DE102006044278A1

DE102006044278A1 - Fahrzeuglenkung

Info

Publication number: DE102006044278A1
Application number: DE200610044278
Authority: DE
Inventors: Bernd Hruschka; Georg Patzer; Heinz Schnabel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2008-04-03

Abstract

Eine Fahrzeuglenkung mit einer Zahnstange (2) zur Übertragung eines Lenkbefehls an die Fahrzeugräder weist zusätzlich eine Dämpfungsvorrichtung (21) auf. Diese umfasst ein radial an die Zahnstange anpressbares Andruckelement (22) sowie Mittel (23) zur Beaufschlagung des Andruckelements (22) mit einer Anpresskraft. Dies ermöglicht eine aktive Dämpfung von Axialschwingungen unmittelbar an der Zahnstange (2), so dass diese nicht mehr an das Lenkrad (6) übertragen werden. Für den Fahrer ergibt sich damit eine verbesserte Haptik der Lenkung. Durch die Unterdrückung von Axialschwingungen wird überdies das Geradeauslaufverhalten verbessert. Zudem wird die Lenkung weniger stoßempfindlich.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einer Fahrzeuglenkung mit einer Zahnstange zur Übertragung eines Lenkbefehls an die lenkbaren Räder eines Fahrzeugs.
Bei derartigen Lenkungen können an der Zahnstange aus unterschiedlichen Gründen Axialschwingungen auftreten, die sich am Lenkrad als Drehschwingungen bemerkbar machen. Überdies können über die Zahnstange und die Lenksäule Stöße an das Lenkrad übertragen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Fahrzeuglenkung der eingangs genannten Art unerwünschte Lenkeinflüsse zu unterdrücken.
Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeuglenkung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Lenkung zeichnet sich durch eine Dämpfungsvorrichtung aus, die ein radial an die Zahnstange anpressbares Andruckelement sowie Mittel zur Beaufschlagung des Andruckelements mit einer Anpresskraft aufweist.
Dies ermöglicht eine aktive Dämpfung von Axialschwingungen unmittelbar an der Zahnstange, so dass solche nicht mehr an das Lenkrad übertragen werden. Für den Fahrer ergibt sich damit eine verbesserte Haptik der Lenkung. Durch die Unterdrückung von Axialschwingungen wird überdies das Geradeauslaufverhalten verbessert. Zudem wird die Lenkung hierdurch weniger stoßempfindlich.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine schematische Ansicht einer Fahrzeuglenkung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine Detailansicht einer Dämpfungsvorrichtung nach der Erfindung, und in
3 eine schematische Ansicht einer Fahrzeuglenkung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das Ausführungsbeispiel in den 1 und 2 zeigt eine Fahrzeuglenkung 1 mit einer Zahnstange 2, die über Spurstangen 3 mit Fahrzeugrädern 4 lenkverstellbar gekoppelt ist. An der Zahnstange 2 greift ein Lenkungsritzel 5 an, über das ein vom Fahrer am Lenkrad 6 eingebrachter Lenkbefehl in eine Axialbewegung der Zahnstange 2 umgesetzt und von dieser an die Fahrzeugräder 4 übertragen wird.
Weiterhin umfasst die Fahrzeuglenkung 1 eine Hydraulikeinheit 7, mit der in Abhängigkeit eines vom Fahrer aufgebrachten Lenkbefehls an der Zahnstange 2 eine den Fahrer unterstützende Hilfskraft erzeugt werden kann. Hierzu kann beispielsweise das vom Fahrer am Lenkrad 6 aufgebrachte Lenkmoment M und/oder der am Lenkrad 6 aufgebrachte Lenkwinkel Θ erfasst und an ein Steuergerät 8 der Lenkung 1 übermittelt werden. Zudem können für die Bestimmung der Hilfskraft die Fahrzeuggeschwindigkeit v sowie gegebenenfalls weitere Fahrzeugparameter berücksichtigt werden.
Die Hydraulikeinheit 7 umfasst einen Druckerzeuger 9, beispielsweise eine Pumpe, die über ein Druckmittelreservoir 10 versorgt wird. Über ein Druckregelventil 11, das durch das Steuergerät 8 betätigt wird, kann der Vordruck in der Hydraulikeinheit 7 eingestellt werden. Hierdurch kann beispielsweise bei geringen Fahrgeschwindigkeiten und einem großen Lenkwinkel ein höherer Vordruck und bei hohen Fahrgeschwindigkeiten und einem kleinen Lenkwinkel ein niedrigerer Vordruck eingestellt werden, um den Fahrer optimal zu unterstützen.
Die Hydraulikeinheit 7 umfasst weiterhin eine doppeltwirkende Zylinder-Kolben-Anordnung 12, die an der Zahnstange 2 angreift. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Abschnitt 13 der Zahnstange 2 als Kolbenstange ausgebildet, an der ein Kolben 14 vorgesehen ist. Dieser Kolben 14 teilt einen stationären Zylinder 15 in zwei Kammern 16 und 17, die jeweils über eine Druckleitung 18 bzw. 19 mit einem Drehschieberventil 20 verbunden sind. Über das Drehschieberventil 20 kann in Abhängigkeit der Drehrichtung am Lenkrad 6 der Vordruck entweder der einen oder der anderen Kammer 16 bzw. 17 zugeführt werden, um den Fahrer in der richtigen Richtung zu unterstützen, wobei gleichzeitig die andere Kammer 17 bzw. 16 in das Reservoir 10 entlastet wird.
Weiterhin ist an der Lenkung eine Dampfungsvorrichtung 21 vorgesehen, die in 2 näher dargestellt ist. Die Dampfungsvorrichtung 21 weist ein radial an die Zahnstange 2 anpressbares Andruckelement 22 auf, sowie ferner Mittel 23 zur Beaufschlagung des Andruckelements 22 mit einer Anpresskraft. Über das Andruckelement 22 ist es möglich, an der Zahnstange 2 auftretende Axialschwingungen aktiv zu dämpfen, indem das Andruckelement 22 mit Kraft seitlich gegen die Zahnstange 2 gedrückt wird.
Die Dämpfung kann hierbei kontinuierlich vorgesehen werden. Weiterhin ist es möglich, eine Dämpfung lediglich dann vorzunehmen, wenn schwingungskritische Situationen zu erwarten sind, was beispielsweise aus den im Steuergerät 8 anliegenden Parametern abgeschätzt werden kann, oder aber, wenn tatsächlich Schwingungen auftreten, die beispielsweise über einen entsprechenden Sensor messbar sind. In den beiden letztgenannten Fällen ist überdies eine steuernde oder regelnde Einflussnahme möglich.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Andruckelement 22 in einem Block 24 radial bewegbar gehalten, über den gleichzeitig in Verbindung mit Wellendichtringen 25 und 26 der Zylinder 15 bzw. ein Lenkgetriebegehause 27 abgedichtet wird. Das Andruckelement 22 wird radial außenseitig mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt und so gegen die Zahnstange 2 gedrückt. Die Druckzufuhr kann hierbei durch den Block 24 sowie das Lenkgetriebegehause 27 erfolgen, in denen entsprechende Kanäle ausgebildet sind.
Vorzugsweise ist das Andruckelement 22 ringartig um die Zahnstange 2 herum angeordnet, so dass sich die radialen Kräfte gegeneinander aufheben.
Über ein nicht dargestelltes Ventil kann gegebenenfalls die Druckzufuhr zu- und ausgeschaltet werden. Überdies ist es denkbar, über ein Ventil das Ausmaß der Druckzufuhr und damit die Anpresskraft einstellbar zu gestalten.
Der hydraulische Druck wird unmittelbar aus der Hydraulikeinheit 7 bereitgestellt. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird hierzu der Vordruck der Hydraulikeinheit 7 abgegriffen und über eine Leitung 28 an das Andruckelement 22 übertragen.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel in 1 ist das Andruckelement 22 in der Zylinder-Kolben-Anordnung 12 angeordnet. Insbesondere kann das Andruckelement 22, wie in 2 gezeigt, an einem Dichtungsende derselben montiert werden. Es ist jedoch auch möglich, das Andruckelement 22 außerhalb der Zylinder-Kolben-Anordnung 12 an einem Kolbenstangenabschnitt 13 der Zahnstange 2 anzuordnen. Der Block 24 ist in diesen Fall fahrzeugseitig festzulegen.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Fahrzeuglenkung 1, bei dem gleichartige Komponenten mit den oben eingeführten Bezugszeichen versehen sind. Die Fahrzeuglenkung nach dem weiteren Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel vor allem dadurch, dass dem Andruckelement 22 als hydraulischer Druck der Rücklaufdruck der Hydraulikeinheit 7 zugeführt wird. Dieser wird mittels einer Druckleitung 29 in einem Leitungsabschnitt 30, der das Drehschieberventil 20 mit dem Reservoir 10 verbindet, abgegriffen. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist in 3 ferner die Möglichkeit gezeigt, die Dämpfungsvorrichtung 21 mit einem Andruckelement 22 außerhalb der Zylinder-Kolben-Anordnung 12 anzuordnen.
Weiterhin ist es möglich, eine Dämpfungsvorrichtung 21 der vorstehend erläuterten Art sowohl mit dem Vordruck als auch dem Rücklaufdruck der Hydraulikeinheit 7 zu beaufschlagen. Über eine geeignete Ventileinrichtung, die gegebenenfalls über das Steuergerät 8 betätigt wird, kann zwischen den unterschiedlichen Drücken hin und her geschaltet werden.
Vorstehend wurde eine Lenkung mit lediglich einer Dämpfungsvorrichtung 21 beschrieben. Es ist jedoch auch möglich, an einer solchen mehrere Dämpfungseinrichtungen 21 vorzusehen, die wahlweise innerhalb oder außerhalb der Zylinder-Kolben-Anordnung 12 an der Zahnstange 2 angebracht werden können.
Anstelle über eine hydraulischen Druckbeaufschlagung kann die Anpresskraft an dem Andruckelement 22 auch über eine elektrische oder magnetische Betätigungseinrichtung erzeugt werden.

1: Fahrzeuglenkung
2: Zahnstange
3: Spurstange
4: Fahrzeugrad
5: Ritzel
6: Lenkrad
7: Hydraulikeinheit
8: Steuergerät
9: Druckerzeuger
10: Reservoir
11: Druckregelventil
12: Zylinder-Kolben-Anordnung
13: Kolbenstangenabschnitt
14: Kolben
15: Zylinder
16: Kammer
17: Kammer
18: Leitung
19: Leitung
20: Drehschieberventil
21: Dämpfungsvorrichtung
22: Andruckelement
23: Mittel zur Beaufschlagung des Andruckelements 22 mit einer Anpresskraft
24: Block
25: Wellendichtring
26: Wellendichtring
27: Lenkgetriebegehäuse
28: Druckleitung
29: Druckleitung
30: Rücklaufleitung

Claims

Fahrzeuglenkung mit einer Zahnstange (2) zur Übertragung eines Lenkbefehls an die lenkbaren Räder eines Fahrzeugs, gekennzeichnet durch eine Dämpfungsvorrichtung (21) mit einem radial an die Zahnstange anpressbaren Andruckelement (22) und Mittel (23) zur Beaufschlagung des Andruckelements (22) mit einer Anpresskraft.
Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Andruckelement (22) mit einem hydraulischem Druck beaufschlagbar ist.
Fahrzeuglenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Zahnstange (2) eine Hydraulikeinheit (7) mit einer Zylinder-Kolben-Anordnung (12) angreift, um eine Hilfskraft bereitzustellen, und das Andruckelement (22) mit einem Vorlaufdruck der Zylinder-Kolben-Anordnung (12) beaufschlagbar ist.
Fahrzeuglenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufdruck in der Hydraulikeinheit (7) in Abhängigkeit eines vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkels und/oder Lenkmoments eingestellt wird.
Fahrzeuglenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Zahnstange (2) eine Hydraulikeinheit (7) mit einer Zylinder-Kolben-Anordnung (12) angreift, um eine Hilfskraft bereitzustellen, und das Andruckelement (22) mit einem Rücklaufdruck der Zylinder-Kolben-Anordnung (12) beaufschlagbar ist.
Fahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Andruckelement (22) kontinuierlich mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt ist.
Fahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagung des Andruckelements (22) zu- und ausschaltbar ist.
Fahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpresskraft des Andruckelements (22) über eine Ventileinrichtung in ihrer Höhe einstellbar ist.
Fahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Andruckelement (22) an einem Kolbenstangenabschnitt (13) der Zahnstange (2) angeordnet ist.
Fahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Andruckelement (22) innerhalb des Zylinders (15) der Zylinder-Kolben-Anordnung (12) angeordnet ist.
Fahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Andruckelement (22) außerhalb der Zylinder-Kolben-Anordnung (12) angeordnet ist.
Fahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Andruckelement (22) als Kolben ausgeführt ist, das in einem Block (24) radial zur Zahnstange (2) bewegbar gehalten ist.