DE102017103976A1 - Anti-rotation of the rack by complementary shapes - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Lenksystem zur Lenkung eines Rads eines Fahrzeugs zur Verfügung gestellt, umfassend: eine Spurstange (11) zur Auslenkung des Rads, eine Zahnstange (4), die durch eine axiale Verschiebung zur Steuerung der Spurstange (11) führt, und ein Gehäuse (3), wobei die Zahnstange (4) zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Zahnstange (4) einen konvexen oder konkaven Querschnittsabschnitt aufweist, wobei das Gehäuse (3) eine komplementäre konkave oder konvexe Ausformung umfasst, wodurch sich eine formschlüssige Verbindung zur Realisierung einer Verdrehsicherung ergibt. A steering system for steering a wheel of a vehicle is provided, comprising: a tie rod (11) for deflecting the wheel, a rack (4), which leads by an axial displacement to control the tie rod (11), and a housing ( 3), wherein the rack (4) is at least partially disposed within the housing, wherein the rack (4) has a convex or concave cross-sectional portion, wherein the housing (3) comprises a complementary concave or convex shape, whereby a positive connection to Realization of an anti-rotation results.
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenksystem und ein Fahrzeug.The present invention relates to a steering system and a vehicle.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Im Stand der Technik sind Ritzel-Zahnstangenanordnungen und Kugelgewindetriebe als Teil eines Lenksystems bekannt.In the prior art pinion rack assemblies and ball screws are known as part of a steering system.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Der Begriff „Zahnstange“ wird synonym als Lenkstange verstanden. Eine Zahnstange ist axial verschiebbar, wobei sie über Spurstangen angelenkte Räder von Fahrzeugen einschlagen kann.The term "rack" is synonymously understood as a handlebar. A rack is axially displaceable, where it can turn over tie rods articulated wheels of vehicles.
Eine Lenkung mit einem Kugelgewindetrieb hat den Nachteil, dass im Gegensatz zu einer Lenkung mit Ritzel-Zahnstangenanordnung keine inhärente Verdrehsicherung der Zahnstange vorliegt. Eine Verdrehsicherung ist zur Funktion des Kugelgewindetriebs notwendig. Liegt bei einer Lenkung, beispielweise einer Steer-by-Wire-Lenkung, zur Aufbringung des Lenkmomentes ausschließlich ein Kugelgewindetrieb vor, muss daher eine zusätzliche Verdrehsicherung angeordnet werden.A steering with a ball screw has the disadvantage that, in contrast to a steering with pinion rack assembly no inherent rotation of the rack is present. An anti-rotation is necessary for the function of the ball screw. Is in a steering, for example, a steer-by-wire steering, for applying the steering torque exclusively a ball screw before, therefore, an additional anti-rotation must be arranged.
Bei einem klassischen Lenksystem mit Schraubradgetriebe mittels einer Ritzel-Zahnstangenanordnung ergibt sich automatisch eine Verdrehsicherung der betreffenden Zahnstange, da in aller Regel ein gegenüber dem Ritzel angeordnetes Druckstück dafür sorgt, dass die Zahnstange mit ihrer Verzahnung gegen die Verzahnung des Ritzels gedrückt wird und somit eine Spielarmut bezüglich einer Verdrehung der Zahnstange vorliegt. Selbst ohne Druckstück ist eine Verdrehung nur im Rahmen des Flankenspiels zwischen den Verzahnungspartnern Ritzel und Zahnstange gegeben. Bei einer Steer-by-Wire-Lenkung mit Kugelgewindetrieb ist eine derartige Verdrehsicherung nicht gegeben, da in diesem Fall das Lenkgetriebe in Form einer Ritzel-Zahnstangenverzahnung entfällt.In a classic steering system with Schraubradgetriebe by means of a pinion rack assembly automatically results in a rotation of the respective rack, as usually arranged opposite the pinion thrust piece ensures that the rack is pressed with its teeth against the teeth of the pinion and thus a Spielarmut with respect to a rotation of the rack is present. Even without a pressure piece a rotation is given only in the context of the backlash between the teeth partners pinion and rack. In a steer-by-wire steering with ball screw such a rotation is not given, since in this case eliminates the steering gear in the form of a pinion rack and pinion.
Eine Aufgabe ist daher, ein Lenksystem für ein „Steer by Wire“-Konzept mit einem Kugelgewindetrieb zur Verfügung zu stellen, das eine Verdrehsicherung ermöglicht.One object is therefore to provide a steering system for a "steer by wire" concept with a ball screw drive, which enables an anti-twist device.
Als erste Ausführungsform der Erfindung wird ein Lenksystem zur Lenkung eines Rads eines Fahrzeugs zur Verfügung gestellt, umfassend: eine Spurstange zur Auslenkung des Rads, eine Zahnstange, die durch eine axiale Verschiebung zur Steuerung der Spurstange führt, und ein Gehäuse, wobei die Zahnstange zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Zahnstange einen konvexen oder konkaven Querschnittsabschnitt aufweist, wobei das Gehäuse eine komplementäre konkave oder konvexe Ausformung umfasst, wodurch sich eine formschlüssige Verbindung zur Realisierung einer Verdrehsicherung ergibt.As a first embodiment of the invention, there is provided a steering system for steering a wheel of a vehicle, comprising: a tie rod for deflecting the wheel, a rack leading by an axial displacement for controlling the tie rod, and a housing, the rack being at least partially is disposed within the housing, wherein the rack has a convex or concave cross-sectional portion, wherein the housing comprises a complementary concave or convex shape, resulting in a positive connection for realizing an anti-rotation.
Durch korrespondierende Ausprägungen der Zahnstange zu ihrem Gehäuse, beispielsweise in einem Kleeblattprofil, kann eine Verdrehsicherung der Zahnstange innerhalb des Gehäuses sichergestellt werden.Corresponding characteristics of the rack to its housing, for example in a trefoil profile, a rotation of the rack can be ensured within the housing.
Als zweite Ausführungsform der Erfindung wird ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt, wobei das Fahrzeug ein Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.As a second embodiment of the invention, a vehicle is provided, wherein the vehicle has a steering system according to one of claims 1 to 9.
Beispielhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Exemplary embodiments are described in the dependent claims.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Lenksystem zur Verfügung gestellt, wobei zwischen Gehäuse und Zahnstange ein Zwischenelement angeordnet ist, um eine reibungs- und verschleißarme Gleitreibung, eine Passgenauigkeit und eine Spielarmut bzw. Spielfreiheit sicherzustellen.According to an exemplary embodiment of the invention, a steering system is provided, wherein between the housing and the rack, an intermediate element is arranged to ensure a friction and low-wear sliding friction, a fitting accuracy and a Spielarmut or backlash.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Lenksystem zur Verfügung gestellt, wobei zwischen Gehäuse und Zwischenelement eine Einsatzbuchse vorhanden ist, welche mit dem Gehäuse verbunden ist.According to a further embodiment of the present invention, a steering system is provided, wherein between the housing and intermediate element, an insert sleeve is present, which is connected to the housing.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Lenksystem zur Verfügung gestellt, wobei das Zwischenelement einstückig mit dem Gehäuse oder einstückig mit der Einsatzbuchse oder einstückig mit der Zahnstange ausgebildet ist.In a further embodiment of the invention, a steering system is provided, wherein the intermediate member is formed integrally with the housing or integrally with the insert sleeve or integrally with the rack.
Durch eine Einstückigkeit ist eine vereinfachte Montage der Lenkung gegeben.By a one-piece construction a simplified assembly of the steering is given.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Lenksystem zur Verfügung gestellt, wobei das Zwischenelement zwischen Gehäuse und Zahnstange eingespritzt oder eingelegt ist.According to another embodiment of the present invention, a steering system is provided, wherein the intermediate element between the housing and rack is injected or inserted.
Hierdurch ergibt sich eine einfache Montagemöglichkeit.This results in a simple mounting option.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Lenksystem zur Verfügung gestellt, wobei das Zwischenelement in radialer und/oder in axialer Richtung eine Wellenform, insbesondere eine sinusförmige Wellenform, aufweist.According to an exemplary embodiment of the invention, a steering system is provided, wherein the intermediate element in the radial and / or in the axial direction has a waveform, in particular a sinusoidal waveform.
Durch eine sinusförmige Ausgestaltung des Zwischenelements ist eine vereinfachte Herstellung des Zwischenelements möglich. By a sinusoidal design of the intermediate element a simplified production of the intermediate element is possible.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Lenksystem zur Verfügung gestellt, wobei das Lenksystem zum hochautonomen Fahren geeignet ist. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Lenksystem zur Verfügung gestellt, wobei das Lenksystem für Steer-by-Wire geeignet ist und/oder wobei das Lenksystem als Hinterachslenkung geeignet ist.In a further embodiment of the invention, a steering system is provided, wherein the steering system is suitable for highly autonomous driving. According to a further embodiment of the present invention, a steering system is provided, wherein the steering system is suitable for steer-by-wire and / or wherein the steering system is suitable as a rear axle steering.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Lenksystem zur Verfügung gestellt, wobei eine metallische Hervorspringung des Gehäuses oder der Zahnstange in eine passende metallische Ausnehmung der Zahnstange oder des Gehäuses ragt.In another embodiment of the invention, a steering system is provided wherein metallic protrusion of the housing or rack protrudes into a mating metallic recess of the rack or housing.
Durch eine metallische Nase, die in eine komplementäre Ausnehmung ragt, kann eine Notfall-Verdrehsicherung realisiert werden.By a metallic nose, which projects into a complementary recess, an emergency rotation can be realized.
Als eine Idee der Erfindung kann angesehen werden, ein Lenksystem zur Verfügung zu stellen, bei dem die Zahnstange eine Kontur derart aufweist, dass durch einen Formschluss mit der Umhüllung der Zahnstange, also ihrem Gehäuse, eine Verdrehung der Zahnstange ausgeschlossen werden kann.As an idea of the invention can be considered to provide a steering system in which the rack has a contour such that a rotation of the rack can be excluded by a positive connection with the enclosure of the rack, so its housing.
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.Of course, the individual features can also be combined with each other, which can also be partially beneficial effects that go beyond the sum of the individual effects.
Figurenlistelist of figures
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen
-
1 einen Abschnitt einer Zahnstange 4 in einemGehäuse 3 in einer perspektivischen Schnittdarstellung, -
2 einen perspektivischen Querschnitt der Zahnstange 4 in demGehäuse 3, -
3 einen weiteren Abschnitt der Zahnstange 4 in einemGehäuse 3 in einer perspektivischen Schnittdarstellung, -
4 einen weiteren perspektivischen Querschnitt der Zahnstange 4 in einemGehäuse 3, -
5 eine weitere schematische Schnittdarstellung der Zahnstange 4 in einemGehäuse 3 und einemZwischenelement 5, beispielsweise mit Wellenform, -
6 einen weiteren perspektivischen Längsschnitt durch die Zahnstange 4 mit einemGehäuse 3, -
7 einen Querschnitt mit der Zahnstange 4 und demGehäuse 3, wobei zwischen Zahnstange 4 undGehäuse 3 einZwischenelement 5 mit einem Kleeblattprofil angeordnet ist, -
8 dasZwischenelement 5 und -
9 eine schematische Darstellung eines Lenksystems eines Fahrzeugs.
-
1 a section of a rack 4 in ahousing 3 in a perspective sectional view, -
2 a perspective cross section of the rack 4 in thehousing 3, -
3 a further section of the rack 4 in ahousing 3 in a perspective sectional view, -
4 a further perspective cross section of the rack 4 in ahousing 3, -
5 FIG. 2 a further schematic sectional view of the rack 4 in ahousing 3 and anintermediate element 5, for example with a waveform, -
6 a further perspective longitudinal section through the rack 4 with ahousing 3, -
7 a cross section with the rack 4 and thehousing 3, wherein between rack 4 andhousing 3, anintermediate element 5 is arranged with a trefoil profile, -
8th theintermediate element 5 and -
9 a schematic representation of a steering system of a vehicle.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS
Bei einem konventionellen Lenksystem mit mechanischen Durchtrieb wird bisher durch die Ritzel-Zahnstangenverbindung automatisch auch die Funktion der Verdrehsicherung der Zahnstange zur Verfügung gestellt. Bei alternativen Lenksystemen, beispielsweise bei einer Steer-byWire-Lenkung auf Basis der EPSapa, ohne mechanischen Durchtrieb, liegt keine Ritzel-Zahnstangenverbindung vor. Da die Funktion der Verdrehsicherung der Zahnstange jedoch für die Funktionsfähigkeit des Kugelgewindetriebs unabdingbar ist, muss diese anderweitig realisiert werden. Erfindungsgemäß wird die Verdrehsicherung der Zahnstange durch eine formschlüssige Verbindung mit einer entsprechenden Gegenkontur des Gehäuses der Zahnstange ermöglicht.In a conventional steering system with mechanical drive through the pinion rack and pinion connection, the function of anti-rotation of the rack is provided so far automatically. In alternative steering systems, for example, a steer-by-wire steering based on the EPS apa , without mechanical drive, there is no pinion-rack connection. However, since the function of the rotation of the rack is essential for the functioning of the ball screw, it must be realized otherwise. According to the invention the rotation of the rack is made possible by a positive connection with a corresponding mating contour of the housing of the rack.
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.It should be noted that the term "comprising" does not exclude other elements or method steps, just as the term "a" and "an" does not exclude multiple elements and steps.
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.The reference numerals used are for convenience of reference only and are not to be considered as limiting, the scope of the invention being indicated by the claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Nutgroove
- 22
- Nutgroove
- 33
- Gehäusecasing
- 44
- Zahnstange, axial verschiebbarRack, axially movable
- 55
- Zwischenelementintermediate element
- 66
- Zwischenelementintermediate element
- 77
- Zwischenelementintermediate element
- 88th
- Kontaktpunkt mit GehäuseContact point with housing
- 99
- Kontaktpunkt mit ZahnstangeContact point with rack
- 1010
- Einsatzbuchseinsert sleeve
- 1111
- Spurstangetie rod
- 1212
- Momentensensortorque sensor
- 1313
- Steuergerätcontrol unit
- 1414
- Ritzelpinion
- 1515
- Riemenbelt
- 1616
- KugelgewindetriebBall Screw
- 1717
- Servomotorservomotor
- 1818
- Lenksäulesteering column
Claims (10)
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DE102017103976.7A DE102017103976A1 (en) | 2017-02-27 | 2017-02-27 | Anti-rotation of the rack by complementary shapes |
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DE102017103976A1 true DE102017103976A1 (en) | 2018-08-30 |
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DE102017103976.7A Pending DE102017103976A1 (en) | 2017-02-27 | 2017-02-27 | Anti-rotation of the rack by complementary shapes |
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Country | Link |
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DE (1) | DE102017103976A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102020102703A1 (en) | 2020-02-04 | 2021-08-05 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Sensor target holder and steering assembly with this |
-
2017
- 2017-02-27 DE DE102017103976.7A patent/DE102017103976A1/en active Pending
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DE102020102703A1 (en) | 2020-02-04 | 2021-08-05 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Sensor target holder and steering assembly with this |
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