DE102019208409A1 - Lenksystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Lenksystem für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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Gerd Speidel
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Abstract

Es ist ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit einer in einem Gehäuse 1 längsaxial verschiebbar gelagerten Lenkstange 2 und mit einem Lenkmotor 4 vorgesehen, wobei der Lenkmotor 4 über einen Kugelgewindetrieb auf die Lenkstange 2 wirkt, wozu die Lenkstange 2 in zumindest einem Abschnitt ein Kugelumlaufgewinde ausbildet, das über kugelförmige Übertragungselemente 6 mit einer von dem Lenkmotor 4 antreibbaren Getriebemutter 7 zusammenwirkt. Weiterhin umfasst der Kugelgewindetrieb eine Stützhülse 13, die drehfest und axial beweglich mit der Getriebemutter 7 verbunden ist, wobei zwischen der Stützhülse 13 und der Getriebemutter 7 eine vorgespannte Feder 18 abgestützt ist und wobei die Stützhülse 13 in das Kugelumlaufgewinde 5 der Lenkstange 2 eingreift. Mittels der in dem Kugelumlaufgewinde 5 abgestützten Stützhülse 13 und der vorgespannten Feder 18 wird die Getriebemutter 7, die infolge von Spiel des Kugelgewindetriebs in geringem Maße relativ zu der Lenkstange 2 beweglich ist, in eine Endlage dieser spielbedingten Beweglichkeit gedrückt und damit dieses Spiel überbrückt. Dadurch werden Geräusche im Betrieb des Lenksystems vermieden oder zumindest gering gehalten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit einer in einem Gehäuse längsaxial verschiebbar gelagerten Lenkstange und mit einem Lenkmotor, der über einen Kugelgewindetrieb auf die Lenkstange wirkt, wozu die Lenkstange in zumindest einem Abschnitt ein Kugelumlaufgewinde ausbildet, das mit einer von dem Lenkmotor antreibbaren Getriebemutter zusammenwirkt.
  • Ein solches Lenksystem kann dabei insbesondere in Form eines Hilfskraftlenksystems ausgebildet sein, durch das beim Lenken ein unterstützendes Drehmoment erzeugt wird, um das von einem Bediener zum Lenken des Kraftfahrzeugs auf eine Lenkhandhabe (Lenkrad) aufzubringende Lenkmoment zu reduzieren.
  • Ein Hilfskraftlenksystem mit einem Gewindetrieb in Form eines Kugelgewindetriebs ist beispielsweise aus der EP 1 774 201 B1 bekannt.
  • Im Betrieb eines Lenksystems mit einem Gewindetrieb in Form eines Kugelgewindetriebs kann es zu einem als negativ empfundenen Geräuschverhalten kommen. Dieses ist in Spiel, das zwischen der Lenkstange, den kugelförmigen Übertragungskörpern und der Getriebemutter ausgebildet ist, begründet. Durch externe Anregungen, die insbesondere von mit der Lenkstange verbundenen Radlenkhebeln und von mit den Radlenkhebeln verbundenen Rädern infolge von Anregungen über die Fahrbahn auf den Kugelgewindetrieb übertragen werden, wirken in dem Kugelgewindetrieb Wechselkräfte. Sobald diese Wechselkräfte ihre Wirkungsrichtung ändern, werden die Komponenten des Kugelgewindetriebs beschleunigt, was durch das zwischen diesen ausgebildete Spiel ermöglicht ist, und abrupt wieder abgebremst, wenn dieses Spiel überwunden wurde.
  • Üblicherweise wird versucht, das in dem Kugelgewindetrieb ausgebildete Spiel durch eine Zuordnung von Kugeln mit definierten Größen möglichst klein zu halten, so dass auch ein aus dem Spiel resultierendes Geräuschverhalten minimiert ist. Der damit verbundene Herstellungs- und folglich auch Kostenaufwand ist jedoch erheblich.
  • Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Lenksystem auf möglichst einfache und kostengünstige Weise ein Geräuschverhalten, das sich aufgrund von Spiel in dem Kugelgewindetrieb zeigt, zu vermeiden oder zumindest gering zu halten.
  • Diese Aufgabe wird mittels eines Lenksystems gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des erfindungsgemäßen Lenksystems sind Gegenstände der abhängigen Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
  • Erfindungsgemäß ist ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit einer in einem Gehäuse längsaxial verschiebbar gelagerten Lenkstange und mit einem Lenkmotor vorgesehen, wobei der Lenkmotor über einen Kugelgewindetrieb auf die Lenkstange wirkt, wozu die Lenkstange in zumindest einem Abschnitt ein Kugelumlaufgewinde ausbildet, das über kugelförmige Übertragungselemente mit einer von dem Lenkmotor antreibbaren Getriebemutter zusammenwirkt. Weiterhin umfasst das Lenksystem beziehungsweise der Kugelgewindetrieb eine Stützhülse, die drehfest und (in Grenzen) axial beweglich mit einem (axialen) Ende der Getriebemutter verbunden ist, wobei zwischen der Stützhülse und der Getriebemutter eine vorgespannte Feder abgestützt ist und wobei die Stützhülse in das Kugelumlaufgewinde der Lenkstange eingreift. Hierfür kann die Stützhülse vorzugsweise mindestens einen in das Kugelumlaufgewinde der Lenkstange eingreifenden Stützvorsprung aufweisen.
  • Mittels der in dem Kugelumlaufgewinde abgestützten Stützhülse und der vorgespannten Feder, die zwischen der Stützhülse und der Getriebemutter abgestützt ist und die die Stützhülse und die Getriebemutter infolge ihrer elastischen Rückstellkräfte voneinander weg drückt, wird die Getriebemutter, die infolge von Spiel des Kugelgewindetriebs in geringem Maße in axialer Richtung (bezüglich der zueinander koaxialen Längsachsen der Lenkstange und der Getriebemutter) relativ zu der Lenkstange beweglich ist, in eine Endlage dieser spielbedingten Beweglichkeit gedrückt und damit dieses Spiel überbrückt. Wirken nun Kräfte auf den Kugelgewindetrieb, die die Getriebemutter relativ zu der Lenkstange in Richtung der anderen Endlage der spielbedingten Beweglichkeit beschleunigen, so erfolgt dies unter zunehmender Vorspannung der zwischen der Getriebemutter und der Stützhülse abgestützten Feder, wodurch die elastischen Rückstellkräfte der Feder dieser Beschleunigung entgegenwirken und diese folglich abbremsen. Dadurch erreicht die Getriebemutter gegebenenfalls nicht die andere Endlage der spielbedingten Beweglichkeit oder bei dem Erreichen ist die kinetische Energie dieser Bewegung der Getriebemutter nur noch relativ gering, wodurch Geräusche, die bei einem solchen anschlagenden Erreichen der anderen Endlage der spielbedingten Beweglichkeit entstehen würden, vermieden oder zumindest gering gehalten werden.
  • Ein erfindungsgemäßes Lenksystem zeichnet sich folglich durch ein vorteilhaftes Geräuschverhalten aus, was auch dann gilt, wenn ein relativ großes Spiel in dem Kugelgewindetrieb gegeben ist. Kostenintensive Maßnahmen bei der Herstellung des Lenksystems, die darauf abzielen, dieses Spiel möglichst klein zu halten, können dadurch entfallen. Daraus kann eine relativ einfache und kostengünstige Herstellbarkeit für ein erfindungsgemäßes Lenksystem resultieren.
  • Um einen möglichst umfassenden Eingriff der Stützhülse in das Kugelumlaufgewinde der Lenkstange und damit ein möglichst gutes Abstützen der aus der Vorspannung der Feder resultierenden Kräfte zu realisieren, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Stützhülse einen Stützvorsprung umfasst, der eine spiralförmige Längserstreckung aufweist. Alternativ oder ergänzend können auch eine Mehrzahl von in das Kugelumlaufgewinde der Lenkstange eingreifenden Stützvorsprüngen vorgesehen sein, die spiralförmig angeordnet sind.
  • Der oder die Stützvorsprünge eines erfindungsgemäßen Lenksystems können vorzugsweise einen an den Querschnitt der Gewindevertiefung des Kugelumlaufgewindes angepassten Querschnitt aufweisen. Vorzugsweise kann der Querschnitt der Gewindevertiefung teilkreisförmig und insbesondere halbkreisförmig sein. Die Stützvorsprünge können dann insbesondere teilkugelförmig ausgebildet sein.
  • Da während eines Betriebs des Lenkgetriebes nicht nur die Getriebemutter sondern auch die drehfest mit der Getriebemutter verbundene Stützhülse relativ zu der Lenkstange rotiert und dabei zudem der Stützvorsprung oder die Stützvorsprünge entlang eines Abschnitts des Kugelumlaufgewindes bewegt wird/werden, kann zur Erzielung eines möglichst geringen Reibungswiderstands in der Relativbewegung zwischen der Stützhülse und der Lenkstange vorgesehen sein, dass der Stützvorsprung oder die Stützvorsprünge (jeweils) von einem Stützelement ausgebildet sind, das weiterhin bevorzugt kugelförmig ausgebildet und das drehbar in einer Aufnahmevertiefung der Stützhülse aufgenommen ist. Ein besonders geringer Reibungswiderstand kann dann noch realisiert werden, wenn das Stützelement oder die Stützelemente die Wandung der Aufnahmevertiefung(en) und die Wandung des Kugelumlaufgewindes (jeweils) punktförmig kontaktieren, wodurch insgesamt ein 2-Punkt-Kontakt für die Anordnung des oder der Stützelemente zwischen der Lenkstange einerseits und einer den oder die Aufnahmevertiefungen ausbildenden Komponente der Stützhülse andererseits realisiert wird.
  • Zur Realisierung einer relativ einfachen Herstellbarkeit der Stützhülse und damit eines erfindungsgemäßen Lenksystems kann vorgesehen sein, dass die Stützhülse einen Grundkörper und einen Stützkörper aufweist, wobei der Stützkörper drehfest an dem Grundkörper gelagert ist und der Stützkörper den Stützvorsprung oder die Stützvorsprünge umfasst beziehungsweise die Aufnahmevertiefung(en) zu der Aufnahme des oder der Stützelemente ausbildet. Der Grundkörper kann dabei weiterhin bevorzugt drehfest und axial beweglich mit dem Ende der Getriebemutter verbunden sein.
  • Eine vorteilhafte Möglichkeit zur drehfesten Lagerung des Stützkörpers an dem Grundkörper besteht darin, dass der Stützkörper eine spiralförmige Längserstreckung aufweist und dieser einerseits mit seiner Außenseite an der Innenseite des Grundkörpers anliegt und andererseits mit seinen zwei axialen Enden an jeweils einem Anschlag des Grundkörpers anliegt. Eine entsprechende Stützhülse kann dadurch auch besonders einfach herstellbar sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung eines solchen erfindungsgemäßen Lenksystems kann dann noch ein Zwischenelement vorgesehen sein, das zwischen der Feder einerseits und dem Grundkörper sowie dem Stützkörper andererseits angeordnet ist, wobei zumindest eine der Kontaktflächen des Zwischenelements und des Stützkörpers, über die diese miteinander kontaktieren, konisch ausgebildet ist. Dies kann insbesondere dazu dienen, die elastischen Rückstellkräfte der Feder in besonders vorteilhafter Weise über das Zwischenelement und den Stützkörper in einer Richtung auf den oder die vorzugsweise vorgesehenen, kugelförmigen Stützelemente zu übertragen, die der Ausrichtung einer Geraden, die bei einem 2-Punkt-Kontakt die zwei Kontaktpunkte des (jedes) Stützelements verbindet und die weiterhin bevorzugt auch durch das Zentrum des entsprechenden Stützelements führt, entspricht.
  • Die zwischen der Stützhülse und der Getriebemutter vorgespannt abgestützte Feder kann ein Federelement oder mehrere Federelemente umfassen. Besonders bevorzugt kann ein solches Federelement in Form einer Tellerfeder und/oder einer Wellfeder ausgebildet sein, wodurch relativ hohe Federkräfte bei einem nur relativ kleinen Bauraum, der für die Feder bereitgestellt werden muss, realisiert werden können. Eine Tellerfeder hat die Form des Mantels eines flachen Kegelstumpfs. Sie wird zwischen ihren Randkreisen elastisch zusammengedrückt. Eine Wellfeder ist entweder ein Ring der aus gewelltem Flachdraht hergestellt wird. Eine Wellfeder kann auch durch Kaltumformung aus einer Blechronde erzeugt werden. Bei Belastung der Wellfeder werden die Wellen heraus gebogen beziehungsweise diese werden abgeflacht.
  • Das erfindungsgemäße Lenksystem kann vorzugsweise als Hilfskraftlenksystem ausgebildet sein und somit ermöglichen, ein über eine Lenkhandhabe (z.B. Lenkrad) und vorzugsweise unter Zwischenschaltung einer Lenksäule auf ein Lenkgetriebe übertragenes, manuell erzeugtes Lenkmoment durch ein von dem Lenkmotor erzeugtes Lenkmoment überlagern zu lassen, um die Höhe des für ein Lenken erforderlichen manuell zu erzeugenden Lenkmoments zu begrenzen (gegebenenfalls temporär bis auf null). Das Lenksystem kann andererseits auch so ausgebildet sein, dass der Lenkmotor stets das gesamte für ein Lenken erforderliche Lenkmoment bereitstellt.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein radbasiertes und nicht schienengebundenes Kraftfahrzeug, vorzugsweise einen PKW oder LKW, mit einem erfindungsgemäßen Lenksystem.
  • Die unbestimmten Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
    • 1: einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Lenksystems in einem teilweisen Längsschnitt;
    • 2: eine Stützhülse des Lenksystems in einer ersten perspektivischen Darstellung;
    • 3: die Stützhülse in einer zweiten perspektivischen Darstellung; und
    • 4: ein Kraft-Weg-Diagramm.
  • Die 1 zeigt eine erste Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Lenksystems, das als Hilfskraftlenksystem ausgebildet ist.
  • Das Lenksystem umfasst hierzu ein mehrteiliges Gehäuse 1, innerhalb dessen eine Lenkstange 2 längsaxial, d.h. entlang ihrer Längsachse 3 beweglich, gelagert ist. An ihren beiden Enden ist die Lenkstange 2 jeweils mit einem Kugelgelenk (nicht dargestellt) verbunden, wobei die Kugelgelenke wiederum der Verbindung mit jeweils einem Radlenkhebel (nicht dargestellt) dienen. Die Radlenkhebel übersetzen eine längsaxiale Bewegung der Lenkstange 2 in ein Schwenken von gelenkten Rädern (nicht dargestellt) eines Kraftfahrzeugs.
  • Eine längsaxiale Bewegung der Lenkstange 2 wird zum einen durch das Erzeugen einer Drehbewegung einer Lenkhandhabe (nicht dargestellt), insbesondere eines Lenkrads, des Kraftfahrzeugs bewirkt, wobei diese Drehbewegung der Lenkhandhabe über eine Lenksäule (nicht dargestellt) auf ein Lenkritzel (nicht dargestellt) übertragen wird. Das Lenkritzel kann hierzu mit einem als Zahnstange ausgebildeten Abschnitt der Lenkstange 2 zusammenwirken, um die Drehbewegung des Lenkritzels in eine translatorische Bewegung der Lenkstange 2 entlang ihrer Längsachse 3 zu wandeln.
  • Eine längsaxiale Bewegung der Lenkstange 2 kann weiterhin durch die Erzeugung eines Hilfslenkmoments mittels eines Lenkmotors 4, der im vorliegenden Ausgestaltungsbeispiel elektrisch ausgebildet ist, bewirkt werden. Die Antriebsleistung des Lenkmotors 4 wird hierzu u.a. mittels eines Kugelgewindetriebs auf die Lenkstange 2 übertragen, wozu die Lenkstange 2 in einem Abschnitt ein Kugelumlaufgewinde 5 mit teilkreisförmigem Gewindenutquerschnitt ausbildet. Innerhalb eines beim Lenken veränderlichen Abschnitts des Kugelumlaufgewindes 5 sind eine Vielzahl von kugelförmigen Übertragungselementen 6 angeordnet, die zudem innerhalb von ebenfalls teilkreisförmige Querschnitte aufweisenden Laufrillen eines Kugelumlaufgewindes aufgenommen sind, das an der Innenseite eines Grundkörpers 8 einer Getriebemutter 7 des Kugelgewindetriebs ausgebildet sind. Die Getriebemutter 7 des Kugelgewindetriebs ist in einer Lageranordnung mit einem Drehlager 23 drehbar, gleichzeitig jedoch bezüglich ihrer längsaxialen Richtungen im Wesentlichen fest in dem Gehäuse 1 gelagert. Ein drehender Antrieb der Getriebemutter 7 erfolgt unter Zwischenschaltung einer weiteren Getriebestufe, die in dem gezeigten Ausgestaltungsbeispiel in Form eines Riementriebs ausgebildet ist, wozu die Getriebemutter 7 mit einem ersten Getrieberad (Riemenrad) 9 drehfest beziehungsweise drehmomentübertragend verbunden ist. Das erste Riemenrad 9 ist teilweise von einem Riemen 10, beispielsweise einem Zahn- oder Flachriemen, umschlungen ist, wobei der Riemen 10 weiterhin über ein zweites Getrieberad 11, das drehfest mit einer Abtriebswelle 12 des Lenkmotors 4 verbunden ist, geführt ist. Folglich wird eine Drehbewegung der Abtriebswelle 12 des Lenkmotors 4 über den Riementrieb auf die Getriebemutter 7 des Kugelgewindetriebs übertragen, wobei eine Untersetzung (Übersetzungsverhältnis i > 1) der Drehgeschwindigkeiten erfolgt. Diese Drehbewegung der Getriebemutter 7 wird dann durch ihr mittels der Übertragungselemente 6 bewirkten Zusammenwirken mit dem in der Außenseite des entsprechenden Abschnitts der Lenkstange 2 ausgebildeten Kugelumlaufgewinde 5 in eine translatorische Bewegung der Lenkstange 2 gewandelt.
  • Die Getriebemutter 7 ist an einem ihrer längsaxialen Enden drehfest und in Grenzen axial beweglich mit einer ringförmigen Stützhülse 13 verbunden. Diese in Grenzen axial bewegliche Verbindung ist dadurch realisiert, dass ein Endabschnitt der Stützhülse 13 beziehungsweise konkret eines Grundkörpers 14 der Stützhülse 13 über einen im Vergleich dazu kürzeren Endabschnitt des Grundkörpers 8 der Getriebemutter 7 gestülpt ist, wobei ein umlaufender Vorsprung 15, den der Grundkörper 14 der Stützhülse 13 an dem entsprechenden Ende auf seiner Innenseite ausbildet, in eine umlaufende Vertiefung 16, die angrenzend an den Endabschnitt auf der Außenseite des Grundkörpers 8 der Getriebemutter 7 ausgebildet ist, eingreift. Drehfest ist diese Verbindung zwischen der Stützhülse 13 und der Getriebemutter 7 dadurch, dass der Grundkörper 14 die Stützhülse 13 im Bereich des den Endabschnitt des Grundkörpers 8 der Getriebemutter 7 übergreifenden Endabschnitts mehrere Drehsicherungsöffnungen 17 ausbildet (vgl. 2 und 3), in die Drehsicherungsvorsprünge (nicht sichtbar), die im Bereich des Endabschnitts des Grundkörpers 8 der Getriebemutter 7 ausgebildet sind, in diese Drehsicherungsöffnungen 17 des Grundkörpers 14 der Stützhülse 13 eingreifen.
  • Zwischen der Getriebemutter 7 und der Stützhülse 13 ist eine vorgespannte Feder 18 mit einem einzelnen Federelement, das in Form einer Wellfeder ausgebildet ist, angeordnet.
  • Der Grundkörper 14 der Stützhülse 13 bildet auf seiner der Lenkstange 2 zugewandten Innenseite einen sich in axialer Richtung erstreckenden Stützvorsprung 19 aus (vgl. 2), an dem, auf unterschiedlichen Seiten, die zwei längsaxialen Enden eines länglichen, offen spiralförmig verlaufenden Stützkörpers 20 anliegen, wodurch der Stützkörper 20 drehfest an dem Grundkörper 14 der Stützhülse 13 gelagert ist.
  • Die Steigung der Spiralform des Stützkörpers 20 entspricht im Wesentlichen der Steigung des Kugelumlaufgewindes 5 der Lenkstange 2. Weiterhin weist der Stützkörper 20 eine Mehrzahl von Aufnahmevertiefungen auf, die über die Längserstreckung des Stützkörpers 20 verteilt angeordnet sind und in denen jeweils ein kugelförmiges Stützelement 21 angeordnet ist. Dabei ragen diese Stützelemente 21 aus den Aufnahmevertiefungen des Stützkörpers 20 heraus und greifen so als Stützvorsprünge der Stützhülse 13 in das Kugelumlaufgewinde 5 der Lenkstange 2 ein. Dadurch werden elastische Rückstellkräfte, die von der vorgespannten Feder 18 auf die Stützhülse 13 übertragen werden, an der Lenkstange 2 abgestützt. Konkret werden die Rückstellkräfte der Feder 18 unter Zwischenanordnung eines ringförmigen Zwischenelements 22 auf den Stützkörper 20 übertragen, wobei Kontaktflächen des Zwischenelements 22 und des Stützkörpers 20, mit denen diese einander kontaktieren, gleichartige beziehungsweise zueinander parallele schräge beziehungsweise konische Ausrichtungen/Verläufe aufweisen, die derart gewählt sind, dass ein vorteilhafter 2-Punkt-Kontakt für die Anordnung der kugelförmigen Stützelemente 21 zwischen dem Stützkörper 20 und der Lenkstange 2 realisiert ist. Die Stützelemente 21 kontaktieren dazu jeweils sowohl die Wandung des Kugelumlaufgewindes 5 der Lenkstange 2 als auch die Wandung der dazugehörigen Aufnahmevertiefung des Sturzkörpers 20 im Wesentlichen punktförmig, wobei diese beiden Kontaktpunkte in etwa auf einer Geraden liegen, die durch das Zentrum des dazugehörigen kugelförmigen Stützelements 21 führt und die zudem senkrecht zu den schrägen/konischen Kontaktflächen des Zwischenelements 22 und des Stützkörpers 20 (bzw. zu einer Tangentialebene in dem entsprechenden Schnittpunkt) ausgerichtet ist.
  • Die Kombination der Getriebemutter 7 mit der Führungshülse 13 und mit der zwischen diesen Elementen abgestützten Feder 18 dient dazu, in dem Kugelgewindetrieb vorliegendes Spiel zu kompensieren. Insbesondere sollen dadurch Geräusche infolge von Wechselbelastungen, die insbesondere über die Lenkstange 2 in den Kugelgewindetrieb eingeleitet werden können, vermieden oder gering gehalten werden. Konkret wird die Getriebemutter 7 dazu mittels der vorgespannten Feder 18, die sich auch an der in dem Kugelumlaufgewinde 5 der Lenkstange 2 abgestützten Stützhülse 13 abstützt, in eine (in die linke in der 1) Endlage der spielbedingten axialen Beweglichkeit der Getriebemutter 7 relativ zu der Lenkstange 2 gedrückt und damit das Spiel überbrückt. Wirken nun Kräfte auf den Kugelgewindetrieb, die die Getriebemutter 7 relativ zu der Lenkstange in Richtung der anderen (der rechten in der 1) Endlage der spielbedingten Beweglichkeit beschleunigen, so erfolgt dies unter zunehmender Vorspannung der zwischen der Getriebemutter 7 und der Stützhülse 13 abgestützten Feder 18, wodurch die elastischen Rückstellkräfte der Feder 18 dieser Beschleunigung entgegenwirken und die Getriebemutter 7 folglich abbremsen. Dadurch erreicht die Getriebemutter 7 gegebenenfalls nicht diese andere Endlage der spielbedingten Beweglichkeit oder bei deren Erreichen ist die kinetische Energie dieser Bewegung nur noch relativ gering, wodurch Geräusche, die durch ein Anschlagen der Komponenten des Kugelgewindetriebs beim Erreichen der anderen Endlage der spielbedingten Beweglichkeit entstehen würden, vermieden oder zumindest gering gehalten werden.
  • Die 4 verdeutlicht diese Wirkung in einem Kraft-Weg-Diagramm, wobei mit durchgehender Linienführung der Verlauf der Kraft (F) über dem Weg (s) dargestellt ist, der sich einstellt, wenn bei einem erfindungsgemäßen Lenksystem durch Wechselbelastungen spielbedingte Relativbewegungen zwischen der Getriebemutter 7 und der Lenkstange 2 auftreten. Im Vergleich dazu ist mit gestrichelter Linienführung ein entsprechender Kraft-Weg-Verlauf für ein vergleichbares konventionelles Lenksystem dargestellt. Bei einem solchen konventionellen Lenksystem würden für die das Spiel x1 des Kugelgewindetriebs überbrückenden Bewegungen nur sehr geringe Kräfte benötigt. Diese Kräfte steigen beim Erreichen der Endlagen der spielbedingten Beweglichkeit stark linear an. Im Gegensatz dazu sind bei einem erfindungsgemäßen Lenksystem bereits für die das Spiel x2 des Kugelgewindetriebs überbrückenden Bewegungen relevante Kräfte erforderlich, die linear anstiegen, wobei dieser Anstieg deutlich kleiner ist als bei einem Erreichen der Endlagen.
  • Die 3 zeigt auch, dass das für das erfindungsgemäße Lenksystem zugelassene Spiel x2 größer dimensioniert werden kann, wodurch der Herstellungsaufwand und damit auch die damit verbundenen Kosten im Vergleich zu dem konventionellen Lenksystem verringert werden können. Trotz größeren Spiels x2 kann jedoch ein verbessertes Geräuschverhalten des erfindungsgemäßen Lenksystems im Vergleich zu dem vergleichbaren konventionellen Lenksystem realisiert werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Gehäuse
    2
    Lenkstange
    3
    Längsachse der Lenkstange
    4
    Lenkmotor
    5
    Kugelumlaufgewinde der Lenkstange
    6
    Übertragungselement
    7
    Getriebemutter
    8
    Grundkörper der Getriebemutter
    9
    erstes Getrieberad
    10
    Riemen
    11
    zweites Getrieberad
    12
    Abtriebswelle des Lenkmotors
    13
    Stützhülse
    14
    Grundkörper der Stützhülse
    15
    Vorsprung der Stützhülse
    16
    Vertiefung der Getriebemutter
    17
    Drehsicherungsöffnung der Getriebemutter
    18
    Feder der Stützhülse
    19
    Stützvorsprung des Grundkörpers der Stützhülse
    20
    Stützkörper der Stützhülse
    21
    Stützelement der Stützhülse
    22
    Zwischenelement der Stützhülse
    23
    Drehlager
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1774201 B1 [0003]

Claims (10)

  1. Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit einer in einem Gehäuse (1) längsaxial verschiebbar gelagerten Lenkstange (2) und mit einem Lenkmotor (4), der über einen Kugelgewindetrieb auf die Lenkstange (2) wirkt, wozu die Lenkstange (2) in zumindest einem Abschnitt ein Kugelumlaufgewinde (5) ausbildet, das über kugelförmige Übertragungselemente (6) mit einer von dem Lenkmotor (4) antreibbaren Getriebemutter (7) zusammenwirkt, gekennzeichnet durch eine Stützhülse (13), die drehfest und axial beweglich mit der Getriebemutter (7) verbunden ist, wobei zwischen der Stützhülse (13) und der Getriebemutter (7) eine vorgespannte Feder (18) abgestützt ist und wobei die Stützhülse (13) in das Kugelumlaufgewinde (5) der Lenkstange (2) eingreift.
  2. Lenksystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützhülse (13) mindestens einen in das Kugelumlaufgewinde (5) der Lenkstange (2) eingreifenden Stützvorsprung aufweist.
  3. Lenksystem gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützvorsprung eine spiralförmige Längserstreckung aufweist oder eine Mehrzahl von Stützvorsprüngen spiralförmig angeordnet sind.
  4. Lenksystem gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützvorsprung oder die Stützvorsprünge (jeweils) von einem kugelförmigen Stützelement (21) ausgebildet ist/sind, das drehbar in einer Aufnahmevertiefung der Stützhülse (13) aufgenommen ist.
  5. Lenksystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (21) oder die Stützelemente (21) (jeweils) sowohl die Wandung der Aufnahmevertiefung als auch die Wandung des Kugelumlaufgewindes (5) der Lenkstange punktförmig kontaktiert/kontaktieren.
  6. Lenksystem gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützhülse (13) einen Grundkörper (14) und einen Stützkörper (20) aufweist, wobei der Stützkörper (20) drehfest an dem Grundkörper (14) gelagert ist und der Stützkörper (20) den Stützvorsprung umfasst.
  7. Lenksystem gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (14) drehfest und axial beweglich mit der Getriebemutter (7) verbunden ist.
  8. Lenksystem gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (20) eine spiralförmige Längserstreckung aufweist und der Grundkörper (14) zwei Anschläge umfasst, die für ein Anliegen jeweils eines der axialen Enden des Stützkörpers (20) eingerichtet sind.
  9. Lenksystem gemäß Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein ringförmiges Zwischenelement (22), das zwischen der Feder (18) einerseits und dem Grundkörper (14) sowie dem Stützkörper (20) andererseits angeordnet ist, wobei zumindest eine der Kontaktflächen des Zwischenelements (22) und des Stützkörpers (20), über die diese miteinander kontaktieren, konisch ausgebildet ist.
  10. Lenksystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (18) eine Tellerfeder und/oder eine Wellfeder ist oder eine solche umfasst.
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