DE10141199A1 - Elektrische Servolenkvorrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird eine elektrische Servolenkvorrichtung bereitgestellt, welche einen Antrieb hat, welcher eine Lenkhilfskraft in Abhängigkeit von einem Drehmoment erzeugt, welches durch eine Lenkwelle übertragen wird. Der Außenumfang der Lenkwelle ist durch einen Drehmomentsensor abgedeckt, welcher das Drehmoment detektiert. Die Drehbewegung des Antriebs wird auf die Lenkwelle über eine Reduktionsgetriebeeinrichtung übertragen, welche ein getriebenes Zahnrad auf der Lenkwelle und ein treibendes Zahnrad hat, welches mit dem getriebenen Zahnrad zusammenarbeitet. Der Drehmomentsensor ist zwischen dem getriebenen Zahnrad und dem Lenkrad angeordnet. Das Gehäuse hat einen Abschnitt, welcher die Lenkwelle zwischen dem Lenkrad und dem Drehmomentsensor abdeckt, und einen Abschnitt, welcher den Drehmomentsensor abdeckt. Das Gehäuse ist aus einem einzigen Metallrohrteil durch plastische Verformung ausgebildet.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer elektrischen Servolenkvorrichtung, welche das über eine Lenkwelle übertragene Lenkmoment mit Hilfe eines Drehmo­ mentsensors detektiert und eine Lenkhilfskraft mittels eines elektrischen Antriebes in Abhängigkeit von dem detektierten Drehmoment bereitstellt.

Übliche elektrische Servolenkvorrichtungen weisen eine Lenkwelle auf, welche durch Betätigung eines Lenkrads verdreht wird. Ein Drehmomentsensor ist um den Umfang der Lenkwelle angeordnet und erfaßt das Drehmoment, welches mit Hilfe der Lenkwelle übertragen wird. Ein elektrischer Antrieb erzeugt eine Lenkhilfskraft in Abhängigkeit von dem detektierten Drehmoment. Eine Reduk­ tionsgetriebeeinrichtung bzw. eine Untersetzungsgetriebeeinrichtung überträgt die Drehbewegung des Antriebs auf die Lenkwelle. Die Untersetzungsgetrie­ beeinrichtung umfaßt ein getriebenes Zahnrad, welches an der Lenkwelle angeordnet ist, und ein treibendes Zahnrad, welches mit dem getriebenen Zahnrad zusammenarbeitet. Der Drehmomentsensor ist zwischen dem Lenk­ rad und dem getriebenen Zahnrad angeordnet.

Ferner weisen übliche elektrische Servolenkvorrichtungen eine Säule auf, welche den Abschnitt der Lenkwelle zwischen dem Lenkrad und dem Dreh­ momentsensor abdeckt, sowie ein Sensorgehäuse, welches den Drehmo­ mentsensor abdeckt, ein Getriebegehäuse, welches die Untersetzungsgetrie­ beeinrichtung abdeckt, und eine endseitige Abdeckung, welche einen Abschnitt der Lenkwelle abdeckt, welcher weiter entfernt von dem Lenkrad als das getriebene Zahnrad liegt. Die Säule ist mittels Preßsitz in einer Öffnung an­ geordnet, welche in dem Sensorgehäuse ausgebildet ist. Das Sensorgehäuse, das Getriebegehäuse und die endseitige Abdeckung sind aus Aluminiumguß ausgebildet, um ein möglichst geringes Gewicht für diese Teile zu haben. Das Getriebegehäuse ist mit dem Sensorgehäuse mit Hilfe von Schrauben auf der Seite verbunden, welche von dem Lenkrad abgewandt liegt. Die endseitige Abdeckung ist mit dem Getriebegehäuse mit Schrauben auf der Seite ver­ bunden, welche von dem Lenkrad abgewandt liegt.

Bei diesen üblichen Servolenkvorrichtungen ist eine Schwierigkeit darin zu sehen, daß eine große Anzahl von Bauteilen vorhanden ist, bei dem Her­ stellungsverfahren eine Preßsitzpassung der Säule in dem Sensorgehäuse vorgesehen sein muß, was sich kompliziert gestaltet, und daß die Abmes­ sungen der Vorrichtung infolge der größeren Dicke der Wände des Sensor­ gehäuses relativ groß sind, in welche die Säule mittels Preßsitz einzupassen ist. Wenn ferner das Sensorgehäuse, das Getriebegehäuse und die endseitige Abdeckung miteinander mit Schrauben verbunden sind, benötigt man eine große Anzahl von Einzelteilen, und das Herstellungsverfahren verkompliziert sind, da man Teile, wie Schrauben, Bearbeitungsgänge, wie Gewindebohren, und das Anziehen der Schrauben benötigt. Wenn zusätzlich das Sensorgehäu­ se, das Getriebegehäuse und die endseitige Abdeckung aus Aluminiumguß ausgebildet sind, benötigt man eine große Anzahl von Nachbearbeitungs­ gängen nach dem Gießen, da diese Bauteile in starkem Maße ihre dimen­ sionsmäßigen Endtoleranzen überschreiten. Ferner werden Schrauben und dergleichen benötigt, um einen Verbindungsträger an der Fahrzeugkarosserie zu befestigen.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine elektrische Servolenkvorrichtung der gat­ tungsgemäßen Art bereitzustellen, bei welcher die vorstehend genannten Schwierigkeiten überwunden sind.

Nach der Erfindung wird eine elektrische Servolenkvorrichtung bereitgestellt, welche folgendes aufweist: Eine Lenkwelle, welche durch Betätigung eines Lenkrades gedreht wird; einen Drehmomentsensor, welcher das durch die Lenkwelle übertragene Drehmoment detektiert; einen elektrischen Antrieb zum Erzeugen einer Lenkhilfskraft, welcher in Abhängigkeit von dem detektierten Drehmoment angetrieben wird; und eine Untersetzungsgetriebeeinrichtung, welche die Drehbewegung des Antriebs auf die Lenkwelle überträgt. Die Untersetzungsgetriebeeinrichtung hat ein getriebenes Zahnrad, welches auf der Lenkwelle vorgesehen ist, und ein treibendes Zahnrad, welches mit dem getriebenen Zahnrad zusammenarbeitet. Der Drehmomentsensor ist zwischen dem Lenkrad und dem getriebenen Zahnrad angeordnet. Die elektrische Servolenkvorrichtung weist ferner ein Gehäuse auf, welches einen Abschnitt hat, der die Lenkwelle zwischen dem Lenkrad und dem Drehmomentsensor abdeckt, und einen Abschnitt hat, welcher den Drehmomentsensor abdeckt. Das Gehäuse wird durch plastische Verformung eines einzigen Metallrohrteils ausgebildet. Das Rohrteil wird vorzugsweise von einem Stahlrohrteil gebildet.

Da nach der Erfindung das Gehäuse dadurch ausgebildet wird, daß ein ein­ ziges Metallrohrteil plastisch verformt wird, und da dieses Teil nicht nur die Lenkwelle, sondern auch den Drehmomentsensor abdeckt, läßt sich die Anzahl der Einzelteile der Lenkvorrichtung reduzieren, und das Herstellungsverfahren vereinfacht sich, da es nicht erforderlich ist, eine Säule in dem Sensorgehäuse wie beim Stand der Technik mittels Preßsitz anzuordnen. Die Abmessungen der Vorrichtung lassen sich reduzieren und Einbauraum läßt sich einsparen, da die Wände des Gehäuses nicht für die Preßsitzanordnung verdickt ausgebildet zu werden brauchen. Da ferner das Gehäuse durch plastische Verformung eines einzigen Metallrohrteils ausgebildet wird, lassen sich die dimensions­ mäßigen Toleranzen im Vergleich zu Gußteilen reduzieren, so daß sich der Aufwand für die Nachbearbeitungsgänge nach der plastischen Verformung reduzieren läßt. Beispielsweise ist eine nachträgliche maschinelle Bearbeitung nur bei den Abschnitten erforderlich, in denen Lager in passender Weise vorgesehen sind.

Nach der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein Getriebegehäuse vorgesehen, welches das treibende Zahnrad und das getriebene Zahnrad abdeckt, und dieses ist integral an einem Ende des Gehäuses ausgebildet. Hierbei handelt es sich um jenes Ende, welches von dem anderen Ende von dem Lenkrad weiter entfernt liegt. Eine endseitige Abdeckung ist vorgesehen, welche einen Abschnitt der Lenkwelle abdeckt, der weiter entfernt von dem Lenkrad als das getriebene Zahnrad liegt, und die endseitige Abdeckung ist integral mit einem Ende des Getriebegehäuses ausgebildet. Hierbei handelt es sich um jenes Ende des Getriebegehäuses, welches von dem Lenkrad weiter entfernt als das andere Ende liegt.

Um ferner die Anzahl der Einzelteile weiter zu reduzieren und das Herstel­ lungsverfahren weiter zu vereinfachen, ist in bevorzugter Weise die Auslegung derart getroffen, daß das getriebene Zahnrad mit dem Gehäuse abgedeckt ist, und ein zweites Gehäuse vorgesehen ist, so daß ein Abschnitt der Lenkwelle abgedeckt wird, wobei es sich um jenen Abschnitt handelt, welcher von dem Lenkrad weiter entfernt als das getriebene Zahnrad liegt. Auch wird hiermit das getriebene Zahnrad abgedeckt. Das zweite Gehäuse ist einstückig mit einem Ende des Gehäuses verbunden, welches von dem Lenkrad weiter entfernt als das andere Ende liegt.

In bevorzugter Weise ist bei der Erfindung der Innendurchmesser des Gehäu­ ses an einem Ende, welches von dem Lenkrad weiter entfernt als das andere Ende liegt, größer als am anderen Ende, und die Lenkwelle ist über das Gehäuse mittels Lagern gelagert. Die Lager, die Lenkwelle vereinheitlicht mit dem getriebenen Zahnrad und der Drehmomentsensor sind in das Gehäuse von einem Ende hiervon eingesetzt, welches von dem Lenkrad weiter entfernt als das andere Ende liegt.

Auf diese Weise können die Lager, das getriebene Zahnrad, die Lenkwelle und der Drehmomentsensor in das Gehäuse ausgehend von einem Ende des Gehäuses montiert werden, wobei es sich um jenes Ende handelt, welches von dem Lenkrad weiter entfernt als das andere Ende liegt. In anderen Worten bedeutet dies, daß die Montageschritte von einer Seite des Gehäuses ausge­ hend durchgeführt werden können, so daß sich günstige Montageverhältnisse ergeben.

Bei der Erfindung wird in bevorzugter Weise ein metallisches Verbindungsteil vorgesehen, welches an der Fahrzeugkarosserie angebracht und an dem Gehäuse angeschweißt ist. Vorzugsweise ist das metallische Verbindungsteil beispielsweise aus Stahl ausgebildet.

Auf diese Weise läßt sich die Anzahl der Einzelteile reduzieren, und das Herstellungsverfahren vereinfacht sich, da Schrauben und dergleichen nicht zur Befestigung des Verbindungsteil mit dem Gehäuse benötigt werden.

Die elektrische Servolenkvorrichtung nach der Erfindung ermöglicht eine Reduzierung der Anzahl von Einzelteilen, eine Vereinfachung des Herstel­ lungsverfahrens, die Montageschritte lassen sich vereinfachen, und man erzielt eine Platzersparnis.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Vertikalschnittansicht der wesentlichen Teile einer elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die wesentlichen Teile der elektrischen Servolenk­ vorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 3 eine Teilschnittansicht zur Verdeutlichung der wesentlichen Teile der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Aus­ führungsform nach der Erfindung;

Fig. 4 eine Teilschnittansicht zur Verdeutlichung der wesentlichen Elemente der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 5 eine Teildraufsicht auf die wesentlichen Teile der elektrischen Servo­ lenkvorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 6 ein Schaltungsdiagramm für den Drehmomentsensor der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 7 eine Vertikalschnittansicht zur Verdeutlichung der wesentlichen Teile einer elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß einer zweiten bevorzug­ ten Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 8 eine Seitenansicht eines Gehäuses und eines zweiten Gehäuses einer elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.

Eine stoßabsorbierende elektrische Servolenkvorrichtung 1 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird an Hand den Fig. 1 bis 6 erläutert. Diese weist eine rohrförmige Säule 2, ein Gehäuse 3 und eine Lenkwelle 5 auf, welche in die Säule 2 und das Gehäuse 3 eingesetzt ist. Das Gehäuse 3 hat einen rohrförmigen Abschnitt 3a, welcher dem Lenkrad 15 am nächsten liegt. Der rohrförmige Abschnitt 3a ist passend in die Säule 2 eingesetzt. Die Mittelachse der Säule 2 und der rohrförmige Abschnitt 3a sind an der Fahr­ zeugkarosserie (in den Figuren nicht dargestellt) derart angeordnet, daß sie von dem Vorderteil der Fahrzeugkarosserie in Richtung nach unten verlaufen.

Der rohrförmige Abschnitt 3a ist passend in die Säule 2 derart eingesetzt, daß eine relative Verschiebung in einer axialen Richtung bezüglich der Säule 2 in Abhängigkeit von einer Stoßbelastung zugelassen ist, die bei einer Kollision zwischen dem Fahrer des Fahrzeugs und dem Lenkrad 15 auftreten kann. Die Stoßenergie wird durch die relative Verschiebung in axialer Richtung zwischen dem rohrförmigen Abschnitt 3a und der Säule 2 entgegen einer wechselseiti­ gen Reibung absorbiert. Bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist ein Abschnitt des Umfangs der Säule 2 als ein angewurgter Abschnitt 2a ausgebildet, so daß eine Reibungskraft, welche einer relativen Verschiebung in axialer Richtung entgegenwirkt, dadurch erzeugt wird, daß dieser angewurg­ te Abschnitt 2a gegen den Außenumfang des rohrförmigen Abschnitts 3a ge­ drückt wird.

Das Lenkrad 15 ist mit einem Ende (am oberen Ende in den Fig. 4 und 5) der Lenkwelle 5 verbunden, und das andere Ende der Lenkwelle 5 (das untere Ende in den Fig. 1 und 2) ist mit den Fahrzeugrädern über ein Zahnstan­ genlenkgetriebe oder dergleichen (in der Zeichnung weggelassen) verbunden. Die Lenkwelle 5 führt durch die Betätigung des Lenkrads 15 eine Drehbewe­ gung aus, und diese Drehbewegung wird auf die Fahrzeugräder über das Lenkgetriebe übertragen, so daß sich der Lenkwinkel verändert.

Die Lenkwelle 5 ist in einen rohrförmigen ersten Wellenabschnitt 5a, einen zweiten Wellenabschnitt 5b, welcher mit dem ersten Wellenabschnitt 5a derart zusammenarbeitet, daß er bezüglich desselben drehfest ist, und einen dritten Wellenabschnitt 5c unterteilt, welcher mit dem zweiten Wellenabschnitt 5b über eine Buchse 4 zusammenarbeitet. Wenn man beispielsweise den Innenumfang des ersten Wellenabschnittes 5a und den Außenumfang des zweiten Wellen­ abschnitts 5b nicht kreisförmig auslegt, können beide Wellenabschnitte 5a und 5b um eine Achse keine relative Drehbewegung ausführen, aber sie können sich in axialer Richtung relativ zueinander verschieben. Ein Torsionsglied 6 ist in dem zweiten Wellenabschnitt 5b und dem dritten Wellenabschnitt 5c einge­ setzt. Ein Ende des Torsionsglieds 6 ist an dem zweiten Wellenabschnitt 5b über einen Bolzen f angebracht, und das andere Ende des Torsionsglieds 6 ist an dem dritten Wellenabschnitt 5c über Riffelungen 11b angebracht. Somit können beide Wellenabschnitt 5b und 5c sich elastisch relativ zueinander um eine Achse drehen.

Der erste Wellenabschnitt 5a wird durch die Säule 2 über ein Lager 7 gelagert, der zweiten Wellenabschnitt 5b wird durch das Gehäuse 3 über ein Lager 8 gelagert, und der dritte Wellenabschnitt 5c wird durch das Gehäuse 3 über ein Lager 9 sowie auch durch eine endseitige Abdeckung 69 (wird nachstehend näher beschrieben) über ein Lager 10 gelagert. Der erste Wellenabschnitt 5a, die Säule 2 und das Lager 7 sind derart verbunden, daß sie sich in axialer Richtung zusammen bewegen können, wenn eine Stoßbelastung einwirkt. Bei der Einwirkung einer Stoßbelastung wird die Säule 2 in axialer Richtung relativ zu dem rohrförmigen Abschnitt 3a verschoben, und der erste Wellenabschnitt 5a wird in axialer Richtung relativ zu dem zweiten Wellenabschnitt 5b ver­ schoben. Der rohrförmige Abschnitt 3a und die Säule 2 sind relativ zueinander in axialer Richtung entgegen der wechselseitig wirkenden Reibung verscho­ ben, und hierdurch wird die Stoßenergie absorbiert.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Drehmomentsensor 20, welcher das durch die Lenkweile 5 übertragene Drehmoment detektiert bzw. erfaßt, um den Außen­ umfang der Lenkwelle 5 angeordnet. Der Drehmomentsensor 20 ist durch einen Abschnitt 3b des Gehäuses 3 abdeckt. Der Abschnitt 3b liegt von dem Lenkrad 15 weiter als der Abschnitt 3a entfernt.

Der Drehmomentsensor 20 weist einen ersten Detektionsring 21 auf, welcher aus einem magnetischen Material ausgebildet ist und an dem Außenumfang des dritten Wellenabschnitts 5c befestigt ist, ferner einen zweiten Detektions­ ring 22 und einen dritten Detektionsring 23 auf, welche jeweils aus einem magnetischen Material ausgebildet sind und auf dem Außenumfang des zweiten Wellenabschnitts 5b festgelegt sind, sowie eine erste Detektionsspule 25 und eine zweite Detektionsspule 27 auf, die jeweils von dem Gehäuse 3 getragen werden. Ein Endabschnitt des ersten Detektionsrings 21 und ein Endabschnitt des zweiten Detektionsrings 20 sind durch die erste Detektions­ spule 25 abgedeckt, und eine Mehrzahl von Zähnen 21a und 22a ist längs der Umfangsrichtung auf den jeweiligen Endabschnitten ausgebildet. Der andere Endabschnitt des zweiten Detektionsrings 22 und ein Endabschnitt des dritten Detektionsrings 23 sind durch die zweite Detektionsspule 27 abgedeckt, und eine Mehrzahl von Zähnen 23 ist längs der Umfangsrichtung auf einem End­ abschnitt des dritten Detektionsrings 23 ausgebildet. Der andere Endabschnitt des zweiten Detektionsrings 22 ist eben ausgebildet und dort sind keine Zähne vorgesehen. Der Bereich, an dem die Zähne 21a am ersten Detektionsring 21 den Zähnen 22a des zweiten Detektionsrings 22 zugewandt sind, ändert sich nach Maßgabe der relativen Drehbewegung der Detektionsringe 21 und 22 infolge der Tordierung des Torsionsgliedes 6, basierend auf der Übertragung des Drehmoments über die Lenkwelle 5. Aufgrund dieser Änderung ändert sich der magnetische Widerstand gegenüber dem durch die erste Detektionsspule 25 erzeugten Magnetfluß in dem Raum zwischen den Zähnen 21a und den Zähnen 22a. Da der Ausgang der ersten Detektionsspule 25 sich in Abhängig­ keit von dieser Änderung ändert, läßt sich das Drehmoment entsprechend der Abgabeweise detektieren. Der Bereich an dem der andere Endabschnitt des zweiten Detektionsrings 22 den Zähnen 23a auf dem dritten Detektionsring 23 zugewandt liegt, ist festgelegt, so daß die Änderung des magnetischen Wider­ stands gegenüber dem Magnetfluß, der durch die zweite Detektionsspule 27 erzeugt wird, nicht durch den Lenkwiderstand beeinflußt wird. Die Schwankun­ gen beim Ausgang von der ersten Detektionsspule 25 und die Schwankungen beim Ausgang von der zweiten Detektionsspule 27 werden aufgrund von Temperaturschwankungen wechselseitig ausgeglichen. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist die erste Detektionsspule 25 mit einem Oszillator 29 über einen Wider­ stand 28 verbunden, und die zweite Detektionsspule 27 ist mit dem Oszillator 29 über einen Widerstand 30 verbunden. Jede der Spulen 25 und 27 ist mit einer Differentialverstärkerschaltung 31 verbunden, und der Wert des Aus­ gangs von der Differentialverstärkerschaltung 31 entspricht dem mit Hilfe des Drehmomentsensors 20 detektierten Drehmoment. Schwankungen beim Ausgang von dem Drehmomentsensor infolge von Temperaturschwankungen lassen sich somit kompensieren.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist ein Schneckenrad (getriebenes Zahnrad) 41 auf dem Außenumfang des dritten Wellenabschnitts 5c zur Ausführung einer Drehbewegung mit demselben vorgesehen, und eine Schnecke bzw. Schneckenwelle (treibendes Zahnrad) 42, welches mit dem Schneckenrad 41 zusammenarbeitet, ist auf der Ausgangswelle eines Elek­ tromotors (Antriebs) 43 zur Erzeugung einer Lenkhilfskraft vorgesehen. Der vorstehend angegebene Drehmomentsensor 20 ist zwischen dem Schneckenrad 41 und dem Lenkrad 15 angeordnet. Der Motor 43 und der Drehmo­ mentsensor 20 sind mit einer Steuereinrichtung 44 verbunden. Die Steuer­ einrichtung 44 steuert den Motor 43 in Abhängigkeit von dem mittels des Drehmomentsensors 20 detektierten Drehmoments. Durch die Übertragung der Drehbewegung des Motors 43 auf die Lenkwelle 5 mit Hilfe einer Unterset­ zungsgetriebeeinrichtung, welche die Schneckenwelle 42 und das Schneckenrad 41 umfaßt, kann die Lenkhilfskraft in Abhängigkeit von dem detektierten Drehmoment bereitgestellt werden.

Das Gehäuse 3, welches den rohrförmigen Abschnitt 3a umfaßt, und der die Lenkwelle 5 zwischen dem Lenkrad 15 und dem Drehmomentsensor 20 abdeckt, und den Abschnitt 3b umfaßt, welcher den Drehmomentsensor 20 abdeckt, wird durch plastische Verformung eines einzigen Rohrteils gebildet. Der Innendurchmesser des Gehäuses 3 an einem Ende, welches von dem Lenkrad 15 weiter entfernt als das andere Ende liegt, ist größer als am ande­ ren Ende. Das Gehäuse 3 wird dadurch gebildet, daß der Durchmesser des Stahlrohrteils vergrößert wird. Ferner sind die Innenumfangsteile des Gehäu­ ses 3, welche die Lenkwelle 5 über die Lager 8 und 9 lagern, maschinell nach der plastischen Verformung bearbeitet, um sicherzustellen, daß die Lager 8 und 9 präzise in den Innenumfangsabschnitt eingepaßt werden können.

Wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt ist, bedeckt ein Getriebegehäuse 51 das Schneckenrad 41 und die Schneckenwelle 42. Bei der dargestellten bevor­ zugten Ausführungsform ist das Getriebegehäuse 51 als Aluminiumgußteil hergestellt. Das Getriebegehäuse 51 ist integral mit einem Ende des Gehäu­ ses 3 verbunden, wobei es sich um jenes Ende handelt, welches von dem Lenkrad 5 weiter entfernt als das andere Ende liegt, indem Aluminium in die Spritzgußform eingegossen wird, in welche das Gehäuse 3 eingesetzt ist. Zusätzlich können unterschiedliche Materialien und andere Herstellungsmetho­ den eingesetzt werden, um das Getriebegehäuse 51 auszubilden, und das Getriebegehäuse 51 kann mit Hilfe von Schrauben oder dergleichen zu einem integralen Bauteil mit dem Gehäuse 3 verbünden werden. Die Schneckenwelle 42 ist über Lager 52 und 53 mit Hilfe des Getriebegehäuses 51 gelagert. Der Motor 43 ist an dem Getriebegehäuse 51 angebracht, und die Schneckenwelle 42 ist mit der Ausgangswelle des Motors 43 über eine Kupplung 54 verbun­ den. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist das Getriebege­ häuse 51 integral an einem Abschnitt 44a des Gehäuses für die Steuereinrich­ tung 44, angegossen und ein verbleibender Abschnitt 44b des Gehäuses ist, an dem Abschnitt 44a mit Hilfe von Schrauben oder dergleichen angebracht ist. Ferner ist eine Steuerschaltung vorgesehen, welche hauptsächlich die Steuereinrichtung 44 bildet und in dem Gehäuse untergebracht ist.

Eine endseitige Abdeckung 69 deckt einen Abschnitt der Lenkwelle 5 ab, wobei es sich um jenen Abschnitt handelt, der von dem Lenkrad 15 weiter entfernt als das Schneckenrad 41 liegt. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist die endseitige Abdeckung 69 als Aluminiumgußteil ausge­ bildet. Die Lager 8 und 9 zur Lagerung der Lenkwelle 5 mit Hilfe des Gehäu­ ses 3, der Lenkwelle 5 vereinigt mit dem Lenkrad 41 und der Drehmomentsen­ sor 20 sind in das Getriebegehäuse 51 in das Gehäuse 3 von einem Ende des Getriebegehäuses 51 von dem Gehäuse 3 her ausgehend eingesetzt. Hierbei handelt es sich um jenes Ende, welches von dem Lenkrad 15 weiter entfernt als das andere Ende liegt. Nach dem Einsetzen dieser Teile wird die End­ abdeckung 69 in passender Weise mit der Lenkwelle unter Zwischenlage von Lagern 10 verbunden. Dann wird eine Mutter 55 auf den Außenumfang der Lenkwelle geschraubt, um zu verhindern, daß die endseitige Abdeckung 69 und die Lager 10 sich von der Lenkwelle 5 lösen. Nach Festlegung ist die endseitige Abdeckung 69 integral mit einem Ende des Getriebegehäuses 51 verbunden, wobei es sich um jenes Ende handelt, welches von dem Lenkrad 5 weiter entfernt als das andere liegt. Eine feste Verbindung kann mit Hilfe von Schrauben 65 erreicht werden. Somit deckt die endseitige Abdeckung 69 ein Ende des Getriebegehäuses 51 ab, wobei es sich um jenes Ende handelt, welches von dem Lenkrad 15 weiter entfernt als das andere Ende liegt. Zu­ sätzlich können unterschiedliche Materialien und unterschiedliche Herstellungs­ methoden bei der Bereitstellung der endseitigen Abdeckung 69 eingesetzt werden, welche von jenen abweichen, die im Zusammenhang mit der bevor­ zugten Ausführungsform erläutert worden sind.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist ein unterer Stahlträger (Verbin­ dungsteil) 61 an dem Gehäuse 3 angeschweißt. Der untere Träger 61 ist aus einem plattenähnlichen Material ausgebildet und umfaßt einen Plattenabschnitt 61', welcher parallel zu der Ebene verläuft, welche die Mittelachse der Lenk­ welle 5 enthält. Schraubenschäfte 62, welche in der Fahrzeugkarosserie verankert sind, gehen durch Ausnehmungen 61a, welche in dem Plattenab­ schnitt 61' ausgebildet sind, und der untere Träger 61 ist mit der Fahrzeug­ karossiere dadurch verbunden, daß er zwischen Muttern (in den Figuren nicht gezeigt) eingespannt ist, welche auf die Schraubenschäfte 62 aufgeschraubt und an der Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind.

Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, ist die Säule 2 an der Fahrzeugkaros­ serie über einen oberen Stahlträger 63 angebracht. Der obere Träger 63 ist aus einem plattenähnlichen Material ausgebildet und ist integral mit der Säule 2 mittels Schweißen verbunden. Der obere Träger 3 umfaßt einen Platten­ abschnitt 63', welcher geringfügig geneigt bezüglich einer Ebene verläuft, die parallel zu der Ebene ist, welche die Mittelachse der Lenkwelle 5 enthält. Ein Paar von Ausnehmungen 63a ist in dem Plattenabschnitt 63' derart ausgebil­ det, daß sie sich auf der Seite öffnen, die dem Lenkrad 15 zugewandt liegt. Ein Paar von etwa U-förmigen Halteteilen 60 (in Querrichtung gesehen) ist an dem Plattenabschnitt 63' des oberen Trägers 63 angebracht. Jedes Haltee­ lement 64 ist aus einer Metallplatte ausgebildet. Jedes Halteelement 64 um­ faßt ein Paar von Klemmabschnitten 64a und 64b, die über einen Raum hinweg einander gegenüberliegen, und einen Verbindungsabschnitt 64c, welcher die Klemmabschnitte 64a und 64b miteinander auf der Seite verbindet, die dem Lenkrad 15 zugewandt liegt. Der Plattenabschnitt 63' des oberen Trägers 63 ist teilweise zwischen den Klemmabschnitten 64a und 64b der Halteelemente 64 auf der Seite eingesetzt, die dem Lenkrad 15 zugewandt liegt. Jede Ausnehmung 63a ist derart angeordnet, daß sie dem Verbindungs­ abschnitt 64c zugewandt liegt. Eine Durchgangsöffnung 64', welche der Aus­ nehmung 63a gegenüberliegt, ist in jedem der Klemmabschnitte 64a und 64b des Halteelements 64 ausgebildet. Schraubenschäfte 66, welche an der Fahrzeugkarosserie verankert sind, gehen durch die jeweilige Ausnehmung 63a und die jeweilige Durchgangsöffnung 64'. Jedes Halteelement 64 ist an der Fahrzeugkarosserie dadurch festgelegt, daß es zwischen Muttern (in den Figuren nicht dargestellt) eingespannt ist, welche auf die Schraubenschäfte 66 aufgeschraubt sind und an der Fahrzeugkarosserie vorgesehen sind. Da ferner das jeweilige Halteelement 64 zwischen den Muttern und der Fahrzeugkaros­ serie eingespannt ist, ist der obere Träger 63 zwischen den Klemmabschnitten 64a und 64b des jeweiligen Halteelements 64 eingespannt. Wenn daher eine Stoßbelastung bei einer Kollision zwischen dem Fahrer und dem Lenkrad 15 auftritt, werden der obere Träger 63 und die Säule 62 bezüglich der Fahrzeug­ karosserie verschoben, an welchem das Halteelement 64 befestigt ist, und zwar entgegen der Reibung zwischen dem oberen Träger 63 und den Klemm­ abschnitten 64a, 64b der Halteelemente 64.

Wenn bei der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform das Fahrzeug frontal auf ein Hindernis trifft und der Fahrer mit dem Lenkrad 15 kollidiert, wird der obere Träger 63 relativ zu dem Halteelement 64 durch eine Stoßbelastung verschoben, und die Säule 2 wird relativ zu dem Rohrabschnitt 3a verschoben, so daß die Stoßenergie infolge der Reibung zwischen diesen relativ verschiebbaren Teilen absorbiert wird.

Da bei der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung das Gehäuse 3, welches durch plastische Verformung eines einzelnen Rohrstücks gebildet wird, nicht nur die Lenkwelle 5, sondern auch den Drehmomentsensor 20 abdeckt, läßt sich die Anzahl der Bauteile reduzieren, und die Herstellungs­ weise vereinfacht sich, da es nicht erforderlich ist, eine Säule in ein Sensor­ gehäuse wie beim Stand der Technik mittels Preßsitz einzupassen. Auch lassen sich die Abmessungen der Lenkvorrichtung reduzieren, und Einbau­ raum kann eingespart werden, da die Wände des Gehäuses 3 nicht für die Preßsitzanordnung verdickt ausgelegt werden müssen. Da ferner die Abmes­ sungstoleranzen des Gehäuses 3, welches durch plastische Verformung eines einzelnen Rohrteils gebildet wird, kleiner als bei einem als Gußteil ausgelegten Gehäuse sind, läßt sich der Aufwand für die nachträgliche, maschinelle Be­ arbeitung nach der plastischen Verformung auf jene Bereiche beschränken, bei denen in passender Weise Lager 8 und 9 anzuordnen sind.

Ferner lassen sich die Lager 7 und 9, das Schneckenrad 41, die Lenkwelle 5 und der Drehmomentsensor 20 in das Gehäuse 3 ausgehend von einem Ende des Gehäuses 3 einbauen, wobei es sich um jenes Ende handelt, welches von dem Lenkrad 15 weiter entfernt als das andere Ende liegt. Da sich mit anderen Worten ausgedrückt die Montageschritte von einer Seite des Gehäuses 3 her ausführen lassen, lassen sich die Montagearbeiten auf vereinfachte Weise schneller ausführen.

Da der untere Stahlträger 61 zur Verbindung des Gehäuses 3 mit der Fahr­ zeugkarosserie an dem Gehäuse 3 angeschweißt ist, benötigt man keine Schrauben und dergleichen, um den unteren Träger 61 fest mit dem Gehäuse 3 zu verbinden. Auf diese Weise läßt sich die Anzahl der einzusetzenden Teile reduzieren, und die Herstellungsweise vereinfacht sich.

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung ist in den Fig. 7 und 8 gezeigt. Sie unterscheidet sich von der vorstehend erläuterten ersten bevorzugten Ausführungsform im wesentlichen dadurch, daß an Stelle des Getriebegehäuses 51 und der endseitigen Abdeckung 69 ein Getriebeab­ deckungsabschnitt 3' vorgesehen ist, welcher das Schneckenrad 41 abdeckt und dieser in dem Gehäuse 3 vorgesehen ist. Auch ist ein zweites Gehäuse 71 vorgesehen, so daß die Schneckenwelle 42 und ein Abschnitt der Lenkwel­ le 5 abgedeckt werden können. Ferner wird jener Abschnitt abgedeckt, welcher von dem Lenkrad 15 weiter entfernt als das Schneckenrad 41 liegt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Gehäuse 71 als Aluminiumgußteil ausgelegt. Das zweite Gehäuse 71 ist integral mit dem Gehäuse 3 mittels einer Preßsitzpassung an einem Ende des Gehäuses 3 angeordnet, wobei es sich um jenes Ende handelt, welches von dem Lenkrad 15 weiter entfernt als das andere Ende liegt. Zusätzlich können natürlich unterschiedliche Materialien zum Einsatz kommen, und es können unterschiedliche Methoden angewandt werden, um das zweite Gehäuse 71 auszubilden. Die Schneckenwelle 42 wird durch das zweite Gehäuse 71 auf dieselbe Weise wie bei der ersten Aus­ führungsform gelagert. Der Motor 43 ist an dem zweiten Gehäuse 71 ange­ bracht. Das zweite Gehäuse 71 ist integral mit dem Abschnitt 44a der Steuer­ einrichtung 44 gegossen. Da bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform das Gehäuse 3 und das zweite Gehäuse 71 dieselben Funktionen wie das Gehäuse 3, das Getriebegehäuse 51 und die endseitige Abdeckung 69 wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform erfüllen, läßt sich die Anzahl der Einzelteile noch weiter reduzieren, und das Herstellungsverfahren vereinfacht sich. Die anderen Bauteile, die mit der ersten bevorzugten Ausführungsform übereinstimmen, sind mit den gleichen Bezugszeichen wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform versehen.

Die Erfindung ist nicht auf die voranstehend beschriebenen Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann die Erfindung bei einer elektrischen Servolenkvorrichtung eingesetzt werden, welche keine stoßabsorbierende Einrichtung umfaßt. Ferner können die Säule 2 und das Gehäuse 3 integral miteinander ausgebildet sein. Darüber hinaus kann das Gehäuse 3 aus einem Metall an Stelle aus Stahl hergestellt sein, und der untere Träger kann aus einem anderen Metall als Stahl ausgebildet sein. Die Größe der Lenkhilfskraft, die durch den elektrischen Antrieb erzeugt wird, braucht nicht nur durch das mit Hilfe des Drehmomentsensors erfaßte Dreh­ moment bestimmt zu sein, sondern kann auch durch die Fahrzeuggeschwin­ digkeit, den Betätigungswinkel des Lenkrads, d. h. den Lenkwinkel, und der­ gleichen bestimmt sein.

Claims (5)

1. Elektrische Servolenkvorrichtung, welche folgendes aufweist:
eine Lenkwelle (5), welche durch Betätigen eines Lenkrades (15) eine Drehbewegung ausführt;
einen Drehmomentsensor (20), welcher das durch die Lenkwelle (5) übertragene Drehmoment detektiert;
einen elektrischen Antrieb (43) zur Erzeugung einer Lenkhilfs­ kraft, welcher in Abhängigkeit von dem detektierten Drehmoment angetrieben wird;
eine Untersetzungsgetriebeeinrichtung, welche die Drehbewe­ gung des Antriebs (43) auf die Lenkwelle (5) überträgt;
eine Untersetzungsgetriebeeinrichtung, welche ein getriebenes Zahnrad (41) hat, welches auf der Lenkwelle (5) vorgesehen ist, und ein treibendes Zahnrad (42) hat, welches mit dem getriebenen Zahnrad (41) zusammenarbeitet;
der Drehmomentsensor (20) zwischen dem Lenkrad (15) und dem getriebenen Zahnrad (41) angeordnet ist; und
ein Gehäuse (3), welches einen Abschnitt (3a) hat, welcher die Lenkwelle (5) zwischen dem Lenkrad (15) und dem Drehmoment­ sensor (20) abdeckt, und einen Abschnitt (3b) hat, welcher den Drehmomentsensor (20) abdeckt, wobei das Gehäuse (3) durch plastische Verformung eines einzelnen Metallrohrstücks ausgebildet ist.

2. Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner folgendes aufweist:
ein Getriebegehäuse (51), welches das treibende Zahnrad (42) und das getriebene Zahnrad (41) abdeckt,
das Getriebegehäuse (51) einteilig mit einem Ende des Gehäuses (3) verbunden ist, wobei es sich um jenes Ende handelt, welches von dem Lenkrad (5) weiter entfernt als das andere Ende liegt;
eine endseitige Abdeckung (69) vorgesehen ist, welche einen Abschnitt der Lenkwelle (5) abdeckt, wobei es sich um jenen Abschnitt handelt, welcher von dem Lenkrad (15) weiter entfernt als das getriebene Zahnrad (41) liegt, und
die endseitige Abdeckung (69) einstückig mit einem Ende des Getriebegehäuses (51) verbunden ist, wobei es sich um jenes Ende handelt, welches von dem Lenkrad (15) weiter entfernt als das andere Ende liegt.

3. Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das getriebene Zahnrad (41) von dem Gehäuse (3) abgedeckt ist;
ein zweites Gehäuse (71) vorgesehen ist, welches einen Abschnitt der Lenkwelle (5) abdeckt, wobei es sich um jenen Abschnitt handelt, welcher von dem Lenkrad (15) weiter entfernt als das getriebene Zahnrad (41) liegt und welcher auch das treibende Zahnrad (42) abdeckt; und
das zweite Gehäuse (71) einstückig mit einem Ende des Gehäuses (3) verbunden ist, wobei es sich um jenes Ende handelt, welches von dem Lenkrad (15) weiter entfernt als das andere Ende liegt.

4. Elektrische Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Gehäuses (3) an einem Ende, welches von dem Lenkrad (15) weiter entfernt als das andere Ende liegt, größer als am anderen Ende ist;
die Lenkwelle (5) in das Gehäuse (3) über Lager (8, 9) gelagert ist, und
die Lager (8, 9), die Lenkwelle (5) vereinigt mit dem getriebenen Zahnrad (41) und der Drehmomentsensor (20) in das Gehäuse (3) von einem Ende ausgehend eingesetzt sind, welche von dem Lenkrad (5) weiter entfernt als das andere Ende liegt.

5. Elektrische Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Metallverbindungsteil (60) vorgesehen ist, welches mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden und an dem Gehäuse (3) angeschweißt ist.