DE102008043913A1 - Superimposed steering system e.g. active steering system, for e.g. servo steering of motor vehicle, has transmission input shaft integrally formed with flex-spline of shaft drive or formed with flex-spline in material-fit manner - Google Patents

Superimposed steering system e.g. active steering system, for e.g. servo steering of motor vehicle, has transmission input shaft integrally formed with flex-spline of shaft drive or formed with flex-spline in material-fit manner Download PDF

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Jürgen HÖRSCH
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/008—Changing the transfer ratio between the steering wheel and the steering gear by variable supply of energy, e.g. by using a superposition gear

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Abstract

The system (1) has a transmission input shaft (2) connected with a radially flexible flex-spline (10) of a shaft drive (4). The input shaft passes through an eccentric drive core (11) of the shaft drive, which is extended into the radially flexible flex spline. The input shaft is connected with a form-fit shaft-hub connection (12) by overpressure of axial regions or with a force-fit shaft hub connection by the flex-spline. The shaft is integrally formed with the flex-spline of the shaft drive or is formed with the flex-spline in a material-fit manner.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlagerungslenkung für ein Fahrzeug, insbesondere eine Servo- oder Hilfskraftlenkung für ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a superposition steering for a vehicle, in particular a servo or power steering system for a motor vehicle, according to the preamble of claim 1.

Überlagerungslenkungen sind bekannt und zeichnen sich dadurch aus, dass dem von einem Fahrer eines Fahrzeugs an einer Lenkhandhabe gewählten Lenkwinkel bei Bedarf ein weiterer Drehwinkel durch einen Aktuator überlagert werden kann. Der zusätzliche Drehwinkel wird durch eine elektronische Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung gesteuert und dient zur Erhöhung der Fahrstabilität des Fahrzeugs oder zu sonstigen Zwecken. Zur Erzeugung eines Zusatzwinkels oder weiteren Drehwinkels ist aus der DE 101 29 450 A1 und DE 101 60 313 A1 bekannt, ein Planetenradgetriebe als Überlagerungsgetriebe anzuwenden, wobei eine Lenkwelle, die mit einer ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist, axial unterbrochen ist und von einem Stufenplaneten, der um Sonnenräder der Lenkwellenteile sich bewegt, drehbar verbunden wird. Die Stufenplaneten sind in einem Planetenradträger gelagert. Der Planetenradträger ist wiederum mit einem Schraub- oder Schneckengetriebe um die Lenkwelle und deren Sonnenräder bewegbar, wobei die Drehbewegung des Planetenradträgers mit Hilfe einer Schraube oder Schnecke an einer zweiten Getriebeeingangswelle des Überlagerungsgetriebes ausgeführt wird.Overlapping steering systems are known and are characterized in that the selected by a driver of a vehicle at a steering handle steering angle, if necessary, a further angle of rotation can be superimposed by an actuator. The additional rotation angle is controlled by an electronic control and / or regulating device and serves to increase the driving stability of the vehicle or for other purposes. To generate an additional angle or further rotation angle is from the DE 101 29 450 A1 and DE 101 60 313 A1 It is known to apply a planetary gear as a superposition gear, wherein a steering shaft which is connected to a first transmission input shaft, is axially interrupted and is rotatably connected by a stepped planet, which moves to sun gears of the steering shaft parts. The stepped planets are mounted in a planet carrier. The planet carrier is in turn movable with a screw or worm gear around the steering shaft and its sun gears, wherein the rotational movement of the planet carrier is performed by means of a screw or worm on a second transmission input shaft of the superposition gear.

Solche Überlagerungsgetriebe weisen eine Vielzahl an Zahneingriffen auf. Dadurch ergibt sich ein Getriebespiel, das sich in einem unerwünschten Lenkungsspiel niederschlagen kann. Die beschriebenen Überlagerungsgetriebe mit Servomotor sind zudem technisch relativ aufwändig und teuer.Such superposition gear have a variety of dental procedures. This results in a Gear play, resulting in an unwanted steering game can knock down. The described superposition gear with servomotor are also technically relatively complex and expensive.

Die DE 102 20 123 A1 offenbart eine Überlagerungslenkung, wobei in eine Lenksäulenwelle, die ein Lenkrad mit einem Lenkgetriebe verbindet, ein servo-elektromotorischer Antrieb integriert ist. Der servo-elektromotorische Antrieb weist ein Gehäuse auf, das mit einem ersten Abschnitt der Lenksäulenwelle verbunden ist und eine Antriebswelle auf, die mit einem zweiten Abschnitt der Lenksäulenwelle verbunden ist. Der erste Abschnitt der Lenksäulenwelle ist mit einem Lenkrad und der zweite Abschnitt mit dem Lenkgetriebe oder umgekehrt verbunden. Durch den servo-elektromotorischen Antrieb ist die Antriebswelle relativ zu dem Gehäuse des servo- elektromotorischen Antriebs drehbar, um einen zusätzlichen Drehwinkel zu erzeugen. Mit dieser Überlagerungslenkung wird zwar einer Rotationsbewegung zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe ein zusätzlicher Winkel überlagert, das Gegendrehmoment des servo-elektromotorischen Antriebs stützt sich aber an der Lenksäulenwelle ab, was zu einem unkomfortablen Lenk- oder Fahrgefühl eines Fahrers führen kann.The DE 102 20 123 A1 discloses a superposition steering, wherein in a steering column shaft which connects a steering wheel with a steering gear, a servo-electric motor drive is integrated. The servo-electric motor drive has a housing, which is connected to a first portion of the steering column shaft and a drive shaft, which is connected to a second portion of the steering column shaft. The first portion of the steering column shaft is connected to a steering wheel and the second portion to the steering gear or vice versa. By the servo-electromotive drive, the drive shaft is rotatable relative to the housing of the servo-electromotive drive to produce an additional rotation angle. Although this superposition steering an additional angle is superimposed on a rotational movement between the steering wheel and the steering gear, but the counter torque of the servo-electric drive is supported on the steering column shaft, which can lead to an uncomfortable steering or driving feel of a driver.

Aus der DE 102 53 465 A1 ist ein Lenksystem bekannt, mit einer Lenkwelle zur mechanischen Verbindung einer Lenkhandhabe mit einer Eingangswelle eines Lenkgetriebes, und mit einem Servomotor zur Bereitstellung eines Drehmomentes auf einen exzentrischen Antriebskern eines Wellgetriebes an der Lenkwelle, und mit einer radialflexiblen Abrollbuchse in die der Antriebskern axial eingreift, wobei ein oder mehrere Unfangsabschnitte in der Außenmantelfläche der Abrollbuchse in fortlaufendem Wechsel mit einer im wesentlichen zylindrischen Stützfläche eines fahrzeugfesten Stützringes in Eingriff gehalten sind und die Abrollbuchse mit der Eingangswelle des Lenkgetriebes drehfest verbunden ist, wobei die Lenkwelle das Wellgetriebe durchgreift. Bei dieser Lösung sind keine konkreten Konstruktionselemente zum Einsatz des Getriebes als Überlagerungsgetriebe aufgeführt.From the DE 102 53 465 A1 a steering system is known, with a steering shaft for mechanically connecting a steering handle with an input shaft of a steering gear, and with a servo motor for providing torque to an eccentric drive core of a wave gear on the steering shaft, and with a radially flexible rolling bush in which the drive core axially engages, wherein one or more Unfangsabschnitte in the outer circumferential surface of the rolling bush are kept in continuous alternation with a substantially cylindrical support surface of a vehicle-fixed support ring in engagement and the rolling bushing rotatably connected to the input shaft of the steering gear, wherein the steering shaft passes through the wave gear. In this solution, no concrete construction elements for use of the transmission are listed as superposition gear.

Es sind Überlagerungslenkungen bekannt, die als Überlagerungsgetriebe ein Well- oder Pulsatorgetriebe aufweisen. Der Servomotor solcher Wellgetriebe stützt aber sein Drehmoment an der Lenksäule ab. Zudem benötigen diese Wellgetriebe ein stabiles Gehäuse um das Drehmoment und den Drehwinkel an der Lenkhandhabe auf die Getriebeausgangswelle des Überlagerungsgetriebes zur übertragen.It are superimposed steering systems known as superposition gear have a corrugated or Pulsatorgetriebe. The servomotor such The wave gearbox, however, supports its torque on the steering column from. In addition, these wave gear require a stable housing about the torque and the angle of rotation on the steering handle on the Transmission output shaft of the superposition gear to transmit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überlagerungslenkung für ein Fahrzeug anzugeben, die einfach zu montieren ist und in der Handhabung komfortabel ist.Of the Invention is based on the object, a superposition steering for a vehicle that is easy to assemble and is comfortable to use.

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

Eine Wellen-Nabe-Verbindung zwischen der radialflexiblen Abrollbuchse und der ersten Getriebeeingangswelle ermöglicht, indem diese entweder formschlüssig und mit einer Überpressung zumindest einzelner axialer Bereiche gebildet ist oder kraftschlüssig mit zumindest näherungsweise kreisförmigen Querschnitten der Pressverbindung zwischen der radialflexiblen Abrollbuchse und der ersten Getriebeeingangswelle gebildet ist, oder stoffschlüssig gebildet ist, dass die radialflexible Abrollbuchse und die erste Getriebeeingangswelle getrennt gefertigt und gehandhabt werden können. Es kann auch zweckmäßig sein, um eine einfache, rasche Montage der Überlagerungslenkung zu ermöglichen, die radialflexible Abrollbuchse und die erste Getriebeeingangswelle einstückig zu bilden.A Shaft-hub connection between the radially flexible rolling bush and the first transmission input shaft allows by this either form-fitting and with an overpressure at least individual axial areas is formed or non-positively with at least approximately circular cross sections the press connection between the radially flexible Abrollbuchse and the first transmission input shaft is formed, or formed cohesively is that the radially flexible rolling bushing and the first transmission input shaft can be manufactured and handled separately. It can also be convenient to a simple, fast To allow mounting of the superposition steering the radially flexible rolling bush and the first transmission input shaft to form in one piece.

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

Die Welle-Nabe-Verbindung kann in axialer Richtung zylindrische oder konisch zueinander geformte Paßflächen aufweisen, indem die erste Getriebeeingangswelle ein kegeliges Ende bildet. Die Welle-Nabe-Verbindung kann formschlüssig mit Bereichen in denen eine Presspassung ausgeführt ist, wie etwa als Keilwellenverbindung mit Innenzentrierung oder Zahnwellenverbindung oder als Polygonwellenverbindung ausgebildet sein. Beispielsweise eignet sich ein P3G-Profil für einen Preßsitz. Auch eine Kegelwellenverbindung mit Paß- oder Scheibenfeder kann zweckmäßig sein, eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung zwischen der radialflexiblen Abrollbuchse und der ersten Getriebeeingangswelle darzustellen.The shaft-hub connection can be in axial Have direction cylindrical or conically shaped mating surfaces by the first transmission input shaft forms a tapered end. The shaft-hub connection may be form-fitting with areas in which a press fit is performed, such as formed as a splined shaft connection with internal centering or spline connection or as a polygonal shaft connection. For example, a P3G profile is suitable for a press fit. A conical-shaft connection with a pass or disc spring may also be expedient to represent a form-fitting shaft-hub connection between the radially flexible rolling bushing and the first transmission input shaft.

Es kann zweckmäßig sein, einen einseitigen – einen Endanschlag – an der ersten Getriebeeingangswelle und/oder an der radialflexiblen Abrollbuchse vorzusehen, um bei der Montage der Bauteile rasch und einfach eine reproduzierbar Relativ-Position der Bauteile zu ermöglichen.It may be appropriate, a one-sided - one End stop - on the first transmission input shaft and / or provided on the radially flexible Abrollbuchse in order to assemble the components quickly and easily a reproducible relative position allow the components.

Zusätzlich zu der Pressverbindung in der Welle-Nabe-Verbindung kann es zweckmäßig sein, die erste Getriebeeingangswelle mit der radialflexiblen Abrollbuchse durch ein Sicherungselement zur axialen Fixierung der Position der beiden Bauteile, wie etwa durch einen Sicherungsring oder eine Schraube oder eine Mutter oder ein Niet zu sichern.additionally to the press connection in the shaft-hub connection, it may be appropriate be, the first transmission input shaft with the radially flexible rolling bushing by a securing element for axially fixing the position of two components, such as by a locking ring or a screw or secure a nut or rivet.

Eine weitere alternative Sicherungsmaßnahme der Bauteile kann ein Umformen, wie etwa ein Verstemmen der Bauteile miteinander bilden. Ein teilweiser Stoffschluß mit oder ohne Zusatzwerkstoff durch Schweißen, Laserschweißen, Löten oder Kleben, kann zweckmäßig sein. Die Presspassung der Welle-Nabe-Verbindung lässt sich auch durch vorheriges Aufbringen einer Reibkraft-erhöhenden Oberflächenschicht auf die Passflächen der Bauteile bewirken.A Another alternative security measure of the components can forming, such as caulking of the components together. A partial fabric bond with or without additional material by Welding, laser welding, soldering or Gluing can be useful. The press fit The shaft-hub connection can also be by previous Applying a frictional force-increasing surface layer effect on the mating surfaces of the components.

Es ist zur Erleichterung der Montage zweckmäßig, vorzugsweise axial versetzt zu der Welle-Nabe-Verbindung einen Zentrierdurchmesser anzuordnen, der konisch oder zylindrisch an der ersten Getriebeeingangswelle vorzusehen ist und die radialflexible Abrollbuchse radial und winkelrecht an der ersten Getriebeeingangswelle zentriert. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Länge der durch die Welle-Nabe-Verbindung gebildeten form- und kraftschlüssigen Mitnahme in einem Verhältnis zu einem Durchmesser der ersten Getriebeeingangswelle im Bereich von etwa 0,01 < 100 gewählt. Die Welle-Nabe-Verbindung ist vorzugsweise an einem axialen Ende der ersten Getriebeeingangswelle oder der radialflexiblen Abrollbuchse, das zu einem Stützring oder der Getriebeausgangswelle des Wellgetriebes weist, angeordnet.It is convenient to facilitate assembly, preferably axially offset from the shaft-hub connection a centering diameter to arrange, the conical or cylindrical on the first transmission input shaft is provided and the radially flexible Abrollbuchse radially and angularly centered on the first transmission input shaft. In a special preferred embodiment is a length of formed by the shaft-hub connection positive and non-positive Entrainment in a ratio to a diameter of the first Transmission input shaft selected in the range of about 0.01 <100. The shaft-hub connection is preferably at an axial end of the first transmission input shaft or the radially flexible Abrollbuchse that to a support ring or the transmission output shaft of the corrugated transmission has arranged.

Um ein komfortables Lenk- und Fahrgefühl zu bewirken ist es zweckmäßig, das Drehmoment des Servomotors an einem anderen fahrzeugfesten Bauteil abzustützen als an der Lenksäule. So kann es zweckmäßig sein, den Servomotor mit seinem Gehäuse getrennt von dem Gehäuse des Wellgetriebes anzuordnen und die Servomotorwelle über ein Getriebe welches bevorzugt ins Langsame übersetzt, mit dem exzentrischen Antriebskern zu verbinden. Es kann auch zweckmäßig sein, den Servomotor als Hohlwellenmotor auszubilden, wobei ein Läufer des Servomotors um die Lenkwelle drehbar angeordnet ist. Die Hohlwelle des Servomotors kann dabei einstückig mit dem exzentrischen Antriebskern gebildet sein und mit diesem in der radialflexiblen Abrollbuchse enden. Der Servomotor wird von einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung angesteuert, wobei die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung eingangseitig mit einem Sensor zu Bestimmung des Lenkdrehmoments, des Lenkwinkels und/oder mit einem Sensor zur Bestimmung des Drehwinkels der Lenkhandhabe signalübertragend verbunden ist. Es kann zweckmäßig sein, die Sensoren als kontaktlos arbeitende Sensoren auszubilden. Bevorzugt sind der Servomotor, die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung, das Wellgetriebe und die Sensoren zur Drehwinkel- und Drehmomentbestimmung der Lenkhandhabe in einem Gehäuse zusammengefasst. Die einzelnen Bauelemente können in dem Gehäuse getrennt und abgeschirmt voneinander angeordnet sein. Ein drehfest mit einer Welle des Servomotors verbundener exzentrischer Antriebskern ist über Wälzlager auf der ersten Getriebeeingangswelle drehbar gelagert. Der exzentrische Antriebkern ist radial zwischen der ersten Getriebeeingangswelle und der radialflexiblen Abrollbuchse angeordnet und zur Verringerung des Bauraumbedarfs der Überlagerungslenkung radial möglichst gedrungen ausgeführt.Around It is a comfortable steering and driving feeling to effect appropriate, the torque of the servomotor support another component fixed to the vehicle than on the steering column. That's the way it works be separated from the servo motor with its housing To arrange housing of the wave gear and the servo motor shaft over a gear which preferably translates into slow, with to connect to the eccentric drive core. It may also be appropriate be to form the servo motor as a hollow shaft motor, wherein a Rotor of the servo motor is rotatably mounted about the steering shaft. The hollow shaft of the servo motor can be integral with be formed with the eccentric drive core and with this in the radially flexible rolling bushing ends. The servomotor is powered by a Control and / or regulating device controlled, the Control and / or regulating device input side with a Sensor for determining the steering torque, the steering angle and / or with a sensor for determining the rotation angle of the steering handle signal transmitting connected is. It may be convenient to use the sensors form as contactless working sensors. Preferred are the Servomotor, the control and / or regulating device, the wave gear and the sensors for determining the angle of rotation and torque of the steering handle summarized in a housing. The individual components can be separated and shielded in the case be arranged from each other. A non-rotatable with a shaft of the servomotor connected eccentric drive core is via rolling bearings rotatably mounted on the first transmission input shaft. The eccentric Drive core is radially between the first transmission input shaft and arranged the radially flexible Abrollbuchse and reduce the space requirement of the superposition steering radially possible penetrated executed.

Der exzentrische Antriebskern greift bevorzugt axial über einen großen Teil in die radialflexible Abrollbuchse in einen glockenförmigen Stützring ein. Der exzentrische Antriebskern wälzt sich mit einem flexiblen Kugellager in der radialflexiblen Abrollbuchse ab und verformt diese in fortlaufendem Wechsel. Dabei gelangen in Abhängigkeit von der Querschnittsform des Antriebskernes, ein oder mehrere Umfangsabschnitte der Außenmantelfläche der radialflexiblen Abrollbuchse mit einer im wesentlichen zylindrischen Stützfläche des Stützrings in Einriff. Der Stützring umgibt radial die Abrollbuchse. Dadurch daß der Umfang der Außenmantelfläche der radialflexiblen Abrollbuchse kleiner ist als der Umfang der zylindrischen Stützfläche des Stützringes, dreht sich der Stützring um diese Längendifferenz und somit die mit dem Stützring drehfest verbundene Getriebeausgangswelle, die wiederum mit der Eingangswelle des Lenkgetriebes verbunden ist. Ein zusätzlicher Lenkwinkel in positiver oder negativer Richtung zu dem an der Lenkhandhabe angegebenen Lenkwinkel ist dadurch mit großer Präzision auf den Stützring und die Getriebeausgangswelle aufbringbar.The eccentric drive core preferably engages axially over a large part in the radially flexible Abrollbuchse in a bell-shaped support ring. The eccentric drive core rolls with a flexible ball bearing in the radially flexible Abrollbuchse and deforms them in continuous change. In this case, depending on the cross-sectional shape of the drive core, one or more peripheral portions of the outer circumferential surface of the radially flexible rolling bushing engage with a substantially cylindrical support surface of the support ring. The support ring radially surrounds the rolling bushing. The fact that the circumference of the outer circumferential surface of the radially flexible Abrollbuchse is smaller than the circumference of the cylindrical support surface of the support ring, the support ring rotates about this difference in length and thus rotatably connected to the support ring transmission output shaft, which in turn is connected to the input shaft of the steering gear. An additional steering angle in the positive or negative direction to the steering angle specified on the steering handle is there by applying with great precision on the support ring and the transmission output shaft.

Zur bevorzugten Loslagerung der ersten Getriebeeingangswelle ist diese über ein Lager an einem axialen Ende der Getriebeausgangswelle in dem Stützring gelagert. Das Lager ist bevorzugt als Nadelhülse ausgebildet.to preferred floating bearing of the first transmission input shaft is this over a bearing at an axial end of the transmission output shaft in the Supporting ring stored. The bearing is preferred as a needle sleeve educated.

Es kann zweckmäßig sein, den exzentrischen Antriebskern mit der zweiten Getriebeeingangswelle, die drehfest mit der Servomotorwelle verbunden ist, oder durch diese gebildet wird, einstückig zu bilden.It may be appropriate, the eccentric drive core with the second transmission input shaft rotatably connected to the servo motor shaft is, or is formed by, to form one piece.

Das Wellgetriebe ist bevorzugt aus Stahl oder überwiegend aus Stahl gebildet, zumindest die radialflexible Abrollbuchse und der exzentrische Antriebkern sind aus diesem Werkstoff gebildet. Es kann auch zweckmäßig sein, Komponenten des Wellgetriebes aus einem Nichteisenmetall – oder Nichtmetallwerkstoff zu bilden. Der Eingriff der Außenmantelfläche der radialflexiblen Abrollbuchse in die zylindrische Stützfläche des Stützrings (circular-spline) kann form- oder kraftschlüssig erfolgen. Bei einer hydraulischen Hilfskraftlenkung ist das Überlagerungsgetriebe zweckmäßig zwischen einem Lenkventil und dem Lenkgetriebe oder zwischen der Lenkhandhabe und dem Lenkventil angeordnet. Bei einer elektrischen Hilfskraftlenkung ist das Überlagerungetriebe bevorzugt zwischen einem Lenkmomentsensor und dem Lenkgetriebe oder zwischen der Lenkhandhabe und dem Lenkgetriebe angeordnet.The Wave gear is preferably made of steel or predominantly made Formed steel, at least the radially flexible rolling bushing and the eccentric drive core are formed from this material. It can also be expedient, components of the corrugated transmission made of a non - ferrous or non - metallic material to build. The engagement of the outer circumferential surface the radially flexible Abrollbuchse in the cylindrical support surface of the support ring (circular-spline) can be positive or non-positive respectively. In a hydraulic power steering system is the superposition gear appropriate between a steering valve and the steering gear or disposed between the steering handle and the steering valve. At a electric power steering is the superposition gear preferably between a steering torque sensor and the steering gear or arranged between the steering handle and the steering gear.

Es kann auch zweckmäßig sein, das Wellgetriebe so in die Lenkwelle oder den Antriebsstrang zwischen der Lenkhandhabe und dem Lenkgetriebe einzubauen, dass die Lenkhandhabe drehfest mit dem Stützring verbunden ist und die radialflexible Abrollbuchse mit der Getriebeausgangswelle des Überlagerungsgetriebes drehfest verbunden ist.It may also be appropriate, the wave gear so in the steering shaft or the drive train between the steering handle and install the steering gear that the steering handle rotatably is connected to the support ring and the radially flexible Roll-off bushing with the transmission output shaft of the superposition gearbox rotatably connected.

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.

1 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch eine Überlagerungslenkung, 1 shows a partial longitudinal section through a superposition steering,

2 zeigt ein Detail I in 1. 2 shows a detail I in 1 ,

In 1 ist in einem teilweisen Längsschnitt eine als Active-Steering ausgebildete Überlagerungslenkung 1 für ein Fahrzeug gezeigt. Die Überlagerungslenkung 1 ist als elektrische Überlagerungslenkung aus einem Servomotor 9, der an einem fahrzeugfesten Bauteil 17 abgestützt ist, das nicht die Lenksäule des Fahrzeug ist, einer Lenkwelle 7, die drehfest mit einer Lenkhandhabe 8 verbunden ist, aus einem Überlagerungsgetriebe 5, das als Wellgetriebe 4 ausgebildet ist und einer Eingangswelle 25 für ein Lenkgetriebe gebildet. Das nicht gezeigte Lenkgetriebe kann Teil einer elektrischen oder hydraulische Hilfskraftlenkung sein. Der Servomotor 9 stellt einen zusätzlichen Lenkwinkel auf das Wellgetriebe 4 bereit, wobei ein Läufer 22 des Servomotors 9 drehfest mit einer zweiten Getriebeeingangswelle 3 verbunden ist. Die zweite Getriebeeingangswelle 3 des Wellgetriebes 4 ist einstückig mit einem exzentrischen Antriebskern 11 des Wellgetriebes 4 gebildet. Der Servomotor 9 ist als Hohlwellenmotor 21 gebildet, wobei die zweite Getriebeeingangswelle 3 sich über axial beabstandete Wälzlager 26, 26' an einem Gehäuse 27 der Überlagerungslenkung 1 abstützt.In 1 is in a partial longitudinal section designed as an active Steering overlay steering 1 shown for a vehicle. The superposition steering 1 is as an electrical superposition steering from a servomotor 9 , on a vehicle-fixed component 17 is supported, which is not the steering column of the vehicle, a steering shaft 7 , which rotatably with a steering handle 8th connected, from a superposition gearbox 5 that as a wave gear 4 is formed and an input shaft 25 formed for a steering gear. The steering gear, not shown, may be part of an electric or hydraulic power steering system. The servomotor 9 provides an additional steering angle to the wave gear 4 ready, being a runner 22 of the servomotor 9 rotatably with a second transmission input shaft 3 connected is. The second transmission input shaft 3 of the corrugated transmission 4 is integral with an eccentric drive core 11 of the corrugated transmission 4 educated. The servomotor 9 is as a hollow shaft motor 21 formed, wherein the second transmission input shaft 3 over axially spaced rolling bearings 26 . 26 ' on a housing 27 the superposition steering 1 supported.

Um den ellipsenförmigen Umfang des exzentrischen Antriebskerns 11 ist ein flexibles Kugellager 28 aufgezogen. Der Antriebskern 11 greift mit seiner axialen Erstreckung in eine aus elastischem Stahlblech gebildete, topfförmige radialflexible Abrollbuchse 10 (flex-spline) ein. Die radialflexible Abrollbuchse 10 weist eine Außenmantelfläche 29 auf, die im axialen Bereich des Kugellagers 28 eine Außenverzahnung 23 trägt. Die Außenverzahnung 23 greift unter Wirkung der ellipsenförmigen Aufweitung der Abrollbuchse 10 mit zwei Umfangsabschnitten in eine Innverzahnung 24 an einer zylindrischen Stützfläche 30 eines drehfest mit einer Getriebeausgangswelle 6 des Wellgetriebes 4 verbunden Stützringes 19 (circular-spline). Der Stützring 19 ist konzentrisch zu der Längsachse der Lenkwelle 7 angeordnet. Bei Rotation des Antriebskernes 11 erfolgt die ellipsenförmige Aufweitung im fortlaufenden Wechsel entlang der Innenverzahnung 24. Der innenverzahnte Stützring 19 weist eine größere Zähnezahl als die radialflexible Abrollbuchse 10 auf, wodurch eine Verdrehung des Stützrings 19 pro Umdrehung des Antriebskerns 11 um die Differenz der Zähnezahl erfolgt.Around the elliptical circumference of the eccentric drive core 11 is a flexible ball bearing 28 reared. The drive core 11 engages with its axial extent in a formed of elastic steel sheet, cup-shaped radially flexible Abrollbuchse 10 (flex-spline). The radially flexible rolling bush 10 has an outer circumferential surface 29 on, in the axial area of the ball bearing 28 an external toothing 23 wearing. The external toothing 23 engages under the action of the elliptical widening of the rolling bushing 10 with two peripheral sections in an internal toothing 24 on a cylindrical support surface 30 one rotatably with a transmission output shaft 6 of the corrugated transmission 4 connected support ring 19 (Circular spline). The support ring 19 is concentric with the longitudinal axis of the steering shaft 7 arranged. Upon rotation of the drive core 11 the elliptical expansion takes place in continuous change along the internal toothing 24 , The internally toothed support ring 19 has a larger number of teeth than the radially flexible Abrollbuchse 10 on, causing a rotation of the support ring 19 per revolution of the drive core 11 to the difference of the number of teeth takes place.

Die Lenkwelle 7 ist im axialen Bereich des Stützringes 19 getrennt und in eine erste Getriebeeingangswelle 2, die drehfest mit der Lenkhandhabe 8 verbunden ist und an deren anderem Ende der Antriebskern 11 und die radialflexible Abrollbuchse 10 angeordnet ist, sowie in die Getriebeausgangswelle 6, die drehfest mit dem Stützring 19 verbunden ist, aufgeteilt. Auf diese Weise kann die Getriebeausgangswelle 6 relativ zu der ersten Getriebeeingangswelle 2 durch das Wellgetriebe 4 verdreht werden und ein von Fahrt- und Fahrzeugparametern abhängiger Lenkwinkel in die Lenkwelle 7 eingegeben werden.The steering shaft 7 is in the axial region of the support ring 19 separated and in a first transmission input shaft 2 , the rotation with the steering handle 8th is connected and at the other end of the drive core 11 and the radially flexible rolling bush 10 is arranged, as well as in the transmission output shaft 6 , the rotation with the support ring 19 connected, split. In this way, the transmission output shaft 6 relative to the first transmission input shaft 2 through the wave gear 4 be twisted and a dependent of driving and vehicle parameters steering angle in the steering shaft 7 be entered.

Wie auch 2 zeigt, ist die erste Getriebeeingangswelle 2 zu leichteren Montage und um die Teile des Wellgetriebes mit bekannten Fertigungsverfahren auch aus verschiedenen Werkstoffen herstellen zu können mit einer Welle-Nabe-Verbindung 12 die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel formschlüssig, als Keilwellenverbindung gebildet ist, verbunden. Die Welle-Nabe-Verbindung 12 ist unlösbar, indem eine Teillänge LT der Länge L der formschlüssigen Mitnahme mit einer zusätzlichen Presspassung versehen ist und die radialflexible Abrollbuchse 10 an ihrem axialen Ende 31 mit der ersten Getriebeeingangswelle 2 verstemmt ist. Ein als Sicherungsring 15 gebildetes Sicherungselement 14 übernimmt eine axiale Anschlagsfunktion der radialflexiblen Abrollbuchse 10 an der ersten Getriebeeingangswelle 2 und bildet einen Anschlag 13 zur reproduzierbaren, raschen axialen Positionierung der beiden Bauteile zueinander. Ein weiterer Axialanschlag 13' ist an einem gegenüberliegenden Ende der formschlüssigen Mitnahme vorgesehen. Die erste Getriebeeingangswelle 2 weist im Axialbereich der Welle-Nabe-Verbindung 12 einen Außendurchmesser D auf.As well as 2 shows is the first transmission input shaft 2 to facilitate assembly and to be able to produce the parts of the wave gear with known manufacturing processes also made of different materials with a shaft-hub connection 12 in the embodiment shown form conclusively, as a splined connection is formed connected. The shaft-hub connection 12 is unsolvable by a partial length L T of the length L of the positive driving is provided with an additional press fit and the radially flexible Abrollbuchse 10 at its axial end 31 with the first transmission input shaft 2 is caulked. One as a circlip 15 formed fuse element 14 assumes an axial stop function of the radially flexible rolling bush 10 at the first transmission input shaft 2 and makes a stop 13 for reproducible, rapid axial positioning of the two components to each other. Another axial stop 13 ' is provided at an opposite end of the positive entrainment. The first transmission input shaft 2 has in the axial region of the shaft-hub connection 12 an outer diameter D on.

Die erste Getriebeeingangswelle 2 ist durch ein Lager 18, das als Nadelhülse 20 oder Rollenlager gebildet ist und auf den Außenumfang der radialflexiblen Abrollbuchse 10 im Axialbereich der Welle-Nabe-Verbindung 12 angeordnet ist, in dem Stützring 19 gelagert.The first transmission input shaft 2 is through a warehouse 18 as a needle sleeve 20 or roller bearing is formed and on the outer circumference of the radially flexible Abrollbuchse 10 in the axial region of the shaft-hub connection 12 is arranged in the support ring 19 stored.

11
ÜberlagerungslenkungSuperimposed steering
22
Getriebeeingangswelle, ersteTransmission input shaft, first
33
Getriebeeingangswelle, zweiteTransmission input shaft, second
44
WellgetriebeThe wave gear
55
ÜberlagerungsgetriebeSuperposition gear
66
GetriebeausgangswelleTransmission output shaft
77
Lenkwellesteering shaft
88th
LenkhandhabeSteering handle
99
Servomotorservomotor
1010
Abrollbuchse, radialflexibelrolling bush, radially flexible
1111
Antriebskern, exzentrischDrive core, eccentric
1212
Welle-Nabe-VerbindungShaft-hub-connection
13, 13'13 13 '
Anschlagattack
1414
Sicherungselementfuse element
1515
Sicherungsringcirclip
1616
Zentrierdurchmessercentering
1717
Bauteil, fahrzeugfestcomponent fixed to the vehicle
1818
Lagercamp
1919
Stützringsupport ring
2020
Nadelhülseneedle sleeve
2121
HohlwellenmotorHollow shaft motor
2222
Läuferrunner
2323
Außenverzahnungexternal teeth
2424
Innenverzahnunginternal gearing
2525
Eingangswelleinput shaft
26, 26'26 26 '
Wälzlagerroller bearing
2727
Gehäusecasing
2828
Kugellager, flexibelBall-bearing, flexible
2929
AußenmantelflächeOuter casing surface
3030
Stützflächesupport surface
3131
Ende, axial v. 10 End, axial v. 10
LL
Längelength
DD
Durchmesserdiameter
LT L T
Teillängepartial length

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (23)

Überlagerungslenkung für ein Fahrzeug, insbesondere für eine Servo- oder Hilfskraftlenkung eines Kraftfahrzeugs, mit einem, eine erste Getriebeeingangswelle (2) und eine zweite Getriebeeingangswelle (3) aufweisenden, als Wellgetriebe (4) ausgebildeten Überlagerungsgetriebe (5) zur Überlagerung der an den beiden Getriebeeingangswellen (2, 3) auftretenden Drehwinkeln auf eine Getriebeausgangswelle (6) des Überlagerungsgetriebes (5), die auf eine Eingangswelle eines Lenkgetriebes wirkt, wobei die erste Getriebeeingangswelle (2) über eine Lenkwelle (7) mit einer Lenkhandhabe (8) wirkverbunden ist und die zweite Getriebeeingangswelle (3) mit einem Servomotor (9) wirkverbunden ist, wobei die erste Getriebeeingangswelle (2) mit einer radialflexiblen Abrollbuchse (10) des Wellgetriebes (4) verbunden ist und einen exzentrischen Antriebskern (11) des Wellgetriebes (4), der in die radialflexible Abrollbuchse (10) ragt, durchgreift, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebeeingangswelle (2) mit einer formschlüssigen Welle-Nabe-Verbindung (12) mit einer Überpressung zumindest einzelner axialer Bereiche oder einer kraftschlüssigen Welle-Nabe-Verbindung mit der radialflexiblen Abrollbuchse (10) des Wellgetriebes (4) verbunden ist oder die erste Getriebeeingangswelle (2) einstückig mit der radialflexiblen Abrollbuchse (10) des Wellgetriebes (4) gebildet ist oder die erste Getriebeeingangswelle (2) stoffschlüssig mit der radialflexiblen Abrollbuchse (10) des Wellgetriebes (4) gebildet ist.Superimposed steering system for a vehicle, in particular for a servo or power steering system of a motor vehicle, with one, a first transmission input shaft ( 2 ) and a second transmission input shaft ( 3 ), as a wave gear ( 4 ) formed superposition gear ( 5 ) for superposition of the at the two transmission input shafts ( 2 . 3 ) occurring rotational angles on a transmission output shaft ( 6 ) of the superposition gearing ( 5 ), which acts on an input shaft of a steering gear, wherein the first transmission input shaft ( 2 ) via a steering shaft ( 7 ) with a steering handle ( 8th ) is operatively connected and the second transmission input shaft ( 3 ) with a servomotor ( 9 ) is operatively connected, wherein the first transmission input shaft ( 2 ) with a radially flexible rolling bushing ( 10 ) of the wave gear ( 4 ) and an eccentric drive core ( 11 ) of the wave gear ( 4 ), in the radially flexible Abrollbuchse ( 10 ) protrudes, passes through, characterized in that the first transmission input shaft ( 2 ) with a positive shaft-hub connection ( 12 ) with an overpressing of at least individual axial areas or a frictional shaft-hub connection with the radially flexible rolling bush (US Pat. 10 ) of the wave gear ( 4 ) or the first transmission input shaft ( 2 ) in one piece with the radially flexible rolling bushing ( 10 ) of the wave gear ( 4 ) is formed or the first transmission input shaft ( 2 ) cohesively with the radially flexible rolling bushing ( 10 ) of the wave gear ( 4 ) is formed. Überlagerungslenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle-Nabe-Verbindung (12) zylindrische oder konische Paßflächen aufweist.Superposition steering system according to claim 1, characterized in that the shaft-hub connection ( 12 ) has cylindrical or conical mating surfaces. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle-Nabe-Verbindung (12) durch eine Keilwellenverbindung oder eine Zahnwellenverbindung oder eine Polygonwellenverbindung oder eine Kegelwellenverbindung gebildet ist.Superimposed steering system according to one of claims 1 or 2, characterized in that the shaft-hub connection ( 12 ) is formed by a spline connection or a splined shaft connection or a polygonal shaft connection or a conical-shaft connection. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebeeingangswelle (2) stoffschlüssig durch schweißen, Laserschweißen, Löten oder Kleben mit der radialflexiblen Abrollbuchse (10) des Wellgetriebes (4) verbunden ist.Superimposed steering system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first transmission input shaft ( 2 ) cohesively by welding, laser welding, soldering or gluing with the radially flexible rolling bushing ( 10 ) of the wave gear ( 4 ) connected is. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein einseitig wirkender Anschlag (13, 13') an der ersten Getriebeeingangswelle (2) und/oder an der radialflexiblen Abrollbuchse (10) zur Festlegung der Axialposition beider Bauteile (2, 10) vorgesehen ist.Superimposed steering system according to one of Claims 1 to 4, characterized in that a stop acting on one side ( 13 . 13 ' ) on the first transmission input shaft ( 2 ) and / or on the radially flexible rolling bushing ( 10 ) for determining the axial position of both components ( 2 . 10 ) is provided. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebeeingangswelle (2) mit der radialflexiblen Abrollbuchse (10) durch ein Sicherungselement (14) zur axialen Fixierung der Position der beiden Bauteile fixiert ist.Superimposed steering system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first transmission input shaft ( 2 ) with the radially flexible rolling bushing ( 10 ) by a securing element ( 14 ) is fixed to the axial fixation of the position of the two components. Überlagerungslenkung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (14) durch einen Sicherungsring (15) oder eine Schraube oder einen Gewindering oder ein Niet gebildet ist.Superimposed steering system according to claim 6, characterized in that the securing element ( 14 ) by a retaining ring ( 15 ) or a screw or a threaded ring or a rivet is formed. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebeeingangswelle (2) mit der radialflexiblen Abrollbuchse (10) durch einen Unformungsprozess verbunden ist.Superimposed steering system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the first transmission input shaft ( 2 ) with the radially flexible rolling bushing ( 10 ) is connected by an undeforming process. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige oder kraftschlüssige Welle-Nabe-Verbindung (12) einen zusätzlichen Stoffschluß aufweist.Superimposed steering system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the positive or non-positive shaft-hub connection ( 12 ) has an additional material connection. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige oder kraftschlüssige Welle-Nabe-Verbindung (12) an ihren Passflächen eine reibkrafterhöhende Oberflächenbehandlung aufweist.Superimposed steering system according to one of claims 1 to 9, characterized in that the positive or non-positive shaft-hub connection ( 12 ) has at its mating surfaces a frictional force increasing surface treatment. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige oder kraftschlüssige Welle-Nabe-Verbindung (12) einen Zentrierdurchmesser (16) aufweist, der die erste Getriebeeingangswelle (2) radial und winkelrecht festlegt.Superimposed steering system according to one of claims 1 to 10, characterized in that the positive or non-positive shaft-hub connection ( 12 ) a centering diameter ( 16 ) having the first transmission input shaft ( 2 ) determines radially and angularly. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge (L) der formschlüssigen oder kraftschlüssigen Mitnahme der Welle-Nabe-Verbindung (12) zu einem Durchmesser (D) der ersten Getriebeeingangswelle (2) im Axialbereich der Welle-Nabe-Verbindung (12) zwischen 0,01 < L/D < 100 liegt.Superimposed steering system according to one of claims 1 to 11, characterized in that a length (L) of the positive or non-positive entrainment of the shaft-hub connection ( 12 ) to a diameter (D) of the first transmission input shaft ( 2 ) in the axial region of the shaft-hub connection ( 12 ) is between 0.01 <L / D <100. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle-Nabe-Verbindung (10) an einem axialen Ende der radialflexiblen Abrollbuchse (10) angeordnet ist.Superimposed steering system according to one of claims 1 to 12, characterized in that the shaft-hub connection ( 10 ) at one axial end of the radially flexible rolling bushing ( 10 ) is arranged. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment des Servomotors (9) an einem anderen fahrzeugfesten Bauteil (17) der Überlagerungslenkung (1) oder des Fahrzeugs abgestützt ist, als an eine Lenksäule.Superimposed steering system according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the torque of the servomotor ( 9 ) on another vehicle-mounted component ( 17 ) of the superposition steering ( 1 ) or the vehicle is supported, as to a steering column. Überlagerungslenkung nach einem de Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebeeingangswelle (2) mit einem Lager (18) in einem Stützring (19) gelagert ist, der mit der radialflexiblen Abrollbuchse (10) zusammenwirkt.Superimposed steering system according to one of claims 1 to 14, characterized in that the first transmission input shaft ( 2 ) with a bearing ( 18 ) in a support ring ( 19 ) is mounted, which with the radially flexible Abrollbuchse ( 10 ) cooperates. Überlagerungslenkung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (18) als Nadelhülse (20) ausgebildet ist.Superposition steering system according to claim 15, characterized in that the bearing ( 18 ) as a needle sleeve ( 20 ) is trained. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der exzentrische Antriebskern (11) mit der zweiten Getriebeeingangswelle (2) einstückig gebildet ist.Superimposed steering system according to one of Claims 1 to 16, characterized in that the eccentric drive core ( 11 ) with the second transmission input shaft ( 2 ) is integrally formed. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Servomotor (9) als Hohlwellenmotor (21) ausgebildet ist, wobei ein Läufer (22) des Servomotors (9) um die Lenkwelle (7) drehbar angeordnet ist.Superimposed steering system according to one of claims 1 to 17, characterized in that the servomotor ( 9 ) as a hollow shaft motor ( 21 ) is formed, wherein a runner ( 22 ) of the servomotor ( 9 ) around the steering shaft ( 7 ) is rotatably arranged. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellgetriebe (4) im Wesentlichen aus Stahl gebildet ist.Superimposed steering system according to one of claims 1 to 18, characterized in that the wave gear ( 4 ) is formed essentially of steel. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellgetriebe (4) im Wesentlichen aus Kunststoff gebildet ist.Superimposed steering system according to one of claims 1 to 18, characterized in that the wave gear ( 4 ) is formed essentially of plastic. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die radialflexible Abrollbuchse (10) eine Außenverzahnung (23) aufweist, die mit einer Innenverzahnung (24) des Stützringes (19) in Eingriff ist.Superimposed steering system according to one of claims 1 to 20, characterized in that the radially flexible rolling bushing ( 10 ) an outer toothing ( 23 ), which with an internal toothing ( 24 ) of the support ring ( 19 ) is engaged. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsgetriebe (1) bei einer hydraulischen Hilfskraftlenkung zwischen einem Lenkventil und dem Lenkgetriebe oder zwischen de Lenkhandhabe (8) und dem Lenkventil angeordnet ist.Superimposed steering system according to one of claims 1 to 21, characterized in that the superposition gearing ( 1 ) in a hydraulic power steering between a steering valve and the steering gear or between de steering handle ( 8th ) and the steering valve is arranged. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellgetriebe (4) so zwischen der Lenkhandhabe (8) und dem Lenkgetriebe eingebaut ist, dass der Stützring (19) drehfest mit der Lenkhandhabe (8) verbunden ist und die radialflexible Abrollbuchse (10) drehfest mit der Getriebeausgangswelle (6) verbunden ist.Superimposed steering system according to one of claims 1 to 22, characterized in that the wave gear ( 4 ) between the steering handle ( 8th ) and the steering gear is installed, that the support ring ( 19 ) rotatably with the steering handle ( 8th ) is connected and the radially flexible Abrollbuchse ( 10 ) rotatably with the transmission output shaft ( 6 ) connected is.
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