(57)【要約】本発明は、自動車用の、ウォーム歯車装置を備える電動パワーアシスト付きステアリングに関し、ウォーム歯車装置が電動式駆動モータの駆動軸に作用結合されている。ウォームが半径方向で予荷重装置によって負荷されており、この場合、予荷重装置が液圧式の圧力装置として形成されている。駆動軸が連結部によってウォームに結合されており、ウォームの支承が連結部の領域で旋回可能な軸受を介して行われている。
2005511411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用の電動パワーアシスト付きステアリングであって、ウォーム歯車装置を備えており、ウォーム歯車装置が電動式駆動モータの駆動軸に作用結合されており、ウォーム歯車装置のウォームが半径方向で予荷重装置によって負荷されている形式のものにおいて、予荷重装置が液圧式の圧力装置（１２）として形成されており、駆動軸（９）が連結部（８）によってウォーム（３）に結合されており、ウォーム（３）の支承が連結部の領域で旋回可能な軸受（５）を介して行われていることを特徴とする、自動車用の電動パワーアシスト付きステアリング。
【請求項２】
ウォーム（３）が、液圧式の圧力装置（１２）の予荷重ばね（１３）によって予荷重されている請求項１記載の電動パワーアシスト付きステアリング。
【請求項３】
液圧式の圧力装置（１２）が、ウォーム歯車装置（１）の半径方向に作用する作動力の緩衝のための逆止弁（１７）を有している請求項１又は２記載の電動パワーアシスト付きステアリング。
【請求項４】
液圧式の圧力装置（１２）が、ウォーム歯車装置（１）の動的な力の吸収のための圧縮ばね（２１）を有している請求項１、２又は３記載の電動パワーアシスト付きステアリング。
【請求項５】
旋回可能な軸受（５）が、旋回リング（７）を備えた４点軸受（６）として形成されている請求項１、２又は３記載の電動パワーアシスト付きステアリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、自動車用の、ウォーム歯車装置を備える請求項１の上位概念に記載の形式の電動パワーアシスト付きステアリングに関する。
【０００２】
自動車用の前記形式の電動パワーアシスト付きステアリングは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９４４１３３Ａ１号明細書により公知である。
【０００３】
該技術文献に記載の電動パワーアシスト付きステアリングの入力軸が、ステアリングホイールに作用結合されていて、車輪の操舵のために必要なトルクの伝達に役立っている。出力部材が車輪と作用結合されていて、電動式駆動モータによってサーボ力で負荷されてる。ウォーム歯車装置として形成された減速装置が、電動式駆動モータ及び出力部材に作用結合されている。ウォーム歯車装置内の遊びによる騒音の発生を避けるために、予荷重装置（プレ・テンション装置）を設けてあり、予荷重装置がウォームを半径方向に負荷若しくは予荷重している。ウォームとウォーム歯車との間のこのような半径方向の軽い予荷重によって、ウォーム歯車装置内の遊びが排除される。半径方向の予荷重の設定に際して、予荷重は、発生する摩擦力がウォーム歯車装置の引っ掛かり（締め付け若しくはロック）を生ぜしめることのないように規定されねばならない。
【０００４】
前記技術文献に記載の手段によっては歯面間遊びが改善されるものの、操作時にウォームとウォーム歯車との間に生じる力が、完全には補償され得ない。予荷重装置の最大の予荷重が、ウォーム歯車装置の引っ掛かりを避けるために制限されている。しかしながら操作時に生じる作動力は、一般的に１５乃至２０Ｎである最大の予荷重力を上回る。
【０００５】
さらにドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８２２４７８Ａ１号明細書に別の技術が開示してある。該公知技術では、弾性的な部材を用いてあり、弾性的な部材が、ウォームの歯面とウォーム歯車の歯面とを互いに接触させた場合に軸を該弾性的な部材の変形によって移動させるように配置されている。該公知技術によっても、ウォーム歯車装置の作動力の補償は得られず、従って効果的な騒音減少が不可能である。
【０００６】
さらに従来技術若しくは前記公知技術においては欠点として、摩滅が耐用年数にわたって増大し、ひいてはカタカタ音若しくはチャタリング音及び振動騒音が増大することになる。摩滅に対する後調節が不可能である。自動調節も行われず不都合である。ウォーム歯車に対するウォームの自動調節（セルフアジャスト）は作業軽減、ひいてはコスト削減になるはずである。
【０００７】
さらに公知技術においては欠点として、異なる材料膨張係数及び水分吸収係数に基づきウォーム歯車装置に異なって影響を及ぼす温度変化並びに空気湿度変化が補償されない。このこともウォーム歯車装置のカタカタ音及び振動騒音並びに引っ掛かり若しくは締め付けを生ぜしめらることになる。温度変化の影響は重要であり、それというのは使用されるリングギヤがしばしば合成物質によって形成されており、このために用いられる合成物質が比較的高い熱膨張係数を有しているからである。このような合成物質の熱膨張はウォーム歯車装置の引っ掛かり若しくは締め付けを生ぜしめらることになる。このことは同じく、合成物質が空気中の水分を吸収して膨らむ場合にも当てはまる。
【０００８】
従って本発明の課題は、公知技術の前述の欠点を取り除き、特に自動車用の、ウォーム歯車装置を備える電動パワーアシスト付きステアリングを改善して、騒音を最小限にし、所定状態に自動調節若しくは摩滅自動調節が可能であり、さらに温度変化並びに空気湿度変化が補償可能であるようにすることである。
【０００９】
前記課題が請求項１に記載の構成によって解決される。
【００１０】
予荷重装置を液圧式の圧力装置として形成してあることによって、異なる役割若しくは機能間、即ち一方で予荷重力（プレテンション力）の調節と他方で作動力の受容との間の分離が達成される。予荷重力を用いて、ウォームがウォーム歯車に遊びなく係合させられるのに対して、作動力が液圧的な緩衝作用によって補償される。このことによって、予荷重力を小さく規定すると共に、液圧的な緩衝作用を生ぜしめて高い作動力を申し分なく受け止めることが可能である。
【００１１】
液圧式の圧力装置はステアリングシステムへの組み付けにとって有利である。液圧式の圧力装置は自動調節機能を有しており、従ってウォーム歯車装置の歯面間遊びの調節が省略できる。このことによって、本発明に基づく装置を分離して組み込むことが可能である。
【００１２】
連結部（カップリング若しくは継ぎ手）及び該連結部の領域に配置された旋回可能な軸受を用いてウォームを駆動軸に結合してあることによって、ウォーム歯車装置が最適にかつ自動的に調節される。従って、耐用年数にわたって生じる摩滅が自動的に補償され、その結果、歯面間遊びの増大が避けられ、ひいてはカタカタ音及び振動騒音の発生が避けられる。空気中の湿気に起因した変化若しくは温度に起因した変化が、旋回可能な軸受及び液圧式の圧力装置による自動的な調節に基づき自動的に補償される。これによって一方でカタカタ音及び振動騒音が避けられ、かつ他方でウォーム歯車装置の過度な材料膨張に起因する引っ掛かり若しくは締め付けが確実に避けられる。
【００１３】
本発明に基づく手段は、有利な形式でウォーム歯車装置の遊びのないかみ合い係合並びに、操作時に生じる高い作動力の補償を確実に保証する。
【００１４】
本発明に基づく実施態様では、ウォームが、液圧式の圧力装置の予荷重ばねによって予荷重されている。予荷重ばねによって、異なる機能の分離が特に効果的にかつ経済的に達成される。予荷重ばねの適切な調節によって、歯面間遊びが確実に避けられるのに対して、操作時に生じる高い作動力が液圧式の圧力装置の液圧装置によって同時に補償される。その結果、ウォームの歯部（ねじ山）が予荷重ばねによってウォーム歯車の歯部（歯溝）内に遊びなく押し込まれる。
【００１５】
旋回可能な軸受が、旋回リングを備えた４点軸受として形成されていると有利である。このような構成によって、ウォームの調節のための大きな角度が得られると共に、かつ軸方向の遊びの排除が保証される。軸受内に軸方向の遊びの存在しないことによって、騒音問題が避けられる。従来の４点軸受の利点、即ち、４点軸受は軸方向の著しくわずかな遊びしか有しておらず、従って軸方向のぶつかりによる騒音（軸方向力の方向の切換の際の球体ぶつかりの形の騒音）は発生しないという利点が、旋回リングによって活用される。軸、ここではウォームの極めてわずかな傾倒調節しか可能にしないという従来の４点軸受の性質が、４点軸受を旋回リング内に配置することによって有利に改善される。このことによって、ウォームを軸方向の最小の遊びで支承して、それにも拘わらず大きな傾倒調節を実現することが、大きな摩擦及び騒音を発生させることなく可能である。
【００１６】
大きな傾倒調節を可能にするために、４点軸受の外輪が球形に若しくは丸みを付けて研削され、該球形の外輪上に、４点軸受の旋回を可能にする旋回リングが組み付けられてよい。
【００１７】
本発明の有利な実施態様及び改良が従属請求項並びに以下に述べる図示の実施例に示してある。
【００１８】
図面において、
図１は、電動式駆動モータの駆動軸に結合されたウォーム歯車装置の断面図、
図２は、液圧式の圧力装置の第１の実施例の断面図、
図３は、液圧式の圧力装置の第２の実施例の断面図、
図４は、２つの薄板成形部分と該薄板成形部分を結合する加硫成形されたエラストマから成る連結部の断面図、及び
図５は、図４の薄板成形部分の平面図である。
【００１９】
自動車用の、ウォーム歯車装置を備えた電動パワーアシスト付きステアリングは、すでにドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９４４１３３Ａ１号明細書により公知であり、従って以下においては本発明の特徴部分についてのみ詳細に説明する。
【００２０】
図１に破断して示すウォーム歯車装置１はケーシング２内に配置されていて、ウォーム３及びウォーム歯車４によって形成されている。ウォーム３が旋回可能な軸受５内に支承されている。図示の実施例では、旋回可能な軸受５が４点軸受６によって形成されており、４点軸受（４点支承部）が旋回リング７内に配置されている。ウォーム３が連結部８（図４及び図５に詳細に示してある）を介して駆動軸９に結合されており、駆動軸が部分的に駆動モータ１０に作用結合されている。駆動軸９が通常の形式で軸受１１に支承されている。
【００２１】
図１から明らかなように、ウォーム３が半径方向で液圧式の圧力装置(hydraulische Druckeinrichtung)１２によって負荷される。液圧式の圧力装置１２によって、ウォーム３とウォーム歯車４との間の遊びのない係合（かみ合い）並びに、生ぜしめられる作動力の補償が達成される。予荷重力（初期応力若しくはプレストレス）が予荷重ばね１３によって形成される。作動力の補償のために、液圧式の圧力装置１２の原理的には公知の液圧装置(Hydraulikeinrichtung)１４が設けられている。有利な２つの液圧式の圧力装置１２が図２及び図３に示してある。
【００２２】
液圧式の圧力装置１２の圧力片１５が、ウォーム３の、該領域に配置された軸受１６に作用して、ウォーム３とウォーム歯車４との間の遊びに影響を及ぼしている。軸受１６若しくはウォーム３を液圧式の圧力装置１２若しくは圧力片１５によって適切に半径方向へ運動させるために、溝若しくは長孔を設けることも考えられる。さらに適当な軸受、例えば自動調心軸受も可能である。
【００２３】
図２に、絞り孔１８を備えた逆止弁１７を示してあり、該逆止弁が液圧装置１４内で原理的には公知の機能を備えていて、ピストン２０並びに圧力片１５によって負荷されうるオイル室１９からオイル流を、絞り孔１８を通して絞った状態で流過させる。図２に示す液圧式の圧力装置１２は原理的には公知の構造であり、従って特徴部分についてのみ説明する。製作誤差に起因する回転ぶれを補償するために、液圧式の圧力装置１２が圧縮ばね２１を有しており、圧縮ばねがウォーム３とウォーム歯車４との間のかみ合い遊びの急激な変化を補償する。
【００２４】
図２に示す液圧式の圧力装置１２においては、オイル室１９の圧力負荷に際して相応の高圧をシールリング２２が受けることになり、従ってシール機能に対する高い要求が課せられる。これに対して、図３に示す液圧式の圧力装置１２は有利な別の実施例である。
【００２５】
図３に示す液圧式の圧力装置１２の逆止弁１７は、高圧で負荷され得るオイル室１９と低圧オイル室２４とを球体２３によって仕切っている。作動形式は、図２に示す液圧式の圧力装置１２の作動形式に類似している。圧力片１５の、予荷重ばね１３の力に抗して発生する運動が、逆止弁１７に基づきオイル室１９内に高圧を生ぜしめ、該高圧が間隙２５を介して著しく絞られた状態で逃がされる。これによってウォーム３とウォーム歯車４との間の高い作動力が補償される。間隙２５は例えば３μmであって、ピストン２０の内壁と逆止弁１７のケーシングの外壁との間に設けられている。図３に示す構成においては、シール２２は低圧室２４の圧力でしか負荷されない。
【００２６】
逆止弁１７によって、即ち絞り孔１８（図２）若しくは球体２３（図３）を介して、液圧装置１４がピストン２０を移動させることによって所定の時間内でウォーム３の熱膨張及び水分吸収を補償する。
【００２７】
ウォーム３と駆動軸９との有利な連結が図４及び図５に示してある。連結部８が、２つの金属成形部分若しくは薄板成形部分２６及び該周囲に加硫成形されたエラストマ２７から形成されている。薄板成形部分２６が連行体として形成されていて、エラストマ２７の破損に際して非常連結機能を生ぜしめるようになっている。ウォーム３若しくは駆動軸９における連結が、ウォーム３若しくは駆動軸９の方形の連行体を介して行われてよい。この種の連結部が特に簡単かつ経済的に得られる。
【００２８】
有利な形式では薄板成形部分２６は、図５に示してあるように十字形に重ねられ、次いで加硫したエラストマによって互いに結合される。両方の薄板成形部分２６の互いに９０°ずらされた配置が特に有利である。もちろん複数の薄板成形部分２６を別の配置形式で設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
電動式駆動モータの駆動軸に結合されたウォーム歯車装置の断面図。
【図２】
液圧式の圧力装置の第１の実施例の断面図。
【図３】
液圧式の圧力装置の第２の実施例の断面図
【図４】
薄板成形部分と加硫成形されたエラストマから成る連結部の断面図。
【図５】
図４の薄板成形部分の平面図。
【符号の説明】
１  ウォーム歯車装置、  ２  ケーシング、  ３  ウォーム、  ４  ウォーム歯車、  ５  軸受、  ６  ４点軸受、  ７  旋回リング、  ８  連結部、  ９  駆動軸、  １０  駆動モータ、  １１  軸受、  １２  液圧式の圧力装置、  １３  予荷重ばね、  １４  液圧装置、  １５  圧力片、  １６  軸受、  １７  逆止弁、  １８  絞り孔、  １９  オイル室、  ２０  ピストン、  ２１  圧縮ばね、  ２２  シールリング、  ２３  球体、  ２４  低圧室、  ２５  間隙、  ２６  薄板成形部分、  ２７  エラストマ
【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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2005511411.tif 000009
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