JP2019519419A - 操作装置を有するステアリングシステム並びに操作装置を有するステアリングシステムの使用 - Google Patents

Abstract

スピンドル（５）と、位置不動にステアリングシステムのハウジング（２）内に回転可能に電気モータ（９）によって駆動されるスピンドルナット（４）とを有するスピンドルドライブ機構（３）を備え、電気モータ（９）が、スピンドルドライブ機構（３）を駆動するバーニアモータとして形成され、スピンドルドライブ機構（３）に統合されている、特にリヤアクスルステアリングシステム用の操作装置（１）を有するステアリングシステム。本発明は、自動車のリヤアクスルステアリングシステム用の操作装置（１）の使用にも関する。

Description

本発明は、スピンドルネジを有するスピンドルと、スピンドルネジと係合しているナットネジを有するスピンドルナットを備える操作装置を有するステアリングシステムに関する。本発明は、更に、操作装置の使用に関する。

スピンドルを軸方向に移動させるためのネジ式ドライブ機構を有する操作装置を有するステアリングシステムは、種々の実施形態で知られている。特開２００２−０７９９４７号公報による不倫とアクスルのホイールを操舵するための第１の実施形態の場合、多数のコイルの特殊な形成並びに制御によって僅かな取付けスペースで高いトルクを備えるいわゆるバーニアモータが使用される。このスピンドル駆動装置は、操舵ギヤユニットの終端に配置され、これにより、ステアリングシステムは、大きい軸方向の延在範囲を備え、これにより高い取付けスペース要量を有する。

バーニア電気モータの形成及び利点は、異なった適用を顧慮して独国特許出願公開第６０２０４９６５号明細書に開示されている。

特開２００２−０７９９４７号公報 独国特許出願公開第６０２０４９６５号明細書

前記従来技術から出発して、本発明は、操作装置を有するステアリングシステムの更なる改善の目標を追求する。

本発明は、独立請求項の特徴を有する。有利な構成は、従属請求項から得られる。

本発明の第１の態様によれば、スピンドルと、位置不動にステアリングシステムのハウジング内に回転可能に支承されたスピンドルナットとを有するスピンドルドライブ機構を備える操作装置を有するステアリングシステム、特にリヤアクスルステアリングシステムを形成すべきである。本発明は、電気モータが、バーニアモータとして形成され、駆動装置としてスピンドルドライブ機構と連結されていること、を特徴とする。

電気式の回転駆動装置により、スピンドルナットは回転させられ、スピンドルの雄ネジと協働し、これにより、最後はスピンドルの軸方向の運動が発生される−回転方向に応じて、スピンドルが、直線的に一方又は他方の方向へ移動させられる−ようにされている。

電気モータは、好ましくはブラシレスのバーニア電気モータとして形成されている。この形式の電気モータは、従来の電気モータと比べて改善された容積効率を備える大変効率的な電気モータを形成する。バーニアモータは、僅かな容積で、相応に大きい容積を有する従来の電気モータよりも高いトルクを発生させることができる。換言すれば、電気モータは小さくすることができ、同時に高い出力を備えることができる。換言すれば、従来の電気モータの場合と同じ大きさを維持することができ、出力は、比較的相当高い。従って、操作装置もしくはステアリングシステム、特にリヤアクスルステアリングシステムに対して、全体的に非常にコンパクトになったステアリングシステムを示すことができるので、ステアリングシステム、特にリヤアクスルステアリングシステム用の必要な取付けスペースは、大幅に低減することができる。

バーニアモータは、比較可能な電気モータよりも小さいだけではない。バーニアモータは、軸方向にハウジングに対して移動可能なスピンドルを有するステアリングシステム、特にリヤアクスルステアリングシステムのスピンドルドライブ機構を駆動するために十分なトルクを有する比較可能な従来の電気モータよりも軽量で出力効率が高い。即ち、この構成により、磁石の重量は低減させることができる。これにより、磁石を製造するために希土類を僅かにしか使用する必要がなくなり、これは、バーニアモータを、同じ出力を有する比較可能な電気モータよりも明らかに安価にする。

第１の実施形態では、バーニアモータが、その縦軸を、スピンドル及びスピンドルナットの縦軸に対して平行に配置されている。この場合、スピンドルナットは、バーニアモータによって、トランスミッション、好ましくは駆動ベルトを有する牽引式ドライブ機構又は歯車列、特に遊星歯車機構により駆動可能である。電気モータが軸平行に操作装置のハウジングに配置されている場合、バーニアモータによって、従って全体として操作装置もしくはステアリングシステムのために必要とされる取付けスペースが僅かであることが、特に有利である。

好ましい別の実施形態では、バーニアモータが、スピンドルに対して同軸に配置されている。前記軸平行な配置とは違い、同軸構造によって、操作装置もしくはステアリングシステムの更にコンパクトな構成が提供できる。この原理は、ステアリングシステムにおける従来の中空軸モータによって確かに既に知られている。但し、ここでも特殊なバーニアモータによって大幅な取付けスペースの低減が可能にされる。好ましくは、バーニアモータは、ハウジングに対して回転不能に配置されたステータを備え、ステータ内に回転可能に支承されたロータが、スピンドルナットと連結されている。この形式の電気モータの場合、ステータの外側に磁石が配置されているが、磁石は、従来の電気モータに対してその大きさが明らかに小さくなり、従って、モータの取付けスペースが全体的に低減されている。この理由から、操作装置の外径が縮小される。この実施形態の場合、スピンドルナットとの連結は、直接的に行なわれる。

別の好ましい実施形態では、スピンドルナットの駆動が、ロータによって、介装されたトランスミッションを介して間接的に行なわれる。換言すれば、スピンドルナットとロータの連結部が、トランスミッションによって形成されている。例えば歯車列として形成されたこのトランスミッションは、バーニアモータの構造に基づいてロータ内に十分な実効スペースを見出す。トランスミッションを介して可能な変速により、操作装置における幅広い適用範囲を、コンパクトな電気式のリニア駆動装置でカバーすることができる。

本発明の別の態様によれば、自動車のリヤアクスルステアリングシステムのアクチュエータとしてのもしくはリヤアクスルステアリングシステム内での本発明によるステアリングシステムもしくは操作装置の使用が企図されている。前で既に述べた高い出力密度に基づく本発明によるバーニア電気モータの僅かなエネルギー要量に基づいて、従来の電気モータを有する操作装置の使用時よりもわずかなエネルギーしか、後輪を調整するための自動車の電気システムから採取しない。加えて、調整時の僅かなエネルギー使用のほかに、アクチュエータ用の動作ノイズも僅かにしか生じない。加えて、重量低減は、リヤアクスルステアリングシステムを有する車両における経済性に意味がある。

バーニアモータによる前記の駆動は、他の適用のためにも、例えば車両ドア内のウィンドリフタ等のアクチュエータのためにも適している。ここでも、コンパクトな、エネルギー効率の高い、高トルクの駆動装置が必要とされる。

本発明の実施例を、図面に図示し、以下で詳細に説明するが、明細書及び／又は図面から、別の特徴及び／又は利点がわかることがある。

コンパクトな電気モータ式駆動装置を有する操作装置

唯一の図は、自動車のリヤアクスルステアリングシステム用の単に、即ち１つのホイールだけに作用する電気駆動可能なアクチュエータ１（操作装置とも呼ばれる）の構成を縦断面図で示す。アクチュエータ１は、多部材のハウジング２を備え、このハウジング内に、スピンドルナット４及びこのスピンドルナット４と係合している軸方向に移動可能なスピンドル５を有するスピンドル駆動装置３が配置されている。スピンドル５は、スピンドルネジ又は雄ネジ５ａを備え、ナット４は、ナットネジ又は雌ネジ４ａを備え、これらのネジは、伝動ネジ、好ましくは台形ネジとして形成されている。２つの転がり軸受６，７を介してハウジング２に対して回転可能に支持されたスピンドルナット４は、ベルトドライブ機構８を介して電気モータ９によって駆動される。ハウジング２は、３つのハウジング部分、即ち、中央のハウジング部分２ａ−この部分内に、スピンドルナット４が支承されている−と、車両側の部分２ｂ−この部分を介してアクチュエータ１が関節式に車両に固定されている−と、ホイール側のハウジング部分２ｃ−この部分の端面に滑り軸受１０が配置されている−とを有する。スピンドル５は、端面側の終端５ｂを備え、この終端が、回転不能で曲げ不能にネジ付ピン１１と結合されている。ネジ付ピン１１は、滑り軸受部分（符号なし）を備え、この滑り軸受部分が、滑り軸受２０内に案内されている。ネジ付ピンのハウジング２ｃから突出する終端１１ａに、ジョイントピン１２ａを介してジョイント１２が固定され、このジョイントが、図示してないステアリングリンケージ、例えばタイロッドを介して又は直接的に自動車の操舵可能なリヤホイールと結合でき、このリヤホイールは、ホイールキャリヤによって回転可能及び操舵可能に車両ボディに支承されている。ネジ付ピン１１のハウジング２ｃから突出する外側の部分１１ａは、一方ではハウジング２ｃを包囲し、他方ではジョイントピン１２ａを包囲する折畳みベローズとして形成された柔軟なシールによってシールされている。滑り軸受１０及びこの滑り軸受内を移動可能なネジ付ピン１１の滑り軸受部分は、回転防止部を備え、この回転防止部は、ここでは図示されていない。図面から、電気モータによって必要とされる僅かな取付けスペースが明らかである。これにより、全体的に操作装置もしくはアクチュエータのスリムな構成が達成される。

１ アクチュエータ
２ ハウジング
２ａ 中央のハウジング部分
２ｂ 車両側のハウジング部分
２ｃ ホイール側のハウジング部分
３ スピンドル駆動装置
４ スピンドルナット
４ａ ナットネジ
５ スピンドル
５ａ スピンドルネジ
５ｂ スピンドル終端
６ 転がり軸受
７ 転がり軸受
８ ベルトドライブ機構
９ 電気モータ
１０ 滑り軸受
１１ ネジ付ピン
１１ａ 外側の部分
１１ｂ 内側の部分
１２ ジョイント
１２ａ ジョイントピン
１３ 折畳みベローズ

Claims (6)

1. スピンドル（５）と、位置不動にステアリングシステムのハウジング（２）内に回転可能に支承されたスピンドルナット（４）と、電気モータとを有するスピンドルドライブ機構（３）を備える操作装置（１）を有するステアリングシステム、好ましくはリヤアクスルステアリングシステムにおいて、
   電気モータ（９）が、バーニアモータとして形成され、駆動装置としてスピンドルドライブ機構（３）と連結されていること、を特徴とするステアリングシステム。
2. バーニアモータ（９）が、その縦軸を、スピンドル（５）及びスピンドルナット（４）の縦軸に対して平行に配置され、スピンドルナット（４）が、バーニアモータ（９）によって、トランスミッション、好ましくは駆動ベルト（８）を有する牽引式ドライブ機構又は歯車列、好ましくは遊星歯車機構により駆動可能であること、を特徴とする請求項１に記載のステアリングシステム。
3. バーニアモータ（９）が、スピンドル（５）に対して同軸に配置されていること、を特徴とする請求項１に記載のステアリングシステム。
4. バーニアモータ（９）が、ハウジング（２）に対して回転不能に配置されたステータを備え、ステータ内に回転可能に支承されたロータが、スピンドルナット（４）と連結されていること、を特徴とする請求項３に記載のステアリングシステム。
5. スピンドルナット（４）とロータの連結部が、トランスミッションによって形成されていること、を特徴とする請求項４に記載のステアリングシステム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の操作装置（１）を有するリヤアクスルステアリングシステム。

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