DE10141199A1 - Elektrische Servolenkvorrichtung - Google Patents
Elektrische ServolenkvorrichtungInfo
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Abstract
Es wird eine elektrische Servolenkvorrichtung bereitgestellt, welche einen Antrieb hat, welcher eine Lenkhilfskraft in Abhängigkeit von einem Drehmoment erzeugt, welches durch eine Lenkwelle übertragen wird. Der Außenumfang der Lenkwelle ist durch einen Drehmomentsensor abgedeckt, welcher das Drehmoment detektiert. Die Drehbewegung des Antriebs wird auf die Lenkwelle über eine Reduktionsgetriebeeinrichtung übertragen, welche ein getriebenes Zahnrad auf der Lenkwelle und ein treibendes Zahnrad hat, welches mit dem getriebenen Zahnrad zusammenarbeitet. Der Drehmomentsensor ist zwischen dem getriebenen Zahnrad und dem Lenkrad angeordnet. Das Gehäuse hat einen Abschnitt, welcher die Lenkwelle zwischen dem Lenkrad und dem Drehmomentsensor abdeckt, und einen Abschnitt, welcher den Drehmomentsensor abdeckt. Das Gehäuse ist aus einem einzigen Metallrohrteil durch plastische Verformung ausgebildet.
Description
Die Erfindung befaßt sich mit einer elektrischen Servolenkvorrichtung, welche
das über eine Lenkwelle übertragene Lenkmoment mit Hilfe eines Drehmo
mentsensors detektiert und eine Lenkhilfskraft mittels eines elektrischen
Antriebes in Abhängigkeit von dem detektierten Drehmoment bereitstellt.
Übliche elektrische Servolenkvorrichtungen weisen eine Lenkwelle auf, welche
durch Betätigung eines Lenkrads verdreht wird. Ein Drehmomentsensor ist um
den Umfang der Lenkwelle angeordnet und erfaßt das Drehmoment, welches
mit Hilfe der Lenkwelle übertragen wird. Ein elektrischer Antrieb erzeugt eine
Lenkhilfskraft in Abhängigkeit von dem detektierten Drehmoment. Eine Reduk
tionsgetriebeeinrichtung bzw. eine Untersetzungsgetriebeeinrichtung überträgt
die Drehbewegung des Antriebs auf die Lenkwelle. Die Untersetzungsgetrie
beeinrichtung umfaßt ein getriebenes Zahnrad, welches an der Lenkwelle
angeordnet ist, und ein treibendes Zahnrad, welches mit dem getriebenen
Zahnrad zusammenarbeitet. Der Drehmomentsensor ist zwischen dem Lenk
rad und dem getriebenen Zahnrad angeordnet.
Ferner weisen übliche elektrische Servolenkvorrichtungen eine Säule auf,
welche den Abschnitt der Lenkwelle zwischen dem Lenkrad und dem Dreh
momentsensor abdeckt, sowie ein Sensorgehäuse, welches den Drehmo
mentsensor abdeckt, ein Getriebegehäuse, welches die Untersetzungsgetrie
beeinrichtung abdeckt, und eine endseitige Abdeckung, welche einen Abschnitt
der Lenkwelle abdeckt, welcher weiter entfernt von dem Lenkrad als das
getriebene Zahnrad liegt. Die Säule ist mittels Preßsitz in einer Öffnung an
geordnet, welche in dem Sensorgehäuse ausgebildet ist. Das Sensorgehäuse,
das Getriebegehäuse und die endseitige Abdeckung sind aus Aluminiumguß
ausgebildet, um ein möglichst geringes Gewicht für diese Teile zu haben. Das
Getriebegehäuse ist mit dem Sensorgehäuse mit Hilfe von Schrauben auf der
Seite verbunden, welche von dem Lenkrad abgewandt liegt. Die endseitige
Abdeckung ist mit dem Getriebegehäuse mit Schrauben auf der Seite ver
bunden, welche von dem Lenkrad abgewandt liegt.
Bei diesen üblichen Servolenkvorrichtungen ist eine Schwierigkeit darin zu
sehen, daß eine große Anzahl von Bauteilen vorhanden ist, bei dem Her
stellungsverfahren eine Preßsitzpassung der Säule in dem Sensorgehäuse
vorgesehen sein muß, was sich kompliziert gestaltet, und daß die Abmes
sungen der Vorrichtung infolge der größeren Dicke der Wände des Sensor
gehäuses relativ groß sind, in welche die Säule mittels Preßsitz einzupassen
ist. Wenn ferner das Sensorgehäuse, das Getriebegehäuse und die endseitige
Abdeckung miteinander mit Schrauben verbunden sind, benötigt man eine
große Anzahl von Einzelteilen, und das Herstellungsverfahren verkompliziert
sind, da man Teile, wie Schrauben, Bearbeitungsgänge, wie Gewindebohren,
und das Anziehen der Schrauben benötigt. Wenn zusätzlich das Sensorgehäu
se, das Getriebegehäuse und die endseitige Abdeckung aus Aluminiumguß
ausgebildet sind, benötigt man eine große Anzahl von Nachbearbeitungs
gängen nach dem Gießen, da diese Bauteile in starkem Maße ihre dimen
sionsmäßigen Endtoleranzen überschreiten. Ferner werden Schrauben und
dergleichen benötigt, um einen Verbindungsträger an der Fahrzeugkarosserie
zu befestigen.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine elektrische Servolenkvorrichtung der gat
tungsgemäßen Art bereitzustellen, bei welcher die vorstehend genannten
Schwierigkeiten überwunden sind.
Nach der Erfindung wird eine elektrische Servolenkvorrichtung bereitgestellt,
welche folgendes aufweist: Eine Lenkwelle, welche durch Betätigung eines
Lenkrades gedreht wird; einen Drehmomentsensor, welcher das durch die
Lenkwelle übertragene Drehmoment detektiert; einen elektrischen Antrieb zum
Erzeugen einer Lenkhilfskraft, welcher in Abhängigkeit von dem detektierten
Drehmoment angetrieben wird; und eine Untersetzungsgetriebeeinrichtung,
welche die Drehbewegung des Antriebs auf die Lenkwelle überträgt. Die
Untersetzungsgetriebeeinrichtung hat ein getriebenes Zahnrad, welches auf
der Lenkwelle vorgesehen ist, und ein treibendes Zahnrad, welches mit dem
getriebenen Zahnrad zusammenarbeitet. Der Drehmomentsensor ist zwischen
dem Lenkrad und dem getriebenen Zahnrad angeordnet. Die elektrische
Servolenkvorrichtung weist ferner ein Gehäuse auf, welches einen Abschnitt
hat, der die Lenkwelle zwischen dem Lenkrad und dem Drehmomentsensor
abdeckt, und einen Abschnitt hat, welcher den Drehmomentsensor abdeckt.
Das Gehäuse wird durch plastische Verformung eines einzigen Metallrohrteils
ausgebildet. Das Rohrteil wird vorzugsweise von einem Stahlrohrteil gebildet.
Da nach der Erfindung das Gehäuse dadurch ausgebildet wird, daß ein ein
ziges Metallrohrteil plastisch verformt wird, und da dieses Teil nicht nur die
Lenkwelle, sondern auch den Drehmomentsensor abdeckt, läßt sich die Anzahl
der Einzelteile der Lenkvorrichtung reduzieren, und das Herstellungsverfahren
vereinfacht sich, da es nicht erforderlich ist, eine Säule in dem Sensorgehäuse
wie beim Stand der Technik mittels Preßsitz anzuordnen. Die Abmessungen
der Vorrichtung lassen sich reduzieren und Einbauraum läßt sich einsparen, da
die Wände des Gehäuses nicht für die Preßsitzanordnung verdickt ausgebildet
zu werden brauchen. Da ferner das Gehäuse durch plastische Verformung
eines einzigen Metallrohrteils ausgebildet wird, lassen sich die dimensions
mäßigen Toleranzen im Vergleich zu Gußteilen reduzieren, so daß sich der
Aufwand für die Nachbearbeitungsgänge nach der plastischen Verformung
reduzieren läßt. Beispielsweise ist eine nachträgliche maschinelle Bearbeitung
nur bei den Abschnitten erforderlich, in denen Lager in passender Weise
vorgesehen sind.
Nach der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein Getriebegehäuse
vorgesehen, welches das treibende Zahnrad und das getriebene Zahnrad
abdeckt, und dieses ist integral an einem Ende des Gehäuses ausgebildet.
Hierbei handelt es sich um jenes Ende, welches von dem anderen Ende von
dem Lenkrad weiter entfernt liegt. Eine endseitige Abdeckung ist vorgesehen,
welche einen Abschnitt der Lenkwelle abdeckt, der weiter entfernt von dem
Lenkrad als das getriebene Zahnrad liegt, und die endseitige Abdeckung ist
integral mit einem Ende des Getriebegehäuses ausgebildet. Hierbei handelt es
sich um jenes Ende des Getriebegehäuses, welches von dem Lenkrad weiter
entfernt als das andere Ende liegt.
Um ferner die Anzahl der Einzelteile weiter zu reduzieren und das Herstel
lungsverfahren weiter zu vereinfachen, ist in bevorzugter Weise die Auslegung
derart getroffen, daß das getriebene Zahnrad mit dem Gehäuse abgedeckt ist,
und ein zweites Gehäuse vorgesehen ist, so daß ein Abschnitt der Lenkwelle
abgedeckt wird, wobei es sich um jenen Abschnitt handelt, welcher von dem
Lenkrad weiter entfernt als das getriebene Zahnrad liegt. Auch wird hiermit das
getriebene Zahnrad abgedeckt. Das zweite Gehäuse ist einstückig mit einem
Ende des Gehäuses verbunden, welches von dem Lenkrad weiter entfernt als
das andere Ende liegt.
In bevorzugter Weise ist bei der Erfindung der Innendurchmesser des Gehäu
ses an einem Ende, welches von dem Lenkrad weiter entfernt als das andere
Ende liegt, größer als am anderen Ende, und die Lenkwelle ist über das
Gehäuse mittels Lagern gelagert. Die Lager, die Lenkwelle vereinheitlicht mit
dem getriebenen Zahnrad und der Drehmomentsensor sind in das Gehäuse
von einem Ende hiervon eingesetzt, welches von dem Lenkrad weiter entfernt
als das andere Ende liegt.
Auf diese Weise können die Lager, das getriebene Zahnrad, die Lenkwelle und
der Drehmomentsensor in das Gehäuse ausgehend von einem Ende des
Gehäuses montiert werden, wobei es sich um jenes Ende handelt, welches
von dem Lenkrad weiter entfernt als das andere Ende liegt. In anderen Worten
bedeutet dies, daß die Montageschritte von einer Seite des Gehäuses ausge
hend durchgeführt werden können, so daß sich günstige Montageverhältnisse
ergeben.
Bei der Erfindung wird in bevorzugter Weise ein metallisches Verbindungsteil
vorgesehen, welches an der Fahrzeugkarosserie angebracht und an dem
Gehäuse angeschweißt ist. Vorzugsweise ist das metallische Verbindungsteil
beispielsweise aus Stahl ausgebildet.
Auf diese Weise läßt sich die Anzahl der Einzelteile reduzieren, und das
Herstellungsverfahren vereinfacht sich, da Schrauben und dergleichen nicht
zur Befestigung des Verbindungsteil mit dem Gehäuse benötigt werden.
Die elektrische Servolenkvorrichtung nach der Erfindung ermöglicht eine
Reduzierung der Anzahl von Einzelteilen, eine Vereinfachung des Herstel
lungsverfahrens, die Montageschritte lassen sich vereinfachen, und man erzielt
eine Platzersparnis.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:
Fig. 1 eine Vertikalschnittansicht der wesentlichen Teile einer elektrischen
Servolenkvorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung nach
der Erfindung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die wesentlichen Teile der elektrischen Servolenk
vorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der
Erfindung;
Fig. 3 eine Teilschnittansicht zur Verdeutlichung der wesentlichen Teile der
elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Aus
führungsform nach der Erfindung;
Fig. 4 eine Teilschnittansicht zur Verdeutlichung der wesentlichen Elemente
der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß der ersten bevorzugten
Ausführungsform nach der Erfindung;
Fig. 5 eine Teildraufsicht auf die wesentlichen Teile der elektrischen Servo
lenkvorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform nach
der Erfindung;
Fig. 6 ein Schaltungsdiagramm für den Drehmomentsensor der elektrischen
Servolenkvorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform
nach der Erfindung;
Fig. 7 eine Vertikalschnittansicht zur Verdeutlichung der wesentlichen Teile
einer elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß einer zweiten bevorzug
ten Ausführungsform nach der Erfindung;
Fig. 8 eine Seitenansicht eines Gehäuses und eines zweiten Gehäuses einer
elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß der zweiten bevorzugten
Ausführungsform nach der Erfindung.
Eine stoßabsorbierende elektrische Servolenkvorrichtung 1 gemäß einer ersten
bevorzugten Ausführungsform wird an Hand den Fig. 1 bis 6 erläutert.
Diese weist eine rohrförmige Säule 2, ein Gehäuse 3 und eine Lenkwelle 5
auf, welche in die Säule 2 und das Gehäuse 3 eingesetzt ist. Das Gehäuse 3
hat einen rohrförmigen Abschnitt 3a, welcher dem Lenkrad 15 am nächsten
liegt. Der rohrförmige Abschnitt 3a ist passend in die Säule 2 eingesetzt. Die
Mittelachse der Säule 2 und der rohrförmige Abschnitt 3a sind an der Fahr
zeugkarosserie (in den Figuren nicht dargestellt) derart angeordnet, daß sie
von dem Vorderteil der Fahrzeugkarosserie in Richtung nach unten verlaufen.
Der rohrförmige Abschnitt 3a ist passend in die Säule 2 derart eingesetzt, daß
eine relative Verschiebung in einer axialen Richtung bezüglich der Säule 2 in
Abhängigkeit von einer Stoßbelastung zugelassen ist, die bei einer Kollision
zwischen dem Fahrer des Fahrzeugs und dem Lenkrad 15 auftreten kann. Die
Stoßenergie wird durch die relative Verschiebung in axialer Richtung zwischen
dem rohrförmigen Abschnitt 3a und der Säule 2 entgegen einer wechselseiti
gen Reibung absorbiert. Bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist
ein Abschnitt des Umfangs der Säule 2 als ein angewurgter Abschnitt 2a
ausgebildet, so daß eine Reibungskraft, welche einer relativen Verschiebung
in axialer Richtung entgegenwirkt, dadurch erzeugt wird, daß dieser angewurg
te Abschnitt 2a gegen den Außenumfang des rohrförmigen Abschnitts 3a ge
drückt wird.
Das Lenkrad 15 ist mit einem Ende (am oberen Ende in den Fig. 4 und 5)
der Lenkwelle 5 verbunden, und das andere Ende der Lenkwelle 5 (das untere
Ende in den Fig. 1 und 2) ist mit den Fahrzeugrädern über ein Zahnstan
genlenkgetriebe oder dergleichen (in der Zeichnung weggelassen) verbunden.
Die Lenkwelle 5 führt durch die Betätigung des Lenkrads 15 eine Drehbewe
gung aus, und diese Drehbewegung wird auf die Fahrzeugräder über das
Lenkgetriebe übertragen, so daß sich der Lenkwinkel verändert.
Die Lenkwelle 5 ist in einen rohrförmigen ersten Wellenabschnitt 5a, einen
zweiten Wellenabschnitt 5b, welcher mit dem ersten Wellenabschnitt 5a derart
zusammenarbeitet, daß er bezüglich desselben drehfest ist, und einen dritten
Wellenabschnitt 5c unterteilt, welcher mit dem zweiten Wellenabschnitt 5b über
eine Buchse 4 zusammenarbeitet. Wenn man beispielsweise den Innenumfang
des ersten Wellenabschnittes 5a und den Außenumfang des zweiten Wellen
abschnitts 5b nicht kreisförmig auslegt, können beide Wellenabschnitte 5a und
5b um eine Achse keine relative Drehbewegung ausführen, aber sie können
sich in axialer Richtung relativ zueinander verschieben. Ein Torsionsglied 6 ist
in dem zweiten Wellenabschnitt 5b und dem dritten Wellenabschnitt 5c einge
setzt. Ein Ende des Torsionsglieds 6 ist an dem zweiten Wellenabschnitt 5b
über einen Bolzen f angebracht, und das andere Ende des Torsionsglieds 6 ist
an dem dritten Wellenabschnitt 5c über Riffelungen 11b angebracht. Somit
können beide Wellenabschnitt 5b und 5c sich elastisch relativ zueinander um
eine Achse drehen.
Der erste Wellenabschnitt 5a wird durch die Säule 2 über ein Lager 7 gelagert,
der zweiten Wellenabschnitt 5b wird durch das Gehäuse 3 über ein Lager 8
gelagert, und der dritte Wellenabschnitt 5c wird durch das Gehäuse 3 über ein
Lager 9 sowie auch durch eine endseitige Abdeckung 69 (wird nachstehend
näher beschrieben) über ein Lager 10 gelagert. Der erste Wellenabschnitt 5a,
die Säule 2 und das Lager 7 sind derart verbunden, daß sie sich in axialer
Richtung zusammen bewegen können, wenn eine Stoßbelastung einwirkt. Bei
der Einwirkung einer Stoßbelastung wird die Säule 2 in axialer Richtung relativ
zu dem rohrförmigen Abschnitt 3a verschoben, und der erste Wellenabschnitt
5a wird in axialer Richtung relativ zu dem zweiten Wellenabschnitt 5b ver
schoben. Der rohrförmige Abschnitt 3a und die Säule 2 sind relativ zueinander
in axialer Richtung entgegen der wechselseitig wirkenden Reibung verscho
ben, und hierdurch wird die Stoßenergie absorbiert.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Drehmomentsensor 20, welcher das durch die
Lenkweile 5 übertragene Drehmoment detektiert bzw. erfaßt, um den Außen
umfang der Lenkwelle 5 angeordnet. Der Drehmomentsensor 20 ist durch
einen Abschnitt 3b des Gehäuses 3 abdeckt. Der Abschnitt 3b liegt von dem
Lenkrad 15 weiter als der Abschnitt 3a entfernt.
Der Drehmomentsensor 20 weist einen ersten Detektionsring 21 auf, welcher
aus einem magnetischen Material ausgebildet ist und an dem Außenumfang
des dritten Wellenabschnitts 5c befestigt ist, ferner einen zweiten Detektions
ring 22 und einen dritten Detektionsring 23 auf, welche jeweils aus einem
magnetischen Material ausgebildet sind und auf dem Außenumfang des
zweiten Wellenabschnitts 5b festgelegt sind, sowie eine erste Detektionsspule
25 und eine zweite Detektionsspule 27 auf, die jeweils von dem Gehäuse 3
getragen werden. Ein Endabschnitt des ersten Detektionsrings 21 und ein
Endabschnitt des zweiten Detektionsrings 20 sind durch die erste Detektions
spule 25 abgedeckt, und eine Mehrzahl von Zähnen 21a und 22a ist längs der
Umfangsrichtung auf den jeweiligen Endabschnitten ausgebildet. Der andere
Endabschnitt des zweiten Detektionsrings 22 und ein Endabschnitt des dritten
Detektionsrings 23 sind durch die zweite Detektionsspule 27 abgedeckt, und
eine Mehrzahl von Zähnen 23 ist längs der Umfangsrichtung auf einem End
abschnitt des dritten Detektionsrings 23 ausgebildet. Der andere Endabschnitt
des zweiten Detektionsrings 22 ist eben ausgebildet und dort sind keine Zähne
vorgesehen. Der Bereich, an dem die Zähne 21a am ersten Detektionsring 21
den Zähnen 22a des zweiten Detektionsrings 22 zugewandt sind, ändert sich
nach Maßgabe der relativen Drehbewegung der Detektionsringe 21 und 22
infolge der Tordierung des Torsionsgliedes 6, basierend auf der Übertragung
des Drehmoments über die Lenkwelle 5. Aufgrund dieser Änderung ändert sich
der magnetische Widerstand gegenüber dem durch die erste Detektionsspule
25 erzeugten Magnetfluß in dem Raum zwischen den Zähnen 21a und den
Zähnen 22a. Da der Ausgang der ersten Detektionsspule 25 sich in Abhängig
keit von dieser Änderung ändert, läßt sich das Drehmoment entsprechend der
Abgabeweise detektieren. Der Bereich an dem der andere Endabschnitt des
zweiten Detektionsrings 22 den Zähnen 23a auf dem dritten Detektionsring 23
zugewandt liegt, ist festgelegt, so daß die Änderung des magnetischen Wider
stands gegenüber dem Magnetfluß, der durch die zweite Detektionsspule 27
erzeugt wird, nicht durch den Lenkwiderstand beeinflußt wird. Die Schwankun
gen beim Ausgang von der ersten Detektionsspule 25 und die Schwankungen
beim Ausgang von der zweiten Detektionsspule 27 werden aufgrund von
Temperaturschwankungen wechselseitig ausgeglichen. Wie in Fig. 6 gezeigt
ist, ist die erste Detektionsspule 25 mit einem Oszillator 29 über einen Wider
stand 28 verbunden, und die zweite Detektionsspule 27 ist mit dem Oszillator
29 über einen Widerstand 30 verbunden. Jede der Spulen 25 und 27 ist mit
einer Differentialverstärkerschaltung 31 verbunden, und der Wert des Aus
gangs von der Differentialverstärkerschaltung 31 entspricht dem mit Hilfe des
Drehmomentsensors 20 detektierten Drehmoment. Schwankungen beim
Ausgang von dem Drehmomentsensor infolge von Temperaturschwankungen
lassen sich somit kompensieren.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist ein Schneckenrad (getriebenes
Zahnrad) 41 auf dem Außenumfang des dritten Wellenabschnitts 5c zur
Ausführung einer Drehbewegung mit demselben vorgesehen, und eine
Schnecke bzw. Schneckenwelle (treibendes Zahnrad) 42, welches mit dem
Schneckenrad 41 zusammenarbeitet, ist auf der Ausgangswelle eines Elek
tromotors (Antriebs) 43 zur Erzeugung einer Lenkhilfskraft vorgesehen. Der
vorstehend angegebene Drehmomentsensor 20 ist zwischen dem
Schneckenrad 41 und dem Lenkrad 15 angeordnet. Der Motor 43 und der Drehmo
mentsensor 20 sind mit einer Steuereinrichtung 44 verbunden. Die Steuer
einrichtung 44 steuert den Motor 43 in Abhängigkeit von dem mittels des
Drehmomentsensors 20 detektierten Drehmoments. Durch die Übertragung der
Drehbewegung des Motors 43 auf die Lenkwelle 5 mit Hilfe einer Unterset
zungsgetriebeeinrichtung, welche die Schneckenwelle 42 und das
Schneckenrad 41 umfaßt, kann die Lenkhilfskraft in Abhängigkeit von dem
detektierten Drehmoment bereitgestellt werden.
Das Gehäuse 3, welches den rohrförmigen Abschnitt 3a umfaßt, und der die
Lenkwelle 5 zwischen dem Lenkrad 15 und dem Drehmomentsensor 20
abdeckt, und den Abschnitt 3b umfaßt, welcher den Drehmomentsensor 20
abdeckt, wird durch plastische Verformung eines einzigen Rohrteils gebildet.
Der Innendurchmesser des Gehäuses 3 an einem Ende, welches von dem
Lenkrad 15 weiter entfernt als das andere Ende liegt, ist größer als am ande
ren Ende. Das Gehäuse 3 wird dadurch gebildet, daß der Durchmesser des
Stahlrohrteils vergrößert wird. Ferner sind die Innenumfangsteile des Gehäu
ses 3, welche die Lenkwelle 5 über die Lager 8 und 9 lagern, maschinell nach
der plastischen Verformung bearbeitet, um sicherzustellen, daß die Lager 8
und 9 präzise in den Innenumfangsabschnitt eingepaßt werden können.
Wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt ist, bedeckt ein Getriebegehäuse 51 das
Schneckenrad 41 und die Schneckenwelle 42. Bei der dargestellten bevor
zugten Ausführungsform ist das Getriebegehäuse 51 als Aluminiumgußteil
hergestellt. Das Getriebegehäuse 51 ist integral mit einem Ende des Gehäu
ses 3 verbunden, wobei es sich um jenes Ende handelt, welches von dem
Lenkrad 5 weiter entfernt als das andere Ende liegt, indem Aluminium in die
Spritzgußform eingegossen wird, in welche das Gehäuse 3 eingesetzt ist.
Zusätzlich können unterschiedliche Materialien und andere Herstellungsmetho
den eingesetzt werden, um das Getriebegehäuse 51 auszubilden, und das
Getriebegehäuse 51 kann mit Hilfe von Schrauben oder dergleichen zu einem
integralen Bauteil mit dem Gehäuse 3 verbünden werden. Die Schneckenwelle
42 ist über Lager 52 und 53 mit Hilfe des Getriebegehäuses 51 gelagert. Der
Motor 43 ist an dem Getriebegehäuse 51 angebracht, und die Schneckenwelle
42 ist mit der Ausgangswelle des Motors 43 über eine Kupplung 54 verbun
den. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist das Getriebege
häuse 51 integral an einem Abschnitt 44a des Gehäuses für die Steuereinrich
tung 44, angegossen und ein verbleibender Abschnitt 44b des Gehäuses ist,
an dem Abschnitt 44a mit Hilfe von Schrauben oder dergleichen angebracht
ist. Ferner ist eine Steuerschaltung vorgesehen, welche hauptsächlich die
Steuereinrichtung 44 bildet und in dem Gehäuse untergebracht ist.
Eine endseitige Abdeckung 69 deckt einen Abschnitt der Lenkwelle 5 ab,
wobei es sich um jenen Abschnitt handelt, der von dem Lenkrad 15 weiter
entfernt als das Schneckenrad 41 liegt. Bei der dargestellten bevorzugten
Ausführungsform ist die endseitige Abdeckung 69 als Aluminiumgußteil ausge
bildet. Die Lager 8 und 9 zur Lagerung der Lenkwelle 5 mit Hilfe des Gehäu
ses 3, der Lenkwelle 5 vereinigt mit dem Lenkrad 41 und der Drehmomentsen
sor 20 sind in das Getriebegehäuse 51 in das Gehäuse 3 von einem Ende des
Getriebegehäuses 51 von dem Gehäuse 3 her ausgehend eingesetzt. Hierbei
handelt es sich um jenes Ende, welches von dem Lenkrad 15 weiter entfernt
als das andere Ende liegt. Nach dem Einsetzen dieser Teile wird die End
abdeckung 69 in passender Weise mit der Lenkwelle unter Zwischenlage von
Lagern 10 verbunden. Dann wird eine Mutter 55 auf den Außenumfang der
Lenkwelle geschraubt, um zu verhindern, daß die endseitige Abdeckung 69
und die Lager 10 sich von der Lenkwelle 5 lösen. Nach Festlegung ist die
endseitige Abdeckung 69 integral mit einem Ende des Getriebegehäuses 51
verbunden, wobei es sich um jenes Ende handelt, welches von dem Lenkrad
5 weiter entfernt als das andere liegt. Eine feste Verbindung kann mit Hilfe von
Schrauben 65 erreicht werden. Somit deckt die endseitige Abdeckung 69 ein
Ende des Getriebegehäuses 51 ab, wobei es sich um jenes Ende handelt,
welches von dem Lenkrad 15 weiter entfernt als das andere Ende liegt. Zu
sätzlich können unterschiedliche Materialien und unterschiedliche Herstellungs
methoden bei der Bereitstellung der endseitigen Abdeckung 69 eingesetzt
werden, welche von jenen abweichen, die im Zusammenhang mit der bevor
zugten Ausführungsform erläutert worden sind.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist ein unterer Stahlträger (Verbin
dungsteil) 61 an dem Gehäuse 3 angeschweißt. Der untere Träger 61 ist aus
einem plattenähnlichen Material ausgebildet und umfaßt einen Plattenabschnitt
61', welcher parallel zu der Ebene verläuft, welche die Mittelachse der Lenk
welle 5 enthält. Schraubenschäfte 62, welche in der Fahrzeugkarosserie
verankert sind, gehen durch Ausnehmungen 61a, welche in dem Plattenab
schnitt 61' ausgebildet sind, und der untere Träger 61 ist mit der Fahrzeug
karossiere dadurch verbunden, daß er zwischen Muttern (in den Figuren nicht
gezeigt) eingespannt ist, welche auf die Schraubenschäfte 62 aufgeschraubt
und an der Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind.
Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, ist die Säule 2 an der Fahrzeugkaros
serie über einen oberen Stahlträger 63 angebracht. Der obere Träger 63 ist
aus einem plattenähnlichen Material ausgebildet und ist integral mit der Säule
2 mittels Schweißen verbunden. Der obere Träger 3 umfaßt einen Platten
abschnitt 63', welcher geringfügig geneigt bezüglich einer Ebene verläuft, die
parallel zu der Ebene ist, welche die Mittelachse der Lenkwelle 5 enthält. Ein
Paar von Ausnehmungen 63a ist in dem Plattenabschnitt 63' derart ausgebil
det, daß sie sich auf der Seite öffnen, die dem Lenkrad 15 zugewandt liegt.
Ein Paar von etwa U-förmigen Halteteilen 60 (in Querrichtung gesehen) ist an
dem Plattenabschnitt 63' des oberen Trägers 63 angebracht. Jedes Haltee
lement 64 ist aus einer Metallplatte ausgebildet. Jedes Halteelement 64 um
faßt ein Paar von Klemmabschnitten 64a und 64b, die über einen Raum
hinweg einander gegenüberliegen, und einen Verbindungsabschnitt 64c,
welcher die Klemmabschnitte 64a und 64b miteinander auf der Seite verbindet,
die dem Lenkrad 15 zugewandt liegt. Der Plattenabschnitt 63' des oberen
Trägers 63 ist teilweise zwischen den Klemmabschnitten 64a und 64b der
Halteelemente 64 auf der Seite eingesetzt, die dem Lenkrad 15 zugewandt
liegt. Jede Ausnehmung 63a ist derart angeordnet, daß sie dem Verbindungs
abschnitt 64c zugewandt liegt. Eine Durchgangsöffnung 64', welche der Aus
nehmung 63a gegenüberliegt, ist in jedem der Klemmabschnitte 64a und 64b
des Halteelements 64 ausgebildet. Schraubenschäfte 66, welche an der
Fahrzeugkarosserie verankert sind, gehen durch die jeweilige Ausnehmung
63a und die jeweilige Durchgangsöffnung 64'. Jedes Halteelement 64 ist an
der Fahrzeugkarosserie dadurch festgelegt, daß es zwischen Muttern (in den
Figuren nicht dargestellt) eingespannt ist, welche auf die Schraubenschäfte 66
aufgeschraubt sind und an der Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind. Da ferner
das jeweilige Halteelement 64 zwischen den Muttern und der Fahrzeugkaros
serie eingespannt ist, ist der obere Träger 63 zwischen den Klemmabschnitten
64a und 64b des jeweiligen Halteelements 64 eingespannt. Wenn daher eine
Stoßbelastung bei einer Kollision zwischen dem Fahrer und dem Lenkrad 15
auftritt, werden der obere Träger 63 und die Säule 62 bezüglich der Fahrzeug
karosserie verschoben, an welchem das Halteelement 64 befestigt ist, und
zwar entgegen der Reibung zwischen dem oberen Träger 63 und den Klemm
abschnitten 64a, 64b der Halteelemente 64.
Wenn bei der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform das
Fahrzeug frontal auf ein Hindernis trifft und der Fahrer mit dem Lenkrad 15
kollidiert, wird der obere Träger 63 relativ zu dem Halteelement 64 durch eine
Stoßbelastung verschoben, und die Säule 2 wird relativ zu dem Rohrabschnitt
3a verschoben, so daß die Stoßenergie infolge der Reibung zwischen diesen
relativ verschiebbaren Teilen absorbiert wird.
Da bei der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung das Gehäuse 3,
welches durch plastische Verformung eines einzelnen Rohrstücks gebildet
wird, nicht nur die Lenkwelle 5, sondern auch den Drehmomentsensor 20
abdeckt, läßt sich die Anzahl der Bauteile reduzieren, und die Herstellungs
weise vereinfacht sich, da es nicht erforderlich ist, eine Säule in ein Sensor
gehäuse wie beim Stand der Technik mittels Preßsitz einzupassen. Auch
lassen sich die Abmessungen der Lenkvorrichtung reduzieren, und Einbau
raum kann eingespart werden, da die Wände des Gehäuses 3 nicht für die
Preßsitzanordnung verdickt ausgelegt werden müssen. Da ferner die Abmes
sungstoleranzen des Gehäuses 3, welches durch plastische Verformung eines
einzelnen Rohrteils gebildet wird, kleiner als bei einem als Gußteil ausgelegten
Gehäuse sind, läßt sich der Aufwand für die nachträgliche, maschinelle Be
arbeitung nach der plastischen Verformung auf jene Bereiche beschränken, bei
denen in passender Weise Lager 8 und 9 anzuordnen sind.
Ferner lassen sich die Lager 7 und 9, das Schneckenrad 41, die Lenkwelle 5
und der Drehmomentsensor 20 in das Gehäuse 3 ausgehend von einem Ende
des Gehäuses 3 einbauen, wobei es sich um jenes Ende handelt, welches von
dem Lenkrad 15 weiter entfernt als das andere Ende liegt. Da sich mit anderen
Worten ausgedrückt die Montageschritte von einer Seite des Gehäuses 3 her
ausführen lassen, lassen sich die Montagearbeiten auf vereinfachte Weise
schneller ausführen.
Da der untere Stahlträger 61 zur Verbindung des Gehäuses 3 mit der Fahr
zeugkarosserie an dem Gehäuse 3 angeschweißt ist, benötigt man keine
Schrauben und dergleichen, um den unteren Träger 61 fest mit dem Gehäuse
3 zu verbinden. Auf diese Weise läßt sich die Anzahl der einzusetzenden Teile
reduzieren, und die Herstellungsweise vereinfacht sich.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung ist in den Fig.
7 und 8 gezeigt. Sie unterscheidet sich von der vorstehend erläuterten ersten
bevorzugten Ausführungsform im wesentlichen dadurch, daß an Stelle des
Getriebegehäuses 51 und der endseitigen Abdeckung 69 ein Getriebeab
deckungsabschnitt 3' vorgesehen ist, welcher das Schneckenrad 41 abdeckt
und dieser in dem Gehäuse 3 vorgesehen ist. Auch ist ein zweites Gehäuse
71 vorgesehen, so daß die Schneckenwelle 42 und ein Abschnitt der Lenkwel
le 5 abgedeckt werden können. Ferner wird jener Abschnitt abgedeckt, welcher
von dem Lenkrad 15 weiter entfernt als das Schneckenrad 41 liegt. Bei dieser
bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Gehäuse 71 als Aluminiumgußteil
ausgelegt. Das zweite Gehäuse 71 ist integral mit dem Gehäuse 3 mittels
einer Preßsitzpassung an einem Ende des Gehäuses 3 angeordnet, wobei es
sich um jenes Ende handelt, welches von dem Lenkrad 15 weiter entfernt als
das andere Ende liegt. Zusätzlich können natürlich unterschiedliche Materialien
zum Einsatz kommen, und es können unterschiedliche Methoden angewandt
werden, um das zweite Gehäuse 71 auszubilden. Die Schneckenwelle 42 wird
durch das zweite Gehäuse 71 auf dieselbe Weise wie bei der ersten Aus
führungsform gelagert. Der Motor 43 ist an dem zweiten Gehäuse 71 ange
bracht. Das zweite Gehäuse 71 ist integral mit dem Abschnitt 44a der Steuer
einrichtung 44 gegossen. Da bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform
das Gehäuse 3 und das zweite Gehäuse 71 dieselben Funktionen wie das
Gehäuse 3, das Getriebegehäuse 51 und die endseitige Abdeckung 69 wie bei
der ersten bevorzugten Ausführungsform erfüllen, läßt sich die Anzahl der
Einzelteile noch weiter reduzieren, und das Herstellungsverfahren vereinfacht
sich. Die anderen Bauteile, die mit der ersten bevorzugten Ausführungsform
übereinstimmen, sind mit den gleichen Bezugszeichen wie bei der ersten
bevorzugten Ausführungsform versehen.
Die Erfindung ist nicht auf die voranstehend beschriebenen Einzelheiten der
bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann die Erfindung
bei einer elektrischen Servolenkvorrichtung eingesetzt werden, welche keine
stoßabsorbierende Einrichtung umfaßt. Ferner können die Säule 2 und das
Gehäuse 3 integral miteinander ausgebildet sein. Darüber hinaus kann das
Gehäuse 3 aus einem Metall an Stelle aus Stahl hergestellt sein, und der
untere Träger kann aus einem anderen Metall als Stahl ausgebildet sein. Die
Größe der Lenkhilfskraft, die durch den elektrischen Antrieb erzeugt wird,
braucht nicht nur durch das mit Hilfe des Drehmomentsensors erfaßte Dreh
moment bestimmt zu sein, sondern kann auch durch die Fahrzeuggeschwin
digkeit, den Betätigungswinkel des Lenkrads, d. h. den Lenkwinkel, und der
gleichen bestimmt sein.
Claims (5)
1. Elektrische Servolenkvorrichtung, welche folgendes aufweist:
eine Lenkwelle (5), welche durch Betätigen eines Lenkrades (15) eine Drehbewegung ausführt;
einen Drehmomentsensor (20), welcher das durch die Lenkwelle (5) übertragene Drehmoment detektiert;
einen elektrischen Antrieb (43) zur Erzeugung einer Lenkhilfs kraft, welcher in Abhängigkeit von dem detektierten Drehmoment angetrieben wird;
eine Untersetzungsgetriebeeinrichtung, welche die Drehbewe gung des Antriebs (43) auf die Lenkwelle (5) überträgt;
eine Untersetzungsgetriebeeinrichtung, welche ein getriebenes Zahnrad (41) hat, welches auf der Lenkwelle (5) vorgesehen ist, und ein treibendes Zahnrad (42) hat, welches mit dem getriebenen Zahnrad (41) zusammenarbeitet;
der Drehmomentsensor (20) zwischen dem Lenkrad (15) und dem getriebenen Zahnrad (41) angeordnet ist; und
ein Gehäuse (3), welches einen Abschnitt (3a) hat, welcher die Lenkwelle (5) zwischen dem Lenkrad (15) und dem Drehmoment sensor (20) abdeckt, und einen Abschnitt (3b) hat, welcher den Drehmomentsensor (20) abdeckt, wobei das Gehäuse (3) durch plastische Verformung eines einzelnen Metallrohrstücks ausgebildet ist.
eine Lenkwelle (5), welche durch Betätigen eines Lenkrades (15) eine Drehbewegung ausführt;
einen Drehmomentsensor (20), welcher das durch die Lenkwelle (5) übertragene Drehmoment detektiert;
einen elektrischen Antrieb (43) zur Erzeugung einer Lenkhilfs kraft, welcher in Abhängigkeit von dem detektierten Drehmoment angetrieben wird;
eine Untersetzungsgetriebeeinrichtung, welche die Drehbewe gung des Antriebs (43) auf die Lenkwelle (5) überträgt;
eine Untersetzungsgetriebeeinrichtung, welche ein getriebenes Zahnrad (41) hat, welches auf der Lenkwelle (5) vorgesehen ist, und ein treibendes Zahnrad (42) hat, welches mit dem getriebenen Zahnrad (41) zusammenarbeitet;
der Drehmomentsensor (20) zwischen dem Lenkrad (15) und dem getriebenen Zahnrad (41) angeordnet ist; und
ein Gehäuse (3), welches einen Abschnitt (3a) hat, welcher die Lenkwelle (5) zwischen dem Lenkrad (15) und dem Drehmoment sensor (20) abdeckt, und einen Abschnitt (3b) hat, welcher den Drehmomentsensor (20) abdeckt, wobei das Gehäuse (3) durch plastische Verformung eines einzelnen Metallrohrstücks ausgebildet ist.
2. Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner
folgendes aufweist:
ein Getriebegehäuse (51), welches das treibende Zahnrad (42) und das getriebene Zahnrad (41) abdeckt,
das Getriebegehäuse (51) einteilig mit einem Ende des Gehäuses (3) verbunden ist, wobei es sich um jenes Ende handelt, welches von dem Lenkrad (5) weiter entfernt als das andere Ende liegt;
eine endseitige Abdeckung (69) vorgesehen ist, welche einen Abschnitt der Lenkwelle (5) abdeckt, wobei es sich um jenen Abschnitt handelt, welcher von dem Lenkrad (15) weiter entfernt als das getriebene Zahnrad (41) liegt, und
die endseitige Abdeckung (69) einstückig mit einem Ende des Getriebegehäuses (51) verbunden ist, wobei es sich um jenes Ende handelt, welches von dem Lenkrad (15) weiter entfernt als das andere Ende liegt.
ein Getriebegehäuse (51), welches das treibende Zahnrad (42) und das getriebene Zahnrad (41) abdeckt,
das Getriebegehäuse (51) einteilig mit einem Ende des Gehäuses (3) verbunden ist, wobei es sich um jenes Ende handelt, welches von dem Lenkrad (5) weiter entfernt als das andere Ende liegt;
eine endseitige Abdeckung (69) vorgesehen ist, welche einen Abschnitt der Lenkwelle (5) abdeckt, wobei es sich um jenen Abschnitt handelt, welcher von dem Lenkrad (15) weiter entfernt als das getriebene Zahnrad (41) liegt, und
die endseitige Abdeckung (69) einstückig mit einem Ende des Getriebegehäuses (51) verbunden ist, wobei es sich um jenes Ende handelt, welches von dem Lenkrad (15) weiter entfernt als das andere Ende liegt.
3. Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das getriebene Zahnrad (41) von dem Gehäuse
(3) abgedeckt ist;
ein zweites Gehäuse (71) vorgesehen ist, welches einen Abschnitt der Lenkwelle (5) abdeckt, wobei es sich um jenen Abschnitt handelt, welcher von dem Lenkrad (15) weiter entfernt als das getriebene Zahnrad (41) liegt und welcher auch das treibende Zahnrad (42) abdeckt; und
das zweite Gehäuse (71) einstückig mit einem Ende des Gehäuses (3) verbunden ist, wobei es sich um jenes Ende handelt, welches von dem Lenkrad (15) weiter entfernt als das andere Ende liegt.
ein zweites Gehäuse (71) vorgesehen ist, welches einen Abschnitt der Lenkwelle (5) abdeckt, wobei es sich um jenen Abschnitt handelt, welcher von dem Lenkrad (15) weiter entfernt als das getriebene Zahnrad (41) liegt und welcher auch das treibende Zahnrad (42) abdeckt; und
das zweite Gehäuse (71) einstückig mit einem Ende des Gehäuses (3) verbunden ist, wobei es sich um jenes Ende handelt, welches von dem Lenkrad (15) weiter entfernt als das andere Ende liegt.
4. Elektrische Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Gehäuses
(3) an einem Ende, welches von dem Lenkrad (15) weiter entfernt als
das andere Ende liegt, größer als am anderen Ende ist;
die Lenkwelle (5) in das Gehäuse (3) über Lager (8, 9) gelagert ist, und
die Lager (8, 9), die Lenkwelle (5) vereinigt mit dem getriebenen Zahnrad (41) und der Drehmomentsensor (20) in das Gehäuse (3) von einem Ende ausgehend eingesetzt sind, welche von dem Lenkrad (5) weiter entfernt als das andere Ende liegt.
die Lenkwelle (5) in das Gehäuse (3) über Lager (8, 9) gelagert ist, und
die Lager (8, 9), die Lenkwelle (5) vereinigt mit dem getriebenen Zahnrad (41) und der Drehmomentsensor (20) in das Gehäuse (3) von einem Ende ausgehend eingesetzt sind, welche von dem Lenkrad (5) weiter entfernt als das andere Ende liegt.
5. Elektrische Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Metallverbindungsteil (60)
vorgesehen ist, welches mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden und
an dem Gehäuse (3) angeschweißt ist.
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