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Die
Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkung für Kraftfahrzeuge
mit einer Gehäuseeinheit, welche wenigstens ein Lenkgetriebegehäuse
und einen Gehäusedeckel umfasst, wobei in der Gehäuseeinheit
eine Lenkstange axial beweglich gehalten ist, gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1.
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Die
gattungsgemäße elektrische Servolenkung weist
eine Gehäuseeinheit auf, welche durch ein Lenkgetriebegehäuse
und einen Gehäusedeckel gebildet ist. In der Gehäuseeinheit
ist eine Lenkstange axial beweglich gehalten. Die Lenkstange weist wenigstens
einen Spindelabschnitt als Teil eines Kugelmutter-Spindel-Getriebes
auf. Achsparallel zu der Lenkstange ist ein Elektromotor angeordnet,
welcher mittels eines Zugmittelgetriebes eine Kraft auf eine Kugelumlaufmutter
des Kugelmutter-Spindel-Getriebes überträgt. Das
Zugmittelgetriebe weist in bekannter Weise eine dem Elektromotor
zugeordnete Antriebsscheibe und eine der Kugelumlaufmutter zugeordnete
Abtriebsscheibe auf, welche über ein Zugmittel, vorliegend
einen Riemen, antriebsmäßig miteinander verbunden
sind. Durch das Kugelmutter-Spindel-Getriebe wird die Rotationsbewegung des
Elektromotors in eine Axialbewegung der Lenkstange umgesetzt, wodurch
die Lenkstange in Abhängigkeit der Drehrichtung des Elektromotors
entsprechend axial in der Gehäuseeinheit bzw. dem Lenkgetriebegehäuse
verschoben wird. Durch die Axialverschiebung der Lenkstange werden
ebenfalls in bekannter Weise Fahrzeugräder eines Kraftfahrzeugs,
welche mit der Lenkstange beispielsweise über Spurstangen
verbunden sind, ausgelenkt.
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Von
Nachteil ist es, dass durch die Kugelumlaufmutter der Innenraum
der elektromechanischen Lenkung entlang der Lenkstange in zwei im
wesentlichen separate Kammern geteilt wird. Die Lenkstange ist üblicherweise
durch Lenkmanschetten nach außen abgedichtet. Bei Lenkbewegungen
kann die durch die Lenkmanschetten bewegte Luft nicht oder nicht
ausreichend entweichen, so dass in der Lenkung unerwünschte
Drücke entstehen, die zu Geräuschen führen
und mitunter die Haptik beim Lenken beeinflussen.
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Die
Kugelumlaufmutter gemäß der
DE 10 2006 041 720 A1 ist über
ein Lager drehbar im Lenkgetriebegehäuse gelagert und zwar
derart, dass das Lager nicht über seinen gesamten Umfang
im Lenkgetriebegehäuse eingepresst ist. Diese Bauart erfordert
einen besonders stabilen Lageraußenring. Dadurch, dass
kein serienmäßiger Lageraußenring eingesetzt
werden kann, ist das Lager verhältnismäßig teuer.
Durch den unterbrochenen Lagersitz gemäß der
DE 10 2006 041 720
A1 , d. h. dadurch, dass das Lager nicht über seinen
gesamten Umfang in das Lenkgetriebegehäuse eingepresst
ist, ist im Innenraum der Gehäuseeinheit, insbesondere
zwischen der ersten und der zweiten Kammer, ein Luft- bzw. Druckausgleich
möglich. Zusätzlich ist gemäß der
DE 10 2006 041 720
A1 ein Luftkanal vorgesehen, der in einem Wandabschnitt
des Lenkgetriebegehäuses verläuft und die erste
und die zweite Kammer miteinander verbindet. Der zusätzliche
Luftkanal ist aufgrund des unterbrochenen Lagersitzes nur bei großen
bewegten Luftmengen erforderlich.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile
des Standes der Technik zu lösen, insbesondere eine elektrische
Servolenkung zu schaffen, die eine möglichst optimale Lagerung des
Lagers und einen Luft- bzw. Druckausgleich im Innenraum der Gehäuseeinheit
gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1
gelöst.
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Die
Erfinder haben einerseits erkannt, dass, um einen störungsfreien
Betrieb einer elektromechanischen Lenkung zu gewährleisten,
bei einer Lenkbewegung die Luft von der einen Seite der Kugelumlaufmutter
zur anderen Seite strömen können sollte. Andererseits
haben die Erfinder erkannt, dass die Lagerung der Kugelumlaufmutter
im Lenkgetriebegehäuse, so wie dies gemäß der
DE 10 2006 041 720 A1 vorgeschlagen
ist, einen besonders stabilen Lageraußenring erfordert
und dadurch teuer ist.
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Dadurch,
dass nunmehr erfindungsgemäß das Lager mit seinem
gesamten Umfang in einer Lagerfläche des Gehäusedeckels
gelagert ist, wobei in den Gehäusedeckel wenigstens ein
Kanal eingebracht ist, welcher die erste Kammer und die zweite Kammer
miteinander verbindet, werden die Nachteile des Standes der Technik
gelöst. Es ist somit kein besonders stabiler Lageraußenring
mehr erforderlich, trotzdem ist sichergestellt, dass ein Luftaustausch zwischen
den beiden Seiten der Kugelumlaufmutter bzw. den beiden axialen
Enden des Lagers erfolgt.
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Da
das Lager erfindungsgemäß vollständig, d.
h. mit seinem gesamten Umfang in einer Lagerfläche des
Gehäusedeckels gelagert ist, ist ein Luftaustausch ohne
einen Kanal nur unzureichend möglich, da die Befettung
des Lagers und der Kugelumlaufmutter einen zuverlässigen
Luftaustausch verhindert.
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Gegenüber
der
DE 10 2006
041 720 A1 hat die erfindungsgemäße Lösung
zusätzlich zu dem Entfall des stabilen Lageraußenrings
den Vorteil, dass ein Einbringen des Lagers in eine Lagerfläche des
Gehäusedeckels bzw. eine Ausbildung einer Lagerfläche
in dem Gehäusedeckel konstruktiv einfacher und kostengünstiger
möglich ist als im Lenkgetriebegehäuse. Zudem
ist es konstruktiv einfacher in dem Gehäusedeckel einen
Kanal auszubilden, der die erste Kammer mit der zweiten Kammer verbindet.
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Von
Vorteil ist es, wenn der Kanal gusstechnisch in dem Gehäusedeckel
eingebracht ist, so dass kein zusätzlicher Bearbeitungsaufwand
entsteht.
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Von
Vorteil ist es ferner, wenn der Kanal im Verhältnis zur
Lagerfläche bzw. zum Umfang des Lagers nur eine sehr geringe
bzw. unbedeutende Ausdehnung aufweist. Dadurch wird trotz Sicherstellung des
Luftausgleichs die Funktion des Lagers und somit die Funktion der
elektromechanischen Lenkung nicht beeinträchtigt.
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Das
Lager, bei dem es sich vorzugsweise um ein Wälzlager bzw.
ein Radiallager handelt, kann mit einem herkömmlichen bzw.
serienmäßigen Lageraußenring versehen
werden.
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Erfindungsgemäß kann
vorgesehen sein, dass die Lagerfläche von einer Nut unterbrochen
ist, welche den Kanal bildet oder Teil des Kanals ist. Eine Nut
lässt sich in besonders einfacher Weise in die Lagerfläche
des Gehäusedeckels einbringen. Von Vorteil ist es, wenn
die Nut in einer Fläche des Gehäusedeckels ausgebildet
ist bzw. verläuft, an die das Lager angrenzt. Es kann dabei
genügen, wenn die Nut in einer Fläche des Gehäusedeckels
ausgebildet ist, an die der äußere Lagerring angrenzt.
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Die
Erfinder haben des weiteren erkannt, dass ein Kanal bzw. eine Nut
zum Druckausgleich zwischen den beiden Kammern ausreichend ist.
Erfindungsgemäß können jedoch auch mehrere
Nuten und/oder Kanäle vorgesehen sein.
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Von
Vorteil ist es, wenn der Kanal als Nut ausgebildet ist, die sich
von einer inneren Stirnwandung des Gehäusedeckels, welche
als Wandabschnitt der ersten Kammer ausgebildet ist, zunächst
radial zu dem vom Lenkgetriebegehäuse abgewandten axialen
Ende der Lagerfläche erstreckt und sich von dort unter
Unterbrechung der Lagerfläche zu dem dem Lenkgetriebegehäuse
zugewandten axialen Ende der Lagerfläche erstreckt und
in die zweite Kammer mündet.
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Der
beschriebene Verlauf des Kanals bzw. der Nut ermöglicht
es, diesen bzw. diese besonders kurz auszubilden, so dass der Bearbeitungsaufwand an
dem Gehäusedeckel gering ist. Zudem lässt sich der
Kanal bzw. die Nut in diesem Bereich auch besonders einfach einbringen,
vorzugsweise durch gusstechnische Maßnahmen oder andere
bekannte Maßnahmen.
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Von
Vorteil ist es, wenn das Lenkgetriebegehäuse einen Vorsprung,
einen Bund oder dergleichen aufweist, welcher gegen ein axiales
Ende des Lagers drückt bzw. dort angreift und dadurch das
andere axiale Ende des Lagers gegen einen Anschlag des Gehäusedeckels
drückt. Somit wird das Lager mit einfachen Maßnahmen
stabil fixiert. Vorzugsweise greift der Bund, der Vorsprung oder
dergleichen dabei an einem axialen Ende des äußeren
Laufrings des Lagers an, wodurch das andere axiale Ende des äußeren
Laufrings des Lagers an die Anlage des Gehäusedeckels gedrückt
wird.
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Von
Vorteil ist es, wenn der Bund kreisbogenförmig ausgebildet
ist und wenigstens in dem Bereich, in dem ein Zugmittel des Zugmittelgetriebes zwischen
der Kugelumlaufmutter und der Antriebsscheibe des Elektromotors
verläuft, kein Bund an das Lager bzw. den äußeren
Lagerring angrenzt. Diese Ausbildung des Bundes hat verschiedene
Vorteile. Einerseits kann gewährleistet werden, dass der
Bund mit einer ausreichenden Fläche gegen das Lager bzw.
den äußeren Lagerring drückt, so dass das
Lager stabil fixiert wird. Andererseits stört der Bund
dadurch, dass dieser nicht in einem Bereich verläuft, in dem
das Zugmittel angeordnet ist, die Verbindung zwischen der Antriebsscheibe
und der Kugelumlaufmutter bzw. deren Abtriebsscheibe nicht. Des
weiteren verbleibt dadurch, dass sich der Bund nur entlang eines
Kreisbogens erstreckt, ein Teil des Lagers bzw. des äußeren
Laufrings unverdeckt, so dass es vorzugsweise möglich ist,
in diesen Bereich den Kanal, der die Lagerfläche des Gehäusedeckels
durchdringt, münden zu lassen.
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Vorteilhafte
Ausbildungen und Weiterbildung der Erfindung ergeben sich aus den
weiteren abhängigen Ansprüchen. Nachfolgend ist
anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzipmäßig
dargestellt.
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Es
zeigt:
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1 einen
Längsschnitt der erfindungsgemäßen elektrischen
Servolenkung entlang der Lenkstangen- und Elektromotorachse; und
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2 eine
perspektivische Ansicht auf die Innenseite eines Gehäusedeckels.
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Elektrische
Servolenkungen bzw. elektromechanische Lenksysteme mit einem achsparallelen Antrieb
und einem Elektromotor, welcher eine lenkunterstützende
Kraft mittels eines Getriebes auf ein Kugelmutter-Spindel-Getriebe überträgt,
sind aus dem allgemeinen Stand der Technik, beispielsweise der
DE 10 2006 041 720
A1 , hinlänglich bekannt, weshalb nachfolgend nur
auf die für die Erfindung wesentlichen Merkmale näher
eingegangen wird.
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1 zeigt
eine elektrische Servolenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
mit einer Gehäuseeinheit 1, welche ein Lenkgetriebegehäuse 2 und einen
Gehäusedeckel 3 umfasst. In der Gehäuseeinheit 1 bzw.
im Wesentlichen innerhalb des Lenkgetriebegehäuses 2 als
Teil der Gehäuseeinheit 1 ist eine Lenkstange 4 axial
beweglich gehalten. Die Lenkstange ist im Ausführungsbeispiel
als Zahnstange 4 ausgebildet.
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Parallel
zu der Zahnstange 4 ist ein Elektromotor 5 angeordnet.
Die Zahnstange 4 kämmt an einem nicht gezeigten
Verzahnungsabschnitt mit einem nicht gezeigten Ritzel einer Lenkwelle
und weist ein Außengewinde an einem Spindelabschnitt 6 auf. Der
Spindelabschnitt 6 der Zahnstange 4 ist Teil eines
Kugelmutter-Spindel-Getriebes 7.
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Der
Spindelabschnitt 6 ist in Eingriff mit einer Kugelumlaufmutter 8,
die ebenfalls Teil des Kugelmutter-Spindel-Getriebes 7 ist.
Die Kugelumlaufmutter 8 ist axial unbeweglich gelagert
und bildet mit der Zahnstange 4 eine Bewegungsschraube.
Die Kugelumlaufmutter 8 ist drehfest mit einer Abtriebsscheibe 9 verbunden
und über ein Lager 10 in dem Gehäusedeckel 3 gelagert.
Das Lager 10 ist im Ausführungsbeispiel als Radiallager 10 ausgebildet.
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Der
Elektromotor 5 weist eine Antriebswelle 11 auf,
auf der eine Antriebsscheibe 12 festgelegt ist. Die Antriebsscheibe 12 ist
im Durchmesser kleiner als die Abtriebsscheibe 9.
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Ein
als Riemen 13 ausgebildetes Zugmittel ist über
die Abtriebsscheibe 9 und die Antriebsscheibe 12 gespannt
und bildet zusammen mit diesen ein Zugmittelgetriebe 14. Über
das Zugmittelgetriebe 14 wird eine Kraft von dem Elektromotor 5 auf
die Kugelumlaufmutter 8 übertragen.
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Die
Kugelumlaufmutter 8 und das Radiallager 10 teilen
den Innenraum der Gehäuseeinheit 1 entlang der
Zahnstange 4 in eine erste Kammer 15 und eine
zweite Kammer 16.
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Das
Radiallager 10 ist mit seinem gesamten Umfang in einer
Lagerfläche 17 des Gehäusedeckels 3 gelagert.
Wie sich aus 1 und 2 ergibt,
ist die Lagerfläche 17 im Ausführungsbeispiel
als ringförmige Erweiterung des Gehäusedeckels 3 ausgebildet.
Das Radiallager 10 wird dabei durch einen Bund 18 des
Lenkgetriebegehäuses 2 an eine Anlage 19 des
Gehäusedeckels 3 gedrückt. Der Bund 18 drückt
dabei auf einen äußeren Laufring 21 des
Radiallagers 10, so dass der äußere Laufring 21 an
der Anlage 19 des Gehäusedeckels 3 anliegt.
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Im
Ausführungsbeispiel ist ein Kanal 20 in dem Gehäusedeckel 3,
der die erste Kammer 15 mit der zweiten Kammer 16 verbindet,
als Nut ausgebildet. Die Lagerfläche 17 wird dabei
durch die Nut 20 unterbrochen. Die Nut 20 weist
im Verhältnis zur Lagerfläche 17 bzw.
zum Umfang des Radiallagers 10 eine geringe bzw. unbedeutende
Ausdehnung auf. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen,
dass die Lagerfläche 17 nur durch die Nut 20 unterbrochen
ist.
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Über
die Nut 20 kann bei dynamischen Lenkvorgängen
ein Luftausgleich zwischen der ersten Kammer 15 und der
zweiten Kammer 16 erfolgen.
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Im
Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, die Nut 20 gusstechnisch
in den Gehäusedeckel 3 einzubringen.
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Wie
sich aus einer Zusammenschau der 1 und der 2 ergibt,
verläuft die Nut 20 in den Flächen des
Gehäusedeckels 3, an die ein äußerer Laufring 21 des
Radiallagers 10 angrenzt bzw. anliegt. Die Nut 20 erstreckt
sich somit von einer inneren Stirnwandung 3a des Gehäusedeckels 3,
welche in Kontakt mit der ersten Kammer 15 steht, zunächst radial
zu dem vom Lenkgetriebegehäuse 2 abgewandten axialen
Ende der Lagerfläche 17. Von dort erstreckt sich
die Nut 20 unter Unterbrechung der Lagerfläche 17 zu
dem axialen Ende der Lagerfläche 17, welches dem
Lenkgetriebegehäuse 2 zugewandt ist und welches
mit der zweiten Kammer 16 verbunden ist. Im Ausführungsbeispiel
verläuft die Nut 20 auf kürzestem Wege
durch die Lagerfläche 17, vorliegend verläuft
die Nut 20 daher in diesem Bereich achsparallel zu der
Zahnstange 4.
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Die
Fläche der inneren Stirnwandung 3a, in der die
Nut 20 radial verläuft, entspricht im Ausführungsbeispiel
der Anlage 19.
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Wie
sich aus einer Zusammenschau der 1 und der 2 ergibt,
bildet der Bund 18 des Lenkgetriebegehäuses 2 keinen
geschlossenen Kreis, sondern ist nur als Halbkreis +/–90°,
vorzugsweise +/–50°, ausgebildet. Der Bund 18 ist
dabei derart ausgebildet und angeordnet, dass wenigstens in dem
Bereich, in dem der Riemen 13 verläuft, kein Bund 18 an
das Radiallager 10 angrenzt. Der Bereich, in dem im Ausführungsbeispiel
kein Bund 18 vorgesehen ist, d. h. der Bereich, in dem
an den äußeren Laufring 21 des Radiallagers 10 kein
Bund angrenzt, ist in 2 mit dem Bezugszeichen ”a” versehen.
Im Ausführungsbeispiel ist dabei vorgesehen, dass die Nut 20 beliebig
in dem Bereich ”a” angeordnet ist bzw. dort mündet,
so dass die Nut 20 nicht vom Bund 18 des Lenkgetriebegehäuses 2 verdeckt
wird.
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- 1
- Gehäuseeinheit
- 2
- Lenkgetriebegehäuse
- 3
- Gehäusedeckel
- 3a
- innere
Stirnwandung
- 4
- Lenkstange
- 5
- Elektromotor
- 6
- Spindelabschnitt
- 7
- Kugelmutter-Spindel-Getriebe
- 8
- Kugelumlaufmutter
- 9
- Abtriebsscheibe
- 10
- Radiallager
- 11
- Antriebswelle
- 12
- Antriebsscheibe
- 13
- Riemen
- 14
- Zugmittelgetriebe
- 15
- erste
Kammer
- 16
- zweite
Kammer
- 17
- Lagerfläche
- 18
- Bund
- 19
- Anlage
- 20
- Kanal
- 21
- äußerer
Laufring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006041720
A1 [0002, 0005, 0005, 0005, 0008, 0011, 0025]