(57)【要約】  本発明は車両用重畳式操向システムに関し、特に自動車用サーボ補助または動力操向システムに関するものである。前記システムは第１入力シャフト（２）及び第２入力シャフト（３）を有し、シャフト駆動部（１１）として構成される差動駆動部（４）を含み、差動駆動部（４）の出力シャフト（５）に第１及び第２入力シャフト（２、３）で発生する回転角を重畳する。出力シャフト（５）は操向ギア（７）の入力シャフト（６）上で作用する。  第１入力シャフト（２）は操向シャフト（８）により操向ハンドル（９）と相互作用し、第２入力シャフト（３）はサーボモータ（１０）と相互作用する。本発明の目的は遊びなしに出力シャフト（５）に追加の操向角を加えることができ、単純で、費用に比べて効果的で、空間節約構造であり、設置が容易な重畳式操向システムを提供することである。これを達成するために、第１入力シャフト（２）はシャフト駆動部（１１）の放射状可撓性フレックススプライン（１３）に脱着式に直接連結され、前記第１入力シャフト（２）は放射状可撓性フレックススプライン（１３）に延長されたシャフト駆動部（１１）の偏心駆動コア（１２）を貫通する。
2007513006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のギア入力シャフト（２）及び第２のギア入力シャフト（３）を有する可変比率ギア（４）を有し、
ギア出力シャフト（５）が操向ギア（７）の入力シャフト（６）上で作用する前記可変比率ギア（４）は前記二つのギア入力シャフト（２、３）で発生する回転角の重畳のために、前記可変比率ギア（４）の前記ギア出力シャフト（５）にハーモニックドライブ（１１）を構成し、
前記第１のギア入力シャフト（２）は操向シャフト（８）を通じて操向ハンドル（９）に作動可能に連結され、
前記第２のギア入力シャフト（３）はサーボモータ（１０）に作動可能に連結され、
前記第１のギア入力シャフト（２）は前記ハーモニックドライブ（１１）の放射状可撓性フレックススプライン（１３）に着脱可能に連結されるとともに、前記ハーモニックドライブ（１１）の偏心駆動コア（１２）を貫通し、
前記偏心駆動コア（１２）は前記放射状可撓性フレックススプライン（１３）に突出する、自動車用、特に動力操向システムまたは動力補助操向システムのような車両用重畳式操向システムにおいて、
前記サーボモータ（１０）のトルクは操向カラム以外に車両、または車両に固定された重畳式操向システムの他の部品（１７）に支持されることを特徴とする車両用重畳式操向システム。
【請求項２】
前記サーボモータ（１０）は前記ハーモニックドライブ（１１）の前記第２のギア入力シャフト（３）の前記偏心駆動コア（１２）上にトルク及び回転角を提供し、
前記放射状可撓性フレックススプライン（１３）は形状嵌合式に、かつ着脱可能に前記第１のギア入力シャフト（２）に連結され、
前記放射状可撓性フレックススプライン（１３）の外周縁面（１４）の一つ以上の周縁セクションは、前記ギア出力シャフト（５）に回転固定式に連結される実質的に円筒形の支持リング（１６）の支持面（１５）と連続的に変化する方式で噛み合うことを特徴とする請求項１に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項３】
前記放射状可撓性フレックススプライン（１３）は連結要素（１８）及びクラッチ板（１９）を有する前記第１のギア入力シャフト（２）上に固定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項４】
前記偏心駆動コア（１２）はその軸方向端部（２１、２１’）でローラーベアリング（２０、２０’）を通じて前記第１のギア入力シャフト（２）上に装着されることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項５】
前記ローラーベアリング（２０、２０’）の外部リングまたは内部リング（２２、２３）は軸方向に予め応力を負荷されることを特徴とする請求項４に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項６】
前記ローラーベアリング（２０、２０’）の前記外部リング（２２）または前記内部リング（２３）は円板ばね（２４）により軸方向に予め応力を負荷されることを特徴とする請求項５に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項７】
前記円板ばね（２４）は前記放射状可撓性フレックススプライン（１３）を通じて前記クラッチ板（１９）に支持されることを特徴とする請求項６に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項８】
前記第１のギア入力シャフト（２）は前記支持リング（１６）にベアリング（２５）を用いて装着されることを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項９】
前記ベアリング（２５）はニードルブッシュ（２６）として構成されることを特徴とする請求項８に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項１０】
前記第１のギア入力シャフト（２）は前記ベアリング（２５）に形状嵌合式で着脱可能なベアリングジャーナル（２７）を用いて装着されることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項１１】
円形形状から逸脱する断面を有する湾入部（２８）は前記ベアリングジャーナル（２７）に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項１２】
前記サーボモータ（１０）はギア（２９）を通じて前記第２のギア入力シャフト（３）に作動可能に連結されることを特徴とする、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項１３】
前記ギア（２９）はスパーギヤ、ヘリカルギアまたはベベルギアのようなギアであることを特徴とする請求項１２に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項１４】
前記偏心駆動コア（１２）は前記第２のギア入力シャフト（３）及び前記ギア（２９）のギアホイールと一体に構成されることを特徴とする請求項１３に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項１５】
前記ギア（１２）は順応性のある駆動機構（３０）として構成されることを特徴とする請求項１２に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項１６】
前記偏心駆動コア（１２）及び前記第２のギア入力シャフト（３）は前記ギア（２９）のプーリホイール（３１）と一体に構成されることを特徴とする請求項１５に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項１７】
前記偏心駆動コア（１２）は前記第２のギア入力シャフト（３）を形成するサーボモータシャフト（３２）と一体に形成されることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項１８】
前記サーボモータ（１０）は中空シャフトモータ（３３）として構成され、
前記サーボモータ（１０）の回転子（３４）は前記操向シャフト（８）を中心に回転可能に配置されることを特徴とする請求項１７に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項１９】
前記サーボモータ（１０）に伝達される信号及び／又は電流供給は、スライダまたは扁平螺旋形スプリングのような伝達装置なしに行われることを特徴とする、請求項１〜請求項１８のいずれか一項に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項２０】
前記ハーモニックドライブ（１１）は実質的に鋼で形成されることを特徴とする請求項１〜請求項１９のいずれか一項に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項２１】
前記ハーモニックドライブ（１１）は実質的にプラスチックで形成されることを特徴とする請求項１〜請求項１９のいずれか一項に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項２２】
前記フレックススプライン（１３）は前記支持リング（１６）の内部鋸歯部（３６）と噛み合う外部鋸歯部（３５）を含むことを特徴とする請求項１〜請求項２１のいずれか一項に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項２３】
前記可変比率ギア（４）は油圧動力補助操向システムの場合に、操向弁と前記操向ギア（７）との間、または前記操向ハンドル（９）と操向弁との間に配置されることを特徴とする請求項１〜請求項２２のいずれか一項に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項２４】
前記可変比率ギア（４）は電気動力補助操向システムの場合に、操向モーメントセンサと前記操向ギア（７）との間、または前記操向ハンドル（９）と前記操向ギア（７）との間に配置されることを特徴とする請求項１〜請求項２２のいずれか一項に記載の車両用重畳式操向システム。
【請求項２５】
前記ハーモニックドライブ（１１）は、前記支持リング（１６）が前記操向ハンドル（９）に回転固定式に連結され、
前記放射状可撓性フレックススプライン（１３）が前記ギア出力シャフト（５）に回転固定式に連結される方式で前記操向ハンドル（９）と前記操向ギア（７）との間に設けられることを特徴とする、請求項２〜請求項２４のいずれか一項に記載の車両用重畳式操向システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用重畳式操向システムに関するもので、特に請求項１の前提部による自動車用動力操向システムまたは動力補助操向システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
重畳式操向システムは公知となっており、必要であれば車両の運転者により操向ハンドル上で選択される操向角にアクチュエータによる追加の回転角を重畳することができることを特徴とする。追加の回転角は電気制御及び／又は調節装置により制御され、車両の走行安定性を増進させたり、または他の目的のために使われる。
【０００３】
追加の角度または追加の回転角を発生させるために、可変比率ギアとして遊星ギアを用いることが公知となっており（例えば、特許文献１、特許文献２参照）、ここで第１のギア入力シャフトに連結される操向シャフトが軸方向に遮断され、操向シャフト部品の太陽ギアを中心に運動する多段プラネット（ｐｌａｎｅｔ）により回転可能に連結される。多段プラネットは遊星ギアキャリアに装着される。遊星ギアキャリアはヘリカルギアまたはウォームギアと共に操向シャフト及びその太陽ギアを中心に運動可能で、遊星ギアキャリアの回転運動は可変比率ギアの第２のギア入力シャフト上でヘリカルギアまたはウォームギアを用いて行われる。
【０００４】
このような類型の可変比率ギアは多数の鋸歯型噛合部を有する。これは望ましくない操向遊び（ｐｌａｙ）を発生させるギア遊びをもたらす。また、サーボモータを有する前述の可変比率ギアは技術的な観点から相対的に複雑で高価である。
【０００５】
特許文献３には重畳式操向システムが開示されており、ハンドルを操向ギアに連結する操向カラムシャフトに電気サーボモータ駆動部が統合される。電気サーボモータ駆動部は操向カラムシャフトの第１のセクションに連結されるハウジングと、操向カラムシャフトの第２のセクションに連結される駆動シャフトを有する。か、または操向カラムシャフトの第１のセクションは操向ギアに連結され、第２のセクションはハンドルに連結される。  追加の回転角を発生させるために、駆動シャフトは電気サーボモータ駆動部により電気サーボモータ駆動部のハウジングに対して相対的に回転することができる。このような重畳式操向システムによりハンドルと操向ギアとの間の回転運動に追加の角度が重畳されるが、電気サーボモータ駆動部の対向トルクは操向カラムシャフト上に支持され、運転者に対して不便な操向感または走行感をもたらし得る。
【０００６】
可変比率ギアとしてハーモニックドライブまたはパルスドライブを有する重畳式操向システムが公知となっている。しかし、このような類型のハーモニックドライブのサーボモータは操向カラム上でそのトルクを支持する。また、これらハーモニックドライブは操向ハンドルでのトルク及び回転角を可変比率ギアのギア出力シャフトに伝達するために安定したハウジングを要求する。
【特許文献１】独国特許出願公開第１０１２９４５０号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０１６０３１３号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２２０１２３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は楽なハンドリングを提供し、簡単な構造及び最小化された設置空間を有する遊びのない車両用重畳式操向システムを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的は請求項１の特徴を有する重畳式操向システムにより達成される。
【０００９】
このような目的のために、操向ハンドル及び第１のギア入力シャフト上のトルク及び回転角が着脱可能な連結部を通じてハーモニックドライブの放射状可撓性フレックススプライン（ｆｌｅｘｓｐｌｉｎｅ）に直接伝達されるので、可変比率ギアはハウジングなしに構成されることができる。ここで、第１のギア入力シャフトはハーモニックドライブの偏心した、望ましくは楕円形駆動コアを貫通し、駆動コアがカム方式で放射状可撓性フレックススプラインに半径方向に突出して第２のギア入力シャフト及びサーボモータに回転固定式で連結される。
【００１０】
望ましい実施例は従属請求項の記載から導かれる。
【００１１】
ハーモニックドライブは車両の操向ハンドル及び操向シャフトに回転固定式で連結される第１のギア入力シャフトを有する。第２のギア入力シャフトはサーボモータにより駆動される中空シャフトとして構成される。第２のギア入力シャフトはハーモニックドライブの偏心した、特に楕円形駆動コアに回転固定式で連結される。偏心駆動コアはハーモニックドライブの放射状可撓性フレックススプラインに軸方向に噛み合って、放射状可撓性フレックススプラインの外周縁面のうちの一つ以上の周縁セクションがギア出力シャフトに回転固定式に連結される支持リングのほぼ円筒形である支持面と連続的に変化する方式で噛み合う。このように、ハーモニックドライブの支持リングの軸方向領域で、操向シャフトは支持リングに回転固定式に連結されるギア出力シャフトと、操向ハンドルに回転固定式に連結される第１のギア入力シャフトとに分離される。ギア出力シャフトは支持リングに固定式に連結されハーモニックドライブのハウジングまたはフレームに回転可能に配置される。このように、ギア出力シャフトが第１のギア入力シャフトに対して相対的に回転することができるので、結果として運転者により操向ハンドルで入力される操向角に追加で操向シャフトに正の操向角または負の操向角が入力されることができる。
【００１２】
ハーモニックドライブの組立を容易にし、個々の部品を速やかに交換することができるようにするために、第１のギア入力シャフトは偏心フレックススプラインに着脱可能に連結される。また、これは、ハーモニックドライブの個々の部品が異なる材料で形成されることができ、公知となった製造工程が部品に対して引き続き利用可能であるという利点を有する。操向システムの操作便宜性を向上させるために、サーボモータのトルクは操向カラム自体でなく車両または車両に固定された操向システムの部品に支持される。
【００１３】
放射状可撓性フレックススプラインはほぼネジボルトのような連結要素を用いた簡単な組立、及び起こり得る補修のための分解のために、第１のギアシャフトに形状嵌合（ｆｏｒｍ−ｆｉｔｔｉｎｇ）的に、着脱可能に固定されることが望ましい。形状嵌合連結部が回転に対して固定されるようにするクラッチ板は放射状可撓性フレックススプラインと第１のギア入力シャフトとの間に配置されるか、固定される。クラッチ板は第１のギア入力シャフト及び放射状可撓性フレックススプラインのラッチング要素に形状嵌合式に結合する。サーボモータのシャフトに回転固定式に連結される偏心駆動コアはその軸端部でローラーベアリングを介して第１のギア入力シャフト上に回転可能に支持される。偏心駆動コアは第１のギア入力シャフトと放射状可撓性フレックススプラインとの間に放射状に配列され、操向システムに要求される設置空間を減少させるために可能な限り小型に、放射状に構成される。
【００１４】
偏心駆動コアは放射状可撓性フレックススプラインと、好ましくはベル形状の支持リングに大部分に亘って軸方向に噛み合うことが望ましい。これはハーモニックドライブ及び操向システムが軸方向に、そして放射状に小型化された構成になるようにする。偏心駆動コアは放射状可撓性フレックススプライン内で可撓性ボールベアリングと共に回転し、連続的に変化するように放射状可撓性フレックススプラインを変形させる。ここで、駆動コアの断面形状によって、放射状可撓性フレックススプラインの外周縁面の一つ以上の外周セクションはほぼ円筒形である支持リングの支持面と噛み合う。支持リングはフレックススプラインを放射状に取り囲む。放射状可撓性フレックススプラインの外周縁面の周縁が、円筒形である支持リングの支持面の周縁より短いために、支持リングとギア出力シャフトはこのような長さの差により回転し、前記ギア出力シャフトは支持リングに回転固定式に連結され、操向ギアの入力シャフトに連結される。結果として、操向ハンドル上に入力された操向角に対する正の方向または負の方向への追加の操向角を支持リング及びギア出力シャフトに対して高い精度で加えることが可能である。
【００１５】
偏心駆動コアの一つ以上のローラーベアリングは前記偏心駆動コアを遊びなしに位置させるために、第１のギア入力シャフト上に軸方向にプレストレスをかけられている。軸方向のプレストレスはローラーベアリングの外部リングまたは内部リング、及びクラッチ板上に軸方向に支持されるディスクスプリングで発生させることが望ましい。第１のギア入力シャフトの望ましい浮遊式支持のために、第１のギア入力シャフトはギア出力シャフトの一方の軸方向端部でベアリングを通じて支持される。ベアリングはニードルブッシュとして構成されることが望ましい。形状嵌合方式で着脱可能なベアリングジャーナルは第１のギア入力シャフトの軸端部でベアリングに結合することが望ましい。ベアリングジャーナルは、６角形のソケットのような工具と結合可能なように円形形状から逸脱する扁平な幅を有し、同時に第１のギア入力シャフト上でクラッチ板と放射状可撓性フレックススプラインとを形状嵌合式、かつ着脱可能に固定するための締結要素（ｆａｓｔｅｎｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を形成する。
【００１６】
ハーモニックドライブのハウジングと別個のハウジングを有するサーボモータを配置し、望ましくは減速比を有するギアを通じて、サーボモータシャフトを偏心駆動コアに連結することが有利である。ギアはスパーギヤ、ヘリカルギアまたはベベルギアなどのギアで構成されることができる。ここで、偏心駆動コアは一方の軸方向端部でギアのギアホイールと一体に構成されることが望ましい。また、ギアは鋸歯型ベルト、Ｖベルト、チェーンなどのような公知となった全ての適切なトラクション駆動手段で構成されることができ、偏心駆動コアはプーリホイールまたはチェーンスプロケットと一体に構成されることができる。
【００１７】
また、中空シャフトモータとしてサーボモータを構成することができ、サーボモータの回転子は操向シャフトを中心に回転可能に配列される。ここで、サーボモータの中空シャフトは偏心駆動コアと一体に形成され得るとともに、放射状可撓性フレックススプラインで終結するように形成されることができる。
【００１８】
サーボモータは制御装置、及び／又は調節装置により制御され、制御装置、及び／又は調節装置の入力側は操向トルク測定用センサ、操向角測定用センサ及び／又は操向ハンドルの回転角測定用センサに信号伝達方式で連結される。センサを非接触センサとして、そして操向システムをパラメータ制御式動力操向システムまたは動力補助操向システムとして構成することができる。サーボモータ、制御装置及び／又は調節装置、ハーモニックドライブ、及び操向ハンドルのトルク及び回転角測定用センサは一つのハウジングに組み合わせられることが望ましい。個々の部品は互いに対して遮蔽される方式でハウジングに分離して配置できる。
【００１９】
重畳式操向システムの全体構成は、スライダまたは扁平螺旋スプリングなどの追加の電流案内装置なしに操向システムの部品間で電流の供給及び／又は信号の伝達を可能にする。これは操向システムの作動信頼性を向上させる。
【００２０】
ハーモニックドライブは主に鋼で形成されることが望ましく、少なくとも放射状可撓性フレックススプライン及び駆動コアは鋼で形成される。また、ハーモニックドライブの部品は非金属または非鉄含有金属材料で形成されることができる。放射状可撓性フレックススプラインの外周縁面は形状嵌合式または強制嵌合式の連結により支持リングの円筒形支持面に噛み合うことができる。形状嵌合の噛み合いのために、外部鋸歯部を有する放射状可撓性フレックススプラインの外周縁面を設けることができ、内部鋸歯部を有する支持リングの円筒形支持面を設けることができる。内部鋸歯部を有する支持リングは、外部鋸歯部の少なくとも二つの径方向に対向する周縁セクションを有する支持リングの内部鋸歯部と噛み合う放射状可撓性スプラインの外周縁面より多い数の鋸歯を有する。放射状可撓性スプラインの偏心または楕円形駆動コアの回転の結果、放射状可撓性スプラインの外部鋸歯部の全ての鋸歯は毎回転時に支持リングの内部鋸歯部の鋸歯と順に接触するようになり、このことによってギア出力シャフトを有する支持リングは鋸歯数の差だけ回転する。略１：２０から１：６００の減速比がハーモニックドライブのギア段（ｓｔａｇｅ）により達成でき、複数のギア段が順に連結されることが可能である。多くの鋸歯は同時に噛み合うために、高度に重畳する場合に、比較可能なギアに多重トルク荷重をかけることができ、ハーモニックドライブはこれに相応して小さく構成され、このようなハーモニックドライブにより操向シャフトのギア出力シャフトと第１のギア入力シャフトとの間で遊びのない確実なトルク及び回転角伝達が保障される。フレックススプラインの外周縁面が支持リングの支持面と摩擦噛合されれば、所定変速比は任意の制限範囲内で選択されることができる。
【００２１】
可変比率ギアは油圧動力補助操向システムの場合には、便宜上操向弁と操向ギアとの間、または操向ハンドルと操向弁との間に配置されることが便利である。可変比率ギアは電気動力補助操向システムの場合には、操向モーメントセンサと操向ギアとの間、または操向ハンドルと操向ギアとの間に配置されることが望ましい。
【００２２】
また、操向ハンドルが支持リングに回転固定式に連結され、放射状可撓性フレックススプラインが可変比率ギアのギア出力シャフトに回転固定式に連結される場合には、ハーモニックドライブが操向ハンドルと操向ギアとの間の駆動列または操向シャフトに設けられることができる。
【００２３】
本発明は以下に例示的な実施例を用いてより詳細に説明され、添付図面を用いて例示される。
【００２４】
図１は能動操向として構成された車両用重畳式操向システム（１）を平面図及び部分縦断面図に示したものである。重畳式操向システム（１）は車両の操向カラム以外に車両に固定される部品（１７）上に支持されるサーボモータ（１０）と、操向ハンドル（９）に回転固定式に連結される操向シャフト（８）と、ハーモニックドライブ（１１）として構成される可変比率ギア（４）と、操向ギア（７）用入力シャフト（６）を含む電気重畳式操向システム（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄ  ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）として形成される。操向ギア（７）は電気または油圧動力補助操向システムの一部であることもある。
【００２５】
示された実施例で、操向ギア（７）は入力シャフト（６）の一方の軸方向の端部に配置されたヘリカル鋸歯ピニオン（３７）と、ピニオン（３７）と噛み合って軸方向に変位可能に装着されたラック（３８）とを含む。ラック（３８）は、トラックロッドアームを有する、車両の図示されないハンドルに公知となった方式でジョイント式に締結される。
【００２６】
サーボモータ（１０）のサーボモータシャフト（３２）は可撓性駆動機構（３０）に構成されたギア（２９）を通じてハーモニックドライブ（１１）に連結される。サーボモータ（１０）はハーモニックドライブ（１１）に追加の操向角を提供し、鋸歯型ベルト（３９）は、図１及び図２に示された実施例で、ハーモニックドライブ（１１）のプーリホイール（３１）にサーボモータ（１０）のトルク及び回転速度を伝達する。プーリホイール（３１）はギア（２９）の一部であり、第２のギア入力シャフト（３）及び偏心した、望ましくは楕円形駆動コア（１２）と一体に形成される。駆動コア（１２）はプーリホイール（３１）に直接連結される軸方向領域に楕円形で形成される。
【００２７】
可撓性ボールベアリング（４０）は前記駆動コア（１２）の楕円形周縁部の周囲に装着される。プーリホイール（３１）から軸方向に延びる駆動コア（１２）の延長部は鋼板（ｓｔｅｅｌ  ｓｈｅｅｔ）で形成される、カップ形状の放射状可撓性フレックススプライン（１３）に結合する。駆動コア（１２）は、その軸方向端部（２１、２１’）にそれぞれ配置され、グルーブボールベアリングに形成されるローラーベアリング（２０、２０’）を介して第１のギア入力シャフト（２）上に回転可能に配置される。放射状可撓性フレックススプライン（１３）はボールベアリング（４０）の軸方向領域で外部鋸歯部（３５）を支持する外周縁面（１４）を有する。フレックススプライン（１３）の楕円形拡張の作用の下で、外部鋸歯部（３５）の二つの周縁セクション（４１）は、ハーモニックドライブ（１１）のギア出力シャフト（５）及び入力シャフト（６）に回転固定式に連結される支持リング（１６）の円筒形支持面（１５）上の内部鋸歯部（３６）に噛み合う。支持リング（１６）はギア出力シャフト（５）または操向ギア（７）の入力シャフト（６）上で操向シャフト（８）の縦軸（４２）と同軸に固定される。駆動コア（１２）が回転すれば、楕円形拡張は内部鋸歯部（３６）に沿って連続的に変化する方式で行われる。内部鋸歯部を有する支持リング（１６）は放射状可撓性フレックススプライン（１３）より多数の鋸歯を有し、その結果、支持リング（１６）は駆動コア（１２）の回転当たり鋸歯数の差だけ回転する。
【００２８】
ハーモニックドライブ（１１）は操向ギア（７）上のハウジング（４３）内に配置されることが有利であるが（図３及び図４参照）、ハーモニックドライブ（１１）を安く提供及び装着するためにハウジングなしに構成される機能的な方式で設計される。
【００２９】
操向シャフト（８）は支持リング（１６）の軸方向領域ｘ内で分離され、操向ハンドル（９）と、駆動コア（１２）及び放射状可撓性フレックススプライン（１３）が配置される他端部に回転固定式に連結される第１のギア入力シャフト（２）と、支持リング（１６）及び入力シャフト（６）に回転固定式に連結されるギア出力シャフト（５）とに分割される。このように、ギア出力シャフト（５）は第１のギア入力シャフト（２）に対し相対的にハーモニックドライブ（１１）により回転することができ、走行パラメータ及び車両パラメータによる操向角は操向ギア（７）前方の操向シャフト（８）に入力されることができる。
【００３０】
比較的容易な組立と、ハーモニックドライブ（１１）の部品の簡単な交換のために、そして公知となった製造工程を用いてハーモニックドライブの部品を他の材料で製造することができるようにするために、第１のギア入力シャフト（２）は形状嵌合式で着脱可能に放射状可撓性フレックススプライン（１３）に連結される。第１のギア入力シャフト（２）から放射状可撓性フレックススプライン（１３）までのトルク伝達は、ラッチング要素を用いて第１のギア入力シャフト（２）及び放射状可撓性フレックススプライン（１３）に突出するクラッチ板（１９）により行われる。クラッチ板（１９）はネジボルトで構成され、第１のギア入力シャフト（２）に突出する連結要素（１８）により、支持リング（１６）に突出する第１のギア入力シャフト（２）の端部側に着脱可能に固定される。
【００３１】
図１〜図４に示された通り、円板ばね（２４）はローラーベアリング（２０）の内部リング（２３）と放射状可撓性フレックススプライン（１３）の環状フランジ（４４）との間に軸方向に固定される。円板ばね（２４）はローラーベアリング（２０）に予め応力を負荷し、駆動コア（１２）を遊びなしに第１のギア入力シャフト（２）上に位置させる。また、円板ばね（２４）はローラーベアリング（２０）の外部リング（２２）上で作用することができる。
【００３２】
サーボモータ（１０）が中空シャフトモータ（３３）として構成された重畳式操向システム（１）の縦断面において、図３及び図４は、第１のギア入力シャフト（２）が本発明によって構成されたハーモニックドライブ（１１）に必ずしも浮遊式に支持される必要はなく、第１のギア入力シャフト（２）が支持リング（１６）または第１のギア出力シャフト（５）のベアリング（２５）により支持されることができるということを示したものである。ベアリング（２５）はニードルブッシュ（２６）及びラジアルベアリングとして構成され、第１のギア入力シャフト（２）の端部面上の形状嵌合式着脱可能なベアリングジャーナル（２７）はニードルブッシュ（２６）に突出する。ベアリングジャーナル（２７）は６角形のソケットを有し、これにより同時にクラッチ板（１９）及び放射状可撓性フレックススプライン（１３）を第１のギア入力シャフト（２）に固定するための連結要素（１８）とされている。示された全ての実施例において、連結要素（１８）のヘッドはギア出力シャフト（５）中に軸方向に突出し、その結果、ハーモニックドライブ（１１）の全体の大きさはさらに小型化される。
【００３３】
中空シャフトモータ（３３）は操向シャフト（８）の縦軸（４２）に対し同軸に配置される。操向シャフト（８）の第１のギア入力シャフト（２）はサーボモータ（１０）を貫通し、サーボモータ（１０）の回転子（３４）は操向シャフト（８）を中心に回転可能にサーボモータシャフト（３２）上に配置される。サーボモータシャフト（３２）は駆動コア（１２）と一体に形成され、ローラーベアリング（２０、２０’）、及びギア出力シャフト（５）のニードルブッシュ（２６）及び第１のギア入力シャフト（２）とサーボモータシャフト（３２）との間の追加のニードルブッシュ（４５）を用いて支持される。追加のニードルブッシュ（４５）はローラーベアリング（２０、２０’）から軸方向に離隔されて配置される。
【００３４】
サーボモータ（１０）の固定子（４６）はハーモニックドライブ（１１）、サーボモータ（１０）、及び制御及び／又は調節装置（４７）を取り囲むハウジング（４３）上に固定して配置される。ハーモニックドライブ（１１）、サーボモータ（１０）、及び制御及び／又は調節装置（４７）は互いに対して空間的に分離されて遮蔽されるようにハウジング（４３）内に配置される。
【００３５】
支持リング（１６）の内部鋸歯部（３６）と、フレックススプライン（１３）の外周縁面（１４）との形状嵌合噛合わせの代わりに、支持リング（１６）の円筒形支持面（１５）と外周縁面（１４）との摩擦噛合が提供されることができ、その結果、支配因子（ｄｏｍｉｎａｔｏｒ）は整数ではない、所定の減速比を選択することができる。さらに、微細な鋸歯溝（ｓｐａｃｉｎｇ）、コルゲーション（ｃｏｒｒｕｇａｔｉｏｎ）またはナーリング（ｋｎｕｒｌｉｎｇ）を設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による重畳式操向システムの平面図及び部分縦断面図である。
【図２】図１の重畳式操向システムのハーモニックドライブの縦断面図である。
【図３】他の重畳式操向システムの縦断面図である。
【図４】図３のIVの部分の詳細図である。
【符号の説明】
【００３７】
１           重畳式操向システム
２           第１のギア入力シャフト
３           第２のギア入力シャフト
４           可変比率ギア
５           ギア出力シャフト
６           入力シャフト
７           操向ギア
８           操向シャフト
９           操向ハンドル
１０         サーボモータ
１１         ハーモニックドライブ
１２         偏心駆動コア
１３         放射状可撓性フレックススプライン
１４         「１２」の外周縁面
１５         円筒形支持面
１６         支持リング
１７         車両に固定された部品
１８         連結要素
１９         クラッチ板
２０、２０’  ローラーベアリング
２１、２１’  「１２」の軸方向端部
２２         外部リング
２３         内部リング
２４         円板ばね
２５         ベアリング
２６         ニードルブッシュ
２７         ベアリングジャーナル
２８         湾入部
２９         ギア
３０         可撓性駆動機構
３１         プーリホイール
３２         サーボモータシャフト
３３         中空シャフトモータ
３４         回転子
３５         外部鋸歯部
３６         内部鋸歯部
３７         ヘリカル鋸歯ピニオン
３８         ラック
３９         鋸歯ベルト
４０         ボールベアリング
４１         周縁セクション
４２         「８」の縦軸
４３         「１１」のハウジング
４４         環状フランジ
４５         ニードルブッシュ
４６         固定子
４７         制御及び／又は調節装置
x          「１６」の軸方向領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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