DE102004031013B3

DE102004031013B3 - Kugelumlauf-Lenkung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102004031013B3
Application number: DE200410031013
Authority: DE
Inventors: Horst Hoffmann
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2004-06-26
Filing date: 2004-06-26
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2024-06-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kugelumlauf-Lenkung für Kraftfahrzeuge, mit einer mit einem Ausgangsglied verbundenen, schraubenförmige Nuten (2.3) aufweisenden Schraubenspindel (2) und einer mit einem Eingangsglied verbundenen, korrespondierende Nuten (1.3) aufweisenden Lenkmutter (1), zwischen denen, in dem durch die Nuten (1.3; 2.3) gebildeten Kugellaufkanal (1.3 und 2.3) Kugeln (3) rollen, wobei zwischen dem Kugellaufkanal (1.3 und 2.3) und dem Eingangsglied und/oder dem Kugellaufkanal (1.3 und 2.3) und dem Ausgangsglied körperschalldämmende Mittel (1.4; 2.4) integriert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kugelumlauf – Lenkung für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 44 38 930 C1 ist eine Kugelumlauf – Lenkung bekannt, bei der das Lenkhandrad mit einer Eingangswelle eins Lenkgetriebes verbunden ist und über ein drehfest an ihr befestigtes Ritzel mit der Verzahnung einer Zahnstange im Wirkzusammenhang steht, wodurch die Zahnstange je nach Drehrichtung der Welle wahlweise in die eine oder andere axiale Richtung verschoben wird. Die Zahnstange ist an einem sich an den Verzahnungsbereich angrenzenden Teil als Gewindespindel ausgebildet, welche koaxial mit einer Kugelumlaufmutter antriebsmäßig zusammenwirkt. Über zwei auf der Kugelumlaufmutter integrierte Zahnräder kann die Kugelumlaufmutter über einen ständig in gleicher Richtung laufenden Elektromotor, der als Servomotor arbeitet, gegenläufig angetrieben werden.

Eine hydraulisch unterstützte Servolenkung in der Ausführung als Kugelumlauf – Lenkung wird in der DE 196 14 867 C2 beschrieben.

Beide Lenkungen weisen den Nachteil auf, dass Geräusche, die durch die rollenden Kugeln im Kugellaufkanal verursacht werden, ungedämpft zu hören sind.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist es bekannt, den Kugellaufkanal mit einer Kunststoffschicht auszukleiden. Diese Kunststoffschicht verschleißt jedoch über die Lebensdauer der Lenkung gesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kugelumlauf – Lenkung anzugeben, die über die gesamte Lebensdauer zuverlässig arbeitet und trotzdem keine störenden Geräusche entwickelt.

Die Aufgabe wird mit einer Kugelumlauf – Lenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Demnach wird bei einer Kugelumlauf – Lenkung, bei welcher die Schraubspindel mit dem Ausgangsglied und die Lenkmutter mit dem Eingangsglied verbunden ist und die sich einander zugewandte Nuten aufweisen, welche miteinander korrespondierend den Kugellaufkanal für die umlaufenden Kugeln bilden, zwischen Kugellaufkanal und dem Eingangsglied und ebenfalls zwischen Kugellaufkanal und dem Ausgangsglied ein körperschalldämmendes Mittel integriert.

Durch diese körperschalldämmenden Mittel wird der Körperschallweg unterbrochen und entstehende Geräusche können nicht mehr auf andere Lenkungs- oder Fahrzeugteile übertragen werden.

Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Die Erfindung wird nun näher beschrieben anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der beiliegenden Zeichnung:
In einem ersten Anwendungsfall wird eine Kugelumlauf – Lenkung mit elektrischer Lenkunterstützung beschrieben. In der Zeichnung ist allerdings nur die Lenkmutter 1, die koaxial eine Schraubspindel 2 umgreift, ohne Rücklaufkanal für die Kugeln dargestellt.
Ein Lenkhandrad, welches in bekannter Weise mit einer Eingangswelle verbunden ist, wirkt über ein Ritzel, welches an dem vom Lenkhandrad abgewandten Ende der Eingangswelle drehfest integriert ist auf die Verzahnung einer Zahnstange ein, wobei die Drehbewegung des Lenkhandrades in eine translatorische Bewegung der Zahnstange umgewandelt wird. Diese translatorische Bewegung der Zahnstange wird über Übertragungselemente auf die lenkbaren Räder des Fahrzeuges übertragen.
Zur Einleitung der Lenkhilfskraft entsprechend dem auf dem Lenkhandrad aufgebrachten Drehmoment, welches durch die Eingangswelle übertragen wird, weist die Zahnstange unweit des Verzahnungsbereiches einen Bereich auf, der als Schraubspindel 2 ausgebildet ist. Eine koaxial auf dieser Schraubspindel 2 integrierte Lenkmutter 1, die an ihrer inneren Mantelfläche schraubenförmige Nuten 1.4 aufweist, wirkt mit der Schraubspindel 2, die ebenfalls schraubenförmige Nuten 2.4 aufweist durch in einem durch dese Nuten 1.4 und 2.4 gebildeten Kugellaufkanal laufende Kugeln 3 antriebsmäßig zusammen. Die Lenkmutter 1 wiederum ist eingangsseitig über eine Übertragungseinrichtung mit einem Elektromotor verbunden.
Um die Kugellaufgeräusche nicht störend in den Fahrerbereich des Kraftfahrzeuges gelangen zu lassen, wird das Kugelumlaufgetriebe derart gestaltet, dass das Eingangslied und das Ausgangsglied durch Integration von körperschalldämmenden Mitteln 1.3; 2.3 geräuschübertragungsmäßig vom Kugellaufkanal entkoppelt werden.
Im beschriebenen Anwendungsfall ist die Lenkmutter 1 in ein ringförmiges Außenteil 1.1 und ein ebenfalls ringförmiges Innenteil 1.2 aufgeteilt, wobei das Außenteil 1.1 Teile der Übertragungseinrichtung für den Elektromotor aufnimmt und das Innenteil 1.2 die schraubenförmigen Nuten 1.4 aufweist. Zwischen dem Außenteil 1.1 und dem Innenteil 1,2 ist das körperschalldämmende Mittel 1.3 integriert. Die Schraubspindel 2 setzt sich aus einem hülsenförmigen, die schraubenförmigen Nuten 2.4 aufweisenden, Außenteil 2.1 und einem Innenteil 2.2 zusammen. Zwischen dem Außenteil 2.1 und dem Innenteil 2.2 der Schraubspindel 2 ist das körperschalldämmende Mittel 2.3 integriert. In beiden Fällen sind Außenteil 1.1; 2.1 und Innenteil 1.2; 2.2 so von einander entkoppelt, dass keine Schallbrücken gebildet werden.
Die körperschalldämmenden Mittel 1.3; 2.3 können aus einem einspritzbaren Kunststoffmaterial bestehen, welches den Vorteil hat, dass das Material nach dem Aushärten eine kraftschlüssige Verbindung mit den Außen- bzw. Innenteilen 1.1; 2.1; 1.2; 2.2 eingeht. Auch kann dieses Kunststoffmaterial aus porösem Sintermaterial bestehen mit dem weiteren Vorteil, dass in die Poren des Sintermaterials Schmierstoff imprägniert wird, welcher durch dafür vorgesehene Bohrungen, die das Innenteil 1.2 der Lenkmutter 1 bzw. das Außenteil 2.1. der Schraubspindel kugellaufkanalseitig erhalten, über die Lebensdauer gesehen diffundiert. Körperschalldämmende Mittel 1.3; 2.3 und die Außen- bzw. Innenteile 1.1; 2.1; 1.2; 2.2 können aus dem funktionellen Grund der Kraftübertragung auch miteinander verklebt werden.
Falls die körperschalldämmenden Mittel 1.3; 2.3 aus vorgefertigten Kunststoffmaterialien oder anderen Materialien, wie zum Beispiel Schichtformstoff bestehen, ist durch besondere Ausgestaltung der Außen- und Innenteile und/oder der körperschalldämmenden Mittel 1.3; 2.3, dafür Sorge zu tragen, dass auftretende Kräfte in axialer bzw. radialer Richtung der Außenteile 1.1; 2.1 auf die Innenteile 1.2; 2.2 übertragen werden. So besteht die Möglichkeit, dass die Außen- bzw. Innenteile 1.1; 2.1; 1.2; 2.2 mit stegartigen Schultern ausgestattet sind, die mit körperschalldämmenden Material 1.3; 2.3 ummantelt sind und funktionell miteinander korrespondieren.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, das ringförmige Innenteil 1.2 der Lenkmutter 1 bzw. das hülsenförmige Außenteil 2.1 der Schraubspindel nur partiell im Bereich der schraubenförmigen Nuten 1.4; 2.4 auszubilden. In diesem Fall würden die Seitenflächen der von ihrer Längenabmessung kürzeren Teile 1.2; 2.1 durch das Integrieren in das Außenteil 1.1 der Lenkspindel 1 bzw. das Innenteil 2.2 der Schraubspindel 2 die Funktion der Schultern übernehmen.
Weiterhin wäre es möglich die körperschalldämmenden Mittel 1.3; 2.3, die zylinderförmig ausgebildet sind, an ihren äußeren und inneren Mantelflächen mit symmetrisch angeordneten nutenförmigen Ausnehmungen zu versehen, während das jeweilige Außen- bzw. Innenteil 1.1; 2.1; 1.2; 2.2 mit diesen korrespondierende gegensätzlich äquivalente federförmige Vertiefungen aufweist.
Die Anwendung dieser erfindungsgemäßen körperschalldämmenden Mittel ist nicht auf die im Anwendungsfall beschriebene Kugelumlauf – Lenkung mit elektrischer Lenkunterstützung beschränkt, sondern kann bei jeder Lenkung in einer Ausführung als Kugelumlauf – Lenkung angewandt werden.

Claims

Kugelumlauf – Lenkung für Kraftfahrzeuge, mit einer mit einem Ausgangsglied verbundenen, schraubenförmige Nuten (2.4) aufweisenden Schraubspindel (2) und einer mit einem Eingangsglied verbundenen, korrespondierende Nuten (1. aufweisenden Lenkmutter (1) zwischen denen, in dem durch die Nuten (1.4; 2.4) gebildeten Kugellaufkanal (1.4 und 2.4) Kugeln (3) rollen, dadurch gkeennzeichnet, dass zwischen dem Kugellaufkanal (1.4 und 2.4) und dem Eingangsglied und/oder dem Kugellaufkanal (1.4 und 2.4) und dem Ausgangsglied körperschalldämmende Mittel (1.3; 2.3) integriert sind.
Kugelumlauf – Lenkung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schraubspindel (2) und Lenkmutter (1) annähernd zylinderförmig ausgebildet sind und jeweils zumindest partiell im Bereich der den Kugellaufkanal (1.4 und 2.3) bildenden Nuten (1.4; 2.4) aus einem hülsenförmigen Außenteil (1.1; 2.1) und einem von diesem Außenteil (1.1; 2.1) koaxial umschlossenen Innenteil (1.2; 2.2) bestehen, wobei zwischen Außenteil (1.1; 2.1) und Innenteil (1.2; 2.2) ein körperschalldämmendes Mittel (1.3; 2.3) derart integriert ist, dass zwischen Außenteil (1.1; 2.1) und Innenteil (1.2; 2.2) keine Schallbrücken gebildet werden.
Kugelumlauf – Lenkung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das körperschalldämmende Mittel (1.3; 2.3) aus einem Schichtformteil besteht.
Kugelumlauf – Lenkung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1 _Oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das körperschalldämmende Mittel (1.3; 2.3) aus einem Kunststoffmaterial besteht.
Kugelumlauf – Lenkung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial eingespritzt wird und nach dem Aushärten kraftschlüssig mit den Außen- und Innenteilen (1.1; 2,1 und 2.1; 2.2) verbunden ist.
Kugelumlauf – Lenkung für Kraftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (1.1; 2.1) und Innenteil (1.2; 2.2) derart jeweils mindestens eine Schulter aufweisen, dass axial und oder radial wirkende Kräfte von der Schulter des Außenteils (1.1; 2.1) auf die Schulter des Innenteils (1.2; 2.2) übertragen werden und dass zwischen den Schultern ebenfalls körperschalldämmendes Mittel (1.3; 2.3) integriert ist.
Kugelumlauf – Lenkung für Kraftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dämmende Mittel (1.3; 2.3) zwischen Außenteil (1.1; 2.1) und Innenteil (1.2; 2.2) geklebt ist.
Kugelumlauf – Lenkung für Kraftfahrzeuge nach einem der Anspruche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das körperschalldämmende Mittel (1.3; 2.3) zylinderförmig ausgebildet ist und jeweils an seiner inneren und äußeren Mantelfläche Vertiefungen und/oder Erhöhungen aufweist, die mit gegensätzlich äquivalenten Vertiefungen und/oder Erhöhungen der korrespondierenden Mantelflächen der Innen- und Außenteile (1.1; 2,1 und 2.1; 2.2) zusammen wirken.
Kugelumlauf – Lenkung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhungen und Vertiefungen symmetrisch angeordnet sind.
Kugelumlauf – Lenkung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial aus porösem Sintermaterial besteht.
Kugelumlauf – Lenkung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenöffnungen des Sintermaterials mit einem Schmierstoff imprägniert sind.
Kugelumlauf – Lenkung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Schraubspindel (2) und/oder Lenkmutter (1) kugellaufkanalseitig Durchbrüche aufweisen über die der imprägnierte Schmierstoff diffundiert.