DE10142388A1 - Auxiliary frame assembly includes frame, servo steering device, steering shaft transmission, electric motor and servo transmission - Google Patents
Auxiliary frame assembly includes frame, servo steering device, steering shaft transmission, electric motor and servo transmissionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hilfsrahmenanordnung für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a subframe arrangement for a motor vehicle.
Hilfsrahmenanordnungen mit einem Hilfsrahmen zur Befestigung an einer Fahrzeugkarosserie, der sich quer zu einer Längsmittelachse des Fahrzeugs erstreckt, sowie mit einer an dem Hilfsrahmen vorgesehenen Servolenkeinrichtung sind bereits allgemein bekannt. Eine entsprechende Anordnung ist beispielsweise in der EP 0 779 204 A1 beschrieben, die einen Hilfsrahmen mit einem Leichtmetall-Gußgehäuse einer Zahnstangenlenkung betrifft. Der Hilfsrahmen bildet dabei ein Anordnungsmodul für die Elemente der Servolenkeinrichtung. Insbesondere offenbart die EP 0 779 204 A1 eine elektro-hydraulische Servolenkeinrichtung, die eine Lenkstange, ein Lenkwellengetriebe zur Umwandlung und Übertragung eines von einem Fahrer des Fahrzeugs eingebrachten Drehmoments in eine Axialkraft an der Lenkstange sowie ein hydraulisches Aggregat, d. h. eine Pumpe umfaßt. Dabei ist das Gehäuse der Pumpe mit dem Leichtmetall-Gußgehäuse des Hilfsrahmens verbunden und sitzt in bezug auf die Längsmittelachse des Fahrzeuges auf der dem Lenkwellengetriebe gegenüberliegenden Seite. Von dem Pumpengehäuse führen hydraulische Leitungen zu dem Lenkwellengetriebe, die im wesentlichen parallel zu der Lenkstange verlaufen.Subframe arrangements with a subframe for attachment to a Vehicle body, which extends transversely to a longitudinal central axis of the vehicle, and with a power steering device provided on the subframe are already well known. A corresponding arrangement is for example in EP 0 779 204 A1 described a subframe with a light metal cast housing Rack and pinion steering affects. The subframe forms an arrangement module for the Elements of the power steering device. In particular, EP 0 779 204 A1 discloses one electro-hydraulic power steering device, which includes a handlebar, a steering shaft gear for converting and transmitting one from a driver of the vehicle torque introduced into an axial force on the handlebar as well as a hydraulic unit, d. H. includes a pump. The pump housing is included the light metal cast housing of the subframe and sits with respect to the Longitudinal central axis of the vehicle on the opposite of the steering shaft gear Page. Hydraulic lines lead from the pump housing to the Steering shaft gearboxes which run essentially parallel to the handlebar.
Weiterhin ist in der EP 0 779 204 A1 neben der elektro-hydraulischen Servolenkeinrichtung eine elektro-mechanische Servolenkeinrichtung erwähnt, ohne daß jedoch deren Ausgestaltung in bezug auf die Anordnung der einzelnen Elemente an dem Hilfsrahmen näher erläutert wird.Furthermore, in EP 0 779 204 A1 in addition to the electro-hydraulic Power steering device mentioned an electro-mechanical power steering device without however, their configuration with respect to the arrangement of the individual elements on the Subframe is explained in more detail.
Elektro-mechanische Servolenkeinrichtungen sind als solche ebenfalls bereits seit längerem bekannt. So offenbart die DE 44 38 930 C1 eine Zahnstangenlenkung mit Servoantrieb, bei der das Drehmoment eines kontinuierlich laufenden Elektromotors über Kupplungseinrichtungen, deren Ein- und Auskuppeln von der Axialverschiebung der Lenkstange und damit dem Lenkeinschlag abhängt, zur Unterstützung des Fahrers in eine Axialkraft an der Lenkstange umgewandelt bzw. übertragen wird. Der Elektromotor, dessen Rotationsachse im wesentlichen parallel zu der Längsachse der Lenkstange verläuft, ist dabei auf der Radseite des zugehörigen Servogetriebes angeordnet. Hinsichtlich der Anordnung des Lenkwellengetriebes und des Servogetriebes in bezug auf die Längsmittelachse des Fahrzeuges ist der DE 44 38 930 C1 keine nähere Information zu entnehmen.As such, electro-mechanical power steering devices have also been around known for a long time. DE 44 38 930 C1 also discloses a rack and pinion steering system Servo drive in which the torque of a continuously running electric motor is above Coupling devices, their engagement and disengagement from the axial displacement of the Handlebar and thus the steering angle depends, to support the driver in an axial force on the handlebar is converted or transmitted. The electric motor, whose axis of rotation is substantially parallel to the longitudinal axis of the handlebar runs, is arranged on the wheel side of the associated servo gear. Regarding the arrangement of the steering shaft gear and the servo gear in relation DE 44 38 930 C1 is no closer to the longitudinal central axis of the vehicle Take information.
Weiterhin ist aus der DE 44 33 881 C2 bekannt, für eine möglichst kompakte Bauweise bei einer elektro-mechanischen Servolenkeinrichtung den Elektromotor koaxial zu der Lenkstange anzuordnen, wobei sich die Lenkstange durch den Elektromotor hindurch erstreckt. Dabei sind die Lenkstange und der Elektromotor in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen. In Verlängerung dieses Gehäuses ist ein weiteres Gehäuse zur Aufnahme des Lenkwellengetriebes vorgesehen, in dem ein an einer Lenkwelle vorgesehenes Ritzel mit der als Zahnstange ausgebildeten Lenkstange kämmt. Aufgrund der koaxialen Anordnung des Elektromotors und der Lenkstange besitzt das erstgenannte Gehäuse zwar ein insgesamt kleines Raumvolumen, jedoch einen verhältnismäßig großen Durchmesser um die Lenkstange herum. Dies kann insbesondere bei beengten Raumverhältnissen im Motorraum unerwünscht sein.Furthermore, it is known from DE 44 33 881 C2 for a construction that is as compact as possible in an electro-mechanical power steering device, the electric motor coaxial with the To arrange the handlebar, with the handlebar through the electric motor extends. The handlebar and the electric motor are in one Housing added. An extension of this housing is another housing Recording of the steering shaft gear provided, in which on a steering shaft provided pinion meshes with the handlebar designed as a rack. by virtue of the coaxial arrangement of the electric motor and the handlebar has that the former housing has a small overall volume, but one relatively large diameter around the handlebar. This can be undesirable, especially in confined spaces in the engine compartment.
Die Erfindung beabsichtigt, eine Hilfsrahmenanordnung mit einem Hilfsrahmen und einer daran vorgesehenen Servolenkeinrichtung im Hinblick auf eine möglichst kompakte Bauweise weiterzuentwickeln.The invention intends a subframe assembly with a subframe and provided power steering device with a view to the most compact possible To further develop the construction method.
Dazu wird eine Hilfsrahmenanordnung für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, die im folgenden umfaßt einen Hilfsrahmen zur Befestigung an einer Fahrzeugkarosserie, der sich quer zu einer Längsmittelachse des Fahrzeugs erstreckt, und eine an dem Hilfsrahmen vorgesehene Servolenkeinrichtung mit einer Lenkstange, einem Lenkwellengetriebe zur Umwandlung und Übertragung eines von einem Fahrer des Fahrzeugs eingebrachten Drehmomentes in eine Axialkraft an der Lenkstange zur Lenkung der Räder des Fahrzeugs, einen Elektromotor sowie ein Servogetriebe zur Umwandlung und Übertragung eines Drehmomentes des Elektromotors in eine weitere Axialkraft zur Unterstützung der Lenkung der Fahrzeugräder, wobei das Lenkwellengetriebe und das Servogetriebe mit Bezug auf die Fahrzeuglängsmittelachse einander gegenüberliegen. For this purpose, an auxiliary frame arrangement for a motor vehicle is proposed, which in following includes a subframe for attachment to a vehicle body, the extends transversely to a longitudinal central axis of the vehicle, and one on the Subframe provided power steering device with a handlebar, one Steering shaft gearbox for converting and transmitting one from a driver of the Torque introduced into the vehicle into an axial force on the handlebar Steering the wheels of the vehicle, an electric motor and a servo gear for Conversion and transmission of a torque of the electric motor into another Axial force to support the steering of the vehicle wheels, the Steering shaft gearbox and the servo gearbox with reference to the longitudinal axis of the vehicle face each other.
Damit wird eine Hilfsrahmenanordnung mit einer Servolenkeinrichtung geschaffen, die sich durch eine besonders kompakte Bauweise auszeichnet. Insbesondere benötigt die elektro-mechanische Servolenkeinrichtung weniger Bauraum als eine herkömmliche elektro-hydraulische Servolenkeinrichtung, da das viel Platz beanspruchende Hydraulikaggregat sowie die zugehörigen Hydraulikleitung vermieden werden. Zudem kann die Servolenkeinrichtung um die Längsachse der Lenkstange zumindest abschnittsweise sehr schlank gehalten werden, da die beiden Getriebe, welche mit der Lenkstange zusammenwirken, sehr weit auseinander liegen. Dies erlaubt beispielsweise eine raumökonomische Vorbeiführung eines Abgasstranges an der Hilfsrahmenanordnung. Gerade bei hochmotorisierten Fahrzeugen besteht für den Abgasstrang ein erhöhter Platzbedarf, da der Abgasstrang bei derartigen Fahrzeugen oftmals doppelflutig ausgebildet wird und gegebenenfalls weiterhin Vorkatalysatoren in der Nähe des Motors unterzubringen sind. Überdies besitzt die elektro-mechanische Servolenkeinrichtung Vorteile beim Handling des Fahrzeugs.This creates an auxiliary frame arrangement with a power steering device that is characterized by a particularly compact design. In particular, the electro-mechanical power steering device less space than a conventional one electro-hydraulic power steering device, because it takes up a lot of space Hydraulic unit and the associated hydraulic line can be avoided. moreover the power steering device can at least about the longitudinal axis of the handlebar sections are kept very slim, since the two gears, which with the Interact between handlebars, very far apart. This allows, for example a space-efficient routing of an exhaust line to the Subframe assembly. Especially in the case of highly motorized vehicles Exhaust system takes up more space because the exhaust system in such vehicles is often double-flow and possibly continue to pre-catalysts in close to the engine. In addition, the electro-mechanical Power steering device Advantages when handling the vehicle.
Prinzipiell ist es möglich, Gehäuseteile der Servolenkeinrichtung einstückig mit dem Hilfsrahmen auszubilden oder auch sämtliche Gehäusekomponenten der Servolenkeinrichtung unmittelbar in dem Hilfsrahmen zu integrieren, wie dies in der EP 0 779 204 A1 offenbart ist, deren Inhalt hierzu wie auch insgesamt in die vorliegende Anmeldung miteinbezogen wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch die Servolenkeinrichtung an dem Hilfsrahmen befestigt. Dadurch ist es einfacher möglich, einzelne Komponenten der Servolenkeinrichtung bei Bedarf austauschen. Die Komponenten der Servolenkeinrichtung können zudem einzeln oder in Gruppen direkt an dem Hilfsrahmen befestigt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Servolenkeinrichtung zunächst insgesamt vorzumontieren und dann als Einheit an dem Hilfsrahmen anzubringen, bevor dieser an der Fahrzeugkarosserie befestigt wird.In principle, it is possible to integrate housing parts of the power steering device in one piece with the Training subframe or all housing components of the To integrate the power steering device directly into the subframe, as is described in EP 0 779 204 A1 is disclosed, the content of this as well as overall in the present Registration is involved. In an advantageous embodiment of the invention however, the power steering device is attached to the subframe. It makes it easier possible to replace individual components of the power steering device if necessary. The Components of the power steering device can also be attached individually or in groups be attached to the subframe. However, it is also possible to use the power steering device First pre-assemble as a whole and then as a unit on the subframe to be attached before it is attached to the vehicle body.
Vorzugsweise ist die Servolenkeinrichtung auf dem Hilfsrahmen aufliegend angeordnet ist. Der Hilfsrahmen dient somit als Träger für die Servolenkeinrichtung.The power steering device is preferably arranged lying on the auxiliary frame is. The subframe thus serves as a support for the power steering device.
Bevorzugt wird der Hilfsrahmen als Leichtmetall-Gußteil ausgebildet, in das die Servolenkeinrichtung wenigstens abschnittsweise eingebettet ist. Der Hilfsrahmen kann hierzu beispielsweise im Querschnitt ein wannenförmiges, nach oben offenes Profil aufweisen. The auxiliary frame is preferably designed as a light metal casting, into which the Power steering device is embedded at least in sections. The subframe can for this, for example, in cross-section a trough-shaped profile that is open at the top exhibit.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind das Lenkwellengetriebe und das Servogetriebe von der Fahrzeuglängsmittelachse im wesentlichen gleichbeabstandet. Dieses insbesondere dann vorteilhaft, wenn die gleichen Hilfsrahmen sowohl für ein Fahrzeug mit Linkslenkung als auch für ein Fahrzeug mit Rechtslenkung verwendet werden sollen, da je nach Art der Lenkung das Lenkwellengetriebe entweder auf der linken oder der rechten Fahrzeugseite an der Lenkstange angreift.In a further advantageous embodiment of the invention, the steering shaft gear and the servo gearbox from the vehicle longitudinal central axis substantially equidistant. This is particularly advantageous if the same subframe for both a left-hand drive vehicle and a right-hand drive vehicle should be used, depending on the type of steering, the steering shaft gearbox either attacks the handlebar on the left or right side of the vehicle.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung verläuft die Rotationsachse des Elektromotors parallel zu der Längsachse der Lenkstange. Damit ergibt sich insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung eine kompakte Bauweise. Aufgrund der deutlichen Beabstandung der beiden an der Lenkstange angreifenden Getriebe bleibt jedoch genügend Raum für die Vorbeiführung eines Abgasstranges erhalten.In a further advantageous embodiment, the axis of rotation of the Electric motor parallel to the longitudinal axis of the handlebar. This results in a compact design, particularly in the longitudinal direction of the vehicle. Due to the clear distance between the two gearboxes acting on the handlebar remains however, have enough space for passing an exhaust line.
Bevorzugt wird der Motor zwischen einem der an der Lenkstange angreifenden Getriebe und der Fahrzeuglängsmittelachse angeordnet. Der zwischen dem Motor und dem anderen Getriebe verbleibende Raum kann zu weiteren Zwecken genutzt werden. So ist es beispielsweise möglich, dort neben dem Abgasstrang mit gegebenenfalls mehreren Abgasleitungen weiterhin eine Pendelstütze zur Abstützung des Motors anzuordnen. Die Pendelstütze kann beispielsweise direkt an dem Hilfsrahmen befestigt sein.The motor is preferably between one of the gears acting on the handlebar and the longitudinal axis of the vehicle. The one between the engine and the other gear remaining space can be used for other purposes. So is it is possible, for example, in addition to the exhaust line with several if necessary Exhaust pipes continue to arrange a pendulum support to support the engine. The Pendulum support can be attached directly to the subframe, for example.
Im Hinblick auf die möglichst einfache Anpassung an eine Linkslenkung oder Rechtslenkung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Lage des Lenkwellengetriebes und des Servogetriebes an dem Hilfsrahmen bei Beibehaltung der Position des Elektromotors austauschbar ist. Der Hilfsrahmen ist hierzu entsprechend ausgebildet. Je nach Anordnung des Servogetriebes schließt der Elektromotor entweder direkt an das Servogetriebe an oder aber es ist der Elektromotor über eine im wesentlichen parallel zu der Lenkstange verlaufende Welle mit dem Servogetriebe zur Übertragung eines Drehmoments gekoppelt.With regard to the simplest possible adaptation to a left-hand drive or Right-hand drive, it is particularly advantageous if the position of the steering shaft gearbox and the servo gearbox on the subframe while maintaining the position of the electric motor is interchangeable. The subframe is designed accordingly. Depending on Arrangement of the servo gear connects the electric motor either directly to the Servo gear on or it is essentially parallel to the electric motor the handlebar shaft with the servo gear for transmission of a Torque coupled.
In der Regel besteht insbesondere im Bereich der gelenkten Räder für die Anordnung des Hilfsrahmens wenig Spielraum, da dieser einerseits die Radlenker abstützt, selbst an der Fahrzeugkarosserie zu befestigen ist und überdies die Verbindung der Senvolenkeinrichtung mit den Radträgern ermöglichen muß. Eine durchgehende Verdickung der Servolenkeinrichtung um die Lenkstange herum würde die Möglichkeiten zur Führung des Abgasstranges erheblich beeinträchtigen. Aus diesem Grund ist es günstiger, den Motor separat von dem Gehäuse der Lenkstange anzuordnen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird daher ein Abgasstrang mit einer oder mehreren Abgasleitungen oberhalb oder unterhalb der Lenkstange an der Servolenkeinrichtung vorbeigeführt, während der Elektromotor auf der jeweils entsprechend gegenüberliegenden Seite der Lenkstange angeordnet ist. Damit bleibt gleichzeitig auch die thermische Zusatzbelastung des Motors durch den Abgasstrang gering.As a rule, there is in particular in the area of the steered wheels for the arrangement little scope of the subframe, since it supports the wheel control arm itself the vehicle body is to be fastened and also the connection of the Must enable steering device with the wheel carriers. A continuous Thickening the power steering device around the handlebar would open up the possibilities to affect the routing of the exhaust line significantly. Because of this, it is cheaper to arrange the motor separately from the handlebar housing. In a advantageous embodiment of the invention is therefore an exhaust line with or several exhaust pipes above or below the handlebar on the Power steering device passed while the electric motor on each is arranged correspondingly opposite side of the handlebar. That leaves at the same time, the additional thermal load on the engine from the exhaust system low.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltungsform ist weiterhin möglich, die Rotationsachse des Elektromotors in Fahrzeuglängsrichtung auszurichten und den Elektromotor unmittelbar an das Servogetriebe anzuschließen. Auch in diesem Fall erfolgt die Anordnung des Elektromotors bevorzugt auf der gegenüberliegenden Seite des Abgasstranges.According to an alternative embodiment, the axis of rotation is also possible align the electric motor in the vehicle's longitudinal direction and the electric motor connect directly to the servo gear. In this case, too Arrangement of the electric motor preferably on the opposite side of the Exhaust line.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt inThe invention is illustrated below with reference to the drawing Exemplary embodiments explained in more detail. The drawing shows in
Fig. 1 eine Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Hilfsrahmenanordnung für ein Kraftfahrzeug nach der Erfindung bei Betrachtung entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung, Fig. 1 is a front view of a first embodiment of an auxiliary frame assembly for a motor vehicle according to the invention when viewed contrary to the direction of forward travel,
Fig. 2 eine Ansicht von oben auf die Hilfsrahmenanordnung nach Fig. 1, wobei die Vorwärtsfahrtrichtung durch einen Pfeil F gekennzeichnet ist, Fig. 2 is a view from above of the subframe assembly shown in FIG. 1, wherein the forward direction is indicated by an arrow F,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Hilfsrahmenanordnung nach den Fig. 1 und 2, Fig. 3 is a perspective view of the subframe assembly shown in FIGS. 1 and 2,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der elektro-mechanischen Servolenkeinrichtung der Hilfsrahmenanordnung nach den Fig. 1 bis 3, Fig. 4 is a perspective view of the electro-mechanical power steering device of the auxiliary-frame arrangement according to FIGS. 1 to 3,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Rechtslenkerausführung einer elektro- mechanischen Servolenkeinrichtung zum Einbau in einen Hilfsrahmen der Hilfsrahmenanordnung nach den Fig. 1 bis 3, Fig. 5 is a perspective view of a right hand drive embodiment of an electro-mechanical power steering apparatus for installation in a subframe, the subframe arrangement according to FIGS. 1 to 3,
Fig. 6 eine Vorderansicht entsprechend Fig. 1 auf ein zweites Ausführungsbeispiel einer Hilfsrahmenanordnung, und in Fig. 7 eine Ansicht von oben auf die Hilfsrahmenanordnung nach Fig. 6. Fig. 6 is a front view corresponding to Fig. 1 to a second embodiment of a subframe assembly, and in Fig. 7 is a view from above of the subframe assembly shown in FIG. 6.
Das erste Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 4 zeigt eine Hilfsrahmenanordnung 1 zur Befestigung an einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftfahrzeug. Diese Hilfsrahmenanordnung 1 umfaßt einen Hilfsrahmen 2, der sich im wesentlichen horizontal und quer zur Längsmittelachse L des Kraftfahrzeuges erstreckt. An dem Hilfsrahmen 2 sind u. a. untere Radlenker 3 und 4 angelenkt. Weiterhin ist eine im folgenden noch näher zu erläuternde Servolenkeinrichtung 5 an dem Hilfsrahmen 2 vorgesehen, der hier als Gußteil aus Leichtmetall ausgebildet ist. Der Hilfsrahmen 2 ist von unten an Längsträgern 6 einer in den Figuren nicht näher dargestellten Fahrzeugkarosserie befestigt, beispielsweise angeschraubt. Wie insbesondere den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, erstreckt sich der Hilfsrahmen 2 im wesentlichen lediglich im Bereich zwischen den Vorderrädern 7 und 8 des Fahrzeugs und besitzt wenigstens im Bereich um die Fahrzeuglängsmittelachse L, d. h. in einem mittleren Abschnitt ein im Querschnitt wannenförmiges Profil, das nach oben offen ist. Abschnitte der Servolenkeinrichtung 5 sind dabei in das wannenförmiges Profil eingebettet.The first exemplary embodiment in FIGS. 1 to 4 shows an auxiliary frame arrangement 1 for fastening to a motor vehicle, in particular a passenger motor vehicle. This auxiliary frame arrangement 1 comprises an auxiliary frame 2 which extends essentially horizontally and transversely to the longitudinal central axis L of the motor vehicle. Lower wheel links 3 and 4 are articulated on the subframe 2 . Furthermore, a power steering device 5 to be explained in more detail below is provided on the auxiliary frame 2 , which is designed here as a cast part made of light metal. The subframe 2 is fastened from below to longitudinal members 6 of a vehicle body, not shown in the figures, for example screwed on. As can be seen in particular from FIGS. 2 and 3, the auxiliary frame 2 extends essentially only in the area between the front wheels 7 and 8 of the vehicle and has at least in the area around the vehicle longitudinal center axis L, ie in a central section a trough-shaped profile that is open at the top. Sections of the power steering device 5 are embedded in the trough-shaped profile.
Die Servolenkeinrichtung 5 ist als von dem Hilfsrahmen 2 separate Baueinheit ausgebildet und an diesem von oben befestigt. Sie umfaßt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Zahnstangenlenkung mit einer gezahnten Lenkstange bzw. Zahnstange, welche mit den Radträgern der Fahrzeugräder 7 und 8 über die Gelenkstäbe 9 und 10 gekoppelt ist, um bei einer Axialbewegung in Richtung der Längsachse der Lenkstange an den Fahrzeugrädern 7 bzw. 8 einen Lenkeinschlag zu bewirken. Weiterhin umfaßt die Servolenkeinrichtung 5 ein Lenkwellengetriebe 11, über welches das von einem Fahrer des Fahrzeuges auf ein Lenkrad aufgebrachte Drehmoment auf die Lenkstange übertragen wird, um diese entlang ihrer Längsachse zu bewegen. Dazu ist eine in Fig. 1 lediglich ansatzweise angedeutete Lenkwelle 12 mit dem Lenkrad verbunden. Die Lenkwelle 12 weist an ihrem unteren Ende innerhalb des Lenkwellengetriebes 11 ein Ritzel auf, das mit der hier als Zahnstange ausgebildeten Lenkstange kämmt.The power steering device 5 is designed as a separate unit from the auxiliary frame 2 and is attached to it from above. In the exemplary embodiment shown, it comprises a rack and pinion steering with a toothed steering rod or rack, which is coupled to the wheel carriers of the vehicle wheels 7 and 8 via the articulated rods 9 and 10 , in order to prevent the vehicle wheels 7 or 8 to cause a steering lock. Furthermore, the power steering device 5 comprises a steering shaft gear 11 , via which the torque applied by a driver of the vehicle to a steering wheel is transmitted to the steering rod in order to move it along its longitudinal axis. For this purpose, a steering shaft 12 , which is only partially indicated in FIG. 1, is connected to the steering wheel. The steering shaft 12 has at its lower end within the steering shaft gear 11 a pinion which meshes with the steering rod designed here as a rack.
Weithin umfaßt die Servolenkeinrichtung 5 einen Elektromotor 13 sowie ein Servogetriebe 14, das die Antriebswelle des Elektromotors 13 mit der Lenkstange koppelt. Das von dem Elektromotor 13 erzeugt Drehmoment wird über das Servogetriebe 14, das beispielsweise ein Zahnradgetriebe ist, auf die Lenkstange übertragen, wobei die Drehbewegung in eine Axialbewegung der Lenkstange übersetzt wird. Der Elektromotor 13 dient dabei zur Unterstützung des Fahrers beim Lenken, so daß dieser hierzu an dem Lenkrad weniger Kraft aufwenden muß. Die Ansteuerung des Elektromotors 13 zur Erzeugung eines unterstützenden Drehmomentes erfolgt in herkömmlicher Art und Weise in Abstimmung mit dem fahrerseitig aufgebrachten Drehmoment und braucht daher nicht näher erläutert werden.Furthermore, the power steering device 5 comprises an electric motor 13 and a servo gear 14 which couples the drive shaft of the electric motor 13 to the handlebar. The torque generated by the electric motor 13 is transmitted to the handlebar via the servo gear 14 , which is, for example, a gearwheel gear, the rotational movement being translated into an axial movement of the handlebar. The electric motor 13 serves to support the driver when steering, so that he has to use less force on the steering wheel. The control of the electric motor 13 to generate a supporting torque is carried out in a conventional manner in coordination with the torque applied by the driver and therefore does not need to be explained in more detail.
Wie insbesondere den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, sind die beiden Getriebe, d. h. das Lenkwellengetriebe 11 und das Servogetriebe 14 mit Bezug auf die Fahrzeuglängsmittelachse L einander gegenüberliegend angeordnet, wobei beide zu der Längsmittelachse L im wesentlichen den gleichen Abstand aufweisen. Die beiden Getriebe 11 und 14 der Servolenkeinrichtung 5 befinden sich jeweils an einem axialen Endabschnitt des Gehäuses 15 der Lenkstange in Radnähe, so daß zwischen den beiden Getrieben 11 und 14 ein verhältnismäßig großer Abstand liegt, der Raum für den Einbau weiterer, in dem Motorraum anzuordnender Elemente und Aggregate schafft. Bei dem hier dargestellten, ersten Ausführungsbeispiel verlaufen zwei Abgasleitungen 16 eines Abgasstranges 17 zwischen den beiden Getriebe 11 und 14 oberhalb des Gehäuses 15 der Lenkstange an der Hilfsrahmenanordnung 1 vorbei.As can be seen in particular from FIGS . 1 and 2, the two transmissions, that is to say the steering shaft transmission 11 and the servo transmission 14, are arranged opposite one another with respect to the longitudinal center axis L of the vehicle, both being at substantially the same distance from the longitudinal center axis L. The two gears 11 and 14 of the power steering device 5 are each located on an axial end portion of the housing 15 of the handlebar near the wheel, so that there is a relatively large distance between the two gears 11 and 14 , the space for the installation of further, to be arranged in the engine compartment Creates elements and aggregates. In the first exemplary embodiment shown here, two exhaust lines 16 of an exhaust line 17 run between the two transmissions 11 and 14 above the housing 15 of the handlebar past the subframe arrangement 1 .
Der Elektromotor 13 sitzt hingegen auf der anderen Seite der Lenkstange und somit unterhalb derselben, so daß dessen Funktion von der Abwärme des Abgasstranges 17 nicht beeinträchtigt wird. Dabei ist der Elektromotor 13 eng an dem Gehäuse 15 der Lenkstange angeordnet, so daß allenfalls ein geringer Spalt zwischen beiden bleibt, und zwischen der Längsmittelachse L und einem der Getriebe, hier dem Servogetriebe 14 angeordnet. Die Rotationsachse des Elektromotors 13 verläuft dabei im wesentlichen parallel zu der Längsachse der Lenkstange. Im Bereich des Elektromotors 13 ist an dem Hilfsrahmen 2 innerhalb des wannenförmiges Profils eine an die Außenform des Elektromotors 13 angepaßte Aufnahme 18 ausgebildet, in der der Motor 13 abgestützt und gehalten ist. Das Servogetriebe 14 ist dabei unmittelbar an den Elektromotor 13 angeschlossen.The electric motor 13 , on the other hand, sits on the other side of the handlebar and thus below it, so that its function is not impaired by the waste heat from the exhaust line 17 . The electric motor 13 is arranged closely on the housing 15 of the handlebar, so that at most a small gap remains between the two and between the longitudinal central axis L and one of the gears, here the servo gear 14 . The axis of rotation of the electric motor 13 runs essentially parallel to the longitudinal axis of the handlebar. In the area of the electric motor 13 , a receptacle 18 adapted to the outer shape of the electric motor 13 and in which the motor 13 is supported and held is formed on the auxiliary frame 2 within the trough-shaped profile. The servo gear 14 is connected directly to the electric motor 13 .
In dem Freiraum, der zwischen dem Elektromotor 13 und dem Getriebe 11 auf der gegenüberliegenden Seite verbleibt, können weitere Elemente wie beispielsweise eine Pendelstütze 19 zur Abstützung des Drehmoments des Motors 13 gegen die Fahrzeugkarosserie angeordnet werden. Die Pendelstütze 19 ist hier an der in Vorwärtsfahrtrichtung F weisenden Außenseite des Mittelabschnittes des Hilfsrahmens 2 befestigt. Sie erstreckt sich im wesentlichen horizontal nach vorne.In the space that remains between the electric motor 13 and the transmission 11 on the opposite side, further elements such as, for example, a pendulum support 19 for supporting the torque of the motor 13 against the vehicle body can be arranged. The pendulum support 19 is attached here to the outside of the central section of the subframe 2 pointing in the forward direction F. It extends essentially horizontally forward.
Die Fig. 1 bis 4 zeigen die Anordnungsweise für ein Fahrzeug mit Linkslenkung, bei dem der Elektromotor 13 auf der dem Lenkwellengetriebe 11 gegenüberliegenden Seite sitzt. In Fig. 5 ist eine für ein Fahrzeug mit Rechtslenkung abgewandelte Ausführungsvariante der Servolenkeinrichtung 5 gezeigt, die in den Hilfsrahmen 2 des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1 bis 4 ohne große Veränderungen der Hilfsrahmenanordnung eingebaut werden kann. Die Lage des Elektromotors 13 an dem Hilfsrahmen 2 bleibt dabei unverändert. Hingegen werden die Positionen des Lenkwellengetriebes 11 und des Servogetriebes 14 vertauscht. Da diese im wesentlichen gleichbeabstandet zu der Fahrzeuglängsmittelachse L angeordnet sind, ist dies unschwer möglich. Allerdings wird dann eine zusätzliche Welle 20 zur Übertragung des Drehmoments des Elektromotors 13 an das Servogetriebe 14 nötig. Diese zusätzliche Welle 20 verläuft parallel zu der Lenkstange in etwa unterhalb des Gehäuses 15 derselben. Auch hier kann eine Pendelstütze 19 an dem Hilfsrahmen 2 befestigt werden. Da der Elektromotor 13 wie auch die gegebenenfalls vorhandene zusätzliche Welle 20 bei Betrachtung von oben bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung F etwas hinter der Längsachse der Lenkstange liegen, wird die Befestigung der Pendelstütze 19 an dem Hilfsrahmen 2 durch die zusätzliche Welle 20 nicht behindert. Figs. 1 to 4 show the manner of arrangement for a vehicle with left-hand steering, in which the electric motor 13 on the steering shaft gear 11 sits opposite side. In Fig. 5 a modified for a vehicle with right-hand drive embodiment of the power steering device 5 is shown, which can be incorporated in the auxiliary frame 2 of the embodiment according to FIGS. 1 to 4 without any major changes in the subframe assembly. The position of the electric motor 13 on the subframe 2 remains unchanged. In contrast, the positions of the steering shaft gear 11 and the servo gear 14 are interchanged. Since these are arranged at substantially the same distance from the longitudinal center axis L of the vehicle, this is easily possible. However, an additional shaft 20 is then required to transmit the torque of the electric motor 13 to the servo gear 14 . This additional shaft 20 runs parallel to the handlebar approximately below the housing 15 of the same. Here, too, a pendulum support 19 can be attached to the auxiliary frame 2 . Since the electric motor 13, as well as the additional shaft 20 which may be present, are somewhat behind the longitudinal axis of the handlebar when viewed from above in relation to the forward driving direction F, the attachment of the pendulum support 19 to the auxiliary frame 2 is not hindered by the additional shaft 20 .
Für den Fall, daß wie in Fig. 6 gezeigt, ein Abgasstrang 17 unterhalb des Gehäuses 14 der Lenkstange unter der Hilfsrahmenanordnung 1 hindurchgeführt werden muß, kann zwischen der Pendelstütze 19 und dem Elektromotor 13 eine entsprechende Ausnehmung 21 an dem Hilfsrahmen 2 vorgesehen werden. Alternativ hierzu wird der Elektromotor 13 nach oben versetzt und bevorzugt oberhalb des Gehäuses 15 der Lenkstange angeordnet.In the event that, as shown in Fig. 6, an exhaust line 17 must be passed below the housing 14 of the handlebar under the subframe assembly 1 , a corresponding recess 21 can be provided on the subframe 2 between the pendulum support 19 and the electric motor 13 . Alternatively, the electric motor 13 is displaced upwards and preferably arranged above the housing 15 of the handlebar.
Die Fig. 6 und 7 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Hilfsrahmenanordnung 1, die sich von der vorstehend erläuterten Hilfsrahmenanordnung lediglich durch die Anordnung des Elektromotors 13 unterscheidet. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist hier die Rotationsachse des Elektromotors 13 in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet bzw. parallel zu der Fahrzeuglängsmittelachse L angeordnet. Der Motor 13 erstreckt sich von dem Servogetriebe 14 entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung F nach hinten. Fig. 7 zeigt in durchgezogenen Linien den Fall eines Fahrzeugs mit Linkslenkung. Bei einer Hilfsrahmenanordnung für eine Rechtslenkung werden wieder die Positionen des Lenkwellengetriebes 11 und des Servogetriebes 14 vertauscht. Allerdings bleibt hierbei der Motor 13 an das Servogetriebe 14 angeschlossen, wie dies in Fig. 7 mit den gepunkteten Linien angedeutet ist. Der Abgasstrang 17 kann hierdurch großzügiger auch auf der Motorseite an der Hilfsrahmenanordnung 1 vorbeigeführt werden, da dann eine verhältnismäßig große Ausnehmung 21 zwischen dem Elektromotor 13 und Pendelstütze 19 an dem Hilfsrahmen 2 vorgesehen werden kann. Dabei können in der Ausnehmung 21 auch zwei Abgasleitungen 16 nebeneinander angeordnet werden. Selbstverständlich können eine oder auch mehrere Abgasleitungen 16 auch auf der dem Motor gegenüberliegenden Seite an der Hilfsrahmenanordnung 1 vorbeigeführt werden. FIGS. 6 and 7 show a second embodiment of an auxiliary frame assembly 1, which differs from the above-described auxiliary frame assembly only by the arrangement of the electric motor 13. In contrast to the first exemplary embodiment, the axis of rotation of the electric motor 13 is oriented in the longitudinal direction of the vehicle or is arranged parallel to the central axis L of the vehicle. The motor 13 extends from the servo gear 14 against the forward direction F to the rear. Fig. 7 shows in solid lines the case of a left-hand drive vehicle. In a subframe arrangement for right-hand drive, the positions of the steering shaft gear 11 and the servo gear 14 are interchanged again. However, here the motor 13 remains connected to the servo gear 14 , as indicated by the dotted lines in FIG. 7. In this way, the exhaust line 17 can also be guided more generously past the auxiliary frame arrangement 1 on the engine side, since then a relatively large recess 21 can be provided between the electric motor 13 and the pendulum support 19 on the auxiliary frame 2 . Two exhaust pipes 16 can also be arranged next to one another in the recess 21 . Of course, one or more exhaust pipes 16 can also be routed past the subframe arrangement 1 on the side opposite the engine.
Anstelle eines Elektromotors 13 kann auch ein anderer Kompaktmotor mit ähnlichen Abmessungen und einem ähnlichen Leistungsniveau sein. Prinzipiell kann dies auch elektro-hydraulischer Antriebsmotor sein.Instead of an electric motor 13 , another compact motor with similar dimensions and a similar performance level can also be used. In principle, this can also be an electro-hydraulic drive motor.
Das Lenkgetriebe der Servolenkeinrichtung wurde vorstehend beispielhaft in Bezug auf eine Zahnstangenlenkung beschrieben. Allerdings kann hier auch eine auf einem anderen Übertragungsprinzip beruhende Lenkung, die eine Lenkstange aufweist, zum Einsatz kommen, wie beispielsweise eine Kugelumlauflenkung oder eine Schneckenrollenlenkung.The steering gear of the power steering device has been exemplified above with reference to described a rack and pinion steering. However, one can be on one here another transmission principle based steering, which has a handlebar to Use, such as a recirculating ball steering or a Worm and roller steering.
Die vorstehend erläuterten Hilfsrahmenanordnungen zeichnen sich durch eine hohe bauliche Kompaktheit aus, wozu insbesondere die Verwendung einer elektro- mechanischen Servolenkeinrichtung an einem Hilfsrahmen beiträgt. Der große Abstand zwischen dem Lenkwellengetriebe 11 und dem Servogetriebe 14 ermöglicht eine raumsparende Vorbeiführung eines Abgasstranges 17. Zudem kann durch einen Positionswechsel zwischen dem Lenkwellengetriebe 11 und dem Servogetriebe 14 eine einfache Anpassung an ein rechts oder links gelenktes Fahrzeug vorgenommenen werden. The subframe arrangements explained above are distinguished by a high level of structural compactness, to which in particular the use of an electromechanical power steering device on a subframe contributes. The large distance between the steering shaft gear 11 and the servo gear 14 enables space-saving passage of an exhaust gas line 17 . In addition, a change in position between the steering shaft gear 11 and the servo gear 14 makes it easy to adapt to a vehicle steered to the right or left.
11
Hilfsrahmenanordnung
Subframe assembly
22
Hilfsrahmen
subframe
33
unterer Radlenker
lower wheel handlebar
44
unterer Radlenker
lower wheel handlebar
55
Servolenkeinrichtung
Power steering device
66
Längsträger
longitudinal beams
77
linkes, vorderes Fahrzeugrad
left front vehicle wheel
88th
rechtes, vorderes Fahrzeugrad
right front vehicle wheel
99
Gelenkstab
joint staff
1010
Gelenkstab
joint staff
1111
Lenkwellengetriebe
Steering shaft gear
1212
Lenkwelle
steering shaft
1313
Elektromotor
electric motor
1414
Servogetriebe
Servogetriebe
1515
Gehäuse der Lenkstange
Handlebar housing
1616
Abgasleitung
exhaust pipe
1717
Abgasstrang
exhaust gas line
1818
Aufnahme
admission
1919
Pendelstütze
Stabilizer
2020
zusätzliche Welle
additional wave
2121
Ausnehmung
F Vorwärtsfahrtrichtung
L Fahrzeuglängsmittelachse
recess
F Forward direction
L vehicle longitudinal center axis
Claims (11)
einen Hilfsrahmen (2) zur Befestigung an einer Fahrzeugkarosserie, der sich quer zu einer Längsmittelachse (L) des Fahrzeugs erstreckt, und
eine an dem Hilfsrahmen (2) vorgesehene Servolenkeinrichtung (5) mit einer Lenkstange, einem Lenkwellengetriebe (11) zur Umwandlung und Übertragung eines von einem Fahrer des Fahrzeugs eingebrachten Drehmomentes in eine Axialkraft an der Lenkstange zur Lenkung der Räder (7, 8) des Fahrzeugs, einen Elektromotor (13) sowie ein Servogetriebe (14) zur Umwandlung und Übertragung eines Drehmomentes des Elektromotors (13) in eine weitere Axialkraft zur Unterstützung der Lenkung der Fahrzeugräder (7, 8), wobei das Lenkwellengetriebe (11) und das Servogetriebe (14) mit Bezug auf die Fahrzeuglängsmittelachse (L) einander gegenüberliegen.1. Subframe arrangement for a motor vehicle, comprising
an auxiliary frame ( 2 ) for attachment to a vehicle body, which extends transversely to a longitudinal central axis (L) of the vehicle, and
A power steering device ( 5 ) provided on the auxiliary frame ( 2 ) with a steering rod, a steering shaft gear ( 11 ) for converting and transmitting a torque introduced by a driver of the vehicle into an axial force on the steering rod for steering the wheels ( 7 , 8 ) of the vehicle , an electric motor ( 13 ) and a servo gear ( 14 ) for converting and transmitting a torque of the electric motor ( 13 ) into a further axial force to support the steering of the vehicle wheels ( 7 , 8 ), the steering shaft gear ( 11 ) and the servo gear ( 14 ) with respect to the longitudinal axis of the vehicle (L).
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