(57)【要約】【課題】  本発明は、ラックピニオン式のステアリング機構のスラスト部品ユニットに関する。【解決手段】  スラスト部品ユニットは、ピニオンが常にラックとかみ合うようにするために自動車のステアリング機構のハウジング（２）のハウジング穴の中に設けられている。このスラスト部品ユニットはシリンダー部材（３）と、ピストン部材（８）と、互いに隣り合い、油圧媒体が充填され、補充バルブ（１５）およびスロットル点（１４）を介して互いに連通する２つのチャンバー（４、９）とを備えている。過負荷防止器（１２、１３）が更にスラスト部品ユニット（１）に設けられている。
2005518978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラックピニオン式のステアリング機構のスラスト部品ユニットであって、
ピニオンが常にラックとかみ合うようにするために自動車のステアリング機構のハウジングのハウジング穴の中に設けられたスラスト部品ユニットにおいて、
シリンダー部材と、
ピストン部材と、
互いに隣り合い、油圧媒体が充填され、補充バルブおよびスロットル点を介して互いに連通する２つのチャンバーとを備え、
過負荷防止器（１２、１３）が更にスラスト部品ユニットに設けられていることを特徴とするスラスト部品ユニット。
【請求項２】
スラスト部品ユニット（１）は、閉システムとしてモジュール型に形成されていることを特徴とする請求項１記載のスラスト部品ユニット。
【請求項３】
過負荷防止器（１２、１３）は、油圧および／または弾力性のある機械的な構造部分（１２および／または１３）として形成されることを特徴とする請求項１または２記載のスラスト部品ユニット。
【請求項４】
補充バルブ（１５）、スロットル点（１４）および油圧過負荷防止器（１３）は、ピストン部材（８）の中に設けられてい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スラスト部品ユニット。
【請求項５】
弾性力のある機械的な過負荷防止器（１２）は、カートリッジ（１７）およびピストン（８）の間、またはカートリッジ（１７）および据付ナット（６）の間に形成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スラスト部品ユニット。
【請求項６】
弾性力のある機械的な過負荷防止器（１２）は、伸縮するバネリングとして調整可能に形成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スラスト部品ユニット。
【請求項７】
ピストン（８）、シリンダー部材（３）、２つの油圧チャンバー（４、９）および補償部材（７）がカートリッジ（１７）の中に設けられ、スラスト部品ユニット（１）は閉システムを形成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のスラスト部品ユニット。
【請求項８】
スラスト部品ユニット（１）は、据付部材（６）によりステアリング機構のハウジングのハウジング穴の中に保持されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のスラスト部品ユニット。
【請求項９】
シリンダー部材（３）は、カートリッジ（１７）内で軸方向に移動自在に設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のスラスト部品ユニット。
【請求項１０】
カートリッジ（１７）はハウジング（２）内で軸方向に移動自在に設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のスラスト部品ユニット。
【請求項１１】
シリンダー部材（３）は、ラックから離れた側において、カートリッジ（１７）に設けられた穴（１７ａ）の表面領域から離れた位置に、中空の円筒形の外部チャンバー（４）を形成するよう設けられた壁（３ａ）と、ラックの方向に閉じられた円筒形の内部チャンバー（９）とを有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のスラスト部品ユニット。
【請求項１２】
チャンバー（９）は、ラック側の補償部材（７）と、油圧媒体により前記補償部材から軸方向に離間して保持されるピストン（８）とを、頭部（８ａ）が据付ナット（６）の方向においてチャンバー（９）を閉じることにより受け入れることを特徴とする請求項１乃至９または１１のいずれかに記載のスラスト部品ユニット。
【請求項１３】
シリンダー部材（３）は、ラック受け部（１６）を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載のスラスト部品ユニット。
【請求項１４】
補償部材（７）は、復元要素として動作するバネ（１０）によるピストン部材（８）の方向の力により動作することに特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のスラスト部品ユニット。
【請求項１５】
シリンダーユニット（３）は、バネ（５）によるラック受け部（１６）の方向の力により動作することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載のスラスト部品ユニット。
【請求項１６】
カートリッジ（１７）は、閉止部材としてねじプラグ（２４）を有することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載のスラスト部品ユニット。
【請求項１７】
スラスト部品ユニット（１）のピストン（８）は、摩耗機能を有するものとして用いられることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載のスラスト部品ユニット。
【請求項１８】
作用力に対する反作用力として力による支持が発生することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載のスラスト部品ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に記載されているようなラックピニオン式のステアリング機構のスラスト部品ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ドイツ特許公開公報第３４０８６７３号に記載されているような従来型の構成のスラスト部品においては、スラスト部品はバネの弾性力によりラックの後方側を押圧する。これにより、ラックとピニオンとの間で自由なかみ合いが確保される。この場合、バネはねじ付カバーの内部に、カバーとスラスト部品との間に限定されたギャップ（遊び）を形成しながら支持される。バネの遊びおよび弾性力は、カバーがねじ止めされたときの度合いにより設定することができる。そして、スラスト部品がラックにより負荷を受けるときには、上述のプリセットによって衝撃が緩和される。
【０００３】
耐用年数の期間を過ぎると、例えば電気機械のラックピニオン式のステアリング機構に発生する高負荷によって、ギャップが増大した結果、歯列や互いにかみ合う構成部材に生じる損耗が増加する。スラスト部品が軸方向にたわむ可能性が増大することにより、スラスト部品と固定ネジとの間にバネが設けられているにもかかわらず不快なノイズが発生する。
【０００４】
ドイツ特許公開公報第３６３７１９７号に記載されているスラスト部品ユニットにおいては、ラックのピニオンの自由なかみ合いを確保するために、スラスト部品は、従来のバネによる圧力に加えて油圧により作動される。スラスト部品ユニットはステアリング機構のハウジングの穴の中に設けられている。このユニットはシリンダー部材とピストン部材とを備えており、シリンダー部材は仕切りを有しており、この仕切りは通気オリフィスに配置される逆止弁およびスロットル穴を有している。バネの力により作動されるピストン部材は、シリンダー部材のラック面側に案内され、圧力スペースを形成する。仕切りの反対側においては、バネにより作動される調整ピストンが同様に収納スペースを形成している。圧力スペースが完全に油圧媒体に充填され、逆止弁によって収納スペースとの間が密閉された後に、ピニオンから離昇したラックに対して油圧クッションが形成される。発生しうる損耗がピストン部材の追従により補償され、逆止弁を受けかつ仕切りに配置されたオリフィスを通って油圧媒体の流れが続けられる。温度の変化やピストン部材とシリンダー部材との間の位置関係の許容範囲の変化により、圧力スペースにおける許容限度を超えた過度の圧力が生じるが、この過度の圧力はスロット穴を通る油圧媒体のオーバーフローにより回避される。
【０００５】
急激でかつ振動してステアリングが動作し、かつ適合ステアリング機構部分で摩耗が進行すると（例えば、ピニオンが歯列の歯に対して異なる頻度で係合することによって、ラックが歯列の領域と異なる範囲で摩耗することにより）、最も好ましくない必要条件が合致し、ステアリング機構の故障を生じさせる。なぜならば、油圧媒体の非圧縮性により、スラスト部材のたわみが発生することがなくなり、スラスト部材が固定された停止部と同様に動作するからである。このような場合を救済するためにスロットル穴を増大した場合、衝撃の緩和が発生しないので、通常の運転において不都合となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の請求項１に特定される発明に係わる課題は、冒頭の特定のタイプのスラスト部品ユニットを提供することにある。すなわち、本発明の請求項１に特定される発明により、不快なノイズを生じさせることなく高い機能性を有しながら、ステアリングが通常に動作する間および急激でかつ振動してステアリングが動作する間に、ラックとピニオンとの間の自由な遊びが保たれる。本発明の請求項１に特徴づけられた部分に記載された特徴により、すなわち、油圧チャンバーの接続に用いられる補充バルブおよびスロットル点に加えて、過負荷防止器がスラスト部品ユニットに設けられることにより、問題が解決される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により得られる特長は、特に、スラスト部品ユニットを用いることにより、スラスト部品の位置、損耗および熱の影響に関係なく均一の衝撃の緩和が得られ、しかも、モジュール型に形成されたスラスト部品ユニットをステアリング機構のハウジングの外部に予め設けることができる。
【０００８】
本発明の更なる特長は、従属請求項により特定される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図面は、ドライブ・ピニオンを保持するために自動車のステアリング機構に用いられるスラスト部品ユニット１を示し、ステアリング機構は、ラックの歯列と常にかみ合いながらステアリング支柱を介してステアリング・ハンドルに連結しており、ラックの歯列は両端が前輪連結棒および舵取りレバーを介して操縦車輪に連結している。このスラスト部品ユニット１は、ラックピニオン式の伝達装置が用いられる自動車および機械構造の他の分野に常時適用することができる。
【００１０】
ラックの歯列と反対側に位置するラックの一部がスラスト部品ユニット１の受け部１６と係合することにより、スラスト部品ユニット１がステアリング機構２の受け穴の中に設けられている。この受け部１６は、その幾何学的形状によりラック・スパインに適合し、摩擦係数が低い部材と一列に並ぶ。
【００１１】
図１および図２に示す適用例において、スラスト部品ユニット１は、カートリッジ１７の穴１７ａの切断線Ａ−Ａに対して軸方向に移動自在のシリンダー部材３を有している。シリンダー部材３は、ラック・スパインに係わる受け部１６がラック側のラック・スパインに配置され、さらに２つの油圧チャンバー４、９、ピストン８および補償部材７の空間的な必要条件がラック・スパインから離れた側で得られることにより形成される。この目的のために、シリンダー部材３は中空の円筒形の壁３ａを有しており、この壁３ａはカートリッジ１７に設けられた穴１７ａの表面領域から離れた位置に設けられている。このことにより、環状の空間であり圧縮バネ５が中に設けられたチャンバー４と、円筒形の内部空間であるチャンバー９が形成される。チャンバー９は補償部材７の中に形成され、スラスト部品ユニット１が停止状態（無負荷状態）にあるときに、補償部材７のラック側の表面はチャンバー９の底面９ａに対してギャップ１９を形成している。ピストン８は、カートリッジ１７の穴表面に略一致する円形表面（図３）をもつ円筒形の頭部８ａと、円筒形のピストン部材８ｂとを有する。スラスト部品ユニット１が停止状態にあり、環状のギャップ１８がピストン８の頭部８ａとシリンダー部材３の壁３ａの端部により形成された円形表面との間に形成されたときに、ピストン８が突出し、ピストン部材８ｂをチャンバー９内に進入させる。図３乃至図５に示されるように、ピストン８には６つの通路穴２０、２１が設けられている。３つの穴２０はピストン８を貫通し、補充バルブ１５、スロットル点１４（スロットル装置１４の穴２０への挿入によって、例えばこのスロットル装置を交換することにより、通気断面に変化が生じる。スロットル穴は同様にピストン８に直接形成されてもよい。）および過負荷防止器１３を受け入れることができる。一方、他の３つの穴２１はピストン８の頭部８ａの連結用穴として形成される。ピストン８の頭部８ａとカートリッジ１７の底部１７ｂとの間に、弾力性のある機械的な構造部材（カップバネ）１２が形成され、このカップバネ１２は過負荷防止としての機能を果たし、スラスト部品ユニット１を緩衝方式で過負荷を緩和させることができる。また、弾力性のある機械的な構造部材１２は据付ナット６およびカートリッジ１７の間に形成することもできる（図示せず）。ピストン８のピストン部材８ｂおよび補償部材７はそれぞれシリンダー部材３の円筒形の壁３ａに対して環状のシール部材２２によりシールされている。同様に、シール部材２２はシリンダーユニット３とカートリッジ１７との間に形成されている。カートリッジ１７はハウジング２のハウジング穴の中に据付ナット６により保持される。据付ナット６を締め付ける前に、遊び（ギャップ１８）が回転防止装置２３により形成される。
【００１２】
図示しないスラスト部品ユニット１の実施の形態において、シリンダー部材３はピストン８に固定して連結している。今まで記載および図示した実施の形態において、好ましくは、シリンダーユニット３とカートリッジ１７との間にシール２２が設けられているが、このシール２２は省略してもよい。同様に、ピストン３に設けられた通路穴の代わりに、スロットル点１４をギャップ・スロットルとして動作する環状のギャップを介して機能させてもよい。ギャップ１８が存在しないことにより固定されたピストン８／シリンダー部材３が連結される場合には存在しない遊びが、ピストン８およびカートリッジ１７の間に形成されるギャップ１７ｃにより補償される。
【００１３】
例えば補償ピストンとして機能する補償部材７を、ダイアフラムから形成してもよい。
【００１４】
通気の形成、およびその後に行われる閉止部材２４により閉じられる通気穴の充填（このために、ねじプラグ２４が交換され、通気が形成されて図示しない結合部品が充填される。）の前に、ギャップ１９および遊び（ギャップ１８、１７ｃ）が隣り合って設けられる。このために、補償部材７が例えばねじ山２６によりシリンダーユニット３の穴２５を通ってチャンバー９の底部９ａから取り出される。充填の後に補償部材７が取り除かれることにより、ギャップ１９が形成される。
【００１５】
ステアリング・システムの通常の動作およびこのことによりステアリング機構に通常の圧力が生じる間、受け部１６およびシリンダーユニット３は、ラックの動作を偏向させることにより発生する力によって作動する。その結果、カートリッジ１７の中でシリンダーユニット３が動く間、オイルで完全に充填されたチャンバー４が、ピニオンから離昇したラックに対して油圧クッションとして作動する。受け部１６に更に負荷がかかって、かつカートリッジ１７中でシリンダーユニット３が更に直線状に動くことにより、オイルが接続穴２１、接続ダクト１１およびスロットル点１４を通ってチャンバー９の中に流入することにより減少していたチャンバー４内の圧力が増加し、この体積変化によって補償部材７が調整され、ピニオン／ラックの歯のかみ合いが緩衝状態において確実に続けられる。
【００１６】
受け部１６およびその後にシリンダー部材３に急激な負荷がかかると、最初に述べたようにチャンバー４内の高圧力はスロットル点５だけではもはや減少しなくなる。構成部材に対して損傷を与えることを避けるために、圧力はピストン８の開口の減圧バルブ１３を介して例えば３０バールでチャンバー９内に逃げ、前述の急激な負荷は緩和される。代わりに、減圧バルブの油圧の構成部材１３およびカートリッジ１７とピストン８の間に形成された弾力性のある機械的な構造部材１２の組合体が、図１に示す過負荷防止器１２、１３として同様に用いられる。負荷の大きさ、および状態にかかわりなく、力の支持（剛性）が作用力（歯列の反発力）に対する反作用力として作用する。
【００１７】
上述の適用例において、ピストン８およびシリンダー３に図示しない連結部材を用いると、弾力性のある機械的な構造部材１２を、減圧バルブ１５の代わりにカートリッジ１７と据付ナット６の間の過負荷防止器１２として用いることができる。この構造部材１２によれば、構成部材が損傷する前に圧力を減少させることができる。このための必要条件は、ハウジング２内のカートリッジ１７が取り替え自在となっているか否かである。このような弾力性のある機械的な構造部材１２を、油圧の構成部材１３と協動させて過負荷防止器１２、１３として用いることができる。
【００１８】
上述の適用例において、調節自在のゴムのバネリングを弾力性のある機械的な構造部材（１２）として同様に用いることができる。
【００１９】
受け部１６への負荷が除去し、それに伴うシリンダーユニット３への負荷が除去する間、バネ５がシリンダー部材３をラック・スパインの方向に再び押圧する。補充バルブ１５が開き、油がチャンバー９からチャンバー４に戻るよう流れることにより、チャンバー４内の真空度が上昇する。バネ１０によって、空気クッションが形成され、補充領域の中でオイル圧力（低圧力）に対抗してバネ１０が補償部材７を介して動作する。
【００２０】
留めピン２７がスラスト部品ユニット１の嵌め込み保護部として設けられている。
【００２１】
チャンバー、補償部材、ピストン、シリンダー部材が上記のものと異なる構成からなる、他の油圧のスラスト部品でも過負荷防止器を用いることができる。このため、例えば最初に記載した公知技術における油圧のスラスト部品において、スラスト部品ユニットはシリンダー部材からなり、このシリンダー部材は仕切りによって上方部と下方部に分離されており、他のピストン部材は受け部を有しシリンダーユニットの上方部（圧力空間）に移動自在に取り付けられている。これに対して本願発明によれば、収納スペースとともに補償部材がシリンダー部材の下方部に形成され、現状の逆止弁およびスロットル穴に加えて、過負荷防止器が仕切りの中で油圧の構造部材として設置されている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】スラスト部品ユニットの断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】ピストン部材を示す図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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