DE102008041415A1

DE102008041415A1 - Servolenkung

Info

Publication number: DE102008041415A1
Application number: DE102008041415A
Authority: DE
Inventors: Peter Ertle; Jürgen HÖRSCH; Arthur Rupp
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2010-02-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Servolenkung (1), insbesondere eine Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, mit einem, von einem Servomotor (2) an einem Gestell (3), der über ein Zugmittelgetriebe (4) mit einem axial verlagerbaren Bauteil (5) der Servolenkung (1) unter Bildung einer Bewegungsschraube mit einer Welle des Servomotors (2) wirkverbunden ist und ein zweites Rad mit einer Mutter, die mit ihrem tt des axial verlagerbaren Bauteils ist und axial unverschieblich in dem Gestell (3) gelagert ist, wirkverbunden ist. Um eine gattungsgemäße Servolenkung kompakt aufzubauen ist vorgesehen, dass ein elektrischer Wankstabilisator (6) dem Gestell (3) zugeordnet ist und Teil eines Wankstabilisierungssystems für eine Achse des Fahrzeugs bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkung, insbesondere eine Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die DE 100 52 275 A1 beschreibt eine Servolenkung für ein Kraftfahrzeug, wobei ein Aktuator aus einem Servomotor mit einem Zugmittelgetriebe eine axial unverschieblich in einem Gestell gelagerte Mutter antreibt. Die Mutter ist mit ihrem Muttergewinde in Eingriff mit einem Gewinde eines Spindelabschnitts eines axial verlagerbaren Bauteils, wodurch eine Bewegungsschraube gebildet ist. Das Zugmittelgetriebe ist als Keilriemengetriebe gebildet, und weist eine erste Riemenscheibe auf der Mutter der Bewegungsschraube auf.
Solche Servolenkungen können mit hydraulischen Wankstabilisatoren an einer Vorderachse und/oder an einer Hinterachse eines Fahrzeugs kombiniert werden um den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit des Fahrzeugs aktiv zu verbessern.
Hydraulische Wankstabilisatoren haben jedoch nachteilige Energiebilanzen und sind aufwändig in ihrer Ansteuerung.
Die DE 10 2005 054 798 A1 und die DE 10 2006 058 133 A1 beschreiben elektrische Wankstabilisatoren wobei ein elektrischer Servomotor mit seinem Rotor in Wirkverbindung mit einem Antriebselement eines Untersetzungsgetriebes steht, wie beispielsweise eines Planetenradgetriebes und/oder eines Wellgetriebes steht und der Aktuator zwischen zwei Teilen eines zweiteiligen vorderen und/oder hinteren Fahrwerkstabilisators angeordnet ist. Der Aktuator ist mit zwei Wellenteilen des Fahrwerkstabilisators drehfest verbunden, der erste Teil der Welle ist mit einem Gehäuse des Aktuators verbunden der zweite Teil ist mit einem Abtriebselement des Planetengetriebes verbunden. Im Wankfall des Fahrzeugs erzeugt der Servomotor ein Moment, welches durch die Untersetzungsgetriebe erhöht wird und auf die zwei Teile des Fahrwerkstabilisators wirkt und die durch die Querkräfte verursachte Wankneigung des Fahrzeugs verringert bzw. ausgleicht. Solche elektrischen Wankstabilisatoren haben im Vergleich zu hydraulischen Aktuatoren einen erhöhten Bauraumbedarf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakt bauende elektrische Zahnstangen-Servolenkung anzugeben.
Die Aufgabe wird mit einer elektrischen Servolenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch dass ein elektrischer Wankstabilisator dem Gestell, welches das axial verlagerbare Bauteil aufnimmt so zugeordnet ist, dass vorzugsweise der elektrische Wankstabilisator einen axialen Versatz zu dem Servomotor hat, lassen sich die spezifizierten Abstände zwischen der Drehachse des Wankstabilisators bzw. seiner Welle und dem axial verlagerbaren Bauteil und zu anderen benachbarten Bauteilen einhalten, um die nötigen Freiheitsgrade für Verformungen und Betriebslasten zu gewährleisten.
Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der elektrische Wankstabilisator etwa achsparallel oder genau achsparallel zu der Servolenkung angeordnet. Es kann auch zweckmäßig sein, den elektrischen Wankstabilisator achsparallel zu dem als Lenkgetriebegehäuse gebildeten Gestell anzuordnen und in einem Vorderachskörper oder Hinterachskörper zu integrieren.
Es kann zweckmäßig sein, die axiale Länge des Servomotors mit der axialen Länge des elektrischen Wankstabilisators zu überschneiden oder mit Abstand zueinander an der Baueinheit aus Servolenkung und elektrischem Wankstabilisator zu positionieren, sodaß beispielsweise ein radialer Abstand von Servomotor und elektrischem Wankstabilisator verringert werden kann.
Um insbesondere den Achsabstand der Zahnstange oder des axial verlagerbaren Bauteiles zur Achse des elektrischen Wankstabilisators und dessen Welle so zu spezifizieren, dass beide Systeme innerhalb eines Vorderachsträgers ihre Funktion erfüllen, indem eine Verdrehbewegung mit überlagerter Biegebewegung der Welle des elektrischen Wankstabilisators gewährleistet ist und die Anordnung der Servomotoren der elektrischen Servolenkung und des elektrischen Wankstabilisators so getroffen werden kann, dass die Wärmeabfuhr auch der angegliederten Steuergeräte gewährleistet ist, sind bestimmte radiale Mindestabstände der einzelnen betreffenden Störkonturen der genannten Bauteile einzuhalten.
Es ist zweckmäßig, dass bei einem axialen Abstand von weniger als 2 mm zwischen der Störkontur der Antriebseinheit des elektrischen Wankstabilisators ein radialer Mindestabstand der Störkontur des Servomotors der elektrischen Servolenkung zu dem elektrischen Wankstabilisator des Lenkgetriebegehäuses zu dem Gehäuse des elektrischen Wankstabilisators von mindestens 2 mm eingehalten wird.
Es ist auch zweckmäßig, dass bei einem axialen Abstand von mehr als 2 mm zwischen dem Servomotor und dem elektrischen Wankstabilisator ein radialer Mindestabstand zwischen einer Störkontur der Welle des elektrischen Wankstabilisators und dem Lenkgetriebegehäuse, sowie zwischen einer Störkontur des elektrischen Wankstabilisators und dem Servomotor der elektrischen Servolenkung ein radialer Mindestabstand von mehr als 2 mm eingehalten wird.
Ferner ist es zweckmäßig, dass bei einem axialen Abstand von mehr als 2 mm zwischen dem elektrischen Wankstabilisator und dem Lenkgetriebegehäuse ein radialer Abstand zwischen der Störkontur des Lenkgetriebegehäuses und dem elektrischen Wankstabilisator sowie zwischen einer Störkontur des Lenkgetriebes zu der Störkontur der Stabilisatorwelle von mehr als 2 mm gewählt ist.
Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben.
In der Zeichnung zeigt:
1 eine schematische Ansicht einer elektrischen Servolenkung mit einem elektrischen Wankstabilisator.
In 1 ist eine als elektrische Zahnstangen-Hilfskraftlenkung 9 gebildete elektrische Servolenkung 1 gezeigt. In einem zylinderförmigen, als Lenkgetriebegehäuse 7 gebildeten Gestell 3 ist eine als Zahnstange 10 gebildetes, axial verlagerbares Bauteil 5 gelagert. An ihren beiden Enden sind Spurstangenköpfe 11 festgelegt, die zur gelenkigen Anbindung von Spurstangen dienen. Parallel zu der Zahnstange 10 ist an einem Radialflansch 12 eines Gehäusedeckels 13 des Lenkgetriebegehäuses 7 ein elektrischer Servomotor 2 mit seinem Gehäuse 14 festgelegt. Die Zahnstange 10 kämmt an einem Verzahnungsabschnitt mit einem Ritzel einer Lenkwelle 15 und weist ein Gewinde an einem Spindelabschnitt auf, welches in Eingriff mit einem als Kugelumlaufgewinde gebildeten Muttergewinde einer Mutter ist. Die Mutter ist drehfest mit einer Zahnriemenscheibe verbunden, die Teil eines in dem Gehäusedeckel 13 untergebrachten Zugmittelgetriebe 4 ist, über das der elektrische Servomotor 2 die so gebildete Bewegungsschraube antreibt.
Eine Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 16 steuert den Servomotor 2 und einen elektrischen Wankstabilisator 6 zur Fahrstabilisierung des Fahrzeugs an, wobei um das Fahrzeug unter Berücksichtung der Fahrzeugquerdynamik zu stabilisieren, aus dem Fahrerwunsch eine die Querdynamik des Fahrzeug beeinflussende Sollgröße ermittelt wird und diese Sollgröße einem Vergleich mit einer korrespondierenden Zustandsgröße zugrundegelegt wird, welche geschätzt und/oder gemessen wird, wobei aus dem Vergleich eine Stellgröße ermittelt wird und beispielsweise dem elektrischen Wankstabilisator 6 zugeführt wird. Die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 16 ist an dem Gehäuse 14 des Servomotors 2 integriert. Der Servomotor 2 mit Zugmittelgetriebe 4 und Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 16 bilden ein power-pack mit einer axialen Länge von L_pp.
Der elektrische Wankstabilisator 6 weist neben einem Servomotor ein Untersetzungsgetriebe in Form eine Wellgetriebes auf, wobei die Übersetzung des Wellgetriebes (harmonic-drive) so gewählt ist, dass das Wellgetriebe eine selbständige Rückstellung durch äußere Kräfte ermöglicht, welche dazu führt, dass die Rückstellung über den elektrischen Servomotor entfallen kann. Das Wellgetriebe ist bevorzugt in Reihe mit einem Planetenradgetriebe geschaltet, wodurch die Gesamtübersetzung erhöht wird, aber die selbstätige Rückstellungsmöglichkeit erhalten bleibt. Der elektrische Wankstabilisator weist einen drehbeweglichen Wellenteil 17 und einen mit seinem Gehäuse fest verbundenen Wellenteil 18 auf.
Es wird eine kompakte Bauweise des elektrischen Wankstabilisators dadurch erreicht, da der Motor dessen klein bauen kann. Im Wankfall des Fahrzeugs wird durch den Wankstabilisator ein Gegenmoment aufgebracht, welches den Querkräften des Fahrzeugs entgegenwirkt.
Die geometrische Zuordnung des Lenkgetriebegehäuses 7 mit dem elektrischen Servomotor 2 zu dem elektrischen Wankstabilisator 6 mit seinem beweglichen Wellenteil 17 ist so, dass bei einem axialen Abstand s von mehr oder auch weniger als 2 mm stets ein radialer Mindestabstand e der einzelnen Störkonturen K_S des Servomotors 2 oder K_W des Lenkgetriebegehäuses oder K_WE der Welle 8 des elektrischen Wankstabilisators 6 von mindestens 2 mm gewährleistet ist. Die Länge des elektrischen Servomotors 2 der elektrischen Servolenkung 1 ist L_PP und die Länge des elektrischen Wankstabilisator-Antriebs ist L_ERC.

1: Elektrische Servolenkung
2: Servomotor
3: Gestell
4: Zugmittelgetriebe
5: Bauteil, axial verlagerbar
6: Wankstabilisator, elektrisch
7: Lenkgetriebegehäuse
8: Welle
9: Zahnstangen-Hilfskraftlenkung
10: Zahnstange
11: Spurstangenkopf
12: Radialflansch
13: Gehäusedeckel
14: Gehäuse, v. 2
15: Lenkwelle
16: Steuer- und/oder Regelungseinrichtung
17: Wellenteil
18: Wellenteil
L_PP: Länge, axial v. 2
L_ERC: Länge, axial v. 6
s: Abstand, axial
e: Mindestabstand, radial
19: K_S Störkontur v. 2
K_W: Störkontur v. 6
K_L: Störkontur v. 7
K_WE: Störkontur v. 8

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10052275 A1 [0002]
- DE 102005054798 A1 [0005]
- DE 102006058133 A1 [0005]

Claims

Elektrische Servolenkung, insbesondere Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, mit einem Servomotor (2) an einem Gestell (3), der über ein Zugmittelgetriebe (4) mit einem axial verlagerbaren Bauteil (5) der Servolenkung (1) unter Bildung einer Bewegungsschraube mit einer Welle des Servomotors (2) wirkverbunden ist und ein zweites Rad mit einer Mutter, die mit ihrem Muttergewinde in Eingriff mit einem Spindelabschnitt des axial verlagerbaren Bauteils ist und axial unverschieblich in dem Gestell (3) gelagert ist, wirkverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Wankstabilisator (6) dem Gestell (3) zugeordnet ist und Teil eines Wankstabilisierungsystems für zumindest eine Achse des Fahrzeugs bildet.
Elektrische Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Wankstabilisator (6) etwa achsparallel oder achsparallel zu der elektrischen Servolenkung (1) angeordnet ist.
Elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Wankstabilisator (6) achsparallel zu dem als Lenkgetriebegehäuse (7) gebildeten Gestell (3) zugeordnet ist.
Elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge (L_PP) des Servomotors (2) in Überschneidung mit der axialen Länge (L_ERC) des elektrischen Wankstabilisators (6) ist.
Elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass die axiale Länge (L_PP) des Servomotors (2) mit Abstand (s) zu der axialen Länge (L_ERC) des elektrischen Wankstabilisators (6) ist.
Elektrische Servolenkung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem axialen Abstand (s) von weniger als 2 mm zwischen einer Störkontur (K_S) des Servomotors (2) und einer Störkontur (K_W) des elektrischen Wankstabilisators (6) ein radialer Mindestabstand (e) von der Störkontur (K_S) des Servomotors (2) und der Störkontur (K_W) des elektrischen Wankstabilisators (6) von mindestens etwa 2 mm gewählt ist.
Elektrische Servolenkung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem axialen Abstand (s) von weniger als 2 mm zwischen einer Störkontur (K_S) des Servomotors (2) und einer Störkontur (K_W) des elektrischen Wankstabilisators (6) ein radialer Mindestabstand (e) der Störkontur (K_W) des elektrischen Wankstabilisators (6) und einer Störkontur (K_L) des Lenkgetriebegehäuses (7) von mindestens 2 mm gewählt ist.
Elektrische Servolenkung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem axialen Abstand (s) von mehr als 2 mm zwischen dem Servomotor (2) und der Störkontur (K_W) des elektrischen Wankstabilisators (6), zwischen der Störkontur (K_WE) einer Welle (8) des elektrischen Wankstabilisators (6) und der Störkontur (K_L) des Lenkgetriebegehäuses (7) sowie zwischen der Störkontur (K_W) des elektrischen Wankstabilisators (6) und dem Servomotor (2) ein radialer Mindestabstand (e) von mehr als 2 mm gewählt ist.
Elektrische Servolenkung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem axialen Abstand (s) von mehr als 2 mm zwischen dem Wankstabilisator (6) und dem Lenkgetriebegehäuse (7) ein radialer Mindestabstand (e) von mehr als 2 mm zwischen der Störkontur (K_WE) der Welle (8) des elektrischen Wankstabilisators (6) und der Störkontur (K_L) des Lenkgetriebegehäuses (7) von mehr als 2 mm gewählt ist.