DE102005019287A1 - Electromechanical power steering - Google Patents

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Abstract

Elektromechanische Servolenkung für ein Kraftfahrzeug, mit einer verlagerbaren Schubstange (2), auf deren Spindelabschnitt (3) eine Spindelmutter (10) eines Kugelgewindetriebes (7) angeordnet ist, mit einem Gehäuse (1), das einen Riementrieb (6) zum Antreiben der Spindelmutter (10) und die Spindelmutter (10) aufnimmt, wobei das Gehäuse (1) eine Durchführung (5) für den Spindelabschnitt (13) der Schubstange (2) aufweist, wobei die Spindelmutter (10) an wenigstens einer Stirnseite in die Durchführung (5) hineinragt.Electromechanical power steering for a motor vehicle, with a displaceable push rod (2), on the spindle portion (3) a spindle nut (10) of a ball screw (7) is arranged, with a housing (1) having a belt drive (6) for driving the spindle nut (10) and the spindle nut (10) receives, wherein the housing (1) has a passage (5) for the spindle portion (13) of the push rod (2), wherein the spindle nut (10) at least one end face in the passage (5 ) protrudes.

Description

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromechanische Servolenkung für ein Kraftfahrzeug.The The present invention relates to an electromechanical power steering system for a Motor vehicle.

Aus DE 103 10 505 A1 beispielsweise ist eine elektromechanische Servolenkung für ein Kraftfahrzeug bekannt geworden, bei der eine in ihrer Längsrichtung verlagerbare Schubstange gelenkig an ein lenkbares Rad angeschlossen ist. Auf einem Spindelabschnitt der Schubstange ist eine Spindelmutter eines Kugelgewindetriebes angeordnet. Ferner ist ein Gehäuse vorgesehen, das einen Riemenantrieb zum Antreiben der Spindelmutter und die Spindelmutter aufnimmt. Das Gehäuse weist eine Durchführung für die Schubstange auf. Bei Kugelgewindetrieben wälzen Kugeln an Kugelrillen der Spindel bzw. des Spindelabschnitts und der Spindelmutter ab. Derartige Kugelgewindetriebe werden mit Schmierstoff geschmiert. Zur Betätigung der Schubstange wird die Spindelmutter in Rotation versetzt, wobei die Gefahr besteht, dass stirnseitig aus der Spindelmutter austretender Schmierstoff aufgrund der einwirkenden Fliehkräfte radial nach außen geschleudert wird und den Riemen benetzen kann.Out DE 103 10 505 A1 For example, an electromechanical power steering has become known for a motor vehicle, in which a displaceable in its longitudinal direction push rod is pivotally connected to a steerable wheel. On a spindle portion of the push rod, a spindle nut of a ball screw is arranged. Further, a housing is provided which receives a belt drive for driving the spindle nut and the spindle nut. The housing has a passage for the push rod. In ball screws balls roll on ball grooves of the spindle or the spindle section and the spindle nut. Such ball screws are lubricated with lubricant. To actuate the push rod, the spindle nut is rotated, with the risk that the front side of the spindle nut leaking lubricant is thrown radially outward due to the centrifugal forces acting and can wet the belt.

Zur Reduzierung von Betriebsgeräuschen kann ein Riemen verwendet werden, der aus Kunststoff gebildet ist, beispielsweise EPDM-Material. Dieses Material ändert unter Einwirkung von Fett seine Eigenschaften. Daraus können beispielsweise unerwünschte Längenänderungen des Riemens resultieren, sodass ein Zahnüberspringen auf den Zahnriemenscheiben die Folge sein kann. Derartige Zahnüberspringer müssen auf jeden Fall vermieden werden, da ansonsten die Lenkung nicht mehr einwandfrei funktioniert.for Reduction of operating noise can a belt made of plastic may be used, for example EPDM material. This material changes under the action of fat its properties. This can, for example undesirable changes in length of the belt resulting in a skip on the pulleys the result can be. Such tooth skippers have to be avoided in any case, otherwise the steering is no longer works perfectly.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektromechanische Servolenkung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, bei der dieses Problem behoben ist.task The present invention is an electromechanical power steering according to the features of the preamble of claim 1, at This issue is resolved.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Spindelmutter an wenigstens einer ihrer beiden Stirnseiten in die Durchführung des Gehäuses hineinragt. Selbst wenn Schmierstoff stirnseitig aus der Spindelmutter austritt und radial unter Fliehkrafteinwirkung nach außen geschleudert wird, kann dieser Schmierstoff nicht gegen den Riemen geschleudert werden. Aufgrund der axialen Überlappung der Spindelmutter mit der Durchführung in dem Gehäuse wird der Schmierstoff lediglich gegen die Wandung der Durchführung geschleudert, was unbedenklich ist.According to the invention this Task solved by that the spindle nut on at least one of its two end faces in the implementation of the housing protrudes. Even if the lubricant is the front side of the spindle nut emerges and thrown radially outward under centrifugal force This lubricant can not be thrown against the belt become. Due to the axial overlap the spindle nut with the bushing in the case the lubricant is merely thrown against the wall of the bushing, which is harmless.

Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung weist die Spindelmutter an wenigstens einer Stirnseite eine Hülse auf, die in die Durchführung des Gehäuses hineinragt. Diese Ausbildung bietet den Vorteil, dass keine besondere Spindelmutter angefertigt werden muß. Vielmehr kann diese Hülse stirnseitig an der Spindelmutter befestigt sein, wobei die Hülse an einer Aufnahme der Hülse gehalten ist, wobei diese Aufnahme am Innenumfang der Spindelmutter ausgebildet sein kann.at a development of the invention has the spindle nut on at least one end face on a sleeve, in the implementation of the housing protrudes. This training offers the advantage that no special Spindle nut must be made. Rather, this sleeve can be on the front side be attached to the spindle nut, wherein the sleeve held on a receptacle of the sleeve is, wherein this receptacle formed on the inner circumference of the spindle nut can be.

Es kann zweckmäßig sein, wenn diese Hülse an ihrem von der Spindelmut ter abgewandten Ende einen einwärts gerichteten Radialbord aufweist. Dieser Radialbord schafft einen zusätzlichen Schmierstoffrückhalt, denn nun ist der lichte Ringspalt zwischen der Hülse und dem Spindelabschnitt der Schubstange deutlich reduziert, sodass lediglich durch diesen schmalen Ringspalt Schmierstoff austreten kann.It may be appropriate if this sleeve on her turned away from the Spindelmut ter end an inwardly directed Radial board has. This radial board creates an extra Lubricant retention, because now is the clear annular gap between the sleeve and the spindle section the push rod significantly reduced, so only through this narrow annular gap lubricant can escape.

Der Außendurchmesser der Hülse innerhalb der Durchführung des Gehäuses ist so bemessen, dass ein Spalt zwischen dem Außenumfang der Hülse und dem Bohrungsdurchmesser der Durchführung gegeben ist. Dieser Spalt ist so bemessen, dass Kippbewegungen der Hülse aufgrund elastischer Verformungen im Betrieb der elektromechanischen Servolenkung ohne Kontakt der Hülse mit der Durchführung gewährleistet sind.Of the outer diameter the sleeve within the implementation of the housing is sized so that a gap between the outer circumference of the sleeve and the bore diameter of the implementation is given. This gap is sized so that tilting movements of the sleeve due to elastic deformation in operation of the electromechanical power steering without contact of Sleeve with the implementation guaranteed are.

In wirtschaftlich günstiger Weise kann die Hülse aus Blech in einem spanlosen Umformverfahren, vorzugsweise Tiefziehen, hergestellt sein. Alternativ kann die Hülse aus Kunststoff im Spritzverfahren hergestellt werden, wobei denkbar ist, die Hülse direkt an die Spindelmutter anzuspritzen.In economically cheaper Way, the sleeve from sheet metal in a non-cutting forming process, preferably thermoforming, be prepared. Alternatively, the sleeve made of plastic by spraying be prepared, it being conceivable, the sleeve directly to the spindle nut to mold.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in insgesamt drei Figuren abgebildeten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:below the invention will be described with reference to a total of three figures embodiment explained in more detail. It demonstrate:

1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße elektromechanische Servolenkung für ein Kraftfahrzeug, 1 a longitudinal section through an inventive electromechanical power steering for a motor vehicle,

2 eine Ausschnittsvergrößerung der elektromechanischen Servolenkung gemäß 1 und 2 an enlarged detail of the electromechanical power steering according to 1 and

3 eine weitere Ausschnittsvergrößerung der in 2 abgebildeten Ausschnittsvergrößerung. 3 another enlarged detail of in 2 pictured detail enlargement.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungFull Description of the drawing

1 zeigt im Längsschnitt eine erfindungsgemäße elektromechanische Servolenkung für ein Kraftfahrzeug. In einem Gehäuse 1 ist eine Schubstange 2 angeordnete. Diese Schubstange 2 weist einen Spindelabschnitt 3 und einen Zahnstangenabschnitt 4 auf. Das Gehäuse 1 ist mit einer Durchführung 5 versehen, durch die die Schubstange 2 durchgeführt ist. Im Bereich des Zahnstangenabschnitts 4 greift ein Lenkgetriebe an, dessen Ritzel über eine Lenksäule bewegt wird und in den Zahnstangenabschnitt 4 der Schubstange 2 eingreift. Dieses bekannte Lenkgetriebe ist hier nicht weiter abgebildet und beschrieben. 1 shows in longitudinal section a fiction, appropriate electromechanical power steering for a motor vehicle. In a housing 1 is a push rod 2 arranged. This push rod 2 has a spindle section 3 and a rack section 4 on. The housing 1 is with an implementation 5 provided by the push rod 2 is performed. In the area of the rack section 4 engages a steering gear whose pinion is moved via a steering column and into the rack section 4 the push rod 2 intervenes. This known steering gear is not shown and described here.

An dem Ende der Schubstange 2 sind hier ebenfalls nicht abgebildete Radlenkhebel und Spurstangen angeschlossen.At the end of the push rod 2 Here are also not pictured Radlenkhebel and tie rods connected.

In dem Gehäuse 1 sind ein Riementrieb 6 und ein Kugelgewindetrieb 7 angeordnet. Von dem Riementrieb 6 sind in dieser Abbildung lediglich eine Zahnriemenscheibe 8 und – lediglich schematisch – ein Zahnriemen 9 abgebildet. Der Zahnriemen 9 umschlingt die Zahnriemenscheibe 8 und ein hier nicht abgebildetes Antriebsritzel, das auf einer Motorwelle eines Elektromotors angeordnet ist.In the case 1 are a belt drive 6 and a ball screw 7 arranged. From the belt drive 6 are in this figure only a pulley 8th and - only schematically - a toothed belt 9 displayed. The timing belt 9 wraps around the pulley 8th and a drive pinion, not shown here, which is arranged on a motor shaft of an electric motor.

Der Kugelgewindetrieb 7 weist eine Spindelmutter 10 auf, wobei in bekannter Weise zwischen der Spindelmutter 10 und dem Spindelabschnitt 3 der Schubstange 2 Kugeln 11 in endlosen Kugelkanälen 12 umlaufen und an Kugelrillen 13, 14 der Spindelmutter 10 und des Spindelabschnitts 3 der Schubstange 2 abwälzen.The ball screw 7 has a spindle nut 10 on, in a known manner between the spindle nut 10 and the spindle section 3 the push rod 2 roll 11 in endless ball channels 12 revolve and on ball grooves 13 . 14 the spindle nut 10 and the spindle section 3 the push rod 2 roll off.

Die Spindelmutter 10 ist über ein Radialkugellager 15 in dem Gehäuse 1 drehbar gelagert. Die Zahnriemenscheibe 8 ist drehfest auf der Spindelmutter 10 angeordnet.The spindle nut 10 is about a radial ball bearing 15 in the case 1 rotatably mounted. The toothed belt pulley 8th is non-rotatable on the spindle nut 10 arranged.

Außerhalb des Bereichs der Spindelmutter 10 und der Zahnriemenscheibe 8 weist das Gehäuse 1 eine Stirnwand 15 auf, die den Raum für den Riementrieb 6 axial begrenzt. Die Stirnwand des Gehäuses 1 ist mit der Durchführung 5 zur Durchführung des Spindelabschnitts 3 versehen. Die Spindelmutter 10 ist an ihrem axialen Ende, an dem auch die Zahnriemenscheibe 8 vorgesehen ist, mit einer Hülse 16 versehen.Outside the range of the spindle nut 10 and the timing belt pulley 8th shows the case 1 an end wall 15 on, which is the space for the belt drive 6 axially limited. The front wall of the housing 1 is with the implementation 5 for performing the spindle section 3 Mistake. The spindle nut 10 is at its axial end, on which also the toothed belt pulley 8th is provided with a sleeve 16 Mistake.

3 zeigt eine weitere Ausschnittsvergrößerung, in der dieses axiale Ende der Spindelmutter 10 mit der Hülse 16 ausschnittsweise abgebildet ist. In dieser Abbildung ist deutlich zu erkennen, dass die Spindelmutter 10 an diesem Ende mit einer Aufnahme 17 für die Hülse 16 versehen ist. Die Aufnahme 17 ist vorliegend als Zylinderfläche ausgebildet, wobei die Hülse 16 in die Spindelmutter 10 eingepreßt ist und im Presssitz in der Aufnahme 17 anliegt. Anstelle eines Presssitzes kann vorliegend die Hülse 16 auch anderweitig an der Spindelmutter 10 befestigt werden, beispielsweise durch Laserlöten, Schweißen oder Kleben. 3 shows a further detail enlargement, in which this axial end of the spindle nut 10 with the sleeve 16 is shown in detail. This figure clearly shows that the spindle nut 10 at this end with a shot 17 for the sleeve 16 is provided. The recording 17 is presently designed as a cylindrical surface, wherein the sleeve 16 into the spindle nut 10 is pressed and press fit in the recording 17 is applied. Instead of a press fit can present sleeve 16 also elsewhere on the spindle nut 10 be attached, for example by laser soldering, welding or gluing.

Die Aufnahme 17 ist einwandfrei zur Drehachse des Kugelgewindetriebes zentriert, damit gewährleistet ist, dass die Hülse 16 rund läuft und nicht radial schlägt. Die Hülse 16 erstreckt sich außerhalb der Spindelmutter 10 in axialer Richtung. Zunächst überbrückt die Hülse 16 einen Spalt 18, der begrenzt ist von der Stirnwand 15 des Gehäuses 1 und von der Spindelmutter 10 und der Zahnriemenscheibe 8. Die Hülse 16 ragt dann weiter in die Durchführung 5 hinein. Die axiale Überlappung zwischen der Durchführung 5 und der Hülse 16 kann zwischen 10 bis 50 mm betragen. Zwischen der die Durchführung 5 begrenzenden Bohrungswandung 19 und dem Außenumfang der Hülse 16 ist ein ringförmiger Spalt 20 gebildet. An ihrem von der Spindelmutter 10 abgewandten Ende ist die Hülse 16 mit einem einwärts gerichteten Radialbord 21 versehen, sodass zwischen dem Außendurchmesser des Spindelabschnitts 3 und dem Innendurchmesser des Radialbords 21 ein weiterer ringförmiger Spalt gebildet ist.The recording 17 is properly centered to the axis of rotation of the ball screw to ensure that the sleeve 16 runs around and does not hit radially. The sleeve 16 extends outside the spindle nut 10 in the axial direction. First, the sleeve bridges 16 a gap 18 which is bounded by the end wall 15 of the housing 1 and from the spindle nut 10 and the timing belt pulley 8th , The sleeve 16 towers further into the implementation 5 into it. The axial overlap between the bushing 5 and the sleeve 16 can be between 10 to 50 mm. Between the implementation 5 limiting bore wall 19 and the outer circumference of the sleeve 16 is an annular gap 20 educated. At her from the spindle nut 10 opposite end is the sleeve 16 with an inboard radial board 21 provided so that between the outer diameter of the spindle portion 3 and the inner diameter of the radial board 21 a further annular gap is formed.

Der Kugelgewindetrieb 7 wird mit Schmierstoff 23 geschmiert. Dieser Schmierstoff 23 kann auch in den Bereich der Hülse 16 gelangen. Aufgrund von Axialverschiebungen der Schubstange 2 gegenüber dem Gehäuse 1 und auch gegenüber der Spindelmutter 10 kann Schmierstoff aus der Hülse 16 stirnseitig austreten und zunächst an der Hülse 16 haften. Unter Drehung der Spindelmutter 10 kann der an der Hülse 16 haftende Schmierstoff 23 nach radial außen weggeschleudert werden. Der weg geschleuderte Schmierstoff trifft dann gegen die Bohrungswandung 19. Es kann ausgeschlossen werden, dass dieser Schmierstoff im Bereich des Spaltes 18 von der Hülse 16 weggeschleudert werden und den Riemen 9 benetzen kann.The ball screw 7 comes with lubricant 23 lubricated. This lubricant 23 can also be in the area of the sleeve 16 reach. Due to axial displacements of the push rod 2 opposite the housing 1 and also with respect to the spindle nut 10 can remove lubricant from the sleeve 16 emerge on the front side and first on the sleeve 16 be liable. Turn the spindle nut 10 can the on the sleeve 16 adhesive lubricant 23 be thrown radially outward. The lubricant thrown away then hits against the bore wall 19 , It can be ruled out that this lubricant is in the area of the gap 18 from the sleeve 16 be thrown and the belt 9 can wet.

11
Gehäusecasing
22
Schubstangepushrod
33
Spindelabschnittspindle section
44
ZahnstangenabschnittRack section
55
Durchführungexecution
66
Riementriebbelt drive
77
KugelgewindetriebBall Screw
88th
ZahnriemenscheibeTiming pulley
99
Zahnriementoothed belt
1010
Spindelmutterspindle nut
1111
KugelBullet
1212
Kugelkanalball channel
1313
Kugelrilleball groove
1414
Kugelrilleball groove
1515
Stirnwandbulkhead
1616
Hülseshell
1717
Aufnahmeadmission
1818
Spaltgap
1919
Bohrungswandungbore
2020
ringförmiger Spaltannular gap
2121
Radialbordradial board
2222
ringförmiger Spaltannular gap
2323
Schmierstofflubricant

Claims (5)

Elektromechanische Servolenkung für ein Kraftfahrzeug, mit einer verlagerbaren Schubstange (2), auf deren Spindelabschnitt (3) eine Spindelmutter (10) eines Kugelgewindetriebes (7) angeordnet ist, mit einem Gehäuse (1), das einen Riementrieb (6) zum Antreiben der Spindelmutter (10) und die Spindelmutter (10) aufnimmt, wobei das Gehäuse (1) eine Durchführung (5) für den Spindelabschnitt (3) der Schubstange (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, das die Spindelmutter (10) an wenigstens einer Stirnseite in die Durchführung (5) hineinragt.Electromechanical power steering system for a motor vehicle, with a displaceable push rod ( 2 ), on the spindle section ( 3 ) a spindle nut ( 10 ) of a ball screw ( 7 ) is arranged with a housing ( 1 ), which is a belt drive ( 6 ) for driving the spindle nut ( 10 ) and the spindle nut ( 10 ), wherein the housing ( 1 ) an implementation ( 5 ) for the spindle section ( 3 ) of the push rod ( 2 ), characterized in that the spindle nut ( 10 ) in at least one end face in the implementation ( 5 ) protrudes. Elektromechanische Servolenkung nach Anspruch 1, bei der die Spindelmutter (19) an wenigstens einer Stirnseite mit einer Hülse (16) versehen ist, die in die Durchführung (5) des Gehäuses (1) hineinragt.Electromechanical power steering system according to Claim 1, in which the spindle nut ( 19 ) on at least one end face with a sleeve ( 16 ) to be implemented ( 5 ) of the housing ( 1 ) protrudes. Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 1, bei der die Spindelmutter (10) an ihrem Innenumfang mit einer Aufnahme (17) für die Hülse (16) versehen ist.Electromechanical steering system according to Claim 1, in which the spindle nut ( 10 ) on its inner circumference with a receptacle ( 17 ) for the sleeve ( 16 ) is provided. Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 2, bei der die Hülse (16) an ihrem von der Spindelmutter (10) abgewandten Ende einen einwärts gerichteten Radialbord (21) aufweist.Electromechanical steering according to Claim 2, in which the sleeve ( 16 ) at her from the spindle nut ( 10 ) facing away from an inwardly directed radial board ( 21 ) having. Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 2, bei der die Hülse (16) aus Blech in einem spanlosen Umformverfahren hergestellt ist.Electromechanical steering according to Claim 2, in which the sleeve ( 16 ) is made of sheet metal in a chipless forming process.
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