DE102019216058A1 - Steering system for a motor vehicle - Google Patents

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Christian Guenther
Juergen Hoersch
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    • B62D5/0442—Conversion of rotational into longitudinal movement

Abstract

Die Erfindung betrifft Lenksystem (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Nutzkraftwagen, mit einem Lenkgetriebe (10), welches dazu ausgebildet ist, eine Drehbewegung einer Lenkspindel (12) an eine Ausgangswelle (14) des Lenkgetriebes (10) zu übertragen, einem mit der Ausgangswelle (14) des Lenkgetriebes (10) gekoppelten Servogetriebe (16), welches zumindest eine elektrische Maschine (18) zum Erzeugen eines Antriebsmoments und eine Übersetzung zum Übersetzen des Antriebsmoments aufweist, und einer mit dem Servogetriebe (16) gekoppelten Einrichtung (20) zum Umwandeln einer Drehbewegung einer Ausgangswelle (22) des Servogetriebes (16) in eine Axialbewegung zum Betätigen einer mit der Einrichtung (20) wirkverbundenen Schubstange (21).The invention relates to a steering system (1) for a motor vehicle, in particular for a commercial vehicle, with a steering gear (10) which is designed to transmit a rotary movement of a steering spindle (12) to an output shaft (14) of the steering gear (10), a with the output shaft (14) of the steering gear (10) coupled servo gear (16) which has at least one electrical machine (18) for generating a drive torque and a translation for translating the drive torque, and a device (20) coupled to the servo gear (16) ) for converting a rotary movement of an output shaft (22) of the servo gear (16) into an axial movement for actuating a push rod (21) which is operatively connected to the device (20).

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Nutzkraftwagen.The invention relates to a steering system for a motor vehicle, in particular for a commercial vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Bei Nutzfahrzeugen finden herkömmlicherweise hydraulisch oder elektromechanisch unterstützte Servolenkungen Anwendung. Bei einer hydraulisch unterstützten Servolenkung wird eine am Lenkrad eingeleitete Drehbewegung über einen Lenkspindelanschluss des Lenkgetriebes auf eine Schnecke übertragen und über ein Kugelgewinde mit endloser Kugelkette in eine Axialbewegung eines Kolbens umgewandelt. Gleichzeitig wird eine rechtwinklig zur Kolbenlängsachse angeordnete Segmentwelle über eine Verzahnung in Drehbewegung versetzt. Der auf der Segmentwelle befestigte Lenkstockhebel bewegt das zu den Radlenkhebeln führende Lenkgestänge und bewirkt so den Lenkeinschlag der Räder. Die hydraulische Lenkkraftunterstützung, welche in einer solchen Pumpe Anwendung findet, ist hinreichend bekannt und wird daher nicht näher beschrieben.Hydraulically or electromechanically assisted power steering systems are conventionally used in commercial vehicles. In the case of hydraulically assisted power steering, a rotary movement initiated on the steering wheel is transmitted to a worm via a steering spindle connection of the steering gear and converted into an axial movement of a piston via a ball screw with an endless ball chain. At the same time, a segment shaft arranged at right angles to the longitudinal axis of the piston is set in rotary motion via a tooth system. The drop arm attached to the segment shaft moves the steering linkage leading to the wheel steering levers and thus effects the steering angle of the wheels. The hydraulic steering power assistance, which is used in such a pump, is well known and is therefore not described in more detail.

Die DE 10 2010 053 581 A1 offenbart eine elektromechanische Servolenkung eines Lenksystems für einen Nutzkraftwagen umfassend einen elektrischen Antriebsmotor zum Erzeugen eines Antriebsmoments und ein Servogetriebe mit einer Übersetzung, wobei das Servogetriebe zum Übersetzen des Antriebsmoments vorgesehen ist.The DE 10 2010 053 581 A1 discloses an electromechanical power steering of a steering system for a commercial vehicle comprising an electric drive motor for generating a drive torque and a servo transmission with a transmission, the servo transmission being provided for transmission of the drive torque.

Vorstehend beschriebene Getriebevarianten haben gemeinsam, dass eine Abtriebsbewegung der Ausgangswelle oder der Segmentwelle des Lenkgetriebes stets eine Rotationsbewegung ist, die sodann durch die Schubstange in eine Axialbewegung umgewandelt wird.Transmission variants described above have in common that an output movement of the output shaft or the segment shaft of the steering gear is always a rotational movement, which is then converted into an axial movement by the push rod.

Ferner weisen die oben genannten Lenksysteme bei konstantem Abtriebs-Moment des Lenkgetriebes keinen konstanten Linearkraftverlauf der Schubstange auf.Furthermore, the above-mentioned steering systems do not have a constant linear force profile of the push rod with a constant output torque of the steering gear.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Lenksystem bereitzustellen, welches eine vereinfachte Anbindung des Servogetriebes an die Schubstange sowie eine konstante Kraftübertragung ermöglicht.The invention is therefore based on the object of providing an improved steering system which enables a simplified connection of the servo gearbox to the push rod and a constant power transmission.

Die Aufgabe wird mit einem Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.The object is achieved with a steering system for a motor vehicle with the features of claim 1.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Nutzkraftwagen, mit einem Lenkgetriebe, welches dazu ausgebildet ist, eine Drehbewegung einer Lenkspindel an eine Ausgangswelle des Lenkgetriebes zu übertragen, einem mit der Ausgangswelle des Lenkgetriebes gekoppelten Servogetriebe, welches zumindest eine elektrische Maschine zum Erzeugen eines Antriebsmoments und eine Übersetzung zum Übersetzen des Antriebsmoments aufweist, und einer mit dem Servogetriebe gekoppelten Einrichtung zum Umwandeln einer Drehbewegung einer Ausgangswelle des Servogetriebes in eine Axialbewegung zum Betätigen einer mit der Einrichtung wirkverbundenen Schubstange.The present invention creates a steering system for a motor vehicle, in particular for a commercial vehicle, with a steering gear which is designed to transmit a rotary movement of a steering spindle to an output shaft of the steering gear, a servo gear coupled to the output shaft of the steering gear, which has at least one electric machine for generating a drive torque and a translation for translating the drive torque, and a device coupled to the servo gear for converting a rotary movement of an output shaft of the servo gear into an axial movement for actuating a push rod operatively connected to the device.

Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, durch Vorsehen der mit dem Servogetriebe gekoppelten Einrichtung zum Umwandeln der Drehbewegung der Ausgangswelle des Servogetriebes in die Axialbewegung zum Betätigen der mit der Einrichtung wirkverbundenen Schubstange de facto ein Servogetriebe bereitzustellen, welches die Drehbewegung der Lenkspindel in eine axiale Linearbewegung umwandelt. Des Weiteren weist die Einrichtung den Vorteil auf, dass bei konstantem Abtriebs-Moment der Einrichtung ein konstanter Linearkraftverlauf der damit verbundenen Schubstange ermöglicht werden kann.One idea of the present invention is, by providing the device coupled to the servo gearbox for converting the rotary movement of the output shaft of the servo gearbox into the axial movement for actuating the push rod that is operatively connected to the device, de facto to provide a servo gearbox which converts the rotary movement of the steering spindle into an axial linear movement converts. Furthermore, the device has the advantage that with a constant output torque of the device, a constant linear force profile of the push rod connected to it can be made possible.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Advantageous embodiments and developments emerge from the subclaims and from the description with reference to the figures.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Einrichtung zum Umwandeln der Drehbewegung der Ausgangswelle des Servogetriebes in eine Axialbewegung durch einen, einen Gewindetrieb, insbesondere einen Kugelgewindetrieb, einen Rollengewindetrieb oder einen Planetenwälzgewindetrieb aufweisenden Linearantrieb ausgebildet ist. Die durch die Ausgangswelle des Servogetriebes erzeugte Drehbewegung kann somit effektiv in eine axiale Linearbewegung umgewandelt werden.According to a preferred development, it is provided that the device for converting the rotational movement of the output shaft of the servo gear into an axial movement is formed by a linear drive having a screw drive, in particular a ball screw drive, a roller screw drive or a planetary roller screw drive. The rotary movement generated by the output shaft of the servo gear can thus be effectively converted into an axial linear movement.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Gewindetrieb durch einen Planetenwälzgewindetrieb ausgebildet ist, wobei die Ausgangswelle des Servogetriebes zumindest abschnittsweise als Gewindespindel ausgebildet ist, welche mit Planeten des Planetenwälzgewindetriebs kämmt, und wobei die Planeten jeweils mit einer Innenoberfläche eines axial verstellbaren, zumindest abschnittsweise als Spindelmutter ausgebildeten Kolbens verbunden sind. Die Spindelmutter des Planetenwälzgewindetriebs ist somit in vorteilhafter Weise in der Lage, die Rotation der Ausgangswelle des Servogewindetriebs in eine axiale Linearbewegung umzuwandeln.According to a further preferred development, it is provided that the screw drive is formed by a planetary roller screw drive, the output shaft of the servo drive being at least partially designed as a threaded spindle which meshes with planets of the planetary roller screw drive, and the planets each with an inner surface of an axially adjustable, at least partially piston designed as a spindle nut are connected. The spindle nut of the planetary screw drive is thus advantageously able to convert the rotation of the output shaft of the servo screw drive into an axial linear movement.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Schubstange entlang oder parallel zu einer Längsachse der Einrichtung angeordnet und entlang oder parallel zur Längsachse der Einrichtung bewegbar ist. Die Bewegung der Einrichtung ist somit direkt in eine Bewegung der Schubstange entlang oder parallel zu der Längsachse bzw. Bewegungsachse der Einrichtung umwandelbar. Damit kann eine zuverlässige und bauteilereduzierte Lösung zur Kraftübertragung des Servogetriebes an die Schubstange vorgesehen werden.According to a further preferred development it is provided that the push rod is arranged along or parallel to a longitudinal axis of the device and is movable along or parallel to the longitudinal axis of the device. The movement of the device can thus be converted directly into a movement of the push rod along or parallel to the longitudinal axis or movement axis of the device. A reliable and component-reduced solution for power transmission from the servo gear to the push rod can thus be provided.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Schubstange entlang einer zur Längsachse der Einrichtung parallelen Achse angeordnet ist, wobei die Schubstange mit der Einrichtung durch ein erstes Verbindungselement, insbesondere einen drehbar gelagerten Hebel, gekoppelt ist. Die Einrichtung zum Umwandeln der Drehbewegung der Ausgangswelle des Servogetriebes in eine Axialbewegung kann somit durch Verwendung des ersten Verbindungselements bzw. des drehbar gelagerten Hebels an jeweilige systemische bzw. bauliche Anforderungen des Lenksystems angepasst werden.According to a further preferred development, it is provided that the push rod is arranged along an axis parallel to the longitudinal axis of the device, the push rod being coupled to the device by a first connecting element, in particular a rotatably mounted lever. The device for converting the rotary movement of the output shaft of the servo transmission into an axial movement can thus be adapted to the respective systemic or structural requirements of the steering system by using the first connecting element or the rotatably mounted lever.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Schubstange in einem Winkel, insbesondere rechtwinklig, zu einer Längsachse der Einrichtung angeordnet und in einer in dem Winkel, insbesondere rechtwinklig, zur Längsachse der Einrichtung angeordneten Achse bewegbar ist. Das erfindungsgemäße Lenksystem ist auch in dieser Anordnung der Schubstange in der Lage, eine entsprechende Kopplung zur Kraftübertragung zwischen Servogetriebe bzw. Einrichtung und Schubstange bereitzustellen.According to a further preferred development, it is provided that the push rod is arranged at an angle, in particular at right angles, to a longitudinal axis of the device and can be moved in an axis arranged at the angle, in particular at right angles, to the longitudinal axis of the device. The steering system according to the invention is also able to provide a corresponding coupling for power transmission between the servo gear or device and the push rod in this arrangement of the push rod.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Schubstange mit der Einrichtung durch ein zweites Verbindungselement, insbesondere einen im Wesentlichen L-förmig ausgebildeten und drehbar gelagerten Hebel, gekoppelt ist.According to a further preferred development, it is provided that the push rod is coupled to the device by a second connecting element, in particular an essentially L-shaped and rotatably mounted lever.

Die Einrichtung zum Umwandeln der Drehbewegung der Ausgangswelle des Servogetriebes in eine Axialbewegung kann somit durch Verwendung des ersten Verbindungselements bzw. des drehbar gelagerten Hebels an jeweilige systemische bzw. bauliche Anforderungen des Lenksystems angepasst werden.The device for converting the rotary movement of the output shaft of the servo transmission into an axial movement can thus be adapted to the respective systemic or structural requirements of the steering system by using the first connecting element or the rotatably mounted lever.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Lenkspindelanschluss des Lenkgetriebes achsparallel, senkrecht oder konzentrisch zu einer Längsachse der Einrichtung angeordnet ist. Das erfindungsgemäße Lenksystem ist somit in vorteilhafter Weise bei verschiedenster Anordnung des Lenkspindelanschlusses am Lenkgetriebe in der Lage, die Rotation der Lenkspindel in eine axiale Linearbewegung des Servogetriebes bzw. der mit diesem verbundenen Einrichtung zu ermöglichen.According to a further preferred development, it is provided that a steering spindle connection of the steering gear is arranged axially parallel, perpendicular or concentric to a longitudinal axis of the device. The steering system according to the invention is thus advantageously able, with a wide variety of arrangements of the steering spindle connection on the steering gear, to enable the steering spindle to rotate in an axial linear movement of the servo gear or the device connected to it.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine des Servogetriebes achsparallel, senkrecht oder konzentrisch zu einer Längsachse der Einrichtung angeordnet ist. Das Lenksystem ist somit in vorteilhafter Weise in der Lage, bei jeglicher Anordnung der elektrischen Maschine am Servogetriebe die erfindungsgemäße Funktionalität der Bereitstellung einer axialen Linearbewegung der Einrichtung zu ermöglichen.According to a further preferred development, it is provided that the electrical machine of the servo gear is arranged axially parallel, perpendicular or concentric to a longitudinal axis of the device. The steering system is thus advantageously able to enable the functionality according to the invention of providing an axial linear movement of the device with any arrangement of the electrical machine on the servo gear.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Lenkspindelanschluss des Lenkgetriebes mit einem Schneckenrad gekoppelt ist, welches mit der eine Schnecke aufweisenden Ausgangswelle des Lenkgetriebes kämmt. Somit kann in vorteilhafter Weise bei senkrechter Anordnung der Lenkspindel bzw. des Lenkspindelanschlusses zur Ausgangswelle des Lenkgetriebes eine effektive Kraftübertragung des Lenkgetriebes bereitgestellt werden.According to a further preferred development, it is provided that the steering spindle connection of the steering gear is coupled to a worm wheel which meshes with the output shaft of the steering gear, which output shaft has a worm. An effective power transmission of the steering gear can thus be provided in an advantageous manner with a vertical arrangement of the steering spindle or the steering spindle connection to the output shaft of the steering gear.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine des Servogetriebes mit einer benachbart angeordneten Steuereinheit verbunden ist, wobei eine Ausgangswelle der elektrischen Maschine über ein Stirnrad mit einer mit einer Getriebewelle des Servogetriebes drehfest verbundenen Nabe gekoppelt ist. Somit kann in vorteilhafter Weise eine effektive Kraftübertragung von der elektrischen Maschine zur Nabe und somit eine effektive Servounterstützung der Getriebeausgangswelle ermöglicht werden.According to a further preferred development, it is provided that the electrical machine of the servo gear is connected to an adjacently arranged control unit, an output shaft of the electrical machine being coupled via a spur gear to a hub connected to a gear shaft of the servo gear in a rotationally fixed manner. Thus, an effective power transmission from the electrical machine to the hub and thus an effective servo support of the transmission output shaft can be made possible in an advantageous manner.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Schubstange durch ein Gelenk mit dem Kolben verbunden ist, wobei die Schubstange zumindest abschnittsweise durch einen mit einem, im Wesentlichen konzentrisch zum Kolben angeordneten Gehäuse des Servogetriebes verbundenen Faltenbalg abgedeckt ist. Das Vorsehen des Faltenbalgs ermöglicht in vorteilhafter Weise eine mediendichte Abdeckung bzw. Abdichtung des Gehäuses des Servogetriebes, insbesondere des im Gehäuse beweglich ausgebildeten Kolbens.According to a further preferred development, it is provided that the push rod is connected to the piston by a joint, the push rod being covered at least in sections by a bellows connected to a housing of the servo gear which is arranged essentially concentrically to the piston. The provision of the bellows advantageously enables a media-tight covering or sealing of the housing of the servo transmission, in particular of the piston which is designed to be movable in the housing.

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.The refinements and developments described can be combined with one another as required.

Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.Further possible configurations, developments and implementations of the invention also include combinations, not explicitly mentioned, of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.The accompanying drawings are intended to provide a further understanding of the embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, in conjunction with the description, serve to explain principles and concepts of the invention.

Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.Other embodiments and many of the advantages mentioned emerge with a view to the drawings. The elements shown in the drawings are not necessarily shown true to scale with respect to one another.

Es zeigen:

  • 1 eine Längsschnittansicht des Lenksystems für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 eine schematische Darstellung des Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 3 eine schematische Darstellung des Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 4 eine schematische Darstellung des Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 5 eine schematische Darstellung des Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 6 eine schematische Darstellung des Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
  • 7 eine schematische Darstellung des Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Show it:
  • 1 a longitudinal sectional view of the steering system for a motor vehicle according to a preferred embodiment of the invention;
  • 2 a schematic representation of the steering system for the motor vehicle according to the preferred embodiment of the invention;
  • 3 a schematic representation of the steering system for the motor vehicle according to a further preferred embodiment of the invention;
  • 4th a schematic representation of the steering system for the motor vehicle according to the further preferred embodiment of the invention;
  • 5 a schematic representation of the steering system for the motor vehicle according to the further preferred embodiment of the invention;
  • 6th a schematic representation of the steering system for the motor vehicle according to the further preferred embodiment of the invention; and
  • 7th a schematic representation of the steering system for the motor vehicle according to the further preferred embodiment of the invention.

In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.In the figures of the drawings, the same reference symbols denote the same or functionally identical elements, parts or components, unless stated otherwise.

1 zeigt eine Längsschnittansicht des Lenksystems für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a longitudinal sectional view of the steering system for a motor vehicle according to a preferred embodiment of the invention.

Das Lenksystem 1 für das Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Nutzkraftwagen, weist ein Lenkgetriebe 10, ein Servogetriebe 16 und eine nachfolgend näher beschriebene mit dem Servogetriebe 16 gekoppelte Einrichtung 20 zum Umwandeln einer Drehbewegung einer Ausgangswelle 22 des Servogetriebes 16 in eine Axialbewegung auf.The steering system 1 for the motor vehicle, in particular for a commercial vehicle, has a steering gear 10 , a servo gearbox 16 and one described in more detail below with the servo gearbox 16 coupled facility 20th for converting a rotary motion of an output shaft 22nd of the servo gear 16 in an axial movement.

Das Lenkgetriebe 10 ist dazu ausgebildet, eine Drehbewegung einer Lenkspindel 12 an eine Ausgangswelle 14 des Lenkgetriebes 10 zu übertragen.The steering gear 10 is designed for a rotational movement of a steering shaft 12th to an output shaft 14th of the steering gear 10 transferred to.

Der Lenkspindelanschluss 12a des Lenkgetriebes 10 ist mit einem Schneckenrad 10b gekoppelt. Das Schneckenrad 10b kämmt mit der eine Schnecke 10a aufweisenden Ausgangswelle 14 des Lenkgetriebes. Alternativ kann anstelle des Schneckenrads 10b beispielsweise ein (in 1 nicht dargestelltes) Schraubrad vorgesehen sein.The steering shaft connection 12a of the steering gear 10 is with a worm wheel 10b coupled. The worm wheel 10b combs one snail 10a having output shaft 14th of the steering gear. Alternatively, instead of the worm wheel 10b for example a (in 1 not shown) helical gear may be provided.

Das Servogetriebe 16 ist mit der Ausgangswelle 14 des Lenkgetriebes 10 gekoppelt. Ferner weist das Servogetriebe 16 in der vorliegenden Ausführungsform eine elektrische Maschine 18 zum Erzeugen eines Antriebsmoments und eine Übersetzung zum Übersetzen des Antriebsmoments auf.The servo gear 16 is with the output shaft 14th of the steering gear 10 coupled. Furthermore, the servo gear 16 in the present embodiment an electrical machine 18th to generate a drive torque and a translation to translate the drive torque.

Alternativ ist es möglich, anstatt einer einzelnen elektrischen Maschine 18 eine Mehrzahl, beispielsweise zwei oder drei, elektrischer Maschinen an das Getriebe 16 anzuschließen bzw. mit diesem wirkzuverbinden.Alternatively, it is possible instead of a single electrical machine 18th a plurality, for example two or three, electrical machines to the transmission 16 to be connected or to be effectively connected to this.

Die elektrische Maschine 18 des Servogetriebes 16 ist mit einer benachbart angeordneten Steuereinheit 36 verbunden. Eine Ausgangswelle 18a der elektrischen Maschine 18 ist über ein Stirnrad 38 mit einer mit einer Getriebewelle 16a des Servogetriebes 16 drehfest verbundenen Nabe 40 gekoppelt. Alternativ kann die Ausgangswelle 18a der elektrischen Maschine 18 beispielsweise anstatt der Verwendung eines Stirnrads durch einen Riemen, ein Schneckengetriebe oder ein Schraubradgetriebe mit der Nabe 40 verbunden werden.The electric machine 18th of the servo gear 16 is with an adjacently arranged control unit 36 connected. An output shaft 18a of the electric machine 18th is about a spur gear 38 with one with a gear shaft 16a of the servo gear 16 non-rotatably connected hub 40 coupled. Alternatively, the output shaft 18a of the electric machine 18th for example, instead of using a spur gear through a belt, worm gear or helical gear with the hub 40 get connected.

Darüber hinaus weist das Lenksystem 1 die mit dem Servogetriebe 16 gekoppelte Einrichtung 20 zum Umwandeln der Drehbewegung der Ausgangswelle 22 des Servogetriebes 16 in eine Axialbewegung bzw. eine lineare Axialbewegung zum Betätigen einer mit der Einrichtung 20 wirkverbundenen Schubstange 21 auf.In addition, the steering system 1 the one with the servo gear 16 coupled facility 20th to convert the rotary motion of the output shaft 22nd of the servo gear 16 into an axial movement or a linear axial movement for actuating one with the device 20th operatively connected push rod 21 on.

Die Einrichtung 20 zum Umwandeln der Drehbewegung der Ausgangswelle 22 des Servogetriebes 16 in eine Axialbewegung ist durch einen Planetenwälzgewindetrieb ausgebildet. Bei dem Planetenwälzgewindetrieb handelt es sich um eine Form eines Linearantriebs. Alternativ ist es möglich, anstelle des Planetenwälzgewindetriebs eine andere Art von Gewindetrieb, beispielsweise einen Kugelgewindetrieb oder einen Rollengewindetrieb oder eine Bewegungsschraube bestehend aus einer Spindel und einer Mutter, z.B. eine Stahl-Spindel und eine Kunststoff-Mutter) einzusetzen.The establishment 20th to convert the rotary motion of the output shaft 22nd of the servo gear 16 in an axial movement is formed by a planetary screw drive. The planetary screw drive is a form of a linear drive. Alternatively, instead of the planetary roller screw drive, another type of screw drive, for example a ball screw drive or a roller screw drive or a movement screw consisting of a spindle and a nut, e.g. a steel spindle and a plastic nut) can be used.

Die Ausgangswelle 22 des Servogetriebes 16 ist zumindest abschnittsweise als Gewindespindel 22a ausgebildet. Die Gewindespindel 22a kämmt mit einer Mehrzahl von Planeten 24a, 24b des Planetenwälzgewindetriebs. Die Planeten 24a, 24b sind jeweils mit einer Innenoberfläche 26a eines axial verstellbaren, zumindest abschnittsweise als Spindelmutter ausgebildeten Kolbens 26 verbunden.The output shaft 22nd of the servo gear 16 is at least partially as a threaded spindle 22a educated. The lead screw 22a combs with a plurality of planets 24a , 24b of the planetary screw drive. The planets 24a , 24b are each with an inner surface 26a an axially adjustable piston designed at least in sections as a spindle nut 26th connected.

Der Kolben 26 ist somit bei Rotation der Ausgangswelle 22 des Servogetriebes 16 axial verstellbar. Die Getriebewelle 16a des Servogetriebes 16 ist ferner durch ein Radiallager 52 im Gehäuse 42 des Servogetriebes 16 gelagert. Darüber hinaus ist die Nabe 40 des Servogetriebes 16 durch ein Axiallager 54 in dem Gehäuse 42 des Servogetriebes 16 gelagert.The piston 26th is thus upon rotation of the output shaft 22nd of the servo gear 16 axially adjustable. The gear shaft 16a of the servo gear 16 is also by a radial bearing 52 in the housing 42 of the servo gear 16 stored. In addition, the hub 40 of the servo gear 16 by a thrust bearing 54 in the case 42 of the servo gear 16 stored.

Der Kolben 26 des Planetenwälzgewindetriebs ist in dem Gehäuse 42 des Servogetriebes durch eine Mehrzahl von Gleitlagern 56 gelagert. Darüber hinaus ist der Planetenwälzgewindetrieb, insbesondere der axial verstellbare Kolben 26, in dem Hohlraum bzw. Innenraum des Gehäuses 42 des Servogetriebes 16 durch eine Verdrehsicherung 58 verdrehsicher angeordnet.The piston 26th of the planetary screw drive is in the housing 42 of the servo transmission by a plurality of slide bearings 56 stored. In addition, the planetary screw drive, in particular the axially adjustable piston 26th , in the cavity or interior of the housing 42 of the servo gear 16 by means of an anti-twist device 58 arranged to prevent rotation.

Die Schubstange 21 ist durch ein Gelenk 23 mit dem Kolben 26 verbunden. Die Schubstange 21 ist darüber hinaus zumindest abschnittsweise durch einen mit dem, im Wesentlichen konzentrisch zum Kolben 26 angeordneten Gehäuse des Servogetriebes 16 verbundenen Faltenbalg 44 abgedeckt.The push rod 21 is through a joint 23 with the piston 26th connected. The push rod 21 is also at least partially through one with the, essentially concentric to the piston 26th arranged housing of the servo gear 16 connected bellows 44 covered.

Das Lenkgetriebe 10 weist im Bereich des Lenkspindelanschlusses 12 einen Drehmomentsensor 50 zum Bestimmen eines durch Rotation der Lenkspindel erzeugten Lenkmoments auf.The steering gear 10 points in the area of the steering spindle connection 12th a torque sensor 50 to determine a steering torque generated by rotation of the steering shaft.

2 zeigt eine schematische Darstellung des Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 2 shows a schematic representation of the steering system for the motor vehicle according to the preferred embodiment of the invention.

Die Schubstange 21 ist in der vorliegenden Ausführungsform entlang einer Längsachse 20a der Einrichtung 20 angeordnet und entlang der Längsachse 20a der Einrichtung 20 bewegbar. Alternativ kann die Schubstange 21 (wie in 6 gezeigt) beispielsweise parallel zur Längsachse 20a der Einrichtung 20 angeordnet und bewegbar sein.The push rod 21 is in the present embodiment along a longitudinal axis 20a the facility 20th arranged and along the longitudinal axis 20a the facility 20th moveable. Alternatively, the push rod 21 (as in 6th shown), for example, parallel to the longitudinal axis 20a the facility 20th be arranged and movable.

Die elektrische Maschine 18 des Servogetriebes 16 ist in der vorliegenden Ausführungsform achsparallel zu der Längsachse 20a der Einrichtung 20 angeordnet. Der Lenkspindelanschluss 12a des Lenkgetriebes 10 ist senkrecht zur Längsachse 20a der Einrichtung 20 angeordnet.The electric machine 18th of the servo gear 16 is axially parallel to the longitudinal axis in the present embodiment 20a the facility 20th arranged. The steering shaft connection 12a of the steering gear 10 is perpendicular to the longitudinal axis 20a the facility 20th arranged.

3 zeigt eine schematische Darstellung des Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 3 shows a schematic representation of the steering system for the motor vehicle according to a further preferred embodiment of the invention.

In der vorliegenden Ausführungsform ist der Lenkspindelanschluss 12a des Lenkgetriebes 10 achsparallel zu bzw. entlang der Längsachse 20a der Einrichtung 20 angeordnet. Die Schubstange 21 ist in der vorliegenden Ausführungsform entlang der Längsachse 20a der Einrichtung 20 angeordnet und ebenfalls entlang dieser bewegbar.In the present embodiment, the steering shaft connection is 12a of the steering gear 10 axially parallel to or along the longitudinal axis 20a the facility 20th arranged. The push rod 21 is in the present embodiment along the longitudinal axis 20a the facility 20th arranged and also movable along this.

Die elektrische Maschine 18 des Servogetriebes 16 ist senkrecht zur Längsachse 20a der Einrichtung 20 angeordnet.The electric machine 18th of the servo gear 16 is perpendicular to the longitudinal axis 20a the facility 20th arranged.

4 zeigt eine schematische Darstellung des Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 4th shows a schematic representation of the steering system for the motor vehicle according to the further preferred embodiment of the invention.

Die Schubstange 21 ist in der vorliegenden Ausführungsform entlang einer Längsachse 20a der Einrichtung 20 angeordnet und entlang der Längsachse 20a der Einrichtung 20 bewegbar. Alternativ kann die Schubstange 21 (wie in 6 gezeigt) beispielsweise parallel zur Längsachse 20a der Einrichtung 20 angeordnet und bewegbar sein.The push rod 21 is in the present embodiment along a longitudinal axis 20a the facility 20th arranged and along the longitudinal axis 20a the facility 20th moveable. Alternatively, the push rod 21 (as in 6th shown), for example, parallel to the longitudinal axis 20a the facility 20th be arranged and movable.

Die elektrische Maschine 18 des Servogetriebes 16 ist in der vorliegenden Ausführungsform achsparallel zu der Längsachse 20a der Einrichtung 20 angeordnet. Der Lenkspindelanschluss 12a des Lenkgetriebes 10 ist achsparallel zu bzw. entlang der Längsachse 20a der Einrichtung 20 angeordnet.The electric machine 18th of the servo gear 16 is axially parallel to the longitudinal axis in the present embodiment 20a the facility 20th arranged. The steering shaft connection 12a of the steering gear 10 is axially parallel to or along the longitudinal axis 20a the facility 20th arranged.

5 zeigt eine schematische Darstellung des Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 5 shows a schematic representation of the steering system for the motor vehicle according to the further preferred embodiment of the invention.

Der Lenkspindelanschluss 12a des Lenkgetriebes 10 ist in der vorliegenden Ausführungsform senkrecht zur Längsachse 20a der Einrichtung 20 angeordnet. Die Schubstange 21 ist in der vorliegenden Ausführungsform entlang der Längsachse 20a der Einrichtung 20 angeordnet und ebenfalls entlang dieser bewegbar.The steering shaft connection 12a of the steering gear 10 is in the present embodiment perpendicular to the longitudinal axis 20a the facility 20th arranged. The push rod 21 is in the present embodiment along the longitudinal axis 20a the facility 20th arranged and also movable along this.

Die elektrische Maschine 18 des Servogetriebes 16 ist senkrecht zur Längsachse 20a der Einrichtung 20 angeordnet.The electric machine 18th of the servo gear 16 is perpendicular to the longitudinal axis 20a the facility 20th arranged.

Alternativ kann der Lenkspindelanschluss 12a des Lenkgetriebes 10 beispielsweise konzentrisch zu der Längsachse 20a der Einrichtung 20 angeordnet sein. Diese alternative Ausführungsform kann beispielsweise durch einen Harmonic Drive ausgebildet sein. Diese alternative Variante ist ebenfalls auf die in den 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiele anwendbar.Alternatively, the steering spindle connection 12a of the steering gear 10 for example concentric to the longitudinal axis 20a the facility 20th be arranged. This alternative embodiment can be formed, for example, by a harmonic drive. This alternative variant is also available in the 2 to 4th shown embodiments applicable.

6 zeigt eine schematische Darstellung des Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 6th shows a schematic representation of the steering system for the motor vehicle according to the further preferred embodiment of the invention.

Die Schubstange 21 ist entlang einer zur Längsachse 20a der Einrichtung 20 parallelen Achse 28 angeordnet. Die Schubstange 21 ist mit der Einrichtung 20 durch ein erstes Verbindungselement 30, insbesondere einen drehbar gelagerten Hebel, gekoppelt. Das erste Verbindungselement 30 ist an einem Drehpunkt 30a drehbar gelagert.The push rod 21 is along one to the longitudinal axis 20a the facility 20th parallel axis 28 arranged. The push rod 21 is with the establishment 20th by a first connecting element 30th , in particular a rotatably mounted lever, coupled. The first connector 30th is at a fulcrum 30a rotatably mounted.

7 zeigt eine schematische Darstellung des Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 7th shows a schematic representation of the steering system for the motor vehicle according to the further preferred embodiment of the invention.

Die Schubstange 21 ist in einem Winkel a, insbesondere rechtwinklig, zu der Längsachse 20a der Einrichtung 20 angeordnet. Ferner ist die Schubstange 21 in einer in dem Winkel a, insbesondere rechtwinklig, zur Längsachse 20a der Einrichtung 20 angeordneten Achse 32 bewegbar.The push rod 21 is at an angle α, in particular at right angles, to the longitudinal axis 20a the facility 20th arranged. Furthermore, the push rod 21 in one at the angle α, in particular at right angles, to the longitudinal axis 20a the facility 20th arranged axis 32 moveable.

Die Schubstange 21 ist mit der Einrichtung 20 durch ein zweites Verbindungselement 34, insbesondere einen im Wesentlichen L-förmig ausgebildeten und drehbar gelagerten Hebel, gekoppelt. Der Hebel bzw. das zweite Verbindungselement 34 ist an einem Drehpunkt 34a drehbar gelagert.The push rod 21 is with the establishment 20th by a second connecting element 34 , in particular a substantially L-shaped and rotatably mounted lever, coupled. The lever or the second connecting element 34 is at a fulcrum 34a rotatably mounted.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102010053581 A1 [0003]DE 102010053581 A1 [0003]

Claims (12)

Lenksystem (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Nutzkraftwagen, mit: einem Lenkgetriebe (10), welches dazu ausgebildet ist, eine Drehbewegung einer Lenkspindel (12) an eine Ausgangswelle (14) des Lenkgetriebes (10) zu übertragen; einem mit der Ausgangswelle (14) des Lenkgetriebes (10) gekoppelten Servogetriebe (16), welches zumindest eine elektrische Maschine (18) zum Erzeugen eines Antriebsmoments und eine Übersetzung zum Übersetzen des Antriebsmoments aufweist; und einer mit dem Servogetriebe (16) gekoppelten Einrichtung (20) zum Umwandeln einer Drehbewegung einer Ausgangswelle (22) des Servogetriebes (16) in eine Axialbewegung zum Betätigen einer mit der Einrichtung (20) wirkverbundenen Schubstange (21).Steering system (1) for a motor vehicle, in particular for a commercial vehicle, with: a steering gear (10) which is designed to transmit a rotary movement of a steering spindle (12) to an output shaft (14) of the steering gear (10); one with the output shaft (14) of the steering gear (10) coupled servo gear (16) which has at least one electric machine (18) for generating a drive torque and a translation for translating the drive torque; and a device (20) coupled to the servo gear (16) for converting a rotary movement of an output shaft (22) of the servo gear (16) into an axial movement for actuating a push rod (21) operatively connected to the device (20). Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) zum Umwandeln der Drehbewegung der Ausgangswelle (22) des Servogetriebes (16) in eine Axialbewegung durch einen, einen Gewindetrieb, insbesondere einen Kugelgewindetrieb, einen Rollengewindetrieb oder einen Planetenwälzgewindetrieb, aufweisenden Linearantrieb ausgebildet ist.Steering system according to Claim 1 , characterized in that the device (20) for converting the rotational movement of the output shaft (22) of the servo gear (16) into an axial movement is formed by a linear drive having a screw drive, in particular a ball screw drive, a roller screw drive or a planetary roller screw drive. Lenksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindetrieb durch einen Planetenwälzgewindetrieb ausgebildet ist, wobei die Ausgangswelle (22) des Servogetriebes (16) zumindest abschnittsweise als Gewindespindel (22a) ausgebildet ist, welche mit Planeten (24a, 24b) des Planetenwälzgewindetriebs kämmt, und wobei die Planeten (24a, 24b) jeweils mit einer Innenoberfläche (26a) eines axial verstellbaren, zumindest abschnittsweise als Spindelmutter ausgebildeten Kolbens (26) verbunden sind.Steering system according to Claim 2 , characterized in that the screw drive is formed by a planetary screw drive, the output shaft (22) of the servo gear (16) being at least partially designed as a threaded spindle (22a) which meshes with planets (24a, 24b) of the planetary screw drive, and the planets (24a, 24b) are each connected to an inner surface (26a) of an axially adjustable piston (26) designed at least in sections as a spindle nut. Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (21) entlang oder parallel zu einer Längsachse (20a) der Einrichtung (20) angeordnet und entlang oder parallel zur Längsachse (20a) der Einrichtung (20) bewegbar ist.Steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the push rod (21) is arranged along or parallel to a longitudinal axis (20a) of the device (20) and can be moved along or parallel to the longitudinal axis (20a) of the device (20). Lenksystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (21) entlang einer zur Längsachse (20a) der Einrichtung (20) parallelen Achse (28) angeordnet ist, wobei die Schubstange (21) mit der Einrichtung (20) durch ein erstes Verbindungselement (30), insbesondere einen drehbar gelagerten Hebel, gekoppelt ist.Steering system according to Claim 4 , characterized in that the push rod (21) is arranged along an axis (28) parallel to the longitudinal axis (20a) of the device (20), the push rod (21) being connected to the device (20) by a first connecting element (30), in particular a rotatably mounted lever is coupled. Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (21) in einem Winkel (a), insbesondere rechtwinklig, zu einer Längsachse (20a) der Einrichtung (20) angeordnet und in einer in dem Winkel (a), insbesondere rechtwinklig, zur Längsachse (20a) der Einrichtung (20) angeordneten Achse (32) bewegbar ist.Steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the push rod (21) is arranged at an angle (a), in particular at right angles, to a longitudinal axis (20a) of the device (20) and at an angle (a), in particular at right angles , to the longitudinal axis (20a) of the device (20) arranged axis (32) is movable. Lenksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (21) mit der Einrichtung (20) durch ein zweites Verbindungselement (34), insbesondere einen im Wesentlichen L-förmig ausgebildeten und drehbar gelagerten Hebel, gekoppelt ist.Steering system according to Claim 6 , characterized in that the push rod (21) is coupled to the device (20) by a second connecting element (34), in particular an essentially L-shaped and rotatably mounted lever. Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lenkspindelanschluss (12a) des Lenkgetriebes (10) achsparallel, senkrecht oder konzentrisch zu einer Längsachse (20a) der Einrichtung (20) angeordnet ist.Steering system according to one of the preceding claims, characterized in that a steering spindle connection (12a) of the steering gear (10) is arranged axially parallel, perpendicular or concentric to a longitudinal axis (20a) of the device (20). Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (18) des Servogetriebes (16) achsparallel, senkrecht oder konzentrisch zu einer Längsachse (20a) der Einrichtung (20) angeordnet ist.Steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical machine (18) of the servo gear (16) is arranged axially parallel, perpendicular or concentric to a longitudinal axis (20a) of the device (20). Lenksystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkspindelanschluss (12a) des Lenkgetriebes (10) mit einem Schneckenrad (10b) gekoppelt ist, welches mit der eine Schnecke (10a) aufweisenden Ausgangswelle (14) des Lenkgetriebes (10) kämmt.Steering system according to Claim 8 , characterized in that the steering spindle connection (12a) of the steering gear (10) is coupled to a worm wheel (10b) which meshes with the output shaft (14) of the steering gear (10) having a worm (10a). Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (18) des Servogetriebes (16) mit einer benachbart angeordneten Steuereinheit (36) verbunden ist, wobei eine Ausgangswelle (18a) der elektrischen Maschine (18) über ein Stirnrad (38) mit einer mit einer Getriebewelle (16a) des Servogetriebes (16) drehfest verbundenen Nabe (40) gekoppelt ist.Steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical machine (18) of the servo gear (16) is connected to an adjacently arranged control unit (36), an output shaft (18a) of the electrical machine (18) via a spur gear (38 ) is coupled to a hub (40) connected in a rotationally fixed manner to a gear shaft (16a) of the servo gear (16). Lenksystem nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (21) durch ein Gelenk (23) mit dem Kolben (26) verbunden ist, wobei die Schubstange (21) zumindest abschnittsweise durch einen mit einem, im Wesentlichen konzentrisch zum Kolben (26) angeordneten Gehäuse (42) des Servogetriebes (16) verbundenen Faltenbalg (44) abgedeckt ist.Steering system according to one of the Claims 3 to 11 , characterized in that the push rod (21) is connected to the piston (26) by a joint (23), the push rod (21) at least in sections through a housing (42) arranged essentially concentrically to the piston (26) ) of the servo gear (16) connected bellows (44) is covered.
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