DE102010042431A1 - Elektrische Servolenkung - Google Patents

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DE102010042431A1
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DE201010042431
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Hans Köhnle
Arthur Rupp
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Robert Bosch Automotive Steering GmbH
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ZF Lenksysteme GmbH
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    • B62D5/0442Conversion of rotational into longitudinal movement
    • B62D5/0445Screw drives
    • B62D5/0448Ball nuts

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkung (1), insbesondere eine Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, mit einem Lenkgetriebe (2) in dem eine, von einem elektrischen Servomotor (3) angetriebene Bewegungsschraube (4) aus einer axial unverschieblich in einem Lenkgetriebegehäuse (5) gelagerten Mutter (6) und einem axial verlagerbaren Bauteil (7), dessen Gewinde (8) in einem Spindelabschnitt (9) des axial verlagerbaren Bauteils (7) mit einem Muttergewinde (10) der Mutter (6) in Eingriff ist, angeordnet ist. Um ein elektrische Servolenkung anzugeben, die eine Verriegelungseinrichtung in der Art einer Diebstahlsicherung aufweist, die eine hohe Widerstandsfähigkeit im Missbrauchsfall aufweist und die einfach baut, ist vorgesehen, dass eine elektromechanische Verriegelungseinrichtung (11) an dem Lenkgetriebe (2) vorgesehen ist, die ein Sperrelement (12) aufweist, das mit mindesten einem Eingriffsabschnitt (13) eines Einrastelementes (14) in oder außer Eingriff bringbar ist, wobei das Einrastelement (14) mit einem im Betrieb der elektrischen Servolenkung (1) bewegten Bauteil (15, 16)) verbunden ist und die Verriegelungseinrichtung (11) durch eine Schutzeinrichtung (17) gegen einen mechanischen und elektrischen Missbrauchseingriff geschützt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkung, insbesondere eine Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, mit einem Lenkgetriebe, in dem eine, von einem elektrischen Servomotor angetriebene Bewegungsschraube angeordnet ist, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Die DE 103 10 492 A1 beschreibt eine elektrische Servolenkung mit einem Lenkgetriebe, in dem ein axial verlagerbares Bauteil als Zahnstange gelagert ist und von einem elektrischen Servomotor angetrieben wird. Die Zahnstange weist einen Spindelabschnitt mit einem Gewinde auf, das mit einem Muttergewinde einer axial unverschieblich in dem Lenkgetriebegehäuse gelagerten Mutter in Eingriff ist. An einem Verzahnungsabschnitt der Zahnstange kämmt ein, mit einer Lenkwelle drehfest verbundenes Ritzel. Das Lenkgetriebegehäuse ist von einem Gehäusedeckel, der von der Zahnstange in einem endseitigen axialen Bereich durchragt wird, abgeschlossen. Die Mutter wird über ein Zugmittelgetriebe von einem elektrischen Servomotor angetrieben. Der Servomotor stellt eine Lenkhilfskraft auf die Zahnstange bereit und wird von einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung angesteuert.
  • Bei mit solchen elektrischen Servolenkungen ausgestatteten Fahrzeugen ist die Funktion der Wegfahrsperre oder Diebstahlsicherung durch eine Einrichtung zur Blockierung einer Drehmöglichkeit der Lenkwelle und dem Lenkrad unabhängig von der Servolenkung ausgeführt. So beschreibt die DE 10 2005 025 834 A1 eine Einrichtung zum Verriegeln einer Servolenkung, bei der ein bewegliches Sperrglied, in eine Einrastposition an einer Lenkwelle gebracht werden kann. Das Sperrglied wird von einem elektrischen Getriebemotor bewegt. Demnach ist eine Servolenkung mit einer Verriegelungseinrichtung zum Verriegeln und Entriegeln einer Lenkung bekannt, die ein bewegliches Sperrelement aufweist, das in ein zu der Verriegelungseinrichtung gehöriges Einrastelement eingreift.
  • Die bekannte elektrische Servolenkung mit Verriegelungseinrichtung weist zwar den Vorteil auf, dass diese nicht manuell zu betreiben ist, sondern in der Art eines Zugangsberechtigungssystems ein elektronisches Verriegelungsschloß darstellt, das mit einem elektronischen Schlüssel kommuniziert, die Verriegelungseinrichtung befindet sich aber gleichwohl, wie die an sich bekannten Lenkradschlösser unmittelbar an der Lenkradseite bzw. Lenkwelle und muß somit hohe Momente bzw.
  • Kräfte bei der Verriegelung auffangen. Um eine solch hohe Blockierungskraft ausüben zu können, ist eine stabile, materialintensive und teure Ausführung der Verriegelungseinrichtung notwendig. Dies bedingt den weiteren Nachteil, dass die Verriegelungseinrichtung viel Bauraum beansprucht. Zudem ist die Verriegelungseinrichtung aufgrund ihrer Lage im Fahrzeug leicht zugänglich, sodaß sie keine optimale Sicherheit gegen den Diebstahl des Fahrzeugs darstellen kann.
  • Die DE 603 06 694 T2 zeigt und beschreibt eine Einrichtung zum Verriegeln einer Lenkung in einem Kraftfahrzeug, bei der auf der Hochmomentenseite an einer Lenkwelle eine Verriegelungseinrichtung vorgesehen ist. Alternativ dazu wird vorgeschlagen, eine Verriegelungseinrichtung an der Niedermomentenseite der Servolenkung des Kraftfahrzeugs anzuordnen, wobei ein bewegliches Verriegelungselement oder Sperrelement auf eine, ein Moment übertagende Welle wirkt, insbesondere auf die Antriebswelle eines elektrischen Servomotors der Servolenkung. Das Sperrelement greift in einen Eingriffsabschnitt, ein in der Welle angeordnetes Eingriffsloch ein. Die Darstellung eines derartigen Eingriffsabschnittes erfordert eine spanabhebende Bearbeitung an der Welle und schwächt die Welle. Zudem sind solche Verriegelungseinrichtungen nicht geeignet, einem Mißbrauchseingriff ausreichend lange Widerstand entgegen zu bringen.
  • Die bekannten Fahrzeuge weisen eine Trennung der Funktion „Diebstahlsicherung” durch eine meist zwischen einer Lenkhandhabe und einem oberen Kardangelent an der Lenksäule befindlichen Drehblockierungsvorrichtung oder Verriegelungseinrichtung für die Lenksäule und der Lenkfunktion an sich auf. Diese konstruktive Gestaltung birgt jedoch eine Anzahl an Nachteilen. So ist eine im oberen Teil der Lenksäule angeordnete Diebstahlsicherungsvorrichtung bauraumintensiv. Eine derartige Diebstahlsicherung ist zudem aufgrund ihrer Lage in einem Fahrzeug leicht zugänglich, sodaß sie keine ausreichende Sicherheit bietet. Wirkt die Diebstahlsicherung direkt auf die Lenksäule ein, muß diese eine hohe Blockierungskraft ausüben, was eine voluminöse und kostspielige Ausführung notwendig macht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Servolenkung anzugeben, die eine Verrieglungseinrichtung in der Art einer Diebstahlsicherung aufweist, die eine hohe Widerstandsfähigkeit im Missbrauchsfall aufweist und die einfach baut.
  • Die Aufgabe wird mit einer elektrischen Servolenkung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Dadurch dass eine elektromechanische Verriegelungseinrichtung an dem Lenkgetriebe der elektrischen Servolenkung vorgesehen ist, die ein Sperrelement aufweist, das mit mindestens einem Eingriffsabschnitt eines Einrastelementes in oder außer Eingriff bringbar ist, wobei das Einrastelement der Verriegelungseinrichtung mit einem, im Betrieb der elektrischen Servolenkung bewegten Bauteiles des Lenkgetriebes oder des Servomotors fest verbunden ist und die Verriegelungseinrichtung durch eine Schutzeinrichtung gegen einen mechanischen und elektrischen Missbrauchsfall geschützt ist, ist eine konstruktive Maßnahme vorgeschlagen, die Standfestigkeit einer elektrischen Servolenkung im Missbrauchsfall insbesondere hinsichtlich der benötigten Zeit zum Überwinden der Verriegelungsfunktion deutlich über die geforderten 8 Minuten, beispielsweise auf 2½ Stunden anzuheben.
  • Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Um einem Missbrauchseingriff vorzugsweise an allen elektrischen und mechanischen Komponenten der Verriegelungseinrichtung wirkungsvoll entgegentreten zu können – etwa durch Anwendung von Bohr- oder Trennwerkzeugen- ist es zweckmäßig, die Verriegelungseinrichtung durch ein Gehäuse aus einem vorzugsweise glatten Stahlblech, oder in Teilen aus Stahlblech, vorzugsweise Federstahl, zu schützen. Das Gehäuse kann die Verriegelungseinrichtung dabei vollumfänglich umgeben oder das Gehäuse ist an Stellen zwischen der äußeren Umgebung der Verriegelungseinrichtung und der Verriegelungseinrichtung angeordnet, an denen ein Mißbrauchseingriff oder Angriff zum Zwecke des Diebstahls eines Fahrzeugs möglich ist. Ein glattes Stahlblech ohne Versteifungsrippen oder Umformbereiche, die einen Ansatz von Trenn- oder Formwerkzeugen ermöglichen, ist zur Abwehr eines Mißbrauchseingriffes gut geeignet.
  • Neben einer mechanischen Komponente der Schutzeinrichtung in Form eines Gehäuses aus Stahlblech oder Panzerbereiche an der Verriegelungseinrichtung ist es zweckmäßig, in die Schutzeinrichtung eine elektronische Komponente zum Schutz der Verriegelungseinrichtung zu integrieren. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der elektrischen Servolenkung ist daher eine Koppelung der Funktion einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung der Servolenkung mit einem Steuergerät für die Verriegelungseinrichtung, etwa ein Steuergerät eines elektronischen Zündschlosses vorgesehen. Die Koppelung kann mit Hilfe einer Busverbindung, vorzugsweise einer CAN-Busverbindung der genannten Steuergeräte erfolgen. Dabei kann vorzugsweise zumindest das Steuergerät in dem Gehäuse der Schutzeinrichtung aus Stahlblech untergebracht sein.
  • Das Steuergerät und die Verriegelungseinrichtung sind bevorzugt Teil eines Zugangsberechtigungssystems eines Fahrzeugs, wobei nach positiver Überprüfung codierter Daten eines Fahrers und eines von diesem mitgeführten Datenträgers mit im Fahrzeug gespeicherten, codierten Daten das Zugangsberechtigungssystems überwunden wird. Dabei werden kryptologisch codierte Daten zwischen einem sogenannten Schlüssel und dem Steuergerät ausgetauscht und analysiert. Signalübertragende Kabelverbindungen und Versorgungsspannung übertragende Leitungen sind bevorzugt in dem Gehäuse aus Stahlblech oder dergleichen, einen Missbrauchseingriff verhindernden Materialien angeordnet. Insgesamt ist durch die Verknüpfung des Steuergeräts für die Verriegelungseinrichtung mit der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung der Servolenkung oder gar der Integration des Steuergerätes in die Steuer- und/oder Reglungseinrichtung eine leicht manipulierbare Steckverbindung der Geräte im Fahrzeug ausgeschlossen. Das Steuergerät ist vorzugsweise als SIL3-Sicherheitsstandart realisiert.
  • Das Einrastelement der Verriegelungseinrichtung weist mindestens einen Eingriffsabschnitt, vorzugsweise mehrere gleiche Eingriffsabschnitte auf und ist drehfest oder fest an einer Welle des Servomotors oder einer Scheibe eines Getriebes zwischen dem Servomotor und der Mutter der Bewegungsschraube oder an der Mutter festgelegt. Es kann auch mit dem axial verlagerbaren Bauteil fest verbunden sein, mit dem es im Betrieb der Servolenkung axial in dem Lenkgetriebegehäuse bewegt wird.
  • Das Einrastelement ist zur Erhöhung der Sicherheit bei einem Missbrauchseingriff über ein Kupplungselement, vorzugsweise eine Rutschkupplung mit dem genannten, bewegten Bauteilen der Servolenkung verbunden. Das Kupplungselement kann eine form- oder kraftschlüssige Funktionsweise aufweisen. Dadurch ist sichergestellt, dass bei einer Momenteneinleitung oder Krafteinleitung an einem oder mehren der in der Servolenkung bewegten Bauteile entgegen der Sperrwirkung der Verriegelungseinrichtung das in das Einrastelement eingefallene Sperrelement nicht überlastet werden kann, eine Verriegelungsfunktion also dauerhaft gewährleistet ist und im Mißbrauchsfall durch äußere Einwirkung nicht überwunden werden kann.
  • Durch diese konstruktive Ausgestaltung der Verriegelungseinrichtung erübrigt sich eine Bearbeitung und Schwächung einer Welle oder einer Scheibe der Bewegungsschraube oder des Getriebes zwischen dem Servomotor und der Mutter der Bewegungsschraube. Das Einrastelement kann als eigenständiges Bauteil mit Hilfe des Kupplungselementes an dem betreffenden Bauteil festgelegt werden.
  • Das Sperrelement kann radial und axial in das Einrastelement einfallen. Das Auslösemoment des Kupplungselementes bzw. der Kraft- oder Momentenschwellwert, der ein Überlasten des Sperrelementes zur Folge hätte, kann durch die Dimensionierung des Kupplungselementes und dessen Flächenpressung definiert werden. Vorzugsweise ist die Verriegelungseinrichtung aus einem elektromotorisch antreibbaren Aktuator mit einem ein- oder mehrstufigen Getriebe aus einer Bewegungsschraube und dem Sperrelement gebildet und befindet sich direkt an einer Welle des Servomotors oder einem nachgelagerten Getriebe. Dabei kann vorgesehen sein, dass der elektromotorisch betreibbare Aktuator ein Getriebe aufweist, das eine Zahnradstufe und/oder eine Bewegungsschraube oder ein Schneckengetriebe oder ein Kurvengetriebe aufweist.
  • Es ist zweckmäßig, die Verriegelungseinrichtung zwischen einem Stator und einem Motorsteuergerät des Servomotors in dessen Gehäuse selbst anzuordnen. Somit kann am Ort der Bildung einer Lenkhilfskraft oder einer Lenkkraft bei einer Fremdkraftlenkung eine Verriegelungsfunktion dargestellt werden. Die Energieversorgung und die Betriebsführung der Verriegelungseinrichtung erfolgt bevorzugt unter Verwendung von Hard- und Softwareressourcen der der elektrischen Servolenkung zugeordneten Steuer – und/oder Regelungseinrichtung.
  • Die Verriegelungseinrichtung weist ferner eine direkte oder indirekt wirkende Sensorik zur Bestimmung der Position des Sperrelements oder von Getriebekomponenten des Getriebes der Verriegelungseinrichtung auf. Diese Positionssensorik kann linear oder als schaltenden Sensorik gebildet sein. Damit kann das Ausmaß der Verriegelungsposition des Sperrelementes oder eine absolut verriegelte oder entriegelte Position des Sperrelements festgestellt werden. Die Positionssensorik ist Bestandteil des Steuergerätes für die Verriegelungseinrichtung. Zusammen mit einer Leistungselektronik für den elektromotorisch angetriebenen Aktuator der Verriegelungseinrichtung kann die Positionssensorik auf einem Substrat oder Schaltungsträger der Verriegelungseinrichtung angeordnet sein. Es ergibt sich hieraus eine wünschenswert kurze Zeitdauer für die Datenkommunikation zwischen einem elektronischen Schlüssel eines Fahrers und dem Steuergerät. So ist damit erreicht, dass eine Initialisierungszeit bis der aktuelle Zustand der Verriegelungseinrichtung bekannt ist, von weniger als 200 ms erreicht ist.
  • Auch die Verriegelungszeit für den elektromotorischen Aktuator der Verriegelungseinrichtung wird dadurch in einen Bereich von weniger als 150 ms gedrückt.
  • Durch eine vergleichsweise klein bauenden Verriegelungseinrichtung, die beispielsweise in das Gehäuse des Servomotors einer elektrischen Servolenkung integrierbar ist, also auf einer Niedermomenten-Seite der Servolenkung, ist dennoch ein Blockiermoment an einer Lenkhandhabe eines Kraftfahrzeugs von mehr als 100 Nm erreicht.
  • Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben.
  • In der Zeichnung zeigt:
  • 1 einen schematischen, nicht maßstäblichen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße elektrische Servolenkung mit einer Verriegelungseinrichtung, die auf eine Welle eines Servomotors für die Servolenkung wirkt,
  • 2 ein Detail II in 1,
  • 3 einen teilweisen, nicht maßstäblichen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektrischen Servolenkung,
  • 4 eine Querschnitt durch die elektrische Servolenkung in 3 entlang der Linie IV-IV,
  • 5 eine perspektivische, schematische Ansicht einer Verriegelungseinrichtung für eine elektrische Servolenkung,
  • 6 einen schematischen Querschnitt durch die Verriegelungseinrichtung in 5.
  • In 1 ist in einem teilweisen schematischen, nicht maßstäblichen Längsschnitt eine als Zahnstangen-Hilfskraftlenkung gebildete, elektrische Servolenkung 1 für einen Personenkraftwagen gezeigt. In einem zylinderförmigen Lenkgetriebegehäuse 5 eines Lenkgetriebes 2 ist ein als Zahnstange 28 gebildetes, axial verlagerbares Bauteil 7 gelagert. Parallel zu der Zahnstange 28 ist an einem Radialflansch 29 des Lenkgetriebegehäuses 5 ein elektrischer Servomotor 3 festgelegt. Die Zahnstange 28 kämmt an einem nicht gezeigten Verzahnungsabschnitt mit einem Ritzel einer Lenkwelle und weist ein Gewinde 8 an einem Spindelabschnitt 9 auf, welches in Eingriff mit einem als Kugelumlaufgewinde 30 gebildeten Muttergewinde 10 einer Mutter 6 eines Kugelumlauftriebes ist. Die Mutter 6 ist drehfest mit einer Zahnriemenscheibe 31 verbunden, die Teil eines im Bereich des Radialflansches 29 untergebrachten Getriebes 21 ist, über das der elektrische Servomotor 3 diese Bewegungsschraube 4 antreibt. Das Getriebe 21 ist als Zugmittelgetriebe mit einem Zahnriemen als Zugmittel gebildet. In einem Gehäusedeckel 32 des Lenkgetriebegehäuse 5 ist ein Radiallager 33 für die Mutter 6 gehalten.
  • Die elektrische Servolenkung 1 weist ein Motorsteuergerät 34 auf, das den Servomotor 3 ansteuert und in dem Gehäuse 19 des Servomotors in der Nähe eines endseitigen Deckels 35 angeordnet ist. Ein Stator 36 des Servomotors 3 ist in dem Gehäuse 19 an dessen, dem Getriebe 21 zugewandten Seite angeordnet. Axial zwischen dem Stator 36 und dem Deckel 35 ist eine Verriegelungseinrichtung 11 zum Festsetzen einer Welle 20 des Servomotors 3 an dem Gehäuse 19 angeordnet. Die Verriegelungseinrichtung 11 ist insbesondere in den 5 und 6 dargestellt.
  • Zu der Verriegelungseinrichtung 11 ist ein Aktuator 23 aus einem Elektromotor 37 mit vorzugsweise 12 V Nennspannung und einem Getriebe 24 gehörig, dessen Abtriebsglied ein Sperrelement 12 darstellt. Insgesamt baut die Verriegelungseinrichtung 11 sehr klein und weist lediglich eine radiale Erstreckung zu der Welle 20 des Servomotors 3 von etwa der Hälfte des Außendurchmessers des Stators 36 auf.
  • Der Elektromotor 37 des Aktuators ist in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel mit seiner Welle und einem drehfest darauf angeordneten Ritzel 38 mit Stirnverzahnung senkrecht zu der Welle 20 des Servomotors 3 gerichtet. Das Ritzel 38 ist in Eingriff mit einem Zahnrad 39 mit großem Durchmesser, sodaß sich eine Untersetzung der Drehzahl der Welle des Elektromotors 37 ergibt. Das stirnverzahnte Zahnrad 39 ist drehfest auf einer Welle 40 angeordnet. Die Welle 40 bildet eine Gewindespindel 41 aus, die mit einer in einem Gehäuse des Elektromotors 37 fest verbundenen Hülse 42 befindlichen Mutter eine Bewegungsschraube 25 bildet. Ein Teil 43 der Hülse 42 ist axial über eine Längsführung in der Art einer Schwalbenschwanzführung verschiebbar, sodaß bei einer Drehung des Zahnrades 39 der Teil 43 radial zu oder von der Welle 20 des Servomotors 3 bewegt wird. An dem Teil 43 ist ein Querkraftbolzen 44 hervorstehend, der von einer Spiralfeder 45 umschlungen ist, deren freies Ende 46 auf das Sperrelement 12 wirkt (vgl. 6).
  • Das freie Ende 46 der Spiralfeder 45 ist in der Lage, das Sperrelement 12 federnd mit einer Schubkraft oder Zugkraft zu beaufschlagen, wodurch das Sperrelement 12 auf ein Einrastelement 14 zu oder wegbewegt wird. Das Einrastelement 14 ist als Raststern gebildet und weist mehrere Eingriffsabschnitte 13 in Form von axial verlaufenden Rechtecknuten auf. Die Eingriffsabschnitte 13 haben eine etwa ¼ bis 1/5 größere Breite wie das Sperrelement 12 an seinem, dem Einrastelement 14 zugewandten Ende 47. Das Sperrelement 12 hat rechteckförmige Querschnittsform.
  • Das Rastelement 14 ist über ein als Rutschkupplung 22 gebildetes Kupplungselement mit der Welle 20 so verbunden, dass das Drehmoment des Servomotors 3 direkt auf das Einrastelement 14 wirkt.
  • Das Kupplungselement oder die Rutschkupplung 22 bilden eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Einrastelement 14 und der Welle 20. Die Verriegelungseinrichtung 11 ist damit gegen eine mechanische Überlastung bei einem Mißbrauchseingriff an einer Lenkhandhabe oder einem anderen Bauteil der elektrischen Servolenkung 1 geschützt. Die Servolenkung 1 erhält dadurch eine sichere elektronische Verriegelung.
  • Die Verriegelungseinrichtung 11 ist zudem von einem mechanischen Teil einer Schutzeinrichtung 17, einem Stahlblech-Gehäuse 18 umschlossen. Das Stahlblech-Gehäuse 18 verhindert eine Durchstichsmöglichkeit zum Zwecke der Entsperrung der Verriegelungseinrichtung 11. Das Gehäuse 18 ist außen mit glatten Flächen gebildet. Wie insbesondere die 1 und 2 zeigen, ist das Stahlblechgehäuse 18 in einem Gehäuse 19 des Servomotors 3 angeordnet und stützt sich an der Innenwand des Gehäuses 19 des Servomotors 3 ab.
  • Das von dem Sperrelement 12 verriegelte, bewegte Bauteil 15 der Servolenkung 1 ist eine Motorwelle des Servomotors 3. In den in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen ist das bewegte und von dem Sperrelement 12 verriegelte Bauteil 16 die Mutter 6 selbst bzw. ein drehfest mit der Mutter 6 verbundener Träger für ein Einrastelement 14 der Verriegelungseinrichtung 11.
  • In 3 ist in einem Längsschnitt durch die Bewegungsschraube 4 der elektrischen Servolenkung 1 u. a. die Verriegelungseinrichtung 11 gezeigt, die im Verschneidungsbereich des Gehäusedeckels 32 und des Lenkgetriebegehäuses 5 mit ihrem Sperrelement 12 in paralleler Richtung zu den genannten Komponenten des Lenkgetriebegehäuses 5 angeordnet ist. Die Verriegelungseinrichtung 11 ist auf die Außenseite des Gehäusedeckels 32 aufgesetzt. Es ist jedoch in einer Serienfertigung die vollständige Integration der Verriegelungseinrichtung 11 nebst Gehäuse 18 in dem Gehäusedeckel 32 vorgesehen.
  • Wie 4 in einem Querschnitt entlang der Linie IV-IV in 3 zeigt, wirkt das Sperrelement 12 radial auf einen axialen Abschnitt 48 der Mutter 6. Der axiale Abschnitt 6 ist zwischen der Zahnriemenscheibe 31 und dem Radiallager 33 angeordnet. Eine Positionssensorik 27, die schaltend ausgelegt ist, detektiert Endstellungen des Sperrelements 12, so eine verriegelte Position und eine entriegelte Position.
  • Eine elektrische bzw. elektronische Komponente der Schutzeinrichtung 17 sieht vor, dass eine CAN-Busverbindung zwischen einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 26 für die Servolenkung 1 und einem Steuergerät beispielsweise ein elektrisches Zündschloss in der Art eines Keyless-Go-Systems vorgesehen ist, bei dem ein Schlüssel nicht in das Zündschloss eingeführt werden muß, sondern sich lediglich im Empfangsbereich des elektrischen Zündschlosses befinden muß. Beide Steuergeräte sind für die Darstellung eines verriegelten oder entriegelten Zustandes des Sperrelementes 12 notwendig und vorgesehen. So wird nach einer Inbetriebnahme der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung für die Servolenkung 1 innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ein Zustand der Verriegelungseinrichtung 11 ausgegeben. So ist sichergestellt, dass eine verriegelte Position des Sperrelementes 12 nur eingenommen wird, wenn das Fahrzeug sich in einem abgestellten, außer Betrieb befindlichen Zustand befindet.
  • Sämtliche Steckverbindungen für Zuleitungen der Verriegelungseinrichtung 11, die der Spannungsversorgung sowie der Signalübertragung dienen, sind in einem von dem Innenraum des Gehäuses 18 definierten Bereich angeordnet. Es ist dabei eine gegenseitige Überwachungsfunktion beider Steuergeräte vorgesehen, sodaß ein singulärer Fehler der Verriegelungseinrichtung 11 nicht zu einem kritischen Zustand führen kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Servolenkung, elektrisch
    2
    Lenkgetriebe
    3
    Servomotor, elektrisch
    4
    Bewegungsschraube
    5
    Lenkgetriebegehäuse
    6
    Mutter
    7
    Bauteil, axial verlagerbar
    8
    Gewinde
    9
    Spindelabschnitt
    10
    Muttergewinde
    11
    Verriegelungseinrichtung
    12
    Sperrelement
    13
    Eingriffsabschnitt
    14
    Einrastelement
    15
    Bauteil
    16
    Bauteil
    17
    Schutzeinrichtung
    18
    Gehäuse, v. 17
    19
    Gehäuse, v. 3
    20
    Welle, v. 3
    21
    Getriebe
    22
    Rutschkupplung
    23
    Aktuator
    24
    Getriebe, v. 23
    25
    Bewegungsschraube, v. 24
    26
    Steuer- und/oder Regelungseinrichtung
    27
    Positionssensorik
    28
    Zahnstange
    29
    Radialflansch
    30
    Kugelumlaufgewinde
    31
    Zahnriemenscheibe
    32
    Gehäusedeckel
    33
    Radiallager
    34
    Motorsteuergerät
    35
    Deckel
    36
    Stator
    37
    Elektromotor
    38
    Ritzel
    39
    Zahnrad
    40
    Welle
    41
    Gewindespindel
    42
    Hülse
    43
    Teil, v. 42
    44
    Querkraftbolzen
    45
    Spiralfeder
    46
    Ende, freies
    47
    Ende, v. 12
    48
    Abschnitt, axial
  • 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 10310492 A1 [0002]
    • DE 102005025834 A1 [0003]
    • DE 60306694 T2 [0006]

Claims (11)

  1. Elektrische Servolenkung, insbesondere Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, mit einem Lenkgetriebe (2) in dem eine, von einem elektrischen Servomotor (3) angetriebene Bewegungsschraube (4) aus einer axial unverschieblich in einem Lenkgetriebegehäuse (5) gelagerten Mutter (6) und einem axial verlagerbaren Bauteil (7), dessen Gewinde (8) in einem Spindelabschnitt (9) des axial verlagerbaren Bauteils (7) mit einem Muttergewinde (10) der Mutter (6) in Eingriff ist, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektromechanische Verriegelungseinrichtung (11) an dem Lenkgetriebe (2) vorgesehen ist, die ein Sperrelement (12) aufweist, das mit mindestens einem Eingriffsabschnitt (13) eines Einrastelementes (14) in oder außer Eingriff bringbar ist, wobei das Einrastelement (14) mit einem im Betrieb der elektrischen Servolenkung (1) bewegten Bauteil (15, 16) des Lenkgetriebes (2) und/oder des Servomotors (3) verbunden ist und die Verriegelungseinrichtung (11) durch eine Schutzeinrichtung (17) gegen einen mechanischen und elektrischen Missbrauchseingriff geschützt ist.
  2. Elektrische Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung (17) ein aus einem Stahlblech gebildetes Gehäuse (18) für die Verriegelungseinrichtung (11) gebildet ist oder in Teilen aus Stahlblech gebildet ist.
  3. Elektrische Servolenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung (11) eine Busverbindung zwischen einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung für die Servolenkung (1) und einem Steuergerät eines elektronischen Zündschlosses umfasst.
  4. Elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung (11) in dem Lenkgetriebegehäuse (5) oder einem Gehäuse (19) des Servomotors (3) angeordnet ist.
  5. Elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einrastelement (14) der Verriegelungseinrichtung (11) ein Teil einer Welle (2) des Servomotors (3) oder der Bewegungsschraube (4) oder eines Getriebes (21) zwischen dem Servomotor (3) und der Mutter (6) der Bewegungsschraube (4) ist.
  6. Elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einrastelement (14) über ein Kupplungselement in der Art einer Rutschkupplung (22) mit der Welle (20) des Servomotors (3) oder der Bewegungsschraube (4) oder des Getriebes (21) zwischen dem Servomotor (3) und der Mutter (6) der Bewegungsschraube (4) verbunden ist.
  7. Elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung (11) einen elektromotorisch antreibbaren Aktuator (23) mit einem zweistufigen Getriebe (24) aus einer Bewegungsschraube (25) und dem Sperrelement (12) umfasst.
  8. Elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung und der Betrieb der Verriegelungseinrichtung (11) unter Verwendung von Hard- und Softwareressourcen der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (26) der elektrischen Servolenkung (1) erfolgt.
  9. Elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung (11) eine Positionssensorik (27) umfasst, mit Hilfe derer zumindest eine entriegelte und verriegelte Endposition des Sperrelements (12) erfasst ist.
  10. Elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Verriegelungseinrichtung (11) in der verriegelten Position des Sperrelements (12) ein Blockiermoment an einer Lenksäule des Fahrzeugs von mindesten 100 Nm erzeugt ist.
  11. Elektrische Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verriegelungszeit des Sperrelements (12) von weniger als 150 ms durch die Verriegelungseinrichtung (11) erzeugt ist.
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