DE102005015438B4

DE102005015438B4 - Servolenkung

Info

Publication number: DE102005015438B4
Application number: DE200510015438
Authority: DE
Inventors: Stefan FRÖHLICH
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2005-04-05
Filing date: 2005-04-05
Publication date: 2008-11-06
Anticipated expiration: 2025-04-06
Also published as: DE102005015438A1

Abstract

Servolenkung für ein Fahrzeug, mit einer Lenkwelle (2), die mit einer Lenkhandhabe (3) zur Lenkwinkelverstellung eines gelenkten Rades wirkverbunden ist, und mit einem elektrischen Servomotor (4), der über ein Getriebe (5) ein Drehmoment auf die Lenkwelle (2) bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (5) ausschließlich als Zugmittelgetriebe (6) mit mehreren Stufen ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Servolenkung für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind Servolenkungen als elektrische Servolenkungen für Fahrzeuge bekannt, wobei ein elektrischer Servomotor auf eine Lenkwelle ein Drehmoment aufbringt. Die Lenkwelle ist zum einen mit einer Lenkhandhabe verbunden und zum anderen über eine getriebliche Verbindung – einem Lenkgetriebe – mit einem gelenkten Rad des Fahrzeugs verbunden.
Der elektrische Servomotor bringt sein Drehmoment über ein Getriebe, wie etwa ein Schnecken- oder Schraubradgetriebe auf die Lenkwelle auf. Die DE 20 2004 003 949 U1 beschreibt ein Servolenksystem mit mehreren elektrischen Servomotoren, die in einem Gehäuse um eine Lenkwelle zusammengefasst sind und ein Hilfsdrehmoment über ein Getriebe auf die Lenkwelle ausüben können. Das Getriebe ist als kombiniertes Wälz- und Zugmittelgetriebe ausgebildet, wobei in einer ersten Stufe die Drehzahl des elektrischen Servomotors über das Wälzgetriebe und in einer zweiten Stufe die Drehzahl über ein Zugmittelgetriebe reduziert wird und ein Drehmoment auf eine Riemenscheibe an der Lenkwelle übertragen wird. Zur drehzahlsynchronen Übertragung dient ein Zahnriemen.
Das Gebrauchsmuster DE 20 2004 003 949 U1 offenbart eine motorische Lenkhilfe für ein Kraftfahrzeug mit zwei steuerbaren Servomotoren, die ein Hilfsdrehmoment mittels Drehmomentübertragungsmittel auf eine Lenkwelle ausüben. Die Servomotoren sind dabei parallel nebeneinanderliegend angeordnet. Beide Servomotoren tragen an ihrem unteren Ende ein Ritzel, die in ein Zahnrad eingreifen: Ritzel und Zahnrad bilden dabei ein Untersetzungsgetriebe. Das von beiden Servomotoren erzeugte Drehmoment wird auf eine gemeinsame Getriebeabtriebswelle aufsummiert und mittels eines einstufigen Riementriebes auf eine Ausgangswelle der motorischen Lenkhilfe übertragen. Die Ausgangswelle ist an ihrem unteren Ende in Form eines Ritzels ausgebildet, das direkt in eine Zahnstange einer Zahnstangenlenkung eingreift.
In der DE 696 18 912 T2 wird eine Lenkhilfsvorrichtung mit magnetorheologischen Flüssigkeitskupplungen vorgestellt. Ein Elektromotor wird kontinuierlich erregt, sodass sich seine Abtriebswelle während des Fahrzeugbetriebs in eine Richtung dreht. Die Drehbewegung der Abtriebswelle wird mittels eines Getriebes ein eine gleichsinnige und gegensinnige Drehbewegung umgewandelt, welche an zwei baugleichen Kupplungsanordnungen mittels zweier Riementriebe übertragen wird. Beide Kupplungsanordnungen sind mit einem Lenkwellenabschnitt im Bereich des Lenkrades und des Lenkgetriebes zur Einleitung eines drehsinnabhängigen Lenkhilfsmoments verbunden wobei sie entsprechend elektrisch gesteuert sind.
Diese Anordnung ist aufgrund des erforderlichen technischen Aufwands für die Flüssigkeitskupplungen und deren elektrische Steuerung, die damit verbunden Leistungseinbußen sowie die Notwendigkeit eines zusätzlichen Getriebes für die gleichzeitige Erzeugung einer gleich- und gegensinnigen Drehbewegung hinsichtlich Leistung, Bauraum, Gewicht und Kosten nicht optimal.
Die DE 35 44 350 A1 beschreibt eine Lenkhilfe für Kraftfahrzeuge mit einem, die Handlenkung unterstützenden elektromotorischen Antriebsaggregat, das auf eine Lenkspindel wirkt. Das elektromotorische Antriebsaggregat besteht aus einem Gleichstrommotor, der ein Planetenradgetriebe antreibt. Das Planetenradgetriebe treibt ein Zugmittelgetriebe, wie einen Riementrieb und dieser wiederum eine Viskokupplung an einer Lenkwelle.
Unabhängig von der Verwendung einer Viskokupplung weisen derartige Wälzgetriebe eine Abhängigkeit ihrer Funktion von der Temperatur und dem Schmierungszustand auf. Zudem ist diesen Getrieben der Zielkonflikt zwischen geringer Reibung einerseits und Spielfreiheit andererseits inhärent. Die Wirkungsgrade solcher Getriebe sind begrenzt. Die erforderliche Motorleistung der Servomotoren solcher Servolenkungen ist dadurch erhöht. Der Bauraumbedarf solcher Servolenkungen ist nicht minimiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Servolenkung anzugeben, die bei kleinster Servomotorleistung einen optimierten Wirkungsgrad aufweist.
Die Aufgabe wird mit einer Servolenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch dass das Getriebe zwischen dem elektrischen Servomotor und der Lenkwelle ausschließlich als Zugmittelgetriebe gebildet ist und mehrere Stufen aufweist, ist ein besonders kompakt bauendes Getriebe an sich, das aufgrund der hohen Wirkungsgrade von 90–95% einen kleinen kompakten Servomotor ermöglicht, geschaffen. Der Antrieb der Servolenkung ist dadurch kostengünstig und mit geringem Bauraumbedarf darstellbar.
Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das Zugmittelgetriebe, welches bevorzugt zweistufig gebildet ist, ist geräuscharm, stoßdämpfend und wartungsfrei und ermöglicht als Riemengetriebe, vorzugsweise als Zahnriemengetriebe eine synchrone, schlupflose Bewegungsübertragung von der Motorwelle des elektrischen Servomotors auf die Lenkwelle.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine erste Stufe des Zahnriemengetriebes mit einer Übersetzung ins Langsame von etwa 1:4 ausgebildet und eine zweite Stufe des Zahnriemengetriebes ebenso mit einer Übersetzung ins Langsame von 1:4 ausgebildet. Die Motorwelle, eine Zwischenwelle und die Welle auf der die mit der Lenkwelle wirkende Scheibe angeordnet ist, sind in einem besonders einfachen, kostengünstigen Ausführungsbeispiel an der Lenkwelle und parallel zueinander angeordnet. Bevorzugt ist auch die Längsachse des elektrischen Servomotors etwa parallel zu der Lenkwelle angeordnet. Der elektrische Servomotor und die Zwischenwelle lassen sich dabei besonders platzsparend um die Lenkwelle mit tangentialem Abstand zueinander anordnen. Die Motorwelle des elektrischen Servomotors kann auch als Hohlwelle gebildet sein, auf der ein Läufer des elektrischen Servomotors angeordnet ist. Der elektrische Servomotor ist damit koaxial zu der Lenkwelle des Hohlwellenmotors angeordnet und treibt über die beiden Stufen des Zugmittelgetriebes, die sich platzsparend um die Lenkwelle anordnen lassen, die Lenkwelle an oder stellt bedarfsgerecht ein Drehmoment auf die Lenkwelle bereit.
Grundsätzlich lässt sich der elektrische Servomotor und dessen Zugmittelgetriebe an verschiedenen axialen und radialen Positionen zu der Lenkwelle, etwa an der Lenksäule in unmittelbarer Nähe der Lenkhandhabe oder in unmittelbarer Nähe zu einem Lenkgetriebe oder einer getrieblichen Verbindung der Lenkwelle mit dem gelenkten Rad anordnen.
Die Servolenkung läßt sich sowohl in Personenkraftwagen als auch in leichten Nutzkraftwagen einsetzen.
Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben.
1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Servolenkung.

In 1 ist in einem schematischen Längsschnitt durch eine Servolenkung 1 eine Lenkwelle 2 einer Lenksäule gezeigt, an deren einen Ende eine Lenkhandhabe 3 in Form eines Lenkrades drehfest angeordnet ist. Die Lenkhandhabe 3 dient zum Aufbringen eines Handmomentes auf die Lenkwelle 2. Die Lenkwelle 2 ist in nicht näher dargestellter Weise über ein Lenkgetriebe mit einem gelenkten Rad wirkverbunden. Damit ist ein Lenkwinkel des gelenkten Rades variierbar. Zur Unterstützung des Lenkvorganges eines Fahrers ist ein elektrischer Servomotor 4 vorgesehen, der auf die Lenkwelle 2 über ein Getriebe 5 ein Hilfslenkmoment aufzubringen in der Lage ist. Das Getriebe 5 ist als zweistufiges Zugmittelgetriebe 6 ausgeführt und besteht aus einer ersten Scheibe 12, die drehfest auf einer Motorwelle 16 des elektrischen Servomotors 4 festgelegt ist, sowie aus einer zweiten Scheibe 13 auf einer Zwischenwelle 17 und einer dritten Scheibe 14 auf der Zwischenwelle 17. Eine weitere, vierte Scheibe 15 ist drehfest mit der Lenkwelle 2 verbunden. Ein erstes Endlos-Kraftübertragungsmittel 7, als Zahnriemen, ist auf der ersten und zweiten Scheibe 12, 13 angeordnet. Ein zweites Endlos-Kraftübertragungsmittel 8, ebenfalls als Zahnriemen, ist auf der dritten und vierten Scheibe 14, 15 angeordnet. Eine erste Stufe 10 des so gebildeten Zahnriemengetriebes 9 weist mit der ersten und zweiten Scheibe 12, 13 eine Untersetzung ins Langsame von 1:4 auf. Eine zweite Stufe 11, die aus der dritten und vierten Scheibe 14, 15 gebildet ist, weist ebenso eine Untersetzung ins Langsame von 1:4 auf, sodaß das Zahnriemengetriebe 9 eine Untersetzung von 1:16 aufweist. BEZUGSZEICHENLISTE

1	Servolenkung
2	Lenkwelle
3	Lenkhandhabe
4	Servomotor, elektrisch
5	Getriebe
6	Zugmittelgetriebe
7	Endlos-Kraftübertragungsmittel
8	Endlos-Kraftübertragungsmittel
9	Zahnriemengetriebe
10	Stufe, erste
11	Stufe, zweite
12	Scheibe, erste
13	Scheibe, zweite
14	Scheibe, dritte
15	Scheibe, vierte
16	Motorwelle
17	Zwischenwelle

Claims

Servolenkung für ein Fahrzeug, mit einer Lenkwelle (2), die mit einer Lenkhandhabe (3) zur Lenkwinkelverstellung eines gelenkten Rades wirkverbunden ist, und mit einem elektrischen Servomotor (4), der über ein Getriebe (5) ein Drehmoment auf die Lenkwelle (2) bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (5) ausschließlich als Zugmittelgetriebe (6) mit mehreren Stufen ausgebildet ist.
Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugmittelgetriebe (6) zweistufig gebildet ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugmittelgetriebe (6) mit einem ersten und einem zweiten Endlos-Kraftübertragungsmittel (7, 8) ausgebildet ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugmittelgetriebe (6) ein Riemengetriebe ist.
Servolenkung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Riemengetriebe ein Zahnriemengetriebe (9) ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Stufe (10) des Zugmittelgetriebes (6) eine Übersetzung ins Langsame von etwa 1:4 aufweist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Stufe (11) des Zugmittelgetriebes (6) eine Übersetzung ins Langsame von etwa 1:4 aufweist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen für die Scheiben (12, 13, 14, 15) des Zugmittelgetriebes (6) etwa parallel zueinander und zu der Lenkwelle (2) angeordnet sind.
Servolenkung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Motorwelle (16) des elektrischen Servomotors (4) etwa parallel zu der Lenkwelle (2) angeordnet ist.
Servolenkung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (16) des elektrischen Servomotors (4) als Hohlwelle um die Lenkwelle (2) gebildet ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Servomotor (4) und das Zugmittelgetriebe (6) an verschiedenen Positionen zu der Lenkwelle (2) angeordnet sind.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Servolenkung (1) in einem Personen- oder Nutzkraftwagen eingesetzt ist.