JP2003519048A - 車両用操舵装置のための作動部材 - Google Patents
車両用操舵装置のための作動部材Info
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Abstract
Description
請求項1の上位概念に記載の形式の作動部材(アクチュエータ)に関する。
れによって走行運動、走行安全性及び走行快適性に関連した利点が得られる。
0654A1号明細書)においては、オーバーラップ伝動装置が一段式のプラネ
タリー伝動装置若しくは遊星歯車装置として形成されており、プラネタリー伝動
装置が遊星枠、遊星体、太陽車及びリングホイールを備えており、この場合、太
陽車が第1の入力軸に相対回動不能に結合されており、リングホイールが出力軸
に相対回動不能に結合されており、遊星枠がウォーム歯車伝動装置を介して第2
の入力軸に駆動結合されている。第1の入力軸がハンドルに駆動結合され、かつ
出力軸が枢着された車輪若しくは連結された操舵リンク装置部材に駆動結合され
ている。電動モータによって駆動可能なウォーム歯車伝動装置がセルフロック機
能を有している。第1の入力軸及び出力軸にセンサーが配置されており、センサ
ーの信号が軸の回転位置を表している。信号が制御装置に供給され、制御装置が
第2の入力軸の電動モータを制御する。
、二段式のプラネタリー伝動装置の本発明に基づく変形によって、半径方向遊び
のないオーバーラップ伝動装置のための条件が得られ、オーバーラップ伝動装置
がさらなる手段によって実施される。このような遊びのないオーバーラップ伝動
装置は、操舵系の構成要素を原則的に遊びなしにするために必要である。太陽車
を備えた二段式のプラネタリー伝動装置の構成においては利点として、太陽車が
直接に入力軸及び出力軸にフライス加工によって形成でき、かつ金属製の高価な
リングホイールの省略に基づき製造コストが節減され、作動部材の長さ及び直径
が最小にできる。
び改善が可能である。
防止のための手段が設けられている。有利には該手段が、遊星枠に段式遊星体の
半径方向ばね弾性的な支承部を有しており、この場合、有利には少なくとも3つ
の段式遊星体が遊星枠に配置されており、段式遊星体の1つが半径方向にばね弾
性的に支承されている。1つの段式遊星体にプレス成形された両方の遊星車が、
該段式遊星体内で異なる角度位置を有する。一般的にすべてのプラネタリー伝動
装置で存在するバックラッシュを防止することによって、電動モータの非作動時
の第1の入力軸から出力軸への遊びのない回転伝達が保証される。1つの段式遊
星体のばね弾性的な支承によって、該段式遊星体が、該段式遊星体と噛み合う太
陽車への半径方向の圧着力を生ぜしめ、その結果、歯面がすべての回転位置で常
に力伝達可能に互いに接触している。
該軸の端部がそれぞれ、遊星枠に設けられた支所箇所内に受容されており、かつ
少なくとも1つの軸の支所箇所が半径方向ばね弾性的に形成されている。この場
合に段式遊星体が有利には滑り軸受を介して回転可能に軸に受容されていてよく
、若しくは軸が支承箇所内に滑り支承されかつ段式遊星体が軸に相対回動不能に
配置されていてよく。支承箇所のばね弾性的な構成を実現するために本発明の有
利な実施態様では、軸の両方の支所箇所がそれぞれたわみアームに配置されてお
り、たわみアームの一方のアーム端部が遊星枠にばね弾性的に固定されている。
たわみアームがプラネタリー伝動装置の組み立てられた状態で、対応する太陽車
に向けられた実質的に半径方向の締め付け力を生ぜしめるように形成されている
。
可能に形成されたウォーム歯車伝動装置を配置してあり、ウォーム歯車伝動装置
が第2の入力軸に相対回動不能に結合されたウォーム及び遊星枠に相対回動不能
に結合されたウォーム歯車を備えている。該ウォーム歯車にリングばねを介して
、第2の同軸的な小さなウォーム歯車が連結されていて、これによって両方のウ
ォーム歯車の歯面が両側でウォームの歯面に接触している。このような構成手段
によって、ウォーム歯車伝動装置とプラネタリー伝動装置との間の遊び補償が達
成され、ひいてはオーバーラップ伝動装置の遊びのない作動が保証される。
ク若しくはアルミニウムから成形されている。この場合、プラスチックから成る
ウォームは直接に第2の入力軸上に射出成形されるか、若しくは金属スリーブ上
に射出成形され、該金属スリーブが第2の入力軸にプレス嵌めされる。プラスチ
ックから成るウォームにおいては利点として、経済的な製造のほかに、ウォーム
が高い消音作用を有しており、このことはウォームが高い回転数で回転するので
重要である。さらに密度の低いプラスチックの使用においては、ウォームの慣性
質量がウォームの比較的大きな直径にも拘わらず大きくない。
を形成していて、所定の材料、例えばアルミニウム若しくはプラスチックから成
る注型品として成形されている。プラスチックにおいては利点として、ウォーム
歯車が射出成形プロセスで成形されて、後加工を必要としない。プラスチック製
ウォーム歯車は極めて経済的であり、かつさらに消音特性を有している。前記構
成に関連して、遊星枠が金属、例えばアルミニウムから成形されており、ウォー
ム歯車がプラスチックから成形されている。この場合、ウォーム歯車が予め製造
された遊星枠上に射出成形される。このような構成手段によって、プラスチック
から成形された遊星枠に比べて、遊星枠の高い強度、高い弾性及び低い熱膨張が
達成される。
適な市場性のある作動部材が得られる。
装置の重畳した操舵作用のための作動部材の縦断面図であり、図2は図1の作動
部材のオーバーラップ伝動装置の原理図であり、図3は別の実施例のオーバーラ
ップ伝動装置の原理図であり、図4は図1のオーバーラップ伝動装置の遊星枠の
、IV−IV面に沿った平面図である。
材は、車両のステアリングコラム内に組み込むための典型的な実施例であり、作
動装置ケーシング11で以て、図1に概略的に示すステアリングコラム支持体1
0を介して車体に堅く結合されている。調節部材が、作動装置ケーシング11内
に収容されたオーバーラップ伝動装置12を有しており、オーバーラップ伝動装
置が2つの入力軸13,14及び1つの出力軸15を備えており、オーバーラッ
プ伝動装置を介して、第1の入力軸13の回転角の変化と第1の入力軸13に同
軸的な出力軸の回転角の変化との間の伝達比が、第2の入力軸14に連結された
電動モータ20によって所定のパラメータ、例えば第1の入力軸13の回転速度
に関連して調節可能である。第1の入力軸13が軸端部に外周スプライン16を
有しており、該外周スプラインが円筒管18に形成された内周スプライン17内
に係合している。円筒管18がステアリングホイール(図示せず)に直接に結合
されている。スライドボス19がステアリングホイールの軸線方向の移動を許す
ようになっていて、ハンドルの操作力を遊びなく第1の入力軸13に伝達する。
込みを許すようになっている。第2の入力軸14が電動モータ20の駆動軸であ
る。入力軸13,14及び出力軸15に対応して、該軸の回転角及び/又は角速
度を検出するセンサー21,22,23がそれぞれ配置されている。センサー2
1,22,23の信号が制御装置24に伝達され、制御装置が電動モータ20を
制御するようになっている。他の測定値、例えば走行速度やヨーレートなどが同
じく制御装置24内で評価されてよい。これらの測定値の評価を別の制御装置で
行って、該制御装置の出力信号が制御装置24に供給されてよい。
5及びセルフロック機能のあるウォーム歯車伝動装置26を有しており、ウォー
ム歯車伝動装置を介してプラネタリー伝動装置25が電動モータ20によって駆
動されるようになっている。セルフロック機能は、電動モータ20のみがプラネ
タリー伝動装置25を駆動でき、逆は不可能であることを意味している。ウォー
ム歯車伝動装置26はプラスチック製のウォーム27を有しており、ウォームが
直接に第2の入力軸14上に射出成形されているか、若しくは金属スリーブ29
上に射出成形されており、金属スリーブが第2の入力軸14にプレス嵌めされて
いる。ウォーム歯車28がプラネタリー伝動装置25の遊星枠30に配置されて
いて、該遊星枠と一緒に1つの構成ユニットを形成している。この場合には、ウ
ォーム歯車28と遊星枠30とが所定の材料、例えばアルミニウム若しくはプラ
スチックから成る1つの注型品として製造されている。プラスチックにおいては
利点として、ウォーム歯車28が射出成形プロセスで経済的に形成され、かつ消
音特性を有している。選択的な別の実施例として、遊星枠30が例えばアルミニ
ウムから製造されかつ、ウォーム歯車28がプラスチックから製造されていてよ
い。これによってすでに述べた利点の他に、プラスチック製遊星枠に比べて遊星
枠30のたわみのない高い弾性及び高い強度並びに低い熱膨張率が得られる。
、遊星枠30内に回転可能に支承された少なくとも3つの段式遊星体31を有し
ており、段式遊星体が遊星枠30の軸線に対して同心的な1つのピッチ円上に互
いに等角度間隔に分配して配置されいる。各段式遊星体31は遊星車311と遊
星車312とから成っており、該両方の遊星車が互いに相対回動不能に結合され
ている。遊星車311と遊星車312とは互いに異なる直径を有し、かつ互いに
異なる歯数を有している。各段式遊星体31は、遊星枠30のカップ部分301
内で軸34上に滑動可能に支承されており、カップ部分がカバープレート35に
よって閉じられている。軸34の端部がカップ部分301のカップ底部301a
に形成された支承箇所37内並びに、カバープレート35に形成された支承箇所
36内に回動不能若しくは回動可能に受容されている。カップ部分301から遊
星枠30のスリーブ部分302を一体的に延在させてあり、スリーブ部分が滑り
軸受38を介して出力軸15上に回転可能に支承されていて、ウォーム歯車伝動
装置26の前述のウォーム歯車28を保持している。段式遊星体31の遊星車3
11が太陽車32に噛み合っており、遊星車312が太陽車33に噛み合ってい
る。太陽車32,33は直接に第1の入力軸13若しくは出力軸15にフライス
加工されている。
排除するために、プラネタリー伝動装置25内に、段式遊星体31と両方の太陽
車32,33との間の歯面遊びの排除のための手段を設けてある。該手段は、少
なくとも1つの段式遊星体31を遊星枠30内で半径方向にばね弾性的に支承す
ることによって講じられており、このことは遊星枠30内での段式遊星体31の
支承箇所36,37の半径方向でのばね弾性的な構成によって実現される。図4
に、遊星枠30のカバープレート35内の、1つの段式遊星体31のための支承
箇所36のばね弾性的な構成が拡大して示してある。ばね弾性的な支承箇所36
が、たわみアーム40に設けられた孔39として形成されており、たわみアーム
がカバープレート35にばね弾性的に一体成形されている。この場合にたわみア
ーム40は、該たわみアームがプラネタリー伝動装置25の組み立て状態で、対
応する太陽車32,33に向けられた実質的に半径方向の締め付け力を生ぜしめ
るように構成されている。該締め付け力は、たわみアーム40が段式遊星体31
の組み込み状態で対応する太陽車32,33から離反する方向へ該太陽車によっ
て押圧されることによって生ぜしめられる。たわみアーム40は、図4の実施例
では遊星枠30の軸に対して同心的に延びる内側の制限縁部401で以て円弧状
に、それもカバープレート35から、一方のアーム端部をカバープレート35に
一体的に結合させたまま、かつ他方のアーム端部に円弧状の丸みを付けた状態で
切り出して成形されている。円弧状に丸みの付けられたアーム端部に、孔39と
しての支承箇所36が配置されている。過負荷に際して、たわみアーム40はカ
バープレート35に設けられたストッパー41に接触するようになっている。ス
トッパー41はカバープレート35の切り出し縁部351の前方の部分によって
形成されており、切り出し縁部がたわみアーム40に対して間隔を置いて延びて
いて、前方の部分で円弧に適合されたくぼみ351a内へ移行している。カップ
底部301aの支承箇所37も、支承箇所36について述べたものと同じ形式で
形成されている。
ように構成されている。このために、幅の狭い第2のウォーム歯車42がリング
ばね43を介して第1のウォーム歯車28に連結されている。リングばね43が
、該リングばねのばね力でウォーム歯車28,42の各1つの歯面を両側でウォ
ーム27の歯面に当接させることによって、接線方向の遊びを補償するようにな
っている。
置ケーシング11内に軸受されている。出力軸15が付加的に、該出力軸の一方
の端部から突出する支承ジャーナル151で以て第1の入力軸13の同軸的な袋
穴状の切欠き46内に突入しており、該支承ジャーナル151が切欠き46内の
2つのニードル軸受47,48を介して第1の入力軸13に支えられている。こ
の場合にはニードル軸受47が直接に、玉軸受44によって取り囲まれた環状領
域内に位置している。ニードル軸受47,48を介して、円筒管18から第1の
入力軸13に作用する横方向力若しくは曲げモーメントが受け止められる。横方
向力若しくは曲げモーメントの作用を構成的に排除してある場合には、ニードル
軸受48が省略されてよい。
補償手段が設けられている。このために第1の入力軸13と出力軸15との間、
若しくは出力軸15の支承ジャーナル151との間に、滑り軸受として形成され
たアキシャル軸受50を配置してある。アキシャル軸受50は、出力軸15の支
承ジャーナル151の端面の凹所52内に受容された球体51、並びに第1の入
力軸13の切欠き46の底部に挿入されたプレート53を備えている。プレート
53が切欠き46内に軸線方向移動可能に受容されて、ねじピン54の端面に当
接するようになっており、ねじピンが第1の入力軸13の雌ねじ孔55内にねじ
込まれている。ねじピン54をプレートに向けてねじ込むと、第1の入力軸13
と出力軸15との間の軸線方向遊びが減少され、球体51がプレート53に点状
に接触する。遊び防止が達成されると、この状態が、同じく雌ねじ孔55内にね
じ込み可能な止めねじ56を用いて確保される。ねじピン54及び止めねじ56
が、中空に形成された第1の入力軸13の自由端からアクセス可能である。
に、オーバーラップ伝動装置12が概略的に示してある。図1と一致させて、第
1の入力軸に符号13が付けてあり、第2の入力軸に符号14が、かつ出力軸に
符号15が付けてある。太陽車(サンギヤ)32が第1の入力軸13に相対回動
不能に取り付けてあり、太陽車33が出力軸15に相対回動不能に取り付けてあ
る。ウォーム歯車伝動装置26のウォーム歯車28が遊星枠30に相対回動不能
に結合されており、遊星枠が作動装置ケーシング11内に回転可能に支承されて
いて、図2の実施例ではニードル軸受を介して出力軸15及び入力軸13に回転
可能に支えられている。太陽車32が段式遊星体31の遊星車311に噛み合っ
ており、かつ太陽車33が段式遊星体31の遊星車312に噛み合っており、こ
の場合、遊星車311,312が互いに相対回動不能に結合されていて、すでに
述べてあるように、滑り軸受を介して回転可能に1つの軸34に受容されている
。別の実施例として、段式遊星体31が軸34で以て支承箇所36,37内に滑
り支承されていてよい。1つの段式遊星体31の図2に示す軸34が、半径方向
にばね弾性的に遊星枠30内に受容されている。このために、軸34の両方の軸
端部を受容する支承箇所36,37が遊星枠30内に半径方向ばね弾性的に取り
付けられており、このことは図2に引っ張りばね57によって象徴的に示してあ
る。引っ張りばね57が、太陽車32,33に向けられた半径方向の締め付け力
を生ぜしめる。過負荷の際の半径方向外側への変位を制限するための機械的なス
トッパーが、遊星枠30内に組み込まれていて、図2に同じく符号41で示され
ている。
車32,33の代わりに2つのリングホイール58,59を段式遊星体31に噛
み合わせることによって実施されてよく、この場合、リングホイール58が遊星
車311に対応して配置され、かつリングホイール59が遊星車312に対応し
て配置されている。リングホイール58が第1の入力軸13に相対回動不能に結
合されており、リングホイール59が出力軸15に相対回動不能に結合されてい
る。半径方向の遊び補償のために、段式遊星体31が半径方向でばね弾性的に、
それも半径方向力を外側に向けて作用させ、遊星車311,312を所属のリン
グホイール58,59に対して押圧して力伝達可能にするように支承されている
。このために、段式遊星体31を回転可能に受容する軸34の支承箇所36,3
7が、遊星枠30内に半径方向移動可能に支承されており、この場合、半径方向
力が外側に向かって作用していて、図3に圧縮ばね60によって象徴的に示して
ある。該プラネタリー伝動装置25も半径方向の遊びを補償されている。
ーバーラップ伝動装置、 13,14 入力軸、 15 出力軸、 16 外周
スプライン、 17 内周スプライン、 18 円筒管、 19 スライドボス
、 20 電動モータ、21,22,23 センサー、 24 制御装置、 2
5 プラネタリー伝動装置、 26 ウォーム歯車伝動装置、 27 ウォーム
、 28 ウォーム歯車、 29 金属スリーブ、 30 遊星枠(キャリア)
、 31 段式遊星体、 32,33 太陽車、 34 軸、 35 カバープ
レート、 36,37 支承箇所、 39 孔、 40 たわみアーム、 41
ストッパー、 42 ウォーム歯車、 43 リングばね、 44,45 玉
軸受、 46 切欠き、 47,48 ニードル軸受、 50 アキシャル軸受
、 51 球体、 52 凹所、 53 プレート、 54 ねじピン、 55
雌ねじ孔、 57 引っ張りばね、 58,59 リングホイール、 301
カップ部分、 301a カップ底部、 302 スリーブ部分、 311,
312 遊星車、 351 切り出し縁部、 351a くぼみ、 151 支
承ジャーナル
Claims (16)
- 【請求項1】 車両用操舵装置のオーバーラップ式の操舵作用のための作動
部材であって、2つの入力軸(13,14)及び1つの出力軸(15)を有する
オーバーラップ伝動装置(12)を備えており、この場合、第1の入力軸(13
)の回転角の変化と該第1の入力軸(13)に同軸的な出力軸の回転角の変化と
の間の伝達比が、第2の入力軸(14)と連結された電動モータ(20)によっ
て所定のパラメータ、例えば第1の入力軸(13)の回転速度に関連して変化可
能である形式のものにおいて、オーバーラップ伝動装置(12)が変形された二
段式のプラネタリー伝動装置(25)を有しており、プラネタリー伝動装置が遊
星枠(30)、軸線方向で互いに合致していてかつ互いに相対回動不能に結合さ
れた2つの遊星車(311,312)から成りかつ遊星枠(30)に回転可能に
保持された少なくとも1つ、有利には少なくとも3つの段式遊星体(31)、並
びに2つの太陽車(32,33)を備えており、段式遊星体(31)の一方の遊
星車(311)が一方の太陽車(32)に噛み合っており、かつ段式遊星体(3
1)の他方の遊星車(312)が他方の太陽車(33)に噛み合っており、第1
の入力軸(13)が一方の太陽車(32)に相対回動不能に結合されており、か
つ出力軸(15)が他方の太陽車(33)に相対回動不能に結合されており、遊
星枠(30)が第2の入力軸(14)を介して駆動可能であることを特徴とする
、車両用操舵装置のための作動部材。 - 【請求項2】 少なくとも1つの段式遊星体(31)と太陽車(32,33
)との間のバックラッシュの防止のための手段が設けられている請求項1記載の
作動部材。 - 【請求項3】 バックラッシュの防止のための手段が、遊星枠(30)に段
式遊星体(31)の半径方向ばね弾性的な支承部を有している請求項2記載の作
動部材。 - 【請求項4】 段式遊星体(31)が軸(34)に配置されており、軸の端
部が遊星枠(30)に設けられた支所箇所(36,37)内に受容されており、
軸(34)の支所箇所(36,37)が半径方向ばね弾性的に形成されている請
求項3記載の作動部材。 - 【請求項5】 ばね弾性的な支所箇所(36,37)がたわみアーム(40
)に配置されており、たわみアームの一方のアーム端部が遊星枠(30)にばね
弾性的に固定されており、たわみアーム(40)がプラネタリー伝動装置(25
)の組み立てられた状態で、対応する太陽車(32,33)に向けられた半径方
向の締め付け力を生ぜしめるように形成されている請求項4記載の作動部材。 - 【請求項6】 たわみアーム(40)が段式遊星体(31)の組み込まれた
状態で、半径方向の締め付け力の形成のために逆方向に、対応する太陽車(32
,33)から離れる方向で押圧力を受けるように形成されている請求項5記載の
作動部材。 - 【請求項7】 遊星枠(30)が段式遊星体(31)の受容のためのカップ
部分(301)を有しており、カップ部分がリング状のカバープレート(35)
で閉じられており、たわみアーム(40)がカップ部分(301)の底部(30
1a)及びカバープレート(35)に切り出し成形されていて、かつ自由なアー
ム端部の近傍に、段式遊星体(31)の軸(34)のための、孔(39)として
形成された支承箇所(36,37)を保持している請求項4から6のいずれか1
項記載の作動部材。 - 【請求項8】 たわみアーム(40)が、有利には段式遊星体(31)の軸
(34)と同心的に延びる内側の制限縁部(401)で以て円弧状に形成されて
いる請求項7記載の作動部材。 - 【請求項9】 カップ部分(301)の底部(301a)及びカバープレー
ト(35)に、たわみアーム(40)の、対応する太陽車(32,33)から離
れる方向での運動を制限するストッパー(41)が配置されており、有利には、
該ストッパー(41)がカップ部分(301)の底部(301a)及びカバープ
レート(35)の切り出し縁部(351)によって形成されており、該切り出し
縁部がたわみアーム(40)に対して間隔を置いて延びている請求項7又は8記
載の作動部材。 - 【請求項10】 たわみアーム(40)の自由なアーム端部が円弧状に形成
されており、カップ部分(301)の底部(301a)及びカバープレート(3
5)に配置されたたストッパー(41)が、切り出し縁部(351)の、前記ア
ーム端部の円弧に適合されたくぼみ(351a)として形成されている請求項7
から9のいずれか1項記載の作動部材。 - 【請求項11】 少なくとも3つの段式遊星体(31)が互いに等角度間隔
で遊星枠(30)に配置されており、段式遊星体の少なくとも1つが半径方向ば
ね弾性的な支承部を有している請求項3から10のいずれか1項記載の作動部材
。 - 【請求項12】 両方の太陽車(32,33)の代わりに、内歯を備えた2
つのリングホイール(58,59)が入力軸(13)若しくは出力軸(15)に
相対回動不能に結合されていて、かつ同じ形式で段式遊星体(31)の遊星車(
311,312)と噛み合っている請求項1から11のいずれか1項記載の作動
部材。 - 【請求項13】 第2の入力軸(14)と遊星枠(30)との間に、セルフ
ロック機能のあるウォーム歯車伝動装置(26)を配置してあり、ウォーム歯車
伝動装置が第2の入力軸(14)に相対回動不能に結合されたウォーム(27)
及び遊星枠(30)に相対回動不能に結合されたウォーム歯車(28)を備えて
おり、該ウォーム歯車(28)にリングばね(43)を介して、同軸的な比較的
小さなウォーム歯車(42)が連結されていて、これによって両方のウォーム歯
車(28,42)の歯面が両側でウォーム(27)の歯面に接触している請求項
1から12のいずれか1項記載の作動部材。 - 【請求項14】 遊星枠(30)と、該遊星枠(30)に相対回動不能に結
合されたウォーム歯車(28)とが、所定の材料、例えばアルミニウム若しくは
プラスチックから成る注型品として成形されている請求項13記載の作動部材。 - 【請求項15】 遊星枠(30)が金属から成形されており、ウォーム歯車
(28)がプラスチックから、予め成形された前記遊星枠(30)上に射出成形
されている請求項13記載の作動部材。 - 【請求項16】 ウォーム歯車伝動装置(26)のウォーム(27)がプラ
スチックから成形されている請求項13から15のいずれか1項記載の作動部材
。
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