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Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe für eine Kugelmutter-Hydrolenkung eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug.
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Stand der Technik
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DE 10 2016 122 743 A1 offenbart ein Lenkgetriebe für eine Kugelmutter-Hydrolenkung eines Kraftfahrzeugs mit einem Lenkgetriebegehäuse, in welchem ein Arbeitszylinder ausgebildet ist, sowie einen am Lenkgetriebegehäuse ausgebildeten Lenkspindelanschluss, welcher dazu ausgebildet ist, eine durch eine Lenkspindel eingeleitete Drehbewegung auf eine Schnecke zu übertragen und über ein Kugelgewinde in eine Axialbewegung eines im Arbeitszylinder angeordneten Kolbens umzuwandeln, wobei der Kolben den Arbeitszylinder in eine erste Druckkammer und eine zweite Druckkammer unterteilt, und wobei die erste Druckkammer ein größeres Volumen als die zweite Druckkammer aufweist.
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Ferner ist eine rechtwinklig zur Kolbenlängsachse angeordnete Segmentwelle vorgesehen, welche mit dem Kolben durch eine im Kolben ausgebildete Verzahnung verbunden ist, wobei die Segmentwelle durch die Axialbewegung des Kolbens in Drehbewegung versetzbar ist.
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Wenn bei einem solchen herkömmlichen Lenkgetriebe Stöße von der Straße her auf das Lenkgetriebe wirken, können diese über den mechanischen Kraftstrang auf die beiden mit Hydraulikfluid befüllten Zylinderräume weitergeleitet und dort abgestützt werden. Da Hydraulikfluid, insbesondere Öl, kompressibel ist, ist die zur Kraftabstützung vorhandene Steifigkeit aufgrund des größeren Volumens in der großen Zylinderkammer geringer als in der kleinen und kann einen Lenkeinfluss ausüben.
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Kommt es bei Geradeausfahrt zu wechselseitigen Stößen auf das Lenkgetriebe führen diese, durch die ungleichen Zylinderraum-Steifigkeiten, zu unterschiedlich großen Verstellwegen des Lenkgetriebes. Bezogen auf die Mittenposition der Lenkung bewegt sich der Kolben in Richtung großen Zylinderraum daher mit einem größeren Hub, sowie die über den mechanischen Kraftstrang angebundenen Räder mit einem größeren Radeinschlagwinkel.
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Bei der Kraftabstützung handelt es sich um ein Masse-Feder-System mit unterschiedlichen Steifigkeiten. In bestimmten Fahrsituationen kann dieses System in Resonanz geraten. Da die Schwingung eine Frequenz mit fester Periodendauer aufweist, die Steifigkeit jedoch unterschiedlich ist, wird der Verstellweg in Richtung der geringeren Steifigkeit kontinuierlich größer, wodurch ein Einlenken der Räder verursacht werden kann.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Lenkgetriebe für eine Kugelmutter-Hydrolenkung eines Kraftfahrzeugs vorzusehen, welches die ungleichen Steifigkeiten der beiden Druckkammern kompensiert und somit vermeidet, dass von der Straße her auf das Lenkgetriebe wirkende Stöße einen Lenkungseinfluss ausüben.
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Die Aufgabe wird mit einem Lenkgetriebe für eine Kugelmutter-Hydrolenkung eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Des Weiteren wird die Aufgabe mit einem Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Lenkgetriebe für eine Kugelmutter-Hydrolenkung eines Kraftfahrzeugs. Das Lenkgetriebe umfasst ein Lenkgetriebegehäuse, in welchem ein Arbeitszylinder ausgebildet ist.
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Ferner umfasst das Lenkgetriebe einen am Lenkgetriebegehäuse ausgebildeten Lenkspindelanschluss, welcher dazu ausgebildet ist, eine durch eine Lenkspindel eingeleitete Drehbewegung auf eine Schnecke zu übertragen und über ein Kugelgewinde in eine Axialbewegung eines im Arbeitszylinder angeordneten Kolbens umzuwandeln, wobei der Kolben den Arbeitszylinder in eine erste Druckkammer und eine zweite Druckkammer unterteilt, und wobei die erste Druckkammer ein größeres Volumen als die zweite Druckkammer aufweist.
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Darüber hinaus umfasst das Lenkgetriebe eine rechtwinklig zur Kolbenlängsachse angeordnete Segmentwelle, welche mit dem Kolben durch eine im Kolben ausgebildete Verzahnung verbunden ist, wobei die Segmentwelle durch die Axialbewegung des Kolbens in Drehbewegung versetzbar ist.
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Des Weiteren weist das Lenkgetriebe eine mit der zweiten Druckkammer zusammenwirkende Dämpfervorrichtung auf, welche dazu ausgebildet ist, eine Kompressionssteifigkeit des in der zweiten Druckkammer angeordneten Hydraulikfluidvolumens derart zu dämpfen, dass die Kompressionssteifigkeit des in der zweiten Druckkammer angeordneten Hydraulikfluidvolumens im Wesentlichen der Kompressionssteifigkeit des in der ersten Druckkammer angeordneten Hydraulikfluidvolumens entspricht.
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Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Lenkspindel und dem erfindungsgemäßen Lenkgetriebe, wobei das Lenkgetriebe dazu ausgebildet ist, eine durch die Lenkspindel eingeleitete Drehbewegung aufzunehmen.
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Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, durch Vorsehen der mit der zweiten Druckkammer zusammenwirkenden Dämpfervorrichtung, welche direkt im Lenkgetriebe integriert ist oder als separates Aggregat über eine Druckleitung mit der zweiten Druckkammer verbunden ist, die ungleichen Steifigkeiten der beiden Druckkammern in der Form zu kompensieren, dass die steifere, d.h. kleinere, Druckkammer durch die zusätzliche Dämpfervorrichtung an die geringere Steifigkeit der großen Druckkammer angeglichen wird. Somit kann in vorteilhafter Weise eine ungewünschte Kraftübertragung von auf das Lenkgetriebe wirkenden Straßeneinflüssen auf den mechanischen Kraftstrang des Lenkgetriebes vermieden werden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Dämpfervorrichtung eine mit der zweiten Druckkammer fluidisch verbundene Ausgleichskammer aufweist, in welcher ein durch einen Federdämpfer mit einer vorgegebenen Federkraft beaufschlagter Ausgleichskolben axial bewegbar ist.
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Die konstruktive Lösung beruht somit auf dem Wirkmechanismus eines Federdämpfers, welcher aufgrund der fluidischen Verbindung der Ausgleichskammer mit der zweiten Druckkammer des Lenkgetriebes die höhere Steifigkeit der zweiten Druckkammer an die geringere Steifigkeit der ersten Druckkammer anpasst.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Federkennlinie des Federdämpfers derart ausgelegt ist, dass eine durch den Federdämpfer bewirkte Federdämpfung die Kompressionssteifigkeit des in der zweiten Druckkammer angeordneten Hydraulikfluidvolumens auf ein Niveau der Kompressionssteifigkeit des in der ersten Druckkammer angeordneten Hydraulikfluidvolumens reduziert.
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Somit kann in vorteilhafter Weise eine ausgeglichene Kompressionssteifigkeit in beiden Druckkammern erreicht und damit verhindert werden, dass der beim Entspannen des Hydraulikfluids entstehende Rückimpuls einen Einfluss auf den mechanischen Kraftstrang im Sinne eines Einlenkens der Lenkung aufweist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Dämpfervorrichtung einen mit dem Lenkgetriebegehäuse integral ausgebildeten oder von dem Lenkgetriebegehäuse separat angeordneten zylinderförmigen Raum aufweist, welcher über eine Bohrung und/oder eine Hydraulikleitung mit der zweiten Druckkammer fluidisch verbunden ist.
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Somit kann über die Bohrung ein definiertes Hydraulikfluidvolumen von der zweiten Druckkammer in den zylinderförmigen Raum der Dämpfervorrichtung eingeleitet werden, wodurch der zylinderförmige Raum in Kombination mit der Federkennlinie des Federdämpfers den Effekt eines Ausgleichs der Steifigkeiten der beiden Druckkammern ermöglicht.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Ausgleichskolben in dem zylinderförmigen Raum gelagert, insbesondere gleitgelagert ist, und wobei der Ausgleichskolben durch eine zwischen einem Lager und einem Gehäuse des zylinderförmigen Raums eingefügte Dichtung gegen das Gehäuse des zylinderförmigen Raums abgedichtet ist.
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Somit ist eine reibungsarme Axialbewegung des Ausgleichskolbens in dem zylinderförmigen Raum bei gleichzeitiger Dichtigkeit gegenüber dem Gehäuse möglich.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Federdämpfer zumindest eine Tellerfeder, insbesondere eine Mehrzahl von Tellerfedern aufweist, welche an einer zur Ausgleichskammer gegenüberliegenden Seite in dem zylinderförmigen Raum aufgenommen ist. Das Vorsehen der zumindest einen Tellerfeder, vorzugsweise der Mehrzahl von Tellerfedern ist in der vorliegenden Ausführungsform besonders vorteilhaft, da diese eine hohe Kraftübertragung bei geringem Hub ermöglicht bzw. ermöglichen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Abschnitt des zylinderförmigen Raums, in welchem der Federdämpfer angeordnet ist, trocken und nach außen hin abgedichtet oder über eine Hydraulikleitung mit einem Rücklauf eines Ölkreislaufs verbunden ist. Somit kann beispielsweise eine Lebensdauerdichtung eingesetzt werden, welche ermöglicht, dass der Abschnitt des zylinderförmigen Raums, in welchem der Federdämpfer angeordnet ist, trocken ist.
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Alternativ kann beispielsweise eine schwimmende Dichtung eingesetzt werden, welche einen Rücklauf einer überschüssigen Hydraulikflüssigkeit in den Ölkreislauf durchführt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Ausgleichskolben durch den Federdämpfer spielfrei gegen einen zur zweiten Druckkammer benachbart, an einem ersten axialen Endabschnitt des zylinderförmigen Raums angeordneten Anschlag der Dämpfervorrichtung anlegbar ist. Somit kann ein Hydraulikfluidvolumen in der Ausgleichskammer in vorteilhafter Weise präzise gesteuert werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der zylinderförmige Raum der Dämpfervorrichtung an einem zum ersten axialen Endabschnitt des zylinderförmigen Raums gegenüberliegend angeordneten zweiten axialen Endabschnitt des zylinderförmigen Raums einen Einschraubdeckel aufweist, welcher den Federdämpfer vorspannt. Die Vorspannung des Federdämpfers in Verbindung mit dessen Federkennlinie ermöglicht somit einen exakten Ausgleich der Steifigkeiten der beiden Druckkammern.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der zylinderförmige Raum der Dämpfervorrichtung eine Stufenbohrung aufweist, wobei der Ausgleichskolben in einem ersten Abschnitt geringeren Durchmessers des zylinderförmigen Raums angeordnet ist, und wobei der Federdämpfer in einem zweiten Abschnitt größeren Durchmessers des zylinderförmigen Raums angeordnet ist.
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Der Kolben kann somit in vorteilhafter Weise in einem separaten Abschnitt des zylinderförmigen Raums als Federdämpfer geführt werden. Ferner ermöglicht die Abstufung des zylinderförmigen Raums eine verbesserte Dichtigkeit der Ausgleichskammer, insbesondere des Hydraulikfluid aufnehmenden Teils der Ausgleichskammer.
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Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
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Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
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Figurenliste
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
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Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Lenkgetriebes für eine Kugelmutter-Hydrolenkung eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
- 2 eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes für die Kugelmutter-Hydrolenkung des Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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Das in 1 gezeigte Lenkgetriebe 1 ist Teil einer Kugelmutter-Hydrolenkung eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs. Die restlichen Komponenten der Kugelmutter-Hydrolenkung wie beispielsweise ein Drehschieber und ein Primärventil sind in der vorliegenden Darstellung nicht gezeigt.
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Das Lenkgetriebe 1 weist ein Lenkgetriebegehäuse 2 auf, in welchem ein Arbeitszylinder 10 ausgebildet ist.
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Ferner weist das Lenkgetriebe 1 einen am Lenkgetriebegehäuse 2 ausgebildeten Lenkspindelanschluss 14 auf, welcher dazu ausgebildet ist, eine durch eine Lenkspindel 42 eingeleitete Drehbewegung auf eine Schnecke 16 zu übertragen und über ein Kugelgewinde 18 in eine Axialbewegung eines im Arbeitszylinder 10 angeordneten Kolbens 20 umzuwandeln.
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Der Kolben 20 unterteilt den Arbeitszylinder 10 in eine erste Druckkammer 22 und eine zweite Druckkammer 24. Die erste Druckkammer 22 weist hierbei ein größeres Volumen als die zweite Druckkammer 24auf.
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Des Weiteren weist das Lenkgetriebe 1 eine rechtwinklig zur Kolbenlängsachse L angeordnete Segmentwelle 26 auf, welche mit dem Kolben 20 durch eine im Kolben 20 ausgebildete Verzahnung verbunden ist, wobei die Segmentwelle 26 durch die Axialbewegung des Kolbens 20 in Drehbewegung versetzbar ist.
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Überdies weist das Lenkgetriebe 1 eine mit der zweiten Druckkammer 24 zusammenwirkende Dämpfervorrichtung 28 auf, welche dazu ausgebildet ist, eine Kompressionssteifigkeit des in der zweiten Druckkammer 24 angeordneten Hydraulikfluidvolumens derart zu dämpfen, dass die Kompressionssteifigkeit des in der zweiten Druckkammer 24 angeordneten Hydraulikfluidvolumens im Wesentlichen der Kompressionssteifigkeit des in der ersten Druckkammer 22 angeordneten Hydraulikfluidvolumens entspricht.
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Die Dämpfervorrichtung 28 weist eine mit der zweiten Druckkammer 24 fluidisch verbundene Ausgleichskammer 30 auf. In der Ausgleichskammer 30 ist ein durch einen Federdämpfer 32 mit einer vorgegebenen Federkraft F beaufschlagter Ausgleichskolben 34 axial bewegbar. Alternativ kann der Federdämpfer 32 beispielsweise über eine Hydraulikleitung mit einem Rücklauf RL eines Ölkreislaufs verbunden sein.
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Eine Federkennlinie des Federdämpfers 32 ist derart ausgelegt, dass eine durch den Federdämpfer 32 bewirkte Federdämpfung die Kompressionssteifigkeit des in der zweiten Druckkammer 24 angeordneten Hydraulikfluidvolumens auf ein Niveau der Kompressionssteifigkeit des in der ersten Druckkammer 22 angeordneten Hydraulikfluidvolumens reduziert.
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In der vorliegenden Ausführungsform weist die Dämpfervorrichtung 28 einen mit dem Lenkgetriebegehäuse 2 integral ausgebildeten zylinderförmigen Raum 36 auf. Der zylinderförmige Raum 36 ist hierbei über eine Bohrung 37a mit der zweiten Druckkammer 24 fluidisch verbunden.
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Der Ausgleichskolben 34 ist in dem zylinderförmigen Raum 36 gelagert, insbesondere gleitgelagert. Der Ausgleichskolben 34 ist durch eine zwischen einem O-Ring bzw. Vorspannring 38 und einem Gehäuse 35 des zylinderförmigen Raums 36 eingefügte Dichtung 40 gegen das Gehäuse 35 des zylinderförmigen Raums 36 abgedichtet.
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Der Federdämpfer 32 weist eine Mehrzahl von Tellerfedern auf, welche an einer zur Ausgleichskammer 30 gegenüberliegenden Seite in dem zylinderförmigen Raum 36 aufgenommen sind. Ferner ist ein Abschnitt des zylinderförmigen Raums 36, in welchem der Federdämpfer 32 angeordnet ist, trocken und nach außen hin abgedichtet.
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Der Ausgleichskolben 34 ist durch den Federdämpfer 32 spielfrei gegen einen zur zweiten Druckkammer 24 benachbart, an einem ersten axialen Endabschnitt 36a des zylinderförmigen Raums 36 angeordneten Anschlag der Dämpfervorrichtung 28 anlegbar.
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Der zylinderförmige Raum 36 der Dämpfervorrichtung 28 weist an einem zum ersten axialen Endabschnitt 36a des zylinderförmigen Raums 36 gegenüberliegend angeordneten zweiten axialen Endabschnitt 36b des zylinderförmigen Raums 36 einen Einschraubdeckel 39 auf, welcher den Federdämpfer 32 vorspannt.
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Der zylinderförmige Raum 36 der Dämpfervorrichtung 28 weist des Weiteren eine Stufenbohrung auf. Der Ausgleichskolben 34 ist in einem ersten Abschnitt 36c geringeren Durchmessers des zylinderförmigen Raums 36 angeordnet und der Federdämpfer 32 ist in einem zweiten Abschnitt 36d, größeren Durchmessers des zylinderförmigen Raums 36 angeordnet.
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2 zeigt eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes für die Kugelmutter-Hydrolenkung des Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Im Gegensatz zu der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die mit der zweiten Druckkammer 124 zusammenwirkende Dämpfervorrichtung 128 separat von dem Lenkgetriebe angeordnet. Hierfür ist die Dämpfervorrichtung 128 über eine Hydraulikleitung 37b mit der zweiten Druckkammer 124 fluidisch verbunden.
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Die Hydraulikleitung 37b ist mit der Ausgleichskammer 130 der Dämpfervorrichtung 128 derart verbunden, dass die Hydraulikleitung 37b über eine in einem mittigen oder alternativ außermittigen Bereich einer Wandung der Dämpfervorrichtung 128 mit der Ausgleichskammer 130 fluidisch verbunden ist.
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Die Dämpfervorrichtung 128 weist eine mit der zweiten Druckkammer 124 fluidisch verbundene Ausgleichskammer 130 auf. In der Ausgleichskammer 130 ist ein durch einen Federdämpfer 132 mit einer vorgegebenen Federkraft F beaufschlagter Ausgleichskolben 134 axial bewegbar. Alternativ kann der Federdämpfer 132 beispielsweise über eine Hydraulikleitung mit einem Rücklauf RL eines Ölkreislaufs verbunden sein.
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Der Ausgleichskolben 134 ist in dem zylinderförmigen Raum 136 gelagert, insbesondere gleitgelagert. Der Ausgleichskolben 134 ist durch eine zwischen einem O-Ring bzw. Vorspannring 138 und einem Gehäuse 135 des zylinderförmigen Raums 136 eingefügte Dichtung 140 gegen das Gehäuse 135 des zylinderförmigen Raums 136 abgedichtet.
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Der zylinderförmige Raum 136 der Dämpfervorrichtung 128 weist an einem zum ersten axialen Endabschnitt des zylinderförmigen Raums 136 gegenüberliegend angeordneten zweiten axialen Endabschnitt des zylinderförmigen Raums 136 einen Einschraubdeckel 139 auf, welcher den Federdämpfer 132 vorspannt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016122743 A1 [0002]
