DE102005034841A1 - Zahnstangenlenkung - Google Patents

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DE102005034841A1
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DE200510034841
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Inventor
Michael Ilg
Andreas Eisenhuth
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Robert Bosch Automotive Steering GmbH
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ZF Lenksysteme GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0442Conversion of rotational into longitudinal movement
    • B62D5/0445Screw drives
    • B62D5/0448Ball nuts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

Eine Zahnstangenlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, weist einen Elektromotor auf, welcher eine lenkunterstützende Kraft mittels einer Kugelgewindeeinrichtung auf eine Zahnstange zum Auslenken von Fahrzeugrädern überträgt. Die Kugelgewindeeinrichtung weist eine Lenkmutter und eine Gewindespindel auf, deren Gewindegänge über Kugeln eines Kugeltriebs miteinander in Eingriff stehen. Der Gewindegang der Lenkmutter ist derart ausgebildet, dass das Radialspiel der Kugeln des Kugeltriebs von einem axial mittleren Bereich zu den axialen Enden der Lenkmutter zunimmt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Zahnstangenlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Elektromotor, welcher eine lenkunterstützende Kraft mittels einer Kugelgewindeeinrichtung auf eine Zahnstange zum Auslenken von Fahrzeugrädern überträgt, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Eine gattungsgemäße Zahnstangenlenkung ist aus der DE 103 10 492 A1 bekannt.
  • Die gattungsgemäße Schrift beschreibt eine Zahnstangenlenkung für Kraftfahrzeuge mit einem Lenkungsgehäuse, einem Elektromotor und einer Zahnstange zum Auslenken von Fahrzeugrädern. Die Zahnstangenlenkung weist eine Getriebeeinrichtung auf, mittels der die Zahnstange mit einer Ausgangswelle des Elektromotors antriebsmäßig verbunden ist. Die Getriebeeinrichtung ist dabei als Riemengetriebe ausgebildet.
  • Die lenkunterstützende Kraft des Elektromotors wird über das Riemengetriebe mittels eines Kugelgewindetriebs auf die Zahnstange übertragen. Die Kugelgewindeeinrichtung weist dabei eine Lenkmutter und eine Gewindespindel auf, deren Gewindegänge über Kugeln eines Kugeltriebs miteinander in Eingriff stehen. Die Lenkmutter ist um die Zahnstangenachse drehbar im Lenkgehäuse gelagert. Die Gewindespindel ist dadurch gebildet, dass die Zahnstange über eine dem Hub entsprechende Länge als Gewindespiel ausgeführt ist, auf der die Lenkmutter mit eingefädelten Kugeln läuft.
  • Die zylindrisch um die Zahnstangenachse laufenden Gewindegänge der Lenkmutter bzw. der Gewindespindel stehen über die eingefädelten Kugeln miteinander in Eingriff, weshalb eine Drehung der Lenkmutter um die Zahnstangenachse zu einer achsparallelen Verschiebung der Zahnstange relativ zum Lenkgehäuse führt.
  • Zur Erzielung einer umlenkspielfreien Kraftübertragung wird die Kugelgröße in der Regel so gewählt, dass der eingefädelte Kugeltrieb spielfrei läuft.
  • Hinsichtlich des weiteren Standes der Technik wird auf die EP 0 133 003 B1 sowie die EP 0 101 579 B1 verwiesen.
  • In Lenkgetrieben erfolgt die Bewegungs- und Kraftübertragung von der Zahnstange auf die Räder über Spurstangen. Diese liegen in der Regel nicht parallel zur Zahnstangenachse, sondern weisen gegenüber der Zahnstange einen Knickwinkel (Pfeilung) auf. Aufgrund dieses Winkels wird die Kugelgewindeeinrichtung nicht nur durch eine reine Axialkraft belastet, sondern auch durch eine Querkraft und ein Biegemoment. Beide sind abhängig von der Hubstellung der Zahnstange und der Größe und Pfeilung der Spurstangenkräfte. Querkraft und Biegemoment führen dazu, dass die Kugeln im Kugeltrieb abhängig von ihrer jeweiligen Position im Gewindegang unterschiedlich belastet werden. Die Lastaufteilung innerhalb des Kugeltriebs bzw. der Kugelkette wird dadurch ungleichförmig. Die Kugeln im Bereich des axialen Endes der Lenkmutter erfahren Pressungsspitzen, wodurch die Kugeln und die Gewindelaufbahnen der Lenkmutter und der Gewindespindel stärker geschädigt werden als dies bei gleichmäßiger Lastaufteilung der Fall wäre.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in konstruktiv einfacher und kostengünstiger Weise eine regelmäßigere Lastaufteilung in der Kugelgewindeeinrichtung zu erreichen und damit deren Tragfähigkeit zu verbessern.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Anspruch 1 gelöst.
  • Dadurch, dass das Radialspiel der Kugeln des Kugeltriebs von einem axial mittleren Bereich zu den axialen Enden der Lenkmutter zunimmt, kann sich die Zahnstange, wenn durch eine Spurstangenkraft ein Biegemoment oder eine Querkraft eingeleitet wird, zunächst nahezu frei innerhalb des Bereiches der Lenkmutter verformen. Erst wenn durch diese Verformung das Radialspiel der Kugeln aufgebraucht ist, tragen auch jeweils die Hälfte der Kugeln an den Enden der Mutter. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Lastverteilung innerhalb des Kugeltriebs bzw. der Kugelkette bei großen Lasten gleichmäßiger als vorher. In einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Gewindegang der Lenkmutter von dem axial mittleren Bereich zu den axialen Enden der Lenkmutter fortschreitend nach außen verlagert ist, wobei sich ein konischer Verlauf als besonders geeignet herausgestellt hat.
  • Von Vorteil ist es, wenn der Gewindegang der Lenkmutter im axial mittleren Bereich der Lenkmutter zylindrisch ausgebildet ist. Fädelt man Kugeln ein, die im mittleren zylindrischen Bereich der Lenkmutter zu einer spielfreien Paarung führen, haben die Kugeln zu den axialen Endbereichen der Lenkmutter hin jeweils ein zunehmendes Radialspiel, wodurch sich einerseits die Vorteile der Erfindung ergeben und andererseits eine umlenkspielfreie Kraftübertragung gegeben ist. Die Kugelgewindeeinrichtung bleibt somit in allen Betriebszuständen, also auch bei Kleinlast, spielfrei.
  • In einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Radialspiel der Kugeln im äußeren Bereich der Lenkmutter durch eine gewünschte Tragfähigkeit der Kugelgewindeeinrichtung bzw. des Kugeltriebs ausgelegt bzw. bestimmt sind. Diese optimierte Auslegung der Tragfähigkeit des Kugeltriebs kann in Abhängigkeit vom Lastkollektiv, mit dem der Kugeltrieb belastet wird, durch eine geeignete Wahl des im Bereich der axialen Enden der Lenkmutter nach außen verlagerten Gewindegangs erfolgen.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, den Grad der Ungleichmäßigkeit der Lastaufteilung im Kugeltrieb zu reduzieren und damit dessen Tragfähigkeit zu verbessern.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen. Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzipmäßig dargestellt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine prinzipmäßig dargestellte erfindungsgemäße Zahnstangenlenkung.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • Das Prinzip und die Funktionsweise von Zahnstangenlenkungen ist aus dem allgemeinen Stand der Technik, beispielsweise der DE 103 10 492 A1 , hinlänglich bekannt, weshalb nachfolgend nur auf die für die Erfindung wesentlichen Elemente näher eingegangen wird.
  • Die Figur zeigt eine elektrisch unterstützte Zahnstangenlenkung für Kraftfahrzeuge. Eine die Lenkbewegung des Fahrers unterstützende Kraft wird dabei von einem Elektromotor 1 erzeugt und mittels eines Riemengetriebes 2 über eine Kugelgewindeeinrichtung 3 auf eine Zahnstange 4 zum Auslenken von nicht dargestellten Fahrzeugrädern übertragen. Die Bewegungs- und Kraftübertragung von der Zahnstange 4 auf die Fahrzeugräder erfolgt dabei über Spurstangen, welche in der Regel nicht parallel (Positionen 5, 6) zur Zahnstangenachse 4a liegen, sondern gegenüber der Zahnstangenachse 4a einen Knickwinkel (Positionen 7, 8) bzw. eine Pfeilung aufweisen. Der Knickwinkel 7, 8 belastet dabei die Zahnstange 4 und somit auch die Kugelgewindeeinrichtung 3 mit einer Querkraft "Q" und einem Biegemoment "B", welche zusätzlich zu der Axialkraft "A" wirken.
  • Die Kugelgewindeeinrichtung 3 weist eine Lenkmutter 9 und eine Gewindespindel 10 auf, deren Gewindegänge 9a, 10a über Kugeln 11 eines Kugeltriebs in Eingriff stehen. Dabei ist die Zahnstange 4 über eine definierte Länge als Gewindespindel 10 ausgeführt. Die Lenkmutter 9 ist drehbar in einem Lenkgehäuse 25 gelagert.
  • Der Gewindegang 9a der Lenkmutter 9 ist im in axialer Richtung mittleren Bereich 12 zylindrisch ausgebildet und zu den axialen Enden 13 der Lenkmutter 9 radial nach außen verlagert. Der Gewindegang 9a ist dabei in den Endbereichen 13 der Lenkmutter 9 fortschreitend weiter nach außen verlagert und weist konische Endenkorrekturen 14, 15 auf. Das Radialspiel der Kugeln 11 nimmt somit von dem axial mittleren Bereich 12 zu den axialen Enden 13 der Lenkmutter 9 zu. Der Grad der Ungleichmäßigkeit der Lastaufteilung, die die Kugeln 11 im Kugeltrieb gemäß dem Stand der Technik abhängig von ihrer jeweiligen Position (16 bis 22) unterliegen, insbesondere die Pressungsspitzen in den Positionen 16 und 22, werden somit reduziert bzw. ausgeglichen.
  • Die Kugeln 11 und die Gewindegänge 9a bzw. 10a der Lenkmutter 9 bzw. der Gewindespindel 10 sind im Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass die Kugeln 11 im axial mittleren Bereich der Lenkmutter 9 spielfrei verlaufen.
  • Der Verlauf der konischen Endenkorrektur 14, 15 ist im Ausführungsbeispiel abhängig vom Lastkollektiv, mit dem der Kugeltrieb belastet wird, so ausgelegt, dass die Tragfähigkeit des Kugeltriebs optimiert ist.
  • Im Ausführungsbeispiel ist eine Übertragung der lenkunterstützenden Kraft von dem Elektromotor 1 auf die Kugelgewindeeinrichtung 3 mittels dem Riemengetriebe 2, welches ein dem Elektromotor 1 zugeordnetes Ritzel 23 und eine mit der Lenkmutter 9 verbundene Riemenscheibe 24 aufweist, dargestellt. Das Ritzel 23 ist dabei mit der Riemenscheibe 24 über einen – strichliniert dargestellten – Zahnriemen verbunden. Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich jedoch bei allen bekannten Übertragungsmechanismen einsetzen und ist nicht auf den Einsatz eines Riemengetriebes 2 beschränkt.
  • Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass das Radialspiel der Kugeln 11 des Kugeltriebs von dem axial mittleren Bereich 12 zu den beiden axialen Enden 13 zunimmt. Dies kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, dass die Gewindelaufbahn für die Kugeln 11 im Bereich der axialen Enden 13 derart vergrößert ist, dass die Kugeln 11 ein größeres Radialspiel haben, wodurch sich die Zahnstange 4 zunächst nahezu frei innerhalb des Bereichs der Lenkmutter 9 verformen kann.

Claims (8)

  1. Zahnstangenlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Elektromotor, welcher eine lenkunterstützende Kraft mittels einer Kugelgewindeeinrichtung auf eine Zahnstange zum Auslenken von Fahrzeugrädern überträgt, wobei die Kugelgewindeeinrichtung eine Lenkmutter und eine Gewindespindel aufweist, die einen Gewindegänge über Kugeln eines Kugeltriebs miteinander in Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindegang (9a) der Lenkmutter (9) derart ausgebildet ist, dass das Radialspiel der Kugeln (11) des Kugeltriebs von einem axial mittleren Bereich (12) zu den axialen Enden (13) der Lenkmutter (9) zunimmt.
  2. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindegang (9a) der Lenkmutter (9) von einem axial mittleren Bereich (12) zu den axialen Enden (13) der Lenkmutter (9) radial nach außen verlagert ist.
  3. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Verlagerung des Gewindegangs (9a) nach außen fortschreitend erfolgt.
  4. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindegang (9a) der Lenkmutter (9) von dem axial mittleren Bereich (12) zu den axialen Enden (13) der Lenkmutter (9) konisch nach außen verläuft.
  5. Zahnstangenlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindegang (9a) der Lenkmutter (9) im axial mittleren Bereich (12) der Lenkmutter (9) zylindrisch ausgebildet ist.
  6. Zahnstangenlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln (11) und die Gewindegänge (9a bzw. 10a) die Lenkmutter (9) und der Gewindespindel (10) derart ausgebildet sind, dass die Kugeln (11) im axial mittleren Bereich (12) der Lenkmutter (9) spielfrei laufen.
  7. Zahnstangenlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialspiel der Kugeln (11) im Bereich der axialen Enden (13) durch eine gewünschte Tragfähigkeit des Kugeltriebs bestimmt ist.
  8. Zahnstangenlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung der lenkunterstützenden Kraft des Elektromotors (1) auf die Kugelgewindeeinrichtung (3) ein Riemengetriebe (2) vorgesehen ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102008049116A1 (de) * 2008-09-26 2010-04-01 Volkswagen Ag Kugelgewindetrieb und elektromechanische Fahrzeuglenkung mit einem solchen

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008017237A1 (de) * 2008-04-04 2009-10-08 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Reformer
DE102008017237B4 (de) 2008-04-04 2022-02-10 Eberspächer Climate Control Systems GmbH & Co. KG Reformer und Brennstoffzellensystem
DE102008049116A1 (de) * 2008-09-26 2010-04-01 Volkswagen Ag Kugelgewindetrieb und elektromechanische Fahrzeuglenkung mit einem solchen

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