WO2006002790A1 - Superimposed steering system - Google Patents

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WO2006002790A1
WO2006002790A1 PCT/EP2005/006611 EP2005006611W WO2006002790A1 WO 2006002790 A1 WO2006002790 A1 WO 2006002790A1 EP 2005006611 W EP2005006611 W EP 2005006611W WO 2006002790 A1 WO2006002790 A1 WO 2006002790A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
steering
pinion shaft
gear
actuator
superposition
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/006611
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernd Heintel
Christian Mosler
Original Assignee
Daimlerchrysler 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 Daimlerchrysler Ag filed Critical Daimlerchrysler Ag
Publication of WO2006002790A1 publication Critical patent/WO2006002790A1/en

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    • 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
    • B62D5/008—Changing the transfer ratio between the steering wheel and the steering gear by variable supply of energy, e.g. by using a superposition gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16—Steering columns
    • B62D1/166—Means changing the transfer ratio between steering wheel and steering gear

Definitions

  • the invention relates to a superposition steering system according to the preamble of claim 1.
  • a superposition steering with a superposition device is known.
  • the steering wheel angle generated by the steering operation of the steering wheel and an additional angle generated by an actuator are superimposed by the superposition means to an output angle. According to the output angle of the steering angle is set to the steerable vehicle wheels.
  • the basic idea of the invention is to connect the input and output of the actuator to one another via a gear, wherein the gearbox comprises a worm gear rotatably connected to the power motor and a crown gear arranged coaxially to the steering column, and the worm gear and the crown gear are drive-connected via a pinion shaft.
  • the gearbox comprises a worm gear rotatably connected to the power motor and a crown gear arranged coaxially to the steering column, and the worm gear and the crown gear are drive-connected via a pinion shaft.
  • An embodiment of the invention provides for rotatably supporting the pinion shaft in a pinion shaft carrier rotatably connected to the steering handle.
  • About the bearing of the steering handle introduced into the steering column and transmitted to the pinion shaft carrier and the pinion shaft as a lateral force steering angle is transmitted to the crown wheel. Since the worm wheel can not be driven by the pinion shaft due to the geometry of the teeth, rotation of the pinion shaft occurs only when the worm shaft is driven by the power motor. In this respect, when the power steering motor is inactive, the steering angle between input and output of the actuator is transmitted 1: 1. Only with an active auxiliary motor occurs an increase or decrease in the steering gear applied to the steering angle.
  • a further embodiment of the invention provides to design the pinion shaft carrier in two parts.
  • a multi-part design of the pinion shaft carrier offers advantages in terms of the realization of the bearing of the pinion shaft and the support of the bearing on the pinion shaft carrier. Particularly advantageous is a two-part, in particular half-execution.
  • the pinion shaft carrier halves may be formed symmetrically, whereby the superposition steering can be made very efficient due to high common parts number.
  • the pinion shaft has a spindle-shaped in the contact area with the worm wheel Outer contour on. In the area of this spindle-shaped outer contour, the pinion shaft is toothed with the worm wheel. Together with the gear pair pinion shaft / crown, it is possible to minimize an acting in the axial direction in the pinion shaft force and thus to use for the storage of the pinion shaft simple needle or ball bearings without complex storage settings.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a schematic diagram
  • FIG. 2 shows a cross section through an actuator of the superposition steering according to the invention
  • Fig. 3 is a view acc. Fig. 2 an alternative
  • a not-shown vehicle has a superposition steering 1 with hydraulic
  • Servo support 2 on.
  • steered vehicle wheels 3 via tie rods 4 connected to a rack 5 which coaxially merges into the piston rod 6 arranged as a servomotor double-acting piston-cylinder unit 7 and is connected to the piston rod 6.
  • the rack 5 meshes with a pinion 9, which is drivingly connected via a steering column 15 with a steering handle 19 in the form of a steering wheel.
  • a torsionally elastic element 20 is arranged so that between the pinion 9 and steering handle 19, a limited relative rotation may occur, the amount of which is dependent on the transmitted between pinion 9 and steering handle 19 forces and moments.
  • This relative rotation controls a servo valve 21, which is connected on the one hand via motor lines 22 to the two chambers 8a, 8b of the piston-cylinder unit 7 and on the other hand to the pressure side of a hydraulic pump, not shown.
  • the invention is not limited to a hydraulic power assistance 2. Rather, the assistant can also by a. electrically or electromagnetic auxiliary power device are applied. This can act on the rack 5, on a steering gear 10 or on the steering column 15.
  • an actuator 25 is arranged, whose structure in connection with the description of FIG. 2 and FIG. 3 is discussed in more detail.
  • the actuator 25 is connected on the input side via a first portion 16 of the steering column 15 with the steering wheel 19 and the output side via a further portion 17 of the steering column 15 with the steering gear 10.
  • the actuator 25 is connected to the output of a control unit 30.
  • the inputs of the control unit 30 are connected via signal lines 33 with sensors, not shown, the continuously, for example, driving dynamics characteristics such as driving and Determine yaw rate as well as lateral and longitudinal acceleration of the vehicle and steering wheel and wheel position angle.
  • driving dynamics characteristics such as driving and Determine yaw rate as well as lateral and longitudinal acceleration of the vehicle and steering wheel and wheel position angle.
  • the control unit 30 controls the actuator 25 or, better, an auxiliary motor of the actuator 25.
  • Fig. 1 an alternative arrangement of the actuator 25 between the torsionally elastic element 20 and the steering wheel 19 is shown by dashed lines.
  • a worm wheel 35 is arranged coaxially to the steering column 15 in a cylindrical housing 28.
  • the worm wheel 35 is non-rotatably connected to an auxiliary motor, not shown in the figures, for example, a hydraulic motor or an electric motor connected.
  • the auxiliary power motor is supported on a pinion shaft carrier 40 which is designed in several parts, in two parts, in FIG. 2 and FIG. 3, for manufacturing and assembly reasons.
  • the two pinion shaft carrier halves 41,42 are non-positively connected, for example via screw connections.
  • an axial guide for example, in sliding 50 or needle bearings by start-up discs or ball bearings 51 is provided.
  • the pinion shafts 45a, 45b, a pinion 49 which is connected via a corresponding toothing with a coaxial with the worm wheel 35 arranged crown wheel 55 is engaged.
  • the crown wheel 55 is rotatably connected to the actuator output 27.
  • the pinion shaft carrier 40 is shown in two parts in FIG. 2 and FIG. In principle, a one-piece or more than two-piece design is possible.
  • the pinion shaft carrier halves 41,42 are symmetrical. Mirror symmetry is in the case of the embodiment in Figure 2 with respect to a plane 37 which is perpendicular to the longitudinal axes 46a, 46b of the pinion shafts 45a, 45b and through the longitudinal axis 36 of the worm wheel 35. Axial symmetry exists with respect to the longitudinal axis 36 of the worm wheel 35th
  • the pinion shaft carrier halves 41,42 can be manufactured inexpensively.
  • the pinion shaft carrier halves 41,42 are non-positively connected to each other via clamping or screw connections lying outside the plane of the drawing.
  • Pinion shaft carrier 40 is rotated and the steering angle applied to the steering column 15 via the steering handle 19 steering angle, a further steering angle of the actuator 25 is superimposed. Since the auxiliary power motor is operable with opposite directions of rotation, the overlay angle can both increase and reduce the steering angle ultimately applied to the steering gear 10 in relation to the steering angle predetermined via the steering handle 19.

Abstract

The invention relates to a superimposed steering system (1) for superimposing a supplementary angle on the pivoting displacement of a steering handle (19) in relation to a steering gear (10). A steering column (15) links the steering handle (19) to the steering gear (10). An actuator (25) is situated in the steering column, the input (26) of said actuator being connected to the steering handle (19) and the output (27) to the steering gear (10). The actuator (25) comprises an auxiliary motor that is coaxial with the steering column (15) and a self-locking gear (35, 45a, 45b, 55). According to the invention, the gear (35, 45a, 45b, 55) comprises a worm gear (35), which is connected in a rotational manner to the auxiliary motor and a crown gear (55) that is coaxial with the steering column (15), the worm gear (35) and the crown gear (55) having a driven connection by means of a pinion shaft (45a, 45b).

Description

Überlagerungslenkung Superimposed steering
Die Erfindung betrifft eine Überlagerungslenkung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a superposition steering system according to the preamble of claim 1.
Aus der DE 102 20 123 Al ist eine Überlagerungslenkung mit einer Überlagerungseinrichtung bekannt. Der durch die Lenkbetätigung des Lenkrades erzeugte Lenkradwinkel und ein von einem Aktuator erzeugter Zusatzwinkel werden durch die Überlagerungseinrichtung zu einem Ausgangswinkel überlagert. Entsprechend des Ausgangswinkels wird der Lenkwinkel an den lenkbaren Fahrzeugrädern eingestellt.From DE 102 20 123 Al a superposition steering with a superposition device is known. The steering wheel angle generated by the steering operation of the steering wheel and an additional angle generated by an actuator are superimposed by the superposition means to an output angle. According to the output angle of the steering angle is set to the steerable vehicle wheels.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kompakte und günstig zu fertigende Überlagerungslenkung anzugeben, die ein sicheres Verhalten bei Ausfall des Aktuators aufweist.It is an object of the present invention to provide a compact and inexpensive to produce superposition steering, which has a safe behavior in case of failure of the actuator.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.
Grundgedanke der Erfindung ist, den Ein- und Ausgang des Aktuators über ein Getriebe miteinander zu verbinden, wobei das Getriebe ein mit dem Hilfskraftmotor drehfest verbundenes Schneckenrad und ein koaxial zur Lenksäule angeordnetes Kronrad umfasst und das Schneckenrad und das Kronrad über eine Ritzelwelle antriebsverbunden sind. Durch die koaxiale Anordnung des Kronrades und des mit dem Hilfskraftmotor drehfest verbundenen Schneckenrades sowie die Verbindung dieser beiden Getriebeteile durch eine Ritzelwelle ergibt sich eine sehr kompakte Bauform.The basic idea of the invention is to connect the input and output of the actuator to one another via a gear, wherein the gearbox comprises a worm gear rotatably connected to the power motor and a crown gear arranged coaxially to the steering column, and the worm gear and the crown gear are drive-connected via a pinion shaft. By the coaxial Arrangement of the crown wheel and with the auxiliary motor rotatably connected worm wheel and the connection of these two gear parts by a pinion shaft results in a very compact design.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Ritzelwelle in einem mit der Lenkhandhabe drehfest verbundenen Ritzelwellenträger drehbar zu lagern. Über die Lagerung wird der von der Lenkhandhabe in die Lenksäule eingebrachte und auf den Ritzelwellenträger sowie in die Ritzelwelle als Querkraft übertragene Lenkwinkel auf das Kronrad übertragen. Da das Schneckenrad aufgrund der Geometrie der Verzahnung von der Ritzelwelle nicht angetrieben werden kann, tritt eine Rotation der Ritzelwelle nur auf, wenn die Schneckenwelle vom Hilfskraftmotor angetrieben wird. Insofern wird bei inaktivem Hilfskraftmotor der Lenkwinkel zwischen Eingang und Ausgang des Aktuators 1:1 übertragen. Lediglich bei aktivem Hilfskraftmotor tritt eine Erhöhung oder Verringerung des am Lenkgetriebe anliegenden Lenkwinkels auf.An embodiment of the invention provides for rotatably supporting the pinion shaft in a pinion shaft carrier rotatably connected to the steering handle. About the bearing of the steering handle introduced into the steering column and transmitted to the pinion shaft carrier and the pinion shaft as a lateral force steering angle is transmitted to the crown wheel. Since the worm wheel can not be driven by the pinion shaft due to the geometry of the teeth, rotation of the pinion shaft occurs only when the worm shaft is driven by the power motor. In this respect, when the power steering motor is inactive, the steering angle between input and output of the actuator is transmitted 1: 1. Only with an active auxiliary motor occurs an increase or decrease in the steering gear applied to the steering angle.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, den Ritzelwellenträger zweiteilig auszugestalten. Eine mehrteilige Ausführung des Ritzelwellenträgers bietet Vorteile hinsichtlich der Realisierung der Lagerung der Ritzelwelle bzw. der Abstützung der Lagerung am Ritzelwellenträger. Besonders vorteilhaft ist eine zweiteilige, insbesondere hälftige Ausführung. Dabei können die Ritzelwellenträgerhälften symmetrisch ausgebildet sein, wodurch infolge hoher Gleichteileanzahl die Überlagerungslenkung besonders rationell gefertigt werden kann.A further embodiment of the invention provides to design the pinion shaft carrier in two parts. A multi-part design of the pinion shaft carrier offers advantages in terms of the realization of the bearing of the pinion shaft and the support of the bearing on the pinion shaft carrier. Particularly advantageous is a two-part, in particular half-execution. In this case, the pinion shaft carrier halves may be formed symmetrically, whereby the superposition steering can be made very efficient due to high common parts number.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Ritzelwelle im Kontaktbereich mit dem Schneckenrad eine spindelförmige Außenkontur auf. Im Bereich dieser spindelförmigen Außenkontur ist die Ritzelwelle mit dem Schneckenrad verzahnt. Zusammen mit der Verzahnungspaarung Ritzelwelle/Kronrad ist es möglich, eine in axialer Richtung in der Ritzelwelle wirkende Kraft zu minimieren und so für die Lagerung der Ritzelwelle einfache Nadel- oder Kugellager ohne aufwendige Lagereinstellungen zu verwenden.In a further embodiment, the pinion shaft has a spindle-shaped in the contact area with the worm wheel Outer contour on. In the area of this spindle-shaped outer contour, the pinion shaft is toothed with the worm wheel. Together with the gear pair pinion shaft / crown, it is possible to minimize an acting in the axial direction in the pinion shaft force and thus to use for the storage of the pinion shaft simple needle or ball bearings without complex storage settings.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Überlagerungslenkung ergeben sich aus den übrigen abhängigen Patentansprüchen und der nachfolgend anhand zweier Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Überlagerungslenkung näher beschriebenen Zeichnung.Further advantageous embodiments of the superposition steering will become apparent from the remaining dependent claims and the drawings described in more detail below with reference to two embodiments of the superposition steering invention.
Dabei zeigen:Showing:
Fig. 1 eine schaltplanartig schematisierte Darstellung einerFig. 1 is a schematic diagram of a schematic diagram
Überlagerungslenkung in einem Fahrzeug mit einer hydraulischen ServounterStützung, Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Aktuator der erfindungsgemäßen Überlagerungslenkung und Fig. 3 eine Ansicht gem. Fig. 2 einer alternativenSuperimposed steering in a vehicle with a hydraulic power assistance, Fig. 2 shows a cross section through an actuator of the superposition steering according to the invention and Fig. 3 is a view acc. Fig. 2 an alternative
Ausführungsform der erfindungsgemäßenEmbodiment of the invention
Überlagerungslenkung.Superimposed steering.
Gemäß Fig. 1 weist ein nicht näher dargestelltes Fahrzeug eine Überlagerungslenkung 1 mit hydraulischer1, a not-shown vehicle has a superposition steering 1 with hydraulic
Servounterstützung 2 auf. Dabei sind gelenkte Fahrzeugräder 3 über Spurstangen 4 mit einer Zahnstange 5 verbunden, welche gleichachsig in die Kolbenstange 6 eines als Servomotor angeordneten doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Aggregates 7 übergeht bzw. mit der Kolbenstange 6 verbunden ist.Servo support 2 on. Here are steered vehicle wheels 3 via tie rods 4 connected to a rack 5 which coaxially merges into the piston rod 6 arranged as a servomotor double-acting piston-cylinder unit 7 and is connected to the piston rod 6.
Die Zahnstange 5 kämmt mit einem Ritzel 9, welches über eine Lenksäule 15 mit einer Lenkhandhabe 19 in Form eines Lenkhandrads antriebsmäßig verbunden ist. In der Lenksäule 15 ist ein drehelastisches Element 20 angeordnet, so dass zwischen Ritzel 9 und Lenkhandhabe 19 eine begrenzte Relativdrehung auftreten kann, deren Maß von den zwischen Ritzel 9 und Lenkhandhabe 19 übertragenen Kräften und Momenten abhängig ist.The rack 5 meshes with a pinion 9, which is drivingly connected via a steering column 15 with a steering handle 19 in the form of a steering wheel. In the steering column 15 is a torsionally elastic element 20 is arranged so that between the pinion 9 and steering handle 19, a limited relative rotation may occur, the amount of which is dependent on the transmitted between pinion 9 and steering handle 19 forces and moments.
Diese Relativdrehung steuert ein Servoventil 21, welches einerseits über Motorleitungen 22 mit den beiden Kammern 8a, 8b des Kolben-Zylinder-Aggregates 7 und andererseits mit der Druckseite einer nicht dargestellten Hydraulikpumpe angeschlossen ist.This relative rotation controls a servo valve 21, which is connected on the one hand via motor lines 22 to the two chambers 8a, 8b of the piston-cylinder unit 7 and on the other hand to the pressure side of a hydraulic pump, not shown.
Die Erfindung ist nicht auf eine hydraulische Servounterstützung 2 beschränkt. Vielmehr kann die Hilfskraft auch von einer z.B. elektrisch bzw. elektromagnetischen Hilfskrafteinrichtung aufgebracht werden. Diese kann dabei auf die Zahnstange 5, auf ein Lenkgetriebe 10 oder auf die Lenksäule 15 wirken. Die erfindungsgemäßeThe invention is not limited to a hydraulic power assistance 2. Rather, the assistant can also by a. electrically or electromagnetic auxiliary power device are applied. This can act on the rack 5, on a steering gear 10 or on the steering column 15. The inventive
Überlagerungslenkung 1 kann jedoch auch bei Fahrzeugen ohne jegliche Servounterstützung verwirklicht werden.However, superimposed steering 1 can also be realized in vehicles without any power assistance.
Zwischen dem Ritzel 9 und dem drehelastischen Element 20 ist ein Aktuator 25 angeordnet, auf dessen Aufbau im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 2 und der Fig. 3 näher eingegangen wird.Between the pinion 9 and the torsionally elastic element 20, an actuator 25 is arranged, whose structure in connection with the description of FIG. 2 and FIG. 3 is discussed in more detail.
Der Aktuator 25 ist eingangsseitig über einen ersten Abschnitt 16 der Lenksäule 15 mit dem Lenkrad 19 und ausgangsseitig über einen weiteren Abschnitt 17 der Lenksäule 15 mit dem Lenkgetriebe 10 verbunden.The actuator 25 is connected on the input side via a first portion 16 of the steering column 15 with the steering wheel 19 and the output side via a further portion 17 of the steering column 15 with the steering gear 10.
Über eine Signalleitung 33 ist der Aktuator 25 mit dem Ausgang einer Steuereinheit 30 verbunden. Die Eingänge der Steuereinheit 30 wiederum sind über Signalleitungen 33 mit nicht dargestellten Sensoren verbunden, die kontinuierlich beispielsweise fahrdynamische Kenngrößen wie Fahr- und Giergeschwindigkeit sowie Quer- und Längsbeschleunigung des Fahrzeugs und Lenkrad- und Radstellungswinkel ermitteln. Abhängig von diesen Kenngrößen steuert die Steuereinheit 30 den Aktuator 25 oder besser einen Hilfskraftmotor des Aktuators 25.Via a signal line 33, the actuator 25 is connected to the output of a control unit 30. The inputs of the control unit 30 in turn are connected via signal lines 33 with sensors, not shown, the continuously, for example, driving dynamics characteristics such as driving and Determine yaw rate as well as lateral and longitudinal acceleration of the vehicle and steering wheel and wheel position angle. Depending on these characteristics, the control unit 30 controls the actuator 25 or, better, an auxiliary motor of the actuator 25.
In Fig. 1 ist auch eine alternative Anordnung des Aktuators 25 zwischen dem drehelastischen Element 20 und dem Lenkrad 19 strichliert dargestellt.In Fig. 1, an alternative arrangement of the actuator 25 between the torsionally elastic element 20 and the steering wheel 19 is shown by dashed lines.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Aktuator 25 der erfindungsgemäßen Überlagerungslenkung 1. In einem zylindrischen Gehäuse 28 ist koaxial zur Lenksäule 15 ein Schneckenrad 35 angeordnet. Dabei ist das Schneckenrad 35 drehfest mit einem in den Figuren nicht dargestellten Hilfskraftmotor, beispielsweise einem hydraulischen Motor oder einem Elektromotor, verbunden.2 shows a cross section through the actuator 25 of the overlay steering system 1 according to the invention. A worm wheel 35 is arranged coaxially to the steering column 15 in a cylindrical housing 28. In this case, the worm wheel 35 is non-rotatably connected to an auxiliary motor, not shown in the figures, for example, a hydraulic motor or an electric motor connected.
Der Hilfskraftmotor stützt sich an einem Ritzelwellenträger 40 ab, der mehrteilig, in Figur 2 und Figur 3 aus Herstellungs- und Montagegründen zweigeteilt ausgeführt ist. Dabei sind die beiden Ritzelwellenträgerhälften 41,42 kraftschlüssig, beispielsweise über Verschraubungen, miteinander verbunden. Der Ritzelwellenträger 40 ist, wie auch das Gehäuse 28 des Aktuators 25, mit dem Aktuatoreingang 26 drehfest verbunden.The auxiliary power motor is supported on a pinion shaft carrier 40 which is designed in several parts, in two parts, in FIG. 2 and FIG. 3, for manufacturing and assembly reasons. The two pinion shaft carrier halves 41,42 are non-positively connected, for example via screw connections. The pinion shaft carrier 40, as well as the housing 28 of the actuator 25, rotatably connected to the Aktuatoreingang 26.
In Ausnehmungen der Ritzelwellenträgerhälften 41,42, beispielsweise Bohrungen sind zwei Ritzelwellen 45a, 45b drehbeweglich mit geringem axialem Spiel mittels zweier Nadellager 50 radial gelagert. Dabei sind die Ritzelwellen 45a, 45b parallel zueinander angeordnet und ihre Längsachsen 46a, 46b liegen in einer Ebene, die senkrecht zur Längsachse 18 der Lenksäule 15 in der Zeichnungsebene liegt. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Figur 2 erfolgt die Lagerung in der Ausführungsform gemäß Figur 3 durch ein Nadel- 50 und ein Kugellager 51, wobei letzteres ein verhältnismäßig großes Lagerspiel aufweist, um ein Klemmen bei der Montage der beiden Ritzelwellenträgerhälften 41,42 zu vermeiden.In recesses of the Ritzelwellenträgerhälften 41,42, such as holes are two pinion shafts 45a, 45b rotatably supported by two needle bearings 50 radially movable with little axial play. The pinion shafts 45a, 45b are arranged parallel to one another and their longitudinal axes 46a, 46b lie in a plane which is perpendicular to the longitudinal axis 18 of the steering column 15 in the plane of the drawing. In contrast to the embodiment according to Figure 2, the storage in the embodiment of Figure 3 by a needle 50 and a ball bearing 51, the latter has a relatively large bearing clearance to avoid jamming during assembly of the two pinion shaft carrier halves 41,42.
Eine axiale Führung erfahren die Ritzelwellen 45a, 45b vorwiegend durch das Schneckenrad 35, mit dem sie in einem spindelförmigen Kontaktbereich 47 der Ritzelwellen 45a, 45b verzahnt sind. Bei Ausführungsformen ohne spindelförmige Einschnürung der Ritzelwellen 45a, 45b ist hingegen eine axiale Führung, beispielsweise bei Gleit- 50 oder Nadellagern durch AnlaufScheiben oder durch Kugellager 51 vorgesehen.An axial guidance learn the pinion shafts 45a, 45b mainly by the worm wheel 35, with which they are toothed in a spindle-shaped contact region 47 of the pinion shafts 45a, 45b. In embodiments without spindle-shaped constriction of the pinion shafts 45a, 45b, however, an axial guide, for example, in sliding 50 or needle bearings by start-up discs or ball bearings 51 is provided.
An jeweils einem axialen Ende 48 weisen die Ritzelwellen 45a, 45b ein Ritzel 49 auf, welches über eine entsprechende Verzahnung mit einem koaxial zum Schneckenrad 35 angeordneten Kronrad 55 in Eingriff steht. Das Kronrad 55 ist drehfest mit dem Aktuatorausgang 27 verbunden.At each one axial end 48, the pinion shafts 45a, 45b, a pinion 49 which is connected via a corresponding toothing with a coaxial with the worm wheel 35 arranged crown wheel 55 is engaged. The crown wheel 55 is rotatably connected to the actuator output 27.
Aufgrund der gegenüber der Längsachse 36 des Schneckenrades 35 außermittig angeordneten Ritzelwellen 45a, 45b, ergibt sich beim Kronrad 55 eine Schrägverzahnung 56. Diese ist in Abstimmung mit der Verzahnung der Paarung Schneckenrad 35/Ritzelwelle 45a; 45b so ausgelegt, dass sich auftretende Axialschübe möglichst gegenseitig aufheben und allenfalls geringe axiale Kräfte vom Kronrad 55 bzw. vom Schneckenrad 35 in die Ritzelwellen 45a, 45b eingeleitet und am Ritzelwellenträger 40 abgestützt werden.Due to the eccentric with respect to the longitudinal axis 36 of the worm wheel 35 arranged pinion shafts 45a, 45b, results in the crown wheel 55, a helical gear 56. This is in coordination with the teeth of the pairing worm 35 / pinion shaft 45a; 45b designed so that occurring axial thrusts as possible cancel each other and at most low axial forces from the crown wheel 55 and the worm wheel 35 in the pinion shafts 45a, 45b introduced and supported on the pinion shaft carrier 40.
Prinzipiell ist auch ein Getriebeaufbau des Aktuators 25 mit nur einer Ritzelwelle 45a;45b möglich, da eine Relativverdrehung zwischen Ritzelwellenträger 40 und Kronrad 55 nur dann auftreten kann, wenn eine Drehbewegung vom Schneckenrad 35 auf diese Ritzelwelle 45a; 45b übertragen wird. In umgekehrter Richtung greift die Selbsthemmung eines Schneckengetriebes.In principle, a gear construction of the actuator 25 with only one pinion shaft 45a, 45b is possible, since a relative rotation between the pinion shaft carrier 40 and crown wheel 55 can only occur if a rotational movement from the worm wheel 35 to this pinion shaft 45a; 45b transmitted becomes. In the opposite direction, the self-locking of a worm gear engages.
Der Ritzelwellenträger 40 ist in Figur 2 und Figur 3 jeweils zweigeteilt dargestellt. Prinzipiell ist auch eine einteilige oder mehr als zweiteilige Ausführung möglich.The pinion shaft carrier 40 is shown in two parts in FIG. 2 and FIG. In principle, a one-piece or more than two-piece design is possible.
Die Ritzelwellenträgerhälften 41,42 sind symmetrisch ausgebildet. Spiegelbildliche Symmetrie besteht im Fall des Ausführungsbeispiels in Figur 2 hinsichtlich einer Ebene37 , die senkrecht zu den Längsachsen 46a, 46b der Ritzelwellen 45a, 45b und durch die Längsachse 36 des Schneckenrades 35 verläuft. Achssymmetrie besteht hinsichtlich der Längsachse 36 des Schneckenrades 35.The pinion shaft carrier halves 41,42 are symmetrical. Mirror symmetry is in the case of the embodiment in Figure 2 with respect to a plane 37 which is perpendicular to the longitudinal axes 46a, 46b of the pinion shafts 45a, 45b and through the longitudinal axis 36 of the worm wheel 35. Axial symmetry exists with respect to the longitudinal axis 36 of the worm wheel 35th
Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 besteht zwischen den Ritzelwellenträgerhälften 41,42 aufgrund der unterschiedlichen Lagerungsarten an den beiden Ritzelwellenenden 48 lediglich Achssymmetrie hinsichtlich der Längsachse 36 des Schneckenrades 35.In the exemplary embodiment according to FIG. 3, due to the different types of bearing on the two pinion shaft ends 48, axial symmetry only exists between the pinion shaft carrier halves 41, 42 with respect to the longitudinal axis 36 of the worm wheel 35.
Aufgrund der Symmetrien können die Ritzelwellenträgerhälften 41,42 kostengünstig gefertigt werden. In beiden Ausführungsbeispielen sind die Ritzelwellenträgerhälften 41,42 über außerhalb der Zeichnungsebene liegende Klemm- bzw. Schraubverbindungen miteinander kraftschlüssig verbunden.Due to the symmetries, the pinion shaft carrier halves 41,42 can be manufactured inexpensively. In both embodiments, the pinion shaft carrier halves 41,42 are non-positively connected to each other via clamping or screw connections lying outside the plane of the drawing.
Die Vorteile einer Überlagerungslenkung 1 mit einem Schneckengetriebe 35, 45a, 45b sind folgende:The advantages of a superposition steering 1 with a worm gear 35, 45a, 45b are the following:
Wird das Schneckenrad 35 nicht durch den Hilfskraftmotor angetrieben, findet keine Relativbewegung zwischen Schneckenrad 35 und Ritzelwellen 45a, 45b und aufgrund der Sperrwirkung eines Schneckengetriebes 35, 45a, 45b somit auch keine (zumindest rotatorische) Relativbewegung zwischen Ritzelwellen 45a, 45b und Ritzelwellenträger 40 statt. Daher kann auch keine Relativbewegung zwischen Ritzelwellenträger 40 und Kronrad 55 auftreten. Dies ist gleichbedeutend damit, dass der Eingang 26 und der Ausgang 27 des Aktuators 25 starr miteinander verbunden sind.If the worm wheel 35 is not driven by the auxiliary power motor, no relative movement between worm wheel 35 and pinion shafts 45a, 45b and thus no (at least rotary) relative movement between pinion shafts 45a, 45b and pinion shaft carrier 40 takes place due to the blocking effect of a worm gear 35, 45a, 45b. Therefore can also no relative movement between pinion shaft carrier 40 and crown wheel 55 occur. This is equivalent to the fact that the input 26 and the output 27 of the actuator 25 are rigidly interconnected.
Wird jedoch das Schneckenrad 35 vom Hilfskraftmotor angetrieben, so werden die Ritzelwellen 45a, 45b jeweils um den gleichen Winkel, jedoch gegenläufig zueinander verdreht. Dadurch wird das Kronrad 55 in Relation zumHowever, if the worm wheel 35 is driven by the power motor, the pinion shafts 45a, 45b are rotated by the same angle, but in opposite directions. As a result, the crown wheel 55 in relation to
Ritzelwellenträger 40 verdreht und dem über die Lenkhandhabe 19 auf die Lenksäule 15 aufgebrachten Lenkwinkel wird ein weiterer Lenkwinkel vom Aktuator 25 überlagert. Da der Hilfskraftmotor mit entgegengesetzten Drehrichtungen betreibbar ist, kann der Überlagerungswinkel den letztlich am Lenkgetriebe 10 anliegenden Lenkwinkel im Verhältnis zum über die Lenkhandhabe 19 vorgegebenen Lenkwinkel sowohl erhöhen als auch reduzieren.Pinion shaft carrier 40 is rotated and the steering angle applied to the steering column 15 via the steering handle 19 steering angle, a further steering angle of the actuator 25 is superimposed. Since the auxiliary power motor is operable with opposite directions of rotation, the overlay angle can both increase and reduce the steering angle ultimately applied to the steering gear 10 in relation to the steering angle predetermined via the steering handle 19.
Im Falle des Ausfalls des Hilfskraftmotors ist ohne zeitliche Verzögerung infolge der Sperrwirkung des Schneckengetriebes 35, 45a, 45b eine starre Verbindung zwischen Eingang 26 und Ausgang 27 des Aktuators 25 gegeben. In the case of failure of the auxiliary motor, a rigid connection between input 26 and output 27 of the actuator 25 is given without time delay due to the blocking effect of the worm gear 35, 45 a, 45 b.

Claims

Patentansprüche claims
1. Überlagerungslenkung zur Überlagerung einer Schwenkbewegung zwischen einer Lenkhandhabe und einem Lenkgetriebe mit einem Zusatzwinkel mit:1. Overhead steering for superposition of a pivoting movement between a steering handle and a steering gear with an additional angle with:
- einer Lenksäule, die die Lenkhandhabe mit dem Lenkgetriebe verbindet und- A steering column, which connects the steering handle with the steering gear and
- einem Aktuator, dessen Eingang über einen ersten Lenksäulenabschnitt mit der Lenkhandhabe und dessen Ausgang über einen weiteren Lenksäulenabschnitt mit dem Lenkgetriebe verbunden ist, wobei der Aktuator einen koaxial zur Lenksäule angeordneten Hilfskraftmotor und ein selbsthemmendes Getriebe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (35, 45a, 45b, 55) ein mit dem Hilfskraftmotor drehfest verbundenes Schneckenrad (35) und ein koaxial zu einem Abschnitt (16,17) zur Lenksäule (15) angeordnetes Kronrad (55) umfasst, wobei das Schneckenrad (35) und das Kronrad (55) über eine Ritzelwelle (45a;45b) antriebsverbunden sind.- An actuator whose input is connected via a first steering column section with the steering handle and the output via a further steering column section with the steering gear, wherein the actuator comprises a coaxial with the steering column arranged auxiliary motor and a self-locking gear, characterized in that the transmission (35, 45a, 45b, 55) comprises a worm wheel (35) connected in a rotationally fixed manner to the auxiliary motor and a crown wheel (55) arranged coaxially to a section (16, 17) relative to the steering column (15), the worm gear (35) and the crown wheel (55 ) are drive-connected via a pinion shaft (45a, 45b).
2. Überlagerungslenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ritzelwelle (45a; 45b) in einem mit der Lenkhandhabe (19) drehfest verbundenen Ritzelwellenträger (40) drehbar gelagert ist.2. superposition steering system according to claim 1, characterized in that the pinion shaft (45 a, 45 b) in one with the Steering handle (19) rotatably connected pinion shaft carrier (40) is rotatably mounted.
3. Überlagerungslenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ritzelwellenträger (40) zweiteilig ausgestaltet ist.3. superposition steering system according to claim 2, characterized in that the pinion shaft carrier (40) is designed in two parts.
4. Überlagerungslenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ritzelwellenträgerhälften (41,42) zueinander symmetrisch gestaltet sind.4. superposition steering system according to claim 3, characterized in that the pinion shaft carrier halves (41,42) are designed to be symmetrical to each other.
5. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ritzelwelle (45a;45b) im Kontaktbereich (47) mit dem Schneckenrad (35) eine spindelförmige Außenkontur aufweist.5. superimposed steering system according to one of claims 2 to 4, characterized in that the pinion shaft (45a, 45b) in the contact region (47) with the worm wheel (35) has a spindle-shaped outer contour.
6. Überlagerungslenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ritzelwelle (45a;45b) über Kugel- (51) und/oder Nadellager (50) im Ritzelwellenträger (40) gelagert ist.6. Overhead steering system according to one of claims 2 to 5, characterized in that the pinion shaft (45a, 45b) via ball (51) and / or needle bearing (50) in the pinion shaft carrier (40) is mounted.
7. Überlagerungslenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (35, 45a, 45b, 55) zwei parallel zueinanderliegende Ritzelwellen (45a, 45b) aufweist. 7. superimposed steering system according to claim 1, characterized in that the transmission (35, 45 a, 45 b, 55) has two mutually parallel pinion shafts (45 a, 45 b).
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