DE10116852A1 - Elektrische Servolenkung - Google Patents

Abstract

In einer motorbetriebenen Servolenkung (10) wird ein Fettspeicher (43) in einem unteren Bereich eines Eingriffsabschnitts (42A) zwischen einem Antriebsrad (35) und einem Zwischenrad (36) innerhalb eines Gehäuses (11) vorgesehen. Eine Trennwand (44), die verhindert, daß Schmiermittel oder Fett vom Fettspeicher (43) zu einem Eingriffsabschnitt (42B) zwischen einer Triebwelle (14) und einer Zahnstange (16) nach unten fließt, ist an der Peripherie eines Triebwellen-Einführungsabschnitts (41) des Gehäuses (11) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkung.

Gemäß der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung JP-A-8-34355 ist eine elektrische Servolenkung so aufgebaut, daß eine Triebwelle, die mit einer Lenksäule verbunden ist, mit einer Zahnstange in Eingriff steht. An einer Antriebswel­ le, die mit einem elektrischen Motor verbunden ist, ist ein Schneckengetriebe vorgesehen und ein Schneckenrad, welches mit dem Schneckengetriebe in Eingriff steht, ist mit der Trieb­ welle verbunden, wodurch ein Drehmoment des Motors auf die Zahnstange übertragen wird, um den Lenkbetrieb zu unterstüt­ zen.

In einer elektrischen Servolenkung wird eine Art von Schmier­ mittel oder Fett für einen Eingriffsabschnitt zwischen der Triebwelle und der Zahnstange verwendet und eine andere Art von Schmiermittel oder Fett wird für einen Eingriffsabschnitt zwischen dem Schneckengetriebe und dem Schneckenrad verwendet. Die vorstehend erwähnten zwei Eingriffsabschnitte sind im gleichen Raum innerhalb eines Gehäuses angeordnet, und der Eingriffsabschnitt zwischen dem Schneckengetriebe und dem Schneckenrad ist oberhalb des Eingriffsabschnitts zwischen der Triebwelle und der Zahnstange positioniert. Dementsprechend fließt beim konventionellen Aufbau das Schmiermittel im Ein­ griffsabschnitt zwischen dem Schneckengetriebe und dem Schneckenrad nach unten zu dem niedriger gelegenen Eingriffs­ abschnitt zwischen der Triebwelle und der Zahnstange und wird mit dem Schmiermittel in dem Eingriffsabschnitt zwischen der Triebwelle und der Zahnstange vermischt. Dies erzeugt eine unerwartete Veränderung der Beschaffenheit des für den Ein­ griffsabschnitt zwischen der Triebwelle und der Zahnstange zu verwendenden Fetts und führt zu einer Minderung der Lebens­ dauer aufgrund der minderwertigen Schmierung zwischen der Triebwelle und der Zahnstange.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in einer elek­ trischen Servolenkung die Wirksamkeit der Schmierung zwischen der Triebwelle und der Zahnstange zu verbessern und deren Le­ bensdauer zu erhöhen, wobei gleichzeitig in ein und demselben, von einem Gehäuse gebildeten Raum sowohl der Abschnitt des Eingriffs zwischen Triebwelle und Zahnstange als auch der Ab­ schnitt des Eingriffs zwischen einem Antriebsrad und einem Zwischenzahnrad untergebracht sein sollen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Servo­ lenkung vorgesehen, bei der eine Triebwelle mit einer Lenk­ säule verbunden ist, wobei die Triebwelle in einen inneren Bereich eines Gehäuses eingeführt ist derart, daß sie mit ei­ ner Zahnstange in Eingriff steht. Es ist ein Antriebsrad vor­ gesehen, welches mit einem elektrischen Motor verbunden ist, und ein Zwischenrad ist mit der Triebwelle verbunden, wobei das Antriebsrad und das Zwischenrad miteinander in einem obe­ ren Bereich eines Abschnitts des Eingriffs zwischen der Trieb­ welle und der Zahnstange, die innerhalb des Gehäuses angeord­ net sind, miteinander in Eingriff stehen. Ein Speicher für das Schmiermittel ist in einem unteren Bereich des Abschnitts des Eingriffs zwischen dem Antriebsrad und dem Zwischenrad im Ge­ häuse vorgesehen. Eine Trennwand verhindert, daß das Schmier­ mittel vom Speicherbereich in einen Bereich nach unten tropft, wo der Abschnitt des Eingriffs zwischen der Triebwelle und der Zahnstange vorgesehen ist. Die Trennwand ist am Umfang eines Abschnitts vorgesehen, durch den die Triebwelle des Gehäuses eingeführt ist.

Im folgenden wird eine detaillierte Beschreibung der Erfindung anhand der Zeichnung gegeben, die jedoch nicht als Beschrän­ kung der Erfindung zu verstehen ist, sondern nur der Erläute­ rung und dem Verständnis dient. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht einer elektrischen Servolenkung,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht, die das Gehäuse zeigt, und

Fig. 4 eine Ansicht der End-Oberfläche entlang der Linie IV-IV gemäß Fig. 2.

Es wird auf Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Eine elektrische Servolenkung 10 weist ein Gehäuse 11 (erstes bis drittes Ge­ häuses 11A bis 11C) auf, welches mittels einer (nicht gezeig­ ten) Klammer am Fahrzeugskörperrahmen o. dgl. befestigt ist. Die elektrische Servolenkung 10 ist so aufgebaut, daß eine Triebwelle 14 mit einer Lenksäule 12 verbunden ist, mit der über eine Torsionswelle 13 ein Lenkrad verbunden ist. Ein Zahnrad 15 ist an der Triebwelle 14 ausgebildet und eine Zahnstange 16, die mit einer Zahnung 17 versehen ist, die mit dem Zahnrad 15 in Eingriff steht, ist vom ersten Gehäuse 11A so getragen, daß sie sich in einer seitlichen Richtung frei bewegen kann.

Eine Lenkmoment-Nachweisvorrichtung 20 ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, mit zwei Nachweisspulen 20A und 20B versehen, die einen zylindrischen Kern 20C umgeben, der mit der Lenk­ säule 12 und der Triebwelle 14 im dritten Gehäuse 11C in Ein­ griff ist. Der Kern 20C ist mit einer vertikalen Nut 20E ver­ sehen, die mit einem Führungsstift 20D der Triebwelle 14 so in Eingriff ist, daß eine freie Bewegung lediglich in axialer Richtung möglich ist. Er ist auch mit einer spiralförmigen Nut 20G versehen, die mit einem Gleitstift 20F der Lenksäule in Eingriff steht. Wenn dementsprechend auf die Lenksäule ein auf das Lenkrad wirkendes Lenkmoment angewandt wird und zwischen der Lenksäule 12 und der Triebwelle 14 eine relative Verset­ zung in Drehrichtung aufgrund einer elastischen Torsionsver­ formung der Torsionswelle 30 erzeugt wird, so bewirkt die Ver­ setzung der Lenksäule 12 und der Triebwelle 14 in Drehrichtung eine Versetzung des Kerns 20C in Axialrichtung. Aufgrund einer magnetischen Änderung in der Peripherie der Nachweisspulen 20A und 20B, die durch die Versetzung des Kerns 20C erzeugt wird, wird die Induktivität der Nachweisspulen 20A und 20B geändert. Wenn der Kern 20C sich zur Lenksäule 12 hin bewegt, wird eine Induktivität der Nachweisspule 20A an einer Seite, zu der hin sich der Kern 20C bewegt, erhöht, und die Induktivität der Nachweisspule 20B, die in einer Seite angeordnet ist, von der sich der Kern 20C weg bewegt, wird vermindert, wodurch es mög­ lich ist, das Lenk-Drehmoment aufgrund einer Änderung der In­ duktivität nachzuweisen.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist eine Zahnstangen-Führung 22 in ei­ nem Zylinderabschnitt 21, der in einem Bereich vorgesehen ist, der dem Zahnrad bezüglich der Zahnstange 16 gegenüberliegt, im ersten Gehäuse 11A installiert. Die Zahnstangen-Führung 22 (eine Lagerbuchse 22A) ist mittels einer Feder 24, deren Rück­ seite mittels einer Kappe 23 unterstützt wird, die am Zylin­ derabschnitt 21 befestigt ist, in einer Seite der Zahnstange 16 federnd angeordnet, um so die Zahnung 17 der Zahnstange 16 zum Zahnrad 15 zu drücken und ein Ende der Zahnstange 16 gleitbar zu halten. Im Falle des Ausführungsbeispiels wird das andere Ende der Zahnstange 16 mittels eines Lagers 25 gehal­ ten. Weiterhin sind eine rechte Verbindungsstange 27A und eine linke Verbindungsstange 27B an einem mittleren Abschnitt der Zahnstange 16 mittels Verbindungsbolzen 26A und 26B befestigt.

Das zweite Gehäuse 11B trägt einen elektrischen Motor 30, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Eine (in der Figur nicht gezeigte) Antriebswelle ist mit einer Kraftabgabewelle 31 des elektri­ schen Motors 30 über eine Kupplung verbunden, die (in der Fi­ gur nicht gezeigte) Antriebswelle ist im Gehäuse 11C mittels Lagereinrichtungen an beiden Enden gelagert und ein Schnecken­ getriebe 35 (ein Antriebsrad) ist in einem Zwischenabschnitt der (in der Figur nicht gezeigten) Antriebswelle einteilig ausgebildet. Weiterhin ist ein Schneckenrad 36 (ein Zwischen­ rad), welches mit dem Schneckengetriebe 35 in Eingriff steht, an einem Zwischenabschnitt der Triebwelle 14 befestigt. Ein erzeugtes Drehmoment des elektrischen Motors 30 wird als Lenk­ unterstützungskraft für die Zahnstange 16 angewandt, um die Lenkkraft, die ein Fahrer auf die Lenksäule 12 ausübt, zu un­ terstützen, und zwar über einen Eingriff zwischen dem Schneckengetriebe 35 und dem Schneckenrad 36 und einen Ein­ griff zwischen dem Zahnrad 15 und der Zahnung 17 der Zahn­ stange 16. Im Falle des Ausführungsbeispiels bezeichnen die Bezugsziffern 33A und 33B eine äußere Rad-Verriegelungsmutter bzw. einen inneren Rad-Stopperring des Lagers 33.

Bei der hier beschriebenen elektrischen Servolenkung 10 wird die Triebwelle 14 (das Zahnrad 15), die mit der Lenksäule 12 verbunden ist, in den Triebwellen-Einführabschnitt 41 inner­ halb des Gehäuses 11A eingeführt, um so in Eingriff zu stehen mit der Zahnstange 16 (der Zahnung 17) (entsprechend dem Ein­ griffsabschnitt 42B), und das Schneckengetriebe 35, das mit dem elektrischen Motor 30 verbunden ist und das Schneckenrad 36, das mit der Triebwelle 14 verbunden ist, kommen miteinan­ der in Eingriff im oberen Bereich des Eingriffsabschnitts 42B zwischen der Triebwelle 14 und der Zahnstange 16, die inner­ halb des zweiten Gehäuses 11B (entsprechend dem Eingriffsab­ schnitt 42A) angeordnet ist. Der Eingriffsabschnitt 42A und der Eingriffsabschnitt 42B sind gemeinsam im gleichen Raum angeordnet, den die beiden Gehäuse 11A und 11B zusammen bil­ den. Dementsprechend besteht ein Unterschied zwischen der Art eines Schmiermittels oder Fetts A, welches an dem Eingriffs­ abschnitt 42A zwischen dem Schneckengetriebe 35 und dem Schneckenrad 36 angewandt wird, und einer anderen Art eines Schmiermittels oder Fetts B, welches am Eingriffsabschnitt 42B zwischen dem Zahnrad und der Zahnung 17 der Zahnstange 16 an­ gewandt wird.

Dementsprechend wird in der elektrischen Servolenkung 10 im ersten Gehäuse 11A, das in Fig. 3 gezeigt ist, ein Fettspei­ cher 43 in einem unteren Bereich des Eingriffsabschnitts 42A zwischen dem Schneckengetriebe 35 und dem Schneckenrad 36 vor­ gesehen, wie in den Fig. 2 und 4 gezeigt. Ein Querschnitt, bei dem der Fettspeicher 43 in Fig. 2 gelegen ist, ist entlang der Linie A-A in Fig. 4 gezeigt. Der Fettspeicher 43 ist an der Peripherie des weiter oben erwähnten Triebwellen-Einführ­ abschnitts in das erste Gehäuse 11A angeordnet und ist in ei­ ner Nutform ausgebildet, die sich entlang der Zahnfläche des Schneckenrads 36 erstreckt. In diesem Fall ist der Fettspei­ cher 43 nicht auf eine teilweise entlang der Peripherie des Triebwellen-Einführabschnitts 41 (Fig. 4) vorgesehene Struktur begrenzt und er kann so strukturiert sein, daß er durchgehend in der gesamten Peripherie vorgesehen ist.

Weiterhin ist in der elektrischen Servolenkung 10 eine ring­ förmige Trennwand 44 an der Peripherie des oben genannten Triebwellen-Einführabschnitts 41 im ersten Gehäuse 11A in ei­ ner (aufrecht-)stehenden Weise vorgesehen. Die Trennwand 44 verhindert, daß Schmiermittel oder Fett A vom Fettspeicher 43 nach unten fließt zu der Seite des Eingriffsabschnitts 42B zwischen der Triebwelle 14 (dem Zahnrad 15) und der Zahnstange 16 (der Zahnung 17).

Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform können die fol­ genden Wirkungen erzielt werden:

• 1. Das Schmiermittel oder Fett A im Eingriffsabschnitt 42A zwischen Schneckengetriebe 35 und Schneckenrad 36 kann vom Fettspeicher 43 in dessen unterem Bereich selbst dann aufge­ nommen werden, wenn es nach unten tropft, und es wird durch die Anwesenheit der Trennwand 44 daran gehindert, nach unten in die Seite der Triebwelle 14 zu fließen. Dementsprechend fließt selbst im Fall, daß der Eingriffsabschnitt 42B zwischen der Triebwelle 14 und der Zahnstange 16 und der Eingriffsab­ schnitt 42A zwischen dem Schneckengetriebe 35 und dem Schneckenrad 36 gemeinsam in dem gleichen Raum angeordnet sind, der vom Gehäuse 11 (11A und 11B) gebildet wird, das Schmiermittel oder Fett A im Eingriffsabschnitt 42A zwischen dem Schneckengetriebe 35 und dem Schneckenrad 36 nicht nach unten zu der Seite des Eingriffsabschnitts 42B zwischen der unteren Triebwelle 14 und der Zahnstange 16 und es wird nicht in das Schmiermittel oder Fett B im Eingriffsabschnitt 42B zwischen der Triebwelle 14 und der Zahnstange 16 hineinge­ mischt, so daß sich dessen Beschaffenheit ändert, und es wird daher im Eingriffsabschnitt 42B zwischen der Triebwelle 14 und der Zahnstange 16 eine minderwertige Schmierung nicht erzeugt und es ist daher möglich, die Lebensdauer der Einrichtung zu erhöhen.
• 2. Nachdem der Schmiermittel- oder Fettspeicher 34 in einer Nutform entlang der Zahnoberfläche des Schneckenrades 36 aus­ gebildet ist, ist es möglich, daß der Fettspeicher 43 das Fett A, das vom Eingriffsabschnitt 42A zwischen dem Schneckenge­ triebe 35 und dem Schneckenrad 36 nach unten wandert, sicher aufnimmt.
• 3. Wenn der Fettspeicher 43 so strukturiert ist, daß er sich nur entlang eines Teils der Zahnoberfläche des Schneckenrades in Umfangsrichtung erstreckt, so ist es, wenn der nutförmige Fettspeicher 23 im Gehäuse 11 vorgesehen ist, möglich, einen Abschnitt, in dem die äußere Wand des Gehäuses 11 aufgrund der Ausbildung des Fettspeichers 43 nach außen vorsteht, zu redu­ zieren, so daß es möglich ist, das Gehäuse 11 und somit auch die elektrische Servolenkung kompakt auszubilden.

Wie weiter oben erklärt, wurden die Ausführungsformen der vor­ liegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen de­ tailliert beschrieben. Die spezifischen Konfigurationen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf die Ausführungs­ beispiele beschränkt und Modifikationen liegen ebenfalls im Bereich der vorliegenden Erfindung. So sind beispielsweise erfindungsgemäß das Antriebsrad und das Zwischenrad, das zwi­ schen den elektrischen Motor und die Triebwelle zwischenge­ schaltet sind, nicht darauf beschränkt, daß sie einen Schneckengetriebemechanismus darstellen und sie können viel­ mehr auch von anderen Strukturen gebildet werden, wie bei­ spielsweise Kegelrad-Getriebemechanismen einschließlich Hy­ poid-Getrieben, Kegelgetrieben o. dgl. Weiterhin kann das Schmiermittel jedwede geeignete Substanzen erhalten.

Wie weiter oben erwähnt, ist es erfindungsgemäß bei einer ele­ ktrischen Servolenkung möglich, die Schmierung zwischen der Triebwelle und der Zahnstange zu verbessern und deren Lebens­ dauer zu verlängern, während gleichzeitig der Eingriffsab­ schnitt zwischen Triebwelle und Zahnstange und der Eingriffs­ abschnitt zwischen Antriebsrad und Zwischenrad im gleichen, vom Gehäuse gebildeten Raum untergebracht sind. Weiterhin ist es möglich, sie integral mit dem Gehäuse zusammenzubauen, ohne unabhängig ein Dichtungsglied o. dgl. einbauen zu müssen, das verhindert, daß Fett später nach unten fließt, so daß es ein­ fach ist, die Struktur zusammenzubauen.

Die Erfindung läßt sich wie folgt zusammenfassen: In einer mo­ torbetriebenen Servolenkung 10 wird ein Fettspeicher 43 in einem unteren Bereich eines Eingriffsabschnitts 42A zwischen einem Antriebsrad 35 und einem Zwischenrad 36 innerhalb eines Gehäuses 11 vorgesehen. Eine Trennwand 44, die verhindert, daß Schmiermittel oder Fett vom Fettspeicher 43 zu einem Ein­ griffsabschnitt 42B zwischen einer Triebwelle 14 und einer Zahnstange 16 nach unten fließt, ist an der Peripherie eines Triebwellen-Einführungsabschnitts 41 des Gehäuses 11 vorgese­ hen.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf mehrere Ausführungs­ beispiele beschrieben und dargestellt wurde, ist klar, daß Fachleuten zahlreiche Modifikationen zur Verfügung stehen, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Die vorliegende Er­ findung soll daher nicht durch die spezifischen Ausführungs­ beispiele beschränkt werden.

Claims (3)

1. Elektrische Servolenkung mit
einer Triebwelle (14), die mit einer Lenksäule (12) ver­ bunden ist, wobei die Triebwelle (14) in einen inneren Abschnitt eines Gehäuses (11) eingeführt ist derart, daß sie mit einer Zahnstange (16, 17) in Eingriff ist, und
einem Antriebsrad (35), das mit einem elektrischen Motor (30) verbunden ist und einem Zwischenrad (36), das mit der Zahnstange (16, 17) verbunden ist, wobei das An­ triebsrad (35) und das Zwischenrad (36) miteinander in einem oberen Bereich eines Eingriffsabschnitts (42B) zwi­ schen der Triebwelle (14) und der Zahnstange (16, 17), die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, in Eingriff stehen,
wobei ein Schmiermittelspeicher (43) in einem unteren Bereich des Eingriffsabschnitts (42A) zwischen dem An­ triebsrad (35) und dem Zwischenrad (36) im Gehäuse vor­ gesehen ist und wobei eine Trennwand (44) an der Periphe­ rie eines Bereichs (41), durch welchen die Triebwelle (14) in das Gehäuse eingeführt wird, vorgesehen ist, um zu verhindern, daß Schmiermittel vom Speicher (43) zu einer Seite des Eingriffsabschnitts (42B) zwischen der Triebwelle (14) und der Zahnstange (16, 17) nach unten wandert.

2. Elektrische Servolenkung nach Anspruch 1, wobei dann, wenn das Antriebsrad von einem Schneckengetriebe (35) und das Zwischenrad von einem Schneckenrad (36) gebildet wird, der Speicher (43) in einer Nutform ausgebildet ist, die sich ent­ lang einer Zahnoberfläche des Schneckenrads (36) erstreckt.

3. Elektrische Servolenkung nach Anspruch 2, wobei sich der nutförmige Vorrat entlang nur eines Teils der Zahnoberfläche des Schneckenrades (36) in peripherer Richtung erstreckt.