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Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung gemäß dem Oberbegriff nach Anspruch 1 bzw. dem Oberbegriff nach Anspruch 2.
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Aus der gattungsbildenden
DE 100 16 197 A1 ist eine Lenkvorrichtung bekannt, bei der ein Elektromotor über ein Kugelradgetriebe mit einer Kugelumlaufspindel verbunden ist. Die Kugelumlaufspindel ist in einem Gehäuse gelagert, an dem der Elektromotor befestigt ist.
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Die
EP 0 101 579 A2 beschreibt eine Lenkvorrichtung, bei der im Rotor eines Elektromotors eine Kugelumlaufmutter angeordnet ist. Der Rotor ist in einem Stator mittels zweier Lager gelagert.
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Für Kraftfahrzeuge vorgesehene Lenkeinrichtungen weisen häufig Einrichtungen zur Verstärkung der Lenkkraft auf, die dafür ausgelegt sind, eine vom Fahrer des Kraftfahrzeugs aufgebrachte Lenkkraft zu verstärken. Die Kraftverstärkung kann dabei hydraulisch oder elektromechanisch erfolgen. Lenkeinrichtungen für Kraftfahrzeuge mit Einrichtungen zur Verstärkung der Lenkkraft werden auch Servolenkungen genannt.
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Sowohl bei einer hydraulischen Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft als auch bei einer elektromechanischen Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft wird üblicherweise mittels eines Drehmomentsensors das jeweils vom Fahrer auf das Lenkrad aufgebrachte aktuelle Drehmoment erfaßt.Ein das jeweils aktuelle Drehmoment des Lenkrads kennzeichnendes Lenksignal wird dann mittels einer Steuereinheit an die Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft übermittelt. Die Steuereinheit kann dabei eine ohnehin im Kraftfahrzeug vorhandene Steuereinheit sein. Die Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft überträgt in Abhängigkeit von dem jeweils aktuellen Lenksignal ein Drehmoment mittelbar oder unmittelbar auf die Lenkstange. Der Verstärkungsfaktor des durch den Fahrer auf das Lenkrad aufgebrachten Drehmoments kann in Abhängigkeit vom Fahrerwunsch und von der Fahrgeschwindigkeit und/oder weiteren Parametern fast beliebig eingestellt werden, sofern die Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft den gewünschten Verstärkungsfaktor technisch zuläßt.
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Eine hydraulische Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft weist bedingt durch die Vielzahl der Komponenten einen komplexen Aufbau auf. Zu einer hydraulischen Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft gehören neben den oben genannten Komponenten zumindest Hydraulikflüssigkeit, eine Pumpe für die Hydraulikflüssigkeit sowie Schläuche zum Führen der Hydraulikflüssigkeit. Aufgrund der Vielzahl der Komponenten ist die Montage einer hydraulischen Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft mit einem erheblichen Montageaufwand verbunden. Nach der Montage der hydraulischen Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft ist zudem ein Einfüllen von Hydraulikflüssigkeit in das System erforderlich. Da die Hydraulikflüssigkeit auslaufen und im Laufe der Zeit ihre Eigenschaften verändern kann erfordert überdies ein Hydrauliksystem in bestimmten Zeitintervallen Wartungsarbeiten. Weiterhin ist eine hydraulische Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft aufgrund des hohen Energiebedarfs der Pumpe für die Hydraulikflüssigkeit üblicherweise nur bei laufendem Verbrennungsmotor einsetzbar.
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Im Gegensatz dazu weist eine Lenkeinrichtung mit einer elektromechanischen Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft außer den oben genannten Komponenten als zentrales Element lediglich einen Elektromotor auf, dessen Drehmoment entweder über ein Schneckengetriebe an die Lenkwelle oder über einen Kugelumlaufantrieb auf die Lenkstange übertragen wird. Der Elektromotor kann schon vor dem Einbau in das Kraftfahrzeug auf der Lenkstange angeordnet werden, um dann gemeinsam mit der Lenkstange in das Kraftfahrzeug eingebaut zu werden. Weiterhin erweist sich üblicherweise eine elektromechanische Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft als überwiegend wartungsfrei. Auch weist eine elektromechanische Lenkkraftverstärkungseinrichtung einen besonders geringen Kraftstoffverbrauch auf und kann daher auch bei stillstehendem Verbrennungsmotor zumindest für einen beschränkten Zeitraum noch voll funktionsfähig sein. Aufgrund des geringen Kraftstoffverbrauchs ist eine elektromechanische Lenkkraftverstärkungseinrichtung bevorzugt in Fahrzeugen mit kleinerer Motorleistung einsetzbar.
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Beim Betrieb einer Lenkeinrichtung mit einer an der Lenkstange angeordneten elektromechanischen Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft können - aufgrund der bei der Lenkung auftretenden Kräfte - besonders hohe Kräfte, sogenannte Querkräfte, annähernd senkrecht zur Hauptachse der Lenkstange auftreten, infolge derer die Lenkstange annähernd u-förmig verbogen wird. Aufgrund einer derartigen Verbiegung der Lenkstange kann im Elektromotor der Rotor relativ zum Stator in eine Schiefstellung geraten und im Extremfall sogar an dem Stator schleifen. Diese Beeinträchtigung der Funktion des Elektromotors der Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft hat zur Folge, daß eine nahezu vollständige Kraftübertragung von dem Elektromotor auf den Kugelumlaufantrieb nicht mehr gewährleistet ist. Auch kann eine besonders starke Verbiegung der Lenkstange die ordnungsgemä-ße Funktion des Kugelumlaufantriebs beeinträchtigen, sofern sich dieser in einem Bereich der Lenkstange befindet, der besonders stark gekrümmt ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lenkeinrichtung der oben genannten Art anzugeben, bei der auch bei einem Verbiegen der Lenkstange aufgrund von besonders hohen Kräften quer zur Hauptachse der Lenkstange eine Funktion der elektromechanischen Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft besonders zuverlässig gewährleistet ist und die gleichzeitig einen besonders geringen Montageaufwand aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lenkeinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 bzw. nach Anspruch 2 gelöst.
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Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß eine für eine Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs vorgesehene elektromechanische Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft dann besonders zuverlässig funktioniert, wenn der Kugelumlaufantrieb bei allen Betriebszuständen der Lenkstange nur besonders geringen Belastungen durch Querkräfte ausgesetzt ist. Der Kugelumlaufantrieb ist dann besonders geringen Belastungen durch Querkräfte der Lenkstange ausgesetzt, wenn er besonders nah an dem Zahnradgetriebe angeordnet ist, das die Lenkwelle mit der Lenkstange verbindet. Denn die Verbindung der Lenkwelle über das Zahnradgetriebe mit der Lenkstange wirkt verbiegungshemmend auf die Lenkstange. Weiterhin sollte zuverlässig ein Schleifen und im Extremfall ein Verkanten des Rotors des Elektromotors der elektromechanischen Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft bei allen Verbiegungszuständen der Lenkstange besonders zuverlässig vermieden sein. Dies wird erreicht, indem der Elektromotor unmittelbar neben dem Kugelumlaufantrieb auf der Lenkstange angeordnet ist.
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Um alternativ erfindungsgemäß eine Funktion der Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft besonders zuverlässig zu gewährleisten ist vorteilhafterweise der Elektromotor als sogenannter Innenläufer oder elektrisch kommutierter Elektromotor ausgebildet. Bei einem Innenläufer oder elektrisch kommutierten Elektromotor bewegt sich der Rotor im Innenraum des Stators. Der Kugelumlaufantrieb ist dann zumindest teilweise von dem Rotor des Elektromotors umschlossen. In dieser Bauform ist der Abstand zwischen dem Zahnradgetriebe und dem Elektromotor besonders gering, da das Zahnradgetriebe und der Elektromotor unmittelbar nebeneinander auf der Lenkstange angeordnet sind, wodurch eine Funktionseinschränkung der Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft durch Verbiegungen der Lenkstange besonders zuverlässig vermieden sind.
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Vorteilhafterweise weist der Kugelumlaufmechanismus eine Kugelumlaufmutter auf, die mit ihren Kugeln auf einer Spindel der Zahnstange angeordnet ist. Eine Kugelumlaufmutter weist eine besonders schmale und flache Bauhöhe auf, wodurch der Abstand zwischen dem Zahnradgetriebe und dem Elektromotor besonders gering ausfallen kann. Hierdurch ist zusätzlich ein Verkanten des Rotors des Elektromotors besonders zuverlässig vermieden. Zudem kann eine mit Kugeln in eine Verzahnung der Lenkstange greifende Kugelumlaufmutter besonders große Kräfte auf die Lenkstange übertragen, wodurch bei geeigneter Auslegung des Elektromotors auch eine besonders große Verstärkung der auf das Lenkrad durch den Fahrer aufgebrachten Lenkkraft auf die Lenkstange übertragbar ist. Weiterhin erweist sich eine Kugelumlaufmutter auch über besonders große Zeiträume hinweg als annähernd wartungsfrei. Dennoch kann bei regelmäßigen Überprüfungen der Funktion des Kraftfahrzeugs auch eine Wartung des Kugelumlaufantriebs sowie des Elektromotors durchgeführt werden.
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Vorteilhafterweise ist die Kugelumlaufmutter einstückig mit dem Rotor des Elektromotors ausgebildet. Hierdurch weist die Lenkeinrichtung eine besonders geringe Anzahl an Bauteilen auf und ist damit besonders einfach montierbar. Außerdem gestaltet sich die Übertragung der Drehbewegung von dem Rotor des Elektromotors auf die Kugelumlaufmutter als besonders günstig, da Energieverluste aufgrund von einer Ankopplung des Rotors an die Kugelumlaufmutter nahezu ausgeschlossen sind.
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Vorteilhafterweise ist der Rotor des Elektromotors einerseits auf einem zwischen dem Kugelumlaufantrieb und dem Elektromotor angeordneten Lager und andererseits mittels der Kugelumlaufmutter gelagert. Hierbei erweist sich ein einziges Lager für den Rotor des Elektromotors als ausreichend, da das zweite Lager für den Rotor des Elektromotors die Kugelumlaufmutter ist. Durch den Einsatz der Kugelumlaufmutter als zweites Lager für den Rotor des Elektromotors kann ein weiteres Lager für den Rotor des Elektromotors entfallen. Es besteht jedoch die Möglichkeit in besonderen Fällen den Rotor zusätzlich auf einem oder mehreren weiteren Lagern zu lagern. Hierdurch ist zusätzlich ein Verkanten des Rotors an dem Stator des Elektromotors besonders sicher vermieden, da der Rotor zusätzlich auf der Kugelumlaufmutter abgestützt ist und dadurch ein besonders hohes Maß an Stabilität aufweist. Denn diese Abstützung des Rotors auf der Kugelumlaufmutter wirkt wie ein Abstandshalter in Bezug auf den Abstand zwischen dem Stator und dem Rotor.
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Vorteilhafterweise ist der Rotor des Elektromotors einerseits auf einem zwischen dem Zahnradgetriebe und dem Elektromotor angeordneten Lager und andererseits mittels der Kugelumlaufmutter gelagert. Hierbei ist der Elektromotor als Innenläufer ausgebildet. Das außerhalb des Elektromotors und der Kugelumlaufmutter angeordnete Lager wirkt stabilisierend auf den Rotor, so daß ein Schleifen oder im Extremfall ein Verkanten des Rotors an dem Stator des Elektromotors besonders zuverlässig vermieden ist. Auch ist durch den Verzicht auf ein zweites Lager für den Rotor die Anzahl der Bauteile der Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft besonders gering, wodurch der für die Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft erforderliche Montageaufwand besonders gering ausfällt. Alternativ kann jedoch der Rotor zur Erfüllung spezieller Anforderungen außer auf dem Lager und der Kugelumlaufmutter noch zusätzlich auf weiteren Lagern gelagert sein.
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Vorteilhafterweise ist das Lager des Rotors des Elektromotors sowohl ein Axiallager als auch ein Radiallager. Hierdurch sind Biegemomente der Lenkstange besonders zuverlässig auffangbar.
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Die Lenkstange ist zumindest teilweise in einem unmittelbar an das Zahnradgetriebe grenzenden Bereich von einem ersten Gehäuse umschlossen und das Zahnradgetriebe und die Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft sind in einem zumindest teilweise die Lenkstange umschließenden zweiten Gehäuse angeordnet, wobei das erste Gehäuse in einem dem Zahnradgetriebe unmittelbar benachbarten Bereich fest mit dem ersten Halteelement verbunden ist und das zweite Gehäuse in einem dem Elektromotor unmittelbar benachbarten Bereich flexibel mit dem zweiten Halteelement verbunden ist. Durch diese Aufhängung des Gehäuses der Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft ist besonders zuverlässig gewährleistet, daß das am Loslager befestigte Gehäuseelement verschiedenen Verbiegungen der Lenkstange aufgrund von auftretenden Querkräften Folge leisten kann. Hierbei ist die Kugelumlaufmutter einerseits besonders nah am Loslager angeordnet um sich über das Gehäuse Verbiegungen der Lenkstange anzupassen. Andererseits ist die Kugelumlaufmutter aber auch in einem gewissen Abstand vom Loslager angeordnet und damit nur in besonders geringem Maße an der Lenkstange angreifenden Querkräften ausgesetzt. Gleichzeitig ist die Kugelumlaufmutter besonders nah am Fixlager angeordnet und überträgt daher bei allen Querverbiegungen der Lenkstange besonders zuverlässig ein Drehmoment auf die Zahnstange.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Lagerung des Rotors des Elektromotors auf der Kugelumlaufmutter und einem Lager ein zusätzliches weiteres Lager verzichtbar ist. Die geringe Anzahl an Lagerpunkten der elektromechanischen Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft gewährleistet besonders zuverlässig, daß die elektromechanische Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft bei allen Bewegungsrichtungen der Lenkstange besonders zuverlässig funktioniert. Eine weitere potentielle Fehlerquelle ist dadurch vermeidbar, daß der Rotor des Elektromotors einstückig mit der Kugelumlaufmutter ausgeführt ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 eine Lenkeinrichtung mit einer elektrischen Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft,
- 2 eine elektrische Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft mit einem als Außenläufer ausgebildeten Elektromotor gemäß 1 und
- 3 eine elektrische Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft mit einem als Innenläufer ausgebildeten Elektromotor gemäß 1,
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Einander entsprechende Teile sind allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Lenkeinrichtung 10 gemäß 1 ist in einem Kraftfahrzeug angeordnet, das in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist. Bei der Lenkeinrichtung 10 ist über eine Drehbewegung eines Lenkrads 12, angedeutet durch den Pfeil 13, mittels einer Lenkwelle 14 und eines Zahnradgetriebes 16 eine Lenkstange 18 axial antreibbar. Die Lenkstange 18 ist in 1 direkt nicht zu sehen, da sie von anderen Elementen der Lenkeinrichtung 10 verdeckt ist. Die Lenkwelle 14 ist mittels des Lenkrads 12 mit und gegen den Uhrzeigersinn verdrehbar, was durch den Pfeil 19 angedeutet ist, und über ein Befestigungselement 20 an dem Rahmen des Kraftfahrzeugs befestigt, wobei der Rahmen des Kraftfahrzeugs in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist. Die Lenkwelle 14 gemäß 1 ist als starre Lenkwelle 14 ausgebildet. Alternativ kann die Lenkwelle 14 jedoch auch durch ein kardanisches Mittelstück abgewinkelt sein und/oder durch ein stauchbares Crash-Element ergänzt sein. Im Bereich der Lenkwelle 14 ist in einem Gehäuse ein Sensor 22 zur Erfassung des jeweils aktuellen Drehmoments der Lenkwelle 14 angeordnet. Unterhalb des Sensors 22 mündet die Lenkwelle 14 in das Zahnradgetriebe 16, das die Lenkwelle 14 mit der Lenkstange 18 verbindet. Das Zahnradgetriebe 16 überträgt eine Drehbewegung des Lenkrads 12 mittels der Lenkwelle 14 auf die Lenkstange 18 in eine lineare Bewegung.
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Die Lenkstange 18 ist an ihrem ersten Ende 24 und an ihrem zweiten Ende 26 jeweils mit einer Spurstange 28 verbunden. Die Verbindung zwischen dem ersten Ende 24 und dem zweiten Ende 26 der Lenkstange 18 und den jeweiligen Spurstangen 28 ist dabei jeweils durch ein in der Zeichnung nicht näher dargestelltes Kugelgelenk sichergestellt, welches durch einen Faltenbalg 30 vor Verunreinigungen geschützt ist. Daher ist die direkte Verbindung zwischen den Enden 24 und 26 der Lenkstange 18 und den jeweiligen Spurstangen 28 in 1 nicht zu sehen. Die Spurstangen 28 wiederum sind jeweils mit einer Radaufhängung eines Rades des Kraftfahrzeugs verbunden, was in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist.
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Zwischen dem ersten Ende 24 der Lenkstange 18 und dem Zahnradgetriebe 16 ist die Zahnstange in einem ersten Gehäuse 29 angeordnet, das über ein Befestigungselement 31 und Befestigungsmittel an einem ersten Halteelement 32 des Kraftfahrzeugs fixiert ist. Das Halteelement 32 des Kraftfahrzeugs ist in der Zeichnung nur ausschnittsweise dargestellt. Das Halteelement 32 des Kraftfahrzeugs kann ein Rahmen oder ein anderes starres Element des Kraftfahrzeugs sein, das innerhalb des Kraftfahrzeugs starr angeordnet ist.
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Zwischen dem zweiten Ende 26 der Lenkstange 18 und dem Zahnradgetriebe 16 ist eine elektrische Einrichtung 34 zur Verstärkung der Lenkkraft angeordnet. Die elektrische Einrichtung 34 zur Verstärkung der Lenkkraft umfaßt eine Elektronik 36 zur Steuerung der elektrischen Einrichtung 34 zur Verstärkung der Lenkkraft. Die Elektronik ist aus dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgbar. Die Elektronik 36 ist über eine Rückmeldungsleitung 37 mit dem an der Lenkwelle 14 angeordneten Sensor 22 verbunden. Die Einrichtung 34 zur Verstärkung der Lenkkraft, die Elektronik 36 und das Zahnradgetriebe 16 sowie teilweise die Lenkstange 18 sind von einem zweiten Gehäuse 38 umschlossen. Das zweite Gehäuse 38 ist in der Zeichnung einstückig dargestellt. Alternativ kann das zweite Gehäuse 38 jedoch auch mehrstückig ausgeführt sein.
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Das zweite Gehäuse 38 ist über ein Befestigungselement 42 flexibel mit einem zweiten Halteelement 43 verbunden. Das Befestigungselement 42 ist über Gummielemente 44 mit dem Halteelement 43 verbunden, um Verspannungen zu vermeiden. Das Befestigungselement 42 ist dabei zwischen der Elektronik 36 der elektrischen Einrichtung 34 zur Verstärkung der Lenkkraft und dem zweiten Ende 26 der Lenkstange 18 angeordnet. Auch das Halteelement 43 kann ein Rahmen des Kraftfahrzeugs oder ein anderes starres Element sein, das starr im Kraftfahrzeug angeordnet ist. Das Halteelement 43 gemäß 1 ist einstückig ausgeführt und nur ausschnittweise dargestellt. Alternativ kann das Halteelement 43 jedoch auch mehrstückig aufgeführt sein. Das Halteelement 32 für das Befestigungselement 31 und das Halteelement 43 für das Befestigungselement 42 können miteinander verbunden sein oder alternativ nicht miteinander verbunden sein. Ebenso können das erste Gehäuse 29 und das zweite Gehäuse 38 starr oder flexibel miteinander verbunden sein oder auch gar nicht miteinander verbunden sein. Gemäß 1 sind die beiden Halteelemente 32 und 43 und auch die Gehäuse 29 und 38 miteinander verbunden, was in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist.
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2 zeigt die elektrische Einrichtung 34 zur Verstärkung der Lenkkraft im Detail. Dabei ist die Ankopplung der elektrischen Einrichtung 34 zur Verstärkung der Lenkkraft an die Elektronik 36 und auch das Gehäuse 38 nicht gezeigt. Die elektrische Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft 34 umfaßt weiterhin ein separates Gehäuse 48, das auf der Lenkstange 18 angeordnet ist. Dieses separate Gehäuse 48 ist vollständig von dem zweiten Gehäuse 38 umschlossen, das zusätzlich die Elektronik 36 und das Zahnradgetriebe 16 umfasst. Alternativ können das zweite Gehäuse 38 und das separate Gehäuse 48 einstückig ausgeführt sein oder aber das Gehäuse 48 bildet im Bereich der elektrischen Einrichtung 34 zur Verstärkung der Lenkkraft einen Teilbereich des zweiten Gehäuses 38.
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In dem separaten Gehäuse 48 sind überwiegend die elektromechanischen Komponenten der elektrischen Einrichtung 34 zur Verstärkung der Lenkkraft angeordnet. Die Einrichtung 34 zur Verstärkung der Lenkkraft weist einen Elektromotor 50 auf. Der Elektromotor 50 umfasst einen Rotor 52 und einem Stator 54. Der Rotor ist dabei um den Stator 54 herum drehbar. Der Elektromotor 50 ist also ein sogenannter Außenläufer. Der Rotor 52 des Elektromotors 50 ist mittels eines Lagers 56 in dem Gehäuse 48 gelagert. Eine weitere Lagerung des Rotors 52 des Elektromotors 50 erfolgt über einen Kugelumlaufantrieb 58, der zwischen dem Zahnradgetriebe 16 und dem Elektromotor 50 auf der Lenkstange 18 angeordnet ist. Der Kugelumlaufantrieb 58 umfasst eine Kugelumlaufmutter 60, die mit Kugeln 62 drehbar auf einer Spindel 64 der Lenkstange 18 angeordnet ist. Der Rotor 52 des Elektromotors 50 und die Kugelumlaufmutter 60 sind zweistückig ausgeführt. Sie können jedoch alternativ auch einstückig ausgeführt sein. Die Lenkstange 18 ist in dem Gehäuse 48 über ein Lager 66 gelagert.
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3 zeigt die elektrische Einrichtung 34 zur Verstärkung der Lenkkraft in einer zweiten Ausführungsform. Diese zweite Ausführungsform der elektrischen Einrichtung 34 zur Verstärkung der Lenkkraft unterscheidet sich von der in 2 gezeigten Ausführung dadurch, das der Elektromotor 50 als Innenläufer ausgeführt ist. Innenläufer bedeutet dabei, daß der Rotor 52 des Elektromotors 50 drehbar im Innenraum des Stators 54 angeordnet ist. Der Rotor 52 des Elektromotors 50 ist auf dem Lager 56 gelagert, das mit dem Gehäuse 48 der elektrischen Lenkkraftverstärkungseinrichtung 32 verbunden ist. Das Lager 56 des Rotors 52 des Elektromotors 50 ist zwischen dem Zahnradgetriebe und dem Elektromotor 50 angeordnet. Weiterhin ist der Rotor 52 des Elektromotors 50 auf der Kugelumlaufmutter 60 des Kugelumlaufantriebs 58 gelagert. Die Kugelumlaufmutter 60 greift mit ihren Kugeln 62 in die Spindel 64 der Lenkstange 18. Der Kugelumlaufantrieb 60 ist zumindest teilweise von dem Elektromotor 50 umschlossen. Das separate Gehäuse 48 ist mit einem weitern Gehäuse 70 verbunden, in welchem mittels eines Lagers 72 die Lenkstange 18 drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 48 ist auf der anderen Seite mit einem weiteren Gehäuse 74 verbunden. Die Teilgehäuse 74, 70 und 48 bilden einen Teil des Gehäuses 38, das sowohl die elektrische Einrichtung 34 zur Verstärkung der Lenkkraft als auch das Zahnradgetriebe 16 umschließt.
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Beim Betrieb der in das Kraftfahrzeug integrierten Lenkeinrichtung 10 dreht der Fahrer des Kraftfahrzeugs gemäß dem Pfeil 13 das Lenkrad 12 im oder gegen den Uhrzeigersinn. Dabei wird ein vom Fahrer auf das Lenkrad 12 aufgebrachtes Drehmoment mittels der Lenkwelle 14 und des Zahnradgetriebes 16 auf die Lenkstange 18 übertragen. Das von dem Fahrer mittels des Lenkrads 12 auf die Lenkwelle 14 übertragene Drehmoment wird von dem Sensor 22 erfaßt. Der Sensor 22 übermittelt über die Rückmeldungsleitung 46 ein das jeweils aktuelle Drehmoment der Lenkwelle 14 kennzeichnendes Drehmomentsignal in festen Zeitabständen an die Elektronik 36. Die Elektronik 36 steuert in Abhängigkeit von dem jeweils aktuellen Drehmomentsignal mittels eines Steuersignals den Elektromotor 50 der elektrischen Einrichtung 34 zur Verstärkung der Lenkkraft an. Der Elektromotor erhält seine Energie aus dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs, was in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist. Über die Elektronik 36 ist dabei jedem Drehmomentsignal ein bestimmtes Steuersignal für den Elektromotor 50 zugeordnet. In Abhängigkeit von den Steuersignalen überträgt der Elektromotor 50 eine mehr oder minder schnelle Drehbewegung auf die Kugelumlaufmutter 60 des Kugelumlaufantriebs 58. Die Kugelumlaufmutter greift mit ihren Kugeln 62 in die Spindel 64 der Lenkstange 18 und führt mit ihrer Drehbewegung eine Linearbewegung der Lenkstange 18 herbei. Bei linearen Lenkbewegungen der Lenkstange 18 treten aufgrund der Bodenhaftung der Räder des Kraftfahrzeugs hohe Querkräfte auf, die die Lenkstange 18 annähernd u-förmig verbiegen können.
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Durch die Anordnung des Kugelumlaufantriebs 58 zwischen dem Zahnradgetriebe 16 und dem Elektromotor 50 beziehungsweise durch die zumindest teilweise Umschließung des Kugelumlaufantriebs 58 durch den Elektromotor 50 ist zuverlässig eine dauerhafte Funktion der elektrischen Einrichtung 34 zur Verstärkung der Lenkkraft gewährleistet. Der Kugelumlaufantrieb 58 ist dabei einerseits nah genug am Zahnradgetriebe 16 angeordnet und aufgrund der starren Fixierung der Lenkstange 18 im Bereich des Zahnradgetriebes 16 über das Befestigungselement 31 an dem Halteelement 32 vor an der Lenkstange 18 angreifenden Querkräften geschützt. Andererseits ist der Kugelumlaufantrieb 58 weit genug weg von dem Zahnradgetriebe 16 auf der Lenkstange 18 angeordnet, um zumindest teilweise auftretenden Querkräften Folge leisten zu können. Hierdurch ist eine ordnungsgemäße Funktion des Kugelumlaufantriebes 58 bei allen Betriebszuständen des Lenkeinrichtung 10 zuverlässig gewährleistet. Unterstützt wird die Anordnung des Kugelumlaufantriebs 58 auf der Lenkstange 18 durch die Befestigungselemente 31 und 42, von denen das Befestigungselement 31 starr und das Befestigungselement 42 flexibel mit ein und demselben oder verschiedenen Halteelementen 32 und/oder 43 verbunden sind. Die starre Verbindung des Befestigungselementes 31 mit dem Halteelement 32 gewährleistet eine starre Fixierung des Zahnradgetriebes 16 am Rahmen des Kraftfahrzeugs. Die flexible Fixierung des Befestigungselements 42 an dem Halteelement 43 gewährleistet zuverlässig, das die Lenkstange 18 bei auftretenden Querkräften diese zumindest teilweise abfedern kann. Hierdurch ist ein ordnungsgemäße Funktion der Lenkeinrichtung 10 bei allen Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs zuverlässig gewährleistet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lenkeinrichtung
- 12
- Lenkrad
- 14
- Lenkwelle
- 16
- Zahnradgetriebe
- 18
- Lenkstange
- 20
- Befestigungselement
- 22
- Sensor
- 24
- erstes Ende von 18
- 26
- zweites Ende von 18
- 28
- Spurstange
- 29
- erstes Gehäuse
- 30
- Faltenbalg
- 31
- Befestigungselement
- 32
- erstes Halteelement
- 34
- Einrichtung zur Verstärkung der Lenkkraft
- 36
- Elektronik
- 37
- Rückmeldungsleitung
- 38
- zweites Gehäuse
- 42
- Befestigungselement
- 43
- zweites Halteelement
- 44
- Gummielement
- 46
- Rückmeldungsleitung
- 48
- Gehäuse von 34
- 50
- Elektromotor von 34
- 52
- Rotor von 50
- 54
- Stator von 50
- 56
- Lager
- 58
- Kugelumlaufantrieb
- 60
- Kugelumlaufmutter
- 62
- Kugeln
- 64
- Verzahnung
- 66
- Lager
- 70
- Gehäuse
- 72
- Lager
- 74
- Gehäuse
