DE3708059A1 - Motorgetriebene servolenkungseinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine motorgetriebene Servolenkungseinrichtung zur Ausübung eines von einem Elektromotor erzeugten, helfenden bzw. unterstützenden Lenkungsdrehmoment auf einen Lenkungsmechanismus, wo­ durch die zum Lenken eines Kraftfahrzeugs erforderlichen manuellen Lenkkräfte reduziert werden.

Herkömmliche motorgetriebene Servolenkungseinrichtungen, die Elektromotore zur Erzeugung des unterstützenden Len­ kungsdrehmoments verwenden, sind beispielsweise in den japanischen Offenlegungsschriften 60 (2985)-25 853 und 59 (1984)­ 50 864 beschrieben, die zum US-Patent Nr. 44 15 054 korrespon­ dieren. Die daraus hervorgehenden motorgetriebenen Servo­ lenkungseinrichtungen weisen einen Kugelschraubenmechanis­ mus auf, der eine Schraubengangwelle mit einem Zahnstangen­ schaft eines Zahnstangen-Zahnrad-Lenkgetriebemechanismus um­ faßt, wobei in einer äußeren Umfangsfläche dieses Schaftes eine schraubenförmige Nut definiert ist und wobei auf der Schraubengangwelle eine Mutter angeordnet ist, bei welcher in einer inneren Umfangsfläche eine schraubenförmige Nut definiert ist, wobei in den schraubenförmigen Nuten der Schraubengangwelle und der Mutter Kugeln aufgenommen sind.

In der erstgenannten Veröffentlichung ist ein Geschwindig­ keitsuntersetzungszahnrad vorgesehen, das mit dem äußeren Umfang der Schraube des Kugelschraubenmechanismus ein Stück bildet, und ein mit dem Geschwindigkeitsuntersetzungszahn­ rad kämmendes kleines Zahnrad ist durch eine Kupplung an einen Motor gekuppelt, welcher das unterstützende Drehmoment erzeugt. Deshalb wird das Drehmoment des Motors durch die Kupplung, das kleine Zahnrad und das Geschwindigkeits­ bzw. Drehzahluntersetzungszahnrad auf die Mutter übertragen und wird dann durch den Kugelschraubenmechanismus in eine auf den Zahnstangenschaft ausgeübte axiale Linearbewegung umgewandelt.

Nach der letzteren Veröffentlichung ist der Rotor eines Mo­ tors am äußeren Umfang der Schraube des Kugelschraubenme­ chanismus fixiert. Deshalb ist der Motor direkt an den Ku­ gelschraubenmechanismus gekuppelt.

Die motorgetriebenen Servolenkungseinrichtungen, welche den Kugelschraubenmechanismus verwenden, wie er oben be­ schrieben ist, erleiden einen kleinen Reibungsverlust und weisen folglich eine hohe Kraftübertragungseffizienz auf, die zu einem glatten bzw. gleichmäßigen Servolenkungsbe­ trieb führt.

Die obigen motorgetriebenen Servolenkungseinrichtungen las­ sen jedoch in ihrem gleichmäßigen Betrieb nach und haben auch ein Dauerhaftigkeitsproblem, da der Zahnstangenschaft eine schraubenförmige Nut aufweist und als die Schrauben­ gangwelle des Kugelschraubenmechanismus dient. Insbesondere wird auf den Zahnstangenschaft von dem Rädern durch Achs­ schenkel und Spurstangen eine Axial- oder Scherlast ausge­ übt. Wenn das Fahrzeug gelenkt wird, wird die Lenkkraft von der Zahnstangenwelle auf den Zahnstangenschaft ausgeübt und das unterstützende Drehmoment wird von dem Motor über den Kugelschraubenmechanismus ebenfalls auf den Zahnstangenschaft ausgeübt. Deshalb neigt der Zahnstangenschaft dazu, sich unter einem Biegemoment zu biegen und aufgrund der Bewegung der Zahnstange und des kleinen Zahnrades in radialer Richtung etwas zu vibrieren.

Generell haben die Kugelschraubenmechanismen eine extrem niedrige Grenze für Scherbelastungen oder -beanspruchungen. Wenn der Schraubenschaft sich biegt oder vibriert, kann die schraubenförmige Nut der Mutter leicht beschädigt werden und/oder es wirken übermäßige Beanspruchungen auf die in den schraubenförmigen Nuten sitzenden Kugeln. Die unter sol­ chen übermäßigen Beanspruchungen befindlichen Kugeln können nicht gleichmäßig rotieren, mit dem Ergebnis, daß das Motor­ drehmoment nicht effizient übertragen wird, daß das Lenkge­ fühl des Fahrers beeinträchtigt werden kann, und/oder daß die Dauerhaftigkeit bzw. Lebensdauer des motorgetriebenen Servolenkungssystems herabgesenkt wird.

Mit dem auf seinem äußeren Umfang mit einer schraubenförmigen Nut versehenen Zahnstangenschaft kann der Mechanismus zum Übertragen des unterstützenden Drehmoments bzw. Hilfsdreh­ moments nicht leicht gewartet oder bedient werden, da es mühsam ist, einen solchen Mechanismus abzunehmen. Der Mangel der Auswechselbarkeit des mit einer Nut versehenen Zahn­ stangenschafts und des Zahnstangenschafts einer existieren­ den, manuell betätigten Lenkungseinrichtung resultiert in erhöhten Kosten der Servolenkungseinrichtungen und macht es schwierig, existierende manuell betätigte Lenkungseinrich­ tungen in motorgetriebene Servolenkungseinrichtungen umzu­ wandeln.

Wo in einer motorgetriebenen Servolenkungseinrichtung ein Kugelschraubenmechanismus verwendet wird, ist die Kraftüber­ tragungseffizienz höher, da der Voreilungswinkel der Schrau­ bennut auf der Schraubengangwelle größer ist. Da bzw. inso­ weit der Voreilungswinkel durch die Größe des Abtriebsdreh­ momentes des Motors bestimmt wird, ist es dann, wenn der verwendete Motor eine Drehmomentkapazität hat, die größer als ein gewisser Drehmomentpegel ist, besser, den Durchmesser der Schraubengangwelle derart zu reduzieren, daß er der Dreh­ momentkapazität des Motors angemessen ist, um eine höhere Kraftübertragungseffizienz zu erzielen.

Bei den vorstehenden herkömmlichen, motorgetriebenen Servolenkungseinrichtungen könnte jedoch der Durchmesser der Schraubengangwelle nicht über seinen Bereich hinaus re­ duziert werden, der die gewünschte mechanische Festigkeit liefert, da der als Schraubengangwelle verwendete Zahnstan­ genschaft mit einer schraubenförmigen Nut versehen ist und großen axialen Belastungen und Scherbelastungen ausgesetzt ist. Deshalb ist die Kraftübertragungseffizienz der herkömm­ lichen, motorgetriebenen Servolenkungseinrichtung realativnie­ drig. Es ist auch schwierig gewesen, die Charakteristiken bzw. Eigenschaften der Servolenkungssysteme zum Zeitpunkt der Rückkehr in die neutrale Position zu verbessern.

Zudem bildet die auf dem axial bewegbaren Zahnstangenschaft über einer gewissen Länge vorgesehene spiral- bzw. schrauben­ förmige Nut keine Dichtung zwischen dem Zahnstangenschaft und seinem Gehäuse, wodurch Staub eindringen und sich Rost in dem Kugelschraubenmechanismus bilden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine motorgetrie­ bene Servolenkungseinrichtung anzugeben, die einen glatten oder gleichmäßigen Betrieb gewährleistet und die Lebensdauer eines Kugelschraubenmechanismus erhöht, der zur höheren Kraft­ übertragungseffizienz des Kugelschraubenmechanismus ein un­ terstützendes Drehmoment eines Motors in eine axiale Bewegung eines Zahnstangenschaftes umwandelt und der verbesserte Cha­ rakteristiken bzw. Eigenschaften zum Zeitpunkt der Rückkehr in seine neutrale Position aufweist sowie eine leichte und zuverlässige Dichtung am Zahnstangenschaft bildet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine motorgetriebene Servolenkungseinrichtung mit einem Zahnstangen- und -Zahnrad- Lenkgetriebemechanismus vorgesehen, der ein Gehäuse, eine Zahnradwelle und einen Zahnstangenschaft aufweist, die be­ weglich in dem Gehäuse aufgenommen sind, wobei der Zahnstan­ gen- und Zahnrad-Lenkgetriebemechanismus derart betreibbar ist, daß er die Rotation der Zahnradwelle in eine axiale Be­ wegung des Zahnstangenschaftes umwandelt, und wobei ein Elektromotor zum Erzeugen eines die Lenkung unterstützenden und auf den Zahnstangen- und -zahnrad-Lenkgetriebemechanis­ mus einwirkenden Drehmoments an dem Gehäuse befestigt ist, gekennzeichnet durch eine Gewindewelle, die eine in einer äußeren Umfangsfläche definierte spiral- bzw. schrauben­ förmige Nut aufweist und sich im wesentlichen parallel zum Zahnstangenschaft erstreckt, wobei die Gewindewelle das von dem Motor erzeugte unterstützende Drehmoment aufnehmen kann, durch eine Muttereinrichtung, die eine in einer inneren Umfangsfläche definierte spiral- bzw. schraubenförmige Nut aufweist und um die Schraubengangwelle herum angeordnet ist, wobei die Muttereinrichtung undrehbar an den Zahnstangenschaft gekuppelt ist, und durch mehrere Kugeln, die in und zwischen den schraubenförmigen Nuten der Schraubengangwelle und der Muttereinrichtung angeordnet sind.

Die vorstehenden Eigenschaften und Merkmale der Erfindung sowie ihre Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungs­ formen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine motorgetriebene Servolenkungseinrichtung nach einer Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine motorgetriebene Servolenkungseinrichtung nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 3 einen längs der Linie III-III in Fig. 2 genom­ menen Querschnitt.

Nach Fig. 1 ist an einem unteren Ende einer Zahnradwelle 1, die an eine nicht dargestellte Lenkwelle eines Motorfahr­ zeugs, beispielsweise eines Automobils gekuppelt ist, ein Ritzel bzw. kleines Zahnrad 1 a angeordnet. Ein sich im we­ sentlichen senkrecht zur Ritzel- bzw. Zahnradwelle 1 er­ streckender Zahnstangenschaft 2 weist eine Zahnstange bzw. lineare Zahnreihe auf, die mit dem kleinen Zahnrad 1 a kämmt. Deshalb bewegt eine Drehung der Zahnradwelle 1 um ihre ei­ gene Achse den Zahnstangenschaft 2 in seiner axialen Rich­ tung. Die Zahnstange des Zahnstangenschaftes 2 ist in der Fig. 1 nicht gezeigt, da sie auf der Rückseite des Zahnstan­ genschaftes 2 vorgesehen ist.

Um ein von dem kleinen Zahnrad 1 a fernes Ende des Zahnstan­ genschaftes 2 herum ist ein elastisches Element angeordnet. Der Zahnstangenschaft 2 ist in einem Zahnstangengehäuse 4 axial verschiebbar angeordnet. Das Gehäuse 4 weist einen Stützarm 5 auf, der von einem Mittelabschnitt des Gehäuses 4 radial auswärts ragt. Ein Elektromotor 6 zur Erzeugung eines unterstützenden Drehmoments ist an seinem hinteren En­ de drehbar an dem distalen Ende des Stützarms 5 gelagert, wobei der Motor 6 eine Abtriebswelle 7 aufweist, die von dem Stützarm 5 fortragt. Wenn das Motorfahrzeug nicht ge­ lenkt wird, liegen der Zahnstangenschaft 2 und die Motorab­ triebswelle 7 im wesentlichen parallel zueinander.

Die Abtriebswelle 7 weist eine in ihrer äußeren Umfangsfläche definierte spiral- bzw. schraubenförmige Nut 7 a auf. Eine undrehbare Mutter 8, die eine in ihrer inneren Umfangsfläche definierte spiral- bzw. schraubenförmige Nut 8 a aufweist, ist um die Abtriebswelle 7 herum angeordnet, wobei mehrere Kugeln 9 in und zwischen den schraubenförmigen Nuten 7 a, 8 a sitzen. Die Abtriebswelle 7, die Mutter 8 und die Kugeln 9 bilden in Verbindung miteinander einen Kugelschrauben­ mechanismus 10. Ein Ende eines Verbindungsgliedes 11 ist drehbar an der Mutter 8 angelenkt und das entgegengesetzte Ende 11 a ist als ein Ring ausgebildet, der auf dem elastischen Element 3 des Zahnstangenschaftes 2 gepaßt ist. Das Verbin­ dungsglied 11 ist normalerweise in einer im wesentlichen senkrechten Relation zum Zahnstangenschaft an diesen gekup­ pelt. Eine Bewegung der Mutter 8 auf der Abtriebswelle 7 wird, wenn diese durch den Motor 6 axial bewegt wird, durch das Verbindungsglied 11 auf den Zahnstangenschaft 2 übertra­ gen.

Ein blasebalgförmiger Schuh 12 bzw. eine blasebalgförmige Muffe erstreckt sich zwischen den einander zugekehrten En­ den des Gehäuses 4 und des elastischen Elements 3 und ist mit diesen verbunden. Ähnlich erstreckt sich zwischen den einan­ der zugekehrten bzw. gegenüberliegenden Enden des Motors 6 und der Mutter 8 ein anderer blasebalgförmiger Schuh 13 bzw. eine blasebalgförmige Muffe. Eine Abdeckung oder Kappe 14 ist an dem anderen Ende der Mutter 8 angebracht und deckt das distale Ende der Abtriebswelle 7 ab, die von der Mutter 8 ragt. Der Schuh 12 dient zur Verhinderung des Eindringens von Staub in das Gehäuse 4. Der Schuh 13 und die Kappe 14 verhindern das Eindringen von Staub in den Kugelschraubenmechanismus 10.

Der Motor 6 und die Mutter 8 sind an dem Stützarm 5 bzw. dem Verbindungsglied 11 drehbar angelenkt, jedoch tatsächlich im wesentlichen fixiert. Insbesondere sind der Motor 6 und das Verbindungsglied 11 an dem Stützarm 5 bzw. der Mutter 8 der­ art gekuppelt, daß der Motor 6 und das Verbindungsglied 11 winkelmäßig in Bezug auf den Stützarm 5 bzw. die Mutter 8 etwas bewegbar sind. Das elastische Element 3 ist bei niedri­ ger Flexibilität im wesentlichen hart.

Die auf diese Weise konstruierte motorgetriebene Servolen­ kungseinrichtung arbeitet wie folgt: Wenn ein nicht darge­ stelltes und an die Lenkwelle gekuppeltes Lenkrad gedreht wird, wird die Zahnradwelle 1 um ihre eigene Achse gedreht, wodurch der Zahnstangenschaft 2 durch den kämmenden Eingriff zwischen der Zahnstange und dem kleinen Zahnrad 1 a bei­ spielsweise nach links gedreht. Eine für die Drehzahl und das Drehmoment der an das Lenkrad gekuppelten Lenkwelle re­ präsentative Information wird einer nicht dargestellten Kon­ trolleinheit zugeführt und dadurch analysiert. Die Kontroll­ einheit steuert dann den Motor 6, um die Abtriebswelle 7 im Uhrzeigersinn zu drehen, wie sie die Richtung des Pfeiles X zeigt. Die Mutter 8 des Kugelschraubenmechanismus 10 wird axial nach links bewegt. Die Bewegung der Mutter 8 wird als das unterstützende Drehmoment durch das Verbindungsglied 11 auf den Zahnstangenschaft 2 übertragen.

Wenn der Zahnstangenschaft 2 durch die Rotation der Zahnrad­ welle 1 axial verschoben wird, wird auf den Zahnstangenschaft 2 eine beispielsweise nach links gerichtete axiale Last aus­ geübt, die an dem Zahnstangenschaft 2 ein Biegemoment er­ zeugt. Das Biegemoment wirkt so, daß es den Zahnstangenschaft 2 und die Abtriebswelle 7 aus der Parallelität in einen leicht winkelmäßig beabstandeten Zustand zwingt.

Der winkelmäßig beabstandete Zustand wird jedoch durch die drehbaren Verbindungen zwischen dem Motor 6 und dem Stützarm 5 sowie zwischen der Mutter 8 und dem Verbindungsglied 11 oder durch die Flexibilität des elastischen Elements 3, auf dem das ringförmige Ende 11 a des Verbindungsgliedes 11 sitzt, absorbiert. Deshalb werden keine übermäßigen Belastungen oder Beanspruchungen auf die Kugeln 9 des Kugelschraubenmechanis­ mus 10 ausgeübt.

Demgemäß weist die Servolenkungseinrichtung eine hohe Effi­ zienz bei der Übertragung des Drehmoments des Motors 6 auf den Zahnstangenschaft 2 durch den Kugelschraubenmechanismus 10 auf. Da nicht die Mutter 8 gedreht, sondern anstelle des­ sen die Abtriebswelle 7 gedreht wird, ist das Trägheitsmo­ ment des Kugelschraubenmechanismus 10 klein, wodurch dem Fahrer, der das Lenkrad dreht, ein gutes Lenkgefühl gegeben wird. Der Kugelschraubenmechanismus 10 und der Motor 6 kön­ nen zur effizienten Instandhaltung, Wartung und Bedienung leicht von dem Zahnstangenschaft 2 und dem Gehäuse 4 ent­ fernt werden. Die Servolenkungseinrichtung nach der Erfin­ dung kann bei existierenden manuell betätigten Lenkungs­ systemen installiert werden, so daß existierende, manuell gelenkte Motorfahrzeuge leicht in servo-gelenkte Motorfahr­ zeuge umgewandelt werden können.

Die Fig. 2 und 3 stellen eine motorgetriebene Servolenkungs­ einrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung dar. Nach Fig. 2 ist eine Zahnradwelle 101 an ein Lenkrad durch eine nicht dargestellte Lenkwelle ge­ kuppelt und durch einen Zahnradhalter 102 drehbar gelagert. Der Zahnradhalter 102 trägt einen Lenkdrehmomentsensor 103, einen Lenkrotationssensor 104 und eine Steuereinheit 105, wel­ che einen Elektromotor 110 auf der Basis erfaßter Signale aus den Sensoren 103, 104 steuert. Ein Zahnstangenschaft 107 weist eine Zahnstange 107 a auf, die mit einem nicht darge­ stellten kleinen Zahnrad auf der Zahnstangenwelle 101 kämmt. Der Zahnstangenschaft 107 ist in einem Zahnstangengehäuse 108 gelagert und in Abhängigkeit von der Rotation der Zahn­ radwelle 101 axial bewegbar.

Der Motor 110 ist um den Zahnstangenschaft 107 herum ange­ ordnet. Der Motor 110 umfaßt einen zylindrischen Stator 111, der an dem Zahnstangengehäuse 108 fixiert ist, wenigstens ein paar Magnete 112, die an der Innenfläche des Stators 111 befestigt sind, und einen Rotor 113, der drehbar um den Zahn­ stangenschaft 107 herum angeordnet ist. Der Rotor 113 weist eine zylindrische Welle 116 auf, die in dem Gehäuse 108 mit­ tels Lager 114, 115 um den Zahnstangenschaft 107 herum dreh­ bar gelagert ist. An der zylindrischen Welle 116 und um die­ se herum sind aufeinanderfolgend ein Eisenkern 117 mit einer Schrägnut und eine Mehrfachwindung 118 angeordnet. Auf der zylindrischen Welle 116 ist auch ein Kommutator 119 befestigt, der mit der Mehrfachwindung 118 elektrisch verbunden ist. In einem an dem Gehäuse 108 fixierten Bürstenhalter 121 ist eine Bürste 120 aufgenommen, die gegen den Kommutator 119 ge­ preßt ist. Die Bürste 120 und die Kontrolleinheit 105 sind durch Leitungsdrähte elektrisch verbunden.

Die zylindrische Welle 116 weist an ihrem linken Ende ein auf den äußeren Umfang integriertes Zahnrad 124 auf. Das Zahnrad 124 ist im kämmenden Eingriff mit einem Zahnrad 125 gehalten, das an dem rechten Ende einer Schraubengangwelle 126 inte­ griert ist, die eine spiral- bzw. schraubenförmige Nut 126 a aufweist, welche in einer äußeren Umfangsfläche dieser Welle über einer gewissen Länge definiert ist. Die Schraubengang­ welle 126 liegt in dem Zahnstangengehäuse 108 parallel zum Zahnstangenschaft 107 und weist entgegengesetzte Enden auf, die an dem Gehäuse 108 mittels zugeordneter Lager 127 bzw. 128 drehbar gelagert sind. Deshalb ist die Schraubengangwelle 126 durch die Zahnräder 124, 125 operativ an den Motor 110 gekuppelt und folglich durch den Motor 110 um ihre eigene Achse drehbar.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist um die Schraubengangwelle 126 eine undrehbare Mutter 130 mit einer in ihrer inneren Umfangs­ fläche definierten spiral- bzw. schraubenförmigen Nut 130 a angeordnet, wobei mehrere Kugeln 131 in den schraubenförmigen Nuten 126 a, 130 a der Schraubengangwelle 126 und der Mutter 130 aufgenommen sind. Die Schraubengangwelle 126, die Kugeln 131 und die Mutter 130 dienen in Verbindung miteinander als ein Kugelschraubenmechanismus 132. Die Mutter 130 weist entgegen­ gesetzt gerichtete Flansche 130 b, 130 c auf, die an einem Verbindungsglied 137 mittels Schrauben 135 bzw. 136 befestigt sind, wobei um die Schrauben 135, 136 herum Buchsen 133 bzw. 134 angeordnet sind. Das Verbindungsglied 137 ist an dem Zahnstangenschaft 107 mittels einer Schraube 138 fixiert. Deshalb wird eine axiale Bewegung der Mutter 130 längs der Schraubengangwelle 126 auf den Zahnstangenschaft 107 übertra­ gen, um letzteren in seiner axialen Richtung zu bewegen. Die Buchsen 133, 134 enthalten jeweils Innenbuchsen 133 a bzw. 134 a, zugeordnete Außenbuchsen 133 b, 134 b und zugeordne­ te elastische Elemente 133 c, 134 c, die zwischen den zugeordne­ ten Innenbuchsen und Außenbuchsen 133 a, 133 b bzw. 134 a, 134 b angeordnet sind. Die elastischen Elemente 133 c, 134 c sind ver­ hältnismäßig hart, jedoch von einem solchen Flexibilitätsgrad, daß sie unter Beanspruchung oder Belastung eine leichte winkel­ mäßige Verschiebung der Schraubengangwelle 126 und des Zahn­ stangenschaftes 107 aus der Parallelität ermöglichen. Deshalb wird auch dann, wenn ein Biegemoment auf den Zahnstangenschaft 107 aufgrund reaktiver Lenkkräfte ausgeübt wird, ein solches Biegemoment durch die elastischen Elemente 133, 134 absorbiert, wodurch verhindert wird, daß übermäßige Belastungen oder Be­ anspruchungen auf die Schraubengangwelle 126 ausgeübt werden.

Die Schraubengangwelle 126 des Kugelschraubenmechanismus 132 ist von dem Zahnstangenschaft 107 getrennt. Folglich kann die Schraubengangwelle 126 im Durchmesser reduziert werden und folglich kann der Steigungswinkel der spiral- bzw. schrau­ benförmigen Nut 126 a für eine erhöhte Kraftübertragungseffi­ zienz des Kugelschraubenmechanismus 132 groß sein. Wenn das Lenkrad in seine neutrale Position zurückgedreht wird oder sich zurückdreht, wird eine axiale Bewegung der Schraube 130 in eine Rotation der Schraubengangwelle 126 umgewandelt. Folglich ist die Empfindlichkeit bzw. Ansprechbarkeit der Servolenkungseinrichtung hoch und das Lenkgefühl des Fahrers bei der Lenktätigkeit wird verbessert. Da die Kraftüber­ tragungseffizienz der Servolenkungseinrichtung hoch ist, sind die Ausgangsverluste und der elektrische Leistungsverbrauch des eingeschalteten Motors 110 relativ niedrig.

Da der Zahnstangenschaft 107 nicht mit einer schraubenförmi­ gen Nut versehen ist, ist er mit einem Zahnstangenschaft ei­ ner manuell betätigten Servolenkungseinrichtung auswechsel­ bar und kann leicht gegen den Eintritt von Staub und die Bildung von Rost abgedichtet werden. Der Zahnstangenschaft 107 wird dadurch im Betrieb sehr zuverlässig.

Der Motor 110 ist konzentrisch um den Zahnstangenschaft 107 angeordnet, wobei zwischen ihnen kein Kugelschraubenme­ chanismus angeordnet ist. Dies ist vorteilhaft, da der Rotor 113 des Motors 110 einen großen Durchmesser zur Erzeugung eines erhöhten Abtriebsdrehmoments haben kann, während gleich­ zeitig der Motor 110 von kleinem Profil oder Querschnitt sein kann, das bzw. der es ermöglicht, daß die ganze Servolenkungs­ einrichtung eine kompakte Größe aufweist. Da die Ausgangs­ leistung des Motors 110 vergrößert werden kann, kann der Steigungswinkel des Kugelschraubenmechanismus 132 für eine viel höhere Kraftübertragungseffizienz vergrößert und die maximale Drehzahl des Motors 110 erniedrigt werden, wodurch das durch die Servolenkungseinrichtung erzeugte Geräusch re­ duziert wird.

Die erfindungsgemäße motorgetriebene Servolenkungseinrichtung umfaßt einen Elektromotor zur Erzeugung eines unterstützen­ den Drehmoments, welches durch einen Kugelschraubenmechanismus auf einen Lenkgetriebemechanismus zur Reduzierung manueller Lenkkräfte ausgeübt wird, die vom Fahrer zum Lenken eines Motor­ fahrzeugs hervorgerufen werden. Die motorgetriebene Servo­ lenkungseinrichtung enthält einen Zahnstangen- und -Zahnrad- Lenkgetriebemechanismus zum Umwandeln der Rotation einer Zahn­ radwelle in eine axiale Bewegung eines Zahnstangenschaftes, einen Elektromotor zum Erzeugen eines auf den Zahnstangen- und -Zahnrad-Lenkgetriebemechanismus auszuübenden unterstützenden Drehmoments und einen Kugelschraubenmechanismus zum Umwandeln des unterstützenden Drehmoments von dem Motor in die axiale Bewegung des Zahnstangenschaftes. Der Kugelschraubenmechanis­ mus hat eine sich im wesentlichen parallel zum Zahnstangen­ schaft sich erstreckende Schraubengangwelle mit einer in ihrer äußeren Umfangsfläche definierten spiral- bzw. schrau­ benförmigen Nut, wobei die Schraubengangwelle für das durch den Motor erzeugte unterstützende Drehmoment aufnahmefähig ist, eine um die Schraubengangwelle herum angeordnete Mutter mit einer auf einer inneren Umfangsfläche definierten spiral­ bzw. schraubenförmigen Nut, wobei die Mutter undrehbar an den Zahnstangenschaft gekuppelt ist, und mehrere Kugeln, die in und zwischen den schraubenförmigen Nuten der Schraubengang­ welle bzw. Mutter angeordnet sind.

Claims (7)

1. Motorgetriebene Servolenkungseinrichtung mit einem Zahnstangen- und -Zahnrad-Lenkgetriebemechanismus (1, 1 a, 2, 4; 101, 107, 107 a, 108), der ein Gehäuse (4; 108), eine Zahnradwelle (1; 101) und einen Zahnstangenschaft (2; 107) aufweist, die in dem Gehäuse (4; 108) beweglich aufge­ nommen sind, wobei der Zahnstangen- und -Zahnrad-Lenkgetrie­ bemechanismus derart betreibbar ist, daß er eine Rotation der Zahnradwelle (1; 101) in eine axiale Bewegung des Zahn­ stangenschaftes (2; 107) umwandelt, und wobei ein Elektro­ motor (6; 110) zur Erzeugung eines auf den Zahnstangen- und -Zahnrad-Lenkgetriebemechanismus auszuübenden, lenkungs-unter­ stützenden Drehmoments an dem Gehäuse (4; 108) befestigt ist, gekennzeichnet durch eine sich im we­ sentlichen parallel zu dem Zahnstangenschaft (2; 107) er­ streckende Schraubengangwelle (7; 126) mit einer auf ihrer äußeren Umfangsfläche definierten spiral- bzw. schrauben­ förmigen Nut (7 a; 126 a), wobei die Schraubengangwelle (7; 126) für das vom Motor (6; 110) erzeugte unterstützende Drehmoment aufnahmefähig ist, durch eine um die Schrauben­ gangwelle (7; 126) herum angeordnete Muttereinrichtung (8; 130) mit einer in einer inneren Umfangsfläche definierten spiral- bzw. schraubenförmigen Nut (8 a), wobei die Mutter­ einrichtung (8; 130) undrehbar an den Zahnstangenschaft (2; 107) gekuppelt ist, und durch mehrere Kugeln (9), die in und zwischen den schraubenförmigen Nuten (7 a, 8 a) der Schrau­ bengangwelle (7; 126) und der Muttereinrichtung (8; 130) angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubengangwelle (7) eine Abtriebswelle des Motors (6) umfaßt, wodurch die Rotation des Motors (6) direkt auf die Schraubengangwelle (7) übertragen werden kann.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (6) an das Gehäuse (4) gekuppelt und in einem relativ kleinen Winkelbereich winkelmäßig bewegbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Muttereinrichtung (8) ein Verbindungsglied (11) aufweist und durch das Verbindungsglied (11) derart an den Zahnstangenschaft (2) gekuppelt ist, daß es sich in einem relativ kleinen Winkelbereich winkelmäßig bewegen kann.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied (11) durch ein elastisches Element (3) auf den Zahnstangenschaft (2) gepaßt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (110) konzentrisch um den Zahnstangenschaft (107) angeordnet ist und eine Abtriebswelle (116) mit einem ersten Zahnrad (124) aufweist, wobei die Schraubengangwelle (126) ein in kämmendem Eingriff mit dem ersten Zahnrad (124) gehaltenes zweites Zahnrad (125) aufweist, wodurch die Rotation des Motors (110) durch das erste und zweite Zahn­ rad (124, 125) auf die Schraubengangwelle (126) übertragbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Muttereinrichtung (130) ein Verbindungsglied (137) aufweist und durch das Verbindungsglied (137) derart an den Zahnstangenschaft (107) gekuppelt ist, daß sie in einem re­ lativ schmalen Winkelbereich winkelmäßig bewegbar ist.