DE102010062577A1 - Steering system for use in vehicle, is provided with steering shaft, steering gear, steering linkage and electric servo motor - Google Patents

Steering system for use in vehicle, is provided with steering shaft, steering gear, steering linkage and electric servo motor Download PDF

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Abstract

The steering system is provided with a steering shaft (3), a steering gear (4), a steering linkage (5) and an electric servo motor (7) for generating a supportive servo torque. One side of a wall of the coupling part receiving the housing (8) is a reinforcing element.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenksystem in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a steering system in a vehicle according to the preamble of claim 1.

In der DE 100 32 120 A1 wird ein Lenksystem für ein Fahrzeug beschrieben, das zur Erzeugung eines unterstützenden Servomoments einen elektrischen Servomotor aufweist, wobei über das Servomoment die Lenkbewegung, welche der Fahrer über die Lenkwelle vorgibt und die über ein Lenkgetriebe in eine Zahnstangenbewegung zur Verstellung der lenkbaren Räder umgesetzt wird, unterstützt wird. Um das Servomoment in das Lenksystem einzuspeisen, muss die Motorwelle des elektrischen Servomotors über ein Kopplungsteil mit einem Bauteil des Lenkgetriebes bzw. mit einer Zahnstange des Lenkgestänges verbunden werden.In the DE 100 32 120 A1 a steering system for a vehicle is described, which has an electric servomotor for generating a supporting servo torque, wherein via the servo torque, the steering movement, which dictates the driver via the steering shaft and which is converted via a steering gear in a rack movement for adjusting the steerable wheels, supported becomes. To feed the servo torque into the steering system, the motor shaft of the electric servomotor must be connected via a coupling part with a component of the steering gear or with a rack of the steering linkage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen die Betriebssicherheit eines Lenksystems zu verbessern. Es soll insbesondere eine ordnungsgemäße Lenkradschlossfunktion während des Abstellens des Fahrzeuges gewährleistet sein.The invention has for its object to improve the reliability of a steering system with simple design measures. It should be ensured in particular a proper steering lock function during the parking of the vehicle.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved with the features of claim 1. The dependent claims indicate expedient developments.

Das erfindungsgemäße Lenksystem wird in Fahrzeugen zum Verstellen der lenkbaren Räder eingesetzt und ist als EPS-Lenkung (Elektric Power Steering) ausgeführt, bei der zur Lenkkraftunterstützung über einen elektrischen Servomotor ein Servo- bzw. Unterstützungsmoment erzeugt wird. Die Motorwelle des Servomotors ist über ein Kopplungsteil mit einem Bauteil des Lenkgestänges direkt oder indirekt gekoppelt. Grundsätzlich möglich ist entweder eine unmittelbare Anbindung der Motorwelle des Servomotors über das Kopplungsteil an eine Zahnstange des Lenkgestänges oder eine kinematische Anbindung an ein Getriebebauteil des Lenkgetriebes, über das die Lenkbewegung der Lenkwelle, welche vom Fahrer vorgegeben wird, in eine Zahnstangenbewegung übertragen wird.The steering system according to the invention is used in vehicles for adjusting the steerable wheels and is designed as EPS steering (Electric Power Steering), in which a servo or assist torque is generated for steering power assistance via an electric servomotor. The motor shaft of the servomotor is directly or indirectly coupled via a coupling part with a component of the steering linkage. In principle, either a direct connection of the motor shaft of the servo motor via the coupling part to a rack of the steering linkage or a kinematic connection to a transmission component of the steering gear via which the steering movement of the steering shaft, which is predetermined by the driver, is transmitted to a rack and pinion movement.

Das Kopplungsteil ist in einem Gehäuse aufgenommen, welches zumindest eine Wandseite aufweist, die mit einem Verstärkungsbauteil versehen ist.The coupling part is accommodated in a housing which has at least one wall side which is provided with a reinforcing component.

Das Verstärkungsbauteil ist dabei aus Stahlblech oder als ein Kunstfasergewebe oder als ein metallisches Gestrik ausgeführt.The reinforcing member is made of sheet steel or as a synthetic fiber fabric or as a metallic Gestrik.

Über dieses Verstärkungsbauteil ist das Kopplungsteil im Gehäuse insbesondere vor unbefugten, äußeren Eingriffsmaßnahmen wie zum Beispiel einem Aufbohren des Gehäuses geschützt, mit dem versucht werden könnte, das Kopplungsbauteil zu zerstören. Insbesondere in Verbindung mit einer der Motorwelle des Servomotors zugeordneten Blockiereinrichtung, über die beim Abstellen des Fahrzeugs die Motorwelle zur Realisierung einer Lenkradschlossfunktion blockiert werden kann, ist damit beispielsweise ein Aufbohren des Gehäuses mit dem Ziel, das Kopplungsbauteil zum Aufheben der Lenkradschlossfunktion zu zerstören, praktisch ausgeschlossen. Es genügt, das Verstärkungsbauteil an derjenigen Wandseite des Gehäuses anzuordnen, die in besonderer Weise der Gefahr unterliegt, dass von außen ein unberechtigter, gewaltsamer Eingriff vorgenommen wird. Es kann darüber hinaus aber auch zweckmäßig sein, mehrere Wandseiten oder sämtliche Wandseiten des Gehäuses mit Verstärkungsbauteilen zu versehen.About this reinforcing member, the coupling member is protected in the housing in particular against unauthorized external intervention measures such as a drilling of the housing, with which could be tried to destroy the coupling member. In particular, in conjunction with a motor shaft of the servomotor associated with blocking device, the motor shaft can be blocked to implement a steering lock function when turning off the vehicle, so for example, a boring of the housing with the aim of destroying the coupling member to cancel the steering lock function, practically impossible , It is sufficient to arrange the reinforcing member on that side of the wall of the housing, which is subject in a special way of the danger that from the outside an unauthorized, violent intervention is made. In addition, however, it may also be expedient to provide several wall sides or all wall sides of the housing with reinforcing components.

Das Verstärkungsbauteil ist separat vom Gehäuse ausgeführt und in geeigneter Weise mit einer Wandung des Gehäuses verbunden. Gemäß zweckmäßiger Ausführung befindet sich das Verstärkungsbauteil an der Innenseite des Gehäuses, wobei grundsätzlich auch eine Anordnung an der Außenseite in Betracht kommt oder ein Einfügen in die Wandung des Gehäuses, die beispielsweise als Schlitzwandung ausgeführt ist. Möglich ist es auch, das Verstärkungsbauteil bereits während des Herstellungsprozesses des Gehäuses, das insbesondere als Spritzgussbauteil ausgeführt ist, in die Wandung zu integrieren. Das Gehäuse besteht vorteilhafterweise aus Aluminium und kann im Spritzgießverfahren hergestellt werden. In diesem Fall kann das Verstärkungsbauteil von dem Material des Gehäuses umspritzt werden.The reinforcing member is separate from the housing and suitably connected to a wall of the housing. According to an expedient embodiment, the reinforcing member is located on the inside of the housing, wherein in principle also an arrangement on the outside is considered or an insertion into the wall of the housing, which is designed for example as a slot wall. It is also possible to integrate the reinforcing component already in the wall during the manufacturing process of the housing, which is designed in particular as an injection-molded component. The housing is advantageously made of aluminum and can be produced by injection molding. In this case, the reinforcing member can be overmolded by the material of the housing.

Soweit das Verstärkungsbauteil nicht bereits während des Herstellungsprozesses des Gehäuses mit diesem verbunden wird, werden geeignete Verbindungsmaßnahmen ergriffen, beispielsweise eine formschlüssige Halterung des Verstärkungsbauteils an der betreffenden Wandseite des Gehäuses. Hierbei kann es ausreichend sein, das Verstärkungsbauteil in formschlüssige Haltearme oder dergleichen einzusetzen. Bei einer Positionierung des Verstärkungsbauteils an der Innenseite des Gehäuses muss lediglich sichergestellt sein, dass während der regulären Fahrsituation das Verstärkungsbauteil sich nicht von der Wandung des Gehäuses löst und einem unbefugten Eindringen von außen, beispielsweise mittels eines Bohrers, standhält. Dieser Forderung genügt üblicherweise eine formschlüssige Halterung des Verstärkungsbauteils an der Gehäusewandung.As far as the reinforcing member is not already connected during the manufacturing process of the housing with this, suitable connection measures are taken, for example, a positive retention of the reinforcing member to the respective wall side of the housing. It may be sufficient to use the reinforcing member in positive retaining arms or the like. When positioning the reinforcing member on the inside of the housing need only be ensured that during the regular driving situation, the reinforcing member does not detach from the wall of the housing and an unauthorized intrusion from the outside, for example by means of a drill, withstands. This requirement usually satisfies a positive retention of the reinforcing member to the housing.

Das Verstärkungsbauteil ist insbesondere als eine glattflächige Verstärkungswand ausgeführt, die unmittelbar an der Wandseite des Gehäuses angeordnet bzw. in die Wandung integriert wird, so dass die Verstärkungswand parallel zur Wandseite des Gehäuses liegt. In Betracht kommt beispielsweise eine Ausführung der Verstärkungswand als Stahlblechbauteil.The reinforcing member is in particular designed as a smooth-surfaced reinforcing wall, which is arranged directly on the wall side of the housing or integrated into the wall, so that the reinforcing wall is parallel to the wall side of the housing. Considered, for example, an embodiment of the reinforcing wall as a sheet steel component.

Möglich ist aber auch eine Ausführung als nicht-flächiges Bauteil, beispielsweise in Form einer oder mehrerer Verstrebungen aus einem stabileren Material als das Gehäuse.However, it is also possible to use a design as a non-planar component, for example in the form of one or more struts made of a more stable material than the housing.

In Betracht kommt auch die Verwendung eines metallischen Gestricks oder eines Kunstfasergewebes.Also contemplated is the use of a metallic knit or woven fabric.

Diese Materialien können einen Missbrauch, beispielsweise das Aufbohren des Gehäuses, stark erschweren oder sogar unmöglich machen.These materials can make misuse, such as drilling the housing, much harder or even impossible.

Bei dem Gehäuse handelt es sich vorzugsweise um das Lenkgehäuse, welches das Lenkgetriebe zum Umsetzen der Lenkbewegung aufnimmt, die der Fahrer über die Lenkwelle vorgibt, wobei über das Lenkgetriebe eine Lenkstellbewegung in der Zahnstange des Lenksystems erzeugt wird. Grundsätzlich möglich ist es aber auch, das Gehäuse zur Aufnahme des Kopplungsteils separat vom Lenkgehäuse auszuführen.The housing is preferably the steering housing, which accommodates the steering gear for converting the steering movement, which the driver prescribes via the steering shaft, wherein a steering actuating movement in the rack of the steering system is generated via the steering gear. In principle, however, it is also possible to carry out the housing for receiving the coupling part separately from the steering housing.

Das Kopplungsteil kann, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung, als ein Übertragungsriemen ausgebildet sein, der zwischen der Motorwelle und einem mit der Zahnstange gekoppelten Getriebebauteil angeordnet ist. Diese Ausführung eignet sich insbesondere für eine achsparallele Anordnung von Motorwelle und Zahnstange. Über das als Übertragungsriemen ausgebildete Kopplungsteil wird die Drehbewegung der Motorwelle des Servomotors auf eine Riemenscheibe übertragen, welche Teil eines Kugelgewindetriebs ist, über den die Drehbewegung der Riemenscheibe in eine axiale Stellbewegung der Zahnstange übertragen wird.The coupling part may, according to a further advantageous embodiment, be formed as a transmission belt which is arranged between the motor shaft and a transmission component coupled to the rack. This embodiment is particularly suitable for an axially parallel arrangement of motor shaft and rack. About the trained as a transmission belt coupling part, the rotational movement of the motor shaft of the servomotor is transmitted to a pulley, which is part of a ball screw, via which the rotational movement of the pulley is transmitted in an axial adjusting movement of the rack.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Lenksystems in einem Fahrzeug, das mit einem elektrischen Servomotor zur Lenkkraftunterstützung ausgestattet ist, 1 a schematic representation of a steering system in a vehicle, which is equipped with an electric servomotor for power steering,

2 in schematischer Darstellung die Kopplung zwischen der Motorwelle des elektrischen Servomotors und einer Riemenscheibe zur Übertragung auf eine Zahnstange des Lenksystems. 2 a schematic representation of the coupling between the motor shaft of the electric servomotor and a pulley for transmission to a rack of the steering system.

1 zeigt ein Lenksystem 1 in einem Fahrzeug mit einem Lenkrad 2, einer Lenkwelle 3, einem Lenkgetriebe 4 in einem Lenkgehäuse 8, einem Lenkgestänge 5 und einem elektrischen Servomotor 7. Der Fahrer gibt über die Lenkwelle 3 einen Lenkwinkel δL vor, der über das Lenkgetriebe 4 in eine Lenkbewegung einer Zahnstange des Lenkgestänges 5 zur Einstellung der lenkbaren Räder 6 übertragen wird, an denen ein Radlenkwinkel δR eingestellt wird. Über den elektrischen Servomotor 7 kann zur Lenkkraftunterstützung ein Servo- bzw. Unterstützungsmoment im Bereich des Lenkgetriebes 4, in welchem ein Lenkritzel auf der Lenkwelle 3 mit der Zahnstange 5 gekoppelt ist, eingespeist werden. Die Motorwelle des Servomotors 7 ist über ein Kopplungsbauteil mit der Zahnstange verbunden. 1 shows a steering system 1 in a vehicle with a steering wheel 2 , a steering shaft 3 a steering gear 4 in a steering box 8th , a steering linkage 5 and an electric servomotor 7 , The driver gives over the steering shaft 3 a steering angle δ L in front, via the steering gear 4 in a steering movement of a rack of the steering linkage 5 for adjusting the steerable wheels 6 is transmitted, at which a wheel steering angle δ R is set. About the electric servomotor 7 can for steering power assistance a servo or assisting torque in the steering gear 4 in which a steering pinion on the steering shaft 3 with the rack 5 is coupled to be fed. The motor shaft of the servomotor 7 is connected via a coupling member with the rack.

In 1 ist die Position und die Ankopplung des elektrischen Servomotors 7 an das Lenkgetriebe symbolisch eingetragen. Es kann zweckmäßig sein, die Motorwelle des elektrischen Servomotors 7 achsparallel zur Zahnstange 5 anzuordnen.In 1 is the position and the coupling of the electric servomotor 7 entered symbolically to the steering gear. It may be appropriate, the motor shaft of the electric servo motor 7 paraxial to the rack 5 to arrange.

Wie 2 zu entnehmen, findet innerhalb des Lenkgehäuses 8 die Kopplung zwischen der Motorwelle 9 und der Zahnstange statt. Auf der Motorwelle 9 sitzt ein Motorritzel 10 auf, das über einen Übertragungsriemen 11 mit einer Riemenscheibe 13 verbunden ist, welche Bestandteil eines Kurbelgewindetriebs 12 ist. Über den Kurbelgewindetrieb 12 wird die Drehbewegung des Motorritzels 10 in eine Vorschubbewegung der Zahnstange umgesetzt.As 2 can be found inside the steering box 8th the coupling between the motor shaft 9 and the rack instead. On the motor shaft 9 a motor pinion sits 10 on top of that via a transmission belt 11 with a pulley 13 which is part of a crank screw 12 is. About the crank screw drive 12 is the rotational movement of the engine pinion 10 implemented in a feed movement of the rack.

Das Lenkgehäuse 8 ist als Aluminium-Spritzgussbauteil ausgeführt. Auf der in Einbaulage unteren Seite 8a ist das Lenkgehäuse 8 über ein Verstärkungsbauteil 14 verstärkt, das auf der Innenseite des Kurbelgehäuses 8 angeordnet ist und sich bis in den Randbereich der unteren Wandseite des Lenkgehäuses erstreckt. Das Verstärkungsbauteil 14 ist vorzugsweise als ein Stahlblech ausgebildet. Das Verstärkungsbauteil 14 ist über Befestigungselemente 15, die sich an der Innenwand des Lenkgehäuses 8 befinden, formschlüssig mit der inneren Wandseite des Lenkgehäuses verbunden.The steering housing 8th is designed as an aluminum injection-molded component. On the lower side in the installation position 8a is the steering box 8th via a reinforcing member 14 reinforced on the inside of the crankcase 8th is arranged and extends into the edge region of the lower wall side of the steering housing. The reinforcing member 14 is preferably formed as a steel sheet. The reinforcing member 14 is about fasteners 15 that attach to the inner wall of the steering box 8th are positively connected to the inner wall side of the steering housing.

Das Verstärkungsbauteil 14 verhindert, dass über die Unterseite 8a des Lenkgehäuses 8 in unbefugter Weise, beispielsweise durch Bohren, der Übertragungsriemen 11 zerstört und damit die kinematische Kopplung zwischen der Motorwelle 9 und der Zahnstange aufgehoben wird. Während des Stillstands des Fahrzeugs kann aufgrund der kinematischen Kopplung von Motorwelle des Servomotors und Zahnstange eine Lenkradverriegelung realisiert werden, indem die Drehbewegung der Motorwelle über eine Blockiereinrichtung blockiert wird. Das Verstärkungsbauteil 14 am Boden des Lenkgehäuses stellt sicher, dass diese Lenkradverriegelung nicht aufgehoben werden kann.The reinforcing member 14 prevents over the bottom 8a of the steering housing 8th in an unauthorized manner, for example by drilling, the transmission belt 11 destroyed and thus the kinematic coupling between the motor shaft 9 and the rack is picked up. During the stoppage of the vehicle, a steering wheel lock can be realized due to the kinematic coupling of motor shaft of the servomotor and rack by the rotational movement of the motor shaft is blocked by a blocking device. The reinforcing member 14 at the bottom of the steering box ensures that this steering wheel lock can not be reversed.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Lenkeinrichtungsteering device
22
Lenkradsteering wheel
33
Lenkwellesteering shaft
44
Lenkgetriebesteering gear
55
Lenkgestängesteering linkage
66
Radwheel
77
Servomotorservomotor
88th
Lenkgehäusesteering housing
99
Motorwellemotor shaft
1010
Motorritzelpinion
1111
Übertragungsriementransmission belt
1212
KurbelgewindetriebCrank screw
1313
Riemenscheibepulley
1414
Verstärkungsbauteilreinforcing member
1515
Befestigungselementfastener

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10032120 A1 [0002] DE 10032120 A1 [0002]

Claims (10)

Lenksystem in einem Fahrzeug, mit einer Lenkwelle (3), einem Lenkgetriebe (4), einem Lenkgestänge (5) und einem elektrischen Servomotor (7) zur Erzeugung eines unterstützenden Servomoments, wobei ein vom Fahrer vorgegebener Lenkwinkel über das Lenkgestänge (5) in einen Radlenkwinkel umsetzbar und die Motorwelle (9) des Servomotors (7) über ein Kopplungsteil (11) kinematisch mit dem Lenkgestänge (5) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Wandseite eines das Kopplungsteil (11) aufnehmenden Gehäuses (8) ein Verstärkungsbauteil (14) aufweist.Steering system in a vehicle, with a steering shaft ( 3 ), a steering gear ( 4 ), a steering linkage ( 5 ) and an electric servomotor ( 7 ) for generating a supporting servo torque, wherein a predetermined by the driver steering angle via the steering linkage ( 5 ) in a Radlenkwinkel and the motor shaft ( 9 ) of the servomotor ( 7 ) via a coupling part ( 11 ) kinematically with the steering linkage ( 5 ), characterized in that at least one wall side of the coupling part ( 11 ) receiving housing ( 8th ) a reinforcing member ( 14 ) having. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsbauteil (14) aus Stahlblech ausgeführt ist.Steering system according to claim 1, characterized in that the reinforcing member ( 14 ) is made of sheet steel. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsbauteil (14) als ein metallisches Gestrick oder als ein Kunstfasergewebe ausgeführt ist.Steering system according to claim 1, characterized in that the reinforcing member ( 14 ) is designed as a metallic fabric or as a synthetic fiber fabric. Lenksystem nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im eingebauten Zustand untenliegende Wandseite (8a) des Gehäuses (8) mit dem Verstärkungsbauteil (14) versehen ist.Steering system according to claim 1 or 3, characterized in that the wall mounted in the installed state ( 8a ) of the housing ( 8th ) with the reinforcing member ( 14 ) is provided. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsbauteil (14) an der Innenseite des Gehäuses (8) angeordnet ist.Steering system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the reinforcing member ( 14 ) on the inside of the housing ( 8th ) is arranged. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsbauteil (14) formschlüssig mit einer Wandseite (8a) des Gehäuses (8) verbunden ist.Steering system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the reinforcing member ( 14 ) form-fitting with a wall side ( 8a ) of the housing ( 8th ) connected is. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsteil (11) zwischen der Motorwelle (9) und einem Getriebebauteil ein Übertragungsriemen (11) ist.Steering system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the coupling part ( 11 ) between the motor shaft ( 9 ) and a transmission component a transmission belt ( 11 ). Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) aus Aluminium besteht.Steering system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the housing ( 8th ) consists of aluminum. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit einem Lenkgehäuse (8) identisch ist, in welchem das Lenkgetriebe (4) aufgenommen ist.Steering system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the housing with a steering housing ( 8th ) is identical, in which the steering gear ( 4 ) is recorded. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegung der Motorwelle (9) des Servomotors (7) über eine Blockiereinrichtung blockierbar ist.Steering system according to one of claims 1 to 9, characterized in that the rotational movement of the motor shaft ( 9 ) of the servomotor ( 7 ) is blockable via a blocking device.
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