DE102008002627A1 - Elektrische Servolenkung - Google Patents

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DE102008002627A1
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Helmut KNÖDLER
Michael Ochs
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Robert Bosch Automotive Steering GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Lenkstange (5), welche wenigstens einen Spindelabschnitt (9) als Teil eines Kugelmutter-Spindel-Getriebes (12) aufweist. Vorgesehen ist ein Elektromotor (3), welcher mittels eines Zugmittelgetriebes (8) eine Kraft auf eine Kugelumlaufmutter (11) des Kugelmutter-Spindel-Getriebes (12) überträgt. Die Kugelumlaufmutter (11) bildet mit dem Spindelabschnitt (9) eine Kugellaufbahn (18) aus. Vorgesehen ist eine Kugelrückführung (19), welche mit der Kugellaufbahn (18) einen geschlossenen Kreislauf bildet. Die Kugelrückführung (19) weist genau einen Kugelrücklaufkanal (20) in der Wandung der Kugelumlaufmutter (11) auf. Die Enden des Kugelrücklaufkanals (20) sind jeweils über einen Übergangsbereich (21, 22) mit der Kugellaufbahn (18) verbunden. Die Kugelumlaufmutter (11) weist Ausgleichsmittel (30, 31) auf, welche einer durch die einseitige Kugelrückführung (19) bedingten Unwucht entgegenwirkt. Die Ausgleichsmittel (30, 31) sind derart angeordnet und dimensioniert, dass eine Hauptträgheitsachse der Kugelumlaufmutter (11) wenigstens annähernd mit einer Rotationsachse (29) des Spindelabschnitts (9) zusammenfällt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Lenkstange, welche wenigstens einen Spindelabschnitt als Teil eines Kugelmutter-Spindel-Getriebes aufweist, und mit einem Elektromotor, welcher mittels eines Zugmittelgetriebes eine Kraft auf eine Kugelumlaufmutter des Kugelmutter-Spindel-Getriebes überträgt, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Elektrische Servolenkungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bzw. hilfskraftunterstützte Lenkvorrichtungen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt. Eine gattungsgemäße elektrische Servolenkung ist in der DE 10 2005 012 974 A1 beschrieben.
  • Die gattungsgemäße elektrische Servolenkung weist eine Lenkstange mit wenigstens einem Spindelabschnitt als Teil eines Kugelmutter-Spindel-Getriebes auf. Achsparallel zu der Lenkstange ist ein Elektromotor angeordnet, welcher mittels eines Zugmittelgetriebes eine Kraft auf eine Kugelumlaufmutter des Kugelmutter-Spindel-Getriebes überträgt. Das Zugmittelgetriebe weist in bekannter Weise eine dem Elektromotor zugeordnete Antriebsscheibe und eine der Kugelumlaufmutter zugeordnete Abtriebsscheibe auf, welche über einen Riemen antriebsmäßig miteinander verbunden sind. Durch das Kugelmutter-Spindel-Getriebe wird die Rotationsbewegung des Elektromotors in eine Axialbewegung der Lenkstange umgesetzt, wodurch die Lenkstange in Abhängigkeit der Drehrichtung des Elektromotors entsprechend axial in einem Lenkgehäuse verschoben wird. Durch die Axialverschiebung der Lenkstange werden ebenfalls in bekannter Weise Fahrzeugräder eines Kraftfahrzeuges, welche mit der Lenkstange beispielsweise über Spurstangen verbunden sind, ausgelenkt.
  • Die Kugelumlaufmutter des Kugelmutter-Spindel-Getriebes bildet mit dem Spindelabschnitt der Lenkstange eine Kugellaufbahn für Kugeln bzw. allgemeiner für Wälzkörper aus.
  • Die bei derartigen Lenksystemen notwendige Kugelrückführung kann in vielfältiger Art und Weise ausgebildet sein. Im Regelfall werden dabei Bauteile wie Kugelumlenkungen, Umlaufhalbrohre, Endkappen und dergleichen eingesetzt.
  • In der EP 1 225 117 B1 ist eine Kugelrückführung mittels Umlaufhalbrohren offenbart. Der Nachteil besteht dabei darin, dass die Umlaufhalbrohre und die entsprechenden Ausnehmungen an der Kugelumlaufmutter einseitig angebracht sind und eine Unwucht der Kugelumlaufmutter bewirken. Diese Unwucht führt zu Geräuschen und Schwingungen, welche die Feinfühligkeit und den Komfort der Lenkung negativ beeinflussen.
  • Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind auch Kugelrückführungen bekannt, die einen Kugelrücklaufkanal in der Wandung der Kugelumlaufmutter aufweisen. Der Kugelrücklaufkanal erstreckt sich dabei im wesentlichen achsparallel zu der Achse der Kugelumlaufmutter. Eine derartige Ausgestaltung ist beispielsweise in den 6 bis 9 der DE 10 2005 012 974 A1 offenbart. Der Kugelrücklaufkanal derartiger Kugelrückführungen ist in der Regel an seinen Enden jeweils über Übergangsbereiche mit der Kugellaufbahn verbunden. Die Übergangsbereiche werden dabei durch Ausnehmungen in der Kugelumlaufmutter bereitgestellt in die geeignete Kugelführungselemente eingesetzt werden.
  • Von Nachteil bei Kugelrückführungen mit einem Kugelrücklaufkanal in der Wandung der Kugelumlaufmutter ist es, dass beim Betrieb des Lenksystems, d. h. wenn die Kugelumlaufmutter gedreht wird, eine Unwucht entsteht, da die Hauptträgheitsachse der Kugelumlaufmutter aufgrund der einseitig außermittig angeordneten Kugelrückführung nicht mit der Rotationsachse des Spindelabschnitts zusammenfällt. Diese Unwucht führt zu Geräuschen und Schwingungen. Diese überlagern das übliche Geräuschniveau, das in einem Kraftfahrzeug vorherrscht und werden daher als sehr störend empfunden. Außerdem wird die Feinfühligkeit des Lenksystems beeinträchtigt. Insgesamt wird durch den außermittigen, einseitigen Kugelrücklaufkanal der Komfort des Lenksystems negativ beeinflusst.
  • Aus der DE 10 2005 012 974 A1 , insbesondere den 1 bis 5 sowie den 10 bis 12, ist es bekannt, zwei oder drei Kugelrücklaufkanäle einzusetzen, wodurch den Unwuchtproblemen entgegengewirkt wird. Ist jedoch mehr als ein Kugelrücklaufkanal und somit mehr als ein Gewindeumlauf vorhanden, so muss das Kugelgewinde mehrgängig, mindestens zweigängig, sein. Bei einem mehrgängigen Gewinde ist die Gewindesteigung jedoch mindestens doppelt so groß wie bei einem eingängigen Gewinde. Die Gewindesteigung ist jedoch direkt ein Maß für die Übersetzung des Lenksystems und somit für das erforderliche Drehmoment des Elektromotors. Daher sollte die Gewindesteigung so klein wie möglich sein, um aus Kosten- und Bauraumgründen einen möglichst kleinen Elektromotor verwenden zu können.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Servolenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zu schaffen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist und insbesondere störende Geräusche und Schwingungen möglichst weitgehend vermeidet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst.
  • Dadurch, dass die Kugelumlaufmutter erfindungsgemäß Ausgleichsmittel aufweist, welche einer durch die einseitige Kugelrückführungen bedingten Unwucht entgegenwirken und die Ausgleichsmittel derart angeordnet und dimensioniert sind, dass eine Hauptträgheitsachse der Kugelumlaufmutter wenigstens annähernd mit einer Rotationsachse des Spindelabschnittes zusammenfällt, lassen sich Unwuchten der Kugelumlaufmutter die zu Geräuschen und Schwingungen führen können, vermeiden.
  • Die Ausgleichsmittel können in unterschiedlicher Art und Weise realisiert werden.
  • In einer Ausgestaltung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in die Übergangsbereiche der Kugelumlaufmutter zusätzliche Gewichte eingesetzt oder ausgebildet sind, um der durch die einseitige Kugelrückführung bedingten Unwucht entgegenzuwirken. Im Regelfall werden in die Übergangsbereiche Kugelführungselemente eingesetzt, welche dafür sorgen, dass die Kugeln aus der Kugellaufbahn in den Kugelrücklaufkanal geführt werden bzw. von dem Kugelrücklaufkanal wieder in die Kugellaufbahn gelangen. Diese Kugelführungselemente sind regelmäßig aus einem leichten Metall oder aus einem Kunststoff gebildet, gleichen also das Gewicht, welches durch die Ausbildung der Übergangsbereiche bzw. den Kugelrücklaufkanal verloren gegangen ist, nicht aus. Auch die durch den Kugelrücklaufkanal bzw. die Kugelführungselemente durchgelaufenen Kugeln gleichen den Gewichtsverlust nicht aus. Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass ein Ausgleich dann möglich ist, wenn die Kugelführungselemente ein entsprechend hohes Gewicht aufweisen. Dies widerspricht an sich dem Grundgedanken, insbesondere im Fahrzeugbau, möglichst leichte Materialien einzusetzen.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Ausgleichselemente besteht darin, diese als Ausnehmungen in der Kugelumlaufmutter auszubilden. Die Ausnehmungen können eine beliebige Form aufweisen, beispielsweise als Rücksprünge, Durchgangsbohrungen, Sackbohrungen, Einschnitte oder Aussparungen ausgebildet sein. Die Anordnung der Ausnehmungen erfolgt vorzugsweise an einer Stelle in der Kugelumlaufmutter, die besonders geeignet ist, die durch die einseitige Kugelrückführung bedingte Unwucht auszugleichen. Vorzugsweise sind die Ausnehmungen daher an einer Stelle der Kugelumlaufmutter ausgebildet, welche der Kugelrückführung radial gegenüberliegt.
  • Zum Ausgleich der durch die einseitige Kugelrückführung bedingten Unwucht können auch Kombinationen der vorgenannten Ausgestaltungen der Ausgleichsmittel eingesetzt werden. Das heißt es können beispielsweise ein zusätzliches Gewicht und/oder besonders schwere Kugelführungselemente in Kombination mit möglichst radial gegenüberliegenden Ausnehmungen eingesetzt werden.
  • Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass jedem Übergangsbereich wenigstens eine Ausnehmung zugeordnet ist. Die Ausnehmung kann jeweils wenigstens annähernd in derselben, senkrecht zur Achsrichtung der Kugelumlaufmutter stehenden Radialebene angeordnet sein, wie der Übergangsbereich, dem die Ausnehmung zugeordnet ist. Die Ausnehmungen können so dimensioniert sein, dass eine Hauptträgheitsachse der Kugelumlaufmutter wenigstens annähernd mit einer Rotationsachse des Spindelabschnitts zusammenfällt. Somit werden Unwuchten der Kugelumlaufmutter, die zu Geräuschen und Schwingungen führen können, besonders vorteilhaft vermieden. Vorzugsweise sind die Ausnehmungen so angeordnet und/oder gestaltet, dass die Hauptträgheitsachse der Kugelmutter exakt mit der Rotationsachse des Spindelabschnitts zusammenfällt. Durch die Ausnehmungen lassen sich die Unwuchten, die bisher bei Kugelumlaufmuttern mit genau einem Kugelrücklaufkanal akzeptiert werden musste, eliminieren bzw. ausgleichen. Die Feinfühligkeit des Lenksystems wird somit nicht mehr durch Unwuchten beeinträchtigt und der Komfort des Lenksystems somit verbessert.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, auf den Einsatz von zwei oder mehreren Kugelrücklaufkanälen zu verzichten, so dass auch deren Nachteile, insbesondere die höheren Herstellungskosten sowie ein mindestens zweigängiges Gewinde und die Notwendigkeit eines stärkeren Elektromotors, vermieden werden.
  • Vorteilhaft ist es, wenn die Übergangsbereiche und die Ausnehmungen in der Kugelumlaufmutter bzw. innerhalb der Wandung der Kugelumlaufmutter ausgebildet bzw. angeordnet sind.
  • Von Vorteil ist es, wenn die Ausnehmungen den jeweils zugeordneten Übergangsbereichen im wesentlichen radial gegenüberliegen. Vorteilhaft kann es dabei auch sein, die Ausnehmungen jeweils spiegelbildlich zu den Übergangsbereichen anzuordnen bzw. auszubilden.
  • Die Ausnehmungen können hinsichtlich deren Kontur und/oder Tiefe und/oder Volumen so abgestimmt werden, dass die Hauptträgheitsachse der Kugelumlaufmutter wenigstens annähernd mit der Rotationsebene des Spindelabschnitts der Lenkstange zusammenfällt.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung kann es dabei vorteilhaft sein, wenn das Volumen der Ausnehmungen jeweils wenigstens annähernd dem Volumen des zugeordneten Übergangsbereichs entspricht.
  • Die Ausnehmungen können in beliebiger Art und Weise, beispielsweise als Aussparungen, Rücksprünge, Einschnitte, Aushöhlungen oder Bohrungen, ausgebildet sein. Vorgesehen sein kann auch, dass jedem Übergangsbereich mehrere derartige Elemente oder Kombinationen hieraus zugeordnet sind. Wesentlich dabei ist, dass diese derart angeordnet und dimensioniert sind, dass die durch die einseitige Kugelrückführung bzw. den genau einen Kugelrücklaufkanal bedingte Unwucht der Kugelumlaufmutter ausgeglichen wird.
  • Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass den Ausnehmungen ausschließlich bzw. nur die Funktion zukommt, eine durch die Kugelrückführung bedingte Unwucht so auszugleichen, dass die Hauptträgheitsachse der Kugelumlaufmutter mit der Rotationsachse des Spindelabschnitts wenigstens annähernd, vorzugsweise genau, zusammenfällt.
  • Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich für alle Arten von elektrischen Servolenkungen, bei denen eine Kugelumlaufmutter als Teil eines Kugelmutter-Spindel-Getriebes eingesetzt wird.
  • Vorzugsweise werden als Wälzkörper zwischen dem Spindelabschnitt und der Kugelumlaufmutter Kugeln eingesetzt. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt, vielmehr können auch andere geeignete Wälzkörper eingesetzt werden.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzipmäßig dargestellt.
  • Es zeigt:
  • 1 eine Prinzipdarstellung einer elektrischen Servolenkung;
  • 2 einen Längsschnitt durch eine elektrische Servolenkung entlang der Lenkstangen- und Elektromotorachse;
  • 3 eine Ansicht auf eine erste Ausführungsform der Kugelumlaufmutter aus Pfeilrichtung X der 2; und
  • 4 eine Ansicht auf eine zweite Ausführungsform der Kugelumlaufmutter aus Pfeilrichtung X der 2.
  • Elektrische Servolenkungen bzw. elektromechanische Lenksysteme mit einem achsparallelen Antrieb und einem Elektromotor, welcher eine lenkunterstützende Kraft mittels eines Getriebes auf ein Kugelmutter-Spindel-Getriebe überträgt, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik, beispielsweise der DE 10 2005 012 974 A1 , hinlänglich bekannt, weshalb nachfolgend nur auf die für die Erfindung wesentlichen Merkmale näher eingegangen wird.
  • 1 zeigt eine elektrische Servolenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Lenkgetriebegehäuse 1, einem Getriebedeckel 2, einem Elektromotor 3, einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 4 und einer Lenkstange 5 zum Auslenken von nicht näher dargestellten Fahrzeugrädern. Die Lenkstange 5 ist dabei in bekannter Weise über Spurstangen mit den Fahrzeugrädern verbunden.
  • Die Lenkstange ist im Ausführungsbeispiel als Zahnstange 5 ausgebildet. Die Zahnstange 5 ist wenigstens in einem Teilbereich als Spindel ausgebildet.
  • Des weiteren weist die elektrische Servolenkung ein Ritzel 6 mit Drehmomentsensoren 7 sowie ein Zugmittelgetriebe 8 auf.
  • Zur Realisierung eines achsparallelen Antriebs ist, wie sich aus 1 und 2 ergibt, vorgesehen, dass der Elektromotor 3 zusammen mit der Steuer- und/oder Regeleinheit 4 achsparallel zu der Zahnstange 5 angeordnet ist.
  • Die Zahnstange 5 kämmt an einem nicht gezeigten Verzahnungsabschnitt mit einem nicht näher gezeigten Ritzel 6 einer Lenkwelle.
  • Wie sich aus 2 ergibt, weist die Zahnstange 5 ein Außengewinde an einem Spindelabschnitt 9 auf, welches über Kugeln 10 im Eingriff mit einer Kugelumlaufmutter 11 ist.
  • Der Spindelabschnitt 9, die Kugeln 10 und die Kugelumlaufmutter 11 sind Teile eines Kugelmutter-Spindel-Getriebes 12. Das Kugelmutter-Spindel-Getriebe 12 wird auch als Kugelumlaufgetriebe bezeichnet.
  • Die axial unbeweglich gelagerte Kugelumlaufmutter 11 und die Zahnstange 5 bilden eine Bewegungsschraube. Die Kugelumlaufmutter 11 ist drehfest mit einer Abtriebsscheibe 13 des Zugmittelgetriebes 8 verbunden und über ein Radiallager 14 in dem als Getriebedeckel 2 ausgebildeten Teil des Lenkgetriebegehäuses 1 gelagert. Auf eine Antriebswelle 15 des Elektromotors 3 ist eine Antriebsscheibe 16 festgelegt, die im Durchmesser kleiner ist als die Abtriebsscheibe 13. Ein als Riemen 17 ausgebildetes Zugmittel ist über die Scheiben 13, 16 gespannt und bildet mit diesen das Zugmittelgetriebe 8.
  • Die Antriebswelle 15 des Elektromotors 3 ist achsparallel zu der Zahnstange 5 angeordnet.
  • Die Kugelumlaufmutter 11 bildet mit dem Spindelabschnitt 9 eine Kugellaufbahn 18 aus. Zur Rückführung der Kugeln 10 von einem Ende der Kugellaufbahn 18 zum anderen Ende ist eine Kugelrückführung 19 vorgesehen. Die Kugelrückführung 19 ist in der Kugelumlaufmutter 11 ausgebildet und stellt gemeinsam mit der Kugellaufbahn 18 einen geschlossenen Kugelumlauf zur Verfügung. Die Kugelrückführung 19 weist genau einen Kugelrücklaufkanal 20 in der Wandung der Kugelumlaufmutter 11 auf. Der Kugelrücklaufkanal 20 erstreckt sich dabei achsparallel zu der Achse der Kugelumlaufmutter 11, d. h. verläuft in Achsrichtung. Die Enden des Kugelrücklaufkanals 20 sind jeweils über einen Übergangsbereich 21, 22 mit der Kugellaufbahn 18 verbunden. Die Übergangsbereiche 21, 22 sind durch entsprechende Ausnehmungen in den stirnseitigen Enden der Kugelumlaufmutter 11 gebildet. Die Übergangsbereiche 21, 22 können grundsätzlich auch an einer anderen Stelle der Kugelumlaufmutter 11 ausgebildet sein.
  • In die Übergangsbereiche 21, 22 ist jeweils ein Kugelführungselement 23, 24 eingesetzt.
  • Die Kugelumlaufmutter 11 weist somit einen Kugelrücklaufkanal 20 und zwei Kugelführungselemente 23, 24 auf bzw. ist mit diesen versehen. Die Kugelführungselemente 23, 24 greifen mit nicht dargestellten Nocken in die Kugellaufbahn 18 des Spindelabschnittes 9 ein und leiten somit die Kugeln 10 in den Kugelrücklaufkanal 20. Von dort gelangen die Kugeln 10 wieder zurück in die Kugellaufbahn 18 des Spindelabschnitts 9, so dass ein geschlossener Kugelumlauf entsteht.
  • Die Kugelführungselemente 23, 24 werden in die Übergangsbereiche 21, 22 eingelegt und mittels Scheiben 25, 26 und Sicherungsringen 27, 28 lagegerecht in der Kugelumlaufmutter 11 gehalten.
  • Die 3 zeigt die Form und Lage des Übergangsbereichs 22 (bzw. des Kugelführungselements 24) und des in dieser Ansicht nicht dargestellten Übergangsbereichs 21.
  • Damit die einzige, einseitig und außermittig angebrachte Kugelrückführung, bestehend aus dem Kugelrücklaufkanal 20, den Kugelführungselementen 23, 24 und den Übergangsbereichen 21, 22 nicht bewirkt, dass beim Betrieb und damit beim Drehen der Kugelumlaufmutter 11 eine Unwucht entsteht, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kugelumlaufmutter 11 ausgewuchtet wird. Damit soll erreicht werden, dass die Hauptträgheitsachse der Kugelumlaufmutter 11, welche aufgrund der einzigen, einseitig außermittig angebrachten Kugelrückführung 19 nicht mehr mit einer Rotationsachse 29 des Spindelabschnitts 9 zusammenfällt, so korrigiert wird, dass die Hauptträgheitsachse der Kugelmutter 11 wieder wenigstens annähernd mit der Rotationsachse 29 des Spindelabschnitts 9 zusammenfällt.
  • Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass die Kugelumlaufmutter 11 Ausgleichsmittel 30, 31 aufweist, welche die Unwucht ausgleichen bzw. eliminieren.
  • Im Ausführungsbeispiel sind die Ausgleichsmittel als Ausnehmungen 30, 31 in der Kugelumlaufmutter 11 ausgebildet. Die Tiefe der Ausnehmungen 30, 31 kann so gewählt werden, dass die Kugelumlaufmutter 11 keine Unwucht mehr aufweist und somit die Hauptträgheitsachse der Kugelumlaufmutter 11 weitgehend mit der Rotationsachse 29 des Spindelabschnitts 9 zusammenfällt.
  • Durch eine Veränderung der Tiefe der Ausnehmungen 30, 31, d. h. durch eine Veränderung der Ausdehnung in Axialrichtung der Kugelumlaufmutter, lässt sich in einfacher Weise der durch die Kugelrückführung 19 bedingten Unwucht entgegenwirken und diese relativ exakt ausgleichen.
  • Wie sich aus 2 ergibt, ist jedem Übergangsbereich 21, 22 eine Ausnehmung 30, 31 zugeordnet. Die Ausnehmungen 30, 31 befindet sich jeweils in bzw. werden von einer Radialebene geschnitten, in der sich auch der zugeordnete Übergangsbereich 21, 22 befindet bzw. die auch den zugeordneten Übergangsbereich 21, 22 schneidet. Die Radialebene definiert sich dabei dadurch, dass diese senkrecht zu der Achse der Kugelumlaufmutter 11 steht. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Ausnehmungen 30, 31 jeweils den zugehörigen Übergangsbereichen 21, 22 im wesentlichen radial gegenüberliegen. In der in 3 dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ausnehmungen 30, 31 jeweils spiegelbildlich zu den Übergangsbereichen 21, 22 angeordnet und ausgebildet sind.
  • 3 zeigt eine mögliche Form und Lage der Ausnehmung 31 und der in dieser Ansicht nicht dargestellten Ausnehmung 30. Die Ausnehmungen 30, 31 sind in der in 3 dargestellten Ausführungsform als Aussparungen oder Rücksprünge an den Stirnseiten der Kugelumlaufmutter 11 ausgebildet, so wie dies in 2 dargestellt ist. Die Aussparungen 30, 31 erstrecken sich dabei bis an den Spindelabschnitt 9 heran, d. h. es bleibt radial innen kein Steg der Kugelumlaufmutter 11 bestehen (siehe 2 und 3).
  • Generell ist im Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Ausnehmungen 30, 31 die Kugellaufbahn 18 nicht schneiden, d. h. nicht in Kontakt mit der Kugellaufbahn 18 stehen.
  • Wie in 4 dargestellt ist, können die Ausnehmungen 30, 31 auch durch mehrere Bohrungen 32 mit entsprechend angepasster Tiefe ausgebildet werden, um eine Unwucht an der Kugelumlaufmutter 11 zu eliminieren bzw. weitgehend zu eliminieren. Vorgesehen sein können auch eine oder mehrere axial verlaufende Durchgangsbohrungen.
  • Möglich sind auch andere Ausführungsformen, die geeignet sind, die Kugelumlaufmutter 11 derart auszuwuchten, dass die Hauptträgheitsachse der Kugelumlaufmutter 11 wenigstens annähernd mit einer Rotationsachse 29 des Spindelabschnitts 9 zusammenfällt.
  • 1
    Lenkgetriebegehäuse
    2
    Getriebedeckel
    3
    Elektromotor
    4
    Steuer- und/oder Regeleinrichtung
    5
    Lenkstange
    6
    Ritzel
    7
    Drehmomentsensoren
    8
    Zugmittelgetriebe
    9
    Spindelabschnitt
    10
    Kugeln
    11
    Kugelumlaufmutter
    12
    Kugelmutter-Spindel-Getriebe
    13
    Abtriebsscheibe
    14
    Radiallager
    15
    Antriebswelle
    16
    Antriebsscheibe
    17
    Riemen
    18
    Kugellaufbahn
    19
    Kugelrückführung
    20
    Kugelrücklaufkanal
    21
    Übergangsbereich
    22
    Übergangsbereich
    23
    Kugelführungselement
    24
    Kugelführungselement
    25
    Scheibe
    26
    Scheibe
    27
    Sicherungsring
    28
    Sicherungsring
    29
    Rotationsachse
    30
    Ausnehmung
    31
    Ausnehmung
    32
    Bohrung
  • 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
    • - DE 102005012974 A1 [0002, 0007, 0009, 0033]
    • - EP 1225117 B1 [0006]

Claims (14)

  1. Elektrische Servolenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Lenkstange, welche wenigstens einen Spindelabschnitt als Teil eines Kugelmutter-Spindel-Getriebes aufweist, und mit einem Elektromotor, welcher mittels eines Zugmittelgetriebes eine Kraft auf eine Kugelumlaufmutter des Kugelmutter-Spindel-Getriebes überträgt, wobei die Kugelumlaufmutter mit dem Spindelabschnitt eine Kugellaufbahn ausbildet, und mit einer Kugelrückführung, welche mit der Kugellaufbahn einen geschlossenen Kreislauf bildet, wobei die Kugelrückführung genau einen Kugelrücklaufkanal in der Wandung der Kugelumlaufmutter aufweist, dessen Enden jeweils über einen Übergangsbereich mit der Kugellaufbahn verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelumlaufmutter Ausgleichsmittel (30, 31) aufweist, welche einer durch die einseitige Kugelrückführung (19) bedingten Unwucht entgegenwirken und derart angeordnet und dimensioniert sind, dass eine Hauptträgheitsachse der Kugelumlaufmutter (11) wenigstens annähernd mit einer Rotationsachse (29) des Spindelabschnitts (9) zusammenfällt.
  2. Elektrische Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmittel als Ausnehmungen (30, 31) in der Kugelumlaufmutter (11) ausgebildet sind.
  3. Elektrische Servolenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Übergangsbereich (21, 22) wenigstens eine Ausnehmung (30, 31) zugeordnet ist, wobei die Ausnehmung (30, 31) wenigstens annähernd in derselben senkrecht zur Achsrichtung der Kugelumlaufmutter (11) stehenden Radialebene angeordnet ist, wie der Übergangsbereich (21, 22), dem die Ausnehmung (30, 31) zugeordnet ist.
  4. Elektrische Servolenkung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsbereiche (21, 22) und die Ausnehmungen (30, 31) innerhalb der Wandung der Kugelumlaufmutter (11) ausgebildet sind.
  5. Elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (30, 31) den Übergangsbereichen (21, 22) jeweils im wesentlichen radial gegenüberliegen.
  6. Elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (30, 31) in Axialrichtung der Kugelumlaufmutter (11) eine derartige Tiefe aufweisen, dass die durch die Kugelrückführung (19) der Kugelumlaufmutter (11) verursachte Unwucht weitgehend ausgeglichen ist.
  7. Elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Ausnehmungen (30, 31) jeweils wenigstens annähernd dem Volumen des zugeordneten Übergangsbereichs (21, 22) entspricht.
  8. Elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (30, 31) als Aussparungen oder Rücksprünge an den Stirnseiten der Kugelumlaufmutter (11) ausgebildet sind.
  9. Elektrische Servolenkung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der Aussparungen (30, 31) oder der Rücksprünge jeweils wenigstens annähernd der Kontur der zugeordneten Übergangsbereiche (21,22) entspricht.
  10. Elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (30, 31) jeweils als eine oder mehrere Bohrungen (32) ausgebildet sind.
  11. Elektrische Servolenkung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (32) als Sackbohrungen und/oder Durchgangsbohrungen ausgebildet sind.
  12. Elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass den Ausnehmungen (30, 31) nur die Funktion zukommt, eine durch die Kugelrückführung (19) bedingte Unwucht so auszugleichen, dass die Hauptträgheitsachse der Kugelumlaufmutter (11) wenigstens annähernd mit der Rotationsachse (29) des Spindelabschnitts (9) zusammenfällt.
  13. Elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass in den Übergangsbereichen (21, 22) jeweils ein Kugelführungselement (23, 24) angeordnet ist.
  14. Elektrische Servolenkung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelführungselemente (23, 23) als Ausgleichselemente (30, 31) ausgebildet sind und ein Gewicht aufweisen oder zusätzliche Gewichte vorgesehen sind, um der durch die einseitige Kugelrückführung (19) bedingten Unwucht so entgegenzuwirken, dass die Hauptträgheitsachse der Kugelumlaufmutter (11) wenigstens annähernd mit einer Rotationsachse (29) des Spindelabschnitts (9) zusammenfällt.
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