EP1062142A1 - Electric steering servo - Google Patents

Electric steering servo

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Publication number
EP1062142A1
EP1062142A1 EP99911682A EP99911682A EP1062142A1 EP 1062142 A1 EP1062142 A1 EP 1062142A1 EP 99911682 A EP99911682 A EP 99911682A EP 99911682 A EP99911682 A EP 99911682A EP 1062142 A1 EP1062142 A1 EP 1062142A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
clutch
electric steering
worm
aid according
worm wheel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99911682A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Nouhad Bachnak
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Mannesmann VDO AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mannesmann VDO AG filed Critical Mannesmann VDO AG
Publication of EP1062142A1 publication Critical patent/EP1062142A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0409—Electric motor acting on the steering column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/043—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by clutch means between driving element, e.g. motor, and driven element, e.g. steering column or steering gear
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    • B62D5/0439—Controllable friction clutches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D7/00—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock
    • F16D7/02—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the friction type
    • F16D7/024—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the friction type with axially applied torque limiting friction surfaces
    • F16D7/028—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the friction type with axially applied torque limiting friction surfaces with conical friction surfaces

Definitions

  • the clutch is designed so that it can transmit the torques required to support the steering column in a substantially slip-free manner during normal operation. In certain circumstances, for example in the event of brief overloads or a blockage of the electric steering aid, however, it allows the steering column to rotate relative to the worm wheel, so that the toothing of the worm gear are protected against excessive forces or the emergency running properties of the system are preserved.
  • the spring element preferably does not act directly, but via a pressure ring and friction elements on the end face. Since, depending on the pitch of the toothing, axial forces are introduced into the worm wheel, which could change the slip torque in the case of a conical friction clutch, for example, it may be advisable to store the worm wheel separately in the axial direction.
  • Figure 2 shows a cross section of the electric steering aid according to Figure 1 along the line A-A;
  • FIG. 3 an enlarged section of the coupling between the worm wheel and the steering column according to FIG. 2.
  • FIG. 2 shows a cross section through the steering column 16 and the worm wheel 22.
  • a friction / slip clutch 24 is integrated into the worm wheel 22, which couples the worm wheel 22 to the steering column 16.
  • the slipping torque of the slipping clutch 24 is dimensioned such that it represents a rigid drive-through under the torques normally occurring during operation. If the slip torque is exceeded, it ensures rotational slip between the steering column 16 and the worm wheel 22, which limits the forces in the worm drive caused by the moment of inertia of the motor 12.
  • a pressure ring 42 which includes the steering column with play and which is provided with a friction lining 46 toward the end face 44 of the driver part.
  • the pressure ring 42 is fixed to the retaining ring 38 in a rotationally rigid manner.
  • a preloaded plate spring 48 is provided between the retaining ring 38 and the pressure ring 42. The pretensioning of the plate spring 48 results in an axial force between the driver part 32 and the worm wheel 22, which, in conjunction with the conical friction surface, enables a rigid through-drive from the worm wheel 22 to the steering column 16, as long as the torques to be transmitted move within the usual range.
  • An additional axial support (not shown) of the worm wheel 22 prevents the slipping torque from being influenced by the axial forces introduced into the worm wheel 22 via the worm 18.

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Abstract

The inventive electric steering servo (10) has an electric drive motor (12) which boosts the turning movement of the steering column (16) by means of a worm gear (14). In known configurations, a disconnectable coupling (24) is provided between the motor (12) and the worm (18) in order to protect the sensitive tooth faces from overstress. However, in defective mountings, the worm gear (14) can block the steering column (16). According to the invention, this is avoided by integrating the coupling (24) in the worm wheel (22), said coupling forming the interface between said worm wheel and the steering column (16). Moving the coupling from its usual position also means that the worm (18) can be arranged directly on the motor shaft (20). As a result, the worm is easier to mount and the steering servo (10) is more efficient.

Description

Beschreibung description
Elektrische LenkhilfeElectric steering aid
Die Erfindung befaßt sich mit einer elektrischen Lenkhilfe mit einem elektrischen Antriebsmotor, der über ein Schneckengetriebe die Drehbewegung der Lenksäule unterstützt, und einer Kupplung, mit Hilfe derer in Überlastfällen der Durchtrieb aufhebbar ist.The invention relates to an electric steering aid with an electric drive motor, which supports the rotary movement of the steering column via a worm gear, and a clutch, with the aid of which the drive-through can be canceled in the event of an overload.
Elektrische Lenkhilfen kommen seit einiger Zeit vermehrt anstelle der bisher üblichen hydraulischen Lenkhilfen zum Einsatz. Bedingt durch das große Übersetzungsverhältnis dreht sich der Antriebsmotor beim Verdrehen der Lenksäule des Kraftfahrzeuges mit sehr großer Drehzahl. In Verbindung mit dem hohen Massenträgheitsmoment des Antriebsmotors führen Stoßeinflüsse auf die Lenkung zu hohen Drehmomentspitzen im Antriebsstrang der elektrischen Lenkhilfe. Derartige Spitzen treten beispielsweise dann auf, wenn die Lenkung bis an den mechanischen Anschlag bewegt wird und der Motor dadurch abrupt abgebremst wird. Umgekehrt wird der Motor - geschleppt durch das Getriebe - sehr stark beschleunigt, wenn durch Fahrbahnunebenheiten oder Bordsteinkanten schlagartige Stoßeinwirkungen auf die Lenkung erfolgen oder die Räder bei aufgebocktem Wagen zur Wartungszwecken manuell bis zum mechanischen Anschlag verdreht werden. Die hohen Trägheitsmomente des Motors führen in allen Fällen zu hohen Belastungen des Getriebes und der Lenksäule, die Beschädigungen insbesondere im Bereich der Zahnflanken der Schnecke verursachen können.For some time now, electric steering aids have been increasingly used instead of the hydraulic steering aids that were previously customary. Due to the large transmission ratio, the drive motor rotates at a very high speed when the steering column of the motor vehicle is turned. In connection with the high mass moment of inertia of the drive motor, impact influences on the steering lead to high torque peaks in the drive train of the electric steering aid. Such peaks occur, for example, when the steering is moved to the mechanical stop and the engine is braked abruptly as a result. Conversely, the engine - dragged by the gearbox - is accelerated very strongly if the steering is subjected to sudden impacts due to uneven road surfaces or curbs or if the wheels of a jacked-up car are turned manually to the mechanical stop for maintenance purposes. The high moments of inertia of the motor in all cases lead to high loads on the transmission and the steering column, which can cause damage, particularly in the area of the tooth flanks of the worm.
Aus diesem Grund ist es üblich, zwischen dem Motor und der Schnecke eine Reib- beziehungsweise Rutschkupplung, die mit Schlupf auf Drehmomentspitzen reagiert, oder eine elektromagnetische Kupplung vorzusehen, die nur dann eingekuppelt ist, wenn die Lenkunterstützung durch den Motor gefordert ist. Durch das Vorsehen der Kupplung ist es jedoch notwendig, die Motorwelle und die Schneckenwelle des Schneckengetriebes getrennt mit je zwei Lagern zu lagern. Dies führt zu erheblich gesteigerten Reibmomenten, insbesondere bei geschlepptem Motor, so daß das Rückstellmoment der Räder unter Umständen nicht mehr ausreicht, das Lenkrad in die Mittellage zurückzustellen. Hierdurch wird der Fahrkomfort erheblich eingeschränkt. Eine weitere Verschlechterung des Wirkungsgrades ist auf den kaum vermeidbaren Achsversatz zwischen Motor- und Schneckenwelle zurückzuführen.For this reason, it is common to provide a friction or slip clutch between the motor and the worm, which reacts with slippage to torque peaks, or an electromagnetic clutch, which is only engaged when the steering assistance by the engine is required. By providing the clutch, however, it is necessary to mount the motor shaft and the worm shaft of the worm gear separately with two bearings each. This leads to considerably increased frictional torques, particularly when the engine is towed, so that the restoring torque of the wheels may no longer be sufficient to return the steering wheel to the central position. This significantly reduces driving comfort. A further deterioration in efficiency is due to the hardly avoidable axis misalignment between the motor and worm shaft.
Unabhängig davon, ob eine Überlastkupplung vorgesehen ist oder nicht, besteht bei elektrischen Lenkhilfen mit Schneckengetrieben das Problem, daß es im Falle eines Getriebeschadens, zum Beispiel bei einem defekten Lager oder bei klemmendem Motor, zu einer erheblichen Erhöhung der Lenkkräfte oder sogar zu einem Blockieren der Lenkung kommt.Regardless of whether an overload clutch is provided or not, there is the problem with electric steering aids with worm gears that in the event of gear damage, for example in the case of a defective bearing or a stuck motor, the steering forces are increased considerably or even blocked Steering comes.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine elektrische Lenkhilfe zu schaffen, die auch bei einem Schaden die Lenkung nicht blockieren kann und die in der Lage ist, kurzzeitige Überbelastungen abzufangen.The object of the invention is to provide an electric steering aid which cannot block the steering even in the event of damage and which is able to absorb short-term overloads.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine elektrische Lenkhilfe der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei welcher die Kupplung in das Schneckenrad des Schneckengetriebes integriert ist und die Schnittstelle zwischen Lenksäule und Schneckenrad bildet.According to the invention, the object is achieved by an electric steering aid of the type described in the introduction, in which the clutch is integrated in the worm wheel of the worm gear and forms the interface between the steering column and the worm wheel.
Die Kupplung ist so beschaffen, daß sie im normalen Betrieb die zur Unterstützung der Lenksäule gewünschten Drehmomente im wesentlichen schlupffrei übertragen kann. Unter bestimmten Umständen, zum Beispiel bei kurzzeitigen Überbelastungen oder einer Blockade der elektrischen Lenkhilfe, erlaubt sie jedoch eine Relativdrehung der Lenksäule in bezug auf das Schneckenrad, so daß die Verzahnungen des Schneckengetrie- bes vor zu hohen Kräften geschützt beziehungsweise die Notlaufeigenschaften des Systems gewahrt werden.The clutch is designed so that it can transmit the torques required to support the steering column in a substantially slip-free manner during normal operation. In certain circumstances, for example in the event of brief overloads or a blockage of the electric steering aid, however, it allows the steering column to rotate relative to the worm wheel, so that the toothing of the worm gear are protected against excessive forces or the emergency running properties of the system are preserved.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Schneckenwelle und die Motorwelle als einstückige Welle ausgebildet.In a preferred embodiment of the invention, the worm shaft and the motor shaft are designed as a one-piece shaft.
Die Ausbildung als einstückige Welle ermöglicht es, die Einheit aus Schneckenwelle und Motorwelle mit nur zwei Lagern reibungsarm zu lagern. Ein Versatz zwischen Motorwelle und Schneckenwelle kann bei dieser Konzeption nicht auftreten. Die einstückige Welle ermöglicht daher einen besseren Wirkungsgrad der elektrischen Lenkhilfe und erlaubt gleichzeitig ein besseres Rückstellen der Lenkung durch die Autoräder, was beim Fahren als sehr angenehm empfunden wird. Die Schnecke kann in üblicher Weise auf der einstückigen Welle befestigt oder unmittelbar aus dem Wellenkörper herausgearbeitet sein.The design as a one-piece shaft enables the unit consisting of worm shaft and motor shaft to be supported with only two bearings with low friction. An offset between the motor shaft and worm shaft cannot occur with this design. The one-piece shaft therefore enables a better efficiency of the electric steering aid and at the same time allows a better resetting of the steering by the car wheels, which is perceived as very pleasant when driving. The worm can be fastened to the one-piece shaft in a conventional manner or can be worked directly out of the shaft body.
Die Kupplung kann beispielsweise als elektromagnetische oder elektro- rheologische Kupplung ausgebildet sein, wobei diese bevorzugt nur dann geschlossen ist, wenn der Motor die Lenksäule unterstützt.The clutch can be designed, for example, as an electromagnetic or electro-rheological clutch, which is preferably only closed when the motor supports the steering column.
Eine derartige Kupplung hat den Vorteil, daß bei einem Schaden an der elektrischen Lenkhilfe ein völliges Abkoppeln von der Lenksäule möglich ist, so daß beim Lenken zwar keine Unterstützung mehr vorhanden ist, jedoch auch keine zusätzlichen Kräfte überwunden werden müssen. Der Aufwand für die Kupplungen selbst und ihre Ansteuerung ist jedoch höher.Such a clutch has the advantage that if the electric steering aid is damaged, it can be completely uncoupled from the steering column, so that there is no longer any support when steering, but no additional forces have to be overcome. However, the effort for the couplings themselves and their control is higher.
Als Alternative zu den elektromagnetischen beziehungsweise -rheolo- gischen Kupplungen kann die Kupplung als Reib-. Rutschkupplung ausgebildet sein.As an alternative to the electromagnetic or rheological clutches, the clutch can be used as a friction. Slip clutch be formed.
Eine derartige Rutschkupplung ist sehr einfach im Aufbau und platzsparend anzuordnen. Das Rutschmoment wird so gewählt, daß die Kupplung im Bereich der im Betrieb üblichen Drehmomentwerte einen starren Durchtrieb darstellt, bei darüber hinausgehenden Drehmomentbelastungen jedoch Schlupf zuläßt. Kommt es im Falle eines Versagens zu einem Blockieren der elektrischen Lenkhilfe, muß beim Lenken zwar das Rutschmoment der Kupplung überwunden werden, das Fahrzeug bleibt jedoch grundsätzlich lenkbar.Such a slip clutch is very simple to assemble and space-saving to arrange. The slip torque is chosen so that the clutch represents a rigid through-drive in the range of the normal torque values during operation, but allows slippage in the event of additional torque loads. If the electric steering aid is blocked in the event of a failure, the slip torque of the clutch must be overcome when steering, but the vehicle remains fundamentally steerable.
In bevorzugter Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Reibfläche der Reib- /Rutschkupplung konisch ist. Dabei verfügt vorzugsweise das Schneckenrad über einen Innenkonus, in dem unter axialer Vorbelastung ein drehstarr mit der Lenksäule verbundener Außenkonus sitzt, wobei der Innenkonus und/oder der Außenkonus mit Reibelementen versehen sind.In a preferred development it is provided that the friction surface of the friction / slip clutch is conical. The worm wheel preferably has an inner cone in which, under axial preload, an outer cone rigidly connected to the steering column is seated, the inner cone and / or the outer cone being provided with friction elements.
Die konisch ausgebildete Reibfläche erlaubt das Übertragen relativ hoher Drehmomente bei vergleichsweise geringen Vorspannungswerten.The conical friction surface allows the transmission of relatively high torques with comparatively low preload values.
Zweckmäßigerweise ist der Innenkonus gegen den Außenkonus durch ein Federelement, zum Beispiel eine Schraubenfeder oder wenigstens eine Tellerfeder, vorbelastet. Mit Hilfe derartiger Federelemente läßt sich eine definierte Vorspannung erzielen, so daß das Rutschmoment der Kupplung exakt vorbestimmbar ist. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Federelement zwischen einer Stirnfläche des mit dem Außenkonus versehenen Elements und einem Haltering sitzt, der über ein Gewinde in axialer Richtung verstellbar an dem Schneckenrad festgelegt ist. Gegenüber einer starren Festlegung am Schneckenrad, die für die meisten Anwendungsfälle ausreichend ist, bietet die Anbringung über das Gewinde die Möglichkeit, die Vorbelastung des Außenkonus gegen den Innenkonus zu variieren. Da es im Überlastfall zu einer Relativdrehung zwischen dem Außenkonus und dem Federelement kommen kann, wirkt letzteres vorzugsweise nicht unmittelbar, sondern über einen Druckring und Reibelemente auf die Stirnfläche. Da es je nach Steigung der Verzahnung auch zu einem Einleiten von axialen Kräften in das Schneckenrad kommt, die beispielsweise im Falle einer konischen Reibkupplung das Rutschmoment verändern könnten, kann es zweckmäßig sein, das Schneckenrad in axialer Richtung separat zu lagern.The inner cone is expediently preloaded against the outer cone by a spring element, for example a coil spring or at least a plate spring. With the help of such spring elements, a defined preload can be achieved, so that the slip torque of the clutch can be exactly predetermined. In a further embodiment of the invention it is provided that the spring element is seated between an end face of the element provided with the outer cone and a retaining ring which is fixed to the worm wheel so as to be adjustable via a thread in the axial direction. Compared to a rigid attachment to the worm wheel, which is sufficient for most applications, the attachment via the thread offers the possibility of varying the preload of the outer cone against the inner cone. Since there can be a relative rotation between the outer cone and the spring element in the event of an overload, the spring element preferably does not act directly, but via a pressure ring and friction elements on the end face. Since, depending on the pitch of the toothing, axial forces are introduced into the worm wheel, which could change the slip torque in the case of a conical friction clutch, for example, it may be advisable to store the worm wheel separately in the axial direction.
Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen.An exemplary embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 : eine teilgeschnittene Ansicht einer elektrischen Lenkhilfe fürFigure 1: a partially sectioned view of an electric steering aid for
Kraftfahrzeuge;Motor vehicles;
Figur 2: einen Querschnitt der elektrischen Lenkhilfe nach Figur 1 entlang der Linie A-A;Figure 2 shows a cross section of the electric steering aid according to Figure 1 along the line A-A;
Figur 3: einen vergrößerten Ausschnitt der Kupplung zwischen Schneckenrad und Lenksäule gemäß Figur 2.FIG. 3: an enlarged section of the coupling between the worm wheel and the steering column according to FIG. 2.
Die in Figur 1 dargestellte elektrische Lenkhilfe 10 verfügt über einen elektrischen Motor 12, der über ein Schneckengetriebe 14 die Drehbewegung einer Lenksäule 16 eines Kraftfahrzeuges beim Lenken unterstützt. Die Ansteuerung des Motors erfolgt in Abhängigkeit von unterschiedlichen Parametern, wie zum Beispiel der Geschwindigkeit des Fahrzeuges.The electric steering aid 10 shown in FIG. 1 has an electric motor 12 which supports the rotary movement of a steering column 16 of a motor vehicle when steering via a worm gear 14. The motor is controlled depending on various parameters, such as the speed of the vehicle.
Der Motor 12 treibt eine Schnecke 18 an, die unmittelbar auf der Motorwelle 20 sitzt oder aus dieser unmittelbar herausgearbeitet ist. Die Schnecke 18 wirkt mit einem Schneckenrad 22 zusammen, das konzentrisch um die Lenksäule 16 angeordnet ist. Das Schneckengetriebe 14 ist in einem mit dem Motor 12 verblockten Getriebegehäuse 23 angeordnet. Die Geometrie der Schnecke 18 und des Schneckenrades 22 ist so ge- wählt, daß es nicht zu einer Selbsthemmung kommen kann, wenn sich die Lenksäule 16 unter dem Einfluß der Rückstellkräfte der Autoräder nach einer durchfahrenen Kurve in die Mittellage zurückdreht.The motor 12 drives a worm 18 which is seated directly on the motor shaft 20 or is worked out of it directly. The worm 18 interacts with a worm wheel 22 which is arranged concentrically around the steering column 16. The worm gear 14 is arranged in a gear housing 23 blocked with the motor 12. The geometry of the worm 18 and the worm wheel 22 is thus selects that there can be no self-locking if the steering column 16 turns back under the influence of the restoring forces of the car wheels after a bend in the middle position.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch die Lenksäule 16 und das Schnek- kenrad 22. In das Schneckenrad 22 ist eine Reib-/Rutschkupplung 24 integriert, die das Schneckenrad 22 mit der Lenksäule 16 koppelt. Das Rutschmoment der Rutschkupplung 24 ist so bemessen, daß diese unter den im Betrieb normalerweise auftretenden Momenten einen starren Durchtrieb darstellt. Für den Fall eines Überschreiten des Rutschmomentes sorgt sie für einen Drehschlupf zwischen der Lenksäule 16 und dem Schneckenrad 22, der die durch das Trägheitsmoment des Motors 12 entstehenden Kräfte im Schneckentrieb begrenzt.FIG. 2 shows a cross section through the steering column 16 and the worm wheel 22. A friction / slip clutch 24 is integrated into the worm wheel 22, which couples the worm wheel 22 to the steering column 16. The slipping torque of the slipping clutch 24 is dimensioned such that it represents a rigid drive-through under the torques normally occurring during operation. If the slip torque is exceeded, it ensures rotational slip between the steering column 16 and the worm wheel 22, which limits the forces in the worm drive caused by the moment of inertia of the motor 12.
Der genaue Aufbau der Rutschkupplung 24 ergibt sich aus der Detailansicht gemäß Figur 3. Das Schneckenrad 22 verfügt über einen innenkonus 26, der mit einem Reibbelag 28 zusammenwirkt, der auf der konischen Umfangsfläche 30 eines Mitnehmerteils 32 ausgebildet ist. Das Mitnehmerteil 32 sitzt drehstarr auf der Lenksäule 16, wobei die drehstarre Verbindung beispielsweise durch eine Preßverbindung oder eine sonstige bekannte Wellen-Nabenverbindung hergestellt sein kann.The exact structure of the slip clutch 24 results from the detailed view according to FIG. 3. The worm wheel 22 has an inner cone 26 which interacts with a friction lining 28 which is formed on the conical peripheral surface 30 of a driver part 32. The driver part 32 sits torsionally rigid on the steering column 16, wherein the torsionally rigid connection can be established, for example, by a press connection or another known shaft-hub connection.
Das Schneckenrad 22 verfügt über einen axialen Vorsprung 34, auf dessen Außenumfangsfläche ein Gewinde 36 vorgesehen ist. Das Gewinde 36 wirkt mit einem Innengewinde eines Halterings 38 zusammen, der ähnlich einem Deckel auf den axialen Vorsprung 34 aufgeschraubt ist und über eine konzentrische Öffnung 40 verfügt, durch welche die Lenksäule 16 mit Spiel hindurchragt. Eine Verdrehsicherung (nicht gezeigt), verhindert im Betrieb ein Verdrehen des Halterings 38 in bezug auf das Schnek- kenrad 22. 7The worm wheel 22 has an axial projection 34, on the outer circumferential surface of which a thread 36 is provided. The thread 36 interacts with an internal thread of a retaining ring 38, which is screwed onto the axial projection 34 like a cover and has a concentric opening 40 through which the steering column 16 projects with play. An anti-twist device (not shown) prevents the retaining ring 38 from twisting in relation to the worm wheel 22 during operation. 7
Zwischen dem Mitnehmerteil 32 und dem Haltering 38 ist ein die Lenksäule mit Spiel umfassender Druckring 42 vorgesehen, der zur Stirnfläche 44 des Mitnehmerteils hin mit einem Reibbelag 46 versehen ist. Der Druckring 42 ist drehstarr an dem Haltering 38 festgelegt. Zwischen dem Haltering 38 und dem Druckring 42 ist eine vorgespannte Tellerfeder 48 vorgesehen. Durch die Vorspannung der Tellerfeder 48 ergibt sich eine Axialkraft zwischen dem Mitnehmerteil 32 und dem Schneckenrad 22, die in Verbindung mit der konischen Reibfläche einen starren Durchtrieb vom Schneckenrad 22 auf die Lenksäule 16 ermöglicht, solange sich die zu übertragenden Drehmomente im üblichen Rahmen bewegen.Provided between the driver part 32 and the retaining ring 38 is a pressure ring 42 which includes the steering column with play and which is provided with a friction lining 46 toward the end face 44 of the driver part. The pressure ring 42 is fixed to the retaining ring 38 in a rotationally rigid manner. A preloaded plate spring 48 is provided between the retaining ring 38 and the pressure ring 42. The pretensioning of the plate spring 48 results in an axial force between the driver part 32 and the worm wheel 22, which, in conjunction with the conical friction surface, enables a rigid through-drive from the worm wheel 22 to the steering column 16, as long as the torques to be transmitted move within the usual range.
Kommt es bei Stoßbelastungen zu einer Überschreitung des durch die Vorspannkraft der Tellerfeder 48 eingestellten Rutschmomentes, beginnt das Schneckenrad 22 sich relativ zum Mitnehmerteil 32 zu drehen, wobei es zu einer Gleitbewegung zwischen dem Reibbelag 28 und dem Innenkonus 26 sowie zwischen dem Reibbelag 46 und der Stirnfläche 44 des Mitnehmerteils 32 kommt. Durch diese Drehmomentbegrenzung werden die Kräfte auf die Zahnflanken der Schnecke 18 im zulässigen Rahmen gehalten, so daß es nicht zu Beschädigungen kommen kann.If the slipping torque set by the pretensioning force of the plate spring 48 is exceeded during impact loads, the worm wheel 22 begins to rotate relative to the driving part 32, causing a sliding movement between the friction lining 28 and the inner cone 26 and between the friction lining 46 and the end face 44 of the driver part 32 comes. Due to this torque limitation, the forces on the tooth flanks of the worm 18 are kept within the permissible range, so that no damage can occur.
Eine zusätzliche axiale Abstützung (nicht gezeigt) des Schneckenrades 22 verhindert eine Beeinflussung des Rutschmomentes durch die über die Schnecke 18 in das Schneckenrad 22 eingeleiteten Axialkräfte.An additional axial support (not shown) of the worm wheel 22 prevents the slipping torque from being influenced by the axial forces introduced into the worm wheel 22 via the worm 18.
Kommt es infolge wiederholter Überbeanspruchung zu einem Verschleiß der Reibbeläge 28, 46, sorgt die Haltefeder 48 für ein Nachstellen des Mitnehmerteils 32 in bezug auf den Innenkonus 26 des Schneckenrades 22. Solange der Nachstellweg klein ist, sinkt die Vorspannkraft dadurch kaum ab. Sollte sie jedoch durch wiederholtes Nachstellen so stark abfallen, daß es bei Vollast des Motors 12 zu einem Schlupf zwischen dem Innenkonus 26 und dem Reibbelag 28 kommt, kann durch entsprechendes 8If there is wear of the friction linings 28, 46 as a result of repeated overstressing, the retaining spring 48 ensures that the driver part 32 is readjusted with respect to the inner cone 26 of the worm wheel 22. As long as the adjustment path is small, the pretensioning force hardly drops. However, should it fall so much by repeated readjustment that there is slippage between the inner cone 26 and the friction lining 28 when the engine 12 is under full load, this can be done by appropriate 8th
Nachstellen des Halterings 38 wieder die ursprüngliche Vorspannkraft eingestellt werden.Readjusting the retaining ring 38, the original biasing force can be set.
Außer bei elektrischen Lenkhilfen ist es auch bei Schneckengetrieben allgemein möglich, das Schneckenrad über eine Rutschkupplung entsprechend den vorhergehenden Ausführungen an die Abtriebswelle zu koppeln. Auch bei sonstigen Schneckengetrieben stellt die Rutschkupplung dabei einen Überlastschutz dar oder sie ermöglicht eine Schleppbewegung der Abtriebswelle bei blockiertem oder selbstsperrend ausgeführtem Schneckengetriebe. In addition to electric steering aids, it is also generally possible in worm gearboxes to couple the worm wheel to the output shaft via a slip clutch in accordance with the preceding statements. The slip clutch also provides overload protection for other worm gears or enables the output shaft to be dragged when the worm gear is blocked or self-locking.
Bezugszeichenliste:Reference symbol list:
10 elektrische Lenkhilfe10 electric steering aid
12 elektrischer Motor12 electric motor
14 Schneckengetriebe14 worm gear
16 Lenksäule16 steering column
18 Schnecke18 snail
20 Motorwelle20 motor shaft
22 Schneckenrad22 worm wheel
23 Getriebegehäuse23 gear housing
24 Reib-/Rutschkupplung24 friction / slip clutch
26 Innenkonus26 inner cone
28 Reibbelag28 friction lining
30 Umfangsfläche30 peripheral surface
32 Mitnehmerteil32 driver part
34 Vorsprung34 head start
36 Gewinde36 threads
38 Haltering38 retaining ring
40 konzentrische Öffnung40 concentric opening
42 Druckring42 pressure ring
44 Stirnfläche44 end face
46 Reibbelag 48 Haltefeder 46 friction lining 48 retaining spring

Claims

10PatentansprücheElektrische Lenkhilfe 10 Patent claims Electric steering aid
1. Elektrische Lenkhilfe mit einem elektrischen Antriebsmotor (12), der über ein Schneckengetriebe (14) die Drehbewegung der Lenksäule (16) unterstützt, und einer Kupplung (24), mit Hilfe derer der Durchtrieb in bestimmten Fällen aufhebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (24) in das Schneckenrad (22) des Schneckengetriebes (14) integriert ist und die Schnittstelle zwischen Lenksäule (16) und Schneckenrad (22) bildet.1. Electric steering aid with an electric drive motor (12), which supports the rotary movement of the steering column (16) via a worm gear (14), and a clutch (24), by means of which the drive can be canceled in certain cases, characterized in that the clutch (24) is integrated in the worm wheel (22) of the worm gear (14) and forms the interface between the steering column (16) and the worm wheel (22).
2. Elektrische Lenkhilfe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwelle und die Motorwelle als einstückige Welle (20) ausgebildet sind.2. Electric steering aid according to claim 1, characterized in that the worm shaft and the motor shaft are designed as a one-piece shaft (20).
3. Elektrische Lenkhilfe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (24) als elektromagnetische oder elektrorheo- logische Kupplung ausgebildet ist.3. Electric steering aid according to claim 1 or 2, characterized in that the clutch (24) is designed as an electromagnetic or electrorheological clutch.
4. Elektrische Lenkhilfe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische beziehungsweise -rheologische Kupplung nur dann geschlossen ist, wenn der Motor (12) die Lenksäule (16) unterstützt.4. Electric steering aid according to claim 3, characterized in that the electromagnetic or rheological clutch is only closed when the motor (12) supports the steering column (16).
5. Elektrische Lenkhilfe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung als Reib-/ Rutschkupplung (24) ausgebildet ist.5. Electric steering aid according to claim 1 or 2, characterized in that the clutch is designed as a friction / slip clutch (24).
6. Elektrische Lenkhilfe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibfläche (26, 28) der Kupplung (24) konisch ist. 116. Electric steering aid according to claim 5, characterized in that the friction surface (26, 28) of the clutch (24) is conical. 11
7. Elektrische Lenkhilfe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckenrad (22) über einen Innenkonus (26) verfügt, in dem unter axialer Vorbelastung ein drehstarr mit der Lenksäule (16) verbundener Außenkonus (30, 32) sitzt, wobei der Innenkonus (26) und/oder der Außenkonus (30) mit Reibelementen (28) versehen sind.7. Electric steering aid according to claim 6, characterized in that the worm wheel (22) has an inner cone (26) in which a torsionally rigid with the steering column (16) connected outer cone (30, 32) sits under axial preload, the inner cone (26) and / or the outer cone (30) are provided with friction elements (28).
8. Elektrische Lenkhilfe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkonus (26) gegen den Außenkonus (28, 30) durch ein Federelement (48) axial vorbelastet ist.8. Electric steering aid according to claim 7, characterized in that the inner cone (26) against the outer cone (28, 30) is axially biased by a spring element (48).
9. Elektrische Lenkhilfe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement aus einer Schraubenfeder oder wenigstens einer Tellerfeder (48) besteht.9. Electric steering aid according to claim 8, characterized in that the spring element consists of a helical spring or at least a plate spring (48).
10. Elektrische Lenkhilfe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (48) zwischen einer Stirnfläche (44) des mit dem Außenkonus (30) versehenen Elements (32) und einem Haltering (38) sitzt, der über ein Gewinde (36) in axialer Richtung verstellbar an dem Schneckenrad (22, 34) festgelegt ist.10. Electric steering aid according to claim 8 or 9, characterized in that the spring element (48) between an end face (44) of the with the outer cone (30) provided element (32) and a retaining ring (38), which has a thread ( 36) is axially adjustable on the worm wheel (22, 34).
11. Elektrische Lenkhilfe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckenrad (22) über eine separate Lagerung in axialer Richtung verfügt, um die Kupplung (24) von Axialkräften zu entlasten. 11. Electric steering aid according to one of the preceding claims, characterized in that the worm wheel (22) has a separate bearing in the axial direction in order to relieve the clutch (24) of axial forces.
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