DE102005027069A1 - Electric steering gear for motor vehicle, has drive pinion and bolted wheel that are detachably connected with each other via clutch, which opens automatically when critical torque acts on annular gear or when annular gear fails - Google Patents

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    • F16D2500/70424—Outputting a clutch engaged-disengaged signal

Abstract

The gear has a drive pinion (11) connected with a drive shaft (10), where the pinion and a bolted wheel (12) are detachably connected with each other through a controllable clutch (14). The clutch is electrically controllable by a breakage detecting device, which detects the breakages in an annular gear (13) of the wheel. The clutch opens automatically when a critical torque acts on the annular gear or when the annular gear fails. An independent claim is also included for an electric steering with a steering gear.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe, insbesondere für eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs, mit einem mit einer Antriebswelle verbundenen Antriebsritzel und einem Schraubrad.The The invention relates to a steering gear, in particular for a steering a motor vehicle, with one connected to a drive shaft Drive pinion and a helical gear.

Bisher wird bei einem Lenkgetriebe ein als Rutschkupplung dienender Toleranzring zwischen der Nabe das Schraubrades und der Antriebswelle angeordnet. Die Rutschkupplung hat die Funktion einer mechanischen Überlastsicherung, die bei Erreichen eines kritischen Drehmomentes auf der Antriebswelle rutscht und somit das Schneckenrad vor der Zerstörung schützt. Die Zuverlässigkeit der mechanischen Überlastsicherung ist jedoch unter anderem von der genauen Einhaltung der Fertigungstoleranzen abhängig. Da die Toleranzen eng bemessen sein müssen, kann es bei zu hohen Toleranzschwankungen zu einem verspäteten Durchrutschen der Rutschkupplung kommen, so dass das Schraubrad zerstört wird und die Lenkung blockiert. Alternativ oder zusätzlich sind auch Softwareprogramme bekannt, welche die Beanspruchung des Schraubrades erfassen und bei Erreichen einer vorgegebenen Betriebsdauer die Lenkunterstützung abschalten. In der Regel verbleibt jedoch vom Abschaltzeitpunkt bis zum Versagenszeitpunkt, an dem das Schraubrad versagen würde, eine beachtliche Restlaufzeit, während der das Schraubrad noch hätte betrieben werden können. Somit muss die Lenkung unnötig früh ausgewechselt werden, um ein Blockieren der Lenkung sicher zu vermeiden.So far In a steering gear, a tolerance ring serving as a slip clutch is used between the hub, the Schraubrades and the drive shaft arranged. The slip clutch has the function of a mechanical overload protection, when reaching a critical torque on the drive shaft slips and thus protects the worm wheel from destruction. The reliability the mechanical overload protection However, among other things, the exact compliance with the manufacturing tolerances dependent. Since the tolerances must be tight, it can be too high Tolerance fluctuations to a delayed slip of the slip clutch come so that the helical gear is destroyed and the steering blocked. Alternatively or in addition Software programs are also known which reduce the stress on the Detect the helical gear and when reaching a specified operating time the steering assistance switch off. In general, however, remains from the shutdown until the failure time at which the helical gear would fail, one considerable remaining time while who still has the helical wheel can be operated. Thus, the steering must be unnecessary replaced early to avoid blocking the steering safely.

Die Erfindung hat die Aufgabe, das Lenkgetriebe der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass ein Schutz des Schraubrades vor Zerstörung zukünftig noch wirkungsvoller sichergestellt und seine Einsatzdauer verlängert wird.The Invention has the task of the steering gear of the aforementioned Art to improve that protection of the helical gear from destruction future even more effectively ensured and its service life is extended.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch ein Lenkgetriebe der eingangs genannten Art, bei dem erfindungsgemäß das Antriebsritzel und das Schraubrad durch eine ansteuerbare Kupplung lösbar miteinander verbunden sind. Bei Erreichen eines kritischen Drehmomentes und/oder beim Versagen des Schraubrades wird zukünftig automatisch die Kupplung geöffnet, so dass das Schraubrad nicht zerstört wird und/oder durch sein Versagen die Lenkung nicht blockieren kann. Somit ist ein Wechsel des Lenkgetriebes erst beim Auftreten des Versagensfalls erforderlich. Da das Lenkgetriebe dann länger im Fahrzeug verbleiben kann, spart der Fahrzeughalter Kosten. Das die Beanspruchung erfassende Softwareprogramm ist zukünftig nicht mehr erforderlich.The Invention solves the task posed by a steering gear of the aforementioned Type in which according to the invention the drive pinion and the Schraubrad by a controllable coupling releasably with each other are connected. Upon reaching a critical torque and / or If the helical gear fails, the clutch will be automatically activated in the future open, so that the helical gear is not destroyed and / or by Failure the steering can not block. Thus, a change of Steering gear required only when the failure occurs. Because the steering gear then longer can remain in the vehicle, the vehicle owner saves costs. The the stress-sensing software program is not in the future more required.

Um die Kupplung beim Versagen des Zahnkranzes öffnen zu können, kann sie mittels einer Brucherkennungseinrichtung, die Brüche in einem Zahnkranz des Schraubrades detektiert, elektrisch ansteuerbar sein.Around To open the clutch in case of failure of the ring gear, it can by means of a Fracture detection device breaking in a ring gear of the Schraubrades detected, be electrically controlled.

Besonders elegant, zuverlässig und einfach lässt sich ein Bruch im Zahnkranz des Schraubrades erkennen, wenn der Bruch induktiv und/oder durch eine elektrische Widerstandsmessung detektiert wird.Especially elegant, reliable and just lets a break in the ring gear of the Schraubrades recognize when the Break inductively and / or by an electrical resistance measurement is detected.

Zu diesem Zweck ist es sinnvoll, wenn der Zahnkranz mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen ist.To For this purpose, it makes sense if the sprocket with an electric conductive layer is provided.

Die elektrisch leitende Schicht ist am besten vor einer unbeabsichtigten Zerstörung geschützt, wenn sie an mindestens einer Seitenfläche des Zahnkranzes vorgesehen ist. Vorteilhafterweise ist jedoch die leitende Schicht an beiden Seitenflächen Zahnkranzes angebracht, um den Beginn eines Bruches zuverlässig erkennen zu können.The electrically conductive layer is best before an unintentional destruction protected, though on at least one side surface the sprocket is provided. Advantageously, however, is the conductive layer attached to both side surfaces sprocket, to reliably detect the beginning of a break.

Das erfindungsgemäße Lenkgetriebe ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Zahnkranz aus einem Kunststoff und/oder einem Sinterwerkstoff und/oder einem Grauguss gefertigt ist. Kunststoff wird in Lenkgetrieben wegen seiner niedrigen Laufgeräusche bevorzugt eingesetzt. Sinterwerkstoffe und Grauguss eignen sich in Lenkgetrieben wegen ihrer Großporigkeit besonders gut zur Ölaufnahme und damit zu einer dauerhaften Schmierung. Diese Werkstoffe zeigen jedoch in bestimmten Temperaturbereichen eine erhöhte Bruchempfindlichkeit, so dass bei ihrer Verwendung in dem erfindungsgemäßen Lenkgetriebe die erfindungsgemäßen Vorteile besonders deutlich zum Tragen kommen.The steering gear according to the invention is particularly advantageous if the ring gear made of a plastic and / or a sintered material and / or a gray cast iron is. Plastic is preferred in steering gears because of its low running noise used. Sintered materials and gray cast iron are suitable in steering gearboxes because of their large porosity especially good for oil intake and thus to a permanent lubrication. However, these materials show in certain temperature ranges an increased breaking sensitivity, so that when used in the steering gear according to the invention the advantages of the invention particularly clearly come to fruition.

Die Kupplung kann elektro-magnetisch ein- und auskuppelbar sein. Dann kann die Kupplung besonders zuverlässig bei Erreichen eines kritischen Drehmoments oder schon bei der Entstehung eines Bruches geöffnet werden, um ein Blockieren des Lenkgetriebes zuverlässig zu vermeiden. Die Kupplung kann außerdem geöffnet und geschlossen werden, sobald der Fahrer die Zündung aus- oder einschaltet. Dann kann bei ausgeschalteter Zündung das Lenkgetriebe in einer Werkstatt nicht mehr unnötig stark beansprucht werden, wenn ein Wartungsmonteur mit seinen Händen ein Vorderrad bis zum Anschlag der Lenkung verschwenkt.The The coupling can be switched on and off electro-magnetically. Then The clutch can be particularly reliable when a critical torque is reached or even at the onset of a break can be opened to a blocking the steering gear reliable to avoid. The coupling can also be opened and closed, as soon as the driver releases the ignition turns off or on. Then, with the ignition off, the Steering gear in a workshop are no longer unnecessarily stressed, if a maintenance man with his hands a front wheel until it stops the steering is pivoted.

Auf der Antriebswelle können Nadellager und/oder Gleitlager vorgesehen sein. Somit ist das Schraubrad auf der Antriebswel le drehbar gelagert, wenn bei geöffneter Kupplung die Lenkunterstützung nicht mehr verfügbar ist. Durch das Nadellager ist beim Ausfall der Lenkunterstützung das Schraubrad mit minimaler Reibung auf der Antriebswelle drehbar, so dass der Fahrer trotz Ausfall der Lenkunterstützung nicht unnötig viel Kraft aufwenden muss.Needle bearings and / or slide bearings can be provided on the drive shaft. Thus, the helical gear is rotatably mounted on the Antriebswel le when the steering assistance is no longer available when the clutch is open. Due to the needle bearing, if the steering assistance fails, the helical gear can be rotated with minimum friction on the drive shaft, so that the driver does not have to expend unnecessary force despite failure of the steering assistance.

Wenn die Brucherkennungseinrichtung mit einer Signallampe und/oder mit einem akustischen Signalgeber versehen ist, dann wird dem Fahrer optisch und/oder akustisch signalisiert, dass ihm die Lenkunterstützung nicht mehr zur Verfügung steht und er die Werkstatt aufsuchen muss.If the breakage detection device with a signal lamp and / or with is provided with an acoustic signal, then the driver visually and / or acoustically signaled that the steering assistance not more available and he has to go to the workshop.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Elektrolenkung, die erfindungsgemäß mit einem Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgerüstet ist.The Invention also relates an electric steering, according to the invention with a steering gear to one of the claims 1 to 9 equipped is.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.following an embodiment is based on closer to the enclosed drawing explained.

Die einzige Figur zeigt eine Antriebswelle 10 mit einem Antriebsritzel 11 und einem Schraubrad 12 eines hier nicht näher gezeigten Lenkgetriebes. Das Schraubrad 12 greift mit einem Zahnkranz 13 in eine hier nicht näher dargestellte Schnecke ein. Zwischen der Antriebswelle 10 und dem Schraubrad 12 ist eine ansteuerbare Kupplung 14 angeordnet. Die Kupplung 14 öffnet automatisch, sobald auf den Zahnkranz 13 ein kritisches Drehmoment wirkt oder der Zahnkranz 13 versagt. Dadurch wird vermieden, dass das Schraubrad 12 zerstört wird oder durch sein Versagen die Lenkung blockiert.The single figure shows a drive shaft 10 with a drive pinion 11 and a helical wheel 12 a steering gear not shown here in detail. The helical wheel 12 engages with a sprocket 13 in a screw not shown here. Between the drive shaft 10 and the helical gear 12 is a controllable clutch 14 arranged. The coupling 14 opens automatically as soon as on the sprocket 13 a critical torque acts or the ring gear 13 failed. This will avoid the helical gear 12 is destroyed or blocked by its failure steering.

Der Zahnkranz 13 ist an mindestens einer Seitenfläche mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen, um einen Bruch im Zahnkranz 13 möglichst frühzeitig erkennen zu können. Der Bruch kann somit induktiv und/oder durch eine elektrische Widerstandsmessung ermittelt werden.The sprocket 13 is provided on at least one side surface with an electrically conductive layer to break in the ring gear 13 to recognize as early as possible. The breakage can thus be determined inductively and / or by an electrical resistance measurement.

Die Kupplung 14 kann elektro-magnetisch betätigt werden. Sobald ein kritisches Drehmoment erreicht wird oder sobald der Beginn eines Bruches erkannt wird kann die Kupplung 14 geöffnet werden, um ein Blockieren der Lenkung zuverlässig zu vermeiden. Außerdem ist es durch die elektro-magnetische Betätigung der Kupplung 14 möglich, dass sich die Kupplung 14 öffnet oder schließt, sobald der Fahrer die Zündung aus- oder einschaltet.The coupling 14 can be operated electro-magnetically. Once a critical torque is reached or as soon as the beginning of a break is detected, the clutch can 14 be opened to reliably prevent blocking of the steering. It is also due to the electro-magnetic actuation of the clutch 14 possible for the clutch 14 opens or closes as soon as the driver switches the ignition off or on.

An der Antriebswelle 10 sind Nadellager 15 und 16 angeordnet. Durch die Nadellager 15 und 16 ist das Schraubrad 12 drehbar auf der Antriebswelle 10 gelagert, sobald die Kupplung 14 geöffnet wird. Durch die Nadellager 15 und 16 ist das Schraubrad 12 beim Ausfall einer nicht gezeigten Lenkunterstützung mit minimaler Reibung auf der Antriebswelle 10 drehbar. Somit tragen die Nadellager 15 und 16 beim Ausfall der Lenkunterstützung etwas zum Komfort des Fahrers bei.At the drive shaft 10 are needle bearings 15 and 16 arranged. Through the needle bearings 15 and 16 is the helical wheel 12 rotatable on the drive shaft 10 stored as soon as the clutch 14 is opened. Through the needle bearings 15 and 16 is the helical wheel 12 in case of failure of a steering support, not shown with minimal friction on the drive shaft 10 rotatable. Thus, the needle bearings bear 15 and 16 in case of failure of the steering assist something to the comfort of the driver.

1010
Antriebswelledrive shaft
1111
Antriebsritzelpinion
1212
Schraubradscrew gear
1313
Zahnkranzsprocket
1414
Kupplungclutch
1515
Nadellagerneedle roller bearings
1616
Nadellagerneedle roller bearings

Claims (10)

Lenkgetriebe, insbesondere für eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs, mit einem mit einer Antriebswelle (10) verbundenen Antriebsritzel (11) und einem Schraubrad (12), dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsritzel (11) und das Schraubrad (12) durch eine ansteuerbare Kupplung (14) lösbar miteinander verbunden sind.Steering gear, in particular for a steering of a motor vehicle, with a drive shaft ( 10 ) connected drive pinion ( 11 ) and a helical gear ( 12 ), characterized in that the drive pinion ( 11 ) and the helical gear ( 12 ) by a controllable coupling ( 14 ) are releasably connected together. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (14) mittels einer Brucherkennungseinrichtung, die Brüche in einem Zahnkranz (13) des Schraubrades (12) detektiert, elektrisch ansteuerbar ist.Steering gear according to claim 1, characterized in that the clutch ( 14 ) by means of a fracture detection device, the fractures in a sprocket ( 13 ) of the helical gear ( 12 ) detected, is electrically controllable. Lenkgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bruch im Zahnkranz (13) induktiv und/oder durch eine elektrische Widerstandsmessung detektierbar ist.Steering gear according to claim 2, characterized in that a break in the sprocket ( 13 ) is inductively and / or detectable by an electrical resistance measurement. Lenkgetriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (13) mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen ist.Steering gear according to claim 2 or 3, characterized in that the sprocket ( 13 ) is provided with an electrically conductive layer. Lenkgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (13) an mindestens einer Seitenfläche die elektrisch leitende Schicht aufweist.Steering gear according to claim 4, characterized in that the sprocket ( 13 ) has the electrically conductive layer on at least one side surface. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (13) aus einem Kunststoff und/oder einem Sinterwerkstoff und/oder Grauguss gefertigt ist.Steering gear according to one of claims 2 to 5, characterized in that the sprocket ( 13 ) is made of a plastic and / or a sintered material and / or gray cast iron. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (14) elektromagnetisch ein- und auskuppelbar ist.Steering gear according to one of claims 1 to 6, characterized in that the coupling ( 14 ) Electromagnetically on and auskuppelbar is. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Antriebswelle (10) Nadellager (15, 16) und/oder Gleitlager vorgesehen sind.Steering gear according to one of claims 1 to 7, characterized in that on the drive shaft ( 10 ) Needle roller bearings ( 15 . 16 ) and / or plain bearings are provided. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brucherkennungseinrichtung mit einer Signallampe und/oder mit einem akustischen Signalgeber versehen ist.Steering gear according to one of claims 2 to 8, characterized that the breakage detection device with a signal lamp and / or is provided with an acoustic signal generator. Elektrolenkung, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgerüstet ist.Electric power steering, characterized that it is equipped with a steering gear according to one of claims 1 to 9.
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