DE102012111211A1 - Hilfskraftlenkung für kraftfahrzeuge mit reversibler pumpe - Google Patents

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Abstract

Die Beschreibung umfasst ein Lenkgetriebe 20 für ein Fahrzeug umfassend: eine Schnecke 26, die drehbar und axial unverschiebbar gelagert ist, wobei die Schnecke 26 ein Kugelgewinde zur Aufnahme einer Kugelreihe aufweist, und eine Kugelmutter 23, die in trieblicher Verbindung mittels der Kugelreihe mit der Schnecke 26 ist, wobei die Kugelmutter 23 als Kolben eines Zylinders zur Lenkkraftunterstützung wirkt, wobei an der Lenkspindel 27 ein Signalgeber für einen Messwertaufnehmer und an der Schnecke 26 der Messwertaufnehmer angeordnet ist oder wobei an der Lenkspindel 27 der Messwertaufnehmer und an der Schnecke 26 der Signalgeber für den Messwertaufnehmer angeordnet ist.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe für ein Fahrzeug und ein Lenksystem.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Im Stand der Technik sind Hilfskraftlenkungen für Fahrzeuge bekannt, die eine Kugelmutter aufweisen, deren seitliche Wandungen als bewegliche Begrenzungen von Zylinderräumen/Druckkammern/Zylinderkammern genutzt werden. Durch das Einbringen von Druckmittel in diese Zylinderräume kann eine Bewegung der Kugelmutter unterstützt werden, wodurch sich eine Hilfskraftunterstützung für die Lenkung des Fahrzeugs ergibt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Bei einem Lenkgetriebe mit Hilfskraftunterstützung wird das Druckmittel, insbesondere Öl, durch eine Pumpe erzeugt und durch ein Drehschieberventil adäquat in zwei Zylinderräume/Druckkammern verteilt. Aufgrund des Drehschieberventils ist ein umfangreiches Leitungskanalsystem notwendig. Die einzelnen Kanäle dieses Systems müssen jeweils abgedichtet werden. Hierdurch ergibt sich ein hoher Raumbedarf.
  • Eine Aufgabe ist daher, ein Lenkgetriebe mit einer Hilfskraftunterstützung zur Verfügung zu stellen, das eine kompakte Bauweise ermöglicht.
  • Als erste Ausführungsform der Erfindung wird ein Lenkgetriebe für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt, umfassend: eine Schnecke, die drehbar und axial unverschiebbar gelagert ist, wobei die Schnecke ein Kugelgewinde zur Aufnahme einer Kugelreihe aufweist, und eine Kugelmutter, die in trieblicher Verbindung mittels der Kugelreihe mit der Schnecke ist, wobei die Kugelmutter als Kolben eines Zylinders zur Lenkkraftunterstützung wirkt, wobei an der Lenkspindel ein Signalgeber für einen Messwertaufnehmer und an der Schnecke der Messwertaufnehmer angeordnet ist oder wobei an der Lenkspindel der Messwertaufnehmer und an der Schnecke der Signalgeber für den Messwertaufnehmer angeordnet ist.
  • Durch die Anordnung des Signalgebers und des Messwertaufnehmers an der Schnecke bzw. an der Lenkspindel kann eine kompakte Bauweise des Lenkgetriebes erreicht werden.
  • Als zweite Ausführungsform der Erfindung wird ein Lenksystem zur Verfügung gestellt, umfassend ein Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Lenksystem einen Elektromotor zum Antrieb einer Pumpe zur Erzeugung eines Drucks eines Druckmittels, insbesondere Öl, zur Lenkkraftunterstützung aufweist.
  • Beispielhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Lenkgetriebe zur Verfügung gestellt, wobei der Signalgeber ein Magnetring und der Messwertaufnehmer ein Drehmomentsensor ist.
  • Durch die Verwendung eines Drehmomentsensors kann eine schnellere Beaufschlagung des Lenkgetriebes mit einer Hilfskraft sichergestellt werden.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Lenkgetriebe zur Verfügung gestellt, wobei ein Drehstab eine Verbindung zwischen Schnecke und Lenkspindel sicherstellt und wobei in die Schnecke ein Metallrohr eingepresst ist, wobei eine Lagerung zwischen dem Metallrohr und der Lenkspindel angeordnet ist.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Lenkgetriebe zur Verfügung gestellt, wobei sich die Lagerung durch ein, zwei, drei, vier, fünf, sechs oder beliebig viele Nadellager ergibt.
  • Durch die Anordnung eines Metallrohrs mit einer Lagerung mit beispielsweise einem Nadellager oder Kugellager kann die Signalgewinnung verbessert werden, wodurch genauere Signale des Drehmomentsensors erhalten werden können.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Lenkgetriebe zur Verfügung gestellt, wobei der Zylinder zur Lenkkraftunterstützung mit genau einer Stufe Dichtungen abgedichtet ist.
  • Durch die Verwendung einer reversiblen Pumpe kann auf ein aufwändiges Leitungskanalsystem für die Zu- und Ableitung des Druckmittels verzichtet werden. Hierdurch kann eine vereinfachte Abdichtung der Druckkammern des Zylinders zur Hilfskrafterzeugung mit nur einer Dichtungsstufe erzielt werden.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Lenkgetriebe zur Verfügung gestellt, wobei die Dichtung eine Hochdruckdichtung ist.
  • Durch die Verwendung einer Hochdruckdichtung wird eine sichere Abdichtung der Druckkammern des Zylinders zur Hilfskrafterzeugung sichergestellt.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Lenkgetriebe zur Verfügung gestellt, wobei die Hochdruckdichtung einen Stützring aufweist.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Lenksystem zur Verfügung gestellt, wobei die Pumpe eine reversible Pumpe ist, wobei der Zylinder eine erste Druckkammer und eine zweite Druckkammer aufweist, wobei die Pumpe in die erste Druckkammer und/oder in die zweite Druckkammer ein Druckmittel, insbesondere Öl, einpumpen kann.
  • Durch die Verwendung einer reversiblen Pumpe kann auf ein umfangreiches Kanalsystem zur Versorgung der Druckkammern des Zylinders verzichtet werden, wodurch eine kompakte Bauweise erreicht werden kann. Eine reversible Pumpe kann in einem Rechts- oder Linkslauf gefahren werden. Im Linkslauf kann eine erste Druckkammer mit Druckmittel beaufschlagt werden und im Rechtslauf kann eine zweite Druckkammer mit Druckmittel beaufschlagt werden. Die Zuleitungen der reversiblen Pumpe werden direkt an die erste und/oder zweite Druckkammer angeschlossen, wodurch auf ein umfangreiches und komplexes Leitungssystem verzichtet werden kann.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Lenksystem zur Verfügung gestellt, wobei der Drehmomentsensor zur Ansteuerung des Elektromotors vorgesehen ist.
  • Als eine Idee der Erfindung kann angesehen werden, ein Lenkgetriebe mit einer Hilfskraftunterstützung zur Verfügung zu stellen, wobei statt eines Drehschieberventils ein Elektromotor mit reversibler Pumpe eingesetzt wird. Hierdurch kann auf ein aufwändiges Kanalsystem aufgrund des Drehschieberventils verzichtet werden, was auch die Abdichtung dieses Kanalsystems überflüssig werden lässt. Insgesamt ergibt sich dadurch eine kompakte Bauweise eines Lenkgetriebes.
  • Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen
  • 1 ein Lenkgetriebe des Stands der Technik in einer Schnittdarstellung,
  • 2 ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe in einer Schnittdarstellung,
  • 3 einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich der Abdichtung im Deckel,
  • 4 die Hochdruckdichtung in einer Schnittdarstellung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 zeigt ein Lenkgetriebe 10 des Stands der Technik in einer Schnittdarstellung. Das Lenkgetriebe 10 umfasst ein Drehschieberventil 15. Außerdem ist eine Kugelmutter 13 angeordnet, die als Kolben eines Zylinders zur Lenkkraftunterstützung ausgebildet ist. Die beiden Wandungen 44, 45 der Kugelmutter 13 stellen bewegliche Begrenzungen der Zylinderräume/Druckkammern 16, 43 dar. Durch das Einleiten bzw. Abführen eines Druckmittels, insbesondere Öl, in die Zylinderräume 16, 43 kann eine Kraft auf die Kugelmutter 13 ausgeübt werden, wodurch sich eine Lenkkraftunterstützung ergibt. Die Zylinderräume 16, 43 innerhalb des Gehäuses 11 sind mit einem Deckel 12 abgedichtet. Ein derartiges Lenkgetriebe 10 ist insbesondere für Nutzkraftwagen (NKW) geeignet. Das Lenkgetriebe 10 weist eine Hilfskraftunterstützung mit einem Drehschieberventil 15 auf. Durch den Einsatz des Drehschieberventils 15 sind Leitungskanäle 18, 42, 52, 58 notwendig, die jeweils allseitig abgedichtet werden müssen. Die Abdichtung erfolgt durch Dichtungen 17, 19, 48, 49, 51, 53 die im rechten Bereich (bezüglich der 1) des Lenkgetriebes 10 bzw. innerhalb des Deckels 12 angeordnet sind. Durch die Verwendung des Drehschieberventils 15 ergibt sich daher ein System von Leitungskanälen 18, 42, 52, 58 zur Beförderung eines Druckmittels, beispielsweise Öl, um eine Hilfskraftunterstützung realisieren zu können. Daraus folgt ein notwendiger voluminöser Aufbau des Deckels 12. Nachteilig bei der Verwendung eines Drehschieberventils 15 zur Generierung einer Hilfskraftunterstützung ist daher, dass durch die diversen Leitungskanäle 18, 42, 52, 58 und die sich daraus ergebenden Dichtungen 17, 19, 48, 49, 51, 53 sich ein hoher Raumbedarf des Lenkgetriebes 10 ergibt.
  • 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe 20 mit einem Drehmomentsensor 25. Der Magnetring 35 ist als Signalgeber des Drehmomentsensors 25 ausgebildet und an der Lenkspindel 27 befestigt. Der Drehmomentsensor 25 ist mit der Schnecke 26 befestigt. Findet eine Verdrehung der Lenkspindel 27 bezüglich der Schnecke 26 statt, kann diese durch den Drehmomentsensor 25 festgestellt werden und eine Initiierung der Hilfskraftlenkung wird eingeleitet. In die Schnecke 26 ist ein Metallrohr 34 eingepresst/eingefügt und zwischen Metallrohr 34 und Lenkspindel 27 ist eine Lagerung, beispielsweise durch ein oder mehrere Nadellager 33 vorgesehen. Durch diese Anordnung des Metallrohrs 34 und der Lagerung, kann eine Verdrehung zwischen Lenkspindel 27 und Schnecke 26 präziser festgestellt werden, wodurch die Signalerzeugung genauer wird. Die Signale des Drehmomentsensors 25 können zur Ansteuerung eines Elektromotors (nicht dargestellt) genutzt werden, um damit einen notwendigen, beispielsweise hydraulischen, Druck zur Lenkkraftunterstützung generieren zu können. Zur Druckerzeugung wird insbesondere eine reversible Pumpe verwendet, wodurch sich ein einfacher Leitungskanalaufbau zu den Zylinderkammern 46, 47 ergibt. Vorteilhafterweise kann nur eine Stufe von Hochdruckdichtungen 31 eingesetzt werden, um die Zylinderkammer 46 abzudichten. Es kann auf zusätzliche Abdichtungen aufgrund des einfachen drucktechnischen Aufbaus verzichtet werden. Erfindungsgemäß kann ein Elektromotor zur Ansteuerung und Versorgung der reversiblen Pumpe verwendet werden, um in die Zylinderräume 46, 47 beispielsweise Öl zur Lenkkraftunterstützung zu pumpen. Im Vergleich zum Einsatz eines Drehschieberventils ist daher nur eine Stufe von Dichtungen, die als Hochdruckdichtungen 31 ausgebildet sind, notwendig. Vorteilhafterweise wird daher der von dem Lenkgetriebe benötigte Bauraum klein gehalten, wodurch sich eine kompakte Bauweise ergibt.
  • 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Lenkgetriebes mit dem Drehstab 30, der eine Verbindung zwischen Schnecke 26 und Lenkspindel sicherstellt. Das Lenkgetriebe weist nur eine Stufe von Dichtungen mit den Hochdruckdichtungen 31 auf.
  • 4 zeigt eine Hochdruckdichtung 31 mit einem Stützring 36. Es sei angemerkt, dass der Begriff „umfassen“ weitere Elemente oder Verfahrensschritte nicht ausschließt, ebenso wie der Begriff „ein“ und „eine“ mehrere Elemente und Schritte nicht ausschließt.
  • Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erhöhung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Lenkgetriebe
    11
    Gehäuse
    12
    Deckel
    13
    Kugelmutter als Kolben zur Lenkunterstützung
    14
    Segmentwelle
    15
    Drehschieberventil
    16
    Zylinderraum
    17
    Dichtung
    18
    Leitungskanal
    19
    Dichtung
    20
    Lenkgetriebe
    21
    Gehäuse
    22
    Deckel
    23
    Kugelmutter als Kolben zur Lenkunterstützung
    24
    Segmentwelle
    25
    Drehmomentsensor
    26
    Schnecke/Kugelgewindespindel
    27
    Lenkspindel
    28
    Sensordeckel
    30
    Drehstab
    31
    Hochdruckdichtung
    32
    Axiallager
    33
    Nadellager
    34
    Rohr
    35
    Magnetring
    36
    Stützring
    40
    gehärtete Scheibe
    41
    Axiallager
    42
    Leitungskanal
    43
    Zylinderraum
    44
    Wandung einer Kugelmutter
    45
    Wandung einer Kugelmutter
    46
    Zylinderkammer/Druckkammer
    47
    Zylinderkammer/Druckkammer
    48
    Dichtung
    49
    Dichtung
    50
    Axiallager
    51
    Dichtung
    52
    Leitungskanal
    53
    Dichtung
    54
    Axiallager
    55
    Axiallager
    56
    gehärtete Scheibe
    57
    gehärtete Scheibe
    58
    Leitungskanal

Claims (10)

  1. Lenkgetriebe (20) für ein Fahrzeug umfassend eine Schnecke (26), die drehbar und axial unverschiebbar gelagert ist, wobei die Schnecke (26) ein Kugelgewinde zur Aufnahme einer Kugelreihe aufweist, und eine Kugelmutter (23), die in trieblicher Verbindung mittels der Kugelreihe mit der Schnecke (26) ist, wobei die Kugelmutter (23) als Kolben eines Zylinders zur Lenkkraftunterstützung wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass an der Lenkspindel (27) ein Signalgeber für einen Messwertaufnehmer und an der Schnecke (26) der Messwertaufnehmer angeordnet ist oder wobei an der Lenkspindel (27) der Messwertaufnehmer und an der Schnecke (26) der Signalgeber für den Messwertaufnehmer angeordnet ist.
  2. Lenkgetriebe (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber ein Magnetring (35) und der Messwertaufnehmer ein Drehmomentsensor (25) ist.
  3. Lenkgetriebe (20) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehstab (30) eine Verbindung zwischen Schnecke (26) und Lenkspindel (27) sicherstellt und wobei in die Schnecke (26) ein Metallrohr (34) eingepresst ist, wobei eine Lagerung zwischen dem Metallrohr (34) und der Lenkspindel (27) angeordnet ist.
  4. Lenkgetriebe (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Lagerung durch ein, zwei, drei, vier, fünf, sechs oder beliebig viele Nadellager (33) ergibt.
  5. Lenkgetriebe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder zur Lenkkraftunterstützung mit genau einer Stufe Dichtungen abgedichtet ist.
  6. Lenkgetriebe (20) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung eine Hochdruckdichtung (31) ist.
  7. Lenkgetriebe (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckdichtung (31) einen Stützring (36) aufweist.
  8. Lenksystem umfassend ein Lenkgetriebe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lenksystem einen Elektromotor zum Antrieb einer Pumpe zur Erzeugung eines Drucks eines Druckmittels, insbesondere Öl, zur Lenkkraftunterstützung aufweist.
  9. Lenksystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe eine reversible Pumpe ist, wobei der Zylinder eine erste Druckkammer (46) und eine zweite Druckkammer (47) aufweist, wobei die Pumpe in die erste Druckkammer (46) und/oder in die zweite Druckkammer (47) ein Druckmittel, insbesondere Öl, einpumpen kann.
  10. Lenksystem nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentsensor (25) zur Ansteuerung des Elektromotors vorgesehen ist.
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