DE102005009439A1

DE102005009439A1 - Superimposed steering system for steering of motor vehicle comprises eccentric rod, which is connected actively with rack whereby relative longitudinal motion to each other is possible

Info

Publication number: DE102005009439A1
Application number: DE200510009439
Authority: DE
Inventors: Martin Budaker; Helmut KNÖDLER; Michael Ochs
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2005-03-02
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2006-09-07

Abstract

Superimposed steering system comprises an eccentric rod (2) which is so arranged that the direction of movement of the rack (1) approximately coincide with the direction of movement of eccentric rod. The eccentric rod is connected actively with the rack whereby a relative longitudinal motion to each other is possible. A superimposing actuator is provided, which acts upon eccentric rod, directly or indirectly to generate linear movement.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlagerungslenkung, geeignet für das Lenken von Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The Invention relates to a superposition steering, suitable for the steering of motor vehicles, according to the preamble of the claim 1.

Bei aus dem Stand der Technik bekannten Zahnstangenlenkungen greift ein ortsfest gelagertes Ritzel in eine Zahnstange ein, um eine Längsbewegung der Zahnstange zu erreichen. Bei hydraulisch unterstützten Zahnstangen-Lenkungen wird eine Hilfskraft zur Längsverstellung der Zahnstange durch einen mittelbar oder unmittelbar auf die Zahnstange einwirkenden Hydraulikzylinder aufgebracht. Die lenkmomentabhängige Drucksteuerung des Hydraulikzylinders durch ein Steuerglied kann dabei in Abhängigkeit von einem Lenkmoment erfolgen, das mittels eines geeigneten Messgliedes erfasst wird. Dabei kann als Messglied ein Drehstab und als Steuerglied ein Drehschieberventil verwendet werden.at Known from the prior art rack and pinion steering attacks a stationary mounted pinion in a rack to a longitudinal movement reach the rack. For hydraulically assisted rack-and-pinion steering becomes an assistant for longitudinal adjustment the rack by an indirectly or directly on the rack applied hydraulic cylinder applied. The steering torque-dependent pressure control the hydraulic cylinder by a control member can thereby in dependence be made by a steering torque, by means of a suitable measuring element is detected. In this case, as a measuring member, a torsion bar and as a control member a rotary valve can be used.

Zur allgemeinen Information wird auf das Kraftfahrtechnische Taschenbuch von Bosch, 20. Auflage, Seiten 498 bis 501 verwiesen, aus welchem die Grundprinzipien der verschiedenen Lenkungs-Bauformen entnommen werden können.to General information is on the Automotive Handbook by Bosch, 20th edition, pages 498 to 501, from which taken from the basic principles of the various steering designs can be.

Bei sogenannten aktiven Lenksystemen oder Überlagerungslenkungen wird dem durch den Fahrer vorgegebenen Fahrrichtungswunsch ein zusätzlicher Lenkwinkel additiv aufgeprägt. Damit können bestimmte Fahrdynamikeigenschaften realisiert werden, welche zur Erhöhung der Fahrsicherheit oder des Fahrkomforts gewünscht sind. Die Aufprägung des zusätzlichen Lenkwinkels kann dabei auch der vom Fahrer vorgegebenen Fahrrichtung entgegenwirken.at so-called active steering systems or overlay steering systems the driving direction desired by the driver an additional Steering angle added impressed. With that you can certain driving dynamics characteristics are realized, which for increase Driving safety or driving comfort are desired. The imprint of the additional Steering angle can also be specified by the driver direction of travel counteract.

Bekannt ist eine Zahnstangenlenkung aus der DE 42 43 267 A1 bei der die Zahnstange als Zahnwelle ausgebildet ist. Die Zahnwelle weist linksseitig ein Schneckengetriebe für den Antrieb durch die Lenksäule auf. Dieses Schneckengetriebe besteht aus einem schrägverzahnten Ritzel und einem Gewinde auf der Zahnstange. Zwischen dem Ritzel und dem Gewinde besteht ein formschlüssiger Verzahnungseingriff. Rechtsseitig ist auf der Zahnwelle eine Stirnradverzahnung vorgesehen. In diese Stirnradverzahnung greift ein Stellmotor ein, welcher die Zahnwelle in eine Drehbewegung versetzt. Damit kann ein zusätzlicher Lenkwinkel überlagert werden. Von Nachteil bei dieser Lösung ist, dass die Zahnstange drehbar gelagert sein muss, was die Anbindung an eine Spurstange der Lenkung erschwert.A rack and pinion steering is known from the DE 42 43 267 A1 in which the rack is designed as a toothed shaft. The toothed shaft has a worm gear on the left side for driving through the steering column. This worm gear consists of a helical pinion and a thread on the rack. There is a positive engagement between the pinion and the thread. On the right side a spur gear toothing is provided on the toothed shaft. In this spur gear engages a servomotor, which sets the toothed shaft in a rotary motion. This can be superimposed on an additional steering angle. The disadvantage of this solution is that the rack must be rotatably mounted, which makes the connection to a tie rod steering difficult.

Ausgehend von einer Zahnstangenlenkung ist es Aufgabe der Erfindung, eine Überlagerungslenkung auf der Basis einer Zahnstangen-Lenkung anzugeben. Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale in Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.outgoing From a rack and pinion steering system, it is an object of the invention to provide a superposition steering indicate the base of a rack-and-pinion steering. This is done by the characterizing features solved in claim 1. Preferred embodiments can be found in the subclaims.

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Überlagerungslenkung.The FIG. 1 shows an exemplary embodiment the superposition steering according to the invention.

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, die aus den herkömmlichen Zahnstangenlenkungen bekannte Zahnstange 1 und Lenkritzel 3 zu modifizieren und durch eine weitere relativ zur Zahnstange 1 bewegliche Schubstange 2 zu ergänzen. Das Lenkritzel greift dabei in bekannter weise in die Verzahnung 1a der Zahnstange 1 ein. Die Bewegungsrichtungen der Zahnstange 1 und der Schubstange 2 sind dabei in etwa gleich. Die Zahnstange 1 weist einen Hohlraum auf, worin sich die Schubstange 2 befindet. Die Schubstange 2 weist ein Gewinde 2a auf, in welches eine Mutter 4 eingreift. Die Mutter 4 ist über ein Lager 5 mit der Zahnstange 1 verbunden. Weiterhin ist die Mutter 4 mit einer drehbar gelagerten Hülse 11 verbunden, welche über eine Linearführung 7 verfügt. Zusätzlich ist ein Überlagerungssteller 6 mit einem Riementrieb 8 verbunden, welcher über einen axial festgelegten Zwischenring 9 auf die Hülse 11 wirkt, die in ihrer Längsrichtung verschiebbar ist. Für die Bewegung der Schubstange 2 ist eine Servounterstützung durch einen Servoantrieb 10 vorgesehen.The basic idea of the present invention is that of the rack known from the conventional rack and pinion steering 1 and steering pinion 3 to modify and by another relative to the rack 1 movable push rod 2 to complete. The steering pinion engages in a known manner in the teeth 1a the rack 1 one. The directions of movement of the rack 1 and the push rod 2 are about the same. The rack 1 has a cavity, wherein the push rod 2 located. The push rod 2 has a thread 2a into which a mother 4 intervenes. The mother 4 is about a camp 5 with the rack 1 connected. Furthermore, the mother 4 with a rotatably mounted sleeve 11 connected, which via a linear guide 7 features. In addition, there is a overlay tile 6 with a belt drive 8th connected, which via an axially fixed intermediate ring 9 on the sleeve 11 acts, which is displaceable in its longitudinal direction. For the movement of the push rod 2 is a servo assistance by a servo drive 10 intended.

Im Wesentlichen können zwei Extremfälle des Lenkbetriebes unterschieden werden: Im Falle eines Lenkbetriebes, in dem keine Überlagerung vorgenommen wird, erfolgt die Lenkstellung durch die Drehbewegung des Lenkritzels 3, welche somit die Zahnstange 1 in eine Längsbewegung versetzt. Dies entspricht dem aus dem Stand der Technik bekannten Verhalten einer Zahnstangenlenkung. Dadurch dass die Mutter 4 keine Drehbewegung erfährt, wird die Schubstange 2 , Mutter 4, Lager 5 und Hülse 11 dabei mitgeschleppt. Diese Längsbewegung wird durch den Zwischenring 9 und der Linearführung 7 der Hülse 11 vom Riementrieb 8 und Überlagerungsteller 6 entkoppelt. Diese Längsbewegung erfährt zugleich eine Servounterstützung durch den Servoantrieb 10.Essentially, two extreme cases of the steering operation can be distinguished: In the case of a steering operation in which no superimposition is made, the steering position is effected by the rotational movement of the steering pinion 3 , which thus the rack 1 offset in a longitudinal movement. This corresponds to the known from the prior art behavior of a rack and pinion steering. That the mother 4 none Rotary movement learns, the push rod 2 , Mother 4 , Camp 5 and sleeve 11 dragged along. This longitudinal movement is through the intermediate ring 9 and the linear guide 7 the sleeve 11 from the belt drive 8th and overlay plates 6 decoupled. This longitudinal movement also experiences a servo assistance by the servo drive 10 ,

Im Falle eines Lenkbetriebs, in dem eine Überlagerung erfolgt, wird die Mutter 4 durch den Überlagerungssteller 6 über den Riemenantrieb 8, den Zwischenring 9 und die Hülse 11 in eine Drehbewegung versetzt. Dadurch führt die Schubstange 2 eine Längsbewegung durch. Die Kraft, die durch diese Längsbewegung entsteht, wirkt nun über das Lager 5 auf die Zahnstange 1. Wird diese durch Festhalten des Lenkritzels 3 arretiert resultiert dies in einer ausschließlichen Längsbewegung der Schubstange 2.In case of a steering operation in which an overlay occurs, the nut becomes 4 through the overlay plate 6 over the belt drive 8th , the intermediate ring 9 and the sleeve 11 put in a rotary motion. This leads the push rod 2 a longitudinal movement through. The force created by this longitudinal movement now acts on the bearing 5 on the rack 1 , Will this by holding the steering pinion 3 locked this results in an exclusive longitudinal movement of the push rod 2 ,

Beide zuvor beschrieben Fälle können natürlich auch gleichzeitig auftreten, die Bewegungen überlagern sich dabei entsprechend. Auf eine detaillierte Beschreibung wird verzichtet, da sich die Funktionsweise für den Fachmann aus der obigen Beschreibung in nahe liegender Weise ergibt. Die Sollgröße der Überlagerungskomponente wird durch ein übergeordnetes Steuer- oder Regelsystem nach bestimmten Algorithmen aus den im Fahrzeug vorliegenden physikalischen Daten, wie z.B. den aktuellen Raddrehzahlen, bestimmt.Both previously described cases can Naturally occur simultaneously, the movements are superimposed accordingly. On a detailed description is omitted, since the How it works for the person skilled in the art from the above description in an obvious way results. The target size of the overlay component is by a parent Control system according to certain algorithms from the im Vehicle present physical data, such. the current one Wheel speeds, determined.

Das Gewindeprofil des Gewindes 2a der Schubstange 2 kann als Metrisches ISO-Gewinde, Trapez- oder als Schneckengewinde ausgeprägt sein. Von Vorteil kann auch der Einsatz eines Kugelmuttergetriebes als Verbindung zwischen der Mutter 4 und der Schubstange 2 sein. Als Riementrieb 8 kann ein kraft- oder formschlüssiger Riementrieb in Form eines Zahnriemens, Flachriemens oder Keilriemens vorgesehen sein. Denkbar ist aber auch der Einsatz eines Kettentriebes. Zusätzlich kann der Riementrieb 8 die Funktion einer Drehmomentbegrenzung zum Schutz der gesamten Überlagerungslenkung übernehmen, wenn er in Form einer Rutschkupplung ausgebildet ist. Der Überlagerungssteller 6 kann direkt oder indirekt die Mutter 4 in eine Drehbewegung versetzen, z.B. mittels eines Stirnradgetriebes. Wichtig für die Erfindung ist, dass die Mutter 4 in beliebiger Art und Weise in eine rechts- oder linksläufige Drehbewegung versetzt wird. Zwischen dem Überlagerungssteller 6 und der Mutter 4 kann sich eine nicht dargestellte, schaltbare Kupplung befinden, welche den Kraftfluss zwischen Überlagerungssteller und Mutter 4 unterbricht und/oder die Mutter 4 gegen Verdrehung sperrt. Die Linearführung 7 der Hülse 11 bildet mit dem Zwischenring 9 eine axial bewegliche, formschlüssige Hohlwellen-Naben-Paarung, geeignet zur Übertragung von Drehmomenten, und kann als Polygonprofil, Keilprofil oder Kerbprofil ausgeführt sein. Die Mutter 4 und Hülse 11 kann als ein zusammengehörendes Bauteil ausgeprägt sein. Das Lager 5 kann als Gleitlager oder Wälzlager oder als eine aus dem Stand der Technik bekannte Lagerform ausgeführt sein. Aufgabe des Lagers 5 ist es, die Übertragung von Längskräften zwischen der Mutter 4 und der Zahnstange 1 zu ermöglichen und gleichzeitig die Drehbewegung der Mutter 4 auf die Zahnstange 1 zu entkoppeln.The thread profile of the thread 2a the push rod 2 can be designed as metric ISO thread, trapezoidal or as screw thread. Another advantage is the use of a ball nut transmission as a connection between the mother 4 and the push rod 2 be. As a belt drive 8th may be provided in the form of a toothed belt, flat belt or V-belt a positive or positive belt drive. It is also conceivable, however, the use of a chain drive. In addition, the belt drive 8th assume the function of a torque limiter to protect the entire superposition steering, if it is designed in the form of a slip clutch. The overlay plate 6 can directly or indirectly the mother 4 put in a rotary motion, for example by means of a spur gear. Important for the invention is that the mother 4 is put in any way in a right- or left-handed rotational movement. Between the overlay plate 6 and the mother 4 may be a non-illustrated, switchable coupling, which determines the power flow between overlay plate and nut 4 interrupts and / or the mother 4 locks against rotation. The linear guide 7 the sleeve 11 forms with the intermediate ring 9 an axially movable, form-fitting hollow shaft hub pairing, suitable for transmitting torques, and may be designed as a polygonal profile, spline or notch profile. The mother 4 and sleeve 11 can be pronounced as a component belonging together. The warehouse 5 can be designed as plain bearings or bearings or as a known from the prior art storage form. Task of the camp 5 is the transfer of longitudinal forces between the mother 4 and the rack 1 while allowing the rotational movement of the mother 4 on the rack 1 to decouple.

Der Servoantrieb 10 kann als hydraulisch arbeitender Zylinder oder als Elektromotor ausgebildet sein.The servo drive 10 can be designed as a hydraulically operating cylinder or as an electric motor.

Als Vorteil der Erfindung wird angesehen, dass die Anordnung des Überlagerungsmechanismus innerhalb des Lenkgetriebes erfolgt. Somit ist er integralerer Bestandteil des Lenkgetriebes. Als weiteren Vorteil wird angesehen, dass die Schubstange 2 und die Zahnstange 1 zur Erzeugung der Überlagerungsbewegung keine Rotationsbewegung ausführt. Die Überlagerung erfolgt somit nicht in Form einer Winkelüberlagerung in einer aufgetrennten Lenkwelle der Lenksäule sondern in Form einer Überlagerung der Längsbewegung der Zahnstange 1.As an advantage of the invention is considered that the arrangement of the superposition mechanism is carried out within the steering gear. Thus it is an integral part of the steering gear. Another advantage is considered that the push rod 2 and the rack 1 performs no rotational movement to produce the overlay movement. The superimposition is thus not in the form of an angle superposition in a split steering shaft of the steering column but in the form of a superposition of the longitudinal movement of the rack 1 ,

Dies ermöglicht eine einfache Anbindung an die nicht dargestellten Spurstangen der Lenkung.This allows a simple connection to the tie rods, not shown Steering.

Bezugszeichenliste

LIST OF REFERENCE NUMBERS

Claims

Overhead steering suitable for the steering of motor vehicles, with a drive of a rack ( 1 ) of a rack and pinion steering, which via a steering pinion ( 3 ), characterized in that a) a push rod ( 2 ) is arranged so that the directions of movement of the rack ( 1 ) and the push rod ( 2 ), b) the push rod ( 2 ) with the rack ( 1 ) is in operative connection, wherein a relative longitudinal movement is possible to each other, and c) an overlay plate ( 6 ) is provided which directly or indirectly the push rod ( 2 ) is applied to generate a linear movement.

Superimposed steering system according to claim 1, characterized in that the rack ( 1 ) is hollow and from the push rod ( 2 ) is penetrated.

Superposition steering system according to claim 1 or 2, characterized in that a nut ( 4 ) is provided which in a thread ( 2a ) on the push rod ( 2 ) intervenes.

Superposition steering system according to claim 3, characterized in that the nut ( 4 ) with a sleeve ( 11 ) and at the outer periphery of the sleeve ( 11 ) a linear guide ( 7 ) is located.

Superimposed steering system according to claim 3 or 4, characterized in that the nut ( 4 ) or the sleeve ( 11 ) about a warehouse ( 5 ) with the rack ( 1 ) for transmitting longitudinal forces between the push rod ( 2 ) and the rack ( 1 ) connected is.

Superimposed steering system according to claim 3 or 4, characterized in that the nut ( 4 ) or the sleeve ( 11 ) directly through the overlay plate ( 6 ) or indirectly via a gear, which with the overlay plate ( 6 ) is in operative connection, is drivable.

Superimposed steering system according to claim 3 or 4, characterized in that the nut ( 4 ) or the sleeve ( 11 ) can be locked against rotation.

Superimposed steering system according to one of claims 4 to 7, characterized in that the nut ( 4 ) and the sleeve ( 11 ) is designed as a one-piece component.

Superimposed steering system according to one of claims 4 to 8, characterized in that the linear guide ( 7 ) of the sleeve ( 11 ) is designed as a longitudinal toothing.

Superimposed steering system according to one of Claims 4 to 9, characterized by the following features: a) the overlay plate ( 6 ) is equipped with a belt drive ( 8th ) in the active compound, b) an intermediate ring ( 9 ) surrounds the sleeve ( 11 ) and engages in the linear guide ( 7 ) of the sleeve ( 11 ), c) the intermediate ring ( 9 ) is axially fixed d) the belt drive ( 8th ) is for the drive of the intermediate ring ( 9 ) intended

Superimposed steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the push rod ( 2 ) receives a power assistance.