DE102014109407A1 - Power steering for motor vehicles - Google Patents
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- F16H25/20—Screw mechanisms
- F16H25/2003—Screw mechanisms with arrangements for taking up backlash
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Servolenkung (10) für Kraftfahrzeuge, mit einem Gehäuse (14), einem Wälzlager (16), das einen Lagerinnenring (18) und einen Lageraußenring (20) aufweist, einer Mutter (22), die mittels des Wälzlagers (16) um eine Längsachse (A) drehbar im Gehäuse (14) gelagert ist, sowie einer Zahnstange (24), die sich in axialer Richtung (26) erstreckt und einen mit der Mutter (22) in Eingriff stehenden Gewindespindelabschnitt (28) aufweist, wobei ein Federelement (36) vorgesehen ist, welches sowohl am Gehäuse (14) oder einem gehäusefesten Bauteil als auch an der Mutter (22) oder einem an der Mutter (22) befestigten Bauteil angreift und die Mutter (22) relativ zum Gehäuse (14) axial beaufschlagt.The invention relates to a power steering system (10) for motor vehicles, comprising a housing (14), a roller bearing (16) having a bearing inner ring (18) and a bearing outer ring (20), a nut (22) secured by means of the roller bearing (16 ) is rotatably mounted about a longitudinal axis (A) in the housing (14), and a rack (24) extending in the axial direction (26) and having a with the nut (22) engaging threaded spindle portion (28), wherein a spring element (36) is provided which engages both the housing (14) or a component fixed to the housing and the nut (22) or a component fastened to the nut (22) and the nut (22) relative to the housing (14). acted upon axially.
Description
Die Erfindung betrifft eine Servolenkung für Kraftfahrzeuge, mit einem Gehäuse, einem Wälzlager, das einen Lagerinnenring und einen Lageraußenring aufweist, einer Mutter, die mittels des Wälzlagers um eine Längsachse drehbar im Gehäuse gelagert ist, sowie eine Zahnstange, die sich in axialer Richtung erstreckt und einen mit der Mutter in Eingriff stehenden Gewindespindelabschnitt aufweist. The invention relates to a power steering system for motor vehicles, comprising a housing, a rolling bearing having a bearing inner ring and a bearing outer ring, a nut which is rotatably supported by means of the rolling bearing about a longitudinal axis in the housing, and a rack which extends in the axial direction and having a threaded spindle portion engaging with the nut.
Derartige Kraftfahrzeuglenkungen sind insbesondere als elektromechanische Servolenkungen bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Eine solche Servolenkung umfasst einen Servomotor, der beispielsweise über einen Riemen und eine Riemenscheibe antriebsmäßig mit der Mutter verbunden ist und über eine Rotation der Mutter eine gewünschte Lenkhilfskraft auf die Zahnstange der Kraftfahrzeuglenkung aufbringt. Such motor vehicle steering systems are already known in particular from the prior art as electromechanical power steering systems. Such a power steering system comprises a servomotor which is drivingly connected to the nut via a belt and a pulley, for example, and applies a desired steering assist force to the rack of the motor vehicle steering system via a rotation of the nut.
Um Verspannungen im Gewindetrieb zwischen der Mutter und dem Gewindespindelabschnitt zu vermeiden und für einen Toleranzausgleich zu sorgen, wird in der gattungsgemäßen
Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte Servolenkung für Kraftfahrzeuge zu schaffen, die im üblichen Lenkungsbetrieb ein besonders geringes Axialspiel und damit auch geringere Anschlaggeräusche, insbesondere bei Lenkrichtungswechseln, aufweist. The object of the invention is to provide a compact power steering system for motor vehicles, which in the usual steering operation, a particularly low axial play and thus lower impact noise, especially in steering direction changes has.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Servolenkung der eingangs genannten Art, bei der ein Federelement vorgesehen ist, welches sowohl am Gehäuse oder einem gehäusefesten Bauteil als auch an der Mutter oder einem an der Mutter befestigten Bauteil angreift und die Mutter relativ zum Gehäuse axial beaufschlagt. Diese axiale Vorspannung der Mutter relativ zum Gehäuse führt dazu, dass das Axialspiel zwischen der Mutter und dem Gewindespindelabschnitt eliminiert oder zumindest deutlich reduziert wird. This object is achieved by a power steering of the type mentioned, in which a spring element is provided which engages both the housing or a housing-fixed component and on the mother or a nut attached to the component and the nut is axially applied relative to the housing. This axial bias of the nut relative to the housing causes the axial clearance between the nut and the threaded spindle portion is eliminated or at least significantly reduced.
In einer Ausführungsform der Servolenkung ist außerdem vorgesehen, dass das Federelement auch den Lagerinnenring relativ zum Lageraußenring axial beaufschlagt. Durch diese Vorspannung des Wälzlagers verringert sich das axiale Spiel zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring. Folglich reduziert das Federelement sowohl das Axialspiel im Gewindetrieb als auch das axiale Lagerspiel im Wälzlager, wobei das jeweils kleinere Axialspiel insbesondere sogar vollständig eliminiert werden kann. In one embodiment, the power steering is also provided that the spring element and the bearing inner ring is applied axially relative to the bearing outer ring. By this bias of the rolling bearing reduces the axial clearance between the bearing inner ring and the bearing outer ring. Consequently, the spring element reduces both the axial clearance in the screw drive and the axial bearing clearance in the rolling bearing, wherein the respective smaller axial clearance can be even completely eliminated in particular.
Vorzugsweise sind der Lagerinnenring des Wälzlagers axial an der Mutter und der Lageraußenring axial am Gehäuse der Servolenkung fixiert. Preferably, the bearing inner ring of the rolling bearing are axially fixed to the nut and the bearing outer ring axially on the housing of the power steering.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Federelement einen koaxial zur Mutter angeordneten Ring und eine Vielzahl von Federarmen, welche sich jeweils ausgehend vom Ring in radialer Richtung zu einem freien Ende hin erstrecken und in axialer Richtung elastisch verformbar sind. Derartige Federelemente können eine ausreichende Axialkraft bereitstellen und sind außerdem kompakt sowie einfach und preiswert herstellbar. In a preferred embodiment, the spring element comprises a coaxially arranged to the mother ring and a plurality of spring arms, which each extend from the ring in the radial direction to a free end and are elastically deformable in the axial direction. Such spring elements can provide sufficient axial force and are also compact and easy and inexpensive to produce.
Das Federelement ist vorzugsweise so in der Servolenkung montiert, dass der Ring axial am Gehäuse fixiert ist und zumindest einige Federarme am Lagerinnenring des Wälzlagers angreifen. Alternativ oder zusätzlich können zumindest einige Federarme jedoch auch an der Mutter angreifen. Sofern der Lagerinnenring axial an der Mutter fixiert ist, wird aus herstellungs- und montagetechnischen Gründen jedoch bevorzugt, dass alle Federarme entweder am Lagerinnenring oder an der Mutter angreifen. The spring element is preferably mounted in the power steering, that the ring is axially fixed to the housing and attack at least some spring arms on the bearing inner ring of the rolling bearing. Alternatively or additionally, however, at least some spring arms can also engage the nut. If the bearing inner ring is axially fixed to the nut, however, it is preferred for manufacturing and assembly reasons that all spring arms engage either on the bearing inner ring or on the nut.
In einer weiteren Ausführungsform der Servolenkung weisen die Federarme einen Kontaktbereich auf, wobei zumindest der Kontaktbereich mit einem reibungsmindernden Material wie Teflon oder Fett beschichtet ist. Alternativ oder zusätzlich kann selbstverständlich auch eine axial angrenzende Gegenfläche, zum Beispiel des Lagerinnenrings oder der Mutter, eine solche Beschichtung aufweisen. In a further embodiment of the power steering, the spring arms have a contact region, wherein at least the contact region is coated with a friction-reducing material such as Teflon or grease. Alternatively or additionally, of course, an axially adjacent mating surface, for example, the bearing inner ring or the nut, have such a coating.
Die Federarme können ferner axiale Kontaktvorsprünge aufweisen, um die Kontaktfläche mit dem axial angrenzenden Bauteil, beispielsweise dem Lagerinnenring oder der Mutter, idealerweise auf einen punktförmigen Kontakt zu reduzieren. Bei einer Verdrehung der Mutter relativ zum Gehäuse lässt sich durch die reibungsmindernde Beschichtung und/oder die Verkleinerung des Kontaktbereichs in vorteilhafter Weise die Reibung zwischen den Federarmen und der Mutter (oder einem an der Mutter befestigten Bauteil) verringert. The spring arms may further comprise axial contact projections to the contact surface with the axially adjacent component, such as the bearing inner ring or the nut, ideally to reduce to a point-like contact. With a rotation of the nut relative to the housing can be reduced by the friction-reducing coating and / or the reduction of the contact area advantageously the friction between the spring arms and the nut (or a nut attached to the component).
Vorzugsweise sind die Federarme des Federelements gleichmäßig über den Umfang des Rings verteilt und einstückig mit dem Ring ausgebildet. Dies sorgt in Umfangsrichtung für eine gleichmäßige Axialbeaufschlagung der Mutter und im Übrigen für eine einfache Fertigung und Montage des Federelements. Preferably, the spring arms of the spring element are distributed uniformly over the circumference of the ring and formed integrally with the ring. This ensures in the circumferential direction for a uniform Axialbeaufschlagung the mother and incidentally for easy manufacture and assembly of the spring element.
Das Federelement weist bevorzugt eine progressive Federkennlinie auf. Somit stellt das Federelement unter Normallast im üblichen Fahrzeugbetrieb lediglich eine geringe Federkraft oder Vorspannung bereit, um das Axialspiel im Wälzlager und Gewindetrieb sowie die aus dem Axialspiel resultierenden Geräusche zu reduzieren. Bei außergewöhnlichen Beanspruchungen der Servolenkung wird das Federelement axial stärker ausgelenkt und stellt dann aufgrund der progressiven Federkennlinie eine deutlich höhere Federkraft bereit, sodass zum Beispiel auch äußere Stöße auf die Servolenkung wirksam abgefedert werden können. The spring element preferably has a progressive spring characteristic. Thus, the spring element under normal load in the usual vehicle operation only a small spring force or bias ready to reduce the axial play in the rolling bearing and screw and the resulting noise from the axial play. In the event of exceptional stresses on the power steering, the spring element is axially deflected more strongly and then provides a significantly higher spring force due to the progressive spring characteristic, so that, for example, external shocks to the power steering can be effectively cushioned.
Vorzugsweise ist das Federelement aus Federstahl hergestellt. Federstahl lässt sich einfach verarbeiten und weist im Übrigen Federeigenschaften auf, welche sich über die Zeit nur unwesentlich verändern. Alternativ ist jedoch auch denkbar, das Federelement aus einem anderen geeigneten federelastischen Material herzustellen, beispielsweise aus Kunststoff, speziell einem faserverstärkten Kunststoff. Preferably, the spring element is made of spring steel. Spring steel is easy to process and, moreover, has spring properties that only change insignificantly over time. Alternatively, however, it is also conceivable to manufacture the spring element from another suitable spring-elastic material, for example from plastic, especially a fiber-reinforced plastic.
Insbesondere kann das Federelement als Biegestanzteil aus einer Stahlplatte mit einer Plattendicke von maximal 1,5 mm, insbesondere maximal 1,0 mm hergestellt sein. Der axiale Bauraumbedarf für das Federelement ist entsprechend gering, was zu einer besonders kompakten Konstruktion der Servolenkung führt. Außerdem ist ein solches Federelement aufgrund des geringen Materialbedarfs und der einfachen Herstellung als Biegestanzteil in der Fertigung besonders preiswert. In particular, the spring element may be produced as a bending stamped part from a steel plate having a plate thickness of not more than 1.5 mm, in particular not more than 1.0 mm. The axial space requirement for the spring element is correspondingly low, which leads to a particularly compact design of the power steering. In addition, such a spring element is particularly inexpensive due to the low material requirements and the ease of manufacture as a bending stamped part in the production.
In einer weiteren Ausführungsform der Servolenkung ist die Mutter eine Kugelumlaufmutter und bildet mit dem Gewindespindelabschnitt einen Kugelgewindetrieb. Auf diese Weise lässt sich die Reibung im Gewindetrieb deutlich reduzieren. In a further embodiment of the power steering, the nut is a recirculating ball nut and forms a ball screw drive with the threaded spindle section. In this way, the friction in the screw drive can be significantly reduced.
Das Wälzlager ist bevorzugt ein Vierpunktlager, welches bei geringem axialem Bauraumbedarf Axialbelastungen in beiden axialen Richtungen aufnehmen kann und damit ebenfalls zu einer besonders kompakten Konstruktion der Servolenkung beiträgt. The rolling bearing is preferably a four-point bearing, which can accommodate axial loads in both axial directions with little axial space requirement and thus also contributes to a particularly compact design of the power steering.
Die Servolenkung kann insbesondere eine elektromechanische Servolenkung sein und einen Elektromotor aufweisen, der über einen Riemen und eine Riemenscheibe antriebsmäßig mit der Mutter verbunden ist und die Mutter um die Längsachse verdrehen kann. The power steering may in particular be an electromechanical power steering and have an electric motor, which is drivingly connected to the nut via a belt and a pulley and the nut can rotate about the longitudinal axis.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen: Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. In these show:
Die
Die Servolenkung
Bei der vorliegenden Servolenkung
Um die Reibung im Gewindetrieb
Das Wälzlager
Die Servolenkung
Ein gehäusefestes Bauteil ist beispielsweise der Lageraußenring
Die Servolenkung
Das Federelement
In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist das Federelement
In den
Unabhängig von der konkreten Ausführungsform wird dabei deutlich, dass das Federelement
Die Federarme
Im Übrigen weist das Federelement
Auf diese Weise kann für die Normalbelastung der Servolenkung
Bei außergewöhnlichen Extrembelastungen der Servolenkung
Die
Um bei einer Verdrehung der Mutter
Die
Um bei einer Verdrehung der Mutter
Falls das Federelement
Analog zur ersten Ausführungsform können die Kontaktbereiche
Die
Der Ring
Genau wie in der zweiten Ausführungsform der Servolenkung
Analog zu den anderen Ausführungsformen können die Kontaktbereiche
Selbstverständlich sind auch Ausführungsvarianten möglich, bei denen einige Federarme
In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist jeweils der Lagerinnenring
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2013/056770 A1 [0003] WO 2013/056770 A1 [0003]
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DE102014109407.7A DE102014109407A1 (en) | 2014-07-04 | 2014-07-04 | Power steering for motor vehicles |
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WO2011015374A1 (en) * | 2009-08-06 | 2011-02-10 | Zf Lenksysteme Gmbh | Power steering system having preloaded, split bearing ring |
DE102010029266A1 (en) * | 2010-05-25 | 2011-12-01 | Zf Lenksysteme Gmbh | Recirculating ball gear |
WO2013056770A1 (en) | 2011-10-18 | 2013-04-25 | Thyssenkrupp Presta Ag | Electromechanical motor vehicle steering system |
-
2014
- 2014-07-04 DE DE102014109407.7A patent/DE102014109407A1/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011015374A1 (en) * | 2009-08-06 | 2011-02-10 | Zf Lenksysteme Gmbh | Power steering system having preloaded, split bearing ring |
DE102010029266A1 (en) * | 2010-05-25 | 2011-12-01 | Zf Lenksysteme Gmbh | Recirculating ball gear |
WO2013056770A1 (en) | 2011-10-18 | 2013-04-25 | Thyssenkrupp Presta Ag | Electromechanical motor vehicle steering system |
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