, die Anordnung der Veröffentlichung mit dem oben erwähnten Spieleinstellmechanismus zu kombinieren. Dementsprechend kann der oben erwähnte Spieleinstellmechanismus nicht angepasst werden, so dass ein Sicherstellen von Stille fehlschlägt.
Um Stille sicherzustellen, wird vorgeschlagen, eine Kraftübertragungskupplung mittels eines Kunstharzes zu bilden. Jedoch könnte das Kunstharz hinsichtlich einer Festigkeit unzureichend sein. Insbesondere wenn die Kraftübertragungskupplung für die Elektropumpe zum Hilfskraftlenken eines Motorfahrzeugs verwendet wird, erhitzt sich die Kraftübertragungskupplung auf eine hohe Temperatur. Somit tendiert das Harz dazu, eine geringere Festigkeit aufzuweisen. Obwohl es beabsichtigt ist, eine Nutpassung für die Kraftübertragungskupplung zu verwenden, ist es schwierig, dünne und starke Nutzähne aus einem Kunstharz zu bilden. Dementsprechend kann der Vorschlag, eine Kraft übertragungskupplung durch ein Kunstharz zu bilden, um eine Stille sicherzustellen, mit einer Schwierigkeit realisiert werden, so lange eine Nutpassung verwendet wird, und kann deshalb keine Stille sicherstellen.
Das Problem, dass keine Stille sichergestellt werden kann, ist nicht nur in dem Antriebssystem eines Motorfahrzeugs, sondern auch in anderen Antriebssystemen präsent.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftübertragungskupplung und eine Kraftübertragungsvorrichtung zu schaffen, die beide hinsichtlich Stille exzellent sind.
Um die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung gemäß einem bevorzugten Aspekt eine Kraftübertragungskupplung vor, die ein Kraftübertragungsglied aufweist, das ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, die jeweils mit Enden entsprechender Wellen durch entsprechende erste und zweite Gleitpaare verbunden sind, die unterschiedlich hinsichtlich einer Gleitrichtung zueinander sind, wobei das oben erwähnte Kraftübertragungsglied aus einem faserverstärkten Kunstharz einer Polymerlegierung hergestellt ist, die Polyamid MXD6 und Polyphenylenether aufweist, denen Glasfasern zugemischt sind.
Die Verwendung eines Kunstharzes als Material für das Kraftübertragungsglied ermöglicht sicher eine Stille. Die Polymerlegierung weist ursprünglich eine hohe Materialfestigkeit auf, und ihre Materialfestigkeit wird bei einer hohen Temperatur kaum erniedrigt. Wenn eine solche Polymerlegierung des Weiteren mit Fasern verstärkt wird, kann die hohe Festigkeit selbst bei einer hohen Temperatur beibehalten werden. Des Weiteren wird die Polymerlegierung mit Glasfasern verstärkt. Dies ist allgemein ökonomischer im Vergleich zu einer Verstärkung mit anderen Fasern als Glasfasern, wie z.B. mit Karbonfasern.
Das Polyamid MXD6, welches in dem Grundharz enthalten ist, ist ein kristallines thermoplastisches Polymer, welches aus Metaxylendiamin (MXDA) und einer Adipinsäure erhalten wird, und weist einen aromatischen Ring als Rückratkette auf. Beispiele für das Polyamid MXD6 umfassen „RENY", welches von der Firma Mitsubishi Engineering Plastics Co., Ltd. hergestellt wird. Die Polymerlegierung ist ein Mehrkomponentenpolymer, welches durch Mischen oder chemisches Binden von Polymeren erhalten wird, die eine Vielzahl von Komponenten enthalten.
Der Grund, warum die Polymerlegierung, die MXD6 und Polyphenylenether aufweist, als Grundharz verwendet wird, ist, dass die Vorteile von sowohl MXD6 als auch Polyphenylenether gewinnbringend genutzt werden können. Insbesondere kann die Polymerlegierung die Vorteile erzielen, dass das kristalline MXD6 exzellent hinsichtlich eines chemischen Widerstands, einer Härte und einer Festigkeit ist, und ein amorphes PPE hat solche Vorteile, wie zum Beispiel eine geringe Wasserabsorption, keine Glastransformation und eine hohe Steifigkeit. Somit können die Nachteile von sowohl MXD6 als auch PPE wettgemacht werden.
Vorzugsweise liegt die Konzentration der oben erwähnten Glasfasern in dem Bereich von 30 bis 50 Gew.-%. Eine Konzentration von weniger als 30 Gew.-% lässt die Festigkeit unzureichend werden, während eine Konzentration, die 50 Gew.-% überschreitet, ein Gießen schwierig macht.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht gemäß einem bevorzugten Aspekt eine Kraftübertragungsvorrichtung zum Übertragen einer elektrischen Leistung von einem Elektromotor, mit: einer Motorwelle, die bei dem Elektromotor angeordnet ist; einer Schneckenwelle, auf der eine Schnecke angeordnet ist; einer Kraftübertragungskupplung, die ein Kraftübertragungsglied aufweist, welches die Motorwelle mit der Schneckenwelle auf eine kraftübertragende Weise verbindet; einer Antriebswelle, auf der ein Schneckenrad angeordnet ist, welche in die Schnecke eingreift; einem Mechanismus zum Einstellen eines Spiels zwischen dem Schneckenrad und der Schnecke in Verbindung mit der Schneckenwelle; und einem ersten und zweiten Gleitpaar, das jeweils erste und zweite Enden des Kraftübertragungsglieds mit einem Ende der Motorwelle bzw. der Schneckenwelle verbindet, wobei die Drehung der Motorwelle an die Antriebswelle über die Kraftübertragungskupplung, die Schneckenwelle, die Schnecke und das Schneckenrad übertragen wird, wobei die ersten und zweiten Gleitpaare hinsichtlich einer Gleitrichtung unterschiedlich zueinander sind, wobei sich die ersten und zweiten Gleitpaare das Ende der Schneckenwelle zu der Zeit einer Spieleinstellung radial versetzen lassen.
Gemäß der oben erwähnten Ausführungsform wird das Ende der Schneckenwelle zu der Zeit einer Spieleinstellung in der radialen Richtung der Kraftübertragungskupplung versetzt, und ein solcher Versatz kann durch die ersten und zweiten Gleitpaare ermöglicht werden. Wenn die Kraftübertragungskupplung mit der oben erwähnten Anordnung verwendet wird, wird es in der Praxis möglich, in der Hilfskraftlenkvorrichtung, den Mechanismus zum Einstellen eines Spiels in den Schneckenmechanismus als Ge schwindigkeitsreduktionsmechanismus einzubauen. Dies resultiert darin, dass man Stille erzielt.
1 stellt eine Vorderansicht dar, die die schematische Anordnung einer Elektropumpeneinheit mit einer Kraftübertragungskupplung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 stellt eine Schnittansicht entlang der Linie I-I dar, die in Seitenansicht eine Getriebepumpe der Elektropumpeneinheit der 1 darstellt, wobei eine Schraffierung weggelassen ist;
3 stellt eine perspektivische Explosionsansicht der Kraftübertragungskupplung und der Enden der Wellen dar, die bei der ersten Ausführungsform damit verbunden sind;
4A stellt eine vergrößerte Seitenansicht von links der Kraftübertragungskupplung der 1 dar;
4B stellt eine Schnittansicht der vorderen Ansicht davon dar;
4C stellt eine Seitenansicht von rechts davon dar;
5 stellt ein schematisches Diagramm dar, das die Anordnung einer Hilfskraftlenkvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
6 stellt eine Schnittansicht eines Elektromotors, eines Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus und eines Spieleinstellmechanismus in der zweiten Ausführungsform dar;
7 stellt eine perspektivische Explosionsansicht der Kraftübertragungskupplung und der Enden der Wellen dar, die bei der zweiten Ausführungsform damit verbunden sind;
8 stellt eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII der 6 dar;
9 stellt eine Schnittansicht eines Elektromotors, eines Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus und eines Spieleinstellmechanismus einer Hilfskraftlenkvorrichtung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
10 stellt eine Schnittansicht eines Elektromotors, eines Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus und eines Spieleinstellmechanismus einer Hilfskraftlenkvorrichtung einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; und
11 stellt einen Graphen dar, der das Verhältnis zwischen einem Lastdrehmoment und einer Eindrücktiefe eines Beispiels und eines Vergleichsbeispiels bei einer hohen Temperatur und bei Raumtemperatur veranschaulicht.
Die nachfolgende Beschreibung wird bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschreiben. 1 stellt eine Schnittansicht einer Vorderansicht einer Elektropumpeneinheit dar, die eine Kraftübertragungskupplung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist. 2 stellt eine Schnittansicht einer Getriebepumpe der 1 entlang der Linie I-I in seitlicher Darstellung dar, wobei eine Schraffierung weggelassen ist.
Eine Elektropumpeneinheit A weist einen Elektromotor 2 mit einer Antriebswelle (Motorwelle) 1, einer Getriebepumpe 4, die eine Antriebswelle (Pumpenwelle) 3 aufweist, und einer Kraftübertragungskupplung 5 des Oldham-Kupplungstyps auf, die ein Kraftübertragungsglied aufweist, welches die Antriebswelle 1 mit der Antriebswelle 3 auf eine kraftübertragende Weise verbindet.
Die Kraftübertragungskupplung 5 kann durch lediglich ein Kraftübertragungsglied gebildet werden, wie es bei der ersten Ausführungsform gezeigt ist, sie kann jedoch auch beispielsweise durch ein Kraftübertragungsglied gebildet werden, dessen Oberfläche mit einem metallischen Material bedeckt ist.
Die Getriebepumpe 4 weist ein Gehäuse 9 auf, das (i) einen Zylinderkörper 6 mit einem hohlen Teil, das einen elliptischen Abschnitt aufweist, und (ii) ein Paar von Abdeckungen 7, 8 aufweist, die die Enden des Körpers 6 verschließen. Innerhalb des Gehäuses 9 ist eine Getriebekammer 12 zwischen einem Paar aus Seitenplatten 10, 11 definiert, die von beiden Seiten dieses hohlen Teils eingefügt sind. In der Getriebekammer 12 ist ein Paar aus einem Antriebszahnrad 13 und einem Nachfolgerzahnrad 14 angeordnet, die miteinander kämmen. Dichtglieder 15 zum hermetischen Abdichten der Getriebekammer 12 sind zwischen den Seitenplatten 10, 11 und den entsprechenden Abdeckungen 7, 8 angeordnet.
Das Antriebszahnrad 13 ist einstückig mit der Antriebswelle 3 ausgebildet, und das Nachfolgerzahnrad 14 ist einstückig mit einer Nachfolgerwelle 16 ausgebildet, die parallel zu der Antriebswelle 3 liegt. Die Antriebswelle 3 und die Nachfolgerwelle 16 werden an ihren beiden Enden drehbar in zwei Sätzen von Haltelöchern 17, 18 gehalten, die in den Seitenplatten 10, 11 ausgebildet sind.
Der Hauptkörper 19 des Elektromotors 20 ist gegen die Abdeckung 8 gesichert. Die Antriebswelle 3, die das Antriebszahnrad 13 hält, läuft durch ein Einfügungsloch 20 in der Abdeckung 8 hindurch und steht in Richtung des Elektromotors 2 vor. Eine Öldichtung 21 ist in dem Einfügungsloch 20 in der Abdeckung 8 angeordnet. Die Antriebswelle 1 des Elektromotors 2 und die Antriebswelle 3 der Getriebepumpe 4 sind im Wesentlichen koaxial angeordnet. Das Ende 22 der Antriebswelle 1 und das Ende 23 der Antriebswelle 3 werden einander gegenüberliegend durch die oben erwähnte Kraftübertragungskupplung 5 miteinander verbunden.
In 2 zeigen Pfeile die Drehrichtungen des Antriebszahnrads 13 und des Nachfolgerzahnrads 14 an, welches damit verzahnt ist. Ein Saugraum 24 und ein Abflussraum 25 sind mit einem Saugglied (nicht gezeigt) bzw. einem Abflussglied (nicht gezeigt) außerhalb des Gehäuses 9 durch einen Sauganschluss 26 bzw. einen Abflussanschluss 27 verbunden, die bei entsprechenden Positionen des Gehäuses 9 offen sind.
In der Getriebepumpe 4 wird ein Betriebsfluid, welches in den Saugraum 24 eingeführt ist, zwischen Zähnen des Antriebszahnrads 13 und des Nachfolgerzahnrads 14 aufgenommen, die dem Saugraum 24 gegenüberliegen. Die Drehung der Zahnräder 13, 14 ruft einen hermetisch abgedichteten Transport des Betriebsfluids zwischen den Zahnräderzähnen 10 und der inneren Umfangsfläche des Körpers 6 hervor. Das Betriebsfluid wird dann zu dem Abflussraum 25 ausgesendet.
3 stellt eine perspektivische Explosionsansicht der Kraftübertragungskupplung 5 und der Wellen 1, 3 dar. 4A, 4B und 4C stellen eine linke Seitenansicht, eine longitudinale Schnittansicht bzw. eine rechte Seitenansicht der Kraftübertragungskupplung 5 dar. Die nachfolgende Beschreibung wird unter Bezugnahme auf die 1, 3 und 4A bis 4C durchgeführt werden.
Die Kraftübertragungskupplung 5 ist durch ein Kraftübertragungsglied gebildet. Dieses Kraftübertragungsglied ist aus einem faserverstärkten Kunstharz einschließlich Glasfasern und einer Polymerlegierung hergestellt, die Polyamid MXD6 und Polyphenylenether aufweist. Das Polyamid MXD6 ist ein kristallines thermoplastisches Polymer, welches aus Methaxylendiamin (MXDA) und einer Adipinsäure erhalten wird und als Rückratkette einen aromatischen Ring aufweist. Beispiele des Polyamids MXD6 umfassen RENY, welches von der Firma Mitsubishi Engineering Plastics Co., Ltd. hergestellt wird. Die Polymerlegierung ist ein Mehrkomponentenpolymer, welches durch Mischen oder chemisches Binden von Polymeren erhalten wird, die eine Vielzahl von Komponenten enthalten.
Die Konzentration der oben erwähnten Glasfasern liegt vorzugsweise in dem Bereich von 30–50 Gew.-%. Diese Konzentration bezieht sich auf das Verhältnis der Glasfasern zu dem faser verstärkten Kunstharz, der die Glasfasern und die Polymerlegierung als Matrix aufweist.
Das Kraftübertragungsglied, welches die Kraftübertragungskupplung 5 bildet, liegt in Form einer Welle vor, und eine Führungsnut 28, die als erstes Kupplungsteil dient, und eine Führungsnut 29, die als zweites Kupplungsteil dient, sind in einem ersten Ende 5a bzw. einen zweiten Ende 5b der Kraftübertragungskupplung 5 ausgebildet.
Die Führungsnut 28 ist auf ein vorstehendes Teil 30 angepasst, das als Kopplungsteil dient, das bei dem Ende 22 der Antriebswelle 1 des Elektromotors 2 ausgebildet ist. Ein erstes Gleitpaar wird durch eine Gleitnut, die die Gleitnut 28 umfasst, und eine Gleiteinrichtung gebildet, die das vorstehende Teil 30 umfasst.
Andererseits ist die Führungsnut 29 an das vorstehende Teil 31 angepasst, welches als Kopplungsteil dient, das bei dem Ende 23 der Antriebswelle 3 der Getriebepumpe 4 ausgebildet ist. Ein zweites Gleitglied wird durch eine Gleitnut, die die Führungsnut 29 umfasst, und eine Gleiteinrichtung gebildet, die das vorstehende Teil 31 umfasst.
Das vorstehende Teil 30 des Endes 22 der Antriebswelle 1 weist einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt auf und weist ein Paar von Kraftübertragsflächen 32 auf, die flach und parallel zueinander sind. Die Breite zwischen den Kraftübertragungsflächen 32 entspricht einer so genannten Breite über Flachstellen („width across flats"). Die Führungsnut 28 wird durch ein Loch gebildet, welches einen im Wesentlichen recht winkligen Querschnitt aufweist und ein Paar von Kraftübertragungsflächen 33 aufweist, die flach und parallel zueinander sind. Diese Kraftübertragungsflächen 33 greifen jeweils in das Paar aus Kraftübertragungsflächen 32 bei dem Ende der Antriebswelle 1 ein. Die Länge der längeren Seiten der rechtwinkligen Führungsnut 28 ist länger als die Länge der längeren Seiten des rechtwinkligen vorstehenden Teils 30 des Endes 22 der Antriebswelle 1. Somit können das Ende 22 der Antriebswelle 1 und das erste Ende 5a der Kraftübertragungskupplung 5 entlang der oben erwähnten längeren Seiten relativ versetzt werden.
Auf ähnliche Weise weist das vorstehende Teil 31 des Endes 23 der Antriebswelle 3 einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt auf und weist ein Paar von Kraftübertragungsflächen 34 auf, die flach und parallel zueinander sind. Die Breite zwischen den Kraftübertragungsflächen 34 entspricht einer so genannten Breite über Flachstellen. Die Führungsnut 29 wird durch ein Loch gebildet, welches einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt aufweist und welches ein Paar aus Kraftübertragungsflächen 35 aufweist, die flach und parallel zueinander sind. Die Kraftübertragungsflächen 35 greifen jeweils in das Paar aus flachen Kraftübertragungsflächen 34 bei dem Ende der Antriebswelle 3 ein. Die Länge der längeren Seiten der rechtwinkligen Führungsnut 29 ist länger als die Länge der längeren Seiten des rechtwinkligen vorstehenden Teils 31 des Endes 23 der Antriebswelle 3. Somit können das Ende 23 der Antriebswelle 3 und das zweite Ende 5b der Kraftübertragungskupplung 5 entlang der oben erwähnten längeren Seiten relativ versetzt werden.
Wie in 3 gezeigt, schneidet die Richtung X, in der sich die längeren Seiten der rechtwinkligen Führungsnut 28 erstrecken, die Richtung Y, in welcher sich die längeren Seiten der rechtwinkligen Führungsnut 29 erstrecken, zum Beispiel in einem rechten Winkel. Die Richtung X entspricht der Gleitrichtung des Gleitpaars 28, 30, und die Richtung Y entspricht der Gleitrichtung des Gleitpaars 29, 31.
Bei der Elektropumpeneinheit A wird die Drehkraft des Elektromotors 2 von der Antriebswelle 1 über die Kraftübertragungskupplung 5 an die Antriebswelle 3 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt kann eine Kraftübertragung durch die Führungsnuten 28, 29, die als Kupplungsteile der Kraftübertragungskupplung 5 dienen, sicher durchgeführt werden. Des Weiteren ist das Kraftübertragungsglied, welches die Kraftübertragungskupplung 5 bildet, aus einem faserverstärkten Kunstharz hergestellt, der bei hohen Temperaturen eine hohe Festigkeit aufweist. Dies bewahrt die Kraftübertragungskupplung 5 sicher davor, deformiert zu werden, obwohl die Temperatur um die Kraftübertragungskupplung 5 höher wird. Im Ergebnis kann eine sichere Kraftübertragung erzielt werden. Des Weiteren kann die Kraftübertragungskupplung 5 hinsichtlich einer Festigkeit auf einem praktisch ausreichenden Niveau beibehalten werden, selbst bei einer hohen Temperatur, womit eine Beständigkeit ebenfalls sichergestellt wird.
Die Kraftübertragungsflächen 33, 35 dieser Führungsnuten 28, 29 der Kraftübertragungskupplung 5, in die die Antriebswelle 1 bzw. die Antriebswelle 3 eingepasst sind, werden aus einem Kunstharz hergestellt. Es ist deshalb möglich, den Transport einer Vibration zwischen dem Elektromotor 2 und der Getriebe pumpe 4 zu verhindern. Es ist ebenfalls möglich, die Erzeugung von Lärm, wie zum Beispiel ein Klopfen zwischen den Kraftübertragungsflächen 33, 35 und den entsprechenden Kraftübertragungsflächen 32, 34 zu verhindern.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist das oben erwähnte faserverstärkte Kunstharz äußerst wirtschaftlich im Vergleich zu einem teuren, nicht hitzeresistenten Kunstharz gemäß dem Stand der Technik, wie zum Beispiel Polyetheretherketon (PEEK) oder Ähnlichem. Dies verringert die Kosten für die Kraftübertragungskupplung 5.
Die Verstärkung mit Glasfasern ist allgemein günstiger als eine Verstärkung mit anderen Fasern als Glasfasern, z.B. mit Karbonfaser.
Eine Hochtemperaturfestigkeit des Kraftübertragungsglieds gemäß der ersten Ausführungsform, welches aus dem faserverstärkten Kunstharz hergestellt ist, kann bis zu einem Niveau beibehalten werden, welches im Wesentlichen gleich dem einer herkömmlichen Kraftübertragungskupplung ist, die aus einem PEEK-Harz hergestellt ist. Insbesondere weist Polyamid MXD6 eine hohe Materialfestigkeit auf, und der Polyphenylenether kann die Materialfestigkeit bei hohen Temperaturen davon abhalten, sich zu erniedrigen. Somit ist die Materialfestigkeit der Polymerlegierung, die diese Komponenten beinhaltet, hoch und wird selbst bei einer hohen Temperatur kaum verringert. Des Weiteren ist daran zu denken, dass die Verstärkung der Polymerlegierung mit Glasfasern das sichere Beibehalten der hohen Festigkeit selbst bei einer hohen Temperatur ermöglicht.
Da die Konzentration von Glasfasern in dem Bereich von 30–50 Gew.-% festgelegt ist, kann die Hochtemperaturfestigkeit der Kraftübertragungskupplung 5 auf einem Niveau gehalten werden, welches in der Praxis ausreichend ist. Wie in (3) und (4) des Beispiels 1 gezeigt, welches nachfolgend erläutert wird, hat man herausgefunden, dass es kein Problem beim Beispiel 1 gab, eine Festigkeit und eine Eindrücktiefe bei einer hohen Temperatur kaputtzumachen.
Hinsichtlich der Konzentration von Glasfasern ist die Festigkeit bei der Konzentration von weniger als 30 Gew.-% nicht ausreichend. Andererseits ist ein Gießen bei der Konzentration, die 50 Gew.-% übersteigt, schwierig und die gegossenen Artikel können hinsichtlich einer äußeren Erscheinung beschädigt sein. Deshalb wird der Bereich von 30–50 Gew.-% bevorzugt.
Das Kraftübertragungsglied der ersten Ausführungsform, welches aus dem faserverstärkten Kunstharz hergestellt ist, ist einem allgemeinen Kraftübertragungsglied überlegen, welches aus einem Polyamidharz hergestellt ist.
Aufgrund eines günstigen Preises, der Stille und der Hochtemperaturfestigkeit kann die Kraftübertragungskupplung 5 der vorliegenden Erfindung auf geeignete Weise zum Antreiben der Getriebepumpe 4 verwendet werden, die in einer Hilfskraftlenkvorrichtung für ein Motorfahrzeug verwendet wird.
Bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform werden die Führungsnuten 28, 29 als Gleitnuten für das erste Kupplungsteil und das zweite Kupplungsteil der Kraftübertragungskupplung 5 verwendet, und die vorstehenden Teile 30, 31 werden in Form von Gleiteinrichtungen für die gekoppelten Teile der entsprechenden Antriebswellen 1, 3 verwendet. Jedoch könnten Gleiteinrichtungen (vorstehende Teile) als Kupplungsteile und Gleitnuten (Führungsnuten) als gekoppelte Teile verwendet werden.
Die Kraftübertragungskupplung 5 kann nicht nur zum Antreiben der Getriebepumpe 4, sondern auch zum Antreiben anderer, bekannter Rotationspumpen und zum miteinander Koppeln, bei einer Kraftübertragung, der Antriebswelle und der Abtriebswelle in einem anderen Antriebssystem verwendet werden.
5 stellt eine schematische Ansicht dar, die die Anordnung einer elektrisch angetriebenen Hilfskraftlenkvorrichtung 41 einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, an die von einem Elektromotor eine Lenkhilfskraft gegeben wird. Die Lenkhilfskraftvorrichtung 41 weist eine Lenkwelle 43, die an ein Lenkrad 42 gekoppelt ist, ein Zahnrad 44, welches an der Spitze der Lenkwelle 43 gebildet ist, eine Zahnstangenverzahnung („rack gear") 45, welche mit dem Zahnrad 44 kämmt, und eine Zahnstange 46 auf, die sich in der Querrichtung des Fahrzeugkörpers erstreckt.
Jede Zugstange 47 ist mit einem jeweiligen Ende der Zahnstange 46 verbunden und ist auch mit jedem Fahrzeugrad 48 durch einen jeweiligen Gelenkarm entsprechend jeder Zugstange 47 verbunden. Wenn das Lenkrad 42 betätigt wird, um die Lenkwelle 43 zu drehen, wird diese Drehung durch das Zahnrad 44 und die Zahnstangenverzahnung 45 in eine lineare Bewegung der Zahnstange 46 in der Querrichtung des Fahrzeugkörpers umgewandelt. So wird die Lenkung der Fahrzeugräder 48 erzielt.
Die Lenkwelle 43 ist in eine erste Lenkwelle 49, die zylindrisch ist und die mit dem Lenkrad 43 verbunden ist, und eine zweite Lenkwelle 50 geteilt, die mit dem Zahnrad 44 verbunden ist. Die erste Lenkwelle 49 und die zweite Lenkwelle 50 sind koaxial miteinander durch eine Drehfeder 51 verbunden.
Ein Drehmomentsensor 52 zum Erfassen eines Lenkdrehmoments basierend auf der relativen Drehverstellung ist an der ersten Lenkwelle 49 und der zweiten Lenkwelle 50 angeordnet, die über die Drehfeder 51 miteinander verbunden sind. Das Drehmomenterfassungsergebnis des Drehmomentsensors 42 wird an eine Steuereinheit 53 gegeben. Basierend auf dem Drehmomenterfassungsergebnis steuert die Steuereinheit 53, über eine Ansteuervorrichtung 54, die Spannung, die an einen Elektromotor 55 für eine Lenkunterstützung angelegt wird. Die Drehung einer Motorwelle 56 des Elektromotors 55 wird an die zweite Lenkwelle 50 über einen Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus 57 übertragen, der einen Schneckenmechanismus aufweist, so dass die Lenkung unterstützt wird.
Wie in 6 gezeigt, weist der Geschwindigkeitsreduktionsmechanismus 57 eine Schnecke 59, die einstückig mit einer Schneckenwelle 58 bei ihrem Zwischenteil in axialer Richtung gebildet ist, und ein Schneckenrad 60 auf, das drehbar einstückig in die zweite Lenkwelle 50 eingreift, wobei die Schneckenwelle 58 mit der Motorwelle 56 des Elektromotors 55 verbunden ist.
Die Schneckenwelle 58 ist so angeordnet, dass sie die Achse der zweiten Lenkwelle 50 schneidet. Diese ersten und zweiten Enden 61, 62 der Schneckenwelle 58, die sich in axialen Rich tungen gegenüberliegen, sind drehbar in einem ersten Lagerloch 66 und einem zweiten Lagerloch 67 in einem Getriebegehäuse 65 durch ein erstes Lager 63 und ein zweites Lager 64 gehalten, die Kugellager enthalten.
Die Schnecke 59 ist einstückig mit der Schneckenwelle 58 bei ihrem Zwischenteil zwischen dem ersten Lager 63 und dem zweiten Lager 64 angeordnet. Das erste Ende 61 der Schneckenwelle 58 ist mit dem Ende 68 der Motorwelle 56 über eine Kraftübertragungskupplung 5 verbunden.
Insbesondere ist die in 7 gezeigte Kraftübertragungskupplung 5 hinsichtlich ihrer Anordnung und ihres Materials ähnlich zu der in 3 gezeigten. Eine Führungsnut 28, die als erstes Kupplungsteil dient, und eine Führungsnut 29, die als zweites Kupplungsteil dient, sind bei einem ersten Ende 5a bzw. einem zweiten Ende 5b der Kraftübertragungskupplung 5 ausgebildet. Die Führungsnut 28 ist an das vorstehende Teil 30 angepasst, welches als gekoppeltes Teil dient, das bei dem Ende 22 der Motorwelle 56 gebildet ist, die als Antriebswelle dient. Eine Führungsnut 29 ist an ein vorstehendes Teil 31 angepasst, das als gekoppeltes Teil dient, welches bei dem ersten Ende 61 der Schneckenwelle 58 gebildet ist. Ein erstes Gleitpaar wird durch eine Gleitnut, die die Führungsnut 28 umfasst, und eine Gleiteinrichtung gebildet, die das vorstehende Teil 30 umfasst. Ein zweites Gleitpaar wird durch eine Gleitnut, die die Führungsnut 29 umfasst, und eine Gleiteinrichtung gebildet, die das vorstehende Teil 31 umfasst. Die restliche Anordnung der Kraftübertragungskupplung 5 ist die gleiche wie die der ersten Ausführungsform der 3, und deshalb wird hier die Beschrei bung weggelassen, wobei die gleichen Bezugsziffern verwendet werden.
Es ist eine derartige Vorkehrung getroffen, dass die Schneckenwelle 58, die durch das Getriebegehäuse 65 gehalten wird, in Richtung des Schneckenrads 60 gespannt werden kann. Durch Spannen der Schneckenwelle 58 in Richtung des Schneckenrads 60 unter Verwendung eines Spieleinstellmechanismusses 59 kann somit das Spiel zwischen der Schnecke 59 und dem Schneckenrad 60 eliminiert werden.
Insbesondere wird eine Vorkehrung derart getroffen, dass das zweite Lager 64, welches das zweite Ende 62 der Schneckenwelle 58 hält, in Richtung des Schneckenrads 60 gespannt werden kann. Der Spieleinstellmechanismus 69 weist (i) ein Aufnahmeglied 70, welches die Umfangsfläche des äußeren Rings des zweiten Lagers 64 aufnimmt, und (ii) ein Spannglied 71 auf, das zum Beispiel eine Druckspiralfeder aufweist, um das zweite Ende 62 der Schneckenwelle 58 in Richtung des Schneckenrads 60 durch das Aufnahmeglied 70 und das zweite Lager 64 elastisch vorzuspannen.
Das zweite Lager 64 kann in ein konkav geformtes Bogenteil 72 vorgespannt werden, welches in dem zweiten Lagerloch 67 ausgebildet ist, was es dem zweiten Lager 64 ermöglicht, sich zu bewegen, wie in 8 gezeigt. Ferner ist ein Gehäuseloch 73 ausgebildet, welches sich nach außen aus dem Getriebegehäuse 65 von der Seite gegenüberliegend zu dem konkav geformten Teil 72 in dem zweiten Lagerloch 67 öffnet. Dieses Gehäuseloch 73 nimmt das Aufnahmeglied 70 auf eine in Richtung des zweiten Lagers 64 bewegliche Weise auf.
Ein Teil 74 mit Gewinde ist bei dem Einlass des Gehäuselochs 73 ausgebildet. Der Spieleinstellmechanismus 69 weist des Weiteren eine Schraube 75, in die das Teil 74 mit Gewinde eingedreht ist, und eine Kontermutter 76 auf, die die Schraube 75 verriegelt. Die Kontermutter 76 ist, wenn sie mit einem Gewinde mit der Schraube 75 verbunden ist, bei der Einlasskante des Gehäuselochs 73 festgelegt.
Durch Betätigen der Schraube 75 wird die Kontermutter 76 gelöst, wobei die Biegung des Spannglieds 71, z.B. einer Druckspiralfeder, eingestellt werden kann, so dass sich die Spannkraft, die die Schnecke 59 in Richtung des Schneckenrads 60 spannt, einstellen lässt. Mittels einer so eingestellten Spannkraft kann das Aufnahmeglied 70 bewegt werden, um das zweite Lager 64 in Richtung des konkav geformten Teils 72 zu bewegen.
Die Spanngröße des zweiten Endes 62 der Schneckenwelle 58 in Richtung des Schneckenrads 60 beträgt beispielsweise ungefähr 30 Mikrometer.
Eine Vorkehrung wird derart getroffen, dass das erste Lager 63 bzw. das zweite Lager 64 ein erstes Regelglied 77 und ein zweites Regelglied 78 berühren, die bei dem Getriebegehäuse 65 ausgebildet sind. Dies regelt die Bewegung des ersten Lagers 63 und des zweiten Lagers 64 in die Richtung, in der eine Antriebslast ausgeübt wird. Eine Schraube 79 wird in das erste Lagerloch 66 eingeschraubt, um den äußeren Ring des ersten Lagers 63 in Richtung des ersten Regelglieds 77 zu spannen. Die Schraube 79 ist in dem ersten Lagerloch 66 unter Verwendung einer Kontermutter 80 verriegelt. Die Betätigungskraft der Schraube 79 wird von dem ersten Lager 63 an die Schneckenwelle 58 übertragen, um zu verhindern, dass die Schneckenwelle 58 in axialer Richtung geschüttelt wird.
Zum Zusammenbauen der Schneckenwelle 58 wird die Schraube 75 zuerst betätigt, um das zweite Lager 64 zu bewegen, was die Schnecke 59 veranlasst, das Schneckenrad 60 zu berühren, und indem das Schneckenrad 60 gedreht wird, wird sichergestellt, dass kein Spiel erzeugt wird. Anschließend wird die Kontermutter 76 festgemacht, um den so eingestellten Zustand zu halten. Es ist deshalb möglich, ein Spiel ohne Einfluss von dimensionalen Fehlern von Teilen, wie z.B. der Schnecke 59 oder Ähnlichem, erfolgreich zu eliminieren. Dies verringert die Ausschussrate während einer Produktion, was den Ertrag verbessert.
Wenn die Zähne der Schnecke 59 und des Schneckenrads 60 verstärkt verschlissen werden, was ein Spiel erzeugt, werden die Schraube 79 und die Kontermutter 80 gelöst, um die Beschränkung des zweiten Lagers 64 zu lösen. Dann werden das zweite Lager 64 und die Schneckenwelle 58 in Richtung des konkav geformten Teils 72 durch die Kraft des Spannglieds 71 gespannt, so dass das Spiel eliminiert wird.
Wenn das Spiel nicht durch die Kraft des Spannglieds 71 allein eliminiert werden kann, wird die Kontermutter 76 gelöst und die Schraube 75 wird betätigt, um die Biegung des Spannglieds 71 einzustellen, was das zweite Lager 64 dazu veranlasst, in Richtung des konkav geformten Teils 72 gespannt zu werden. Somit kann das Spiel erfolgreich eliminiert werden.
Während einer Spieleinstellung, obwohl das erste Ende 61 der Schneckenwelle 58 radial um den Betrag entsprechend dem Leerlauf des ersten Lagers 63 versetzt ist, kann die Kraftübertragungskupplung 5 einen solchen Versatz absorbieren. Dementsprechend ist es praktisch möglich, den Spieleinstellmechanismus 69 in die Hilfskraftlenkvorrichtung 41 einzubauen und somit Stille zu erzielen.
9 zeigt eine Hilfskraftlenkvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß dieser dritten Ausführungsform wird ein Spieleinstellmechanismus durch eine Schraube 82 gebildet, die in ein Schraubenloch 81 in einem Getriebegehäuse 65 eingeschraubt ist und die die äußere Umfangsfläche des äußeren Rings eines zweiten Lagers 64 berührt.
Ein Betätigungsteil 83, welches beispielsweise durch eine Nut gebildet ist, ist an dem freiliegenden Ende der Schraube 82 ausgebildet. Durch Drehen der Schraube 82 mit dem Betätigungsteil 83 wird das zweite Lager 64 in Richtung eines konkav geformten Teils 72 gespannt. Bei der dritten Ausführungsform ist das erste Regelglied 77 nicht angeordnet. Die restliche Anordnung ist ähnlich zu der der zweiten Ausführungsform der 6 und die Beschreibung davon ist weggelassen, wobei die gleichen Bezugsziffern verwendet werden.
Zum Zusammenbauen der Schneckenwelle 58 wird bei der dritten Ausführungsform die Schraube 82 bei gelockerter Kontermutter 80 und gelockerter Schraube 79 betätigt, um das zweite Lager 64 derart zu bewegen, dass die Schnecke 59 das Schneckenrad 60 berührt. Dann wird durch Drehen des Schneckenrads 60 sichergestellt, dass kein Spiel erzeugt wird. Durch Betätigen der Schraube 79 wird ihre Betätigungskraft an den äußeren Ring, die Kugeln und den inneren Ring des ersten Lagers 63, die Schneckenwelle 58, und den inneren Ring, die Kugeln und den äußeren Ring des zweiten Lagers 64 übertragen. Der äußere Ring des zweiten Lagers 64 wird an das zweite Regelglied 78 gedrückt, um die freie Spannung des zweiten Lagers 64 zu beschränken. Dies bewirkt, dass das zweite Lager 64, wie durch die Schraube 82 eingestellt, gehalten wird. Es ist deshalb möglich, ein Spiel ohne Beeinflussung von Maßfehlern von Teilen, wie z.B. der Schnecke 59 und Ähnlichem, erfolgreich zu eliminieren. Dies verringert die Ausschussrate während einer Produktion, was den Ertrag verbessert.
Wenn die Zähne der Schnecke 59 und das Schneckenrad 60 verstärkt verschlissen sind, was ein Spiel erzeugt, werden die Schraube 79 und die Kontermutter 80 gelöst, um die Beschränkung des zweiten Lagers 64 freizugeben. Dann wird die Schraube 82 betätigt, um das zweite Lager 74 in Richtung des konkav geformten Teils 72 zu spannen, wodurch sich das Spiel erfolgreich eliminieren lässt. Während einer solchen Spieleinstellung, obwohl das erste Ende 61 der Schneckenwelle 58 radial um den Betrag entsprechend dem Leerlauf des ersten Lagers 63 versetzt ist, kann die Kraftübertragungskupplung 5 einen solchen Versatz absorbieren. Dementsprechend ist es praktisch möglich, den Spieleinstellmechanismus 69 in die Hilfskraftlenkvorrichtung 41 einzubauen. Dies verhindert eine Erzeugung eines Klopfgeräuschs, was die Stille verbessert.
10 zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform der 6 darin, dass das erste Lager 63 anstatt des zweiten Lagers 64 zu spannen ist. Insbesondere ist ein Spieleinstellmechanismus 84 für das erste Lager 63 angeordnet. Des Weiteren werden die Schraube 79 und die Kontermutter 80 der zweiten Ausführungsform der 6 bei der vierten Ausführungsform der 10 eliminiert. Des Weiteren wird das konkav geformte Teil 72 für das zweite Lager 64 eliminiert, und ein konkav geformtes Teil 85 wird für das erste Lager 63 vorgesehen. Die restliche Anordnung ist die gleiche wie bei der zweiten Ausführungsform in 6, und deshalb wird hier die Beschreibung davon weggelassen, wobei die gleichen Bezugsziffern verwendet werden.
Zum Zusammenbauen der Schneckenwelle 58 wird bei der vierten Ausführungsform die Schraube 75 betätigt, um das erste Lager 63 zu bewegen, was die Schnecke 59 dazu veranlasst, das Schneckenrad 60 zu bewegen, und durch Drehen des Schneckenrads 60 wird sichergestellt, dass kein Spiel erzeugt wird. Dann wird die Kontermutter 76 festgemacht, um den so eingestellten Zustand zu halten. Es ist deshalb möglich, ein Spiel ohne Beeinflussung von Bemaßungsfehlern der Teile, wie z.B. der Schnecke 59 oder dergleichen, erfolgreich zu eliminieren. Dies verringert die Ausschussrate während einer Produktion, was den Ertrag verbessert.
Wenn die Zähne der Schnecke 59 und das Schneckenrad 60 verstärkt verschlissen werden, was ein Spiel erzeugt, werden das erste Lager 63 und die Schneckenwelle 58 in Richtung des konkav geformten Teils 85 mittels der Kraft des Spannglieds 71 gespannt, so dass das Spiel eliminiert wird.
Wenn das Spiel nicht durch die Kraft des Spannglieds 71 allein eliminiert werden kann, wird die Kontermutter 76 gelöst und die Schraube 75 wird betätigt, um die Biegung des Spannglieds 71 einzustellen, was das erste Lager 73 dazu veranlasst, in Richtung des konkav geformten Teils 85 gespannt zu werden. Somit kann das Spiel erfolgreich eliminiert werden.
Während einer Spieleinstellung, obwohl das erste Ende 61 der Schneckenwelle 58 radial um den Betrag entsprechend dem Leerlauf des ersten Lagers 73 verschoben ist, kann die Kraftübertragungskupplung 5 einen solchen Versatz absorbieren. Dementsprechend ist es praktisch möglich, den Spieleinstellmechanismus 84 in die Hilfskraftlenkvorrichtung 41 einzubauen, wodurch eine Stille erzielt wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt, sondern es kann eine Vielzahl von Modifikationen und Änderungen durchgeführt werden, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
[Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1]
(1) Als Beispiel wurde eine Kraftübertragungskupplung erzeugt, die aus einem Kraftübertragungsglied hergestellt ist, welches durch ein faserverstärktes Kunstharz, z.B. NXG5050 (Grad Nr.) gebildet ist, das von der Firma Mitsubishi Engineering Plastics Co., Ltd. hergestellt wird, und das enthält: (i) eine Polymerlegierung mit Polyamid MXD6 und PPE, und (ii) 50 Gew.-% Glasfasern.
Als zum Stand der Technik äquivalentes Vergleichsbeispiel 1 wurde eine Kraftübertragungskupplung erzeugt, die aus einem Kraftübertragungsglied hergestellt ist, welches durch ein hitzebeständiges Kunstharz gebildet ist, das ein PEEK-Harz von 30 Gew.-% Karbonfasern beinhaltet.
(2) Materialkosten
Das faserverstärkte Kunstharz, das im Beispiel 1 verwendet wird, reduziert die Kosten um ungefähr 1/10 verglichen mit dem im Vergleichsbeispiel 1 benutzten wärmebeständigen Kunstharz. Dementsprechend ist das Beispiel 1 sehr viel billiger als das Vergleichsbeispiel 1.
(3) Bruchfestigkeitstests
Es wurden Getriebepumpen betrieben, an denen das oben erwähnte Beispiel 1 und das oben erwähnte Vergleichsbeispiel 1 jeweils tatsächlich befestigt waren. Unter niedrigen Temperaturbedingungen (–36°C) und hohen Temperaturbedingungen (120°C) wurde das Lastdrehmoment schrittweise erhöht. Das Drehmoment wurde gemessen, in Form einer Bruchfestigkeit, bei dem das Beispiel 1 und das Vergleichsbeispiel 1 jeweils gebrochen sind. Bei den Tests wurden zwei Proben des Beispiels 1 und zwei Proben des Vergleichsbeispiels 1 verwendet. Die mittlere Bruchfestigkeit wurde sowohl für das Beispiel 1 als auch für das Vergleichsbeispiel 1 erhalten.
Als Testergebnis zeigt das Beispiel 1 15,3 Nm als Bruchfestigkeit bei einer Hochtemperatur und 21,7 Nm als Bruchfestigkeit bei einer tiefen Temperatur. Andererseits zeigt das Vergleichsbeispiel 1 18,0 Nm als Bruchfestigkeit bei einer hohen Temperatur und 18,7 Nm als Bruchfestigkeit bei einer tiefen Temperatur.
Das Beispiel 1 ist hinsichtlich einer Bruchfestigkeit bei hohen Temperaturen im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 1 etwas geringwertiger. Jedoch überschreitet seine Bruchfestigkeit bei einer hohen Temperatur 15 Nm, was dreimal 5 Nm entspricht, was der zulässige Lastdrehmomentwert ist, dem die Kraftübertragungskupplung standhalten sollte. Somit kann die Bruchfestigkeit bei einer hohen Temperatur des Beispiels 1 gut mit dem Vergleichsbeispiel 1 verglichen werden.
Andererseits ist das Beispiel 1 hinsichtlich einer Bruchfestigkeit bei einer tiefen Temperatur eher besser, und deshalb überlegen, als das Vergleichsbeispiel 1.
(4) Eindrücktiefetests
Unter den Bedingungen einer hohen Temperatur (120°C) und einer Raumtemperatur (24°C) wurden Drehmomente von 5 Nm, 10 Nm und 15 Nm jeweils bei sowohl der Kraftübertragungskupplung des Beispiels 1 als auch des Vergleichsbeispiels 1 angewendet, und die Eindrücktiefe wurde gemessen, die in jeder Kraftübertragungskupplung erzeugt wurde. Bei den Tests wurden sechs Proben des Beispiels 1 und sechs Proben des Vergleichsbeispiels 1 verwendet, und die mittlere Eindrücktiefe wurde für jeden Fall erhalten.
Die Testergebnisse sind grafisch in 11 gezeigt, in der das Verhältnis zwischen Drehmoment und Eindrücktiefe unter den oben erwähnten Temperaturbedingungen durch durchgezogene Linien für das Beispiel 1 und gestrichelte Linien für das Ver gleichsbeispiel 1 gezeigt sind. In 11 stellt eine O-markierte durchgezogene Linie R1 die Änderungen hinsichtlich einer Eindrücktiefe relativ zu einem Lastdrehmoment bei einer Raumtemperatur des Beispiels 1 dar, eine
-markierte durchgezogene Linie R2 stellt die Änderungen hinsichtlich einer Eindrücktiefe relativ zu einem Lastdrehmoment bei einer hohen Temperatur des Beispiels 1 dar, eine O-markierte gestrichelte Linie R3 stellt die Änderungen hinsichtlich einer Eindrücktiefe relativ zu einem Lastdrehmoment bei einer Raumtemperatur für das Vergleichsbeispiel 1 dar und eine
-markierte gestrichelte Linie R4 stellt die Änderungen hinsichtlich einer Eindrücktiefe relativ zu einem Lastdrehmoment bei einer hohen Temperatur für das Vergleichsbeispiel 1 dar.
Es wurde festgestellt, dass die Eindrücktiefe des Beispiels 1 unter der harten Hochtemperaturbedingung und hohen Last (15 Nm) 0,17 mm beträgt, und die Differenz zwischen dieser und der Eindrücktiefe (0,13 mm) des Vergleichsbeispiels 1 unter der gleichen Bedingung 0,04 mm beträgt. Deshalb kann es sein, dass das Beispiel 1 unter der harten Bedingung im Wesentlichen äquivalent zu dem Vergleichsbeispiel 1 hinsichtlich einer Eindrücktiefe ist.
Die Eindrücktiefe des Beispiels 1 bei einer Raumtemperatur und bei einem geringen Lastdrehmoment, selbst bei einer hohen Temperatur, sind des Weiteren kleiner als die Eindrücktiefe unter der harten Bedingung und verursachen deshalb kein Problem.
[Beispiel 2 bis 4 und Vergleichsbeispiel 2, 3]
Als Beispiel 2 wurde eine Kraftübertragungskupplung erzeugt, die aus einem Kraftübertragungsglied hergestellt ist, welches durch ein faserverstärktes Kunstharz [äquivalent zu NXG5030(Grad Nr.), das von der Firma Mitsubishi Engineering Co., Ltd. hergestellt wird] gebildet ist, das ein Grundharz aus einer Polymerlegierung beinhaltet, die Polyamid MXD6 und PPE aufweist, denen 30 Gew.-% Glasfasern zugemischt wurden. Als Beispiel 3 wurde eine Kraftübertragungskupplung erzeugt, die aus einem Kraftübertragungsglied hergestellt ist, welches durch ein faserverstärktes Kunstharz gebildet ist, das einen Grundharz aus einer Polymerlegierung beinhaltet, die Polyamid MXD6 und PPE aufweist, denen 40 Gew.-% Glasfasern zugemischt wurden.
Als Beispiel 4 wurde eine Kraftübertragungskupplung erzeugt, die aus einem Kraftübertragungsglied hergestellt ist, das durch ein faserverstärktes Kunstharz [äquivalent zu NXG5050(Grad Nr.), das von der Firma Mitsubishi Engineerung Co., Ltd. hergestellt wird] gebildet ist, das ein Grundharz aus einer Polymerlegierung beinhaltet, die Polyamid MXD6 und PPE aufweist, denen 50 Gew.-% Glasfasern zugemischt wurden.
Als Vergleichsbeispiele 2 und 3 wurden jeweils Kraftübertragungskupplungen erzeugt, die aus Kraftübertragungsgliedern hergestellt sind, die aus faserverstärktem Kunstharz gebildet sind, die ein Grundharz aus einer Polymerlegierung beinhalten, die Polyamid MXD6 und PPE aufweist, denen für das Vergleichsbeispiel 2 25 Gew.-% Glasfasern zugemischt wurden und für das Vergleichsbeispiel 3 55 Gew.-% Glasfasern zugemischt wurden.
1) Torsionsfestigkeitstests

Tests wurden bei drei Proben für jedes der Beispiele 2 bis 4 und der Vergleichsbeispiele 2 und 3 durchgeführt. Eine Torsionsfestigkeit wurde für jede Probe unter der folgenden Bedingung gemessen, und das Mittel wurde für jedes Beispiel 2 bis 4 und jedes Vergleichsbeispiel 2 und 3 erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Bedingung:

Die Führungsnut, die in einem Ende des Kraftübertragungsglieds gebildet ist, wurde durch eine Welle fixiert, und die Führungsnut, die in dem anderen Ende gebildet ist, wurde durch eine Welle verdreht.

Bei der Torsionsfestigkeit in Tabelle bedeutet „G", dass die mittlere Torsionsfestigkeit nicht geringer als der zulässige Wert ist, und „NG" bedeutet, dass die mittlere Torsionsfestigkeit geringer als der zulässige Wert ist.
2) Verschleißwiderstandstests
Tests wurden bei drei Proben für jedes der Beispiele 2 bis 4 und die Vergleichsbeispiele 2 und 3 durchgeführt. Vergleichswiderstandstests wurden unter der nachfolgenden Bedingung durchgeführt, und Verschleißtiefewerte wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Bei dem Verschleißwiderstand in Tabelle 1 bedeutet „G", dass die mittlere Verschleißtiefe geringer als der zulässige Wert ist, und „NG" bedeutet, dass der mittlere Verschleißwiderstand nicht geringer als der zulässige Wert ist.
3) Gussfähigkeit
Bei der Harzgussfähigkeit in Tabelle 1 bedeutet „SG", dass die Harzgussfähigkeit sehr gut ist, „G" bedeutet, dass die Harzgussfähigkeit gut ist, und „NG" bedeutet, dass die Harzgussfähigkeit nicht gut ist.
In Tabelle 1 ist „G" oder „SG" für alle Gegenstände in Beispielen 2 bis 4 markiert. Somit kann jedes der Beispiele 2 bis 4 einfach gegossen werden und erzielt eine stabile Festigkeit und Beständigkeit. Bei den Vergleichsbeispielen 2 und 3 gibt es Gegenstände, die mit „NG" markiert sind. Es hat sich deshalb bestätigt, dass die Konzentration von Glasfasern vorzugsweise in dem Bereich von 30 bis 50 Gew.-% liegt.
[Tabelle 1]

Claims

Kraftübertragungskupplung mit einem Kraftübertragungsglied (5), welches ein erstes Ende und ein zweites Ende (5a, 5b) aufweist, wobei das erste Ende und das zweite Ende (5a, 5b) an jeweiligen Enden (22, 23; 68, 61) entsprechender Wellen (1, 3; 56, 58) durch entsprechende erste und zweite Gleitpaare (30, 28; 31, 29) verbunden sind, wobei sich das erste Gleitpaar und das zweite Gleitpaar (30, 28; 31, 29) bezüglich einer Gleitrichtung voneinander unterscheiden, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungsglied (5) aus einem faserverstärkten Kunstharz aus einer Polymerlegierung hergestellt ist, die Polyamid MXD6 und Polyphenylenether aufweist, denen Glasfasern zugemischt sind.
Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Glasfasern in dem Bereich von 30 bis 50 Gew.-% liegt.
Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gleitpaar bzw. das zweite Gleitpaar (30, 28; 31, 29) eine Gleitnut (28, 29) aufweist, die an dem ersten Ende bzw. dem zweiten Ende (5a, 5b) ausgebildet ist.
Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Oldham-Kupplung.
Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitpaare (30, 28; 31, 29) Gleiteinrichtungen (30, 31) und Gleitnuten (28, 29) aufweisen, die damit im Eingriff sind.
Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Gleiteinrichtungen (30, 31) ein Paar paralleler Kraftübertragungsflächen (32, 32; 34, 34) aufweist, und jede der Gleitnuten (28, 29), entsprechend den Gleiteinrichtungen (30, 31), ein Paar paralleler Kraftübertragungsflächen (33, 33; 35, 35) aufweist, die in Gleitberührung mit dem Paar paralleler Kraftübertragungsflächen (32, 32; 34, 34) der Gleiteinrichtungen (30, 31) gelangen.
Kupplung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitnuten (28, 29) in der Kraftübertragungskupplung (5) ausgebildet sind.
Kraftübertragungsvorrichtung zum Übertragen einer elektrischen Leistung von einem Elektromotor (35), mit: einer Motorwelle (56), die bei dem Elektromotor (55) angeordnet ist; einer Schneckenwelle (58), auf der eine Schnecke (59) angeordnet ist; einer Antriebswelle (50), auf der ein Schneckenrad (60) angeordnet ist, welches sich im Eingriff mit der Schnecke (59) befindet; wobei die Drehung der Motorwelle (56) an die Antriebswelle (50) durch eine Kraftübertragungskupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, die Schneckenwelle (58), die Schnecke (59) und das Schneckenrad (60) übertragen wird, einem Mechanismus (69; 81–83; 84) zum Einstellen eines Spiels zwischen dem Schneckenrad (60) und der Schnecke (59) zusammen mit der Schneckenwelle (58); wobei die Kraftübertragungskupplung das Kraftübertragungsglied (5) aufweist, welches die Motorwelle (56) und die Schneckenwelle (58) miteinander auf eine kraftübertragende Weise verbindet; wobei das erste Gleitpaar und das zweite Gleitpaar (30, 28; 31, 29) ein erstes Ende bzw. ein zweites Ende (5a, 5b) des Kraftübertragungsglieds mit einem Ende (68, 61) der Motorwelle (56) bzw. der Schneckenwelle (58) verbindet, und wobei das erste Gleitpaar und das zweite Gleitpaar (30, 28; 31, 29) es dem Ende (61) der Schneckenwelle (58) erlauben, radial während der Zeit der Spieleinstellung versetzt zu werden.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (50) eine Lenkwelle (50) aufweist, die mit einem Lenkrad (42) verbunden ist, und dass der Elektromotor (55) eine Hilfslenkkraft erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, die des Weiteren aufweist: ein Aufnahmeglied (63, 64) zum drehbaren Aufnehmen eines Endes (61, 62) der Schneckenwelle (58); und Mittel (71; 82) zum Vorspannen des Aufnahmeglieds (63, 64) derart, dass die Schneckenwelle (58) in Richtung des Schneckenrads (60) vorgespannt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeglied (63, 64) ein Lager (63, 64) zum drehbaren Halten eines Endes (61, 62) der Schneckenwelle (58) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannungsmittel (71) eine Druckwendelfeder (71) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannungsmittel (82) eine Schraube (82) aufweisen.