DE10113140A1 - Elektromechanische Lenkunterstützungseinrichtung für ein Fahrzeug - Google Patents
Elektromechanische Lenkunterstützungseinrichtung für ein FahrzeugInfo
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- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0409—Electric motor acting on the steering column
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Abstract
Eine elektromechanische Lenkunterstützungseinrichtung für ein Fahrzeug weist einen Elektromotor mit einem fest in einem Gehäuse angeordneten Stator und einem im Gehäuse drehbar gelagerten Rotor auf, welcher über eine Koppeleinrichtung eine Lenkstellwelle antreibt, die eine Lenksäule im Fahrzeug verstellt. DOLLAR A Im Übertragungsweg zwischen Rotor und Lenkstellwelle ist ein der Koppeleinrichtung zugeordnetes elastisches Deformationselement vorgesehen.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Lenkun
terstützungseinrichtung für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
Aus der Druckschrift DE 198 34 870 A1 ist eine elektromechani
sche Lenkunterstützungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug be
kannt, die einen elektrischen Stellmotor umfasst, welcher von
Steilsignalen einer Regel- und Steuereinheit beaufschlagt wird
und über ein Getriebe ein Lenkungsstellelement einer Zahnstan
genlenkung betätigt, wodurch der gewünschte Lenkwinkel einge
stellt wird.
Üblicherweise werden in derartigen Lenkunterstützungseinrich
tungen als Stellmotor Elektromotoren mit einem gehäusefesten
Stator und einem drehbar gelagerten Rotor eingesetzt, der das
als Lenkstellwelle ausgebildete Lenkstellelement antreibt, wo
bei die Lenkstellwelle durch den Rotor geführt ist und koaxial
zu diesem umläuft. Eine Stirnseite der Lenkstellwelle weist ein
Schneckengewinde auf, welches mit einem entsprechend ausgebil
deten Schneckenrad der Lenksäule kämmt, wodurch die gewünschte
Lenkbewegung erzeugt wird.
Die Rotorbewegung wird über das Koppelgetriebe etwa in einem
Verhältnis von 20 : 1 auf die Lenkstellwelle übersetzt, wobei
diese Herabsetzung der Lenkstellwellendrehzahl mit einer ent
sprechenden Momentenerhöhung einhergeht. Dies hat zur Folge,
dass stoßartige Anregungen, welche über die Fahrbahn auf das
Lenksystem einwirken, und schnelle Lenkmanöver am Lenkrad mit
hoher Verstärkung auf den Elektromotor übertragen werden, des
sen hohes Trägheitsmoment derartigen Anregungen und Stößen ent
gegensteht, wodurch hohe Kraftspitzen in den Verzahnungen und
Lagerungen der Lenkunterstützungseinrichtung entstehen können.
Diese Kraftspitzen führen zu einer starken Materialbelastung
und erzeugen außerdem unerwünschte Klackgeräusche.
Der Erfindung liegt-das Problem zugründe, mechanische Belastun
gen und unerwünschte Geräuschentwicklungen in Lenkunterstüt
zungseinrichtungen zu reduzieren.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An
spruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist im Übertragungsweg zwischen Rotor und Lenk
stellwelle ein elastisch nachgebendes Deformationselement ange
ordnet, welches als Teil der Koppeleinrichtung zwischen Rotor
und Lenkstellwelle im Rahmen seiner Deformation eine Relativbe
wegung zwischen Rotor und Lenkstellwelle erlaubt, wodurch die
Trägheitsmasse des Elektromotors zumindest in Bezug auf stoßar
tige Anregungen im Lenksystem von der Lenksäule und der Lenk
stellwelle entkoppelt wird. Derartige stoßähnliche Anregungen
führen zu einer Verformung des Deformationselementes, das ins
besondere auch über dämpfende Eigenschaften verfügt, so dass
Kraftspitzen im Übertragungsweg über das Deformationselement
kompensiert oder zumindest stark reduziert werden und Rückwir
kungen auf den Rotor des Elektromotors unterbleiben bzw. auf
ein unschädliches Niveau gedrückt werden. Dies führt zu einer
deutlichen mechanischen Entlastung, wodurch die Standzeit der
Lenkunterstützungseinrichtung erhöht wird. Außerdem werden
Klackgeräusche vermieden.
Die Erzeugung und Übertragung der Lenkbewegung vom Elektromotor
auf die Lenksäule wird dagegen durch das Deformationselement
nicht beeinträchtigt. Auf Grund der hohen Umdrehungsgeschwin
digkeit des Elektromotors wird bei einem Anfahren des Motors
das Deformationselement innerhalb einer sehr kurzen Zeit bis in
eine stationäre Position verformt, in der ein Kräftegleichge
wicht zwischen den am Deformationselement angreifenden Bautei
len herrscht, woraufhin die Bewegungsübertragung von Rotor auf
Lenkstellwelle beginnt. Der durch die Verformung des Deformationselementes entstehende Zeitverlust bei der Bewegungsübertra
gung von Rotor auf Lenkstellwelle ist vernachlässigbar klein.
Dies gilt sowohl bei einer Untersetzung als auch bei einer di
rekten Übersetzung im Verhältnis 1 : 1 von Rotor auf Lenkstell
welle.
Im regulären Lenkbetrieb wird vom Rotor eine auf die Koppelein
richtung einwirkende Stellkraft erzeugt, die üblicherweise
deutlich geringer ist als die durch stoßartige Anregungen oder
heftige Lenkbewegungen erzeugten Kraftspitzen, die über die
Lenkstellwelle und die Koppeleinrichtung auf den Rotor zurück
übertragen werden. Das durchschnittliche, vom Rotor erzeugte
Kraftniveau bewirkt eine der Kompressibilität des Materials des
Deformationselements entsprechende Verformung, wobei genügend
Verformungsspielraum im Deformationselement verbleibt, um die
hohen, stoßartigen Kraftspitzen zu kompensieren.
Zweckmäßig ist die Lenkstellwelle koaxial in dem hohlzylind
risch ausgebildeten Rotor gelagert; Lenkstellwelle und Rotor
laufen um eine gemeinsame Drehachse um. In dieser bevorzugten
Ausführung ist das Deformationselement als ein in Drehrichtung
wirkender Drehdämpfer ausgebildet, wodurch im Rahmen der Ver
formbarkeit des Deformationselementes zwischen Lenkstellwelle
und Rotor eine geringfügige Relativdrehung ermöglicht wird.
Diese Relativdrehung ermöglicht die Entkopplung der Trägheits
masse des Elektromotors von der Lenksäule und Lenkstellwelle im
Falle plötzlich auftretender, hoher Kraftspitzen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der die Lenk
stellwelle umgreifende Rotor unmittelbar auf der Lenkstellwelle
gelagert, vorzugsweise über Kunststoffhülsen, die auf der Lenk
stellwelle aufsitzen. Der Rotor ist in dieser Ausführung vom
Gehäuse der Lenkunterstützungseinrichtung entkoppelt, wodurch
felderregte Motorgeräusche reduziert werden können.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, einen in Richtung der Lenk
stellwellen-Drehachse wirkenden Translationsdämpfer zwischen
Rotor und Lenkstellwelle vorzusehen, welcher Längsschwingungen
des Rotors dämpft. Der Translationsdämpfer stellt ein weiteres
Deformationselement dar, das vorteilhaft zusätzlich, gegebenen
falls aber auch alternativ zum Drehdämpfer vorgesehen sein
kann. Der Translationsdämpfer bewirkt außerdem eine größere
Laufruhe des Rotors. Der Translationsdämpfer ist bevorzugt als
Gummielement ausgeführt, der fest mit der Lenkstellwelle ver
bunden ist und in eine Ausnehmung im Rotor einragt.
Die Koppeleinrichtung zwischen Rotor und Lenkstellwelle kann
als 1 : 1-Übertragungseinrichtung ausgeführt sein, wobei in die
sem Fall eine Untersetzung auf die Lenksäule durch eine ent
sprechende Gewindesteigung im Schneckengewinde zwischen Lenk
stellwelle und Lenksäule erzielt wird.
Der Drehdämpfer zwischen Rotor und Lenkstellwelle ist vorteil
haft an einer Stirnseite des Rotors angeordnet. Der Drehdämpfer
kann hierbei an einer stirnseitigen Verzahnung am Rotor gehal
ten sein. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass auch die
gesamte Koppeleinrichtung an der Stirnseite des Rotors angeord
net werden kann und somit auf eine konstruktiv aufwendige In
tegration der Koppeleinrichtung bzw. des Deformationselementes
in das Rotorinnere verzichtet werden kann.
Es kann gegebenenfalls zweckmäßig sein, eine translatorisch
verschiebbare Lenkstellwelle vorzusehen, deren Translationsbe
wegung über einen Spindelantrieb erzeugt wird. Die Transläti
onsbewegung kann durch eine auf einem Außengewinde der Lenk
stellwelle aufsitzende Gewindemutter, die vom Rotor in Drehung
versetzt wird, generiert werden.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren
Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu ent
nehmen, in der eine Lenkunterstützungseinrichtung im Schnitt
dargestellt ist.
Die Lenkunterstützungseinrichtung 1 für ein Fahrzeug umfasst
einen in einem Gehäuse 2 angeordneten Elektromotor, bestehend
aus einem gehäusefest gehaltenen Stator 4 und einem im Stator 4
drehbar um eine Drehachse 7 gelagerten Rotor 5. Der Elektromo
tor 3 ist über eine nicht dargestellte Regel- und Steuereinheit
in Abhängigkeit des aktuellen Lenkwinkels sowie gegebenenfalls
weiterer Zustands- und Betriebsgrößen des Fahrzeuges einzustel
len.
Im hohlzylindrischen Rotor 5 ist eine Lenkstellwelle 6 gela
gert, welche koaxial zum Rotor 5 angeordnet ist und um die
gleiche Drehachse 7 wie der Rotor umläuft. Die Lenkstellwelle
ist über gehäusefeste Lager 8 und 9 drehbar gehalten. An einer
Stirnseite kämmt die Lenkstellwelle 6 über ein Schneckengewinde
10 mit einer Lenksäule 11 des Fahrzeugs.
Die Bewegungsübertragung von Rotor 5 auf Lenkstellwelle 6 er
folgt über eine Koppeleinrichtung 12, die einen elastisch ver
formbaren und mit Dämpfungseigenschaften ausgestatteten Dreh
dämpfer 13 umfasst, der im Übertragungsweg zwischen Rotor und
Lenkstellwelle liegt. Der Drehdämpfer 13 ist an einer Stirnseite
des Rotors 5 angeordnet und an einer Verzahnung 14 am Rotor
gehalten, welche insbesondere mit dem Rotor vergossen ist. Auf
der Lenkstellwelle 6 sitzt ein Befestigungselement 15 auf, an
dem der Drehdämpfer 13 ebenfalls gehalten ist. Auf Grund seiner
Deformationseigenschaften sowie seiner Dämpfungseigenschaften
ist der Drehdämpfer 13 in der Lage, Stöße und kurzzeitige Lenk
ausschläge zu kompensieren.
Der Rotor 5 ist unmittelbar und ausschließlich auf der Lenk
stellwelle 6 gelagert. Hierfür sind auf die Lenkstellwelle 6
zweckmäßig aus Kunststoff gefertigte Hülsen 16 und 17 aufge
schoben, welche den Rotor 5 statisch lagern und außerdem eine
Relativdrehung des Rotors 5 gegenüber der Lenkstellwelle 6 er
möglichen. Die Kunststoffhülsen 16 und 17 sind jeweils im Be
reich der Stirnseiten des Rotors angeordnet, jedoch im Wesent
lichen axial in den Rotor 5 integriert.
Weiterhin ist ein Gummielement 18 zwischen Rotor 5 und Lenk
stellwelle 6 vorgesehen, das ebenfalls die Funktion eines De
formationselementes übernimmt, jedoch in Längsrichtung, also in
Richtung der Drehachse 7, nachgiebig und vorteilhaft auch dämp
fend wirkt. Das Gummielement 18 ist fest mit der Lenkstellwelle
6 verbunden und ragt in eine ringförmige Ausnehmung im Rotor 5
ein. Translatorische Längsschwingungen des Rotors 5 relativ zur
Lenkstellwelle 6 werden über das Gummielement 18 abgepuffert.
Das Gummielement 18 befindet sich axial in der Mitte des Rotors
5.
1
Lenkunterstützungseinrichtung
2
Gehäuse
3. Elektromotor
3. Elektromotor
4
Stator
5
Rotor
6
Lenkstellwelle
7
Drehachse
8
Lager
9
Lager
10
Schneckengewinde
11
Lenksäule
12
Koppeleinrichtung
13
Drehdämpfer
14
Verzahnung.
15
Befestigungselement
16
Kunststoffhülse
12
Kunststoffhülse
18
Gummielement
Claims (9)
1. Elektromechanische Lenkunterstützungseinrichtung für ein
Fahrzeug, mit einem Elektromotor (3), der einen fest in einem
Gehäuse (2) angeordneten Stator (4) und einen im Gehäuse (2)
drehbar gelagerten Rotor (5) aufweist, welcher über eine Kop
peleinrichtung (12) eine Lenkstellwelle (6) antreibt, die eine
Lenksäule (11) im Fahrzeug verstellt,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Übertragungsweg zwischen Rotor (5) und Lenkstellwelle
(6) ein der Koppeleinrichtung (12) zugeordnetes elastisches De
formationselement vorgesehen ist.
2. Lenkunterstützungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Deformationselement als ein in Drehrichtung des Rotors
(5) wirkender Drehdämpfer (13) ausgebildet ist.
3. Lenkunterstützungseinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Drehdämpfer (13) an einer Stirnseite des Rotors (5)
angeordnet ist.
4. Lenkunterstützungseinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Drehdämpfer (13) an einer stirnseitigen, am Rotor (5)
angegossenen Verzahnung (14) gehalten ist.
5. Lenkunterstützungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rotor (5) die Lenkstellwelle (6) umgreift und auf der
Lenkstellwelle (6) gelagert ist.
6. Lenkunterstützungseinrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lager als Kunststoffhülsen (16, 17) ausgeführt sind,
die auf der Lenkstellwelle (6) aufsitzen.
7. Lenkunterstützungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Deformationselement als ein in Richtung der Lenkstell
wellen-Drehachse (7) wirkender Translationsdämpfer ausgebildet
ist.
8. Lenkunterstützungseinrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Translationsdämpfer als Gummielement (18) ausgeführt
ist, das fest mit der Lenkstellwelle (6) verbunden ist und in
eine Ausnehmung im Rotor (5) einragt.
9. Lenkunterstützungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lenkstellwelle (6) über Lager (8, 9) im Gehäuse (2)
abgestützt ist, wobei die Lager (8, 9) im Bereich der Stirnsei
ten des Rotors (5) angeordnet sind.
Priority Applications (2)
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DE2001113140 DE10113140A1 (de) | 2001-03-17 | 2001-03-17 | Elektromechanische Lenkunterstützungseinrichtung für ein Fahrzeug |
PCT/EP2002/002898 WO2002085688A1 (de) | 2001-03-17 | 2002-03-15 | Elektromechanische lenkunterstützungseinrichtung für ein fahrzeug |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001113140 DE10113140A1 (de) | 2001-03-17 | 2001-03-17 | Elektromechanische Lenkunterstützungseinrichtung für ein Fahrzeug |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10113140A1 true DE10113140A1 (de) | 2002-09-19 |
Family
ID=7678000
Family Applications (1)
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---|---|
DE (1) | DE10113140A1 (de) |
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- 2001-03-17 DE DE2001113140 patent/DE10113140A1/de not_active Withdrawn
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2002
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2002085688A1 (de) | 2002-10-31 |
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