JP2003516906A - 自動車用のステアリング装置 - Google Patents
自動車用のステアリング装置Info
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Abstract
(57)【要約】
自動車用のステアリング装置であって、電動機９を有し、該電動機の駆動エレメント１０が伝動装置及びねじ式伝動装置を介して直接コネクティングロッドに作用する。
Description
【０００１】
本発明は請求項１の上位概念部に詳細に規定されている形式の自動車用のステ
アリング装置に関する。
アリング装置に関する。
【０００２】
自動車用のステアリング装置は、ステアリングハンドルホイールを介して伝え
られた操縦意志を、ステアリングアクチュエータとも呼ばれるアクチュエータエ
レメントへ伝達する。電気的にアシストされるステアリング装置では、サーボの
アシスト力は電動機によって生ぜしめられる。このような構成は、パワーアシス
ト式ステアリングシステムまたはパワーステアリングシステムと称される。
られた操縦意志を、ステアリングアクチュエータとも呼ばれるアクチュエータエ
レメントへ伝達する。電気的にアシストされるステアリング装置では、サーボの
アシスト力は電動機によって生ぜしめられる。このような構成は、パワーアシス
ト式ステアリングシステムまたはパワーステアリングシステムと称される。
【０００３】
ステアリング装置の構成形式にその都度応じてサーボアシスト力は種々異なる
箇所でかつ種々異なる装置によって提供される。
箇所でかつ種々異なる装置によって提供される。
【０００４】
操舵力が大きくかつ操舵アクスル荷重が高い場合、電動機はコネクティングロ
ッドを同心的に取り囲んでおり、かつサーボアシスト力をボール循環機構を介し
て直接コネクティングロッドに伝達する。このような構成は、ワイヤ式操舵シス
テム及び後輪操舵システムにおいても、しばしば使用される。
ッドを同心的に取り囲んでおり、かつサーボアシスト力をボール循環機構を介し
て直接コネクティングロッドに伝達する。このような構成は、ワイヤ式操舵シス
テム及び後輪操舵システムにおいても、しばしば使用される。
【０００５】
このような構成は、駆動側と被駆動側との間の力の伝達比が低いという欠点を
有している。従って電動機は低回転数時に既に高いトルクを提供できるものでな
ければならない。このことは、電動機の大きさがこれに相応するものでなければ
達成されない。その結果より大きな取り付けスペースが必要になる。このような
、付加的に必要になる取り付けスペースは、例えば自動車のエンジン又はデファ
レンシャルのような他の装置ユニットの直ぐ近くであるため、極く希にしか得ら
れない。さらにこれらの装置ユニットの放熱は、ステアリングシステムの、殊に
電動機の機能−動作に悪影響を及ぼす。
有している。従って電動機は低回転数時に既に高いトルクを提供できるものでな
ければならない。このことは、電動機の大きさがこれに相応するものでなければ
達成されない。その結果より大きな取り付けスペースが必要になる。このような
、付加的に必要になる取り付けスペースは、例えば自動車のエンジン又はデファ
レンシャルのような他の装置ユニットの直ぐ近くであるため、極く希にしか得ら
れない。さらにこれらの装置ユニットの放熱は、ステアリングシステムの、殊に
電動機の機能−動作に悪影響を及ぼす。
【０００６】
ステアリング装置に対する、操舵力及び操舵アクスル荷重に関する平均的な要
求では、電動機が、コネクティングロッドに作用接続している駆動ピニオンに作
用するようになっている。１つのバリエーションでは、これらのステアリング装
置は２つの駆動ピニオンを有し、この場合、一方の駆動ピニオンはステアリング
コラムを介してステアリングハンドルホイールに作用接続し、２番目の駆動ピニ
オンは電動機を介して駆動される。
求では、電動機が、コネクティングロッドに作用接続している駆動ピニオンに作
用するようになっている。１つのバリエーションでは、これらのステアリング装
置は２つの駆動ピニオンを有し、この場合、一方の駆動ピニオンはステアリング
コラムを介してステアリングハンドルホイールに作用接続し、２番目の駆動ピニ
オンは電動機を介して駆動される。
【０００７】
このようなステアリング装置は、電動機の空間的な配置の自由度に関して並び
に他の装置ユニットとの衝突−環境に関して、利点を有している。しかしこのス
テアリング装置の欠点は、伝達可能な最大トルクが、駆動ピニオンとコネクティ
ングロッドとの歯の噛み合いに基づいて制限されることにある。２つの駆動ピニ
オンを有するステアリング装置では、さらに別の問題として、１つのコネクティ
ングロッド上の２つの歯が、両駆動ピニオンと実際に遊びなしに噛み合うために
、狭い公差範囲内で互いに回転するということが加わる。
に他の装置ユニットとの衝突−環境に関して、利点を有している。しかしこのス
テアリング装置の欠点は、伝達可能な最大トルクが、駆動ピニオンとコネクティ
ングロッドとの歯の噛み合いに基づいて制限されることにある。２つの駆動ピニ
オンを有するステアリング装置では、さらに別の問題として、１つのコネクティ
ングロッド上の２つの歯が、両駆動ピニオンと実際に遊びなしに噛み合うために
、狭い公差範囲内で互いに回転するということが加わる。
【０００８】
独国特許第１９８ ５２ ４４７号公開公報に記載された自動車用ステアリング
装置は１つの入力軸を有し、該軸がステアリングハンドルホイールにねじり弾性
エレメントを介して作用接続している。伝えられた回転運動が遊星歯車伝動装置
を介して、駆動ピニオンとして構成された出力エレメントへさらに送られかつコ
ネクティングロッドへ伝達される。この遊星歯車伝動装置、ひいてはまた出力軸
には、さらに付加的に、電動機がウォーム伝動装置を介して作用する。
装置は１つの入力軸を有し、該軸がステアリングハンドルホイールにねじり弾性
エレメントを介して作用接続している。伝えられた回転運動が遊星歯車伝動装置
を介して、駆動ピニオンとして構成された出力エレメントへさらに送られかつコ
ネクティングロッドへ伝達される。この遊星歯車伝動装置、ひいてはまた出力軸
には、さらに付加的に、電動機がウォーム伝動装置を介して作用する。
【０００９】
このステアリング装置は遊星歯車伝動装置及びウォーム伝動装置が組み合わせ
られることにより製造コストが極めて高く高価である。それというのは騒音及び
快適さに関する質的要求を満足させるために、歯が遊びなく回転しなければなら
ないからである。このことは、歯の品質及び互いに運動し合う構造部分の軸受に
特に高い要求を課すことになる。
られることにより製造コストが極めて高く高価である。それというのは騒音及び
快適さに関する質的要求を満足させるために、歯が遊びなく回転しなければなら
ないからである。このことは、歯の品質及び互いに運動し合う構造部分の軸受に
特に高い要求を課すことになる。
【００１０】
本発明の課題は、所用スペースが僅かであってかつ高いトルクの伝達が可能で
あると共に種々異なるあらゆる組み付け態様に対して使用可能であるステアリン
グ装置を提供することにある。さらに電動機をフレキシブルに配置することがで
きかつステアリング装置が駆動側から被駆動側への大きな力伝達比を有するよう
にすることにある。
あると共に種々異なるあらゆる組み付け態様に対して使用可能であるステアリン
グ装置を提供することにある。さらに電動機をフレキシブルに配置することがで
きかつステアリング装置が駆動側から被駆動側への大きな力伝達比を有するよう
にすることにある。
【００１１】
本発明の課題は主請求項の特徴を有する、上位概念部に記載の自動車用ステア
リング装置によって解決されている。
リング装置によって解決されている。
【００１２】
この解決は特に次のようにすることによって、すなわち、ステアリングハンド
ルホイールを介して先に与えられた目標値に関連して電動機から生ぜしめられた
ステアリングアシスト力が伝動装置を介して直接ねじ式伝動装置に伝達されるこ
とによって、行われている。ねじ式伝動装置を介してステアリングアシスト力は
コネクティングロッドへ伝達され、該コネクティングロッドは自動車のリンク支
承された車輪に連結されている。従って、ねじ式伝動装置を介して、電動機を介
してもたらされた回転運動の並進運動への変換が行われる。ねじ式伝動装置は１
つの機能的バリエーションでは、高い効率と同時に騒音及び摩耗の少ない機能を
保証するため、ボール循環機構を有している。ねじ式伝動装置を介することによ
って、駆動ピニオン／コネクティングロッドの組み合わせを介する場合よりも著
しく大きな力が伝達される。
ルホイールを介して先に与えられた目標値に関連して電動機から生ぜしめられた
ステアリングアシスト力が伝動装置を介して直接ねじ式伝動装置に伝達されるこ
とによって、行われている。ねじ式伝動装置を介してステアリングアシスト力は
コネクティングロッドへ伝達され、該コネクティングロッドは自動車のリンク支
承された車輪に連結されている。従って、ねじ式伝動装置を介して、電動機を介
してもたらされた回転運動の並進運動への変換が行われる。ねじ式伝動装置は１
つの機能的バリエーションでは、高い効率と同時に騒音及び摩耗の少ない機能を
保証するため、ボール循環機構を有している。ねじ式伝動装置を介することによ
って、駆動ピニオン／コネクティングロッドの組み合わせを介する場合よりも著
しく大きな力が伝達される。
【００１３】
両伝動装置を直接組み合わせることにより、電動機からアクチュエータエレメ
ントへの直接的な力伝達路が生じる。これにより、従来使用されたステアリング
装置の場合よりもはるかに大きな力伝達比が得られ、これにより、電動機から伝
達されるべきトルクを小さくすることができる。このことは同時に、高回転数で
回転しかつより良好な効率を有するより小型の電動機の使用を可能にする。さら
に、従来のステアリング装置に対して１つの軸受箇所を省略することが可能であ
る。２つの互いに回転する歯による駆動ピニオン／コネクティングロッドの組み
合わせにおいて又は２つの軸受けを介してケーシング内に不動に軸受けされた、
コネクティングロッドに作用する電動機を有するステアリング装置において生じ
るような公差及びアライメント上の問題は本発明によるステアリング装置では生
じない。コネクティングロッドは一方のねじ山側で単に１つの軸受けのみによっ
てケーシング内に軸受けされている。軸受けの適宜の選択によって、すなわち、
例えば角度３０分までの傾斜位置をカバーすることができる玉軸受けを用いれば
、製造公差を補償することができる。
ントへの直接的な力伝達路が生じる。これにより、従来使用されたステアリング
装置の場合よりもはるかに大きな力伝達比が得られ、これにより、電動機から伝
達されるべきトルクを小さくすることができる。このことは同時に、高回転数で
回転しかつより良好な効率を有するより小型の電動機の使用を可能にする。さら
に、従来のステアリング装置に対して１つの軸受箇所を省略することが可能であ
る。２つの互いに回転する歯による駆動ピニオン／コネクティングロッドの組み
合わせにおいて又は２つの軸受けを介してケーシング内に不動に軸受けされた、
コネクティングロッドに作用する電動機を有するステアリング装置において生じ
るような公差及びアライメント上の問題は本発明によるステアリング装置では生
じない。コネクティングロッドは一方のねじ山側で単に１つの軸受けのみによっ
てケーシング内に軸受けされている。軸受けの適宜の選択によって、すなわち、
例えば角度３０分までの傾斜位置をカバーすることができる玉軸受けを用いれば
、製造公差を補償することができる。
【００１４】
必要なモータトルクが小さくされることにより、伝動装置への負荷が軽減され
、その結果、使用材料を変更することも可能である。この場合有利には、従来の
解決手段では耐久性の問題から補強された形態でしか使用されなかったプラスチ
ックを使用することもできる。
、その結果、使用材料を変更することも可能である。この場合有利には、従来の
解決手段では耐久性の問題から補強された形態でしか使用されなかったプラスチ
ックを使用することもできる。
【００１５】
伝動装置は一実施形態では摩擦車伝動装置であってもよく、このことは効率及
び遊びの自由度に関して利点をもたらす。さらにオーバーロード発生時にスリッ
プが可能であり、その結果、過負荷防止のための付加的な滑りクラッチを省略す
ることができる。さらに別の選択的に使用可能な手段は、僅かに円錐面状の平歯
車を有する伝動装置であって、この場合、調節ねじ又は圧縮ばねを介して遊びを
補償することが可能である。
び遊びの自由度に関して利点をもたらす。さらにオーバーロード発生時にスリッ
プが可能であり、その結果、過負荷防止のための付加的な滑りクラッチを省略す
ることができる。さらに別の選択的に使用可能な手段は、僅かに円錐面状の平歯
車を有する伝動装置であって、この場合、調節ねじ又は圧縮ばねを介して遊びを
補償することが可能である。
【００１６】
本発明の有利かつ目的に適う構成は従属請求項に記載されている。本発明はし
かし請求項に記載の特徴の組み合わせに制限されるものではなく、請求項及び請
求項の個々の特徴のさらに別の有意義な組み合わせの可能性は、課題の設定から
、当業者に明らかである。
かし請求項に記載の特徴の組み合わせに制限されるものではなく、請求項及び請
求項の個々の特徴のさらに別の有意義な組み合わせの可能性は、課題の設定から
、当業者に明らかである。
【００１７】
以下に本発明の種々異なる実施形態を図面に基づき原理的に説明する。
【００１８】
図１は駆動ピニオン２がケーシング１内に回転可能に支承されている本発明に
よる自動車用ステアリング装置を示している。駆動ピニオン２はその歯を介して
ラック３と噛み合っており、このラックはケーシング１内に軸方向で移動可能に
案内されている。駆動ピニオン２は機械的なステアリングコラムを介してステア
リングハンドルホイールに作用接続している。１つのバリエーションでは、駆動
ピニオン２に、調整区間を介してステアリングハンドルホイールに接続されてい
る図示されていない電動機が作用する。ラックは一条ねじ山を有し、これはこの
実施形態ではボール循環機構として構成されている。ラック３はボールねじ山４
、ステアリングナット５及び軸受６を介してケーシング１内に支承されている。
ラック３はステアリングタイロッド７及び８を介して自動車の図示されていない
リンク支承された車輪に作用接続している。ステアリングハンドルホイールを介
してもたらされたステアリングモーメントに関連して電動機９が発生するサーボ
アシスト力は、ウォーム伝動装置を介してステアリングナット５へ伝達される。
この場合、電動機９の駆動エレメント１０はウォーム１１を有し、該ウォームは
ウォームホイール１２と噛み合っている。このウォームホイール１２は形状接続
的にステアリングナットに接続している。電動機９からもたらされたサーボアシ
スト力はラック３へ伝達され、電動機９の駆動エレメント１０の回転運動はラッ
ク３の直線運動に変換される。
よる自動車用ステアリング装置を示している。駆動ピニオン２はその歯を介して
ラック３と噛み合っており、このラックはケーシング１内に軸方向で移動可能に
案内されている。駆動ピニオン２は機械的なステアリングコラムを介してステア
リングハンドルホイールに作用接続している。１つのバリエーションでは、駆動
ピニオン２に、調整区間を介してステアリングハンドルホイールに接続されてい
る図示されていない電動機が作用する。ラックは一条ねじ山を有し、これはこの
実施形態ではボール循環機構として構成されている。ラック３はボールねじ山４
、ステアリングナット５及び軸受６を介してケーシング１内に支承されている。
ラック３はステアリングタイロッド７及び８を介して自動車の図示されていない
リンク支承された車輪に作用接続している。ステアリングハンドルホイールを介
してもたらされたステアリングモーメントに関連して電動機９が発生するサーボ
アシスト力は、ウォーム伝動装置を介してステアリングナット５へ伝達される。
この場合、電動機９の駆動エレメント１０はウォーム１１を有し、該ウォームは
ウォームホイール１２と噛み合っている。このウォームホイール１２は形状接続
的にステアリングナットに接続している。電動機９からもたらされたサーボアシ
スト力はラック３へ伝達され、電動機９の駆動エレメント１０の回転運動はラッ
ク３の直線運動に変換される。
【００１９】
図２には、自動車用の本発明によるステアリング装置の別の一実施形態として
、リンク機構で支承された車輪のためのアクチュエータエレメントが図示されて
いる。コネクティングロッド１３はねじ山を有し、該ねじ山はここではボール循
環機構として構成されている。コネクティングロッド１３はボールねじ山４、ス
テアリングナット５及び軸受６を介してケーシング１内に支承されている。
、リンク機構で支承された車輪のためのアクチュエータエレメントが図示されて
いる。コネクティングロッド１３はねじ山を有し、該ねじ山はここではボール循
環機構として構成されている。コネクティングロッド１３はボールねじ山４、ス
テアリングナット５及び軸受６を介してケーシング１内に支承されている。
【００２０】
コネクティングロッド１３は軸受１４によって直線的に案内されかつ回転が阻
止されている。コネクティングロッド１３は図示されていない自動車の、リンク
機構で支承された車輪に作用接続されている。ステアリングハンドルホイールを
介してもたらされたステアリングモーメントに関連して電動機９が発生するサー
ボアシスト力は、ウォーム伝動装置を介してステアリングナット５へ伝達される
。この場合、電動機９の駆動エレメント１０はウォーム１１を有し、該ウォーム
はウォームホイール１２と噛み合っている。ウォームホイール１２は形状接続的
にステアリングナット５に接続している。電動機９からもたらされたサーボアシ
スト力はコネクティングロッド１３へ伝達され、電動機９の駆動エレメント１０
の回転運動はコネクティングロッド１３の直線運動に変換される。
止されている。コネクティングロッド１３は図示されていない自動車の、リンク
機構で支承された車輪に作用接続されている。ステアリングハンドルホイールを
介してもたらされたステアリングモーメントに関連して電動機９が発生するサー
ボアシスト力は、ウォーム伝動装置を介してステアリングナット５へ伝達される
。この場合、電動機９の駆動エレメント１０はウォーム１１を有し、該ウォーム
はウォームホイール１２と噛み合っている。ウォームホイール１２は形状接続的
にステアリングナット５に接続している。電動機９からもたらされたサーボアシ
スト力はコネクティングロッド１３へ伝達され、電動機９の駆動エレメント１０
の回転運動はコネクティングロッド１３の直線運動に変換される。
【００２１】
ケーシング１とステアリングナット５の延長された付加部１６との間にはセン
サ１５が一体的に組み込まれており、該センサは軸方向の移動を検出する。
サ１５が一体的に組み込まれており、該センサは軸方向の移動を検出する。
【００２２】
図３には、１つの可能な伝動装置形式として、電動機９の駆動エレメント１０
に作用接続したウォーム伝動装置が示されている。
に作用接続したウォーム伝動装置が示されている。
【００２３】
図４は本発明のさらに別の１つの構成形式を示す。電動機９の駆動エレメント
１０はばね１７を介して予圧された摩擦車１８及び１９を有し、これらの摩擦車
は摩擦車２０を介して電動機９のトルクを直接ねじ式伝動装置２１へ伝達する。
１０はばね１７を介して予圧された摩擦車１８及び１９を有し、これらの摩擦車
は摩擦車２０を介して電動機９のトルクを直接ねじ式伝動装置２１へ伝達する。
【００２４】
図５には本発明の一バリエーションが示されており、この場合、電動機９の駆
動エレメント１０が平歯車２２を支持し、この平歯車が１つの平歯車２３に噛み
合わされている。この平歯車２３はねじ式伝動装置２１に回転阻止状態で結合さ
れており、従って電動機９からコネクティングロッド１３への直接的な駆動が得
られる。平歯車２２及び２３は調節機構２４を介して互いに遊びなしに調節する
ことができる。
動エレメント１０が平歯車２２を支持し、この平歯車が１つの平歯車２３に噛み
合わされている。この平歯車２３はねじ式伝動装置２１に回転阻止状態で結合さ
れており、従って電動機９からコネクティングロッド１３への直接的な駆動が得
られる。平歯車２２及び２３は調節機構２４を介して互いに遊びなしに調節する
ことができる。
【図１】 ラック式ステアリング装置の形の本発明による自動車用ステアリ
ング装置の第１実施形態を示す図である。
ング装置の第１実施形態を示す図である。
【図２】 リンク機構で支承された車輪のアクチュエータエレメントとして
の、本発明による自動車用ステアリング装置の第２実施形態を示す図である。
の、本発明による自動車用ステアリング装置の第２実施形態を示す図である。
【図３】 図１及び図２におけるIII−III線視断面図である。
【図４】 摩擦車伝動装置を有する、本発明による自動車用ステアリング装
置の第３実施形態を示す図である。
置の第３実施形態を示す図である。
【図５】 平歯車伝動装置を有する、本発明による自動車用ステアリング装
置のさらに別の実施形態を示す図である。
置のさらに別の実施形態を示す図である。
１ ケーシング
２ 駆動ピニオン
３ ラック
４ ボールねじ山
５ ステアリングナット
６ 軸受
７，８ ステアリングタイロッド
９ 電動機
１０ 駆動エレメント
１１ ウォーム
１２ ウォームホイール
１３ コネクティングロッド
１４ 軸受
１５ センサ
１６ 付加部
１７ ばね
１８，１９，２０ 摩擦車
２１ ねじ式伝動装置
２２，２３ 平歯車
２４ 調節機構
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１１月９日（２００１．１１．９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は請求項１の上位概念部に詳細に規定されている形式の自動車用のステ
アリング装置に関する。
アリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用のステアリング装置は、ステアリングハンドルホイールを介して伝え
られた操縦意志を、ステアリングアクチュエータとも呼ばれるアクチュエータエ
レメントへ伝達する。電気的にアシストされるステアリング装置では、サーボの
アシスト力は電動機によって生ぜしめられる。このような構成は、パワーアシス
ト式ステアリングシステムまたはパワーステアリングシステムと称される。
られた操縦意志を、ステアリングアクチュエータとも呼ばれるアクチュエータエ
レメントへ伝達する。電気的にアシストされるステアリング装置では、サーボの
アシスト力は電動機によって生ぜしめられる。このような構成は、パワーアシス
ト式ステアリングシステムまたはパワーステアリングシステムと称される。
【０００３】
ステアリング装置の構成形式にその都度応じてサーボアシスト力は種々異なる
箇所でかつ種々異なる装置によって提供される。
箇所でかつ種々異なる装置によって提供される。
【０００４】
操舵力が大きくかつ操舵アクスル荷重が高い場合、電動機はコネクティングロ
ッドを同心的に取り囲んでおり、かつサーボアシスト力をボール循環機構を介し
て直接コネクティングロッドに伝達する。このような構成は、ワイヤ式操舵シス
テム及び後輪操舵システムにおいても、しばしば使用される。
ッドを同心的に取り囲んでおり、かつサーボアシスト力をボール循環機構を介し
て直接コネクティングロッドに伝達する。このような構成は、ワイヤ式操舵シス
テム及び後輪操舵システムにおいても、しばしば使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成は、駆動側と被駆動側との間の力の伝達比が低いという欠点を
有している。従って電動機は低回転数時に既に高いトルクを提供できるものでな
ければならない。このことは、電動機の大きさがこれに相応するものでなければ
達成されない。その結果より大きな取り付けスペースが必要になる。このような
、付加的に必要になる取り付けスペースは、例えば自動車のエンジン又はデファ
レンシャルのような他の装置ユニットの直ぐ近くであるため、極く希にしか得ら
れない。さらにこれらの装置ユニットの放熱は、ステアリングシステムの、殊に
電動機の機能−動作に悪影響を及ぼす。
有している。従って電動機は低回転数時に既に高いトルクを提供できるものでな
ければならない。このことは、電動機の大きさがこれに相応するものでなければ
達成されない。その結果より大きな取り付けスペースが必要になる。このような
、付加的に必要になる取り付けスペースは、例えば自動車のエンジン又はデファ
レンシャルのような他の装置ユニットの直ぐ近くであるため、極く希にしか得ら
れない。さらにこれらの装置ユニットの放熱は、ステアリングシステムの、殊に
電動機の機能−動作に悪影響を及ぼす。
【０００６】
ステアリング装置に対する、操舵力及び操舵アクスル荷重に関する平均的な要
求では、電動機が、コネクティングロッドに作用接続している駆動ピニオンに作
用するようになっている。１つのバリエーションでは、これらのステアリング装
置は２つの駆動ピニオンを有し、この場合、一方の駆動ピニオンはステアリング
コラムを介してステアリングハンドルホイールに作用接続し、２番目の駆動ピニ
オンは電動機を介して駆動される。
求では、電動機が、コネクティングロッドに作用接続している駆動ピニオンに作
用するようになっている。１つのバリエーションでは、これらのステアリング装
置は２つの駆動ピニオンを有し、この場合、一方の駆動ピニオンはステアリング
コラムを介してステアリングハンドルホイールに作用接続し、２番目の駆動ピニ
オンは電動機を介して駆動される。
【０００７】
このようなステアリング装置は、電動機の空間的な配置の自由度に関して並び
に他の装置ユニットとの衝突−環境に関して、利点を有している。しかしこのス
テアリング装置の欠点は、伝達可能な最大トルクが、駆動ピニオンとコネクティ
ングロッドとの歯の噛み合いに基づいて制限されることにある。２つの駆動ピニ
オンを有するステアリング装置では、さらに別の問題として、１つのコネクティ
ングロッド上の２つの歯が、両駆動ピニオンと実際に遊びなしに噛み合うために
、狭い公差範囲内で互いに回転するということが加わる。
に他の装置ユニットとの衝突−環境に関して、利点を有している。しかしこのス
テアリング装置の欠点は、伝達可能な最大トルクが、駆動ピニオンとコネクティ
ングロッドとの歯の噛み合いに基づいて制限されることにある。２つの駆動ピニ
オンを有するステアリング装置では、さらに別の問題として、１つのコネクティ
ングロッド上の２つの歯が、両駆動ピニオンと実際に遊びなしに噛み合うために
、狭い公差範囲内で互いに回転するということが加わる。
【０００８】
独国特許第１９８ ５２ ４４７号公開公報に記載された自動車用ステアリング
装置は１つの入力軸を有し、該軸がステアリングハンドルホイールにねじり弾性
エレメントを介して作用接続している。伝えられた回転運動が遊星歯車伝動装置
を介して、駆動ピニオンとして構成された出力エレメントへさらに送られかつコ
ネクティングロッドへ伝達される。この遊星歯車伝動装置、ひいてはまた出力軸
には、さらに付加的に、電動機がウォーム伝動装置を介して作用する。
装置は１つの入力軸を有し、該軸がステアリングハンドルホイールにねじり弾性
エレメントを介して作用接続している。伝えられた回転運動が遊星歯車伝動装置
を介して、駆動ピニオンとして構成された出力エレメントへさらに送られかつコ
ネクティングロッドへ伝達される。この遊星歯車伝動装置、ひいてはまた出力軸
には、さらに付加的に、電動機がウォーム伝動装置を介して作用する。
【０００９】
このステアリング装置は遊星歯車伝動装置及びウォーム伝動装置が組み合わせ
られることにより製造コストが極めて高く高価である。それというのは騒音及び
快適さに関する質的要求を満足させるために、歯が遊びなく回転しなければなら
ないからである。このことは、歯の品質及び互いに運動し合う構造部分の軸受に
特に高い要求を課すことになる。
られることにより製造コストが極めて高く高価である。それというのは騒音及び
快適さに関する質的要求を満足させるために、歯が遊びなく回転しなければなら
ないからである。このことは、歯の品質及び互いに運動し合う構造部分の軸受に
特に高い要求を課すことになる。
【００１０】
欧州特許第０ ８７０ ６６９号公開公報には、アシスト用電動機を有するステ アリング装置が記載されており、該電動機は伝動装置を介してねじナットを回転 させることができ、該ねじナットはボール循環機構を介してステアリングロッド の軸方向移動を生じさせる。この場合ボール循環機構はねじナットの玉軸受けに 対して軸方向で位置をずらされており、該ねじナットは機能上の理由から、ケー シング内に軸受けするためのさらに別の（特に示されていない）軸受けを有して いなければならない。
【００１１】
米国特許第４，５９３，７８０号明細書には、やはり２つの玉軸受けで軸受け
されたねじナットを有するさらに別のステアリング装置が記載されている。
【００１２】
本発明の課題は、従来のステアリング装置に対して、１つの軸受け箇所を省略
することにある。このことは、所用スペースが小さくかつ高いトルクを伝達可能
であると同時に、種々異なるあらゆる組み付け態様に対して使用することができ
るステアリング装置を準備することができるという利点を有する。さらに電動機
をフレキシブルに配置することができかつ該ステアリング装置は駆動側から被駆
動側への大きな力の伝達を可能にする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は主請求項の特徴を有する、上位概念部に記載の自動車用ステア
リング装置によって解決されている。
リング装置によって解決されている。
【００１４】
この解決は特に次のようにすることによって、すなわち、ステアリングハンド
ルホイールを介して先に与えられた目標値に関連して電動機から生ぜしめられた
ステアリングアシスト力が伝動装置を介して直接ねじ式伝動装置に伝達されるこ
とによって、行われている。ねじ式伝動装置を介してステアリングアシスト力は
コネクティングロッドへ伝達され、該コネクティングロッドは自動車のリンク支
承された車輪に連結されている。従って、ねじ式伝動装置を介して、電動機を介
してもたらされた回転運動の並進運動への変換が行われる。ねじ式伝動装置は、 高い効率と同時に騒音及び摩耗の少ない機能を保証するため、ボール循環機構を
有している。ねじ式伝動装置を介することによって、駆動ピニオン／コネクティ
ングロッドの組み合わせを介する場合よりも著しく大きな力が伝達される。
ルホイールを介して先に与えられた目標値に関連して電動機から生ぜしめられた
ステアリングアシスト力が伝動装置を介して直接ねじ式伝動装置に伝達されるこ
とによって、行われている。ねじ式伝動装置を介してステアリングアシスト力は
コネクティングロッドへ伝達され、該コネクティングロッドは自動車のリンク支
承された車輪に連結されている。従って、ねじ式伝動装置を介して、電動機を介
してもたらされた回転運動の並進運動への変換が行われる。ねじ式伝動装置は、 高い効率と同時に騒音及び摩耗の少ない機能を保証するため、ボール循環機構を
有している。ねじ式伝動装置を介することによって、駆動ピニオン／コネクティ
ングロッドの組み合わせを介する場合よりも著しく大きな力が伝達される。
【００１５】
両伝動装置を直接組み合わせることにより、電動機からアクチュエータエレメ
ントへの直接的な力伝達路が生じる。これにより、従来使用されたステアリング
装置の場合よりもはるかに大きな力伝達比が得られ、これにより、電動機から伝
達されるべきトルクを小さくすることができる。このことは同時に、高回転数で
回転しかつより良好な効率を有するより小型の電動機の使用を可能にする。２つ の 互いに回転する歯による駆動ピニオン／コネクティングロッドの組み合わせに
おいて又は２つの軸受けを介してケーシング内に不動に軸受けされた、コネクテ
ィングロッドに作用する電動機を有するステアリング装置において生じるような
公差及びアライメント上の問題は本発明によるステアリング装置では生じない。
コネクティングロッドは一方のねじ山側で単に１つの軸受けのみによってケーシ
ング内に軸受けされている。軸受けの適宜の選択によって、すなわち、例えば角
度３０分までの傾斜位置をカバーすることができる玉軸受けを用いれば、製造公
差を補償することができる。
ントへの直接的な力伝達路が生じる。これにより、従来使用されたステアリング
装置の場合よりもはるかに大きな力伝達比が得られ、これにより、電動機から伝
達されるべきトルクを小さくすることができる。このことは同時に、高回転数で
回転しかつより良好な効率を有するより小型の電動機の使用を可能にする。２つ の 互いに回転する歯による駆動ピニオン／コネクティングロッドの組み合わせに
おいて又は２つの軸受けを介してケーシング内に不動に軸受けされた、コネクテ
ィングロッドに作用する電動機を有するステアリング装置において生じるような
公差及びアライメント上の問題は本発明によるステアリング装置では生じない。
コネクティングロッドは一方のねじ山側で単に１つの軸受けのみによってケーシ
ング内に軸受けされている。軸受けの適宜の選択によって、すなわち、例えば角
度３０分までの傾斜位置をカバーすることができる玉軸受けを用いれば、製造公
差を補償することができる。
【００１６】
必要なモータトルクが小さくされることにより、伝動装置への負荷が軽減され
、その結果、使用材料を変更することも可能である。この場合有利には、従来の
解決手段では耐久性の問題から補強された形態でしか使用されなかったプラスチ
ックを使用することもできる。
、その結果、使用材料を変更することも可能である。この場合有利には、従来の
解決手段では耐久性の問題から補強された形態でしか使用されなかったプラスチ
ックを使用することもできる。
【００１７】
伝動装置は一実施形態では摩擦車伝動装置であってもよく、このことは効率及
び遊びの自由度に関して利点をもたらす。さらにオーバーロード発生時にスリッ
プが可能であり、その結果、過負荷防止のための付加的な滑りクラッチを省略す
ることができる。さらに別の選択的に使用可能な手段は、僅かに円錐面状の平歯
車を有する伝動装置であって、この場合、調節ねじ又は圧縮ばねを介して遊びを
補償することが可能である。
び遊びの自由度に関して利点をもたらす。さらにオーバーロード発生時にスリッ
プが可能であり、その結果、過負荷防止のための付加的な滑りクラッチを省略す
ることができる。さらに別の選択的に使用可能な手段は、僅かに円錐面状の平歯
車を有する伝動装置であって、この場合、調節ねじ又は圧縮ばねを介して遊びを
補償することが可能である。
【００１８】
本発明の有利かつ目的に適う構成は従属請求項に記載されている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の種々異なる実施形態を図面に基づき原理的に説明する。
【００２０】
図１は駆動ピニオン２がケーシング１内に回転可能に支承されている本発明に
よる自動車用ステアリング装置を示している。駆動ピニオン２はその歯を介して
ラック３と噛み合っており、このラックはケーシング１内に軸方向で移動可能に
案内されている。駆動ピニオン２は機械的なステアリングコラムを介してステア
リングハンドルホイールに作用接続している。１つのバリエーションでは、駆動
ピニオン２に、調整区間を介してステアリングハンドルホイールに接続されてい
る図示されていない電動機が作用する。ラックは一条ねじ山を有し、これはこの
実施形態ではボール循環機構として構成されている。ラック３はボールねじ山４
、ステアリングナット５及び軸受６を介してケーシング１内に支承されている。
ラック３はステアリングタイロッド７及び８を介して自動車の図示されていない
リンク支承された車輪に作用接続している。ステアリングハンドルホイールを介
してもたらされたステアリングモーメントに関連して電動機９が発生するサーボ
アシスト力は、ウォーム伝動装置を介してステアリングナット５へ伝達される。
この場合、電動機９の駆動エレメント１０はウォーム１１を有し、該ウォームは
ウォームホイール１２と噛み合っている。このウォームホイール１２は形状接続
的にステアリングナットに接続している。電動機９からもたらされたサーボアシ
スト力はラック３へ伝達され、電動機９の駆動エレメント１０の回転運動はラッ
ク３の直線運動に変換される。
よる自動車用ステアリング装置を示している。駆動ピニオン２はその歯を介して
ラック３と噛み合っており、このラックはケーシング１内に軸方向で移動可能に
案内されている。駆動ピニオン２は機械的なステアリングコラムを介してステア
リングハンドルホイールに作用接続している。１つのバリエーションでは、駆動
ピニオン２に、調整区間を介してステアリングハンドルホイールに接続されてい
る図示されていない電動機が作用する。ラックは一条ねじ山を有し、これはこの
実施形態ではボール循環機構として構成されている。ラック３はボールねじ山４
、ステアリングナット５及び軸受６を介してケーシング１内に支承されている。
ラック３はステアリングタイロッド７及び８を介して自動車の図示されていない
リンク支承された車輪に作用接続している。ステアリングハンドルホイールを介
してもたらされたステアリングモーメントに関連して電動機９が発生するサーボ
アシスト力は、ウォーム伝動装置を介してステアリングナット５へ伝達される。
この場合、電動機９の駆動エレメント１０はウォーム１１を有し、該ウォームは
ウォームホイール１２と噛み合っている。このウォームホイール１２は形状接続
的にステアリングナットに接続している。電動機９からもたらされたサーボアシ
スト力はラック３へ伝達され、電動機９の駆動エレメント１０の回転運動はラッ
ク３の直線運動に変換される。
【００２１】
図２には、自動車用の本発明によるステアリング装置の別の一実施形態として
、リンク機構で支承された車輪のためのアクチュエータエレメントが図示されて
いる。コネクティングロッド１３はねじ山を有し、該ねじ山はここではボール循
環機構として構成されている。コネクティングロッド１３はボールねじ山４、ス
テアリングナット５及び軸受６を介してケーシング１内に支承されている。
、リンク機構で支承された車輪のためのアクチュエータエレメントが図示されて
いる。コネクティングロッド１３はねじ山を有し、該ねじ山はここではボール循
環機構として構成されている。コネクティングロッド１３はボールねじ山４、ス
テアリングナット５及び軸受６を介してケーシング１内に支承されている。
【００２２】
コネクティングロッド１３は軸受１４によって直線的に案内されかつ回転が阻
止されている。コネクティングロッド１３は図示されていない自動車の、リンク
機構で支承された車輪に作用接続されている。ステアリングハンドルホイールを
介してもたらされたステアリングモーメントに関連して電動機９が発生するサー
ボアシスト力は、ウォーム伝動装置を介してステアリングナット５へ伝達される
。この場合、電動機９の駆動エレメント１０はウォーム１１を有し、該ウォーム
はウォームホイール１２と噛み合っている。ウォームホイール１２は形状接続的
にステアリングナット５に接続している。電動機９からもたらされたサーボアシ
スト力はコネクティングロッド１３へ伝達され、電動機９の駆動エレメント１０
の回転運動はコネクティングロッド１３の直線運動に変換される。
止されている。コネクティングロッド１３は図示されていない自動車の、リンク
機構で支承された車輪に作用接続されている。ステアリングハンドルホイールを
介してもたらされたステアリングモーメントに関連して電動機９が発生するサー
ボアシスト力は、ウォーム伝動装置を介してステアリングナット５へ伝達される
。この場合、電動機９の駆動エレメント１０はウォーム１１を有し、該ウォーム
はウォームホイール１２と噛み合っている。ウォームホイール１２は形状接続的
にステアリングナット５に接続している。電動機９からもたらされたサーボアシ
スト力はコネクティングロッド１３へ伝達され、電動機９の駆動エレメント１０
の回転運動はコネクティングロッド１３の直線運動に変換される。
【００２３】
ケーシング１とステアリングナット５の延長された付加部１６との間にはセン
サ１５が一体的に組み込まれており、該センサは軸方向の移動を検出する。
サ１５が一体的に組み込まれており、該センサは軸方向の移動を検出する。
【００２４】
図３には、１つの可能な伝動装置形式として、電動機９の駆動エレメント１０
に作用接続したウォーム伝動装置が示されている。
に作用接続したウォーム伝動装置が示されている。
【００２５】
図４は本発明のさらに別の１つの構成形式を示す。電動機９の駆動エレメント
１０はばね１７を介して予圧された摩擦車１８及び１９を有し、これらの摩擦車
は摩擦車２０を介して電動機９のトルクを直接ねじ式伝動装置２１へ伝達する。
１０はばね１７を介して予圧された摩擦車１８及び１９を有し、これらの摩擦車
は摩擦車２０を介して電動機９のトルクを直接ねじ式伝動装置２１へ伝達する。
【００２６】
図５には本発明の一バリエーションが示されており、この場合、電動機９の駆
動エレメント１０が平歯車２２を支持し、この平歯車が１つの平歯車２３に噛み
合わされている。この平歯車２３はねじ式伝動装置２１に回転阻止状態で結合さ
れており、従って電動機９からコネクティングロッド１３への直接的な駆動が得
られる。平歯車２２及び２３は調節機構２４を介して互いに遊びなしに調節する
ことができる。
動エレメント１０が平歯車２２を支持し、この平歯車が１つの平歯車２３に噛み
合わされている。この平歯車２３はねじ式伝動装置２１に回転阻止状態で結合さ
れており、従って電動機９からコネクティングロッド１３への直接的な駆動が得
られる。平歯車２２及び２３は調節機構２４を介して互いに遊びなしに調節する
ことができる。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年２月５日（２００２．２．５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＪＰ，Ｕ
Ｓ
(72)発明者 ヴァルター・コーゲル
ドイツ・73453・ノイブロン・アム・ゾネ
ンヴェーク・８
Ｆターム(参考） 3D033 CA02 CA04 CA05
Claims (7)
- 【請求項１】 自動車用ステアリング装置であって、電動機（９）を有し、
該電動機の駆動エレメント（１０）が伝動装置に作用接続しており、かつねじ式
伝動装置を有し、該ねじ式伝動装置がコネクティングロッドに作用する形式のも
のにおいて、 前記駆動エレメント（１０）が前記伝動装置を介して直接前記ねじ式伝動装置
及び前記コネクティングロッドに作用し、かつ前記コネクティングロッドが前記
ねじ式伝動装置側で単に１つの軸受（６）によってケーシング（１）内に軸受さ
れていることを特徴とする自動車用ステアリング装置。 - 【請求項２】 前記コネクティングロッドの移動が、前記ケーシング（１）
内に一体化されたセンサ（１５）によって検出されることを特徴とする請求項１
に記載のステアリング装置。 - 【請求項３】 前記コネクティングロッド（１３）が軸受（１４）により直
線的に案内されていることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。 - 【請求項４】 前記駆動エレメント（１０）がウォーム（１１）を支持し、
該ウォームがウォームホイール（１２）を介して前記ねじ式伝動装置に作用する
ことを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。 - 【請求項５】 前記駆動エレメント（１０）が摩擦車（１８，１９）に接続
されており、該摩擦車が摩擦車（２０）を介して前記ねじ式伝動装置に作用接続
していることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。 - 【請求項６】 前記駆動エレメント（１０）が平歯車（２３）支持しており
、該平歯車が平歯車（２３）を介して前記ねじ式伝動装置に作用することを特徴
とする請求項１に記載のステアリング装置。 - 【請求項７】 前記伝動装置がばね（１７）を介して遊びなしに調節可能と
されていることを特徴とする請求項５又は６に記載のステアリング装置。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19961018.5 | 1999-12-17 | ||
| DE19961018 | 1999-12-17 | ||
| DE10032120A DE10032120A1 (de) | 1999-12-17 | 2000-07-01 | Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge |
| DE10032120.8 | 2000-07-01 | ||
| PCT/EP2000/011760 WO2001044037A1 (de) | 1999-12-17 | 2000-11-25 | Lenkvorrichtung für kraftfahrzeuge |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003516906A true JP2003516906A (ja) | 2003-05-20 |
| JP4679783B2 JP4679783B2 (ja) | 2011-04-27 |
Family
ID=26006256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001545141A Expired - Fee Related JP4679783B2 (ja) | 1999-12-17 | 2000-11-25 | 自動車用のステアリング装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6810985B1 (ja) |
| EP (1) | EP1237777B1 (ja) |
| JP (1) | JP4679783B2 (ja) |
| WO (1) | WO2001044037A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP4085878B2 (ja) * | 2003-04-25 | 2008-05-14 | 株式会社ジェイテクト | 電動パワーステアリング装置 |
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