DE112017005526T5

DE112017005526T5 - Fahrzeugmontierte vorrichtung mit vorspannstruktur unter verwendung einer schraubenfeder

Info

Publication number: DE112017005526T5
Application number: DE112017005526.1T
Authority: DE
Inventors: Jun Soeda
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-11-01
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2019-07-25
Also published as: CN109804176A; JP2018071711A; US11168755B2; US20200182322A1; JP6652238B2; WO2018083994A1; CN109804176B

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine fahrzeugmontierte Vorrichtung mit einer Vorspannstruktur unter Verwendung einer Schraubenfeder bereit, die in der Lage ist, eine laterale Kraft einer Schraubenfeder zu reduzieren, die auf ein Vorspannzielelement aufgebracht wird. Wenn N1, n1, N0 und n0 jeweils die Anzahl der effektiven Windungen, wenn sich die Entlastungsventilfeder 37 in einem Ventilloch 34 einer Spule 29 in einem komprimierten Zustand befindet, einen Wert einer ganzen Zahl von N1, die Anzahl der effektiven Windungen, wenn eine Länge der Entlastungsventilfeder 37 eine natürliche Länge ist, und einen Wert einer ganzen Zahl von N0 darstellen, erfüllt die Feder 37 eine Gleichung 1: 0 ≦ N1 - n1 ≦ 0,25 oder eine Gleichung 2: 0,75 ≦ N1 - n1 < 1.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine fahrzeugmontierte Vorrichtung mit einer Vorspannstruktur unter Verwendung einer Schraubenfeder.
STAND DER TECHNIK
Beispielsweise ist diese Art der Technik eine verstellbare Flügelzellenpumpe bekannt, die in der PTL 1 beschrieben ist. Diese Flügelzellenpumpe umfasst ein Entlastungsventil zum Schutz einer hydraulischen Vorrichtung vor einem übermäßigen Druckanstieg. Das Entlastungsventil umfasst eine Schraubenfeder, die in einem Ventilloch in einem komprimierten Zustand eingesetzt und konfiguriert ist, um eine Kugel (ein Vorspannzielelement) in Richtung einer Ventilsitzelementseite vorzuspannen.
ZITATATIONSLISTE
PATENTLITERATUR
[PTL 1] Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2012-82762
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Der zuvor beschriebene Stand der Technik weist jedoch das Problem auf, dass kein stabiler Betrieb eines Ventilkörpers erreicht werden kann, wenn die Schraubenfeder eine Vorspannkraft mit einer großen seitlichen bzw. lateralen Komponente auf den Ventilkörper ausübt, d. h., die Schraubenfeder übt eine große laterale Kraft aus.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine fahrzeugmontierte Vorrichtung mit einer Vorspannstruktur unter Verwendung einer Schraubenfeder bereitzustellen, die in der Lage ist, die laterale Kraft der Schraubenfeder zu verringern, die auf das Vorspannzielelement aufgebracht wird.
LÖUNG DES PROBLEMS
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine fahrzeugmontierte Vorrichtung mit einer Vorspannstruktur unter Verwendung einer Schraubenfeder die Schraubenfeder, die in einem Aufnahmeabschnitt vorgesehen ist. Die Schraubenfeder ist konfiguriert, um ein Vorspannzielelement vorzuspannen. Die Schraubenfeder befindet sich in dem Aufnahmeabschnitt in einem komprimierten Zustand. Wenn N1 und n1 jeweils die Anzahl der effektiven Windungen und einen Wert einer ganzen Zahl der Anzahl der effektiven Windungen der Schraubenfeder im komprimierten Zustand darstellen, und N0 und n0 jeweils die Anzahl der effektiven Windungen und einen Wert einer ganzen Zahl der Anzahl der effektiven Windungen der Schraubenfeder darstellen, wenn eine Länge der Schraubenfeder eine natürliche Länge ist, erfüllt die Schraubenfeder
eine Gleichung 1: 0 ≦ N1 - n1 ≦ 0,25 oder
eine Gleichung 2: 0,75 ≦ N1 - n1 < 1.
Wenn die Anzahl der effektiven Windungen N1 der Schraubenfeder in komprimiertem Zustand die Gleichung 1 erfüllt, erfüllt die Schraubenfeder
eine Gleichung 3: N1 - n1 < N0 - n0.
Wenn die Anzahl der effektiven Windungen N1 der Schraubenfeder im komprimierten Zustand die Gleichung 2 erfüllt, erfüllt die Schraubenfeder
eine Gleichung 4: N0 - n0 < N1 - n1.
Daher ist es gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung möglich, die laterale Kraft der Schraubenfeder, die auf das Vorspannzielelement ausgeübt wird, zu verringern.
Figurenliste

1 zeigt eine axiale Querschnittsansicht einer verstellbaren Flügelzellenpumpe 1 gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie, die durch die Pfeile S2-S2 in 1 dargestellt ist.
3 zeigt eine vergrößerte Ansicht, die Einzelheiten eines Entlastungsventils 33 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
4 zeigt einen Zustand eines Endabschnitts, wenn eine Last auf eine zylindrische Druckspiralfeder (im Folgenden als Schraubenfeder bezeichnet) 50 aufgebracht wird.
5 zeigt die Schraubenfeder 50 von einer axialen Seite aus gesehen.
6 zeigt eine Beziehung zwischen einem relativen Winkel [Grad] zwischen zwei Kontaktpunkten und der Höhe einer lateralen Kraft [N} auf die Schraubenfeder 50.
7 zeigt eine Änderung der Position eines Kontaktpunkts 53 auf einer Seite, wenn die Schraubenfeder 50 zusammengedrückt ist.
8 zeigt eine Änderung einer Position eines Kontaktpunkts 55 auf der anderen Seite, wenn die Schraubenfeder 50 zusammengedrückt ist.
9 zeigt Nachweisdaten der Höhe der lateralen Kraft [N} mit Bezug auf die Anzahl der effektiven Windungen N1 mit einer Entlastungsventilfeder 37 in einem eingestellten Zustand.
10 zeigt eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts, der eine Zahnstangenlenkvorrichtung 60 gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
11 zeigt eine Querschnittsansicht von Hauptabschnitten, die eine elektrische Bremse 80 gemäß einer dritten Ausführungsform darstellen.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
[Erste Ausführungsform]
1 zeigt eine axiale Querschnittsansicht einer verstellbaren Flügelzellenpumpe (einer fahrzeugmontierten Vorrichtung) 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. 2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie, die durch die Pfeile S2-S2 in 1 dargestellt ist.
Die verstellbaren Flügelzellenpumpe 1 umfasst einen Pumpenkörper 4 und ein Pumpenelement 5. Die verstellbare Flügelzellenpumpe 1 übt eine Pumpenfunktion aus, indem sie das Pumpenelement 5 über eine Antriebswelle 6 drehend antreibt. Der Pumpenkörper 4 wird gebildet, indem ein vorderer Körper 2 und ein hinterer Körper 3 in Anlage miteinander gebracht werden. Der Pumpenkörper 4 enthält das Pumpenelement 5 in einem Aufnahmeraum 4a. Das Pumpenelement 5 umfasst einen Rotor 7, einen Nockenring 8, einen Adapterring 9 und eine Druckplatte 10. Der Rotor 7 dreht sich zusammen mit der Antriebswelle 6. Der Nockenring 8 ist auf einer Außenumfangsseite des Rotors 7 angeordnet und weist eine im Allgemeinen ringförmige Form auf. Der Nockenring 8 ist in eine Richtung schwenkbar, um die Höhe einer Exzentrizität mit Bezug auf den Rotor 7 zu ändern. Der Adapterring 9 ist auf einer Außenumfangsseite des Nockenrings 8 angeordnet und weist eine im Allgemeinen ringförmige Form auf. Der Adapterring 9 ist auf einer Außenumfangszylinderfläche des Aufnahmeraums 4a befestigt. Die Druckplatte 10 ist auf einer inneren Bodenfläche 2a des vorderen Körpers 2 im Aufnahmeraum 4a angeordnet und weist eine im Allgemeinen scheibenförmige Form auf.
Der Adapterring 9 und die Druckplatte 10 sind durch einen Positionierungsstift 11 gegen die Drehung gegenüber dem Pumpenkörper 4 gesichert. Ein Plattenelement 12 ist auf der rechten Seite des Positionierungsstifts 11 in 2 angeordnet (eine Seite einer ersten Fluiddruckkammer 14a, die im Folgenden beschrieben wird). Das Plattenelement 12 hat eine Funktion als Auflagepunkt für die Schwenkbewegung des Nockenrings 8 und eine Dichtfunktion, um eine Dichtung zwischen dem Nockenring 8 und dem Adapterring 9 herzustellen. Ein Dichtungselement 13 ist an einer Position einer Innenumfangsfläche des Adapterrings 9 angeordnet, die sich gegenüber dem Plattenelement 12 befindet. Das Dichtungselement 13 dient als Abdichtung zwischen dem Adapterring 9 und dem Nockenring 8. Das Dichtungselement 13 und das Plattenelement 12 bilden ein Paar Fluiddruckkammern 14a und 14b zwischen dem Nockenring 8 und dem Adapterring 9. Insbesondere sind die erste Fluiddruckkammer 14a und die zweite Fluiddruckkammer 14b jeweils auf einer radialen Seite und der anderen radialen Seite des Nockenrings 8 ausgebildet. Der Exzentrizitätswert des Nockenrings 8 mit Bezug auf den Rotor 7 erhöht und verringert sich gemäß der Schwenkbewegung des Nockenrings 8 aufgrund einer Druckdifferenz zwischen diesen Fluiddruckkammern 14a und 14b. Der Nockenring 8 wird durch eine Rückstellfeder 15 ständig in einer Richtung vorgespannt, um die Exzentrizität gegenüber dem Rotor 7 zu maximieren.
Der Rotor 7 umfasst eine Vielzahl von Schlitzen 7a, die entlang einer radialen Richtung eines Außenumfangsabschnitts davon ausgeschnitten sind. Die einzelnen Schlitze 7a sind umlaufend in gleichen Abschnitten angeordnet. Ein Flügel 16 mit einem allgemeinen flachen plattenförmigen Form ist in jedem der Schlitze 7a in ein- und ausziehbarer Weise in der Radialrichtung des Rotors 7 angeordnet. Jeder der Flügel 17 teilt einen ringförmigen Raum zwischen dem Nockenring 8 und dem Rotor 7 in Umfangsrichtung, wodurch eine Vielzahl von Pumpenkammern gebildet werden. Das drehbare Antreiben des Rotors 7 in eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn in 2 durch die Antriebswelle 6 bewirkt, dass jede der Pumpenkammern 17 in eine kreisende Bewegung eingreift, um dabei ein Volumen zu erhöhen und zu verringern, wodurch die Pumpfunktion erzielt wird. Jeder der Flügel 16 wird gegen eine Innenumfangsfläche des Nockenrings 8 durch einen Hydrauliköldruck, der in eine Gegendruckkammer 7b eingeleitet wird, die auf einer Innenumfangsseite jedes Schlitzes 7a ausgebildet ist, gedrückt.
Eine erste Einlassöffnung 18, die im Allgemeinen halbmondförmig in einer Vorderansicht entlang der Umfangsrichtung ausgebildet ist, ist in einem Abschnitt vorgesehen, der einem Ansaugbereich entspricht, in dem das Volumen jeder der Pumpenkammern 17 allmählich mit der Drehung des Rotors 7 auf einer Innenfläche 3a des hinteren Körpers 3, die dem Aufnahmeraum 4a zugewandt ist, zunimmt. Die erste Einlassöffnung 18a steht in Verbindung mit einem Einlasskanal 19a, der im hinteren Körper 3 ausgebildet ist. Aufgrund dieser Konfiguration wird das über eine mit einem nicht dargestellten Vorratsbehälter verbundene Ansaugleitung 20 in den Einlasskanal 19a eingeleitete Hydrauliköl aufgrund einer Pumpeneinlassfunktion im oben beschriebenen Ansaugbereich in jede der Pumpenkammern 17 eingesaugt.
Eine zweite Einlassöffnung 21 ist an einer Position gegenüber der ersten Einlassöffnung 18 auf einer Oberfläche der Druckplatte 10, die dem Rotor 7 zugewandt ist, ausgebildet. Die zweite Einlassöffnung 21 ist in etwa identisch zu der ersten Einlassöffnung 18 geformt. Die zweite Einlassöffnung 21 ist in Verbindung mit einem im vorderen Körper 2 ausgebildeten Rückflusskanal 22. Der Rückflusskanal 22 ist in Verbindung mit einem vertieften Abschnitt des vorderen Körpers 2, der ein Dichtungselement enthält, der eine Abdichtung zwischen dem vorderen Körper 2 und der Antriebswelle 6 bildet. Zusätzliches Öl des zuvor beschriebenen Dichtungselements wird aufgrund der Ansaugfunktion im oben beschriebenen Ansaugbereich in jede der Pumpenkammern 17 eingebracht, wodurch verhindert wird, dass es ausläuft.
Eine erste Auslassöffnung 23, die im Allgemeinen halbmondförmig in der Vorderansicht entlang der Umfangsrichtung ausgebildet ist, ist in einem Abschnitt ausgebildet, der einem Auslassbereich entspricht, in dem sich das Volumen jeder der Pumpenkammern 17 entsprechend der Drehung des Rotors 7 auf einer dem Rotor 7 zugewandten Fläche der Druckplatte 10 allmählich verringert. Die erste Auslassöffnung 23 ist mit einem Auslasskanal 19b über eine Druckkammer 24 verbunden, die auf der inneren Bodenfläche 2a des vorderen Körpers 2, die der Druckplatte 10 zugewandt ist, vertieft ausgebildet ist. Aufgrund dieser Konfiguration wird das aus der Pumpenkammer 17 aufgrund einer Pumpenausfunktion im zuvor beschriebenen Auslassbereich abgegebene Hydrauliköl über die Druckkammer 24 und den Auslasskanal 19b zur Außenseite des Pumpenkörpers 4 abgegeben und in einen Hydraulikzylinder einer nicht dargestellten Servolenkung geleitet. Die Druckplatte 10 wird durch in der Druckkammer 24 zur Seite des Rotors 7 gedrückt.
Eine zweite Auslassöffnung 25 ist an einer Position auf der Innenfläche 3a des hinteren Körpers 3 ausgebildet, die sich gegenüber der ersten Auslassöffnung 23 befindet. Die zweite Auslassöffnung 25 ist in etwa identisch zu der ersten Auslassöffnung 23 ausgebildet. Diese Einlassöffnungen 18 und 21, sowie die Auslassöffnungen 23 und 25, sind jeweils achsensymmetrisch zu jeder der Pumpenkammern 17 angeordnet, und diese Anordnung ermöglicht es, den Druckausgleich auf beiden axialen Seiten jeder der zuvor beschriebenen Pumpenkammer 17 aufrechtzuerhalten.
Ein Steuerventil 26 ist in einer Richtung senkrecht zur Antriebswelle 6 (Links-Rechts-Richtung in 2) innerhalb einer oberen Endseite des vorderen Körpers 2 vorgesehen. Das Steuerventil 26 steuert einen Pumpenauslassdruck. Das Steuerventil 26 ist auf dem vorderen Körper 2 von einer linken Seite zu einer rechten Seite in 2 ausgebildet. Das Steuerventil 26 umfasst ein Ventilloch 28, einen Kolben (ein Gehäuseelement) 29 und eine Steuerventilfeder 30. Ein Öffnungsabschnitt des Ventillochs 28 auf der linken Seite in 2 wir durch einen Stopfen (einen Begrenzungsabschnitt) 27 verschlossen. Der Kolben 29 ist axial verschiebbar in dem Ventilloch 28 enthalten. Der Kolben 29 ist ein Kolbenventilkörper mit einer im Allgemeinen mit einem Boden versehenen zylindrischen Form. Die Steuerventilfeder 30 spannt den Kolben 29 in Richtung der Seite des Stopfens 27 vor. Die Steuerventilfeder 30 ist eine zylindrische Druckfeder.
Der Kolben 29 definiert im Ventilloch 28 eine Hochdruckkammer (ein zweiter Hydraulikfluidkanal) 28a, eine Mitteldruckkammer 28b und eine Niederdruckkammer (ein erster Hydraulikfluidkanal) 28c. Ein Hydraulikdruck einer stromaufwärts gelegenen Seite einer nicht dargestellten Dosierungsöffnung, die in dem Abgabekanal 19b ausgebildet ist, d. h. der Hydraulikdruck in der Druckkammer 24, wird in die Hochdruckkammer 28a eingeleitet. Die Mitteldruckkammer 28b enthält die Steuerventilfeder 30, und ein Hydraulikdruck auf einer stromabwärts gelegenen Seite der zuvor beschriebenen Dosierungsöffnung wird in die Mitteldruckkammer 28b eingeleitet. Die Niederdruckkammer 28c ist auf einer Außenumfangsseite des Kolbens 29 gebildet, und ein Pumpeneinlassdruck wird aus dem Einlasskanal 19a über einen Niederdruckkanal 31 in die Niederdruckkammer 28c eingeleitet.
Der Kolben 29 wird axial entsprechend einer Druckdifferenz zwischen der Zwischendruckkammer 28b und der Hochdruckkammer 28a bewegt. Genauer gesagt, wenn die Druckdifferenz zwischen der Mitteldruckkammer 28b und der Hochdruckkammer 28a relativ gering ist und sich der Kolben 29 in einem Zustand befindet, in dem er an dem Stopfen 27 anliegt (ein erster Zustand), wird ein Verbindungskanal (der erste Hydraulikfluidkanal und der zweite Hydraulikfluidkanal) 32, der die Verbindung zwischen der ersten Fluiddruckkammer 14a und dem Ventilloch 28 herstellt, zur Niederdruckkammer 28c geöffnet, und ein relativ niedriger Hydraulikdruck in der Niederdruckkammer 28c wird in die erste Fluiddruckkammer 14a eingeleitet. Wenn andererseits die Druckdifferenz zwischen der Mitteldruckkammer 28b und der Hochdruckkammer 28a steigt und der Kolben 29 axial gegen die Vorspannkraft der Steuerventilfeder 30 bewegt wird (ein zweiter Zustand), wird die Verbindung zwischen der Niederdruckkammer 28c und der ersten Fluiddruckkammer 14a allmählich blockiert und die Hochdruckkammer 28a über den Verbindungskanal 32 in Verbindung mit der ersten Fluiddruckkammer 14a gebracht. Folglich wird ein relativ hoher Hydraulikdruck in der Hochdruckkammer 28a in die erste Fluiddruckkammer 14a eingeleitet. Das heißt, der Hydraulikdruck in der Niederdruckkammer 28c oder der Hochdruckkammer 28a wird selektiv in die erste Fluiddruckkammer 14a eingeleitet.
Ein Pumpeneinlassdruck wird durchgehend in die zweite Fluiddruckkammer 14b eingeleitet. Wenn der Hydraulikdruck in der Niederdruckkammer 28c in die erste Fluiddruckkammer 14a eingeleitet wird, ist der Nockenring 8 aufgrund der Vorspannkraft der Rückstellfeder 15 an einer Position angeordnet, an der die Exzentrizität gegenüber dem Rotor 7 maximiert ist (die Position auf der linken Seite in 2). Zu diesem Zeitpunkt ist die Fördermenge der Pumpe am höchsten. Wenn andererseits der Hydraulikdruck in der Hochdruckkammer 28a in die erste Fluiddruckkammer 14a eingeleitet wird, wird der Nockenring 8 geschwenkt, um ein Volumen der zweiten Fluiddruckkammer 14b gegen die Vorspannkraft der Rückstellfeder 15 aufgrund des Drucks in der ersten Fluiddruckkammer 14a zu verringern, wodurch die Exzentrizität zwischen dem Nockenring 8 und dem Rotor 7 verringert wird. Die Fördermenge verringert sich entsprechend der Verringerung der Exzentrizität.
Im Inneren des Kolbens 29 ist ein Entlastungsventil 33 ausgebildet. Das Entlastungsventil 33 wird in einem ventilgeschlossenen Zustand (dem ersten Zustand) gehalten, wenn der Druck in der Mitteldruckkammer 28b niedriger als ein vorgegebener Druck ist. Wenn der Druck in der Mitteldruckkammer 28b den vorgegebenen Druck erreicht oder überschreitet, d. h., wenn ein Druck auf der Seite der Servolenkung (eine Lastseite) einen vorbestimmten Druck erreicht oder überschreitet, wird das Entlastungsventil 33 in einen ventilgeöffneten Zustand (den zweiten Zustand) gebracht, um einen Überdruck abzubauen, wodurch das Hydrauliköl über die Niederdruckkammer 28c und den Niederdruckkanal 31 in den Einlasskanal 19a zurückgeführt wird. Mit anderen Worten öffnet und schließt das Entlastungsventil 33 einen Ölkanal zwischen dem Auslasskanal 19b und dem Einlasskanal 19a.
3 zeigt eine vergrößerte Ansicht, die Einzelheiten des Entlastungsventils 33 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Das Entlastungsventil 33 umfasst ein Ventilloch (einen Aufnahmeabschnitt) 34, ein Entlastungsloch (einen Hydraulikfluidkanal) 29a, eine Kugel (das Vorspannzielelement) 35, ein Ventilsitzelement (den Begrenzungsabschnitt) 36, eine Entlastungsventilfeder 37 und einen Halter 38. Das Ventilloch 34 ist auf einer Innenumfangsseite des Kolbens 29 ausgebildet und weist eine im Wesentlichen zylindrische Form auf. Das Entlastungsloch 29a ist in dem Kolben 29 ausgebildet, um eine Verbindung zwischen dem Ventilloch 34 und der Niederdruckkammer 28c herzustellen. Die Kugel 35 ist ein kugelförmiger Ventilkörper, der in dem Ventilloch 34 angeordnet ist. Das Ventilsitzelement 36 ist ein Ventilsitz, an den die Kugel 35 anliegt und der auf einer axialen Seite der Kugel 35 im Ventilloch 34 befestigt ist. Die Entlastungsventilfeder 37 ist in einem komprimierten und verformten Zustand auf der anderen Seite der Kugel 35 im Ventilloch 34 angeordnet. Die Entlastungsventilfeder 37 ist eine Schraubenfeder mit einer nicht linearen Verformungskennlinie, und es wird angenommen, dass sie in der ersten Ausführungsform eine tonnenförmige Feder ist. Der Halter 38 ist zwischen der Kugel 35 und der Entlastungsventilfeder 37 angeordnet. Der Halter 38 spannt die Kugel 35 zur Seite des Ventilsitzelements 36 aufgrund einer Rückstellkraft basierend auf der Druckverformung der Entlastungsventilfeder 37 vor. Der Halter 38 umfasst einen Wellenabschnitt 39 und einen Kugelhalteabschnitt 40. Der Wellenabschnitt 39 ist auf einer Innenumfangsseite der Entlastungsventilfeder 37 eingesetzt. Der Kugelhalteabschnitt 40 ist so ausgebildet, dass er einen vergrößerten Durchmesser an einem Endabschnitt des Wellenabschnitts 39 auf der Seite des Ventilsitzelements 36 aufweist und liegt auf einem zweiten Endwindungsabschnitt 37b der Entlastungsventilfeder 37 auf der Seite des Ventilsitzelements 36 auf.
Der Wellenabschnitt 39 ist verjüngt ausgebildet, wobei der Durchmesser zur Seite des Kugelhalteabschnitts 40 hin allmählich zunimmt. Eine radiale relative Verschiebung zwischen dem zweiten Endwindungsabschnitt 37b und dem Halter 38 ist durch Anlage zwischen einer Außenumfangsfläche des Wellenabschnitts 39 auf einem Basisabschnitt davon mit Bezug auf den Kugelhalteabschnitt 40 und dem zweiten Endwindungsabschnitt 37b der Entlastungsventilfeder 37 begrenzt.
Der Kugelhalteabschnitt 40 hält die Kugel 35 in einem Kugelhaltevertiefungsabschnitt 41, der auf einer Stirnfläche des Kugelhalteabschnitts 40 auf der Seite des Wellenabschnitts 39 vertieft ausgebildet ist. Der Kugelhalteabschnitt 40 umfasst einen Stufenabschnitt 42 zwischen dem Kugelhalteabschnitt 40 und dem Wellenabschnitt 39, der auf dem zweiten Endwindungsabschnitt 37b der Entlastungsventilfeder 37 aufliegt. Der Kugelhaltevertiefungsabschnitt 41 ist zu einer im Allgemeinen abgeflachten, kegelstumpfförmigen Kegelform geformt, die um eine Achse A2 des Halters 38 rotationssymmetrisch ist. Die Kugel 35 liegt auf dem Kugelhaltevertiefungsabschnitt 41 auf, durch den eine radiale relative Verschiebung zwischen der Kugel 35 und dem Halter 38 begrenzt und eine Mitte C der Kugel 35 auf der Achse A2 des Halters 38 positioniert wird.
Andererseits ist an einem unteren Abschnitt des Ventillochs 34 ein kreisförmiger vertiefter Federsitzabschnitt 43 ausgebildet. Der Federsitzabschnitt 43 weist eine Achse auf, die mit einer Achse A1 des Ventillochs 34 übereinstimmt. Ein erster Endwindungsabschnitt 37a der Entlastungsventilfeder 37 auf der Seite des Ventilsitzelements 36 liegt auf dem Federsitzabschnitt 43 auf, wodurch eine Achse des ersten Endwindungsabschnitts 37a und die Achse A1 des Ventillochs 34 miteinander übereinstimmen.
Der Ventilsitzabschnitt 36 umfasst ein Durchgangsloch 44 und eine Auflagefläche (einen Ventilsitzabschnitt) 45. Das Durchgangsloch 44 ist entlang der Achse A1 des Ventillochs 34 ausgebildet und steht über die Mitteldruckkammer 28b in Verbindung mit der Auslasskanal 19b. Das Durchgangsloch 44 ist in etwa in einer Mitte eines im Allgemeinen kreisförmigen Querschnitts des Ventillochs 34 positioniert. Die Auflagefläche 45 ist ringförmig und an einem Endabschnitt eines Öffnungsabschnitts 44a des Durchgangslochs 44 ausgebildet, der sich auf der Seite der Kugel 35 befindet und einen vergrößerten Durchmesser aufweist. Das Entlastungsventil 33 wird durch die Kugel 35 verschlossen, die auf der Auflagefläche 45 aufliegt.
Die Auflagefläche 45 ist derart ausgebildet, dass, wenn das Entlastungsventil 33 verschlossen ist, d. h., wenn die Kugel 35 auf der Auflagefläche 45 aufliegt, die Mitte C der Kugel 35 durch einen vorbestimmten Versetzungswert in einer radialen Richtung mit Bezug auf die Achse A1 des Ventillochs 34 versetzt ist, die mit dem ersten Endwindungsabschnitt 37a und dem Durchgangsloch 44 geteilt wird. Folglich ist der Kugelhalteabschnitt 40 des Halters 38 in der radialen Richtung mit Bezug auf die Achse A1 des Ventillochs 34 versetzt, und die Achse A2 des Halters 38 ist um einen Winkel δ1 mit Bezug auf die Achse A1 des Ventillochs 34 geneigt.
Ferner ist die Auflagefläche 45 ausgebildet, um einer Beziehung F1 > F2 + F3 zu genügen, unter der Annahme, dass F1, F2 und F3 jeweils eine Komponente in der radialen Richtung mit Bezug auf die die Achse A1, die in einem Hydraulikdruck in dem Durchgangsloch 44 enthalten ist, den die Kugel 35 in einem Bereich auf einer Innenseite mit Bezug auf die Auflagefläche 45 empfängt, eine Kraft in der radialen Richtung mit Bezug auf die Achse A1, die F1 gemäß der Neigung der Kugel 35 mit Bezug auf die Achse A1 verringert, und eine Kraft der Vorspannkraft der Entlastungsventilfeder 37 in der radiale Richtung mit Bezug auf die Achse A1, die F1 verringert (eine laterale Kraft), darstellen. Wenn F2 + F3 als eine Summe der Komponenten der Kräfte, die die radiale Komponente F1 des Hydraulikfluids, das die Kugel 35 aufnimmt, verringern, F1 überschreitet, verliert die Kugel 35 an Halt und bewirkt die Erzeugung seltsamer Geräusche vom Entlastungsventil 33, sodass das Bilden der Auflagefläche 45 derart, dass sie der Beziehung F1 > F2 + F3 genügt, die Kugel 35 beim Öffnen des Entlastungsventils 33 stabil halten kann, wodurch die Erzeugung seltsamer Geräusche aus dem Entlastungsventil 33 verhindert oder verringert werden kann.
In der verstellbaren Flügelzellenpumpe 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist die Mitte C der Kugel 35 in der radialen Richtung mit Bezug auf die Achse A1 des Ventillochs 34 versetzt, und die Achse A2 des Halters 38 ist mit Bezug auf die Achse A1 geneigt, wenn das Entlastungsventil 33 geöffnet ist. Dadurch kann die Kugel 35 leichter in Richtung einer Seite in der radialen Richtung mit Bezug auf die Achse A1 geöffnet werden, wenn das Entlastungsventil 33 geöffnet ist. Somit wird die Kugel 35 teilweise in einem Anlagezustand mit der Auflagefläche 45 gehalten, selbst wenn das Ventil geöffnet ist, wodurch ein stabilisierter ventilgeöffneter Zustand aufrechterhalten wird, in dem die Kugel 35 zwischen dem Halter 38 und der Auflagefläche 45 sandwichartig angeordnet ist. Folglich kann die verstellbare Flügelzellenpumpe 1 Vibrationen der Kugel 35 verhindern oder verringern, wenn das Entlastungsventil 33 geöffnet ist, wodurch die Erzeugung seltsamer Geräusche aus dem Entlastungsventil 33 verhindert oder verringert wird.
Wenn nun beim Öffnen des Entlastungsventils 33 die laterale Kraft der Entlastungsventilfeder 37, die auf die Kugel 35 wirkt, in der Richtung erzeugt wird, in der sich die Kugel 35 von der Auflagefläche 45 trennt, wird die Kugel 35 mit zunehmender lateraler Kraft instabiler, wodurch es zu einer Verringerung der zuvor beschriebenen Wirkung des Verhinderns oder Verringerns der seltsamen Geräusche kommt. Somit ist gemäß der ersten Ausführungsform die Entlastungsventilfeder 37 so ausgelegt, dass sie die Bedingungen der folgenden Gleichung 1 und Gleichung 3 erfüllt, um die laterale Kraft der Entlastungsventilfeder 37 zu verringern.
Gleichung 1: 0 ≦ N1 - n1 ≦ 0,25
Gleichung 3: N1 - n1 < N0 - n0
In diesen Gleichungen stellen N1, n1, N0 und n0 jeweils die Anzahl der effektiven Windungen, wenn die Entlastungsventilfeder 37 in das Ventilloch 34 des Kolbens 29 in dem komprimierten Zustand eingesetzt ist, ein Wert einer ganzen Zahl von N1, die Anzahl der effektiven Windungen, wenn die Entlastungsventilfeder 37 eine natürliche Länge aufweist, und ein Wert einer ganzen Zahl von N0 darstellen.
Die Entlastungsventilfeder 37, die die in Gleichung 1 und Gleichung 3 ausgedrückten Bedingungen erfüllt, kann die laterale Kraft aus dem folgenden Grund verringern.
4 zeigt einen Zustand eines Endabschnitts, wenn eine Last auf eine allgemein übliche Druckspiralfeder (im Nachfolgenden als eine Schraubenfeder bezeichnet) 50 aufgebracht wird. Die Schraubenfeder 50 umfasst einen Federabschnitt 51 und einen Endwindungsabschnitt 52. Der Federabschnitt 51 ist ein Abschnitt, der als Feder wirkt. Der Endwindungsabschnitt 52 ist ein flacher Abschnitt, der an jedem der beiden Enden des Federabschnitts 51 ausgebildet ist, und ist ein Abschnitt, der nicht als Feder wirkt. Wenn eine Last (eine Drucklast) auf die Schraubenfeder 50 auf einer Seite der Schraubenfeder 50 aufgebracht wird, wird eine elastische Kraft F des Federabschnitts 51 auf einen Kontaktpunkt 53 zwischen dem Federabschnitt 51 und dem Endwindungsabschnitt 52 aufgebracht. Die elastische Kraft F wird nur um einen Neigungswinkel β mit Bezug auf eine Axialrichtung der Schraubenfeder 50 abgewinkelt. Daher wird eine axiale Komponente Fy der auf den Kontaktpunkt 53 ausgeübten elastischen Kraft F und eine Komponente Fx1 davon in einer Richtung senkrecht zur Achse als Fy = Fcosβ und Fx1 = Fsinβ ausgedrückt. Wie in 5 gezeigt, wird die Komponente Fx1 in der Richtung senkrecht zu der Achse in einer Richtung, die sich von dem Endwindungsabschnitt 52 in Richtung des Federabschnitts 51 erstreckt, unter Tangensrichtungen eines Kreises, die durch den Kontaktpunkt 53 verlaufen und auf einer Mittelachse 0 der Schraubenfeder 50 zentriert sind, angelegt, wenn die Schraubenfeder 50 von einer axialen Seite aus betrachtet wird. Das Gleiche gilt auch für den Endwindungsabschnitt 54 und den Kontaktpunkt 55 auf der anderen Seite der Schraubenfeder 50. Somit wirkt die laterale Kraft Fx der Schraubenfeder 50 als resultierende Kraft der Komponente Fx1 in der Richtung senkrecht zu der Achse der elastischen Kraft F, die auf den Kontaktpunkt 53 wirkt, und der Komponente Fx2 in der Richtung senkrecht zu der Achse der elastischen Kraft F, die auf der anderen Seite auf den Kontaktpunkt 55 wirkt.
In der vorstehend beschriebenen Weise weisen die Komponenten Fx1 und Fx2 in der Richtung senkrecht zur Achse an diesen Kontaktpunkten 53 und 55 theoretisch die gleichen Stärken, aber unterschiedliche Ausrichtungen auf, die aus Sicht der Axialrichtung von einer Positionsbeziehung zwischen diesen Kontaktpunkten 53 und 55 abhängen. Genauer gesagt ändert die laterale Kraft Fx der Schraubenfeder 50 ihre Stärke und Ausrichtung in Abhängigkeit von einem relativen Winkel θ zwischen diesen Kontaktpunkten 53 und 55. Der relative Winkel θ zwischen den zwei Kontaktpunkten ist ein Winkel, der zwischen einer durch die Mittelachse O und dem Kontaktpunkt 53 verlaufenden Graden und einen durch die Mittelachse O und dem Kontaktpunkt 55 verlaufenden Graden gebildet wird.
6 zeigt eine Beziehung zwischen dem relativen Winkel θ [Grad] zwischen den zwei Kontaktpunkten und der Höhe einer lateralen Kraft (ein Absolutwert der lateralen Kraft Fx) [N], die auf die Schraubenfeder 50 wirkt. Wie in 6 gezeigt, weist die Höhe der lateralen Kraft eine im Allgemeinen sinusförmige Kennlinie mit Bezug auf den relativen Winkel θ zwischen den zwei Kontaktpunkten auf. Beträgt der relative Winkel θ zwischen den zwei Kontaktpunkten 0 Grad, weist die laterale Kraft ihren niedrigsten Wert auf, da die zwei Komponenten Fx1 und Fx2 in den Richtungen senkrecht zu der Achse in entgegengesetzte Richtungen voneinander ausgerichtet sind. Wenn andererseits der relative Winkel θ zwischen den zwei Kontaktpunkten 180 Grad beträgt, weist die laterale Kraft ihren höchsten Wert auf, da die zwei Komponenten Fx1 und Fx2 in den Richtungen senkrecht zu der Achse in der gleichen Richtung ausgerichtet sind. Wenn ferner der relative Winkel θ zwischen den zwei Kontaktpunkten 90 Grad oder 270 Grad beträgt, weist die laterale Kraft einen Zwischenwert auf, da die zwei Komponenten Fx1 und Fx2 in den Richtungen senkrecht zu der Achse senkrecht zueinander ausgerichtet sind.
Somit kann die laterale Kraft der Schraubenfeder 50 verringert werden, indem der relative Winkel θ zwischen den zwei Kontaktpunkten innerhalb eines Bereichs von 0 Grad ≦ θ ≦ 90 Grad oder 270 Grad ≦ θ ≦ 360 Grad eingestellt wird. Um diese Bedingung zu erfüllen, sollte ein Wert nach dem Dezimalpunkt der Anzahl der effektiven Windungen N der Schraubenfeder 50 in einem Bereich von 0 bis 0,25 oder einem Bereich von 0,75 bis 1 fallen.
Andererseits verringert sich die Anzahl der effektiven Windungen N der Schraubenfeder 50, wenn die Schraubenfeder 50 zusammengedrückt wird. Mit anderen Worten ändern sich die beiden Kontaktpunkte 53 und 55 der Schraubenfeder 50 gemäß dem komprimierten Zustand. Wie in 7 gezeigt, ändert sich bei Betrachtung der Schraubenfeder 50 von der einen axialen Seite der Kontaktpunkt 53 auf der einen Seite von einer durch einen Kreis angezeigten Position zu einer durch ein Dreieck angezeigten Position in 7, wenn die Schraubenfeder 50 zusammengedrückt wird. Ferner, wie in 8 gezeigt, ändert sich bei Betrachtung der Schraubenfeder 50 von der einen axialen Seite der Kontaktpunkt 55 auf der anderen Seite von einer durch einen Kreis gezeigten Position zu einer durch ein Dreieck gezeigten Position in 8, wenn die Schraubenfeder 50 zusammengedrückt wird. In dem Fall, in dem die verwendete Vorspannstruktur derart ausgebildet ist, dass sie das Vorspannzielelement vorspannt, wenn sich die Schraubenfeder 50 im Aufnahmeabschnitt in komprimiertem Zustand befindet, sollte somit die Anzahl der effektiven Windungen im eingestellten Zustand näher an einer ganzen Zahl liegen als die Anzahl der effektiven Windungen im natürlichen Längenzustand, bevor die Schraubenfeder 50 eingestellt wird, und den Wert nach dem Dezimalpunkt aufweisen, der innerhalb des Bereichs von 0 bis 0,25 oder des Bereichs von 0,75 bis 1 fällt. Dann können die zuvor beschriebenen Bedingungen erfüllt werden, indem die Schraubenfeder 50 so ausgelegt wird, dass sie die Bedingungen erfüllt, die durch die folgenden Gleichungen 1 und 3 ausgedrückt werden, oder die Bedingungen erfüllt, die durch die folgenden Gleichungen 2 und 4 ausgedrückt werden, wenn N1, n1, N0 und n0 jeweils die Anzahl der effektiven Windungen der Schraubenfeder 50 im eingestellten Zustand, den Wert der ganzen Zahl von N1, die Anzahl der effektiven Windungen im natürlichen Längenzustand und den Wert der ganzen Zahl von N0 darstellen.
Gleichung 1: 0 ≦ N1 - n1 ≦ 0,25
Gleichung 2: 0,75 ≦ N1 - n1 < 1
Gleichung 3: N1 - n1 < N0 - n0
Gleichung 4: N0 - n0 < N1 - n1
Aufgrund dieser Konfiguration kann die Anzahl der effektiven Windungen N1 der Schraubenfeder 50 im eingestellten Zustand näher an einer ganzen Zahl liegen als die Anzahl der effektiven Windungen N0 im Zustand einer natürlichen Länge, bevor die Schraubenfeder 50 eingestellt wird, und einen in etwa ganzzahligen Wert aufweisen. Somit kann die vorliegende Konfiguration die laterale Kraft der Schraubenfeder 50 auf eine schwache Kraft verringern, wodurch das Vorspannzielelement weiterhin gerade vorgespannt und somit die Funktionsfähigkeit des Vorspannzielelements verbessert wird.
Aus den zuvor beschriebenen Gründen ist in der verstellbaren Flügelzellenpumpe 1 gemäß der ersten Ausführungsform die Entlastungsventilfeder 37 des Entlastungsventils 33 derart ausgebildet, dass sie die Gleichung 1 und die Gleichung 3 erfüllt. Folglich kann die verstellbare Flügelzellenpumpe 1 die laterale Kraft der Schraubenfeder 50 verringern, wenn das Entlastungsventil 33 geöffnet ist. 9 zeigt Nachweisdaten der Höhe der lateralen Kraft [N} mit Bezug auf die Anzahl der effektiven Windungen N1, wenn sich die Entlastungsventilfeder 37 im eingestellten Zustand befindet. Wie aus der 9 deutlich hervorgeht, wurde die Höhe der lateralen Kraft minimiert, wenn die Anzahl der effektiven Windungen N1 in etwa bei einer ganzen Zahl (10) lag. Diese Nachweisdaten geben die Höhe der lateralen Kraft an, wenn die Anzahl der effektiven Windungen N1 im Bereich von 9,3 bis 10,5 lag, wobei jedoch ein ähnliches Ergebnis auch dann erzielt wurde, wenn die Anzahl der effektiven Windungen N1 in einen anderen Bereich fiel.
Die Kugel 35 des Entlastungsventils 33 ist in dem Ventilloch 34 bewegbar mit einem vorgegebenen Spiel, das durch das Ventilloch 34 gebildet wird, vorgesehen. Somit wird die Wirkungsweise der Kugel 35 stark von der lateralen Kraft der Entlastungsventilfeder 37 beeinflusst. Somit kann die Wirkungsweise der Kugel 35 verbessert werden, indem die laterale Kraft der Entlastungsventilfeder 37 verringert wird. Ferner kann das Entlastungsventil 33, das ein Einwegventil ist, bei einer Neigung seltsame Geräusche aufgrund des Einflusses der seitlichen Kraft auf die Entlastungsventilfeder 37 verursachen und die Stabilität der Haltung beim Öffnen durch den Druck des Hydraulikfluids verlieren. Daher kann eine stabile Wirkungsweise der Kugel 35 erzielt werden, indem die laterale Kraft der Entlastungsventilfeder 37 verringert wird. Ferner kann die vorliegende Konfiguration die Vibration der Kugel 35 beim Öffnen des Ventils verhindern oder verringern, wodurch die Erzeugung seltsamer Geräusche aus dem Entlastungsventil 33 verringert oder verhindert werden kann.
Wenn die Entlastungsventilfeder 37 von dem eingestellten Zustand gemäß der Wirkungsweise der Kugel 35 noch weiter zusammengedrückt wird, nähert sich die Anzahl der effektiven Windungen der Entlastungsventilfeder 37 in diesem komprimierten Zustand noch mehr einer ganzen Zahl (der Wert nach dem Dezimalpunkt verringert sich), wodurch die laterale Kraft der Entlastungsventilfeder 37 im Vergleich zu dem Fall, wenn die Entlastungsventilfeder 37 der Gleichung 2 und der Gleichung 4 genügt, noch weiter verringert werden.
In der ersten Ausführungsform weist die Entlastungsventilfeder 37 die nichtlineare Verformungskennlinie auf. Eine nichtlineare Schraubenfeder neigt im Vergleich zu einer Schraubenfeder mit einer linearen Verformungskennlinie nicht so leicht zu einer Verkippung, und somit kann die laterale Kraft weiter verringert werden. Ferner ist die Entlastungsventilfeder 37 als eine tonnenformige Feder ausgebildet. Die tonnenförmige Feder weist an beiden Endabschnitten einen kleineren Durchmesser als im mittleren Abschnitt auf und hat somit an beiden Endabschnitten eine höhere Steifigkeit als im mittleren Abschnitt. Somit ist eine Komprimierungsrate mit Bezug auf die Last im mittleren Abschnitt höher als an den beiden Endabschnitten, sodass verhindert werden kann, dass die laterale Kraft mit der Anzahl der effektiven Windungen, die von einem ganzzahligen Wert entfernt sind, zunimmt, wenn die Entlastungsventilfeder 37 von dem eingestellten Zustand noch weiter zusammengedrückt wird. Ferner ist die Höhe einer Änderung der Anzahl der effektiven Windungen vor und nach dem Einstellen der Entlastungsventilfeder 37 ein Unsicherheitsfaktor und sollte somit vorzugsweise so klein wie möglich sein. Somit verwendet die vorliegende Konfiguration die tonnenförmige Feder als Entlastungsventilfeder 37, wodurch ein Wicklungsabstand um den Endwindungsabschnitt verringert und der Wicklungsabstand am Federabschnitt erhöht wird, wodurch die Entlastungsventilfeder 37 im Wesentlichen in einem Bereich zusammengedrückt wird, der der Anzahl der effektiven Windungen vor und nach dem Einstellen der Entlastungsventilfeder 37 entspricht. Die Änderung in der Anzahl der effektiven Windungen vor und dem Einstellen der Entlastungsventilfeder 37 kann verringert werden, da die Änderung der Anzahl der effektiven Windungen entsprechend der Komprimierung auch in einem Bereich klein ist, in dem der Wicklungsabstand groß ist (der Neigungswinkel β ist groß). Folglich kann eine Erhöhung der lateralen Kraft verhindert werden.
[Zweite Ausführungsform]
10 zeigt eine Querschnittsansicht der Hauptabschnitte, die eine Zahnstangenlenkungsvorrichtung 60 (die fahrzeugmontierte Vorrichtung) gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
Eine Ritzelwelle 61 ist mit einem nicht dargestellten Lenkrad verbunden. An einem distalen Ende der Ritzelwelle 61 ist ein Ritzelzahnrad 61a ausgebildet. Eine Zahnstange 62 erstreckt sich in Fahrzeugquerrichtung, und beide Enden davon sind mit den Vorderrädern verbunden. An der Zahnstange 62 ist ein Zahnrad 62a ausgebildet, die mit dem Ritzel 61a verzahnt ist. Das Drehen des Lenkrads wird in eine axiale Bewegung der Zahnstange 62 durch einen Zahnstangenmechanismus 63, der die Ritzelwelle 61 und die Zahnstange 62 umfasst, umgewandelt, wodurch die Vorderräder gedreht werden.
Ein Gehäuse (das Gehäuseelement) 64 enthält den Zahnstangenmechanismus 63. Ein unteres Ende der Ritzelwelle 61 wird von einem im Gehäuse 64 eingebauten Lager 65 getragen. Ein Zahnstangenhalteraufnahmeabschnitt 66 ist auf einer gegenüberliegenden Seite der Zahnstange 62 von der Ritzelwelle 61 im Gehäuse 64 ausgebildet. Der Zahnstangenhalteraufnahmeabschnitt 66 erstreckt sich in Fahrzeuglängsrichtung (eine Links-Rechts-Richtung in 10). Der Zahnstangenhalteraufnahmeabschnitt (der Aufnahmeabschnitt) 66 enthält einen Zahnstangenhalter (das Vorspannzielelement) 67, eine Einstellschraube 68 und eine Schraubenfeder 69. Der Zahnstangenhalter 67 liegt an der Zahnstange 62 an und ist in der Fahrzeuglängsrichtung im Zahnstangenhalteraufnahmeabschnitt 66 verschiebbar. Die Einstellschraube 68 verschließt ein Öffnungsende des Zahnstangenhalteraufnahmeabschnitts 66. Die Schraubenfeder 69 ist eine zylindrische Druckfeder und wird in einem komprimierten Zustand zwischen dem Zahnstangenhalter 67 und der Einstellschraube 68 im Zahnstangenhalteraufnahmeabschnitt 66 gehalten. Die Schraubenfeder 69 spannt die Zahnstange 62 über den Zahnstangenhalter 67 zur Seite der Ritzelwelle 61 vor. Eine eingestellte Last der Schraubenfeder 69 kann durch Vorwärts- und Rückwärtsbewegen der Einstellschraube 68 in Fahrzeuglängsrichtung eingestellt werden. Die Einstellschraube 68 wird durch eine Arretiermutter 70 in einer Bewegung relativ zum Gehäuse 64 in der Fahrzeuglängsrichtung eingeschränkt. Ein Gummiring 71 ist zwischen dem Zahnstangenhalter 67 und der Einstellschraube 68 angeordnet. Der Gummiring 71 spannt die Zahnstange 62 über den Zahnstangenhalter 67 zusammen mit der Schraubenfeder 69 in Richtung der Ritzelwelle 61 vor.
Die Schraubenfeder 69 gemäß der zweiten Ausführungsform ist derart ausgebildet, dass sie die Bedingungen erfüllt, die durch die Gleichung 1 und die Gleichung 3, die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind, ausgedrückt sind. Aufgrund dieser Konfiguration kann sich die Anzahl der effektiven Windungen N1 der Schraubenfeder 69 im eingestellten Zustand näher einer ganzen Zahl nähern als die Anzahl der effektiven Windungen N0 im Zustand einer natürlichen Länge, bevor die Schraubenfeder 69 eingestellt wird, und einen Wert aufweisen, der in etwa einer ganzen Zahl entspricht. Daher kann die vorliegende Konfiguration die laterale Kraft der Schraubenfeder 69 auf eine schwache Kraft verringern, wodurch eine Verkippung des Zahnstangenhalters 67 verhindert oder verringert und somit die Bedienbarkeit des Zahnstangenhalters 67 verbessert wird.
[Dritte Ausführungsform]
11 zeigt eine Querschnittsansicht der Hauptabschnitte, die eine elektrische Bremse (die fahrzeugmontierte Vorrichtung) 80 gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt.
Ein Koaxialmotor 81 umfasst einen Stator, der an einem Gehäuse (das Gehäuseelement) 82 befestigt ist, und eine Mutter (einen Rotor) 83, die mit einem vom Stator erzeugten Luftspalt angeordnet ist. Die Mutter 83 wird über ein Lager 84 auf dem Gehäuse 82 gestützt. Ein Kugelgewindemechanismus 85 wandelt eine Mutter-Drehkraft des Koaxialmotors 81 in eine axiale Schubkraft um und überträgt diese auf eine Welle (das Vorspannzielelement) 86. Eine Schraubenfeder 88 wird in einem komprimierten Zustand zwischen einer Innenwand 82a des Gehäuses 82 und der Welle 86 im Gehäuse 82 (der Aufnahmeabschnitt) eingesetzt. Die Schraubenfeder 88 ist eine Kegelfeder und spannt die Welle 86 nach hinten vor (rechts in 11). In der elektrischen Bremse 80 wird, wenn der Koaxialmotor 81 drehbar angetrieben wird, eine Stange 87, die fest zusammengebaut mit der Welle 86 ausgebildet ist, nach vorne bewegt (links in 11), um so Bremsbeläge einer Bremszange gegen einen Scheibenrotor zu drücken, wodurch eine Bremskraft auf ein Rad übertragen wird. Wenn der Antrieb des Koaxialmotors 81 angehalten wird, wird die Stange 87 aufgrund der Vorspannkraft der Schraubenfeder 88 nach hinten bewegt, wodurch zwischen den Bremsbelägen und dem Scheibenrotor ein vorbestimmter Abstand gebildet wird.
Die Schraubenfeder 88 gemäß der dritten Ausführungsform ist derart ausgebildet, dass sie den Bedingungen, die durch die Gleichung 1 und die Gleichung 3 gemäß der ersten Ausführungsform ausgedrückt sind, genügt. Aufgrund dieser Konstruktion kann sich die Anzahl der effektiven Windungen N1 der Schraubenfeder 88 im eingestellten Zustand näher einer ganzen Zahl annähern, als die Anzahl der effektiven Windungen 80 bei einer natürlichen Länge N0, bevor die Schraubenfeder 88 eingestellt wird, und einen Wert aufweisen, der etwa einer ganzen Zahl entspricht. Daher kann die vorliegende Konfiguration die laterale Kraft der Schraubenfeder 88 auf eine schwache Kraft verringern, wodurch eine Verkippung der Mutter 88 verhindert oder verringert und somit die Funktionsfähigkeit des Kugelgewindemechanismus 85 verbessert wird.
[Vierte Ausführungsform]
Eine vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hinsichtlich des Aufbaus der Steuerventilfeder 30, um die durch die Gleichung 1 und die durch die Gleichung 3 ausgedrückten Bedingungen gemäß der ersten Ausführungsform zu erfüllen. Aufgrund dieser Konstruktion kann die Anzahl der effektiven Windungen N1 der Steuerventilfeder 30 im eingestellten Zustand näher an einer ganzen Zahl liegen als die Anzahl der effektiven Windungen N0 bei einer natürlichen Längen, bevor die Steuerventilfeder 30 eingestellt wird, und in etwa einen ganzzahligen Wert aufweisen. Dadurch kann die laterale Kraft der Steuerventilfeder 30 verringert werden. Der Kolben (das Vorspannelement) 29 benötigt ein radiales Spiel, um in dem Ventilloch (dem Aufnahmeabschnitt) 28 im vorderen Körper (dem Gehäuseelement) 2 bewegt zu werden und kann stark geneigt werden, wenn die laterale Kraft der Steuerventilfeder 30 groß ist. Somit kann die vorliegende Konfiguration einen stabilen Betrieb des Kolbens 29 erreichen, indem die laterale Kraft der Steuerventilfeder 30 verringert wird.
In der folgenden Beschreibung werden technische Ideen beschrieben, die sich aus den oben beschriebenen Ausführungsformen ergeben.
Eine fahrzeugmontierte Vorrichtung mit einer Vorspannstruktur unter Verwendung einer Schraubenfeder umfasst in einer Konfiguration davon ein Gehäuseelement, das einen Aufnahmeabschnitt darin aufweist, ein Vorspannzielelement, das beweglich in dem Aufnahmeabschnitt vorgesehen ist, und die Schraubenfeder, die in dem Aufnahmeabschnitt vorgesehen ist. Die Schraubenfeder ist konfiguriert, um das Vorspannzielelement vorzuspannen. Die Schraubenfeder befindet sich in einem komprimierten Zustand in dem Aufnahmeabschnitt. Wenn N1 und n1 jeweils die Anzahl der effektiven Windungen und einen Wert einer ganzen Zahl der Anzahl der effektiven Windungen der Schraubenfeder im komprimierten Zustand darstellen, und N0 und n0 jeweils die Anzahl der effektiven Windungen und einen Wert einer ganzen Zahl der Anzahl der effektiven Windungen der Schraubenfeder darstellen, wenn eine Länge der Schraubenfeder eine natürliche Länge ist, erfüllt die Schraubenfeder eine Gleichung 1: 0 ≦ N1 - n1 ≦ 0,25 oder eine Gleichung 2: 0,75 ≦ N1 - n1 < 1. Wenn die Anzahl der effektiven Windungen N1 der Schraubenfeder im komprimierten Zustand die Gleichung 1 erfüllt, erfüllt die Schraubenfeder eine Gleichung 3: N1 - n1 < N0 - n0. Wenn die Anzahl der effektiven Windungen N1 der Schraubenfeder im komprimierten Zustand die Gleichung 2 erfüllt, erfüllt die Schraubenfeder eine Gleichung 4: N0 - n0 < N1 - n1.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Konfiguration weist die Schraubenfeder gemäß der zuvor beschriebenen Konfiguration eine nichtlineare Verformungskennlinie auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Konfiguration weist die Schraubenfeder gemäß einer der zuvor beschriebenen Konfigurationen eine tonnenförmige Form auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Konfiguration umfasst das Gehäuseelement gemäß einer der zuvor beschriebenen Konfigurationen einen Hydraulikfluidkanal, in dem Hydraulikfluid strömt, und einen Begrenzungsabschnitt, der konfiguriert ist, um eine Bewegung des Vorspannzielelements auf einer Seite in Bewegungsrichtung des Vorspannzielelements zu begrenzen. Die Schraubenfeder ist auf der anderen Seite in Bewegungsrichtung des Vorspannzielelements vorgesehen. Das Vorspannzielelement ist ein Ventilkörper, und das Vorspannzielelement ist durch die Schraubenfeder in Richtung des Begrenzungsabschnitts vorgespannt und schaltet einen Verbindungszustand des Hydraulikfluidkanals, indem es von einem ersten Zustand in Anlage an den Begrenzungsabschnitt gegen die Vorspannkraft der Schraubenfeder in einen zweiten Zustand bewegt wird, der von dem Begrenzungsabschnitt beabstandet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Konfiguration ist der Begrenzungsabschnitt gemäß einer der zuvor beschriebenen Konfigurationen ein Ventilsitz, an dem das Vorspannzielelement anliegt. Das Vorspannzielelement ist ein Einwegventil, das im ersten Zustand und im zweiten Zustand die Verbindung durch den Hydraulikfluidkanal jeweils blockiert und herstellt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Konfiguration ist eine Mittelachse gemäß einer der zuvor beschriebenen Konfigurationen als eine imaginäre Linie definiert, die durch eine Mitte des Aufnahmeabschnitts in einem Querschnitt des Aufnahmeabschnitts senkrecht zu einer Achse verläuft, die sich in Bewegungsrichtung des Vorspannzielelements erstreckt. Die imaginäre Linie erstreckt sich parallel zu der Achse. Der Ventilsitz, der als Begrenzungsabschnitt dient, umfasst ein Durchgangsloch, das ein Axialloch ist, das in dem Begrenzungsabschnitt vorgesehen ist, um sich in eine Richtung der Achse zu erstrecken. Das Durchgangsloch ist so vorgesehen, dass seine gebildete Position in einem Querschnitt des Begrenzungsabschnitts senkrecht zur Richtung der Achse etwa in der Mitte des Querschnitts des Aufnahmeabschnitts angeordnet ist. Der Ventilsitz umfasst ferner einen Ventilsitzabschnitt, der auf der anderen Seite des Ventilsitzes in Bewegungsrichtung vorgesehen ist. Der Ventilsitzabschnitt ist ringförmig ausgebildet, um das Durchgangsloch zu umgeben. Der Ventilsitzabschnitt ist so angeordnet, dass seine Mitte in einem Querschnitt senkrecht zur Richtung der Achse von der Mittelachse versetzt ist. Der Ventilkörper, der als Vorspannelement dient, weist eine kugelförmige Form auf, die das Durchgangsloch öffnet und schließt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Konfiguration gemäß einer der zuvor beschriebenen Konfigurationen ist der Ventilsitzabschnitt so ausgebildet, dass er eine Gleichung 5: F1 > F2 + F3 erfüllt, wenn F1, F2 und F3 jeweils eine Komponente in radialer Richtung in Bezug auf die Mittelachse, die in einem Druck des Hydraulikfluids in dem Durchgangsloch enthalten ist, den der Ventilkörper in einem inneren Bereich in Bezug auf den ringförmigen Ventilsitzabschnitt bei Anlage des Ventilkörpers an den Ventilsitzabschnitt aufnimmt, eine Kraft in radialer Richtung in Bezug auf die Mittelachse, die die Komponente F1 aufgrund einer Neigung des Ventilkörpers in Bezug auf die Mittelachse reduziert, und eine Kraft der Vorspannkraft der Schraubenfeder in radialer Richtung in Bezug auf die Mittelachse, die die Komponente F1 reduziert, darstellen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Konfiguration gemäß einer der zuvor beschriebenen Konfigurationen umfasst der Hydraulikfluidkanal einen ersten Hydraulikfluidkanal und einen zweiten Hydraulikfluidkanal. Das Vorspannzielelement ist ein Steuerventilkörper, der einen Verbindungszustand so schaltet, dass der erste Hydraulikfluidkanal im ersten Zustand in den Verbindungszustand gebracht wird und der zweite Hydraulikfluiddurchgang im zweiten Zustand in den Verbindungszustand gebracht wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Konfiguration gemäß einer der zuvor beschriebenen Konfigurationen erfüllt die Schraubenfeder die Gleichung 1.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Konfiguration gemäß einer der zuvor beschriebenen Konfigurationen ist die Schraubenfeder so ausgebildet, dass ein Wicklungsabstand derselben an beiden Endabschnitten kürzer ist als an einem mittleren Abschnitt in Bewegungsrichtung des Vorspannzielelements.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Konfiguration gemäß einer der zuvor beschriebenen Konfigurationen ist das Vorspannzielelement eine Mutter einer Kugelgewindespindel.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Konfiguration gemäß einer der zuvor beschriebenen Konfigurationen ist das Vorspannzielelement ein Zahnstangenhalter, der eine Zahnstange eines Zahnstangengetriebes vorspannt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und umfasst verschiedene Modifikationen. So wurden beispielsweise die oben beschriebenen Ausführungsformen zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben, wobei sich die vorliegende Erfindung nicht unbedingt auf die Konfiguration mit allen beschriebenen Merkmalen beschränkt. Ferner kann ein Teil der Konfiguration einer Ausführungsform durch die Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzt werden, und einige Ausführungsformen können auch mit einer Konfiguration einer anderen Ausführungsform realisiert werden, die der Konfiguration dieser Ausführungsform hinzugefügt wird. Darüber hinaus kann jede Ausführungsform auch mit einer anderen Konfiguration realisiert werden, die in Bezug auf einen Teil der Konfiguration dieser Ausführungsform hinzugefügt, entfernt oder ersetzt wird.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht unter der Pariser Verbandsübereinkunft die Priorität für die am 1. November 2016 eingereichte japanische Patentanmeldung Nr. 2016 - 213973 . Die gesamte Offenbarung der am 1. November 2016 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-213973 einschließlich der Beschreibung, der Ansprüche, der Zeichnungen und der Zusammenfassung ist hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen.
Bezugszeichenliste

1: Verstellbare Flügelzellenpumpe (fahrzeugmontierte Vorrichtung)
2: Vorderer Körper (Gehäuseelement)
29: Spule (Gehäuseelement)
30: Steuerventilfeder (Schraubenfeder)
34: Ventilloch (enthält Abschnitt)
35: Kugel (Zielkörper mit Vorspannung)
37: Entlastungsventilfeder (Spiralfeder)
60: Zahnstangenlenkvorrichtung (fahrzeugmontierte Vorrichtung)
64: Gehäuse (Gehäuseelement)
66: Zahnstangenhalterabschnitt (Aufnahmeabschnitt)
67: Zahnstangenhalter (Vorspannzielelement)
69: Schraubenfeder
80: elektrische Bremse (fahrzeugmontierte Vorrichtung)
82: Gehäuse (Gehäuseelement)
86: Welle (Vorspannzielelement)
88: Schraubenfeder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 201282762 [0003]
JP 2016 [0066]
JP 213973 [0066]
JP 2016213973 [0066]

Claims

Fahrzeugmontierte Vorrichtung mit einer Vorspannstruktur unter Verwendung einer Schraubenfeder, wobei die fahrzeugmontierte Vorrichtung umfasst: ein Gehäuseelement, das einen Aufnahmeabschnitt darin aufweist; ein Vorspannzielelement, das beweglich in dem Aufnahmeabschnitt vorgesehen ist; und eine Schraubenfeder, die in dem Aufnahmeabschnitt vorgesehen und konfiguriert ist, um das Vorspannzielelement vorzuspannen, wobei die Schraubenfeder in dem Aufnahmeabschnitt in einem komprimierten Zustand versetzt ist, wobei, wenn N1 und n1 jeweils die Anzahl der effektiven Windungen und einen Wert einer ganzen Zahl der Anzahl der effektiven Windungen der Schraubenfeder im komprimierten Zustand darstellen, und N0 und n0 jeweils die Anzahl der effektiven Windungen und einen Wert einer ganzen Zahl der Anzahl der effektiven Windungen der Schraubenfeder darstellen, wenn eine Länge der Schraubenfeder eine natürliche Länge ist, die Schraubenfeder eine Gleichung 1: 0 ≦ N1 - n1 ≦ 0,25 oder eine Gleichung 2: 0,75 ≦ N1 - n1 < 1 erfüllt, wobei, wenn die Anzahl der effektiven Windungen N1 der Schraubenfeder im komprimierten Zustand die Gleichung 1 erfüllt, die Schraubenfeder eine Gleichung 3: N1 - n1 < N0 - n0 erfüllt, und wobei, wenn die Anzahl der effektiven Windungen N1 der Schraubenfeder im komprimierten Zustand die Gleichung 2 erfüllt, die Schraubenfeder eine Gleichung 4: N0 - n0 < N1 - n1 erfüllt.
Fahrzeugmontierte Vorrichtung mit der Vorspannstruktur unter Verwendung der Schraubenfeder nach Anspruch 1, wobei die Schraubenfeder eine nichtlineare Verformungskennlinie aufweist.
Fahrzeugmontierte Vorrichtung mit der Vorspannstruktur unter Verwendung der Schraubenfeder nach Anspruch 2, wobei die Schraubenfeder eine tonnenförmige Form aufweist.
Fahrzeugmontierte Vorrichtung mit der Vorspannstruktur unter Verwendung der Schraubenfeder nach Anspruch 1, wobei das Gehäuseelement einen Hydraulikfluidkanal, in dem Hydraulikfluid strömt, und einen Begrenzungsabschnitt umfasst, der konfiguriert ist, um eine Bewegung des Vorspannzielelements auf einer Seite in einer Bewegungsrichtung des Vorspannzielelements zu begrenzen, wobei die Schraubenfeder auf der anderen Seite in Bewegungsrichtung des Vorspannzielelements vorgesehen ist, und wobei das Vorspannzielelement ein Ventilkörper ist, und das Vorspannzielelement durch die Schraubenfeder in Richtung des Begrenzungsabschnitts vorgespannt ist und einen Verbindungszustand des Hydraulikfluidkanals schaltet, indem es von einem ersten Zustand in Anlage an den Begrenzungsabschnitt gegen die Vorspannkraft der Schraubenfeder in einen zweiten Zustand bewegt wird, der von dem Begrenzungsabschnitt beabstandet ist.
Fahrzeugmontierte Vorrichtung mit der Vorspannstruktur unter Verwendung der Schraubenfeder nach Anspruch 4, wobei der Begrenzungsabschnitt ein Ventilsitz ist, an dem das Vorspannzielelement anliegt, und wobei das Vorspannzielelement ein Einwegventil ist, das im ersten Zustand und im zweiten Zustand die Verbindung durch den Hydraulikfluidkanal jeweils blockiert und herstellt.
Fahrzeugmontierte Vorrichtung mit der Vorspannungsstruktur unter Verwendung der Schraubenfeder nach Anspruch 5, wobei, wenn eine Mittelachse als eine imaginäre Linie definiert ist, die durch eine Mitte des Aufnahmeabschnitts in einem Querschnitt des Aufnahmeabschnitts senkrecht zu einer Achse verläuft, die sich in Bewegungsrichtung des Vorspannzielelements erstreckt, wobei sich die imaginäre Linie parallel zu der Achse erstreckt, umfasst der Ventilsitz, der als Begrenzungsabschnitt dient, ein Durchgangsloch, das ein Axialloch ist, das in dem Begrenzungsabschnitt vorgesehen ist, um sich in eine Richtung der Achse zu erstrecken, wobei das Durchgangsloch so vorgesehen ist, dass seine gebildete Position in einem Querschnitt des Begrenzungsabschnitts senkrecht zur Richtung der Achse etwa in der Mitte des Querschnitts des Aufnahmeabschnitts angeordnet ist, und einen Ventilsitzabschnitt, der auf der anderen Seite des Ventilsitzes in Bewegungsrichtung vorgesehen ist, wobei der Ventilsitzabschnitt ringförmig ausgebildet ist, um das Durchgangsloch zu umgeben, wobei der Ventilsitzabschnitt so angeordnet ist, dass seine Mitte in einem Querschnitt senkrecht zur Richtung der Achse von der Mittelachse versetzt ist, und wobei der Ventilkörper, der als Vorspannelement dient, eine kugelförmige Form aufweist, die das Durchgangsloch öffnet und schließt.
Fahrzeugmontierte Vorrichtung mit der Vorspannungsstruktur unter Verwendung der Schraubenfeder nach Anspruch 6, wobei, wenn F1, F2 und F3 jeweils eine Komponente in radialer Richtung in Bezug auf die Mittelachse, die in einem Druck des Hydraulikfluids in dem Durchgangsloch enthalten ist, den der Ventilkörper in einem inneren Bereich in Bezug auf den ringförmigen Ventilsitzabschnitt bei Anlage des Ventilkörpers an den Ventilsitzabschnitt aufnimmt, eine Kraft in radialer Richtung in Bezug auf die Mittelachse, die die Komponente F1 aufgrund einer Neigung des Ventilkörpers in Bezug auf die Mittelachse reduziert, und eine Kraft der Vorspannkraft der Schraubenfeder in radialer Richtung in Bezug auf die Mittelachse, die die Komponente F1 reduziert, darstellen, ist der Ventilsitzabschnitt so ausgebildet, dass er eine Gleichung 5: F1 > F2 + F3 erfüllt.
Fahrzeugmontierte Vorrichtung mit der Vorspannungsstruktur unter Verwendung der Schraubenfeder nach Anspruch 4, wobei der Hydraulikfluidkanal einen ersten Hydraulikfluidkanal und einen zweiten Hydraulikfluidkanal umfasst, und wobei das Vorspannzielelement ein Steuerventilkörper ist, der einen Verbindungszustand so schaltet, dass der erste Hydraulikfluidkanal im ersten Zustand in den Verbindungszustand gebracht wird und der zweite Hydraulikfluiddurchgang im zweiten Zustand in den Verbindungszustand gebracht wird.
Fahrzeugmontierte Vorrichtung mit der Vorspannstruktur unter Verwendung der Schraubenfeder nach Anspruch 1, wobei die Schraubenfeder die Gleichung 1 erfüllt.
Fahrzeugmontierte Vorrichtung mit der Vorspannstruktur unter Verwendung der Schraubenfeder nach Anspruch 1, wobei die Schraubenfeder so ausgebildet ist, dass ein Wicklungsabstand derselben an beiden Endabschnitten kürzer ist als an einem mittleren Abschnitt in Bewegungsrichtung des Vorspannzielelements.
Fahrzeugmontierte Vorrichtung mit der Vorspannungsstruktur unter Verwendung der Schraubenfeder nach Anspruch 1, wobei das Vorspannzielelement eine Mutter einer Kugelgewindespindel ist.
Fahrzeugmontierte Vorrichtung mit der Vorspannungsstruktur unter Verwendung der Schraubenfeder nach Anspruch 1, wobei das Vorspannzielelement ein Zahnstangenhalter ist, der eine Zahnstange eines Zahnstangengetriebes vorspannt