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Die Erfindung bezieht sich auf ein Servolenkungssystem für ein Kraftfahrzeug und insbesondere ein Servolenkungssystem mit einem Endanschlag für eine Blockiermutter, die im Reduziergehäuse integriert ist.
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Herkömmlicherweise weist ein Servolenkungssystem ein Zahnstangenlenkmodul auf, das mit einem Lenkgehäuse versehen ist, in dem eine Lenkstange verschiebbar montiert ist, wobei zwei Enden vorgesehen sind, um mit den jeweiligen Spurstangen verbunden zu werden, die selbst mit Kugelgelenkgehäusen auf der Radseite verbunden sind, die jeweils den rechten und linken gelenkten Rädern des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind.
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Um die Unterstützung sicherzustellen, ist auch ein Hilfsmodul vorgesehen, das ein am Lenkgehäuse befestigtes Reduziergehäuse aufweist, und in dem ein Untersetzungsgetriebe montiert ist, das eine Schneckenschraube aufweist, die durch einen, im Wesentlichen elektrischen, Hilfsmotor angetrieben wird, und die mit einem Schneckenrad in Eingriff ist, das in Rotation mit einer Abtriebswelle verbunden ist, die mit einem Ritzel versehen ist, das mit der Spurstange in Eingriff steht. Somit kann ein zusätzliches Motordrehmoment (oder möglicherweise ein Widerstandsdrehmoment) auf die Abtriebswelle und daher auf das mit der Spurstange in Eingriff stehende Ritzel übertragen werden, wobei dieses zusätzliche Drehmoment zum Drehmoment addiert wird, das manuell durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs auf das Lenkrad aufgebracht wird, das mit der Lenksäule verbunden ist, die mit der Zahnstange verbunden ist.
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Insbesondere ist die Abtriebswelle drehbar im Reduziergehäuse und im Lenkgehäuse mittels zumindest einem ersten Wälzlager montiert, das durch ein erstes Lager getragen wird, das auf dem Reduziergehäuse zwischen dem Schneckenrad und dem Ritzel vorgesehen ist, und eine Blockiermutter ist innerhalb des ersten Lagers in Anlage mit dem ersten Wälzlager geschraubt.
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Diese Blockiermutter weist die Funktion auf, um das erste Wälzlager durch Aufrechterhalten einer Klemmenvorspannung auf dieses erste Wälzlager zu blockieren, sodass das erste Wälzlager im ersten Lager des Reduziergehäuses eingeschränkt wird.
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Es ist jedoch anzumerken, dass eine Blockiermutter, die im Wesentlichen aus Stahl hergestellt ist, nicht allein die Aufrechterhaltung der Klemmenvorspannung in einem Reduziergehäuse, das im Wesentlichen aus Aluminium hergestellt ist, unabhängig von der Temperatur, und insbesondere bei einer hohen Temperatur gewährleisten kann. In der Tat führt der Unterschied im Material (Aluminium/Stahl) und dadurch beim Wärmeausdehnungskoeffizienten zu einem Verlust der Klemmenvorspannung, die von der Blockiermutter auf das erste Wälzlager aufgebracht wird.
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Um auf dieses Problem eines Verlusts der Klemmenvorspannung zu reagieren, ist es daher bekannt, entweder ein Crimpen der Blockiermutter am ersten Lager des Reduziergehäuses oder eine Kontermutter zu verwenden, die nach der Blockiermutter hinzugefügt wird (sodass die Blockiermutter zwischen dem ersten Wälzlager und der Kontermutter angeordnet ist), um ein Nicht-Lösen der Blockiermutter zu gewährleisten und somit ein Aufrechterhalten der durch die Blockiermutter auf das erste Wälzlager aufgebrachten Klemmenvorspannung zu fördern, unabhängig von der Temperatur (einschließlich einer hohem Temperatur).
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Die Lösung mit dem Crimpen ist jedoch nicht zufriedenstellend, da die gute Qualität des Crimpens heute nur durch ein zerstörerisches Verfahren steuerbar ist, sodass es unmöglich ist, alle Teile zu steuern und somit die gute Realisierung dieses Crimpens zu gewährleisten. Auch wenn das Crimpen nicht korrekt ausgeführt wird, sind die Risiken eines Lösens der Blockiermutter und daher ein Verlust (durch vollständiges Lösen) dieser Blockiermutter hoch.
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Außerdem ist die Lösung mit einer Kontermutter ebenfalls nicht zufriedenstellend, hauptsächlich aufgrund der zusätzlichen Kosten, die durch Verwenden eines zusätzlichen Teils, der Kontermutter, und durch den zusätzlichen Vorgang einer Montage der Kontermutter anfallen.
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Die Erfindung schlägt vor, alle oder einen Teil der oben genannten Nachteile zu lösen, indem eine Lösung vorgeschlagen wird, die es ermöglicht, sicherzustellen, dass die Blockiermutter trotz der thermischen Ausdehnungen nicht vollständig gelöst wird.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige Lösung vorzuschlagen, indem insbesondere auf eine Kontermutter verzichtet werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Servolenksystem mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen zum Gegenstand.
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Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung ein Servolenkungssystem für ein Kraftfahrzeug vor, umfassend:
- - ein Zahnstangenlenkmodul mit einem Gelenkgehäuse, in dem eine Zahnstange verschiebbar montiert ist, wobei zwei Enden vorgesehen sind, um mit den jeweiligen Spurstangen verbunden zu werden, indem das Lenkgehäuse eine offene Kuppel aufweist, die einen Zugang zur Zahnstange ermöglicht; und
- - ein Hilfsmodul, das ein Reduziergehäuse aufweist, das an der offenen Kuppel des Lenkgehäuses befestigt ist und in dem ein Untersetzungsgetriebe montiert ist, das eine Schneckenschraube aufweist, die durch einen Hilfsmotor angetrieben wird und die mit einem Schneckenrad in Eingriff steht, das in Rotation mit einer Abtriebswelle verbunden ist, die mit einem Ritzel versehen ist, das mit der Zahnstange in Eingriff steht, wobei diese Abtriebswelle innerhalb des Reduziergehäuses und des Lenkgehäuses mittels zumindest eines ersten Wälzlagers, das durch ein erstes Lager getragen wird, das auf dem Reduziergehäuse zwischen dem Schneckenrad und dem Ritzel vorgesehen ist, drehbar montiert ist, und eine Blockiermutter in das erste Lager in Anlage mit dem ersten Wälzlager geschraubt ist, wobei die Blockiermutter gegenüber einer Innenfläche der offenen Kuppel des Lenkgehäuses angeordnet ist;
- - wobei das Servolenkungssystem gemäß der Erfindung insofern bemerkenswert ist, dass das Reduziergehäuse zumindest einen Endanschlag aufweist, der von der Innenseite der offenen Kuppel hervorsteht und gegenüber der Blockiermutter in einem vorbestimmten Abstand angeordnet ist, um der Blockiermutter zu ermöglichen, im Fall eines Abschraubens anzuhalten, sodass diese Blockiermutter nur teilweise abgeschraubt werden kann, bevor sie durch diesen zumindest einen Endanschlag angehalten wird.
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Somit schlägt die Erfindung eine Lösung vor, die die oben genannten Nachteile überwindet, indem innerhalb des Lenkgehäuses eine spezifische Form (des Endanschlags (der Endanschläge)) gegenüber der Blockiermutter vorgeschlagen wird, die ein Verzichten auf die oben beschriebene Kontermutter ermöglicht, und die ermöglicht, dass im Fehlerfall die Blockiermutter nur teilweise gelöst werden könnte.
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Wenn also die Blockiermutter gelöst wird, stößt sie gegen den zumindest einen Endanschlag an, was möglicherweise ein Geräusch, aber in keinem Fall einen vollständigen Ausfall erzeugt, da zumindest ein Endanschlag ein vollständiges Abschrauben der Blockiermutter und dadurch einen Verlust der Mutter verhindert, mit der Folge, dass ein Halteverlust der Abtriebswelle und eine Beschädigung oder eine Fehlfunktion eines Teils des Servolenkungssystems vermieden wird.
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Mit der Erfindung wird der Benutzer auch durch ein Geräusch (aufgrund des Kontakts zwischen der Blockiermutter und dem zumindest einen Endanschlag) vor dem Lösen der Blockiermutter gewarnt, wodurch vorteilhafterweise ein schnelles Eingreifen in das Servolenkungssystem durch Öffnen des Reduziergehäuses und durch Anziehen der Blockiermutter ermöglicht wird.
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Gemäß einem Merkmal ist zumindest ein Endanschlag mit der offenen Kuppel des Lenkgehäuses einstückig. Mit anderen Worten werden die offene Kuppel des Lenkgehäuses und der Endanschlag (die Endanschläge) in einem Stück, z. B. aus Aluminium, ausgebildet.
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Gemäß einer Möglichkeit wird zumindest ein Endanschlag durch einen Gießereiprozess mit der offenen Kuppel hergestellt.
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Gemäß einer anderen Möglichkeit wird zumindest ein Endanschlag, ohne Änderung einer Bearbeitung, ungefähr hergestellt, wodurch eine Verringerung der Kosten zum Herstellen dieses Endanschlags (oder dieser Endanschläge) gefördert wird.
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In einer besonderen Ausführungsform sind mehrere Endanschläge in einem Kreis um die Abtriebswelle herum verteilt.
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Gemäß einer Möglichkeit sind mehrere Endanschläge regelmäßig um die Abtriebswelle herum mit regelmäßigen Winkeln zwischen jedem der mehreren Endanschläge verteilt.
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Gemäß einer weiteren Möglichkeit weisen die mehreren Endanschläge drei Endanschläge auf, die regelmäßig um die Abtriebswelle herum mit regelmäßigen Winkeln von 120° Grad zwischen jedem der drei Endanschläge verteilt sind.
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Gemäß einer Variante weisen die mehreren Endanschläge zwei, vier, fünf, sechs oder mehr Endanschläge auf.
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Gemäß einer Variante ist ein einzelner Endanschlag vorgesehen, sodass ein Endanschlag, z. B. in der Form eines Rings, hergestellt wird.
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In einer besonderen Ausführungsform weist die Abtriebswelle auf:
- - einen ersten Endbereich, der im Reduziergehäuse angeordnet ist, und um den das Schneckenrad montiert und mit diesem in Rotation verbunden ist, und
- - einen zweiten Endbereich, der im Lenkgehäuse angeordnet ist, und der das Ritzel verlängert;
- - wobei die Abtriebswelle auch mittels eines zweiten Wälzlagers drehbar montiert ist, das um den zweiten Endbereich der Abtriebswelle montiert ist und durch ein zweites Lager getragen wird, das am Lenkgehäuse vorgesehen ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Blockiermutter auf das erste Lager des Reduziergehäuses gecrimpt.
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In der Tat ermöglicht die Erfindung die Verwendung der herkömmlichen Lösung mit einem Crimpen ohne Kontermutter, sodass im Fall eines Versagens des Crimpens (z. B. aufgrund einer schlechten Ausführung des letzteren) das Hinzufügen des Endanschlags (der Endanschläge) ermöglicht, zu garantieren, dass die Blockiermutter trotz Wärmeausdehnung nicht vollständig gelöst wird.
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Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, das mit einem Servolenkungssystem gemäß der Erfindung ausgestattet ist.
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Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der nachstehenden detaillierten Beschreibung eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels ersichtlich, das unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erstellt wurde, in denen:
- [1] eine schematische Perspektive und eine Explosionsansicht eines Servolenkungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist;
- [2] eine schematische Ansicht ist, die den Bereich II von 1 vergrößert ist, um die offene Kuppel des Lenkgehäuses mit ihren Endanschlägen näher zu betrachten;
- [3] eine schematische Schnittansicht des Servolenkungssystems von 1 gemäß einer Schnittebene ist, die die Abtriebswelle in ihrer Länge schneidet;
- [4] eine schematische Schnittansicht des Servolenkungssystems von 1 gemäß einer anderen Schnittebene ist, die die Abtriebswelle in ihrer Länge schneidet, begleitet von einer detaillierten Ansicht eines Bereichs, der einen Endanschlag und einen Bereich der Blockiermutter darstellt und
- [5] eine vergrößerte Schnittansicht von 4.
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Mit Bezug auf 1 weist ein Servolenkungssystem 1 für ein Kraftfahrzeug gemäß der Erfindung ein Zahnstangenlenkmodul 2 mit einem Lenkgehäuse 20 auf, in dem eine Zahnstange 9 entlang einer Längsachse X verschiebbar montiert ist, wobei diese Zahnstange 9 mit zwei Enden 91 versehen ist, die dazu bestimmt sind, mit den jeweiligen Spurstangen (nicht dargestellt) verbunden zu werden.
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Außerdem weist dieses Lenkgehäuse 20 eine offene Kuppel 21 auf, die einen Zugang zur Zahnstange 9 ermöglicht, wobei diese offene Kuppel 21 am Rand ein ringförmiges Innenlager 22 aufweist, das durch eine Innenfläche 23 einer kegelstumpfförmigen Form verlängert wird. Diese Innenfläche 23 der offenen Kuppel 21 ist durch eine zylindrische Innenleitung 24 verlängert, die durch ein zweites Lager 25 verlängert wird, das im Lenkgehäuse 20 vorgesehen ist, um ein zweites Wälzlager 62 aufzunehmen.
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Zusätzlich weist das Lenkgehäuse 20 Löcher 26 auf, die um die offene Kuppel 21 für den Durchgang der Schrauben 8 vorgesehen sind.
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Mit Bezug auf 1 weist das Servolenkungssystem 1 ferner ein Hilfsmodul 3 mit einem Reduziergehäuse 30 auf, das an der offenen Kuppel 21 des Lenkgehäuses 20 befestigt ist. Insbesondere weist das Reduziergehäuse einen Passzylinder 31 auf, der im Innenlager 22 der offenen Kuppel 21 montiert ist. Dieser Passzylinder 31 weist ein erstes Lager 33 auf, das sich gegenüber der Innenfläche 23 der offenen Kuppel 21 öffnet.
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Außerdem ist das Reduziergehäuse 30 am Lenkgehäuse 20 mittels Schrauben 8 befestigt, die durch die Löcher 26 hindurchgehen, um in die Löcher 36 geschraubt zu werden, die am Reduziergehäuse 30 um den Passzylinder 31 vorgesehen sind.
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Das Hilfsmodul 3 weist im Reduziergehäuse 30 ein Untersetzungsgetriebe 4 mit einer Schneckenschraube 40 auf, die durch einen Hilfsmotor (nicht dargestellt) angetrieben wird, und die mit einem Schneckenrad 41 in Eingriff steht, das in Rotation mit einer Abtriebswelle 5 verbunden ist, die mit einem Ritzel 50 versehen ist, das mit der Zahnstange 9 in Eingriff steht; wobei sich diese Abtriebswelle 5 entlang einer Querachse Y erstreckt, die quer, auch orthogonal, zur Längsachse X ist.
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Die Abtriebswelle 5 weist auf:
- - einen ersten Endbereich 51, der im Reduziergehäuse 30 angeordnet ist, und um den das Schneckenrad 41 montiert und in Rotation verbunden ist, und
- - einen zweiten Endbereich 52, der im Lenkgehäuse 20 angeordnet ist, und der das Ritzel 50 verlängert;
- - das Ritzel 50, das einen Schneckenschraubenbereich bildet, der sich in die innere Leitung 24 des Lenkgehäuses 20 erstreckt; und
- - einen Zwischenbereich 53 zwischen dem Ritzel 50 und dem ersten Endbereich 51, und der sich zwischen dem Reduziergehäuse 30 und dem Lenkgehäuse 20 erstreckt.
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Die Abtriebswelle 5 ist drehbeweglich im Reduziergehäuse 30 und im Lenkgehäuse 20 mittels der folgenden beiden Wälzlager 61, 62 montiert:
- - ein erstes Wälzlager 61, das um den Zwischenbereich 53 der Abtriebswelle 5 montiert ist und durch das erste Lager 33 getragen wird, das innerhalb des Passzylinders 31 des Reduziergehäuses 30 zwischen dem Schneckenrad 41 und dem Ritzel 50 vorgesehen ist; und
- - das zweite Wälzlager 62, das um den zweiten Endbereich 52 der Abtriebswelle 5 montiert ist und durch das zweite Lager 25 getragen wird, das am Lenkgehäuse 20 vorgesehen ist.
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Es wird auch eine Blockiermutter 7 vorgesehen, die in das erste Lager 33 in Anlage mit dem ersten Wälzlager 61, und insbesondere in Anlage mit einem äußeren Käfig des ersten Wälzlagers 61, geschraubt wird. Somit weist dieses erste Lager 33 einen Gewindebereich zum Schrauben der Blockiermutter 7 auf, gefolgt von einem glatten Bereich zum Aufnehmen des ersten Wälzlagers 61, und insbesondere des äußeren Käfigs des ersten Wälzlagers 61.
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Eine innere Mutter oder eine innere Unterlegscheibe 70 kann ebenfalls vorgesehen werden, die um den Zwischenabschnitt 53 der Abtriebswelle 5 montiert ist, und am ersten Wälzlager 61, und insbesondere am inneren Käfig des ersten Wälzlagers 61 anliegt; wobei diese innere Mutter oder diese innere Unterlegscheibe 70 somit durch die Blockiermutter 7 umgeben ist.
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Die Blockiermutter 7 überschreitet, sobald sie an das erste Wälzlager 61 geschraubt ist, das erste Lager 33 nicht und ist gegenüber der Innenfläche 23 der offenen Kuppel 21 des Lenkgehäuses 20 angeordnet.
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Wie in 2 und 3 dargestellt, weist das Reduziergehäuse 20 mehrere Endanschläge 27 auf, die von der Innenfläche 23 der offenen Kuppel 21 hervorstehen. Diese Endanschläge 27 sind mit der offenen Kuppel 21 des Lenkgehäuses 20 einstückig, und sind ein Beispiel dafür, dass sie durch ein Aluminium-Gussverfahren mit der offenen Kuppel 21 ungefähr bzw. roh hergestellt werden, das heißt ohne maschinelle Änderung bzw. Bearbeitung dieser Endanschläge 27.
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Wie in 2 dargestellt, sind diese Endanschläge 27 regelmäßig in einem Kreis um die Querachse Y (und in der Situation daher um die Abtriebswelle 5) mit regelmäßigen Winkeln zwischen jedem der Endanschläge 27 verteilt. In dem nicht einschränkenden Beispiel, das in den Figuren dargestellt ist, sind es drei Endanschläge 27 und sie sind regelmäßig in einem Kreis mit regelmäßigen Winkeln von 120° Grad zwischen jedem der drei Endanschläge 27 verteilt.
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Wie in 3 und 4 dargestellt, sind diese Endanschläge 27 gegenüber der Blockiermutter 7 mit einem vorbestimmten Abstand DJ (der Abstand, der parallel zur Querachse Y gemessen wird - wie in 5 dargestellt) angeordnet, wobei ein Anhalten der Blockiermutter 7 im Fall eines Abschraubens ermöglicht wird, sodass diese Blockiermutter 7 nur teilweise abgeschraubt werden kann, bevor sie durch diese Endanschläge 27 angehalten wird.
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Mit anderen Worten weist die Blockiermutter 7 eine Abschraublänge auf, die der Länge entspricht, die erforderlich ist, um die Blockiermutter 7 vollständig abzuschrauben und daher aus dem ersten Lager 33 verloren geht, und der Abstand DJ ist kleiner als diese Abschraublänge, sodass die Blockiermutter 7 diese Abschraublänge nicht zurücklegen und daher nicht verloren gehen kann, da die Blockiermutter 7 an den Endanschlägen 27 nur nach dem Zurücklegen dieses Abstands DJ an den Endanschlägen 27 anliegt.
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In dem Fall, in dem die Blockiermutter 7 fast bündig mit dem Beginn des Gewindebereichs des ersten Lagers 33 ist, entspricht dann die Abschraublänge fast der Breite der Blockiermutter 7. Vorteilhafterweise ist der Abstand DJ kleiner als das 0,25-Fache der Abschraublänge oder liegt sogar im Bereich des 0,1- bis 0,2-Fachen der Abschraublänge.
