DE102007047827A1

DE102007047827A1 - Hilfskraftlenkung

Info

Publication number: DE102007047827A1
Application number: DE102007047827A
Authority: DE
Inventors: Helmut KNÖDLER
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2009-05-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung (1) für ein Fahrzeug, mit einem Servomotor (2), der mit einem Getriebezug (3) einen Aktuator (4) zur Bereitstellung einer Lenkhilfskraft bildet und dessen Lenkhilfskraft von einer Drehmoment-Sensoreinheit (5) in einem exzentrisch zu einer Lenkspindel (6)er Regelungseinrichtung (8) gesteuert wird. Um eine Hilfskraftlenkung zu schaffen, bei der mit einfachen und kostengünstigen Maßnahmen eine Lagesicherung des Gehäuses der Drehmoment-Sensoreinheit erreicht wird, ist vorgesehen, dass die Position des Gehäuses (7) der Drehmoment-Sensoreinheit (5) an einem Gehäuse (9) der Hilfskraftlenkung (1) mit Hilfe einer Zentriereinrichtung (10) bestimmt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, mit einem Servomotor, der mit einem Getriebezug einen Aktuator zur Bereitstellung einer Lenkhilfskraft bildet, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Hilfskraftlenkungen für Kraftfahrzeuge, die insbesondere als Zahnstangenlenkungen ausgebildet sind, sind bekannt. Ein Aktuator aus einem Servomotor und einem nachgelagerte Getriebezug stellt hierbei eine Lenkhilfskraft auf ein Lenkgetriebe bereit. Die Lenkhilfskraft kann auf verschiedene Weise erzeugt und auf verschiedene Weise in das Lenkgetriebe eingegeben werden. So beschreibt die US 2005/0 1727 44 A1 etwa eine elektrische Zahnstangenhilfskraftlenkung bei der ein elektrischer Servomotor mit Hilfe einer Schnecke auf seiner Welle ein Schneckenrad antreibt, das wiederum drehfest mit einer Lenkspindel verbunden ist. Die Lenkspindel dient zur Eingabe einer Lenkhilfskraft eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs und zur Eingabe der Lenkhilfskraft.
Die EP 1 225 117 B1 beschreibt eine elektrische Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, wobei ein elektrischer Servomotor ein Kegelradgetriebe antreibt, das mit einer Kugelumlaufmutter, die mit einem Zahnstangensegment eine Bewegungsschraube bildet, verbunden ist.
Die DE 103 10 492 A1 beschreibt eine Hilfskraftlenkung bei der von einem elektrischen Servomotor eine Lenkhilfskraft über ein Zugmittelgetriebe auf eine Kugelumlaufmutter und einen Spindelabschnitt einer Zahnstange aufgebracht wird.
Bei Hilfskraftlenkungen wie z. B. in der DE 103 10 492 A1 beschrieben, ist ein Drehmomentsensor zur Ansteuerung des Servomotors vorgesehen. Dabei wird das Gehäuse der Drehmoment-Sensoreinheit an ein Gehäuse der Hilfskraftlenkung insbesondere an ein Lenkgetriebegehäuse angeflanscht. Ein Drehwinkelsensor misst eine Verdrehung eines in einer Lenkspindel eingeknüpften Torsionselements, wie etwa eines Torsionsstabs. Das Gehäuse der Drehmoment-Sensoreinheit und das Lenkgetriebegehäuse weisen zur Zentrierung jeweils koaxial zu der Lenkspindelachse angebrachte Zentrier- und Dichtdurchmesser auf. Eine Verdrehung des Gehäuses der Drehmoment-Sensoreinheit relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse, vorzugsweise bedingt durch Toleranzen der Befestigungsschrauben mit zugehörigen Durchgangsbohrungen, wirkt sich dabei nicht nachteilig auf die Lagerung der Lenkspindel aus.
Drehmomentsensoren nach dem neuesten Stand der Technik benötigen jedoch radial wenig Bauraum, bis auf den notwendigen, an einer Stelle des Gehäuses der Drehmoment-Sensoreinheit zusammenfassbaren Bauraum für Elektrik, Elektronik und Kabelabgang bzw. Steckeranschluß. Diese Gehäuse für die Drehmoment-Sensoreinheiten sind daher nicht rotationssymmetrisch oder symmetrisch aufgebaut. Eine Verdrehung des Gehäuses relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse, bedingt etwa durch Toleranzen der Befestigungsschrauben mit den zugehörigen Durchgangsbohrungen, wirkt sich dabei negativ auf die Lagerung der Lenkspindel aus. Für die Funktion und die Betriebssicherheit eines Lenksystems ist dies jedoch von besonderer Bedeutung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hilfskraftlenkung zu schaffen, bei der mit einfachen und kostengünstigen Maßnahmen eine Lagesicherung des Gehäuses der Drehmoment-Sensoreinheit erreicht wird.
Die Aufgabe wird mit einer Hilfskraftlenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch daß die Position des Gehäuses der Drehmoment-Sensoreinheit an einem Gehäuse der Hilfskraftlenkung, insbesondere an einem Lenkgetriebegehäuse mit Hilfe einer Zentriereinrichtung zwischen den beiden Gehäusen definiert ist, ist sichergestellt, dass die Lenkspindel lagegerecht eingebaut ist und die Funktion der Hilfskraftlenkung gewährleistet ist.
Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Dadurch dass vorzugsweise die Zentriereinrichtung zwischen den entsprechenden Gehäuseteilen durch zumindest eine Bohrung in dem Gehäuse der Drehmoment-Sensoreinheit und zumindest eine auf dieser Bohrung zu liegen kommenden Bohrung in dem Gehäuse der Hilfskraftlenkung gebildet wird, wobei ein Sicherungselement, das vorzugsweise bolzenähnlich ist, in beiden Bohrungen gehalten ist, ist eine einfache Darstellung der Zentriereinrichtung bei der Fertigung anderer Teilbereiche an den Gehäusen möglich. Das Sicherungselement kann als Passstift oder Passschraube vorzugsweise mit einer Außenprofilierung, mit einer Rändelung etwa, versehen sein, wodurch sich insbesondere geringe Formtoleranzen oder Richtungstoleranzen der Bohrungen ausgleichen lassen.
Die Bohrungen in beiden Gehäuse haben vorzugsweise kreisrunden Querschnitt oder aber einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt, der auch eckig sein kann. Grundsätzlich ist die Montage des Sicherungselements einfach durchführbar indem es in die vorzugsweise als Sackbohrungen ausgeführten Bohrungen in den Gehäusen eingepresst oder geschlagen wird.
Es kann zweckmäßig sein, anstatt der Bohrungen eine Paßfederverbindung zwischen den Gehäusen vorzusehen. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse der Hilfskraftlenkung ein Lenkgetriebegehäuse, wobei das Gehäuse der Drehmoment-Sensoreinheit von einem Torsionselement und der Lenkspindel durchragt wird.
Die Zentriereinrichtung lässt sich bei einer solchen Hilfskraftlenkung bevorzugt etwa diametral gegenüber der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung in dem Gehäuse der Drehmoment-Sensoreinheit und/oder diametral zu einem Stecker, der aus dem Gehäuse der Drehmoment-Sensoreinheit geführt ist, anordnen. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Hilfskraftlenkung als elektrische Hilfskraftlenkung in einem Personenkraftwagen ausgebildet.
Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand beiliegender Zeichnungen wiedergegeben.
In der Zeichnung zeigt:
1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Hilfskraftlenkung,
2 einen Längsschnitt der elektrischen Hilfskraftlenkung entlang der Lenkspindelachse in 1
3 einen vergrößerten Längsschnitt durch ein Detail X in 2,
4 einen vergrößerten Längsschnitt durch ein Detail Y in 1.
In 1 ist in einer schematischen Ansicht eine als elektrische Zahnstangenlenkung 19 ausgebildete Hilfskraftlenkung 1 eines Personenkraftwagens gezeigt, die im Wesentlichen aus einem zylinderartigen Gehäuse 9, einem Lenkgetriebegehäuse 16, besteht, an dem eine Lenkspindel 6 mit einem drehfest daran angeordneten Lenkritzel 20 (vgl. 2) festgelegt ist. Das Lenkritzel 20 kämmt mit einem Verzahnungsabschnitt einer in dem Lenkgetriebegehäuse 16 axialverschieblich gelagerten Zahnstange 21, an deren Enden Spurstangenköpfe 22 zum Antrieb von Radlenkhebeln und zur Lenkwinkelverstellung gelenkter Räder angeordnet sind. Ein Aktuator 4, bestehend aus einem elektrischen Servomotor 2 und einer mit dem Servomotor 2 verbundenen Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 8, sowie einem von dem Servomotor 2 angetriebenen, als Zugmittelgetriebe 23 gebildeten Getriebezug 3, ist mit seinem Gehäuse an dem Lenkgetriebegehäuse 16 festgelegt. Der Aktuator 4 treibt eine nicht gezeigte, axial unverschieblich in dem Lenkgetriebegehäuse 16 gelagerte Kugelumlaufmutter, die mit ihrem Muttergewinde mit einem Bolzengewinde eines Spindelabschnitts der Zahnstange 21 kämmt, an.
Wie aus 2 entnehmbar ist, ist eine Drehmoment-Sensoreinheit 5 im Wesentlichen aus dem Lenkritzel 20, der Lenkspindel 6, einem als Drehstab gebildeten Torsionselement 17 und den Sensorelementen 24, 24'' in einem Gehäuse 7 der Drehmoment-Sensoreinheit 5 und in dem Lenkgetriebegehäuse 16 gelagert. Das Gehäuse 7 der Drehmoment-Sensoreinheit 5 beinhaltet ein weiteres Sensorelement 25, eine Auswerteelektronik und einen Sensoranschluß in Form eines Steckers 18.
Die Sensorelemente und der Stecker sind in und an einem zylindrischen Teil des Gehäuses 7 angeordnet, dessen Längsachse 26 mit Abstand a zu der Längsachse 27 der Lenkspindel 6 liegt. Dadurch lässt sich Bauraum sparen. Eine Lager- und Dichtstelle 28 ist ebenfalls um die exzentrische Achse 26 angeordnet.
4 zeigt die Verschraubung des Gehäuses 7 der Drehmoment-Sensoreinheit 5 mit dem Lenkgetriebegehäuse 16. Aus Montage- und Toleranzgründen ist eine Durchgangsbohrung 29 größer als der Gewindedurchmesser einer Befestigungsschraube 30, wodurch bei der Montage eine Relativbewegung zwischen dem Gehäuse 7 der Drehmoment-Sensoreinheit 5 und dem Gehäuse 9 der Hilfskraftlenkung 1 oder dem Lenkgetriebegehäuse 16 möglich ist. Da sich das Gehäuse 7 der Drehmoment-Sensoreinheit 5 bei dieser Relativbewegung jedoch um die Längsachse 26 dreht, würde es zu einem verspannten Einbau der Drehmoment-Sensoreinheit 5 kommen.
Dieser verspannte Einbau der Drehmoment-Sensoreinheit 5 würde zu einer unzulässigen Schwergängigkeit der Lenkspindel 6 führen und beeinträchtigte somit das Fahrgefühl eines Fahrers. Das Taumeln der Sensorelemente bedingt durch die nicht koaxiale Lage der Längsachse 26 beeinträchtigt die Funktion der Drehmomentsensoreinheit 5.
Um diese unerwünschte Relativbewegung bei der Montage zu verhindern, kann wie in 3 dargestellt, bei der Fertigung der Lager- und Dichtstelle 28 in dem Gehäuse 7 der Drehmoment-Sensoreinheit 5 eine Bohrung 11 und in dem Gehäuse 9 oder Lenkgetriebegehäuse 16 eine Bohrung 12 hergestellt werden. Diese Bohrungen können mit sehr geringer Form- und Lageabweichung bei der Fertigung in einer Aufspannung mit der Lager- und Dichtstelle 28 hergestellt werden.
Aufgrund der genauen Fertigung bilden die Bohrungen 11, 12 bei der Montage des Gehäuses 7 der Drehmoment-Sensoreinheit 5 einen annähernd kreisrunden Zylinder. Darin kann ein Sicherungselement 13, wie etwa ein Paßstift 14 mit einer Aussenprofilierung 15 eingebracht werden. Mit Hilfe dieser Zentriereinrichtung 10 ist die Lage der Gehäuse 7, 9 exakt und formschlüssig fixiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 2005/0172744 A1 [0002]
- EP 1225117 B1 [0003]
- DE 10310492 A1 [0004, 0005]

Claims

Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, mit einem Servomotor (2) der mit einem Getriebezug (3) einen Aktuator (4) zur Bereitstellung einer Lenkhilfskraft bildet und dessen Lenkhilfskraft von einer Drehmoment-Sensoreinheit (5) in einem exzentrisch zu einer Lenkspindel (6) angeordneten Gehäuse (7) und einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (8) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Gehäuses (7) der Drehmoment-Sensoreinheit (5) an einem Gehäuse (9) der Hilfskraftlenkung (1) mit Hilfe einer Zentriereinrichtung (10) bestimmt ist.
Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriereinrichtung (10) durch zumindest eine Bohrung (11) in dem Gehäuse (7) der Drehmoment-Sensoreinheit (5) und eine auf der Bohrung (11) zu liegen kommende Bohrung (12) in dem Gehäuse (9) der Hilfskraftlenkung (1) gebildet ist, wobei ein Sicherungselement (13) in beiden Bohrungen (11, 12) gehalten ist.
Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (13) ein Passstift (14) oder eine Passschraube ist.
Hilfskraftlenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Passstift (14) eine Außenprofilierung (15) an seiner Umfangsfläche aufweist.
Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (11, 12) einen kreisrunden Querschnitt oder einen von der Kreisform abweichenden runden oder eckigen Querschnitt aufweisen.
Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriereinrichtung (10) eine Passfederverbindung zwischen dem Gehäuse (7) der Drehmoment-Sensoreinheit (5) und dem Gehäuse (9) der Hilfskraftlenkung (1) ist.
Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9) der Hilfskraftlenkung (1) ein Lenkgetriebegehäuse (16) ist, wobei das Gehäuse (7) der Drehmoment-Sensoreinheit (5) von einem Torsionselement (17) und der Lenkspindel (6) durchragt wird.
Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriereinrichtung (10) etwa diametral gegenüber der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (8) und/oder einem Stecker (18) an dem Gehäuse (7) der Drehmoment-Sensoreinheit (5) angeordnet ist.
Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfskraftlenkung (1) eine elektrische Zahnstangenlenkung (19) ist.