WO2022037953A1 - Lenkgetriebe für eine kugelmutter-hydrolenkung eines kraftfahrzeugs und lenksystem - Google Patents

Lenkgetriebe für eine kugelmutter-hydrolenkung eines kraftfahrzeugs und lenksystem Download PDF

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WO2022037953A1
WO2022037953A1 PCT/EP2021/071851 EP2021071851W WO2022037953A1 WO 2022037953 A1 WO2022037953 A1 WO 2022037953A1 EP 2021071851 W EP2021071851 W EP 2021071851W WO 2022037953 A1 WO2022037953 A1 WO 2022037953A1
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WO
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pressure chamber
steering gear
cylindrical space
steering
piston
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PCT/EP2021/071851
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French (fr)
Inventor
Walter Kogel
Joachim Linde
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Robert Bosch Gmbh
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    • B62D7/22—Arrangements for reducing or eliminating reaction, e.g. vibration, from parts, e.g. wheels, of the steering system
    • B62D7/226—Arrangements for reducing or eliminating reaction, e.g. vibration, from parts, e.g. wheels, of the steering system acting on the steering gear

Definitions

  • the invention relates to a steering gear for a ball nut hydraulic steering system of a motor vehicle.
  • the invention also relates to a steering system for a motor vehicle.
  • DE 10 2016 122 743 A1 discloses a steering gear for a ball nut hydro-steering system of a motor vehicle with a steering gear housing in which a working cylinder is formed, and a steering spindle connection formed on the steering gear housing, which is designed to transmit a rotary movement initiated by a steering spindle to a worm and to convert via a ball screw into an axial movement of a piston arranged in the working cylinder, wherein the piston divides the working cylinder into a first pressure chamber and a second pressure chamber, and wherein the first pressure chamber has a larger volume than the second pressure chamber.
  • a segmented shaft is provided which is arranged at right angles to the longitudinal axis of the piston and is connected to the piston by a toothing formed in the piston, the segmented shaft being able to be set in rotary motion by the axial movement of the piston.
  • shocks from the road act on the steering gear in such a conventional steering gear, these can be transmitted via the mechanical power train to the two cylinder chambers filled with hydraulic fluid and supported there. Since hydraulic fluid, especially oil, is compressible, the Due to the larger volume in the large cylinder chamber, the stiffness available for force support is lower than in the small one and can exert an influence on the steering.
  • the force support is a mass-spring system with different rigidities. In certain driving situations, this system can resonate. Since the vibration has a frequency with a fixed period, but the stiffness is different, the adjustment path increases continuously in the direction of lower stiffness, which can cause the wheels to turn.
  • the invention is therefore based on the object of providing an improved steering gear for a ball nut hydraulic steering system of a motor vehicle, which compensates for the unequal rigidities of the two pressure chambers and thus prevents impacts acting on the steering gear from the road from having an influence on the steering.
  • the present invention provides a steering gear for an automotive ball nut power steering system.
  • the steering gear includes a steering gear housing in which a working cylinder is formed. Furthermore, the steering gear includes a steering spindle connection formed on the steering gear housing, which is designed to transmit a rotary motion initiated by a steering spindle to a worm and to convert it via a ball screw into an axial motion of a piston arranged in the working cylinder, the piston converting the working cylinder into a first pressure chamber and a second pressure chamber divided, and wherein the first pressure chamber has a larger volume than the second pressure chamber.
  • the steering gear comprises a segmented shaft arranged at right angles to the longitudinal axis of the piston, which is connected to the piston by a toothing formed in the piston, with the segmented shaft being able to be rotated by the axial movement of the piston.
  • the steering gear has a damper device which interacts with the second pressure chamber and is designed to dampen a compression stiffness of the hydraulic fluid volume arranged in the second pressure chamber in such a way that the compression stiffness of the hydraulic fluid volume arranged in the second pressure chamber is essentially the same as the compression stiffness of the hydraulic fluid volume arranged in the first Pressure chamber arranged hydraulic fluid volume corresponds.
  • the present invention also creates a steering system for a motor vehicle with a steering spindle and the steering gear according to the invention, the steering gear being designed to absorb a rotary movement introduced by the steering spindle.
  • One idea of the present invention is to compensate for the unequal stiffness of the two pressure chambers in the mold by providing the damping device which interacts with the second pressure chamber and is integrated directly in the steering gear or is connected as a separate unit via a pressure line to the second pressure chamber. that the more rigid, ie smaller, pressure chamber is adjusted to the lower rigidity of the large pressure chamber by the additional damping device.
  • the damping device which interacts with the second pressure chamber and is integrated directly in the steering gear or is connected as a separate unit via a pressure line to the second pressure chamber.
  • the damper device has a compensating chamber which is fluidically connected to the second pressure chamber and in which a compensating piston loaded with a predetermined spring force by a spring damper can be moved axially.
  • the constructive solution is based on the working mechanism of a spring damper, which adapts the higher rigidity of the second pressure chamber to the lower rigidity of the first pressure chamber due to the fluidic connection of the compensation chamber with the second pressure chamber of the steering gear.
  • a spring characteristic of the spring damper is designed such that spring damping caused by the spring damper reduces the compression stiffness of the hydraulic fluid volume arranged in the second pressure chamber to a level of the compression stiffness of the hydraulic fluid volume arranged in the first pressure chamber.
  • a balanced compression rigidity can thus be achieved in an advantageous manner in both pressure chambers and the return impulse occurring when the hydraulic fluid relaxes can thus be prevented from having an influence on the mechanical power train in the sense of turning the steering.
  • the damper device has a cylindrical space which is integrally formed with the steering gear housing or arranged separately from the steering gear housing and which is fluidically connected to the second pressure chamber via a bore and/or a hydraulic line.
  • a defined volume of hydraulic fluid can thus be introduced from the second pressure chamber into the cylindrical space of the damper device via the bore, whereby the cylindrical space, in combination with the spring characteristic of the spring damper, enables the effect of equalizing the stiffness of the two pressure chambers.
  • the compensating piston is mounted in the cylindrical space, in particular is slide-mounted, and the compensating piston is sealed against the housing of the cylindrical space by a seal inserted between a bearing and a housing of the cylindrical space.
  • the spring damper has at least one plate spring, in particular a plurality of plate springs, which is accommodated in the cylindrical space on a side opposite the compensation chamber.
  • the provision of the at least one plate spring, preferably the plurality of plate springs, is particularly advantageous in the present embodiment, since this enables high force transmission with a small stroke.
  • a section of the cylindrical space in which the spring damper is arranged is dry and sealed off from the outside or is connected to a return of an oil circuit via a hydraulic line.
  • a lifetime seal can be used, which allows the section of the cylindrical space in which the spring damper is arranged to be dry.
  • a floating seal can be used, for example, which allows excess hydraulic fluid to flow back into the oil circuit.
  • the compensating piston can be placed without play by the spring damper against a stop of the damper device which is arranged adjacent to the second pressure chamber and on a first axial end section of the cylindrical space.
  • the cylindrical space of the damper device has a screw-in cap on a second axial end section of the cylindrical space arranged opposite the first axial end section of the cylindrical space, which screw-in cap preloads the spring damper.
  • the preload of the spring damper in connection with its spring characteristic enables an exact compensation of the rigidity of the two pressure chambers.
  • the cylindrical space of the damper device has a stepped bore, with the compensating piston being arranged in a first section of the cylindrical space with a smaller diameter, and with the spring damper being arranged in a second section of the cylindrical space with a larger diameter.
  • the piston can thus advantageously be guided as a spring damper in a separate section of the cylindrical space. Furthermore, the gradation of the cylindrical space enables improved tightness of the compensation chamber, in particular of the part of the compensation chamber that receives hydraulic fluid.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a steering gear for a ball nut hydraulic steering system of a motor vehicle according to a preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the steering gear for the ball nut hydraulic steering of the motor vehicle according to a further preferred embodiment of the invention.
  • the steering gear 1 shown in FIG. 1 is part of a ball nut hydraulic steering system of a steering system of a motor vehicle.
  • the remaining components of the ball nut power steering system, such as a rotary slide and a primary valve, are not shown in the present illustration.
  • the steering gear 1 has a steering gear housing 2 in which a working cylinder 10 is formed.
  • the steering gear 1 also has a steering spindle connection 14 formed on the steering gear housing 2, which is designed to transmit a rotational movement initiated by a steering spindle 42 to a worm 16 and to convert it via a ball screw 18 into an axial movement of a piston 20 arranged in the working cylinder 10.
  • the piston 20 divides the working cylinder 10 into a first pressure chamber 22 and a second pressure chamber 24.
  • the first pressure chamber 22 has a larger volume than the second pressure chamber 24.
  • the steering gear 1 has a segmented shaft 26 arranged at right angles to the longitudinal axis L of the piston, which is connected to the piston 20 by a toothing formed in the piston 20, wherein the segmented shaft 26 can be rotated by the axial movement of the piston 20.
  • the steering gear 1 has a damper device 28 that interacts with the second pressure chamber 24 and is designed to dampen a compression stiffness of the hydraulic fluid volume arranged in the second pressure chamber 24 in such a way that the compression stiffness of the hydraulic fluid volume arranged in the second pressure chamber 24 essentially corresponds to the compression stiffness corresponds to the hydraulic fluid volume arranged in the first pressure chamber 22 .
  • the damper device 28 has a compensation chamber 30 which is fluidically connected to the second pressure chamber 24 .
  • a compensating piston 34 acted upon by a spring damper 32 with a predetermined spring force F can be moved axially.
  • the spring damper 32 can be connected to a return line RL of an oil circuit, for example via a hydraulic line.
  • a spring characteristic of the spring damper 32 is designed such that spring damping caused by the spring damper 32 reduces the compression stiffness of the hydraulic fluid volume arranged in the second pressure chamber 24 to a level of the compression stiffness of the hydraulic fluid volume arranged in the first pressure chamber 22.
  • the damper device 28 has a cylindrical space 36 formed integrally with the steering gear housing 2 .
  • the cylindrical space 36 is fluidically connected to the second pressure chamber 24 via a bore 37a.
  • the compensating piston 34 is mounted in the cylindrical space 36, in particular slide-mounted.
  • the compensating piston 34 is sealed against the housing 35 of the cylindrical space 36 by a seal 40 inserted between an O-ring or prestressing ring 38 and a housing 35 of the cylindrical space 36 .
  • the spring damper 32 has a plurality of disk springs, which are accommodated in the cylindrical space 36 on a side opposite the compensation chamber 30 . Furthermore, a section of the cylindrical space 36 in which the spring damper 32 is arranged is dry and sealed from the outside.
  • the compensating piston 34 can be placed without play by the spring damper 32 against a stop of the damper device 28 which is adjacent to the second pressure chamber 24 and is arranged on a first axial end section 36a of the cylindrical space 36 .
  • the cylindrical space 36 of the damper device 28 has a screw-in cap 39 on a second axial end portion 36b of the cylindrical space 36 arranged opposite the first axial end portion 36a of the cylindrical space 36 , which screw-in cover 39 prestresses the spring damper 32 .
  • the cylindrical space 36 of the damper device 28 also has a stepped bore.
  • the compensating piston 34 is arranged in a first section 36c of the cylindrical space 36 with a smaller diameter
  • the spring damper 32 is arranged in a second section 36d of the cylindrical space 36 with a larger diameter.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the steering gear for the ball nut hydraulic steering system of the motor vehicle according to a further preferred embodiment of the invention.
  • the damper device 128 interacting with the second pressure chamber 124 is arranged separately from the steering gear.
  • the damper device 128 is fluidically connected to the second pressure chamber 124 via a hydraulic line 37b.
  • the hydraulic line 37b is connected to the compensation chamber 130 of the damper device 128 in such a way that the hydraulic line 37b is fluidically connected to the compensation chamber 130 via a central or alternatively eccentric region of a wall of the damper device 128 .
  • the damper device 128 has a compensation chamber 130 which is fluidically connected to the second pressure chamber 124 .
  • a compensating piston 134 acted upon by a spring damper 132 with a predetermined spring force F can be moved axially.
  • the spring damper 132 can be connected to a return line RL of an oil circuit, for example via a hydraulic line.
  • the compensating piston 134 is mounted in the cylindrical space 136, in particular in a slide-mounted manner.
  • the compensating piston 134 is sealed against the housing 135 of the cylindrical space 136 by a seal 140 inserted between an O-ring or preload ring 138 and a housing 135 of the cylindrical space 136 .
  • the cylindrical space 136 of the damper device 128 has an opposite to the first axial end portion of the cylindrical space 136 arranged second axial end portion of the cylindrical space 136 has a screw-in cap 139, which biases the spring damper 132.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe (1) für eine Kugelmutter-Hydrolenkung eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Arbeitszylinder (10), welcher durch einen Kolben (20) in eine erste Druckkammer (22) und eine zweite Druckkammer (24, 124) unterteilt ist. Das Lenkgetriebe (1) weist ferner eine mit der zweiten Druckkammer (24, 124) des Arbeitszylinders (10) zusammenwirkende Dämpfervorrichtung (28, 128) auf, welche dazu ausgebildet ist, eine Kompressionssteifigkeit des in der zweiten Druckkammer (24, 124) angeordneten Hydraulikfluidvolumens derart zu dämpfen, dass die Kompressionssteifigkeit des in der zweiten Druckkammer (24, 124) angeordneten Hydraulikfluidvolumens im Wesentlichen der Kompressionssteifigkeit des in der ersten Druckkammer (22) angeordneten Hydraulikfluidvolumens entspricht. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Lenksystem (100) für ein Kraftfahrzeug.

Description

Beschreibung
Titel
Lenkgetriebe für eine Kugelmutter-Hydrolenkung eines Kraftfahrzeugs und Lenksystem
Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe für eine Kugelmutter-Hydrolenkung eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug.
Stand der Technik
DE 10 2016 122 743 Al 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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Aufgabe wird mit einem Lenkgetriebe für eine Kugelmutter-Hydrolenkung eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Des Weiteren wird die Aufgabe mit einem Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft ein Lenkgetriebe für eine Kugelmutter- Hydrolenkung eines Kraftfahrzeugs. Das Lenkgetriebe umfasst ein Lenkgetriebegehäuse, in welchem ein Arbeitszylinder ausgebildet ist. 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.
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.
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.
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.
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.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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.
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.
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.
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.
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. 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.
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.
Somit ist eine reibungsarme Axialbewegung des Ausgleichskolbens in dem zylinderförmigen Raum bei gleichzeitiger Dichtigkeit gegenüber dem Gehäuse möglich.
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.
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. Alternativ kann beispielsweise eine schwimmende Dichtung eingesetzt werden, welche einen Rücklauf einer überschüssigen Hydraulikflüssigkeit in den Ölkreislauf durchführt.
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.
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.
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.
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.
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren. 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.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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.
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.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Lenkgetriebes für eine Kugelmutter-Hydrolenkung eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes für die Kugelmutter-Hydrolenkung des Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Das in Fig. 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. Das Lenkgetriebe 1 weist ein Lenkgetriebegehäuse 2 auf, in welchem ein Arbeitszylinder 10 ausgebildet ist.
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.
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.
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.
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.
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. 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.
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.
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.
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.
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.
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. 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.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes für die Kugelmutter-Hydrolenkung des Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Im Gegensatz zu der in Fig. 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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Ansprüche
1. Lenkgetriebe (1) für eine Kugelmutter-Hydrolenkung eines Kraftfahrzeugs, aufweisend: ein Lenkgetriebegehäuse (2), in welchem ein Arbeitszylinder (10) ausgebildet ist; einen am Lenkgetriebegehäuse (2) ausgebildeten Lenkspindelanschluss (14), 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, wobei der Kolben (20) den Arbeitszylinder (10) in eine erste Druckkammer (22) und eine zweite Druckkammer (24, 124) unterteilt, und wobei die erste Druckkammer (22) ein größeres Volumen als die zweite Druckkammer (24, 124) aufweist; eine rechtwinklig zur Kolbenlängsachse (L) angeordnete Segmentwelle (26), 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; und eine mit der zweiten Druckkammer (24, 124) zusammenwirkende Dämpfervorrichtung (28, 128), welche dazu ausgebildet ist, eine Kompressionssteifigkeit des in der zweiten Druckkammer (24, 124) angeordneten Hydraulikfluidvolumens derart zu dämpfen, dass die Kompressionssteifigkeit des in der zweiten Druckkammer (24, 124) angeordneten Hydraulikfluidvolumens im Wesentlichen der Kompressionssteifigkeit des in der ersten Druckkammer (22) angeordneten Hydraulikfluidvolumens entspricht.
2. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, wobei die Dämpfervorrichtung (28, 128) eine mit der zweiten Druckkammer (24, 124) fluidisch verbundene Ausgleichskammer (30, 130) aufweist, in welcher ein durch einen Federdämpfer (32, 132) mit einer vorgegebenen Federkraft (F) beaufschlagter Ausgleichskolben (34, 134) axial bewegbar ist.
3. Lenkgetriebe nach Anspruch 2, wobei eine Federkennlinie des Federdämpfers (32, 132) derart ausgelegt ist, dass eine durch den Federdämpfer (32, 132) bewirkte Federdämpfung die Kompressionssteifigkeit des in der zweiten Druckkammer (24, 124) angeordneten Hydraulikfluidvolumens auf ein Niveau der Kompressionssteifigkeit des in der ersten Druckkammer (22) angeordneten Hydraulikfluidvolumens reduziert.
4. Lenkgetriebe nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Dämpfervorrichtung (28, 128) einen mit dem Lenkgetriebegehäuse (2) integral ausgebildeten oder von dem Lenkgetriebegehäuse (2) separat angeordneten zylinderförmigen Raum (36, 136) aufweist, welcher über eine Bohrung (37a) und/oder eine Hydraulikleitung (37b) mit der zweiten Druckkammer (24, 124) fluidisch verbunden ist.
5. Lenkgetriebe nach Anspruch 4, wobei der Ausgleichskolben (34, 134) in dem zylinderförmigen Raum (36, 136) gelagert, insbesondere gleitgelagert ist, und wobei der Ausgleichskolben (34, 134) durch eine zwischen einem Vorspannring (38, 138) und einem Gehäuse (35, 135) des zylinderförmigen Raums (36, 136) eingefügte Dichtung (40, 140) gegen das Gehäuse (35, 135) des zylinderförmigen Raums (36, 136) abgedichtet ist.
6. Lenkgetriebe nach Anspruch 5, wobei der Federdämpfer (32, 132) zumindest eine Tellerfeder, insbesondere eine Mehrzahl von Tellerfedern aufweist, welche an einer zur Ausgleichskammer (30, 130) gegenüberliegenden Seite in dem zylinderförmigen Raum (36, 136) aufgenommen ist.
7. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei ein Abschnitt des zylinderförmigen Raums (36, 136), in welchem der Federdämpfer (32, 132) angeordnet ist, trocken und nach außen hin abgedichtet oder über eine Hydraulikleitung mit einem Rücklauf (RL) eines Ölkreislaufs verbunden ist.
8. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der Ausgleichskolben (34, 134) durch den Federdämpfer (32, 132) spielfrei gegen einen zur zweiten Druckkammer (24, 124) benachbart, an einem ersten axialen - 14 -
Endabschnitt (36a, 136a) des zylinderförmigen Raums (36, 136) angeordneten Anschlag der Dämpfervorrichtung (28, 128) anlegbar ist.
9. Lenkgetriebe nach Anspruch 8, wobei der zylinderförmige Raum (36, 136) der Dämpfervorrichtung (28, 128) an einem zum ersten axialen Endabschnitt (36a) des zylinderförmigen Raums (36, 136) gegenüberliegend angeordneten zweiten axialen Endabschnitt (36b) des zylinderförmigen Raums (36, 136) einen Einschraubdeckel (39, 139) aufweist, welcher den Federdämpfer (32, 132) vorspannt.
10. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei der zylinderförmige Raum (36, 136) der Dämpfervorrichtung (28, 128) eine Stufenbohrung aufweist, wobei der Ausgleichskolben (34, 134) in einem ersten Abschnitt (36, 136c) geringeren Durchmessers des zylinderförmigen Raums (36, 136) angeordnet ist, und wobei der Federdämpfer (32, 132) in einem zweiten Abschnitt (36, 136d) größeren Durchmessers des zylinderförmigen Raums (36, 136) angeordnet ist.
11. Lenksystem (100) für ein Kraftfahrzeug, mit: einer Lenkspindel (42); und einem Lenkgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Lenkgetriebe (1) dazu ausgebildet ist, eine durch die Lenkspindel (42) eingeleitete Drehbewegung aufzunehmen.
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