DE102014115728B4

DE102014115728B4 - Servolenkunterstützungssystem und verfahren zum herstellen einer halterbaugruppe für ein servolenkunterstützungssystem

Info

Publication number: DE102014115728B4
Application number: DE102014115728.1A
Authority: DE
Inventors: Jason A. Dutsky; Sheri L. Smith; John W. Kalmar
Original assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Current assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2034-10-30
Also published as: DE102014115728A1; US10160483B2; CN104590365B; CN104590365A; US20150114749A1

Abstract

Servolenkunterstützungssystem, umfassend:ein Gehäuse (12);eine Drehventilbaugruppe (22);einen Differenzdruckwandler (26); undeine magnetische Aktorbaugruppe (20), umfassend:einen Halter (70), der eine Innenwand (78) aufweist, die eine Öffnung (81) definiert;zumindest einen Permanentmagneten (72), der mit dem Halter (70) gekoppelt ist;zumindest einen Spiralkanal (86; 86, 87), der in der Innenwand (78) geformt ist;eine Welle (38), die durch die Öffnung (81) hindurch angeordnet ist; undeine Verbindungsstelle (96), die zwischen der Welle (38) und dem Halter (70) gekoppelt ist, wobei zumindest ein Abschnitt der Verbindungsstelle (96) in dem zumindest einen Spiralkanal (86; 86, 87) angeordnet ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die folgende Beschreibung betrifft ein Fahrzeug-Lenkhilfe- bzw. Lenkunterstützungssystem und insbesondere eine Magnethalterkopplung für ein hydraulisches Lenkunterstützungssystem sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Halterbaugruppe für ein Servolenkunterstützungssystem.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei einigen Fahrzeugen sind Servolenksysteme so ausgelegt, eine hydraulische Unterstützung bereitzustellen, um einen Fahrer in die Lage zu versetzen, eine Kurvenfahrt des Fahrzeugs zu vervollständigen. Beispielsweise legt der Fahrer über ein Lenkrad, das drehbar mit einer ersten Welle verbunden ist, einen Lenkeingang an. Die erste Welle ist drehbar mit einer zweiten Welle gekoppelt, die ihrerseits mit einem Lenkmechanismus verbunden ist. Die erste und zweite Welle sind drehmomentübertragend miteinander durch ein nachgiebiges Element, wie eine Torsionsstange, gekoppelt, die eine Rotation der ersten Welle in Bezug auf die zweite Welle ermöglicht.
Einige bekannte hydraulische Lenksysteme verwenden ein Kugelumlauflenkgetriebe oder ein Zahnstangenlenkgetriebe, von denen jedes möglicherweise nicht die Fähigkeit besitzt, Funktionen auszuführen, wie Parkunterstützung, Spurhaltung, Führungs- und Zugkompensation, Fahrtalarm, aktive Mittenrückstellung, aktive Dämpfung oder Unterstützung bei der Stabilitätssteuerung. Typischerweise ist, um derartige zusätzliche Leistungsmerkmale bereitzustellen, ein System, wie beispielsweise ein hydraulisches Lenksystem mit variabler Leistung erforderlich. Das System kann einen Magnethalter aufweisen, der mit einer Welle gekoppelt ist. Jedoch kann sich bei einigen Systemen der Halter von der Welle trennen, was in einem zug- oder bindungsbezogenen Gefühl für einen Fahrer resultiert. Demgemäß ist es erwünscht, eine verbesserte Kopplung zwischen dem Magnethalter und der Welle bereitzustellen.
US 2006 / 0 249 326 A1 beschreibt ein Servolenkunterstützungssystem, das ein Gehäuse, eine Drehventilbaugruppe, einen Differenzdruckwandler und eine magnetische Aktorbaugruppe aufweist. Die magnetische Aktorbaugruppe umfasst dabei einen Halter, der eine Innenwand aufweist, die eine Öffnung definiert, zumindest einen Permanentmagneten, der mit dem Halter gekoppelt ist, und eine Welle, die durch die Öffnung hindurch angeordnet ist.
US 2011 / 0 296 939 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer Halterbaugruppe für ein Servolenkunterstützungssystem, bei dem ein Halter ausgebildet wird, der eine Innenwand aufweist, die ein Öffnung definiert, durch die eine Welle verläuft, und zumindest ein Spiralkanal in der Innenwand ausgebildet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Servolenkunterstützungssystem und ein Verfahren zum Herstellen einer Halterbaugruppe für ein Servolenkunterstützungssystem zu schaffen, mit denen es möglich ist, eine verbesserte Kopplung zwischen dem Magnethalter und der Welle bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Halterbaugruppe für ein Servolenkunterstützungssystem vorgesehen. Die Halterbaugruppe weist einen Halter auf, der eine Innenwand, die eine Öffnung definiert, zumindest einen Permanentmagneten, der mit dem Halter gekoppelt ist, und zumindest einen Spiralkanal aufweist, der in der Innenwand geformt ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Servolenkunterstützungssystem vorgesehen. Das System weist ein Gehäuse, eine Drehventilbaugruppe, einen Differenzdruckwandler sowie eine magnetische Aktorbaugruppe auf. Die magnetische Aktorbaugruppe weist einen Halter, der eine Innenwand besitzt, die eine Öffnung definiert, zumindest einen Permanentmagneten, der mit dem Halter gekoppelt ist, zumindest einen Spiralkanal, der in der Innenwand geformt ist, eine Welle, die durch die Öffnung angeordnet ist, sowie eine Verbindung auf, die zwischen der Welle und dem Halter gekoppelt ist. Zumindest ein Abschnitt der Verbindung ist in dem zumindest einen Spiralkanal angeordnet.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Halterbaugruppe für ein Servolenkunterstützungssystem vorgesehen. Das Verfahren umfasst, dass ein Halter, der eine Innenwand aufweist, die eine Öffnung definiert, ausgebildet wird, zumindest ein Spiralkanal in der Innenwand ausgebildet wird, eine Welle durch die Öffnung eingesetzt wird, und ein Material durch einen Einspritzdurchlass, der in der Innenwand geformt ist, eingespritzt wird, so dass das Material zwischen dem Halter und der Welle angeordnet ist, und zumindest ein Anteil des Materials in dem zumindest einen Spiralkanal angeordnet wird.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
Figurenliste
Der betreffende Gegenstand, der als die Erfindung betrachtet wird, ist in den Ansprüchen am Schluss der Beschreibung besonders herausgestellt und deutlich beansprucht. Die vorhergehenden und anderen Merkmale sowie auch Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich, in welchen:

1 eine Schnittansicht eines beispielhaften hydraulischen Servolenkunterstützungssystems ist;
2 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Halterbaugruppe ist, die mit dem in 1 gezeigten System verwendet werden kann;
3 eine Schnittansicht der Halterbaugruppe entlang der Linie 3-3 in 2 ist;
4 eine Schnittansicht der in 2 gezeigten Halterbaugruppe, die mit einer beispielhaften Spulenwelle gekoppelt ist, ist; und
5 eine andere beispielhafte Halterbaugruppe ist, die mit dem in 1 gezeigten System verwendet werden kann.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nun Bezug nehmend auf die Figuren, in denen die Erfindung mit Bezug auf spezifische Ausführungsformen beschrieben ist, ist ohne Beschränkung derselben eine beispielhafte Ausführungsform eines elektronischen, hydraulisch unterstützten Servolenksystems 10 für ein Fahrzeug in 1 gezeigt. Das System 10 weist allgemein ein Gehäuse 12 und eine zugeordnete Abdeckung 14 auf, die allgemein eine magnetische Aktorbaugruppe 20, eine hydraulische Drehventilbaugruppe 22, eine Lagerbaugruppe 24, einen Differenzdruckgeber oder -Wandler 26 sowie einen Lenkgetriebekoppler 28 aufweist.
Bei der beispielhaften Ausführungsform weist das System 10 eine (Eingangs-)Welle 38 auf, die drehbar durch ein Lager 40 gelagert ist. Die Welle 38 weist eine Bohrung 42 auf, um eine Torsionsstange 44 aufzunehmen, die ein erstes Ende 46 ein zweites Ende 48 besitzt. Das erste Ende 46 der Torsionsstange ist mit einem Lenkrad (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs zur Drehung auf eine herkömmliche Weise gekoppelt, und ein zweites Ende 48 ist mit dem Koppler 28 gekoppelt, der zur Kopplung mit einem existierenden Lenkgetriebe (nicht gezeigt) konfiguriert ist.
Die magnetische Aktorbaugruppe 20 weist eine Halterbaugruppe 50 für einen Permanentmagneten, die mit einer Welle 38 gekoppelt ist, sowie eine Wicklung 52 auf, um einen magnetischen Fluss zu erzeugen. Der magnetische Fluss bewirkt eine Drehung der Halterbaugruppe 50 und eine Erzeugung eines Drehmoments an der Welle 38, was das effektive zentrierende Drehmoment der Torsionsstange 44 ändert, um das Niveau an Lenkunterstützung (d.h. Verstärkungsdruck zur Lenkunterstützung) zu ändern, der für einen gegebenen manuellen Lenkeingang erreicht wird, der an das Lenkrad des Fahrzeugs angewendet wird.
Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die hydraulische Drehventilbaugruppe 22 derart konfiguriert, eine hydraulische Unterstützung des Lenkbetriebs des Fahrzeugs bereitzustellen. Die hydraulische Drehventilbaugruppe 22 weist Durchlässe 54, 56 und 58 wie auch eine Dichtung 60 auf.
Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die Lagerbaugruppe 24 derart konfiguriert, eine Drehbewegung des Lenkgetriebekopplers 28 zu unterstützen. Alternativ dazu können die Welle 38 und der Koppler 28 eine einzelne Welle sein, die drehbar von der Lagerbaugruppe 24 gelagert ist.
Bei der beispielhaften Ausführungsform ist der Differenzdruckwandler 26 mit einem Gehäuse 12 nahe einer hydraulischen Drehventilbaugruppe 22 gekoppelt. Der Differenzdruckwandler 26 wandelt einen Druck in ein elektrisches Signal um. Ein beispielhafter Typ von Druckwandler ist ein auf einer Dehnungsmesseinrichtung basierender Wandler, bei dem die Umwandlung des Drucks in ein elektrisches Signal durch die physische Verformung einer oder mehrerer Dehnungsmesseinrichtungen erreicht wird, die in die Membran des Druckwandlers eingebunden sind. Die Membran kann helfen, das Sensorelement, wie die Dehnungsmesseinrichtung, von dem Fluid, das gemessen wird, zu schützen. Eine Dehnungsmesseinrichtung ist ein Widerstandselement, dessen Widerstand sich mit dem Betrag an darauf aufgebrachter Dehnung ändert. Der auf den Wandler ausgeübte Druck kann eine Auslenkung der Membran erzeugen, was eine Dehnung in die Messeinrichtungen einführt, die eine elektrische Widerstandsänderung proportional zu dem Druck erzeugt.
Mit Bezug auf die 2 - 4 weist bei der beispielhaften Ausführungsform die Halterbaugruppe 50 allgemein einen Halter 70 auf, der mit einem oder mit mehreren Permanentmagneten 72 gekoppelt ist. Bei einer Ausführungsform ist der Halter 70 über die Permanentmagneten 72 überformt. Jedoch können die Permanentmagneten 72 mit dem Halter 70 auf irgendeine geeignete Art und Weise gekoppelt sein.
Der Halter 70 ist kreisförmig oder im Wesentlichen kreisförmig und weist eine Außenwand 74, die einen Außendurchmesser 76 definiert, und eine Innenwand 78 auf, die einen Innendurchmesser 80 definiert. Die Innenwand 78 definiert eine Öffnung 81 (2 und 3), um die Welle 38 hindurch aufzunehmen (4). Bei der beispielhaften Ausführungsform weist die Innenwand 78 eine erste Ausnehmung oder einen ersten Kanal 82, eine zweite Ausnehmung oder einen zweiten Kanal 84, eine spiralförmige (z.B. schraubenförmige) Ausnehmung oder einen spiralförmigen (z.B. schraubenförmigen) Kanal bzw. Spiralkanal 86 und zumindest einen darin geformten Einspritzdurchlass 88 auf. Wie in 3 gezeigt ist, weisen die Kanäle 82, 84 und der Spiralkanal 86 jeweils einen Zentralabschnitt 90 auf, der zwischen den gegenüberliegenden Außenabschnitten 92 und 94 angeordnet und tiefer als diese geformt ist. Somit definieren die Kanäle 82, 84 und der Spiralkanal 86 eine gestufte bzw. geschichtete bzw. gestapelte Konfiguration, die mehrere Übermaßpassungen zwischen dem Halter 70 und einem in den Kanälen 82, 84, 86 angeordneten Material unterstützt. Jedoch können die Kanäle 82, 84 und 86 mit einer beliebigen geeigneten Form oder Anzahl von Stufen bzw. Schichten geformt sein, die ermöglichen, dass der Halter 70 funktioniert, wie hier beschrieben ist.
Wie in 4 gezeigt ist, wird die Welle 38 in die Öffnung 81 eingesetzt. Anschließend wird das Material in den Einspritzdurchlass 88 eingespritzt, um einen Verbinder oder eine Verbindungsstelle 96 zu bilden, die den Halter 70 mit der Welle 38 koppelt. Während des Einspritzprozesses strömt das spritzgeformte Material durch den Einspritzdurchlass 88 und in die Kanäle 82, 84, 86 wie auch eine Ausnehmung 98, die in der Welle 38 geformt ist. Somit unterstützen, sobald das eingespritzte Material darin angeordnet ist, die Kanäle 82, 84, dass eine Axialbewegung zwischen dem Halter 70 und der Welle 38 verhindert wird, und der Spiralkanal 86 unterstützt, dass eine radiale und axiale Bewegung zwischen dem Halter 70 und der Welle 38 verhindert wird. Insbesondere erzeugt der Spiralkanal 86 Kunststoffeinspritzkontaktlinien, die nicht parallel oder rechtwinklig zu einer Fläche des Halters 70 oder der Welle 38 sind. Wenn eine natürliche Schrumpfung der Verbindungsstelle 96 auftritt, verdichtet sich das Material um den Spiralkanal 86, wodurch unterstützt wird, dass eine Lockerung zwischen dem Halter 70 und der Welle 38 verhindert wird, was die Leistungsfähigkeit des Systems 10 reduzieren könnte.
5 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Halterbaugruppe, bei der die Innenwand 78 einen ersten Spiralkanal 86, einen zweiten Spiralkanal 87 und Einspritzdurchlässe 89 aufweist. Wie gezeigt ist, sind die Spiralkanäle 86 und 87 in Bezug auf die Innenwand (78) des Halters 70 unter entgegengesetzten Winkeln gewickelt oder angeordnet und können sich an zumindest einer Stelle überschneiden.
Ein Verfahren zum Zusammenbauen eines Systems 10 umfasst, dass eine Welle 38, ein Halter 70 und ein oder mehrere Permanentmagneten 72 vorgesehen werden. Der Halter 70 wird mit dem/den Permanentmagnet(en) 72 gekoppelt, und es wird zumindest ein Spiralkanal 86, 87 in der Innenwand 78 des Halters 70 geformt. Ein oder mehrere Kanäle 82, 84 können ebenfalls in der Halterinnenwand 78 geformt werden. Die Welle 38 wird in die Öffnung 81 eingesetzt, und es wird ein Material in den/die Einspritzdurchlässe 88, 89 zwischen dem Halter 70 und der Welle 38 eingespritzt, um die Verbindungsstelle 96 zu bilden. Bei einer Ausführungsform ist das eingespritzte Material ein glasgefülltes Polypropylensulfid (PPS). Jedoch kann das Material irgendein geeignetes eingespritztes Material sein, wie beispielsweise ein thermoplastisches Hochleistungspolymer.
Es sind hier Systeme und Verfahren beschrieben, die eine verbesserte Verbindung zwischen einem Magnethalter und einer Welle in einem hydraulisch unterstützten Servolenksystem bereitstellen. Der Magnethalter weist eine Innenwand auf, die einen oder mehrere darin geformte sich um den Umfang erstreckende, spiralförmige Kanäle aufweist. Ein Material wird in die Kanäle zwischen dem Magnethalter und der Welle eingespritzt, um eine Verbindungsstelle oder Kopplung dazwischen zu bilden. Die Kanäle sind so geformt, dass das eingespritzte Material, das darin angeordnet ist, eine axiale Rückhaltung und/oder radiale Rückhaltung des Magnethalters relativ zu der Welle unterstützt. Somit ist die Kopplung wenig empfindlich gegenüber der Temperatur und dem Druck der Einspritzung, sieht Ergebnisse mit geringem und konsistentem Spiel vor und sieht höhere axiale und radiale Endfestigkeiten bei sowohl Raumtemperaturen als auch höheren Temperaturen vor.

Claims

Servolenkunterstützungssystem, umfassend: ein Gehäuse (12); eine Drehventilbaugruppe (22); einen Differenzdruckwandler (26); und eine magnetische Aktorbaugruppe (20), umfassend: einen Halter (70), der eine Innenwand (78) aufweist, die eine Öffnung (81) definiert; zumindest einen Permanentmagneten (72), der mit dem Halter (70) gekoppelt ist; zumindest einen Spiralkanal (86; 86, 87), der in der Innenwand (78) geformt ist; eine Welle (38), die durch die Öffnung (81) hindurch angeordnet ist; und eine Verbindungsstelle (96), die zwischen der Welle (38) und dem Halter (70) gekoppelt ist, wobei zumindest ein Abschnitt der Verbindungsstelle (96) in dem zumindest einen Spiralkanal (86; 86, 87) angeordnet ist.
Servolenkunterstützungssystem nach Anspruch 1, wobei die Welle (38) eine Eingangswelle (38) ist, die zumindest teilweise in dem Gehäuse (12) angeordnet ist, wobei die Eingangswelle (38) eine Bohrung (42), ein erstes Ende, das zur Kopplung mit einem Fahrzeuglenkrad konfiguriert ist, und ein zweites Ende aufweist, das zur Kopplung mit einem Lenkgetriebe konfiguriert ist, wobei das Servolenkunterstützungssystem ferner eine Torsionsstange (44) umfasst, die in der Bohrung (42) der Eingangswelle (38) angeordnet ist.
Servolenkunterstützungssystem nach Anspruch 2, wobei die Torsionsstange (44) ein erstes Ende (46) und ein zweites Ende (48) aufweist, wobei das erste Ende (46) zur Kopplung des ersten Endes (46) der Welle (38) mit dem Fahrzeuglenkrad konfiguriert ist.
Servolenkunterstützungssystem nach Anspruch 1, ferner mit zumindest einem weiteren Kanal (82, 84), der in der Innenwand (78) geformt ist.
Servolenkunterstützungssystem nach Anspruch 4, wobei sich der zumindest eine Spiralkanal (86) und der zumindest eine weitere Kanal (82, 84) einander überschneiden.
Servolenkunterstützungssystem nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Spiralkanal (86; 86, 87) einen ersten Spiralkanal (86) und einen zweiten Spiralkanal (87) umfasst.
Servolenkunterstützungssystem nach Anspruch 6, wobei der erste Spiralkanal (86) und der zweite Spiralkanal (87) in Bezug auf die Innenwand (78) des Halters (70) unter entgegengesetzten Winkeln orientiert sind.
Servolenkunterstützungssystem nach Anspruch 7, wobei der erste Spiralkanal (86) den zweiten Spiralkanal (87) überschneidet.
Servolenkunterstützungssystem nach Anspruch 1, ferner mit zumindest einem Einspritzdurchlass (88; 89), der in der Innenwand (78) geformt ist.
Verfahren zum Herstellen einer Halterbaugruppe (50) für ein Servolenkunterstützungssystem, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Halter (70) ausgebildet wird, der eine Innenwand (78) aufweist, die eine Öffnung (81) definiert, zumindest ein Spiralkanal (86; 86, 87) in der Innenwand (78) ausgebildet wird; eine Welle (38) durch die Öffnung (81) eingesetzt wird; und ein Material durch einen Einspritzdurchlass (88; 89), der in der Innenwand (78) geformt ist, eingespritzt wird, so dass das Material zwischen dem Halter (70) und der Welle (38) angeordnet ist, und zumindest ein Anteil des Materials in dem zumindest einen Spiralkanal (86; 86, 87) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner mit einem Koppeln zumindest eines Permanentmagneten (72) mit dem Halter (70).
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Ausbilden von zumindest einem Spiralkanal (86; 86, 87) in der Innenwand (78) umfasst, dass ein erster Spiralkanal (86) und ein zweiter Spiralkanal (87) in der Innenwand (78) ausgebildet werden, wobei der erste und zweite Spiralkanal (86, 87) in Bezug auf die Innenwand (78) des Halters (70) unter entgegengesetzten Winkeln orientiert sind.