DE102008002359A1

DE102008002359A1 - Servolenkung

Info

Publication number: DE102008002359A1
Application number: DE102008002359A
Authority: DE
Inventors: Arthur Rupp; Jürgen HÖRSCH; Jochen Nussbaumer; Andreas Kruttschnitt; Wolfgang Runge
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2008-06-11
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2009-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Servolenkung (1), insbesondere eine Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, mit einer von einem Servomotor (2) angetriebenen Bewegungsschraube (3) aus einer axial unverschieblich in einem Gestell (4) gelagerten Mutter (5) und einem axial verlagerbaren Bauteil (6), dessen Gewinde (7) mit einem Muttergewinde (8) der Mutter (5) in Eingriff ist. Um eine Servolenkung zu schaffen, die gewichtsoptimiert ist, ist vorgesehen, dass zumindest das axial verlagerbare Bauteil (6) im Wesentlichen als Rohr (9) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkung, insbesondere eine Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die DE 103 10 492 A1 beschreibt eine elektrische Servolenkung mit einem als Lenkgetriebe gebildeten Gestell, in dessen Lenkgetriebegehäuse ein axial verlagerbares Bauteil als Zahnstange gelagert ist und von einem elektrischen Servomotor angetrieben wird. Die Zahnstange weist einen Spindelabschnitt mit einem Gewinde auf, das mit einem Muttergewinde einer axial unverschieblich in dem Lenkgetriebegehäuse gelagerten Mutter in Eingriff ist. An einem Verzahnungsabschnitt der Zahnstange kämmt ein mit einer Lenkwelle drehfest verbundenes Ritzel. Das Lenkgetriebegehäuse ist von einem Gehäusedeckel, der von der Zahnstange in seinem endseitigen axialen Bereich durchragt wird, abgeschlossen. Die Zahnstange und das Lenkgetriebegehäuse sind nicht gewichtsoptimiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gewichtsoptimierte Servolenkung anzugeben.
Die Aufgabe wird mit einer Servolenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch dass das axial verlagerbare Bauteil zumindest über seine wesentliche Länge rohrförmig oder als Rohr gebildet ist, ist eine deutliche Material- und Gewichtseinsparung gegenüber dem Stand der Technik bewirkt. Das axial verlagerbare Bauteil kann auch in seiner ganzen Länge als Rohr gebildet sein, wobei der Verlust an axialem Flächenmoment und Widerstandmoment durch einen größeren Durchmesser des axial verlagerbaren Bauteils ausgeglichen werden kann.
Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Verhältnis des Durchmessers des axial verlagerbaren Bauteils zu seiner Wandstärke von 30:1 gewählt.
Eine weitere Maßnahme zur Senkung des Eigengewichts der Servolenkung ist die Anwendung hochfester Stähle für das axial verlagerbare Bauteil, das häufig als Zahnstange in einem Lenkgetriebegehäuse die größte Einzelmasse in einem Lenkgetriebe darstellt. Hierzu eignen sich hochfeste, wasservergütete Baustähle wie St E 690, St E 885 und St E 960. Eine Verringerung des Gewichts des Gestells oder Lenkgetriebegehäuses lässt sich durch die Anwendung von hochfesten Leichtmetalllegierungen, wie superplastische Al-Cu-Zr-Legierungen oder Al-Zn-Mg-Legierungen erreichen. Denkbar ist auch die Anwendung eine superplastischen Ti-Legierung. Das axial verlagerbare Bauteil oder dessen Rohteil ist bevorzugt als Umformteil gebildet, dessen Wandstärke über seine axiale Länge bevorzugt etwa gleich ist und dessen lichte Weite schwankend sein kann um beispielsweise eine Abplattung an seinem Umfang aufzuweisen an der beispielsweise eine Verzahnung für ein Ritzel angeordnet sein kann. Auch das Lenkgetriebegehäuse kann als Umformteil gebildet sein, wobei beispielsweise das axial verlagerbare Bauteil und/oder das Lenkgetriebegehäuse durch Sinterschmieden geformt sein können. Dabei werden die porösen Vorformen im Schmiedeschritt heißaxial ohne Materialfluß nachverdichtet. Die allgemein bekannten Vorteile der Pulvermetallurgie bezüglich Formgebungsvielfalt, optimale Rohstoffnutzung und Maßgenauigkeit gelten weitestgehend auch für Sinterschmiedeteile. Die ausschließliche Verwendung von fertiglegierten Pulvern gewährleistet darüber hinaus die hohen statischen und dynamischen Festigkeiten bei isotropem Werkstoffverhalten in allen Sektionen des Bauteils.
Es kann zweckmäßig sein, das axial verlagerbare Bauteil und/oder das Lenkgetriebegehäuse aus einem faserverstärkten Thermoplasten wie etwa Polyoxymethylen (POM) zu bilden. POM besitzt hohe Festigkeit und Steifigkeit, hohe Schlagzähigkeit und Härte. Polyphenylenether eignet sich u. U. wegen seiner Beständigkeit gegen Betriebsstoffe in Kraftfahrzeugen, wie Alkohole, Fette etc. Plyamide, wie etwa Polyarylamid eignet sich zudem zur Herstellung eines Lenkgetriebegehäuses oder von Teilen des Lenkgetriebegehäuses und/oder des axial verlagerbaren Bauteils.
Insbesondere Hochleistungs-Thermoplasten eignen sich zur Herstellung von Lenkgetriebegehäuse oder von Teilen davon und von dem axial verlagerbaren Bauteil. Genannt seien hier die Gruppe der Polyaryletherketone wie Polyetherketonetherketonketon. Auch faserverstärkte Duroplaste, insbesondere carbonfaserverstärkte Epoxyd-Bauteile eignen sich sowohl als Baustoff für das axial verlagerbare Bauteil, als auch für das Lenkgetriebegehäuse.
Es kann zweckmäßig sein, das Verhältnis der Länge eines Verzahnungsabschnitts des axial verlagerbaren Bauteils zu der Länge eines Spindelabschnitts des axial verlagerbaren Bauteils wie etwa 0,4 bis 1,2 zu wählen.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Servolenkung als elektrische Hilfskraftlenkung für einen Personenkraftwagen ausgelegt.
Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben.
In der Zeichnung zeigt:
1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Servolenkung.
In 1 ist in einem Längsschnitt eine als Zahnstangen-Hilfskraftlenkung gebildete, elektrische Servolenkung 1 gezeigt. In einem zylinderförmigen, als Lenkgetriebegehäuse 10 gebildeten Gestell 4 ist ein als Zahnstange 11 gebildetes, axial verlagerbares Bauteil 6 gelagert. Das Lenkgetriebegehäuse 10 ist aus einer hochfesten Al-Zn-Mg-Legierung gebildet. Die Zahnstange 11 ist als Umformteil aus einem Stahlrohr 9 gebildet, dessen Wandstärke W über die Länge etwa gleich ist. Der größte Durchmesser D liegt im Bereich eines Gewindes 6 an einem Spindelabschnitt 18. An ihren beiden Enden sind Spurstangenköpfe 12 festgelegt, die zur gelenkigen Anbindung von Spurstangen dienen. Parallel zu der Zahnstange 11 ist an einem Radialflansch 13 eines Gehäusedeckels 14 des Lenkgetriebegehäuses 10 ein elektrischer Servomotor 2 mit seinem Gehäuse 15 durch Schraubbolzen festgelegt. Die Zahnstange 11 kämmt an einem Verzahnungsabschnitt 16 mit einem Ritzel 17 einer Lenkwelle und weist ein Gewinde an dem Spindelabschnitt 18 auf, welches in Eingriff mit einem als Kugelumlaufgewinde gebildeten Muttergewinde 8 einer Mutter 5 ist. Die Mutter 5 ist drehfest mit einer Zahnriemenscheibe verbunden, die Teil eines in dem Gehäusedeckel 14 untergebrachten Zugmittelgetriebes 19 ist, über das der elektrische Servomotor 2 die so gebildete Bewegungsschraube 3 antreibt.

1: Servolenkung
2: Servomotor
3: Bewegungsschraube
4: Gestell
5: Mutter
6: Bauteil, axial verlagerbar
7: Gewinde, v. 6
8: Muttergewinde
9: Rohr
10: Lenkgetriebegehäuse
11: Zahnstange
12: Spurstangenkopf
13: Radialflansch
14: Gehäusedeckel
15: Gehäuse, v. 2
16: Verzahnungsabschnitt
17: Ritzel
18: Spindelabschnitt
19: Zugmittelgetriebe
D: Durchmesser, v. 9
W: Wandstärke, v. 9

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10310492 A1 [0002]

Claims

Servolenkung, insbesondere Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, mit einer von einem Servomotor (2) angetriebenen Bewegungsschraube (3) aus einer axial unverschieblich in einem Gestell (4) gelagerten Mutter (5) und einem axial verlagerbaren Bauteil (6), dessen Gewinde (7) mit einem Muttergewinde (8) der Mutter (5) in Eingriff ist, dadurch gekennzeichnet, dass das axial verlagerbare Bauteil (6) zumindest im Wesentlichen als Rohr (9) oder rohrförmig gebildet ist.
Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Durchmessers (D) des axial verlagerbaren Bauteils (6) zu seiner Wandstärke (W) höchstens wie 30:1 ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das axial verlagerbare Bauteil (6) aus einem wasservergüteten hochfesten Stahl besteht.
Servolenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das axial verlagerbare Bateil (6) aus einem St E 690- oder aus einem St E 885- oder St E 960-Stahl gebildet ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (4) als Lenkgetriebegehäuse (10) aus einer hochfesten Al-Cu-Zr-Legierung gebildet ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (4) als Lenkgetriebegehäuse (10) aus einer hochfesten Al-Zn-Mg-Legierung gebildet ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (4) als Lenkgetriebegehäuse (10) aus einer superplastischen Ti-Legierung gebildet ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das axial verlagerbare Bauteil (6) und/oder das Lenkgetriebegehäuse (10) oder zumindest deren Rohteile als Umformteil gebildet sind.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das axial verlagerbare Bauteil (6) und/oder das Lenkgetriebegehäuse (10) als Sinterschmiedebauteil gebildet ist.
Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das axial verlagerbare Bauteil (6) und/oder das Gestell (4) aus einem faserverstärkten Duroplast oder Thermoplast gebildet ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Servolenkung (1) eine elektrische Hilfskraftlenkung ist.