DE102008002289A1 - Steering system, particularly toothed rack power steering for passenger vehicle, has movable bolt of axially undisplaceable screw nut supported in frame, where movable bolt is driven by servo motor, and has axially displaced component - Google Patents

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Abstract

The steering system (1) has a movable bolt (3) of an axially undisplaceable screw nut (5) supported in a frame (4). The movable bolt is driven by a servo motor (2), and has an axially displaced component (6). A thread (7) is in contact with a screw nut thread (8) of the screw nut. The screw nut thread and the screw nut of the movable bolt are formed as a movable thread, without intermediate layer of a rolling body. The screw or the screw nut thread is manufactured from steel and is executed as metal-plastic compound.

Description

Die Erfindung betrifft eine Servolenkung, insbesondere eine Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, mit einer von einem Servomotor angetriebenen Bewegungsschraube, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a power steering, in particular a power steering system for a vehicle, with one driven by a servomotor Motor screw, according to the preamble of claim 1.

Die DE 103 10 492 A1 beschreibt eine elektrische Servolenkung wobei ein Servomotor ein axial verlagerbares Bauteil antreibt, das mit seinem Kugelgewinde in Eingriff mit einem Kugelgewinde einer axial unverschieblich in einem Gestell gelagerten Mutter ist. Die Mutter ist über ein Radial-Festlager an dem Gestell abgestützt und gelagert.The DE 103 10 492 A1 describes an electric power steering system wherein a servo motor drives an axially displaceable member which is with its ball screw into engagement with a ball screw of a nut axially fixedly mounted in a frame. The nut is supported and mounted on the frame via a radial bearing.

Nachteilig bei dem Stand der Technik ist, dass das Kugelumlaufgewinde der Bewegungsschraube aufwändig in der Herstellung und der Montage ist.adversely in the prior art is that the ball screw of the motion screw consuming in the manufacture and the assembly is.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine einfach herzustellende Servolenkung anzugeben.Of the Invention is based on a simple to manufacture the task Specify power steering.

Die Aufgabe wird mit einer Servolenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The Task is with a power steering with the features of the claim 1 solved.

Dadurch dass das Muttergewinde und das Gewinde des axial verlagerbaren Bauteils der Bewegungsschraube als ein Bewegungsgewinde ausgeführt ist, das ein- oder mehrgängig gebildet sein kann und deren Komponenten ohne Zwischenlage von Wälzkörpern eine Gleitpaarung bilden, ist eine einfache, spielfreie Möglichkeit der Darstellung der Servolenkung gegeben.Thereby that the nut thread and the thread of the axially displaceable component the motion screw designed as a movement thread is that can be formed one or more continuous and their Components without interposition of rolling elements forming a sliding pair is a simple, backlash-free option given the representation of the power steering.

Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.preferred Designs emerge from the dependent claims.

Es kann zweckmäßig sein, das Muttergewinde aus einem elastisch oder starr erstarrenden Werkstoff zu bilden.It may be appropriate, the nut thread of a elastic or rigid solidifying material to form.

Zumindest die Oberflächen oder die ganzen Gewinde können aus demselben Werkstoff oder aus einer geeigneten Werkstoffpaarung unterschiedlicher Werkstoffe gebildet sein. So eignet sich beispielsweise für das axial verlagerbare Bauteil Stahl und für das Muttergewinde ein poröses, vorzugsweise ölgetränktes Sinterbauteil, wie z. B. Fe-Cu, Cu-Sn, Cu-C-MoS2 oder Co-Mo-Si.At least the surfaces or the entire thread can be formed from the same material or from a suitable material combination of different materials. Thus, for example, for the axially displaceable component steel and the female thread is a porous, preferably oil impregnated sintered component such. Fe-Cu, Cu-Sn, Cu-C-MoS 2 or Co-Mo-Si.

Es kann zweckmäßig sein, das Gewinde des axial verlagerbaren Bauteiles oder das Muttergewinde aus einem Polymer-Kunststoff, insbesondere aus einem Hochleistungskunststoff mit hoher Grundfestigkeit zu bilden. Besonders geeignet sind hierbei Hochtemperatur-Thermoplaste, die eine hervorragende chemische Beständigkeit und Stabilität haben. Einige dieser Thermoplaste bieten sich als Werkstoff für Bewegungsschrauben mit Gleitpaarung an, da sie hohe Belastungen ertragen können und gleichzeitig gute tribologische Eigenschaften besitzen (niedriger Reibungskoeffizient, Verschleißfestigkeit, kein Stick-Slip). Die Reibungskoeffizienten einiger Hochtemperatur-Thermoplaste liegen nur unwesentlich höher als die herkömmlicher Lagerwerkstoffe und können durch Zusatzstoffe noch verbessert werden.It may be appropriate, the thread of the axially displaceable Component or the female thread of a polymer plastic, in particular Made of a high performance plastic with high basic strength. Particularly suitable here are high-temperature thermoplastics, the excellent chemical resistance and stability to have. Some of these thermoplastics are suitable as material for Movement screws with sliding on, since they are high loads can endure and at the same time good tribological properties own (low coefficient of friction, wear resistance, no stick-slip). The friction coefficients of some high-temperature thermoplastics are only slightly higher than the conventional ones Bearing materials and can be improved by additives become.

Für Gleitanwendungen wie in einer Bewegungsschraube eignen sich vor allem modifizierte, teilkristalline Hochtemperatur-Thermoplaste, wie Polyarylether-Kunststoff (PAEK) oder Polyphenylensulfid-Kunststoff.For Sliding applications such as in a motion screw are suitable all modified, semi-crystalline high-temperature thermoplastics, such as polyarylether plastic (PAEK) or polyphenylene sulphide plastic.

Teilkristalline Polyamide, wie PA 66 besitzen eine hohe Festigkeit, gute bis sehr gute Schlagzähigkeit und gute Gleit- und Verschleißeigenschaften. Sie lassen sich bis etwa 120°C Dauertemperatur einsetzen. Polyaryletherketon-Kunststoff eignet sich grundsätzlich ebenso zur Darstellung des Gewindes oder des Muttergewindes oder zur Darstellung zumindest der Oberflächen der erwähnten Gewinde. Sie erhalten ihre gute Festigkeitseigenschaften und Gleit- und Verschleißverhalten bis zu Temperaturen von 250°C. Als Beispiele gelten Polyetherketon (PEK), Polyetheretherketon (PEEK) und Polyetherketonetherketonketone (PEKEKK). Polyphenylensulfid-Kunststoffe besitzen sehr hohe Festigkeit und Steifigkeit, sowie gute Gleiteigenschaften und können bis etwa 230°C Dauertemperatur eingesetzt werden, weshalb sie auch zur Darstellung des Gewindes des axial verlagerbaren Bauteils oder des Muttergewindes oder zumindest zur Darstellung der Oberfläche des Gewindes eignen.Semi-crystalline Polyamides such as PA 66 have high strength, good to very good good impact resistance and good sliding and wear properties. They can be used up to about 120 ° C continuous temperature. Polyaryletherketone plastic is basically suitable also for the representation of the thread or the nut thread or for displaying at least the surfaces of the mentioned Thread. They get their good strength properties and slip resistance and wear behavior up to temperatures of 250 ° C. When Examples are polyether ketone (PEK), polyetheretherketone (PEEK) and polyether ketone ether ketone ketones (PEKEKK). Have polyphenylene sulfide plastics very high strength and rigidity, as well as good sliding properties and can be used up to about 230 ° C continuous temperature which is why they are also used to represent the thread of the axial movable component or the nut thread or at least for Representation of the surface of the thread are suitable.

Thermoplastisch verarbeitbare Fluorkunststoffe wie Ethylen/Tetrafluorethylen- oder Polyethylenterephtalat-Kunststoffe eignen sich zur Darstellung des Gewindes und Muttergewindes ebenso.thermoplastic Processable fluoroplastics such as ethylene / tetrafluoroethylene or Polyethylene terephthalate plastics are suitable for the presentation of Thread and nut thread as well.

Wird die Bewegungsschraube mit einer Trockenlauf-Paarung von Gewinde und Muttergewinde dargestellt, so ist es zweckmäßig, diese als Metall-Kunststoff- Verbund zu bilden, wobei Metall, wie Stahl oder Bronze als Grundwerkstoff dient, auf die eine poröse Bronzeschicht aufgespritzt sein kann. In die Poren dieser Bronzeschicht ist eine Mischung beispielsweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE) und Zusätze eingebracht.Becomes the motion screw with a dry-running mating thread and female thread, so it is appropriate to form these as a metal-plastic composite, using metal, such as steel or bronze serves as a base material on which a porous Bronze layer can be sprayed on. In the pores of this bronze layer is a mixture of, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE) and additives introduced.

Um eine spielfreie Gleitpaarung zwischen dem Muttergewinde und dem Gewinde zu ermöglichen ist, es zweckmäßig, das Muttergewinde auf das Gewinde aufzuspritzen.Around a play-free sliding pair between the nut thread and the To allow threading, it is expedient the nut thread on the thread aufzuspritzen.

Die Bewegungsschraube kann als ein Trapezgewinde, oder als ein Flachgewinde oder als ein Sägezahngewinde oder als ein Spitzgewinde oder als beliebige andere Gewindeform gebildet sein, wobei es zweckmäßig sein kann, zwischen den Oberflächen des Muttergewindes und des Gewindes des axial verlagerbaren Bauteils Schmierstoff einzubringen.The motion screw may be in the form of a trapezoidal thread, or a flat thread or a serrated thread or a pointed thread or be formed as any other thread shape, it may be appropriate to introduce lubricant between the surfaces of the nut thread and the thread of the axially displaceable component.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Servolenkung als elektrische Überlagerungslenkung oder als elektrische Hilfskraftlenkung ohne Überlagerungsfunktion ausgeführt.In a particularly preferred embodiment is the Power steering as electrical superposition steering or as electric power steering without overlay function executed.

Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben.The Invention will now be closer with reference to an embodiment described and reproduced with reference to the accompanying drawings.

In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:

1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Servolenkung, 1 a longitudinal section through a power steering according to the invention,

1a einen teilweisen Querschnitt durch eine Bewegungsschraube der Servolenkung in 1 mit Trapezgewinde, 1a a partial cross section through a motion screw of the power steering in 1 with trapezoidal thread,

1b einen teilweisen Querschnitt durch eine Bewegungsschraube der Servolenkung in 1 mit Flachgewinde, 1b a partial cross section through a motion screw of the power steering in 1 with flat thread,

1c einen teilweisen Querschnitt durch eine Bewegungsschraube der Servolenkung in 1 mit Sägezahngewinde. 1c a partial cross section through a motion screw of the power steering in 1 with sawtooth thread.

1d einen teilweisen Querschnitt durch eine Bewegungsschraube der Servolenkung in 1 mit Spitzgewinde. 1d a partial cross section through a motion screw of the power steering in 1 with pointed thread.

In 1 ist in einem teilweisen Längsschnitt eine als Zahnstangen-Hilfskraftlenkung gebildete elektrische Servolenkung 12 für einen Personenkraftwagen gezeigt. In einem als zylinderförmigen Lenkgetriebegehäuse 13 gebildeten Gestell 4 eines Lenkgetriebes 14 ist ein als Zahnstange 15 gebildetes, axial verlagerbares Bauteil 6 gelagert. Parallel zu der Zahnstange 15 ist an einem Radialflansch 16 eines Gehäusedeckels 17 des Lenkgetriebes 14 ein elektrischer Servomotor 2 mit seinem Gehäuse 18 durch Schraubbolzen 19 festgelegt. Die Zahnstange 15 kämmt an einem Verzahnungsabschnitt 20 mit einem Ritzel 21 einer Lenkwelle und weist ein Gewinde 7 an einem Spindelabschnitt 22 auf, welches in Eingriff mit einem als Bewegungsgewinde ohne Wälzkörper gebildeten Muttergewinde 8 einer Mutter 5 ist. Die Mutter 5 ist drehfest mit einer Zahnriemenscheibe verbunden, die Teil eines in dem Gehäusedeckel 17 untergebrachten Zugmittelgetriebes ist, über das der elektrische Servomotor 2 die so gebildete Bewegungsschraube 3 antreibt.In 1 is in a partial longitudinal section of an electric power steering formed as a rack power steering system 12 shown for a passenger car. In a cylindrical steering gear housing 13 formed frame 4 a steering gear 14 is as a rack 15 formed, axially displaceable component 6 stored. Parallel to the rack 15 is on a radial flange 16 a housing cover 17 of the steering gear 14 an electric servomotor 2 with his case 18 by bolt 19 established. The rack 15 meshes with a gearing section 20 with a pinion 21 a steering shaft and has a thread 7 at a spindle section 22 which engages with a nut thread formed as a movement thread without rolling elements 8th a mother 5 is. The mother 5 is rotatably connected to a toothed belt pulley, the part of a in the housing cover 17 accommodated Zugmittelgetriebes is about which the electric servomotor 2 the movement screw thus formed 3 drives.

Die 1a, 1b, 1c und 1d zeigen Beispiele von Bewegungsgewindes wie etwa ein Trapezgewinde 9, ein Flachgewinde 10, ein Sägezahngewinde 11 oder ein Spitzgewinde 23.The 1a . 1b . 1c and 1d show examples of movement thread such as a trapezoidal thread 9 , a flat thread 10 , a sawtooth thread 11 or a pointed thread 23 ,

Das Muttergewinde 8 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Thermoplast-Kunststoff direkt auf das Gewinde 4 des Spindelabschnittes 22 aufgespritzt und bildet eine Trockenlaufpaarung mit dem aus Stahl gebildeten Gewinde 7 des Spindelabschnittes 22.The nut thread 8th is in the embodiment shown from a thermoplastic resin directly on the thread 4 of the spindle section 22 sprayed on and forms a dry-running combination with the thread formed from steel 7 of the spindle section 22 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 10310492 A1 [0002] DE 10310492 A1 [0002]

Claims (16)

Servolenkung, insbesondere Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, mit einer von einem Servomotor (2) angetriebenen Bewegungsschraube (3) aus einer axial unverschieblich in einem Gestell (4) gelagerten Mutter (5) und einem axial verlagerbaren Bauteil (6), dessen Gewinde (7) mit einem Muttergewinde (8) der Mutter (5) in Eingriff ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Muttergewinde (8) und das Gewinde (7) der Bewegungsschraube (3) als ein Bewegungsgewinde, ohne Zwischenlage von Wälzkörpern gebildet ist.Power steering, in particular power steering for a vehicle, with one of a servomotor ( 2 ) driven motion screw ( 3 ) from an axially immovable in a frame ( 4 ) stored mother ( 5 ) and an axially displaceable component ( 6 ) whose thread ( 7 ) with a female thread ( 8th ) mother ( 5 ) is engaged, characterized in that the nut thread ( 8th ) and the thread ( 7 ) of the motion screw ( 3 ) is formed as a movement thread, without interposition of rolling elements. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Muttergewinde (8) aus einem elastisch oder starr erstarrenden Werkstoff gebildet ist.Power steering system according to claim 1, characterized in that the nut thread ( 8th ) is formed of an elastically or rigidly solidifying material. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Oberflächen des Gewindes (7) und des Muttergewindes (8) aus verschiedenen Werkstoffen gebildet sind.Power steering system according to claim 1, characterized in that at least the surfaces of the thread ( 7 ) and the nut thread ( 8th ) are formed of different materials. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (7) und/oder das Muttergewinde (8) aus Stahl gebildet ist.Power steering system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the thread ( 7 ) and / or the nut thread ( 8th ) is made of steel. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (7) und/oder das Muttergewinde (8) aus einem Polymer-Werkstoff gebildet ist.Power steering system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the thread ( 7 ) and / or the nut thread ( 8th ) is formed of a polymer material. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (7) und/oder das Muttergewinde (8) aus einem Hochtemperatur-Thermoplast gebildet ist.Power steering system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the thread ( 7 ) and / or the nut thread ( 8th ) is formed of a high temperature thermoplastic. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (7) und/oder das Muttergewinde (8) aus einem ungefüllten, unverstärkten Polyamid-66-Typ gebildet ist.Power steering system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the thread ( 7 ) and / or the nut thread ( 8th ) is formed from an unfilled, unreinforced polyamide-66 type. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (7) und/oder das Muttergewinde (8) aus einem Polyaryletherketon- Kunststoff gebildet ist oder Anteile eines Polyaryletherketon-Kunststoffs aufweist.Power steering system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the thread ( 7 ) and / or the nut thread ( 8th ) is formed from a polyaryletherketone plastic or has portions of a polyaryletherketone plastic. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (7) und/oder das Muttergewinde (8) aus einem Polyphenylensulfidkunststoff gebildet ist.Power steering system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the thread ( 7 ) and / or the nut thread ( 8th ) is formed from a Polyphenylensulfidkunststoff. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (7) und/oder das Muttergewinde (8) aus einem Ethylen/Tetrafluorethylen-Kunststoff oder Polyethylenterephtalat-Kunststoff gebildet ist.Power steering system according to one of claims 1 to 9, characterized in that the thread ( 7 ) and / or the nut thread ( 8th ) is formed from an ethylene / tetrafluoroethylene plastic or polyethylene terephthalate plastic. Servolenkung nach einem der Anspräche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (7) und/oder das Muttergewinde (8) als Metall-Kunststoff-Verbund ausgeführt ist.Power steering system according to one of the claims 1 to 10, characterized in that the thread ( 7 ) and / or the nut thread ( 8th ) is designed as a metal-plastic composite. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (7) und das Muttergewinde (8) eine trockene Gleitpaarung bilden.Power steering system according to one of claims 1 to 11, characterized in that the thread ( 7 ) and the nut thread ( 8th ) form a dry sliding pair. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Muttergewinde (8) auf das Gewinde (7) des axial verlagerbaren Bauteiles (6) aufgespritzt ist.Power steering system according to one of claims 1 to 12, characterized in that the nut thread ( 8th ) on the thread ( 7 ) of the axially displaceable component ( 6 ) is sprayed on. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsschraube (3) als ein Trapezgewinde (9), oder als ein Flachgewinde (10) oder als ein Sägezahngewinde (11) oder als ein Spitzgewinde (23) oder als beliebige andere Gewindeform gebildet ist.Power steering system according to one of claims 1 to 13, characterized in that the movement screw ( 3 ) as a trapezoidal thread ( 9 ), or as a flat thread ( 10 ) or as a sawtooth thread ( 11 ) or as a pointed thread ( 23 ) or formed as any other thread shape. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Oberflächen des Muttergewindes (8) und des Gewindes (7) ein Schmierstoff eingebracht ist.Power steering system according to one of claims 1 to 14, characterized in that between the surfaces of the nut thread ( 8th ) and the thread ( 7 ) A lubricant is introduced. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Servolenkung (1) eine elektrische Überlagerungslenkung, oder eine elektrische Servolenkung (13) ist.Power steering system according to one of claims 1 to 15, characterized in that the power steering ( 1 ) an electric power steering, or an electric power steering ( 13 ).
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DE102021213941B3 (en) 2021-12-08 2023-03-30 Zf Friedrichshafen Ag Actuator of a steer-by-wire steering and steer-by-wire steering

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