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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkeinrichtung gemäß dem Oberbegriff nach Anspruch 1.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Eine Lenkeinrichtung für ein Fahrzeug ist zwischen einem Lenkrad und den Rädern des Fahrzeugs montiert. Die Lenkeinrichtung umfasst eine obere Antriebswelle, eine untere Antriebswelle, welche durch Anschrauben an der oberen Antriebswelle befestigt ist, und eine Erfassungseinheit. Die obere Antriebswelle ist mit dem Lenkrad verbunden. Die untere Antriebswelle ist mit den Rädern verbunden. Ein Ende der unteren Antriebswelle, welches der oberen Antriebswelle gegenüberliegt, greift mit einem oberen Rotor der Erfassungseinheit ineinander. Wenn eine Drehbewegung der unteren Antriebswelle durch die obere Antriebswelle angetrieben wird, wird der obere Rotor der Erfassungseinheit ebenfalls zum Drehen gebracht. Demgemäß kann der untere Rotor der Erfassungseinheit einen Drehwinkel des oberen Rotors bestimmen, bevor der Motor in Betrieb genommen wird. Der Motor kann eine gleichgerichtete Drehbewegung der oberen Antriebswelle und der unteren Antriebswelle antreiben, wodurch eine Lenkkraftunterstützung für einen Benutzer bereitgestellt wird.
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Jedoch sind die obere Antriebswelle und die untere Antriebswelle miteinander mithilfe von Gewinden verbunden, wobei die Gewinde nach einer Benutzung über einen bestimmten Zeitraum verschleißen oder beschädigt werden können. Wenn die Gewinde zwischen der oberen Antriebswelle und der unteren Antriebswelle verschlissen oder beschädigt sind, kann sich die Drehkraft, welche durch die Lenkeinrichtung ausgebildet wird, ändern, sodass die Betätigung des Lenkrads dadurch zum Nachteil für einen Benutzer beeinflusst werden kann.
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Aus dem Dokument
DE 197 32 874 A1 ist eine konventionelle Servolenkeinrichtung bekannt, die eine Antriebswelle, eine Ausgangswelle, einen Fixierring, zwei Federkomponenten und zwei Kugeln umfasst. Die Antriebswelle und die Ausgangswelle sind mit Lenkrädern verbunden. Zwei Unterstützungsbereiche sind an einem Außenbereich der Antriebswelle ausgebildet. Der Fixierring wird als ein Bauteil mit der Antriebswelle mitgedreht. Die Federkomponenten verklemmen mit der Antriebswelle und jede der Federkomponenten umfasst einen Unterstützungsbereich. Die Unterstützungsbereiche der Federkomponenten sind jeweils den Unterstützungsbereichen der Antriebswelle zugewandt. Jede der Kugeln ist zwischen den einander zugewandten Unterstützungsbereichen der Federkomponenten und der Antriebswelle angeordnet.
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Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer elektrischen Servolenkeinrichtung für ein Fahrzeug, die eine leichte Montage bei hoher Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Arbeitsweise der Servolenkeinrichtung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Servolenkeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die elektrische Servolenkeinrichtung ist in einem Fahrzeug eingebaut und umfasst eine untere Antriebswelle, ein oberes Antriebswellenmodul, ein Vortorsionsmodul, einen Drehstab und ein Sensormodul.
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Das Sensormodul umfasst einen oberen Rotor und einen unteren Rotor, welcher unter dem oberen Rotor befestigt ist.
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Die untere Antriebswelle steht mit dem unteren Rotor in Eingriff.
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Das obere Antriebswellenmodul ist oberhalb der unteren Antriebswelle befestigt und umfasst eine obere Antriebswelle, eine Erfassungseinheit, die um die obere Antriebswelle angeordnet ist und mit dem oberen Rotor des Sensormoduls in Eingriff steht, mehrere Druckabschnitte, die in der oberen Antriebswelle ausgebildet sind, und einen Montageraum, der ringförmig zwischen der Erfassungseinheit und den Druckabschnitten ausgebildet ist.
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Das Vortorsionsmodul ist in dem Montageraum befestigt und umfasst eine Führungseinheit, welche um die obere Antriebswelle und in dem Montageraum angebracht ist, mehrere Gleitblöcke, die in der Führungseinheit angeordnet sind und jeweils an die Druckabschnitte angrenzen, und mehrere Federn, die in der Führungseinheit angeordnet sind und jeweils an die Führungseinheit und die Gleitblöcke angrenzen.
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Der Drehstab ist zwischen der oberen Antriebswelle und der unteren Antriebswelle angeordnet.
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Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung können anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen verdeutlicht werden.
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IN DEN ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer elektrischen Servolenkeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
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2 zeigt eine teilweise auseinandergezogene perspektivische Ansicht der elektrischen Servolenkeinrichtung aus 1,
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3 zeigt eine vergrößerte Draufsicht im Teilschnitt für Teilkomponenten der elektrischen Servolenkeinrichtung aus 1,
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4 zeigt eine vergrößerte Betriebsdraufsicht im Teilschnitt für Teilkomponenten der elektrischen Servolenkeinrichtung aus 1,
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5 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht von Teilkomponenten der elektrischen Servolenkeinrichtung aus 1,
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6 zeigt eine Seitenansicht der elektrischen Servolenkeinrichtung aus 5,
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7 zeigt eine vergrößerte perspektivische Explosionsansicht eines Gleitblocks und einer Feder der elektrischen Servolenkeinrichtung aus 1,
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8 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der elektrischen Servolenkeinrichtung in 1, die an einem Sensormodul und einem Motor eines Fahrzeugs angebracht ist,
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9 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht der elektrischen Servolenkeinrichtung aus 8, die an dem Sensormodul und dem Motor angebracht ist, und
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10 zeigt eine Querschnittsseitenansicht der elektrischen Servolenkeinrichtung aus 8, die an dem Sensormodul und dem Motor angebracht ist.
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Bezugnehmend auf 1 und 2 umfasst eine bevorzugte Ausführungsform einer elektrischen Servolenkeinrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung eine untere Antriebswelle 10, ein oberes Antriebswellenmodul 20, ein Vortorsionsmodul 30, einen Drehstab 40 und ein Sensormodul 60.
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Außerdem bezugnehmend auf 8 ist die untere Antriebswelle 10 mit einem Rad des Fahrzeugs verbunden und ist mit dem Sensormodul 60 gekoppelt, wobei das Sensormodul 60 zwischen dem Rad und dem Lenkrad des Fahrzeugs angeordnet ist. Das Sensormodul 60 umfasst einen oberen Rotor und einen unteren Rotor, welcher unterhalb des oberen Rotors angebracht ist, wobei die untere Antriebswelle 10 mit dem unteren Rotor verbunden ist.
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Des Weiteren ist das obere Antriebswellenmodul 20 gemäß 6 oberhalb der unteren Antriebswelle 10 angebracht und umfasst eine obere Antriebswelle 21, eine Erfassungseinheit 22, mehrere Druckabschnitte 23, mehrere erste Verstellbereiche 24, mehrere zweite Verstellbereiche 25 und einen Montageraum 26. Die obere Antriebswelle 21 ist mit dem Lenkrad verbunden. Eine Unterseite der Erfassungseinheit 22 ist mit dem oberen Rotor des Sensormoduls 60 verbunden und ist drehbar um die obere Antriebswelle 21 angeordnet, sodass sich die Erfassungseinheit 22 geringfügig relativ zur oberen Antriebswelle 21 drehen lässt. Die Druckabschnitte 23 sind an der oberen Antriebswelle 21 in Längsrichtung in Intervallen ausgebildet und grenzen an die Unterseite der oberen Antriebswelle 21 an. Die ersten Verstellbereiche 24 sind in der oberen Antriebswelle 21 ausgebildet und befinden sich oberhalb der Druckabschnitte 23. Die zweiten Verstellbereiche 25 sind in der Erfassungseinheit 22 ausgebildet und fluchten jeweils mit den ersten Verstellbereichen 24. Der Montageraum 26 ist ringförmig zwischen der Erfassungseinheit 22 und den Druckabschnitten 23 ausgebildet.
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Vorzugsweise weist die obere Antriebswelle 21 außerdem eine Einstellplatte 27 auf, um einen Lenkwinkel des Lenkrads zu beschränken. Die ersten Verstellbereiche 24 sind kreisförmige Löcher und sind in der Einstellplatte 27 ausgebildet. Die zweiten Verstellbereiche 25 sind gebogene Löcher. Das obere Antriebswellenmodul 20 umfasst darüber hinaus mehrere Verbindungselemente 28, welche jeweils durch die ersten Verstellbereiche 24 und die zweiten Verstellbereiche 25 hindurchgeschoben und mit diesen verbunden werden, sodass die Erfassungseinheit 22 drehbar um die obere Antriebswelle 21 angebracht ist, sodass sich die Erfassungseinheit 22 geringfügig relativ zur oberen Antriebswelle 21 drehen lässt. Alternativ sind die ersten Verstellbereiche 24 bogenförmige Löcher und die zweiten Verstellbereiche 25 sind kreisförmige Löcher, wobei die Verbindungselemente 28 ebenfalls durch die ersten Verstellbereiche 24 und die zweiten Verstellbereiche 25 hindurchgeschoben werden können, sodass die Erfassungseinheit 22 ebenfalls drehbar um die obere Antriebswelle 21 befestigt ist, damit sich die Erfassungseinheit 22 geringfügig relativ zur oberen Antriebswelle 21 verdrehen lässt.
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Gemäß 1 bis 3, 5, 6 ist das Vortorsionsmodul 30 um die obere Antriebswelle 21 montiert, ist in dem Montageraum 26 zwischen der Einstellplatte 27 und der Erfassungseinheit 22 befestigt und umfasst eine Führungseinheit 31, mehrere Gleitblöcke 32 und mehrere Federn 33.
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Die Führungseinheit 31 ist in dem Montageraum 26 angeordnet und umfasst einen Körper 311, eine Grundplatte 312 und mehrere Aussparungen 313. Der Körper 311 ist ringförmig. Die Grundplatte 312 ist an einer Unterseite des Körpers 311 angebracht und ist um eine Oberseite der unteren Antriebswelle 10 befestigt. Die Aussparungen 313 sind radial in dem Körper 311 ausgebildet.
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Die Gleitblöcke 32 sind jeweils verschiebbar in den Aussparungen 313 angebracht. Jeder Gleitblock 32 umfasst einen angrenzenden Bereich 34, der an einer Seite des Gleitblocks 32 ausgebildet ist. Die angrenzenden Bereiche 34 grenzen jeweils an die Druckabschnitte 23 an. Vorzugsweise beinhaltet jeder Gleitblock 32 einen blockförmigen Körper 321, eine Führungsausnehmung 322, einen Bolzen 323 und einen Einbaukörper 324. Die Führungsausnehmung 322 ist in einem Ende des blockförmigen Körpers 321 ausgebildet und befindet sich an einer Position, welche der oberen Antriebswelle 21 gegenüberliegt. Bezugnehmend auf 7 ist der Einbaukörper 324 um den Bolzen 323 befestigt, sodass ein Zylinder ausgebildet wird, wobei der Bolzen 323 und der Einbaukörper 324 an einem anderen Ende des blockförmigen Körpers 321 an einer Position, welche der Führungsausnehmung 322 gegenüberliegt, befestigt sind. Die Zylinder, welche durch die Einbaukörper 324 und die Bolzen 323 ausgebildet werden, grenzen jeweils an die Druckabschnitte 23 an. Vorzugsweise ist der angrenzende Bereich 34 an einer Seite des Einbaukörpers 324 ausgebildet.
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Die Federn 33 sind jeweils in den Aussparungen 313 und der Führungsausnehmung 322 befestigt. Jede Feder 33 befindet sich benachbart zur Führungsausnehmung 322 des blockförmigen Körpers 321 und einem Innenraum des Körpers 311.
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Bezugnehmend auf 1 und 2 ist der Drehstab 40 zwischen der oberen Antriebswelle 21 und der unteren Antriebswelle 10 angeordnet. Vorzugsweise ist der Drehstab 40 mit der oberen Antriebswelle 21 und der unteren Antriebswelle 10 durch zwei Befestigungselemente 41 verbunden, wobei eines der Befestigungselemente 41 durch die obere Antriebswelle 21 und den Drehstab 40 geschoben wird, während das andere Befestigungselement 41 durch die untere Antriebswelle 10 und den Drehstab 40 geschoben wird.
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Bei der Montage wird das Sensormodul 60 gemäß 8 um die untere Antriebswelle 10 in einer Ausgangsposition befestigt. Die Erfassungseinheit 22 wird mit dem oberen Rotor des Sensormoduls 60 verbunden. Die Position der Erfassungseinheit 22 relativ zur oberen Antriebswelle 21 kann mittels der ersten Verstellbereiche 24 und der zweiten Verstellbereiche 25 angepasst werden, sodass Montagetoleranzen und Herstellungstoleranzen eliminiert werden können. Die Verbindungselemente 28 dienen zur Befestigung der Erfassungseinheit 22 an der Einstellplatte 27. Wenn das Sensormodul 60 zusammengebaut ist, befindet sich das Sensormodul 60 weiterhin in der Ausgangsposition, sodass das Sensormodul 60 präzise arbeiten kann.
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Im Betrieb ist die elektrische Servolenkeinrichtung gemäß 8 bis 10 an dem Sensormodul 60 und einem Antriebsmotor 50 befestigt. Wenn ein Benutzer an dem Lenkrad eines Fahrzeugs dreht, um die elektrische Servolenkeinrichtung zu betätigen, kann das Sensormodul 60 eine Lenkbewegung für das Fahrzeug ermitteln. Dann kann der Antriebsmotor 50 angesteuert werden, um eine gleichgerichtete Drehbewegung der unteren Antriebswelle 10 und der oberen Antriebswelle 21 anzutreiben. Dadurch kann der Benutzer das Lenkrad mühelos drehen.
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Bevor das Lenkrad von einem Benutzer gedreht wird, grenzen die angrenzenden Bereiche 34 der Gleitblöcke 32 gemäß 3 durch eine elastische Kraft der Federn 33 jeweils an die Druckabschnitte 23 an, wodurch ein Ausgangsdrehmoment ausgebildet wird, sodass das Vortorsionsmodul 30 durch das Ausgangsdrehmoment der Federn 33 in einer Ausgangsposition gehalten wird. Wenn das Lenkrad etwas bewegt wird, wirkt ein Drehmoment auf das Vortorsionsmodul 30. Wenn dieses Drehmoment geringer als das Ausgangsdrehmoment ist, können die angrenzenden Bereiche 34 nicht relativ zu den Druckabschnitten 23 verschoben werden, sodass eine willkürliche Drehung des Lenkrads vermieden werden kann. Somit kann ein unbeabsichtigtes Eingreifen der elektrischen Servolenkeinrichtung vermieden werden.
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Bezugnehmend auf 4 können die angrenzenden Bereiche 34 relativ zu den Druckabschnitten 23 verschoben werden, sodass die Druckabschnitte 23 jeweils gegen die Gleitblöcke 32 drücken, wenn das Drehmoment, welches auf das Vortorsionsmodul 30 wirkt, größer als das Ausgangsdrehmoment ist. Die Gleitblöcke 32 können jeweils in Richtung der Aussparungen 313 bewegt werden, sodass die Federn 33 zusammengedrückt werden.
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Darüber hinaus wird die Einstellplatte 27 gedreht, da die Einstellplatte 27 um die obere Antriebswelle 21 befestigt ist, sodass über die Einstellplatte 27 eine Drehbewegung der Erfassungseinheit 22 angetrieben wird. Wenn die Erfassungseinheit 22 gedreht wird, wird der obere Rotor des Sensormoduls 60 mitgedreht. The untere Antriebswelle 10 dreht sich nicht, sodass ein Winkelunterschied zwischen dem oberen Rotor und dem unteren Rotor ausgebildet wird. Dementsprechend kann die Erfassungseinheit 22 den Beginn einer Lenkbewegung für das Fahrzeug bestimmen. Anschließend wird eine Drehbewegung des Vortorsionsmoduls 30 durch die Erfassungseinheit 22 angetrieben, wodurch das Fahrzeug leichtgängig gelenkt werden kann. Dabei kann der Antriebsmotor 50 eine gleichgerichtete Drehbewegung der unteren Antriebswelle 10 und der oberen Antriebswelle 21 antreiben, um eine Unterstützung für die Lenkbewegung des Fahrzeugs bereitzustellen.
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Bezugnehmend auf die obige Beschreibung ist festzustellen, dass die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile aufweist: Während der Montage steht die Erfassungseinheit 22 mit dem oberen Rotor des Sensormoduls 60 in Eingriff. Die zweiten Verstellbereiche 25 und die ersten Verstellbereiche 24 stellen eine drehbare Begrenzung für die Erfassungseinheit 22 bereit, sodass die Erfassungseinheit 22 geringfügig relativ zur oberen Antriebswelle 21 verdreht werden kann. Nach der Montage kann das Sensormodul in der Ausgangsposition gehalten werden. Somit können Montagetoleranzen und Herstellungstoleranzen effektiv beseitigt werden und die Erfassungseinheit 22 kann präzise arbeiten, um eine Lenkkraftunterstützung bereitzustellen.
