DE10392534T5

DE10392534T5 - Elektrische Servolenkanordnung

Info

Publication number: DE10392534T5
Application number: DE10392534T
Authority: DE
Inventors: Mark Sterling Heights Bogosh
Original assignee: TRW Automotive US LLC
Current assignee: ZF Active Safety and Electronics US LLC
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2005-07-14
Also published as: CN100347019C; AU2003223553A1; US7055646B2; WO2003086838A1; US20030192734A1; CN1652959A

Abstract

Zahnstangenantriebsanordnung zur Verwendung in einer elektrischen Fahrzeugservolenkanordnung, umfassend:
ein Lenkelement, das in einem Zahnstangengehäuse angeordnet ist und einen funktionsmäßig mit einem Fahrzeuglenkrad verbundenen Zahnstangenabschnitt und einen Gewindeabschnitt umfasst;
eine Spindelmutteranordnung, die funktionsmäßig mit dem Gewindeabschnitt des Zahnstangenabschnitts des Lenkelements verbunden ist, um eine Axialbewegung des Lenkelements in Folge einer Drehung des Fahrzeuglenkrads zu bewirken, wobei die Spindelmutteranordnung eine Spindelmutter und eine Rotorwelle umfasst, wobei die Spindelmutter funktionsmäßig mit der Rotorwelle zur Drehung mit dieser gekoppelt ist, wobei die Spindelmutter eine Außenoberfläche aufweist und wobei die Rotorwelle eine Innenoberfläche aufweist;
eine Lageranordnung, die von der Rotorwelle zum drehbaren Lagern der Spindelmutteranordnung relativ zu dem Lenkelement gelagert wird;
einen Elektromotor, der mit der Rotorwelle über eine Riemenscheibenanordnung funktionsmäßig verbunden ist; und
einen Isolator, der zwischen wenigstens einem Teil der äußeren Oberfläche der Spindelmutter und der inneren Oberfläche der Rotorwelle angeordnet ist, um dadurch die Spindelmutter von wenigstens...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen elektrische Fahrzeugservolenkanordnungen und insbesondere eine verbesserte Zahnstangenantriebsanordnung, die dazu ausgelegt ist, in einer derartigen elektrischen Fahrzeugservolenkanordnung eingesetzt zu werden.
Eine bekannte elektrische Servolenkanordnung zum Lenken von steuerbaren Rädern eines Fahrzeug umfasst eine Spindelmutter zum Übertragen einer Kraft zwischen einem axial bewegbaren Zahnstangenelement und einem Elektromotor. Nach einer Aktivierung des Elektromotors der Servolenkanordnung wird die Spindelmutter angetrieben, so dass sie sich relativ zu dem Zahnstangenelement dreht. Die Drehkraft der Spindelmutter wird auf das Zahnstangenelement mittels Kugeln übertragen, um das Zahnstangenelement axial anzutreiben. Die Axialbewegung des Zahnstangenelements vermittels der Kugeln bewirkt eine Lenkbewegung der steuerbaren Räder.
Der Elektromotor der vorstehend beschriebenen elektrischen Servolenkanordnung kann zum Antreiben der Spindelmutter auf verschiedene bekannte Arten angekoppelt werden. Eine derartige Art umfasst eine Riementriebanordnung, wobei eine Ausgangswelle des Elektromotors über einen Riemen mit einer Riemenscheibenanordnung gekoppelt ist. Die Riemenscheibenanordnung umfasst typischerweise eine Riemenscheibe, die funktionsmäßig an der Spindelmutter befestigt ist, so dass die Spindelmutter sich zusammen mit der Riemenscheibe dreht, wenn der Elektromotor aktiviert wird. Diese Art einer elektrischen Servolenkanordnung besitzt Vorteile gegenüber bekannten elektrischen Servolenkanordnungen. Allerdings kann dann, wenn eine elektrische Servolenkanordnung dieser Art aktiviert wird, ein unerwünschtes Geräusch durch eine oder mehrere der der Zahnstangenantriebsanordnung zugehörigen Komponenten erzeugt werden. Somit ist es wünschenswert, einen verbesserten Aufbau für eine Zahnstangenantriebsanordnung einer elektrischen Servolenkanordnung bereitzustellen, die die Geräusche in der Anordnung reduziert und darüber hinaus einfach und kostengünstig ist.
ABRISS DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft einen verbesserten Aufbau für eine Zahnstangenantriebsanordnung, die dazu ausgelegt ist, in einer elektrischen Fahrzeugservolenkanordnung eingesetzt zu werden. Die elektrische Servolenkanordnung umfasst ein Lenkelement, eine Spindelmutteranordnung, eine Lageranordnung und einen Elektromotor. Das Lenkelement ist in einem Zahnstangengehäuse angeordnet und umfasst einen Zahnstangenabschnitt, der funktionsmäßig mit einem Lenkrad des Fahrzeugs gekoppelt ist, und einen Gewindeabschnitt mit einem außenliegenden Gewindegang. Die Spindelmutteranordnung ist funktionsmäßig mit dem Gewindeabschnitt des Zahnstangenabschnitts des Lenkelements gekoppelt, um eine Axialbewegung des Lenkelements in Folge einer Drehung des Fahrzeuglenkrads zu bewirken. Die Spindelmutteranordnung umfasst eine Rotorwelle und eine Spindelmutter, die an der Welle zur gemeinsamen Drehung mit dieser befestigt ist. Die Spindelmutter umfasst eine Außenoberfläche und die Rotorwelle umfasst eine Innenoberfläche. Die Lageranordnung wird durch die Rotorwelle zum drehbaren Lagern der Spindelmutteranordnung relativ zu dem Lenkelement gehalten. Der Elektromotor ist funktionsmäßig mit der Rotorwelle über eine Riemenscheibenanordnung gekoppelt. Die Servolenkanordnung umfasst ferner einen Isolator, der zwischen wenigstens einem Teil der Außenoberfläche der Spindelmutter und der Innenoberfläche der Rotorwelle angeordnet ist. Der Isolator isoliert die Spindelmutter zumindest von einer Komponente von Riemenscheibenanordnung und Lageranordnung, um dadurch die in der Spindelmutteranordnung erzeugten Geräusche zu reduzieren.
Weitere Vorteile dieser Erfindung werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele ersichtlich, wenn diese zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen studiert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht eines Teils eines ersten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Fahrzeugservolenkanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Ansicht eines Teils der elektrischen Fahrzeugservolenkanordnung, die in 1 dargestellt ist.
3 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der elektrischen Fahrzeugservolenkanordnung, die in 1 und 2 dargestellt ist.
4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils eines zweiten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Fahrzeugservolenkanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nimmt man nun Bezug auf 1 bis 3, so ist dort ein ersten Ausführungsbeispiel einer elektrischen Fahrzeugservolenkanordnung dargestellt, die allgemein mit 10 bezeichnet ist, wobei diese gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist. Die dargestellte elektrische Fahrzeugservolenkanordnung 10 ist eine elektrische riemengetriebene Fahrzeuglenkanordnung mit einem Zahnstangentrieb und ist den vorderen angetriebenen Rädern (nicht gezeigt) des Fahrzeugs zugeordnet. Der allgemeine Aufbau und die Funktionsweise der elektrischen Servolenkanordnung 10 sind von im Stand der Technik herkömmlicher Art. Deshalb werden lediglich diejenigen Teile der elektrischen Servolenkanordnung 10 im Detail erklärt und dargestellt, die für ein vollständiges Verständnis dieser Erfindung erforderlich sind. Obwohl diese Erfindung in Verbindung mit der hierin im Besonderen offenbarten elektrischen Servolenkanordnung 10 beschrieben und dargestellt wird, ist festzustellen, dass diese Erfindung auch in Verbindung mit andersartigen elektrischen Servolenkanordnungen eingesetzt werden kann.
Die dargestellte elektrische Servolenkanordnung 10 umfasst ein Fahrzeuglenkrad 12 und eine drehbare Eingangswelle 14, die funktionsmäßig in nicht gezeigter Weise mit dem Lenkrad 12 gekoppelt ist, um sich mit diesem um eine Lenkachse X1 zu drehen. Ein Drehmomentsensor 16 ist in einem Getriebegehäuse 18 angeordnet und umgibt die Eingangswelle 12. Der Drehmomentsensor 16 umfasst Spulen (nicht gezeigt), die auf eine Drehung der Eingangswelle 12 ansprechen und die über elektrische Leitungen 20 ein elektrisches Signal erzeugen, das die Drehrichtung und die Größe des aufgebrachten Lenkmoments angeben.
Es ist eine Torsionsstange 20 vorgesehen, welche die Eingangswelle 12 mit einem Ritzel 22 verbindet, das innerhalb des Getriebegehäuses 18 angeordnet ist. Die Torsionsstange 20 verdreht sich nach Maßgabe eines auf das Lenkrad 12 ausgeübten Lenkmoments. Wenn die Torsionsstange 20 sich verdreht, kommt es zu einer Relativdrehung zwischen der Eingangswelle 12 und dem Ritzel 22.
Das Getriebegehäuse 18 ist an einem Zahnstangengehäuse angebracht, welches allgemein mit 30 bezeichnet ist. Ein linear bewegbares Lenkelement 32 erstreckt sich axial durch das Getriebegehäuse 30. Das Lenkelement 32 ist linear (oder axial) entlang einer Zahnstangenachse X2 bewegbar. Ein Zahnstangenabschnitt 34 des Lenkelements 32 ist mit einer Reihe von Zahnstangenzähnen (nicht gezeigt) versehen, die in Eingriff mit den Zahnradzähnen (nicht gezeigt) stehen, die an dem Ritzel 22 vorgesehen sind. Das Lenkelement 32 umfasst ferner einen Gewindeabschnitt 40 mit einem außenliegenden Gewindegang 42. Das Lenkelement 32 ist mit steuerbaren Rädern (nicht gezeigt) des Fahrzeugs über Spurstangen (nicht gezeigt) verbunden, die an den äußeren Enden des Lenkelements 32 angeordnet sind. Eine Linearbewegung des Lenkelements 32 entlang der Zahnstangenachse X2 führt zu einer Lenkbewegung der steuerbaren Räder, wie dies im Allgemeinen bekannt ist.
Das Zahnstangengehäuse 30 weist eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt auf und umfasst einen ersten Abschnitt 50, einen zweiten Abschnitt 52 und einen dritten Abschnitt 54. Der erste Abschnitt 50 ist mit dem zweiten Abschnitt 52 durch geeignete Mittel verbunden, beispielsweise durch eine Mehrzahl von Bolzen und Muttern (nicht gezeigt). Auf ähnliche Weise ist der zweite Abschnitt 52 mit dem dritten Abschnitt 54 durch geeignete Mittel verbunden, wie beispielsweise durch eine Mehrzahl von Bolzen und Muttern (in 1 sind lediglich die Bolzen bei dem Bezugszeichen 170 gezeigt). Der erste Abschnitt 50 ist mit einem radial aufgeweiteten Ende 50A versehen und der dritte Abschnitt 54 ist mit einem radial aufgeweiteten Ende 54A versehen. Die aufgeweiteten Enden 50A und 54A der jeweiligen Abschnitte 50 und 54 wirken mit dem zweiten Abschnitt 52 derart zusammen, dass sie eine ringförmige Kammer 56 bilden. Alternativ kann der Aufbau des Zahnstangengehäuses 30 auch von dem dargestellten Aufbau abweichen, falls dies erwünscht ist. Beispielsweise kann das Zahnstangengehäuse 30 weniger als drei Abschnitte oder mehr als drei Abschnitte umfassen, falls dies erwünscht ist.
Die Lenkanordnung 10 umfasst ferner einen Elektromotor 60, der wie im Folgenden im Detail diskutiert wird antriebsmäßig mit einer Spindelmutteranordnung gekoppelt ist, die allgemein mit 70 bezeichnet ist, so dass eine Axialbewegung des Lenkelements 32 in Folge einer Drehung des Lenkrads 12 bewirkt wird. In dem Fall, dass der Elektromotor 60 nicht dazu in der Lage ist, eine axiale Bewegung des Lenkelements 32 zu bewirken, erlaubt die mechanische Verbindung zwischen den Zahnradzähnen auf dem Ritzel 24 und den Zahnstangenzähnen auf dem Zahnstangenabschnitt 34 des Lenkelements 32 eine manuelle Lenkung des Fahrzeugs. Die Spindelmutteranordnung 70 ist in der Kammer 56 des Zahnstangengehäuses 30 angeordnet und um gibt den Gewindeabschnitt 40 des Lenkelements 32. Wie am besten in 2 und 3 gezeigt ist umfasst die Spindelmutteranordnung 70 eine Spindelmutter 72, einen Isolator 74 und eine Rotorwelle 76. Wie nachfolgend noch erläutert werden wird, ist die Spindelmutter 72 an der Rotorwelle 76 zur gemeinsamen Drehung mit dieser befestigt.
Die Spindelmutter 72 weist zueinander entgegengesetzt angeordnete erste und zweite Endabschnitte 90 und 92 auf und umfasst im Wesentlichen zylindrische Innen- und Außenoberflächen 94 und 96, die sich zwischen den Endabschnitten erstrecken. Der erste Endabschnitt 90 der Spindelmutter 72 ragt axial zu dem Ende 50A des ersten Abschnitts 50 des Zahnstangengehäuses 30 hin. Der zweite Endabschnitt 92 der Spindelmutter 72 ragt zu dem Ende 54A des dritten Abschnitts 54 des Zahnstangengehäuses 30 hin. Der zweite Endabschnitt 92 ist mit einem Schraubengewindegang 98 versehen, der auf der zylindrische Innenoberfläche 96 desselben ausgebildet ist. Die Spindelmutter 72 umfasst ferner eine erhabene Schulter oder einen Flansch 102, der an der zylindrischen Außenoberfläche 96 von dieser zu einem nachfolgend noch zu diskutierenden Zweck vorgesehen ist.
Die Rotorwelle 76 weist einander entgegengesetzt angeordnete erste und zweite Endabschnitte 110 und 112 auf und hat im Wesentlichen zylindrische innere und äußere Oberflächen 114 und 116, die sich zwischen den Endabschnitten erstrecken. Der erste Endabschnitt 110 der Rotorwelle 76 ragt axial zu dem Ende 50A des ersten Abschnitts 50 des Zahnstangengehäuses 30 hin und wird durch eine Lageranordnung 80 gelagert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lageranordnung 80 ein Kugellager oder ein Gleitlager. Der erste Endabschnitt 110 umfasst ferner eine erhabene Schulter 120, die an der inneren zylindrischen Oberfläche 114 derselben vorgesehen ist.
Der zweite Endabschnitt 112 der Rotorwelle 76 ragt zu dem Ende 54A des dritten Abschnitts 54 des Zahnstangengehäuses 30 hin. Der zweite Endabschnitt 112 ist mit einer ersten ringförmigen Vertiefung oder Ausnehmung 122 versehen, die in der zylindrischen Innenoberfläche 114 von diesem vorgesehen ist, und besitzt eine zweite ringförmige Vertiefung 124, die in der zylindrischen Außenoberfläche 116 von diesem vorgesehen ist. Die Rotorwelle 76 umfasst ferner eine erhabene Schulter oder einen Flansch 118, die an der zylindrischen Außenoberfläche 116 von dieser zu einem nachfolgend noch zu diskutierenden Zweck vorgesehen ist.
Die Lageranordnung 80 ist an der zylindrischen Außenoberfläche 116 des ersten Endabschnitts 110 der Rotorwelle 76 angeordnet. Um dies in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zu erreichen, ist eine Spannmutter 78 auf ein Gewinde 130 aufgeschraubt, das in der zylindrischen Außenoberfläche 116 in dem ersten Endabschnitt 110 der Rotorwelle 76 vorgesehen ist. Wenn die Spannmutter 78 gegen die benachbarte Oberfläche der Lageranordnung 80 festgezogen wird, greift die entgegengesetzte Oberfläche der Lageranordnung 80 an der zugeordneten Oberfläche der Schulter 126 der Rotorwelle 76 an und belastet die Lageranordnung 80. Wie nachfolgend noch diskutiert wird, ist die Lageranordnung 80 funktionsmäßig derart wirksam, dass sie drehbar die Spindelmutter 72 relativ zu dem Lenkelement 32 lagert. Alternativ können andere Arten eingesetzt werden, um die Lageranordnung 80 auf der Rotorwelle 76 zu halten und/oder um die Spindelmutter 72 relativ zu dem Lenkelement 32 drehbar zu lagern. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lageranordnung 80 ein Kugellager. Alternativ können auch andere Typen von Lageranordnungen eingesetzt werden, falls die wünschenswert ist.
Die elektrische Servolenkanordnung 10 umfasst ferner eine Riemenscheibenanordnung 82, die an der zylindrischen Außenoberfläche 116 des zweiten Endabschnitts 112 der Rotorwelle 76 angeordnet ist. Um dies zu erreichen stößt ein Ende der Riemenscheibenanordnung 82 an der Schulter 126 der Rotorwelle 76 an und ein Haltering 140, der in der Vertiefung 124 angeordnet ist, liegt an dem entgegengesetzten zweiten Ende der Riemenscheibenanordnung 82 an. Die Rotorwelle 76 ist mit der Riemenscheibenanordnung 82 durch geeignete Mittel für eine Drehverbindung mit dieser fest verbunden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Rotorwelle 76 eine Keilnut 142, die einen Keil 144 der Riemenscheibenanordnung 82 aufnimmt, um die Rotorwelle 76 mit der Riemenscheibenanordnung 82 für eine gemeinsame Drehbewegung zu verbinden. Alternativ können andere Verfahren zum sicheren Befestigen der Rotorwelle 76 an der Riemenscheibenanordnung 82 eingesetzt werden.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Isolator 74 zwischen ausgewählten benachbarten Oberflächen der Spindelmutter 72 und der Rotorwelle 76 angeordnet. Insbesondere ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Isolator 74 zwischen der zylindrischen Außenoberfläche 96 des ersten Endabschnitts 90 der Spindelmutter 72 und der zylindrischen Innenoberfläche 114 des ersten Endabschnitts 110 der Rotorwelle 76 angeordnet, und zwischen der zylindrischen Außenoberfläche 96 des zweiten Endabschnitts 92 der Spindelmutter 72 und der zylindrischen Innenoberfläche 114 des zweiten Endabschnitts 112 der Rotorwelle 76. Vorzugsweise ist der Iso lator 74 aus einem geeigneten Dämpfungsmaterial hergestellt und ist zwischen der Spindelmutter 72 und der Rotorwelle 76 während eines Formprozesses eingeformt, so dass er fest die Spindelmutter 72 mit der Rotorwelle 76 zur gemeinsamen Drehung mit dieser verbindet. Ein geeignetes Material für den Isolator 74 ist ein Gummimaterial, wie beispielsweise ein Gummi aus der Nitril-Gummifamilie. Vorzugsweise ist der Gummi ein schalldämpfender Mischgummi und besitzt eine niedrige Shore-A-Härte. Alternativ kann der Isolator 74 aus anderen geeigneten Materialtypen hergestellt sein, falls dies erwünscht ist.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel befestigt der Isolator 74 funktionsmäßig die Spindelmutter 72 an der Rotorwelle 76 oder koppelt diese zur gemeinsamen Drehung. Wie auch in 3 gezeigt ist ein Haltering 150 in der Vertiefung 122 der Rotorwelle 76 angeordnet. Der Ring 150 ist derart wirksam, dass er den Flansch 52 der Spindelmutter 72 zwischen sich selbst und der Schulter 120 der Rotorwelle 76 fasst, um die Verbindung der Spindelmutter 72 und der Rotorwelle 76 miteinander zu unterstützen. Alternativ kann der Ort und/oder die Anordnung einer oder mehrerer der Komponenten Spindelmutter 72, Isolator 74 und/oder Rotorwelle 76 von der dargestellten Ausführungsform abweichen, falls dies erwünscht ist. Beispielsweise kann in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in 4 der Isolator 74 lediglich zwischen den zweiten Endabschnitten 92 und 112 der Spindelmutter 72 und der Rotorwelle 76 angeordnet sein, falls dies wünschenswert ist. Falls dies der Fall ist, dann kann die Rotorwelle 76 auch nur den zweiten Endabschnitt 92 umfassen, falls dies erwünscht ist (nicht gezeigt). Zusätzlich können die Rotorwelle 76 und die Spindelmutter 72 durch andere geeignete Mittel miteinander verbunden sein, falls die erwünscht ist.
Die Spindelmutteranordnung 70 umfasst ferner eine Mehrzahl von kraftübertragenden Elementen 160. Die kraftübertragenden Elemente 160 umfassen Kugeln (in 1 gezeigt), die zwischen dem inneren Schraubengewindegang 98 der Spindelmutter 72 und dem äußeren Gewindegang 42 auf dem Gewindeabschnitt 40 des Lenkelements 32 angeordnet sind. Die Kugeln 160 werden in die Spindelmutteranordnung 70 in bekannter Art und Weise eingesetzt. Die Spindelmutteranordnung 70 umfasst ferner einen Rücklaufkanal (nicht gezeigt), um die Kugeln 160 bei einer axialen Bewegung des Lenkelements 32 relativ zu der Spindelmutteranordnung 70 zurückzuführen.
Der Elektromotor 60 ist relativ zu dem Zahnstangengehäuse 30 durch geeignete Mittel gelagert. Der Elektromotor 60 umfasst eine Ausgangswelle 162, die mit einem Element 164 zur gemeinsamen Drehung mit dieser verbunden ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Element 164 ein Synchronriemen. Der Synchronrie men 164 ist funktionsmäßig mit der Riemenscheibenanordnung 82 verbunden. Wenn der Elektromotor 60 aktiviert wird, wird somit der Synchronriemen 164 über die Ausgangswelle 162 gedreht, so dass dieser die Riemenscheibenanordnung 82 dreht. Die Drehung der Riemenscheibenanordnung 82 bewirkt, dass die Spindelmutteranordnung 72 gedreht wird, wodurch eine Axialbewegung des Lenkelements 32 über die Kugeln 160 erreicht wird.
Die Lenkanordnung 10 umfasst ferner eine elektronische Steuereinheit oder einen Controller 180. Der Controller 180 ist vorzugsweise fest mit dem Zahnstangengehäuse 30 in einer nicht gezeigten Art und Weise verbunden. Der Controller 180 ist elektrisch mit dem Elektromotor 60 über elektrische Leitungen 182 verbunden und ist elektrisch durch die elektrischen Leitungen 20 mit dem Drehmomentsensor 16 verbunden. Der Controller 180 funktioniert derart, dass er elektrische Signale von dem Drehmomentsensor 16 empfängt und den Elektromotor 60 nach Maßgabe der empfangenen elektrischen Signale ansteuert. Wenn auf das Lenkrad 12 ein Lenkmoment ausgeübt wird, dann dreht sich die Eingangswelle 14 um die Achse X1. Die Richtung und das Ausmaß des ausgeübten Lenkmoments werden durch den Drehmomentsensor 16 erfasst. Der Drehmomentsensor 16 gibt ein elektrisches Signal an den Controller 180 aus. Der Elektromotor 60 wird durch ein Steuersignal mit Energie versorgt, das von dem Controller 180 an den Elektromotor 60B übertragen wird, und die Motorausgangswelle 162 des Elektromotors 60 dreht sich um die Motorachse X3.
Die rotierende Motorwelle 162 dreht die Riemenscheibenanordnung 82 über den Riemen 164, der wiederum die Antriebskraft des Elektromotors 60 auf die Spindelmutter 72 der Spindelmutteranordnung 70 überträgt. Die Drehung der Spindelmutter 72 führt zu einer Linearbewegung des Lenkelements 32. Die Kugeln 160 übertragen die Drehkraft der Spindelmutter 72 auf den Zahnstangenabschnitt 34 des Lenkelements 32. Da die Spindelmutter 72 in axialer Richtung positionsfixiert ist, wird das Lenkelement 32 derart angetrieben, dass es sich in Antwort darauf in axialer Richtung bewegt, was eine Lenkbewegung der steuerbaren Räder des Fahrzeugs bewirkt. Der Elektromotor 60 sorgt somit für eine Lenkunterstützung in Antwort auf das angelegte Lenkmoment.
Ein Vorteil der elektrischen Servolenkanordnung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass der Isolator 74 derart wirksam ist, dass er die Geräusche in der Spindelmutteranordnung 70 dämpft oder reduziert, indem er die Spindelmutter 72 zumindest von einer Komponente von Riemenscheibenanordnung 82 und Lageranordnung 80 isoliert. Vorzugsweise wirkt der Isolator 74 derart, wie in dem bevorzug ten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, dass er die Spindelmutter 72 sowohl von der Riemenscheibenanordnung 82 als auch von der Lageranordnung 80 isoliert.
Gemäß den Bestimmungen in den Patentregelungen wurde das Prinzip und die Funktionsweise dieser Erfindung anhand ihrer bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben und dargestellt. Allerdings ist es selbstverständlich, dass die Erfindung auch andersartig implementiert werden kann, als dies im Besonderen beschrieben und dargestellt wurde, ohne dass deren Grundgedanke verlassen wird.
Zusammenfassung
Die elektrische Servolenkanordnung umfasst ein Lenkelement (32), eine Spindelmutteranordnung (70), eine Lageranordnung (80) und einen Elektromotor (60). Das Lenkelement (32) umfasst einen Gewindeabschnitt (40) mit einem äußeren Gewindegang (42). Die Spindelmutteranordnung (70) ist funktionsmäßig mit dem Gewindeabschnitt (40) verbunden, um eine Axialbewegung des Lenkelements (32) zu bewirken. Die Spindelmutteranordnung (70) umfasst eine Rotorwelle (76) und eine Spindelmutter (72), die an der Welle (76) zur Drehung mit dieser befestigt ist. Die Lageranordnung (80) wird von der Rotorwelle (76) getragen, um drehbar die Spindelmutteranordnung (70) relativ zu dem Lenkelement (32) zu lagern. Der Elektromotor (60) ist funktionsmäßig mit der Rotorwelle (76) über eine Riemenscheibenanordnung (82) gekoppelt. Die Servolenkanordnung umfasst ferner einen Isolator (74), der an der Oberfläche (114) der Rotorwelle (76) angeordnet ist. Der Isolator (74) isoliert die Spindelmutter (72), um dadurch die Geräusche in der Spindelmutteranordnung (70) zu reduzieren.

Claims

Zahnstangenantriebsanordnung zur Verwendung in einer elektrischen Fahrzeugservolenkanordnung, umfassend: ein Lenkelement, das in einem Zahnstangengehäuse angeordnet ist und einen funktionsmäßig mit einem Fahrzeuglenkrad verbundenen Zahnstangenabschnitt und einen Gewindeabschnitt umfasst; eine Spindelmutteranordnung, die funktionsmäßig mit dem Gewindeabschnitt des Zahnstangenabschnitts des Lenkelements verbunden ist, um eine Axialbewegung des Lenkelements in Folge einer Drehung des Fahrzeuglenkrads zu bewirken, wobei die Spindelmutteranordnung eine Spindelmutter und eine Rotorwelle umfasst, wobei die Spindelmutter funktionsmäßig mit der Rotorwelle zur Drehung mit dieser gekoppelt ist, wobei die Spindelmutter eine Außenoberfläche aufweist und wobei die Rotorwelle eine Innenoberfläche aufweist; eine Lageranordnung, die von der Rotorwelle zum drehbaren Lagern der Spindelmutteranordnung relativ zu dem Lenkelement gelagert wird; einen Elektromotor, der mit der Rotorwelle über eine Riemenscheibenanordnung funktionsmäßig verbunden ist; und einen Isolator, der zwischen wenigstens einem Teil der äußeren Oberfläche der Spindelmutter und der inneren Oberfläche der Rotorwelle angeordnet ist, um dadurch die Spindelmutter von wenigstens einer Komponente von Riemenscheibenanordnung und Lageranordnung zu isolieren, und um die Geräusche in der Spindelmutteranordnung zu reduzieren.
Zahnstangenantriebsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Isolator zwischen der Außenoberfläche der Spindelmutter und der Innenoberfläche der Rotorwelle angeordnet ist, um dadurch die Spindelmutter von der Riemenscheibenanordnung zu isolieren.
Zahnstangenantriebsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Isolator zwischen der Außenoberfläche der Spindelmutter und der Innenoberfläche der Rotorwelle angeordnet ist, um die Spindelmutter von der Lageranordnung zu isolieren.
Zahnstangenantriebsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Isolator einen ersten Isolator umfasst, der zwischen der Außenoberfläche der Spindelmutter und der Innenoberfläche der Rotorwelle angeordnet ist, um dadurch die Spindelmutter von der Riemenscheibenanordnung zu isolieren, und einen zweiten Isolator umfasst, der zwischen der Außenoberfläche der Spindelmutter und der Innenoberfläche der Rotorwelle angeordnet ist, um dadurch die Spindelmutter von der Lageranordnung zu isolieren.
Zahnstangenantriebsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Isolator aus Gummi hergestellt ist.
Zahnstangenantriebsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Isolator an Ort und Stelle zwischen der Spindelmutter und der Rotorwelle während eines Formprozesses eingeformt ist, so dass er die Spindelmutter mit der Rotorwelle zur Drehung mit dieser verbindet.
Zahnstangenantriebsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Rotorwelle eine Schulter umfasst, die an einer Außenoberfläche von dieser ausgebildet ist, wobei die Schulter die Lageranordnung und die Riemenscheibenanordnung in Abstand zueinander hält.
Zahnstangenantriebsanordnung nach Anspruch 7, wobei die Lageranordnung durch ein Element gegen die Schulter der Rotorwelle vorgespannt ist.
Zahnstangenantriebsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Riemenscheibenanordnung und die Rotorwelle zur Drehung miteinander verkeilt sind.
Spindelmutteranordnung zur Verwendung in einer Zahnstangenantriebsanordnung einer elektrischen Fahrzeugservolenkanordnung, wobei die Zahnstangenantriebsanordnung ein Lenkelement umfasst, das in einem Zahnstangengehäuse angeordnet ist, und einen funktionsmäßig mit dem Fahrzeuglenkrad verbundenen Zahnstangenabschnitt und einen Gewindeabschnitt aufweist, wobei die elektrische Fahrzeugservolenkanordnung einen Elektromotor umfasst, der funktionsmäßig mit der Spindelmutteranordnung durch eine Riemenscheibenanordnung verbunden ist, wobei die Spindelmutteranordnung umfasst: eine Spindelmutteranordnung, die funktionsmäßig mit dem Gewindeabschnitt des Zahnstangenabschnitts des Lenkelements verbunden ist, um eine Axialbewegung des Lenkelements in Folge einer Drehung eines Fahrzeuglenkrads zu bewirken, wobei die Spindelmutteranordnung eine Spindelmutter und eine Rotorwelle umfasst, wobei die Spindelmutter funktionsmäßig mit der Rotorwelle für eine Drehung mit dieser verbunden ist, wobei die Spindelmutter eine Außenoberfläche aufweist und die Rotorwelle eine Innenoberfläche aufweist; eine Lageranordnung, die von der Rotorwelle zum drehbaren Lagern der Spindelmutteranordnung relativ zu dem Lenkelement gelagert ist; und einen Isolator, der zwischen wenigstens einem Teil der Außenoberfläche der Spindelmutter und der Innenoberfläche der Rotorwelle angeordnet ist, um dadurch die Spindelmutter von wenigstens einer der Komponenten Riemenscheibenanordnung und Lageranordnung zu isolieren und um die Geräusche in der Spindelmutteranordnung zu reduzieren.
Zahnstangenantriebsanordnung nach Anspruch 10, wobei der Isolator zwischen der Außenoberfläche der Spindelmutter und der Innenoberfläche der Rotorwelle angeordnet ist, um dadurch die Spindelmutter von der Riemenscheibenanordnung zu isolieren.
Zahnstangenantriebsanordnung nach Anspruch 10, wobei der Isolator zwischen der Außenoberfläche der Spindelmutter und der Innenoberfläche der Rotorwelle angeordnet ist, um dadurch die Spindelmutter von der Lageranordnung zu isolieren.
Zahnstangenantriebsanordnung nach Anspruch 10, wobei der Isolator einen ersten Isolator umfasst, der zwischen der Außenoberfläche der Spindelmutter und der Innenoberfläche der Rotorwelle angeordnet ist, um dadurch die Spindelmutter von der Riemenscheibenanordnung zu isolieren, und einen zweiten Isolator umfasst, der zwischen der Außenoberfläche der Spindelmutter und der Innenoberfläche der Rotorwelle angeordnet ist, um dadurch die Spindelmutter von der Lageranordnung zu isolieren.
Zahnstangenantriebsanordnung nach Anspruch 10, wobei der Isolator aus Gummi hergestellt ist.
Zahnstangenantriebsanordnung nach Anspruch 10, wobei der Isolator an Ort und Stelle zwischen der Spindelmutter und der Rotorwelle während eines Formprozesses eingeformt ist, um funktionsmäßig die Spindelmutter mit der Rotorwelle zur Drehung mit dieser zu koppeln.
Zahnstangenantriebsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Rotorwelle eine Schulter umfasst, die an einer Außenoberfläche von dieser angeordnet ist, wobei die Schulter die Lageranordnung und die Riemenscheibenanordnung in Abstand zueinander hält.
Zahnstangenantriebsanordnung nach Anspruch 16, wobei die Lageranordnung durch ein Element gegen die Schulter der Rotorwelle vorgespannt ist.
Zahnstangenantriebsanordnung zur Verwendung in einer elektrischen Fahrzeugservolenkanordnung, umfassend: ein Lenkelement, das in einem Zahnstangengehäuse angeordnet ist und einen funktionsmäßig mit einem Fahrzeuglenkrad verbundenen Zahnstangenabschnitt und einen Gewindeabschnitt aufweist, der einen äußeren Gewindegang besitzt; eine Spindelmutteranordnung, die funktionsmäßig mit dem Gewindeabschnitt des Zahnstangenabschnitts des Lenkelements zum Bewirken einer Axialbewegung des Lenkelements in Folge einer Drehung des Fahrzeuglenkrads verbunden ist, wobei die Spindelmutteranordnung eine Spindelmutter und eine Rotorwelle umfasst, wobei die Spindelmutter funktionsmäßig mit der Rotorwelle zur Drehung mit dieser verbunden ist, wobei die Spindelmutter eine Außenoberfläche aufweist und wobei die Rotorwelle eine Innenoberfläche aufweist; eine Lageranordnung, die von der Rotorwelle zum drehbaren Lagern der Spindelmutteranordnung relativ zu dem Lenkelement gelagert ist; einen Elektromotor, der funktionsmäßig mit der Rotorwelle durch eine Riemenscheibenanordnung verbunden ist; und einen Isolator, der aus Gummi hergestellt ist und zwischen wenigstens einem Teil der Außenoberfläche der Spindelmutter und der Innenoberfläche der Rotorwelle angeordnet ist, um dadurch die Spindelmutter sowohl von der Riemenscheibenanordnung als auch von der Lageranordnung zu isolieren und um die Geräusche in der Spindelmutteranordnung zu reduzieren.
Zahnstangenantriebsanordnung nach Anspruch 18, wobei der Isolator einen ersten Isolator umfasst, der zwischen der Außenoberfläche der Spindelmutter und der Innenoberfläche der Rotorwelle angeordnet ist, um dadurch die Spindelmutter von der Riemenscheibenanordnung zu isolieren, und einen zweiten Isolator umfasst, der zwischen der Außenoberfläche der Spindelmutter und der Innenoberfläche der Rotorwelle angeordnet ist, um dadurch die Spindelmutter von der Lageranordnung zu isolieren.
Zahnstangenantriebsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Isolator an Ort und Stelle zwischen der Spindelmutter und der Rotorwelle während eines Formprozesses eingeformt ist, um funktionsmäßig die Spindelmutter mit der Rotorwelle zur Drehung mit dieser zu verbinden.