WO1999057000A1 - Electrically assisted steering boost - Google Patents

Electrically assisted steering boost Download PDF

Info

Publication number
WO1999057000A1
WO1999057000A1 PCT/CH1999/000143 CH9900143W WO9957000A1 WO 1999057000 A1 WO1999057000 A1 WO 1999057000A1 CH 9900143 W CH9900143 W CH 9900143W WO 9957000 A1 WO9957000 A1 WO 9957000A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
steering
housing
steering shaft
aid according
shaft
Prior art date
Application number
PCT/CH1999/000143
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Battlogg
Original Assignee
Krupp Presta 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 Krupp Presta Ag filed Critical Krupp Presta Ag
Publication of WO1999057000A1 publication Critical patent/WO1999057000A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B62D5/0412—Electric motor acting on the steering column the axes of motor and steering column being parallel
    • B62D5/0415—Electric motor acting on the steering column the axes of motor and steering column being parallel the axes being coaxial

Definitions

  • the invention relates to a steering aid according to the preamble of claim 1.
  • a steering aid with an electric drive has become known from EP 0 124 790.
  • the force is coupled in with the help of a servo motor, which acts on the steering shaft via a planetary gear.
  • the transmission and the motor are arranged coaxially with respect to the steering shaft, the steering shaft being guided centrally through the arrangement. Since the motor and the transmission are designed as a separate, assembled unit, the arrangement becomes voluminous and consists of a large number of parts, which is disadvantageous in terms of economy and reliability.
  • the voluminous design means that less installation space is available, especially in the direction of the shaft axis, which is particularly disadvantageous for the safety functions. If the handlebar hits the steering wheel, the energy must be absorbed as advantageously as possible so as not to injure the vehicle driver.
  • the object of the present invention is to eliminate the disadvantages of the aforementioned prior art.
  • the task is to realize an electric steering aid for a steering arrangement, which is extremely compact and which allows a quick response with good dynamics with responsive steering behavior for the handlebar, which works with high efficiency and is economical to manufacture.
  • a disk-shaped electric motor is combined with a planetary gear and both are installed coaxially in the shaft of a steering spindle, a steering shaft or a steering gear journal, the shaft being interrupted accordingly in the installation area of the drive unit along the steering shaft axis, or the steering shaft in this area encloses the drive unit along the steering shaft axis.
  • the rotor of the disk-shaped electric motor carries a pinion on its shaft, which is rotatably mounted about the steering shaft axis, and is designed as a sun gear for the planetary gear. -3- det. This rotor runs between the stators, which are arranged with the rotor in an enclosing housing.
  • the housing is designed as a planet gear carrier housing, on the end face of which planet carriers, preferably two, are rotatably mounted such that they are in engagement with the pinion or sun gear on the one hand and are in engagement with an internal toothing of a stationary surrounding ring gear on the other hand.
  • the steering shaft is firmly connected to the housing in the area of the planet gear bearing. This is preferably the steering shaft side in the direction of the steering wheel arrangement.
  • the opposite side of the housing in the axial shaft axis direction forms the output of the drive arrangement and accommodates fastening zones in order to be able to be connected to control shaft elements on the wheel side, for example via an articulated fork and a universal joint.
  • the housing which accommodates the drive motor and the planet gears, has openings formed radially to the shaft axis in the outer region of the planet gear carrier so that they can reach through there and engage in the internal toothing of the ring gear.
  • the ring gear is preferably designed such that it can be displaced in the axial direction of the steering shaft axis in order to take it out of engagement with the planet gears as required.
  • Magnetic devices are suitable for this purpose, for example, which pull the ring gear back, for example under spring preload.
  • the or the stators of the electric motor are thermally conductively connected in the enclosing and rotating housing, so that good heat dissipation can take place.
  • the steering shaft is at the same time part of the -4- drive or the housing, which serves as a planet carrier and at the same time part of the housing for receiving the electric motor.
  • This nested design leads to a unit of the drive which is very compact and simple.
  • There is a large degree of freedom for the design of the steering shaft it can easily have large diameters, if necessary, for example, if additional installations are required in the steering shaft, without the entire system having to be fundamentally changed.
  • a large steering shaft diameter always leads to larger sizes because then the gear parts, in particular the sun gear, must also be made correspondingly larger.
  • the arrangement also leads to high efficiencies and can also be cooled well with little effort. This leads to high economic efficiency with a compact design.
  • Fig. 1 schematically, in the form of an exploded view, the arrangement from the front, with the output side at the bottom left and the steering shaft connection side at the top right in the direction of the steering wheel
  • FIG. 3 shows schematically and in a sectional view an arrangement of a steering aid according to the invention -5-
  • the steering shaft 1, which is connected to the steering wheel, is rotatably connected to the housing 3, which receives the electric motor 30 on the one hand and the sun gear 14 and the planet gears 8, 8 'on the other hand, which together with the ring gear 6 the planetary gear 40 form.
  • the housing 3 connected to the steering shaft 1 thus rotates about the shaft axis 1 a, with the built-in motor drive 30 and the planetary gear 40 coupling in force as required.
  • This force coupling is carried out correspondingly via control electronics, which forms a servo control loop with the sensors (not shown in the illustration).
  • the planetary gear 40 consists of a pinion arranged in the shaft axis la, which is designed as a sun gear and at the same time receives the rotor 17 of the drive motor 30 at one end of the axis.
  • This sun gear 14 is mounted on both sides coaxially in the housing 3 or in the region of the connection of the steering shaft 1 and the housing 3 with bearings 11, 15, which are preferably designed as rolling, for example as ball bearings.
  • the planet gear 8, preferably two planet gears 8, 8 ', are mounted radially to the shaft axis la in the front housing part 3 with bearing axles 9, 9' in such a way that these gears are in engagement with the sun gear 14.
  • thrust washers 23, 23' can advantageously be provided and additionally slide bearing bushes 24, 24 'mounted on the axles around the bearing friction -6- to keep it small.
  • the bearing axles 9, 9 ' can for example be arranged in the housing 3 via bores or housing recesses 25, 25'.
  • the planet gears 8, 8 ′ engage in the peripheral area in an internally toothed ring gear 6, which is fixed in place, preferably with respect to the body.
  • the fixation can take place, for example, on a tube piece which is arranged coaxially to the shaft 1 and is connected to the ring gear 6 on outer fastening zones 7, or else on the end face on the outside of the ring gear.
  • the rotating steering shaft 1 or the housing 3 is rotatably mounted relative to the torsion-fixed ring gear 6 via a further bearing 10.
  • the bearing 10 is also preferably designed as a rolling bearing, for example as a ball bearing.
  • the coaxial pipe section 26 is additionally and advantageously mounted with a slide bearing 12 relative to the steering shaft 1.
  • the surface of the steering shaft 1 can be provided with a bearing bush 20 in the bearing area.
  • the housing 3 must be designed in the radial direction to the shaft axis la so that the planet gears 8, 8 'freely emerge from the peripheral part of the housing 3 in order to be able to engage with the internal toothing 19 of the ring gear 6.
  • the housing 3 is designed such that corresponding recesses in the radial 22 in the housing 22 enable this passage of the planet wheels 8, 8 '.
  • the steering shaft 1 together with the housing 3 surrounds the shaft axis 1 a in this way, or in this way the tubular steering shaft 1 is interrupted in the area of the drive unit 30, 40 until it continues with the output means 2.
  • the arrangement relative to the steering shaft 1 is provided with a clutch, so that if the -7- Steering aid or if this is not in operation, normal steering is possible without great effort.
  • the arrangement according to the invention allows a coupling to be implemented in a simple manner. If the ring gear is arranged to be displaceable in the axial direction with respect to the shaft axis la in the direction of the steering wheel, the engagement of the ring gear 6 with the planet wheels 8, 8 'can be separated in a simple manner. This is possible in a simple manner if the ring gear 6 is displaceably mounted in the axial direction and is provided with appropriate drive means. For example, these can be mechanical adjustment means or, preferably, electrical adjustment means, such as lifting magnets, which, for example, retract the ring gear biased by a spring.
  • the sun gear or the pinion of the planetary gear 40 is arranged on the rotor shaft 13 of the drive motor 30 and is rotatably mounted 11, 15 in the direction of the shaft axis la.
  • the rotor 17 of the electric motor 30 is fastened to the rotor shaft 13, for example with a holding flange.
  • the rotor shaft 13 is advantageously axially secured with a thrust bearing 21 with respect to the housing cover 4.
  • the rotor rotates between two stators 18, 18 'arranged in the housing 3 and preferably accommodates permanent magnets. High torques, quick response and a small design can be achieved in particular if the drive motor is designed as a disc rotor motor.
  • a brushless or an electronically commutated DC motor ensures the high level of operational safety required by steering aids.
  • Disk rotor motors which contain permanent magnets of high energy density in particular on the rotor disk 17, are particularly suitable for the present application.
  • permanent magnets are -8- Rarely earth magnets like cobalt samarium or neodymium.
  • the motor drive is operated, for example, via modern chopper controls, which, for example, allow the response behavior to be adapted to the needs of the vehicle driver.
  • Such systems can be operated with extremely high efficiency.

Abstract

The invention relates to an assisted steering boost for motor vehicles having a drive unit (30, 40) which is arranged in a coaxial manner relative to the steering shaft axis (1a) and which is comprised of a combination of a discoid electric motor (30) with a planetary gear (40). Said planetary gear is operatively connected between the rotor (17) of the motor (30) and the steering shaft (1). The steering shaft (1) is interrupted by the drive unit (30, 40) along the steering shaft axis, or the steering shaft (1) encloses said drive unit. This encapsulated construction permits an extremely compact design which enables a high level of efficiency, is economical to produce and which permits an additional displacement path in an axial direction in relation to the steering shaft axis (1a) for energy adsorption means in the case of a collision.

Description

-1- Elektrisch unterstützte Lenkhilfe -1- Electrically assisted steering aid
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkhilfe nach dem Ober¬ begriff des Anspruchs 1.The invention relates to a steering aid according to the preamble of claim 1.
Aus der EP 0 124 790 ist eine Lenkhilfe bekannt geworden mit elektrischem Antrieb. Die Krafteinkopplung erfolgt mit Hilfe eines Servomotores, der über ein Planetengetriebe auf die Lenkwelle einwirkt. Das Getriebe und der Motor ist koaxial gegenüber der Lenkwelle angeordnet, wobei die Lenkwelle zentrisch durch die Anordnung hindurchgeführt wird. Da der Motor und das Getriebe als separate, zusammengebaute Einheit ausgebildet ist, wird die Anordnung voluminös und besteht aus einer grossen Anzahl Teilen, welches nachteilig ist in Bezug auf Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit. Durch die voluminöse Bauweise steht vor allem in Richtung der Wellenachse weniger Bauraum zur Verfügung, was vor allem nachteilig auf die Sicherheitsfunktionen ist. Bei einem Aufprall des Lenkers auf das Steuerrad muss die Energie möglichst vorteilhaft aufgenommen werden, um den Fahrzeuglenker nicht zu verletzen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Lenkspindel in so einem Fall durch teleskopartiges Ineinanderschieben nachgeben soll. Daraus entsteht die Forderung, möglichst lange Schiebewege für die Energieabsorptionsvorrichtung zur Verfügung stellen zu können, was mit den bekannten Servoantrieben gemäss Stand der Technik nicht ohne weiteres möglich ist. Der benötigte Einbauraum in axialer Richtung geht somit auf Kosten des gewünschten Energieabsorptionsverschiebeweges im Aufprallfall. Ein weiterer Nachteil besteht bei bekannten Vorrichtungen darin, dass diese durch den komplizierten Aufbau neben mechanischem Spiel auch wegen grossen zu bewegenden Massen eine gewisse Reaktionsträgheit aufweisen, was sich negativ auf das Lenkverhalten und die Wirtschaftlich- -2 - keit auswirkt. Aufwendige Bauweisen entsprechend den bekannten Anordnungen verzehren ausserdem in unvorteilhafter Weise viel Energie im Betrieb. Neben den Aufwendungen für die zur Verfügung Stellung der notwendigen Energie sind auch zusätzliche Aufwendungen notwendig, um die entsprechenden Wärmeverluste abzuführen.A steering aid with an electric drive has become known from EP 0 124 790. The force is coupled in with the help of a servo motor, which acts on the steering shaft via a planetary gear. The transmission and the motor are arranged coaxially with respect to the steering shaft, the steering shaft being guided centrally through the arrangement. Since the motor and the transmission are designed as a separate, assembled unit, the arrangement becomes voluminous and consists of a large number of parts, which is disadvantageous in terms of economy and reliability. The voluminous design means that less installation space is available, especially in the direction of the shaft axis, which is particularly disadvantageous for the safety functions. If the handlebar hits the steering wheel, the energy must be absorbed as advantageously as possible so as not to injure the vehicle driver. This is achieved in that the steering spindle should yield in such a case by telescoping one another. This results in the requirement to be able to provide as long as possible sliding paths for the energy absorption device, which is not readily possible with the known servo drives according to the prior art. The required installation space in the axial direction is thus at the expense of the desired energy absorption displacement path in the event of an impact. Another disadvantage of known devices is that, due to the complicated structure, in addition to mechanical play, they also have a certain inertia due to the large masses to be moved, which has a negative effect on the steering behavior and the economic -2 - effect. Elaborate designs in accordance with the known arrangements also disadvantageously consume a lot of energy in operation. In addition to the expenses for the provision of the necessary energy, additional expenses are necessary to dissipate the corresponding heat losses.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Nachteile des vorerwähnten Standes der Technik zu beseitigen. Insbesondere besteht die Aufgabe darin, eine elektrische Lenkhilfe für eine Lenkanordnung zu realisieren, welche äusserst kompakt aufgebaut ist und welche es erlaubt ein rasches Ansprechverhalten mit einer guten Dynamik mit ansprechendem Lenkverhalten für den Lenker zu erzielen, welche bei hohem Wirkungsgrad arbeitet und wirtschaftlich herstellbar ist .The object of the present invention is to eliminate the disadvantages of the aforementioned prior art. In particular, the task is to realize an electric steering aid for a steering arrangement, which is extremely compact and which allows a quick response with good dynamics with responsive steering behavior for the handlebar, which works with high efficiency and is economical to manufacture.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Anordnung nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere vorteilhafte Ausführungsformen.The object is achieved according to the invention by the arrangement according to the characterizing part of claim 1. The dependent claims define further advantageous embodiments.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein scheibenförmiger Elektromotor mit einem Planetengetriebe kombiniert wird und beides koaxial in die Welle einer Lenkspindel, einer Lenkwelle, oder einem Lenkgetriebezapfen eingebaut ist, wobei die Welle im Einbaubereich der Antriebseinheit entlang der Lenkwellenachse entsprechend unterbrochen ist, bzw. die Lenkwelle in diesem Bereich die Antriebseinheit entlang der Lenkwellenachse umschliesst. Der Rotor des scheibenförmigen Elektromotors trägt auf seiner Welle, welche um die Lenkwellenachse drehbar gelagert ist, einen Ritzel, der als Sonnenrad für das Planetengetriebe ausgebil- -3- det ist. Dieser Rotor läuft zwischen den Statoren, welche mit dem Rotor in einem umschliessenden Gehäuse angeordnet sind. Das Gehäuse ist gleichzeitig als Planetenradträgerge- häuse ausgebildet, an dessen Stirnseite Planetenträger, vorzugsweise zwei, drehbar so gelagert sind, dass sie einerseits mit dem Ritzel bzw. Sonnenrad im Eingriff stehen und andererseits an einer Innenverzahnung eines ortsfesten umschliessenden Hohlrades im Eingriff stehen. Die Lenkwelle ist mit dem Gehäuse im Bereich der Planetenradlagerung fest verbunden. Vorzugsweise ist dies die Lenkwellenseite in Richtung Lenkradanordnung. Die entgegengesetzte Seite des Gehäuses in axialer Wellenachsenrichtung bildet den Abtrieb der Antriebsanordnung und nimmt Befestigungszonen auf, um mit radseitigen Steuerwellenelementen verbunden werden zu können, beispielsweise über eine Gelenkgabel und einem Kreuzgelenk. Lenkwellenseitig besitzt das Gehäuse, welches den Antriebsmotor und die Planetenräder aufnimmt, radial zur Wellenachse ausgebildete Öffnungen im Aussenbereich des Pla- netenradträgers, sodass diese dort hindurchgreifen und in die Innenverzahnung des Hohlrades eingreifen können. Um eine Entkopplung des Antriebes gegenüber der Lenkwelle vornehmen zu können, ist das Hohlrad mit Vorzug so ausgebildet, dass es in axialer Richtung zur Lenkwellenachse verschoben werden kann, um dieses nach Bedarf aus dem Eingriff mit den Planetenrädern zu nehmen. Dazu sind beispielsweise magnetische Vorrichtungen geeignet, welche beispielsweise unter Federvorspannung das Hohlrad zurückziehen. Der oder die Statoren des Elektromotors sind im umschliessenden und mitdrehenden Gehäuse thermisch leitend gut verbunden, sodass eine gute Wärmeableitung erfolgen kann. Die Konstruktion erlaubt durch entsprechende Ausbildung und Materialgebung somit eine gute Wärmeableitung der Anordnung. Die Lenkwelle ist bei der er- findungsgemässen Ausführung gleichzeitig ein Teil des Ge- -4- triebes bzw. des Gehäuses, welches als Planetenradträger dient und gleichzeitig ein Teil des Gehäuses für die Aufnahme des Elektromotors. Diese verschachtelte Bauweise führt zu einer Einheit des Antriebes, welche sehr kompakt und einfach aufgebaut ist. Für die Ausführung der Lenkwelle besteht ein grosser Freiheitsgrad, sie kann ohne weiteres grosse Durchmesser aufweisen, bei Bedarf zum Beispiel bei zusätzlich benötigten Einbauten in die Lenkwelle, ohne dass dadurch das ganze System grundsätzlich geändert werden muss. Bei den bekannten Systemen mit koaxialen durchgehenden Lenkwellen führt ein grosser Lenkwellendurchmesser immer zu grösseren Baugrössen, weil dann auch die Getriebeteile, insbesondere das Sonnenrad, entsprechend grosser ausgeführt werden muss. Die Anordnung führt ausserdem zu hohen Wirkungsgraden und kann ausserdem mit wenig Aufwand gut gekühlt werden. Dies führt zu hoher Wirtschaftlichkeit bei kompakter Bauweise.The object is achieved according to the invention in that a disk-shaped electric motor is combined with a planetary gear and both are installed coaxially in the shaft of a steering spindle, a steering shaft or a steering gear journal, the shaft being interrupted accordingly in the installation area of the drive unit along the steering shaft axis, or the steering shaft in this area encloses the drive unit along the steering shaft axis. The rotor of the disk-shaped electric motor carries a pinion on its shaft, which is rotatably mounted about the steering shaft axis, and is designed as a sun gear for the planetary gear. -3- det. This rotor runs between the stators, which are arranged with the rotor in an enclosing housing. At the same time, the housing is designed as a planet gear carrier housing, on the end face of which planet carriers, preferably two, are rotatably mounted such that they are in engagement with the pinion or sun gear on the one hand and are in engagement with an internal toothing of a stationary surrounding ring gear on the other hand. The steering shaft is firmly connected to the housing in the area of the planet gear bearing. This is preferably the steering shaft side in the direction of the steering wheel arrangement. The opposite side of the housing in the axial shaft axis direction forms the output of the drive arrangement and accommodates fastening zones in order to be able to be connected to control shaft elements on the wheel side, for example via an articulated fork and a universal joint. On the steering shaft side, the housing, which accommodates the drive motor and the planet gears, has openings formed radially to the shaft axis in the outer region of the planet gear carrier so that they can reach through there and engage in the internal toothing of the ring gear. In order to be able to decouple the drive from the steering shaft, the ring gear is preferably designed such that it can be displaced in the axial direction of the steering shaft axis in order to take it out of engagement with the planet gears as required. Magnetic devices are suitable for this purpose, for example, which pull the ring gear back, for example under spring preload. The or the stators of the electric motor are thermally conductively connected in the enclosing and rotating housing, so that good heat dissipation can take place. The construction allows a good heat dissipation of the arrangement through appropriate training and material. In the embodiment according to the invention, the steering shaft is at the same time part of the -4- drive or the housing, which serves as a planet carrier and at the same time part of the housing for receiving the electric motor. This nested design leads to a unit of the drive which is very compact and simple. There is a large degree of freedom for the design of the steering shaft, it can easily have large diameters, if necessary, for example, if additional installations are required in the steering shaft, without the entire system having to be fundamentally changed. In the known systems with coaxial continuous steering shafts, a large steering shaft diameter always leads to larger sizes because then the gear parts, in particular the sun gear, must also be made correspondingly larger. The arrangement also leads to high efficiencies and can also be cooled well with little effort. This leads to high economic efficiency with a compact design.
Die Erfindung wird nun nachfolgend beispielsweise und mit schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be explained in more detail below, for example, and with schematic figures. Show it:
Fig. 1 schematisch, in Form einer Explosionsdarstellung, die Anordnung von vorne, wobei links unten die Abtriebsseite ist und rechts oben die Lenkwellenan- schlussseite Richtung SteuerradFig. 1 schematically, in the form of an exploded view, the arrangement from the front, with the output side at the bottom left and the steering shaft connection side at the top right in the direction of the steering wheel
Fig. 2 die Ansicht von hinten, wobei links unten der Lenk- wellenanschluss ist und rechts oben die Abtriebsseite2 the view from the rear, the steering shaft connection at the bottom left and the output side at the top right
Fig. 3 schematisch und in Schnittdarstellung eine erfin- dungsgemässe Anordnung einer Lenkhilfe -5- Die Lenkwelle 1, welche mit dem Steuerrad verbunden ist, ist drehfest mit dem Gehäuse 3 verbunden, welches einerseits den Elektromotor 30 aufnimmt und andererseits das Sonnenrad 14 und die Planetenräder 8, 8' aufnimmt, welche zusammen mit dem Hohlrad 6 das Planetengetriebe 40 bilden. Auf der abgekehrten Seite des Gehäuses 3, welches beispielsweise mit einem Gehäusedeckel 4 verschlossen ist mit einer Gehäusever- schraubung 5, sind abtriebsseitige Befestigungsmittel 2, beispielsweise eine Gelenkgabel 2, zur Aufnahme eines Kreuzgelenkes zur radseitigen Verbindung mit der Steueranordnung. Das Gehäuse 3 verbunden mit der Lenkwelle 1 dreht somit um die Wellenachse la, wobei über den eingebauten Motorantrieb 30 und das Planetengetriebe 40 eine Krafteinkopplung nach entsprechendem Bedarf erfolgt. Diese Krafteinkopplung wird über eine Steuerelektronik entsprechen geführt, welche mit den in der Darstellung nicht gezeigten Sensoren einen Ser- voregelkreis bildet.3 shows schematically and in a sectional view an arrangement of a steering aid according to the invention -5- The steering shaft 1, which is connected to the steering wheel, is rotatably connected to the housing 3, which receives the electric motor 30 on the one hand and the sun gear 14 and the planet gears 8, 8 'on the other hand, which together with the ring gear 6 the planetary gear 40 form. On the opposite side of the housing 3, which is closed, for example, with a housing cover 4 with a housing screw connection 5, there are fastening means 2 on the output side, for example an articulated fork 2, for receiving a universal joint for connection on the wheel side to the control arrangement. The housing 3 connected to the steering shaft 1 thus rotates about the shaft axis 1 a, with the built-in motor drive 30 and the planetary gear 40 coupling in force as required. This force coupling is carried out correspondingly via control electronics, which forms a servo control loop with the sensors (not shown in the illustration).
Das Planetengetriebe 40 besteht, wie in den Figuren 1 bis 3 dargestellt, aus einem in der Wellenachse la angeordneten Ritzel, welcher als Sonnenrad ausgebildet ist und gleichzeitig am einen Ende der Achse den Rotor 17 des Antriebsmotors 30 aufnimmt. Dieses Sonnenrad 14 ist beidseitig koaxial im Gehäuse 3 bzw. im Bereich des Anschlusses der Lenkwelle 1 und des Gehäuses 3 mit Lagern 11, 15 gelagert, welche vorzugsweise als rollende, beispielsweise als Kugellager, ausgebildet sind. Das Planetenrad 8 vorzugsweise zwei Planetenräder 8, 8' sind radial zur Wellenachse la so im stirnseitigen Gehäuseteil 3 mit Lagerachsen 9, 9' gelagert, dass diese Zahnräder mit dem Sonnenrad 14 im Eingriff stehen. Am Ende der Lagerachsen 9, 9' können vorteilhafterweise Anlaufscheiben 23, 23' vorgesehen werden und zusätzlich auf die Achsen aufgezogene Gleitlagerbüchsen 24, 24' um die Lagerreibung -6- klein zu halten. Die Lagerachsen 9, 9' können beispielsweise über Bohrungen bzw. Gehäuseausnehmungen 25, 25' im Gehäuse 3 angeordnet werden. Um eine Kraftübersetzung der Motorantriebsachse zu erzielen, ist es notwendig, dass die Planetenräder 8,8' im peripheren Bereich in ein innenverzahntes 19 Hohlrad 6 eingreifen, welches ortsfest fixiert ist, vorzugsweise gegenüber der Karosserie. Die Fixierung kann beispielsweise an einem zur Welle 1 koaxial angeordnetem mit dem Hohlrad 6 verbundenen Rohrstück an äusseren Befestigungszonen 7 erfolgen oder aber auch stirnseitig an der Au- ssenseite des Hohlrades. Die drehende Lenkwelle 1 bzw. das Gehäuse 3 ist gegenüber dem verdrehungsfixierten Hohlrad 6 über ein weiteres Lager 10 drehbar gelagert. Das Lager 10 ist ebenfalls vorzugsweise als rollendes Lager ausgeführt, beispielsweise als Kugellager. Um weiter Kippkräfte aufnehmen zu können, ist das koaxiale Rohrstück 26 gegenüber der Lenkwelle 1 zusätzlich und vorteilhafterweise mit einem Gleitlager 12 gelagert. Die Oberfläche der Lenkwelle 1 kann im Lagerbereich mit einer Lagerbüchse 20 versehen werden. Das Gehäuse 3 muss in radialer Richtung zur Wellenachse la so ausgebildet werden, dass die Planetenräder 8, 8' frei aus dem peripheren Teil des Gehäuses 3 heraustreten, um mit der Innenverzahnung 19 des Hohlrades 6 in Eingriff stehen zu können. Dazu ist das Gehäuse 3 so ausgebildet, dass entsprechende Ausnehmungen in radialer im Gehäuse 22 diesen Durchgriff der Planetenräder 8, 8' ermöglichen. Die Lenkwelle 1 zusammen mit dem Gehäuse 3 umschliesst auf diese Weise sozusagen die Wellenachse la bzw. auf diese Art wird die rohrän- liche Lenkwelle 1 im Bereich der Antriebseinheit 30, 40 unterbrochen bis zur Fortsetzung bei den Abtriebsmitteln 2.As shown in FIGS. 1 to 3, the planetary gear 40 consists of a pinion arranged in the shaft axis la, which is designed as a sun gear and at the same time receives the rotor 17 of the drive motor 30 at one end of the axis. This sun gear 14 is mounted on both sides coaxially in the housing 3 or in the region of the connection of the steering shaft 1 and the housing 3 with bearings 11, 15, which are preferably designed as rolling, for example as ball bearings. The planet gear 8, preferably two planet gears 8, 8 ', are mounted radially to the shaft axis la in the front housing part 3 with bearing axles 9, 9' in such a way that these gears are in engagement with the sun gear 14. At the end of the bearing axles 9, 9 ', thrust washers 23, 23' can advantageously be provided and additionally slide bearing bushes 24, 24 'mounted on the axles around the bearing friction -6- to keep it small. The bearing axles 9, 9 'can for example be arranged in the housing 3 via bores or housing recesses 25, 25'. In order to achieve a power transmission of the motor drive axis, it is necessary that the planet gears 8, 8 ′ engage in the peripheral area in an internally toothed ring gear 6, which is fixed in place, preferably with respect to the body. The fixation can take place, for example, on a tube piece which is arranged coaxially to the shaft 1 and is connected to the ring gear 6 on outer fastening zones 7, or else on the end face on the outside of the ring gear. The rotating steering shaft 1 or the housing 3 is rotatably mounted relative to the torsion-fixed ring gear 6 via a further bearing 10. The bearing 10 is also preferably designed as a rolling bearing, for example as a ball bearing. In order to be able to absorb further tilting forces, the coaxial pipe section 26 is additionally and advantageously mounted with a slide bearing 12 relative to the steering shaft 1. The surface of the steering shaft 1 can be provided with a bearing bush 20 in the bearing area. The housing 3 must be designed in the radial direction to the shaft axis la so that the planet gears 8, 8 'freely emerge from the peripheral part of the housing 3 in order to be able to engage with the internal toothing 19 of the ring gear 6. For this purpose, the housing 3 is designed such that corresponding recesses in the radial 22 in the housing 22 enable this passage of the planet wheels 8, 8 '. The steering shaft 1 together with the housing 3 surrounds the shaft axis 1 a in this way, or in this way the tubular steering shaft 1 is interrupted in the area of the drive unit 30, 40 until it continues with the output means 2.
Vorteilhafterweise wird die Anordnung gegenüber der Lenkwelle 1 mit einer Kupplung versehen, sodass beim Ausfall der -7- Lenkhilfe oder wenn diese nicht in Betrieb ist, ein normales Lenken ohne grosse Kraftaufwendung möglich ist. Die erfin- dungsgemässe Anordnung erlaubt die Realisierung einer Kupplung auf einfache Art und Weise. Wenn das Hohlrad in axialer Richtung gegenüber der Wellenachse la in Richtung des Lenkrades verschiebbar angeordnet wird, kann auf einfache Weise der Eingriff des Hohlrades 6 mit den Planetenrädern 8, 8' getrennt werden. Dies ist auf einfache Art möglich, wenn das Hohlrad 6 in axialer Richtung verschieblich gelagert wird und mit entsprechenden Antriebsmitteln versehen wird. Beispielsweise können dies mechanische Verstellmittel sein oder aber vorzugsweise elektrische Verstellmittel, wie Hubmagnete, welche beispielsweise das durch eine Feder vorgespannte Hohlrad zurückziehen.Advantageously, the arrangement relative to the steering shaft 1 is provided with a clutch, so that if the -7- Steering aid or if this is not in operation, normal steering is possible without great effort. The arrangement according to the invention allows a coupling to be implemented in a simple manner. If the ring gear is arranged to be displaceable in the axial direction with respect to the shaft axis la in the direction of the steering wheel, the engagement of the ring gear 6 with the planet wheels 8, 8 'can be separated in a simple manner. This is possible in a simple manner if the ring gear 6 is displaceably mounted in the axial direction and is provided with appropriate drive means. For example, these can be mechanical adjustment means or, preferably, electrical adjustment means, such as lifting magnets, which, for example, retract the ring gear biased by a spring.
Das Sonnenrad bzw. der Ritzel des Planetengetriebes 40 ist auf der Rotorwelle 13 des Antriebsmotores 30 angeordnet und ist drehbar gelagert 11, 15, in Richtung der Wellenachse la. Der Rotor 17 der Elektromotors 30 ist an der Rotorwelle 13 beispielsweise mit einem Halteflansch befestigt. Die Rotorwelle 13 ist vorteilhafterweise mit einem Anlauflager 21 gegenüber dem Gehäusedeckel 4 axial gesichert. Der Rotor rotiert zwischen zwei im Gehäuse 3 angeordneten Statoren 18, 18' und nimmt vorzugsweise Permanentmagnete auf. Hohe Drehmomente, rasches Ansprechverhalten und geringe Bauform kann insbesondere erreicht werden, wenn der Antriebsmotor als Scheibenläufermotor ausgebildet ist. Ein bürstenloser bzw. ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor gewährleistet hierbei die hohe notwendige Betriebssicherheit, wie sie bei Lenkhilfen gefordert wird. Besonders geeignet für die vorliegende Anwendung sind Scheibenläufermotoren, welche insbesondere auf der Rotorscheibe 17 Permanentmagnete hoher Energiedichte enthalten. Solche Permanentmagnete sind vor- -8- zugsweise selten Erdmagnete wie vom Typ Kobalt-Samarium oder Neodym. Der Motorantrieb wird beispielsweise über moderne Choppersteuerungen betrieben, welche es beispielsweise erlauben, das Ansprechverhalten entsprechend den Bedürfnissen des Fahrzeuglenkers anzupassen. Solche Systeme können mit äusserst hohem Wirkungsgrad betrieben werden. Ausserdem ist es, wie erwähnt, möglich, in axialer Richtung die Baubreite sehr gering zu halten, insbesondere geringer als 70 mm, wobei sogar weniger als 60 mm möglich ist bei entsprechend optimierter Ausführung. Da das Gehäuse 3 einige Umdrehungen entsprechend der Lenkdrehungen mitdreht, sind für die Versorgung des Antriebsmotores 30 entsprechend mitdrehende Versorgungsleitungen vorzusehen. The sun gear or the pinion of the planetary gear 40 is arranged on the rotor shaft 13 of the drive motor 30 and is rotatably mounted 11, 15 in the direction of the shaft axis la. The rotor 17 of the electric motor 30 is fastened to the rotor shaft 13, for example with a holding flange. The rotor shaft 13 is advantageously axially secured with a thrust bearing 21 with respect to the housing cover 4. The rotor rotates between two stators 18, 18 'arranged in the housing 3 and preferably accommodates permanent magnets. High torques, quick response and a small design can be achieved in particular if the drive motor is designed as a disc rotor motor. A brushless or an electronically commutated DC motor ensures the high level of operational safety required by steering aids. Disk rotor motors, which contain permanent magnets of high energy density in particular on the rotor disk 17, are particularly suitable for the present application. Such permanent magnets are -8- Rarely earth magnets like cobalt samarium or neodymium. The motor drive is operated, for example, via modern chopper controls, which, for example, allow the response behavior to be adapted to the needs of the vehicle driver. Such systems can be operated with extremely high efficiency. In addition, as mentioned, it is possible to keep the overall width very small in the axial direction, in particular less than 70 mm, and even less than 60 mm is possible with a correspondingly optimized design. Since the housing 3 rotates a few revolutions in accordance with the steering rotations, correspondingly rotating supply lines must be provided for the supply of the drive motor 30.

Claims

9Patentansprüche 9 Patent claims
1. Lenkhilfe für Kraftfahrzeuge mit einer koaxial zur Lenkwellenachse angeordneten Antriebseinheit (30, 40) bestehend aus einer Kombination eines scheibenförmigen Elektromo¬ tors (30) mit einem Planetengetriebe (40), welches zwischen dem Rotor (17) des Motors (30) und der Lenkwelle (1) eine Wirkverbindung aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwelle (1) von der Antriebseinheit (30, 40) entlang der Lenkwellenachse unterbrochen wird.1. steering for motor vehicles with a coaxially arranged to the steering shaft axis drive unit (30, 40) consisting of a combination of a disc-shaped Elektromo ¬ gate (30) with a planetary gear (40) disposed between the rotor (17) of the motor (30) and the Steering shaft (1) has an operative connection, characterized in that the steering shaft (1) is interrupted by the drive unit (30, 40) along the steering shaft axis.
2. Lenkhilfe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (30) von einem scheibenförmigen Gehäuse (3, 4) aufgenommen wird, wobei der Stator (18) am Gehäuse (3, 4) fixiert ist und der Rotor (17) mit einer Rotorwelle (13) um die Wellenachse (la) drehbar über ein Lager (11, 15) gegenüber dem Gehäuse (3) und/oder der Lenkwelle (1) gelagert ist, wobei die Rotorwelle ein Sonnenrad (14) aufnimmt, welches im Eingriff mit einem Planetenrad (8, 8') steht und welches drehbar um eine Lagerachse (9, 9') am Gehäuse (3) gelagert ist und an der Peripherie in ein ortsfestes innenverzahntes Hohlrad (6) eingreift.2. Steering aid according to claim 1, characterized in that the motor (30) is received by a disc-shaped housing (3, 4), the stator (18) on the housing (3, 4) being fixed and the rotor (17) with a The rotor shaft (13) is rotatable about the shaft axis (la) via a bearing (11, 15) relative to the housing (3) and / or the steering shaft (1), the rotor shaft receiving a sun gear (14) which engages with a planet gear (8, 8 ') and which is rotatably mounted about a bearing axis (9, 9') on the housing (3) and on the periphery engages in a stationary internally toothed ring gear (6).
3. Lenkhilfe nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrieb der Antriebseinheit3. Steering aid according to one of the preceding claims, characterized in that the output of the drive unit
(30, 40) in Wellenachsenrichtung (la) auf der, der Lenkwelle (1) abgekehrten Seite des Gehäuses (3, 4) angeordnet ist und vorzugsweise eine Gelenkgabel (2) aufweist zur Kopplung mit dem Lenkgestänge, beispielsweise über ein Kardangelenk.(30, 40) in the shaft axis direction (la) is arranged on the side of the housing (3, 4) facing away from the steering shaft (1) and preferably has an articulated fork (2) for coupling to the steering linkage, for example via a universal joint.
4. Lenkhilfe nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (6) Mittel aufweist zur Fixierung, beispielsweise an einer Fahrzeugkarosserie, 1 0 wobei die Mittel trennbar, beispielsweise als Kupplung oder als Hubmagnet, ausgeführt sind oder ortsfest sind.4. Steering aid according to one of the preceding claims, characterized in that the ring gear (6) has means for fixing, for example on a vehicle body, 1 0 wherein the means are separable, for example as a clutch or as a solenoid, or are stationary.
5. Lenkhilfe nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) gegenüber dem Hohlrad (6) über ein Lager (10), insbesondere einem rollenden Lager wie ein Kugellager, gelagert ist, vorzugsweise im Bereich des Lenkwellenanschlusses ans Gehäuse (3) .5. Steering aid according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (3) relative to the ring gear (6) via a bearing (10), in particular a rolling bearing such as a ball bearing, is mounted, preferably in the region of the steering shaft connection to the housing (3rd ).
6. Lenkhilfe nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (6) die Lenkwelle (1) mindestens teilweise um- schliesst und dazwischen vorzugsweise Gleitlagermittel (12, 20) vorgesehen sind.6. Steering aid according to claim 5, characterized in that the ring gear (6) at least partially surrounds the steering shaft (1) and preferably slide bearing means (12, 20) are provided in between.
7. Lenkhilfe nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (30) als elektronisch kommutierter Motor ausgebildet ist, vorzugsweise als Scheibenläufer-Motor .7. Steering aid according to one of the preceding claims, characterized in that the motor (30) is designed as an electronically commutated motor, preferably as a disc rotor motor.
8. Lenkhilfe nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (30) Permanentmagnete enthält, vorzugsweise Sel- ten-Erd Magnete wie vom Typ Cobalt-Samarium oder Neodym.8. Steering aid according to claim 7, characterized in that the motor (30) contains permanent magnets, preferably rare earth magnets such as of the cobalt samarium or neodymium type.
9. Lenkhilfe nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die koaxiale Antriebseinheit (30, 40) scheibenförmig ausgebildet ist und die axiale Ausdehnung - 70 mm ist, vorzugsweise - 60 mm ist.9. steering aid according to one of the preceding claims, characterized in that the coaxial drive unit (30, 40) is disc-shaped and the axial extent is - 70 mm, preferably - 60 mm.
10. Lenkhilfe nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) als Planeten- radträger (3) ausgebildet ist und mit der Lenkwelle (1) ver¬ bunden ist, wobei die Planetenräder über seitliche Ausneh- 1 1 mungen (22) am Planetenradträger (3) im Eingriff mit dem10. steering according to any one of the preceding claims characterized in that the housing is formed (3) wheel carrier as planet (3) and is connected to the steering shaft (1) ver ¬, wherein the planet wheels via lateral Ausneh- 1 1 mungen (22) on the planet carrier (3) in engagement with the
Hohlrad (6) stehen.Ring gear (6) stand.
11. Lenkhilfe nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (6) axial entlang der Wellenachse (la) verschiebbar ist, sodass der Eingriff mit den Planetenrädern (8, 8') trennbar ist.11. Steering aid according to one of the preceding claims, characterized in that the ring gear (6) is axially displaceable along the shaft axis (la), so that the engagement with the planet gears (8, 8 ') is separable.
12. Lenkhilfe nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (18, 18') wärmeleitend mit dem Gehäuse (3) verbunden ist und das Gehäuse (3) als Kühlkörper ausgebildet ist. 12. Steering aid according to one of the preceding claims, characterized in that the stator (18, 18 ') is thermally conductively connected to the housing (3) and the housing (3) is designed as a heat sink.
PCT/CH1999/000143 1998-05-01 1999-04-08 Electrically assisted steering boost WO1999057000A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH989/98 1998-05-01
CH98998 1998-05-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1999057000A1 true WO1999057000A1 (en) 1999-11-11

Family

ID=4199882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CH1999/000143 WO1999057000A1 (en) 1998-05-01 1999-04-08 Electrically assisted steering boost

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO1999057000A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3042330A1 (en) * 2015-10-12 2017-04-14 Whylot POWER ASSISTED STEERING OF A MOTOR VEHICLE WITH AN ELECTROMAGNETIC ENGINE WITH AN AXIAL MAGNETIC FLUX AND AN ELECTRICAL POWER SUPPLY OF THE STATORS OF THE MOTOR BEING PARALLEL TO REDUNDANCY
EP3225506A1 (en) * 2016-03-29 2017-10-04 Showa Corporation Steering device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0124790A1 (en) * 1983-05-05 1984-11-14 The Bendix Corporation Electrical power assisted steering mechanism
WO1998012097A1 (en) * 1996-09-18 1998-03-26 Krupp Presta Ag Electrically assisted steering booster

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0124790A1 (en) * 1983-05-05 1984-11-14 The Bendix Corporation Electrical power assisted steering mechanism
WO1998012097A1 (en) * 1996-09-18 1998-03-26 Krupp Presta Ag Electrically assisted steering booster

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3042330A1 (en) * 2015-10-12 2017-04-14 Whylot POWER ASSISTED STEERING OF A MOTOR VEHICLE WITH AN ELECTROMAGNETIC ENGINE WITH AN AXIAL MAGNETIC FLUX AND AN ELECTRICAL POWER SUPPLY OF THE STATORS OF THE MOTOR BEING PARALLEL TO REDUNDANCY
FR3042329A1 (en) * 2015-10-12 2017-04-14 Whylot POWER ASSISTED STEERING OF A MOTOR VEHICLE WITH AN ELECTROMAGNETIC MOTOR WITH MAGNETIC FLUX
WO2017064375A1 (en) 2015-10-12 2017-04-20 Whylot Sas Power-assisted steering of a motor vehicle with an electromagnetic motor with axial magnetic flux and an electrical power supply of the stators of the motor in parallel to redundancy
CN108141122A (en) * 2015-10-12 2018-06-08 万络机电公司 With axial magnetic flux electromagnetic motor and for motor stator parallel redundancy power supply motor vehicles power steering system
EP3225506A1 (en) * 2016-03-29 2017-10-04 Showa Corporation Steering device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4421428C1 (en) Planetary gearing esp. for electric drive of road vehicle wheel
EP1212825B1 (en) Drive for adjustment devices
EP1934082B1 (en) Superimposed steering system comprising a mechanical return level
DE102014118429B4 (en) Steering device for use in a solar tracking system
WO2011131725A1 (en) Motor-gear unit
WO2006039825A1 (en) Device for superimposing rotational speeds for a steering system
EP1013534B1 (en) Electrical power steering especially for motor vehicles
DE10104591B4 (en) Engine with clutch
DE19748201C1 (en) Hub drive arrangement
WO2007036333A1 (en) Drive unit having optimized cooling
DE69819826T2 (en) POWER CONTROL SYSTEM
DE102017105442A1 (en) gearmotor
EP1104378B1 (en) Electrically assisted steering booster with a compact planetary gear
WO1995024761A1 (en) Electric motor
EP0716242B1 (en) Electric motor drive of a friction coupling
DE102004052562B3 (en) Motor vehicle steering with superposition gear
WO2005021915A1 (en) Drive system for regulating devices in motor vehicles
EP1099063B1 (en) Engine-transmission unit
EP1165357B1 (en) Electrically supported steering boost with compact spur gear arrangement
DE202005020624U1 (en) Electrical drive unit for industrial truck, has steering and traction motors coaxially arranged relative to each another, where traction motor includes drive shaft connected with fan, which blows air along outer wall in radial direction
EP0927128A1 (en) Electrically assisteds steering booster
WO1999057000A1 (en) Electrically assisted steering boost
DE19909489B4 (en) top drive
EP2130742B1 (en) Superimposed steering with braking mechanism
DE102007044078A1 (en) Electric motor i.e. electronically commutated-direct current external rotor motor, for motor vehicle i.e. bicycle with electric drive, has planetary gear with base that is connected with drive shaft

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BR CN IN JP KR US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: KR

122 Ep: pct application non-entry in european phase