WO2011154435A1 - Servolenkung - Google Patents

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WO2011154435A1
WO2011154435A1 PCT/EP2011/059454 EP2011059454W WO2011154435A1 WO 2011154435 A1 WO2011154435 A1 WO 2011154435A1 EP 2011059454 W EP2011059454 W EP 2011059454W WO 2011154435 A1 WO2011154435 A1 WO 2011154435A1
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WO
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power steering
steering system
axially
damping
damping device
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PCT/EP2011/059454
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Wolfgang Runge
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Robert Bosch Automotive Steering GmbH
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ZF Lenksysteme GmbH
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Publication date
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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
    • B62D5/0442—Conversion of rotational into longitudinal movement
    • B62D5/0445—Screw drives
    • B62D5/0448—Ball nuts
    • 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
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    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/527—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to vibration and noise
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
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    • F16C2326/24—Steering systems, e.g. steering rods or columns
    • 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
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts

Definitions

  • the invention relates to a power steering, in particular a power steering system for a vehicle, with a, driven by a servo motor motion screw from a substantially axially immovably mounted in a frame nut and an axially displaceable component, according to the preamble of
  • Power steering systems in particular electric power steering systems in passenger cars whose servo motor transmits rotational speed and torque via a traction mechanism to a nut, in particular a recirculating ball nut, are known from the prior art.
  • a servo motor and driven by the nut toothed rack or its spindle portion is often arranged axially parallel.
  • DE 103 10 492 A1 describes an electric power steering system with an electric motor mounted axially displaceably in a steering gear housing
  • the component is formed as a rack and a
  • Ball screw of the component is mounted in engagement with a nut thread of an axially immovable in the frame formed as a steering gear housing.
  • the nut is rotatably connected to a pulley of a traction mechanism between the servo motor and the motion screw thus formed.
  • the nut is supported by a radial bearing, a rolling bearing, on the steering gear housing and stored.
  • the radial bearing is often formed as a four-point bearing, as in particular axial forces are to be absorbed.
  • An inner ring of the rolling bearing is supported axially on the components mounted on the nut, such as the pulley and on a stop in the form of a ring or snap ring.
  • the present invention seeks to provide a power steering, the airborne sound radiation is reduced by simple means to a minimum and their installation yet simple and their operation is extremely accurate.
  • Damping device converts sound energy into heat. The sound energy is eliminated by absorption by the damping device.
  • damping device enables the provision of damping forces which always acts opposite to the instantaneous speed direction even with superimposed vibrations and thus is able to extract mechanical energy from the mechanical power steering system in each operating phase.
  • the radial bearings used in a power steering for supporting a nut are usually rolling bearings and in particular four-point bearings, it being expedient between an outer ring and the bearing nest for the radial bearing
  • damping device which is preferably elastic and not deformed in the sense of elastomeric behavior during operation of the power steering.
  • the damping device is according to the invention in a radial bearing preferably arranged around the circumference of an outer ring axially and radially between the radial bearing and the bearing nest on the frame. It may also be appropriate, the
  • Damping device to form by at least one placed around the circumference of the inner ring of the radial bearing in the radial and axial direction damping element. In this way, all contact surfaces between the radial bearing and its environment from bearing nest and nut can be provided with the damping device.
  • Damping device is particularly preferably formed as a ring or annular element with broken in its tangential direction around the radial bearing structure.
  • the annular damping element preferably encloses the axial end faces of the inner ring and outer ring and also the radial
  • the damping element is preferably formed as a one-piece component, which is clipped onto the corresponding bearing ring or otherwise positively or force-locking or cohesively or fixed with a combined connection of the three types of connection to the respective bearing ring. It may be expedient to form the damping element also in several pieces, such. in the manner of, the outer surfaces of the outer ring and inner ring - relative to the radial bearing in total - as radially separate halves or parts of a
  • the damping element halves of the damping elements can also be interconnected with bridging elements made of the same material from which the damping elements are formed.
  • a constructive measure is specified to mount the damping device quickly to the bearing rings of the radial bearing.
  • this is a heat transfer from the frame to the
  • Damping device by heat conduction not possible over the entire surface. Parts of the respective bearing rings are claimed only by convective heat transfer.
  • the said recesses in the walls of the damping elements can be arranged in the axial direction and radial direction in the damping element.
  • the recesses can also be affected by the whole Extend the wall of the damping element or be formed only in the form of surface areas with reduced wall thickness, so that although a structure-borne sound insulation is possible at these surface areas, but the body sound attenuation is reduced in these areas with Wandstärerkedutechnisch.
  • the damping device in particular the damping elements are in a particularly preferred embodiment of the power steering from a
  • High performance plastics such as polyether ketones or other thermoplastics or thermosets whose structure may be matched by secondary constituents, such as synthetic or mineral fibers, fillers and the like, may find application for the representation of the damping device.
  • the damping elements preferably formed as a ring can also attach to the respective bearing rings of the radial bearing directly by injection molding or other suitable method non-positively. The installation of such radial bearing is thereby considerably simplified, since few items are to be mounted.
  • Damping device natural, non-metallic materials such as cellulosic materials, or materials from animal staple products, such as leather-like fabrics, pressed fibers of animal or vegetable origin and the like.
  • metal foams such as a fine-pored aluminum foam (ALMg Si 0.6) as a material for structure-borne noise and vibration damping closer examined in basic research projects, so that even such a metallic material could be used to represent the damping device.
  • ALMg Si 0.6 fine-pored aluminum foam
  • a particularly easy to install and sufficient in their damping effect design of a damping element is a cross-sectionally U-shaped ring whose cross-sectional shape and dimensions is adapted to the respective inner ring or outer ring of the radial bearing to be damped.
  • the damping element formed as a plastic ring or the like can come to rest on the two axial end faces of the respective bearing ring or and also to the outer peripheral surface of the
  • Outer ring or the inner peripheral surface of the inner ring are created. This under bias in the mounted state of the radial bearing.
  • the wall thickness of the damping element in ring form over the entire cross section may be equal or unequal.
  • the wall thickness in the axial region of the damping element may be less than in the radial region.
  • the degree of damping D of the damping device may preferably be between 0.01 and 0.12.
  • the stiffness of the material used to represent the damping device or the damping element may be between about 0.1 and 5 x 10 5 N / mm.
  • the power steering is preferably formed as an electric power steering with axis-parallel arrangement of the servo motor and the axially displaceable component.
  • FIG. 1 is a partial, schematic longitudinal section through a power steering according to the invention
  • FIG. 1 shows a partial longitudinal section of a power steering system 1 for a passenger car or a light commercial vehicle formed as electric racks - power steering system 22.
  • a power steering system 1 for a passenger car or a light commercial vehicle formed as electric racks - power steering system 22.
  • a light commercial vehicle formed as electric racks - power steering system 22.
  • Steering gear housing 23 formed frame 3 is mounted as a rack 24 axially displaceable component 5 is mounted. Parallel to its longitudinal axis to the longitudinal axis 25 of the axially displaceable component 5 is not shown on a radial flange of the steering gear housing 23, not shown electrical
  • the rack 24 meshes with a not shown Gear section with a pinion, not shown on a steering shaft and has a spindle portion 26 on a thread formed as a ball screw 27 6, which is in engagement with a female thread 7 formed as a ball screw nut 4 a.
  • the nut 4 and the spindle portion 26 form a
  • the nut 4 is rotatably connected to a pulley 28 formed as a pulley 29 and held by a roller bearing 30 formed as a radial bearing 30.
  • the rolling bearing 30 is formed as a fixed bearing and is capable of transmitting axial and radial forces from the nut 4 to the frame 3.
  • the nut 4 forms, viewed from its outer peripheral side, a step cylinder.
  • In the axial region of the radial bearing 8 is its outer diameter d- ⁇ smallest.
  • a damping device 9 for vibration decoupling between the nut 4 and an inner ring 13 of the radial bearing 8 is arranged.
  • the damping device 9 is formed as a U-shaped in its cross-section, annular damping element 14 made of a technical plastic with a degree of damping of 0.06.
  • the damping element 14 encloses a radial inner peripheral surface 16 of the inner ring 13 and the axial outer
  • End faces 21 of the inner ring 13 to about half of the largest thickness of the
  • the nut 4 has an outer diameter d 2 , which corresponds to the diameter d- ⁇ plus about the wall thickness d of the damping element 14. In the viewing direction of Fig. 1 is in the mounting direction of the X
  • a housing cover 34 of the steering gear housing 23 largely protrudes over the nut 4 and forms a radially outer bearing test 10 for the radial bearing 8,
  • the outer ring 1 1 is similar to the inner ring 13 of a damping device 9, which is formed as a damping element 12 with U-shaped cross-section, enclosed. That the outer ring 1 1
  • damping element 12 is substantially over the entire surface around the circumference of the outer ring 14 on its outer peripheral surface 15 at. Furthermore, the damping element 12 is located on axial end faces 19 of the outer ring 1 1 over about half of the largest thickness of the outer ring 1 1 at.
  • the wall 18 of the damping element 12 is at the two end faces of the
  • Outer ring 1 1 formed thicker than at its, the outer peripheral surface 15 covering peripheral portion and is about four times the thickness d, as in the region of the outer peripheral surface 15. Die Dämpfungselement 12 für die
  • Housing cover 34 is formed of the same plastic as the damping element 14 on the inner ring 13. It has a same degree of damping. As can be seen in the longitudinal section in Figs. 1 and 2, recesses 17 or
  • Recesses 17 may also form parting planes between each two halves or parts of the damping elements 12,14.
  • End face of the damping element 12 is supported on a bearing plate 35.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Servolenkung (1), insbesondere eine Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, mit einer, von einem Servomotor angetriebenen Bewegungsschraube (2) aus einer axial unverschieblich in einem Gestell (3) gelagerten Mutter (4) und einem axial verlagerbaren Bauelement (5) dessen Gewinde (6) mit einem Muttergewinde (7) der Mutter (4) in Eingriff ist, und mit einem Radiallager (8) zur Lagerung der Mutter (4) in dem Gestell (3). Um eine Servolenkung anzugeben, deren Luftschallabstrahlung mit einfachen Mitteln auf ein Mindestmaß reduziert ist und deren Montage dennoch einfach und deren Betrieb äusserst präzise ist, ist vorgesehen, dass zumindest eine Dämpfungseinrichtung (9) axial und radial zwischen dem Radiallager (8) und zumindest einem Lagernest (10) für das Radiallager (8) angeordnet ist.

Description

Servolenkung
Die Erfindung betrifft eine Servolenkung, insbesondere eine Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, mit einer, von einem Servomotor angetriebenen Bewegungsschraube aus einer axial weitestgehend unverschieblich in einem Gestell gelagerten Mutter und einem axial verschiebbaren Bauelement, gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1 .
Servolenkungen, insbesondere elektrische Hilfskraftlenkungen bei Personenkraftwagen, deren Servomotor Drehzahl und Drehmoment über ein Zugmittelgetriebe auf eine Mutter, insbesondere eine Kugelumlaufmutter überträgt, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei ist ein Servomotor und die von der Mutter angetriebene Zahntange oder deren Spindelabschnitt häufig achsparallel angeordnet.
So beschreibt die DE 103 10 492 A1 eine elektrische Servolenkung wobei ein Elektromotor ein axial verlagerbar in einem Lenkgetriebegehäuse gelagertes
Bauelement antreibt. Das Bauelement ist als Zahnstange gebildet und ein
Kugelgewinde des Bauelements ist in Eingriff mit einem Muttergewinde einer axial unverschieblich in dem als Lenkgetriebegehäuse gebildeten Gestell gelagert. Die Mutter ist mit einem Riemenrad eines Zugmittelgetriebes zwischen dem Servomotor und der so gebildeten Bewegungsschraube drehfest verbunden. Die Mutter ist über ein Radial-Festlager, ein Wälzlager, an dem Lenkgetriebegehäuse abgestützt und gelagert. Das Radiallager ist häufig als Vierpunktlager gebildet, da insbesondere auch Axialkräfte aufzunehmen sind. Ein Innenring des Wälzlagers stützt sich dabei axial an den auf der Mutter montierten Bauteilen, wie etwa dem Riemenrad und an einem Anschlag in Form eines Ringes oder Sprengringes ab.
Beim Betrieb solcher Servolenkungen ergibt sich durch die Einleitung wechselnder Radkräfte auf das axial verlagebare Bauelement und durch Lenkkräfte, die von dem Servomotor und von zusätzlich etwaigen Lenkkräfte einleitenden Bauelementen, wie Ritzel an Lenkwellen, die mit Verzahnungen von Abschnitten des axial verlagerbaren Bauelementes kämmen, und zwischen dem Gewinde des axial verlagerbaren Bauelements und der Mutter krafterregter Körperschall, der die gesamte, in dem betreffenden Kraftfluß involvierte Struktur einer Servolenkung u.U. erfassen kann. Die diskontinuierliche Kraftübernahme der gesamten Bauteile in einer Servolenkung lässt sich im Betrieb solcher Servolenkungen grundsätzlich nicht vermeiden. Auch sind die Eigenfrequenzen der in die Einleitung von Körperschall involvierten Bauteile einer Servolenkung grundsätzlich nicht beliebig beeinflussbar.
Trotz Einbindung einer Servolenkung in eine im Betrieb eines Kraftfahrzeugs geräuschbehaftete Gesamtstruktur ist nicht völlig auszuschließen, dass von
Servolenkungen durch Körperschall verursachter Luftschall entsteht, der auch durch Maßnahmen zur Verringerung der Admittanz und des Abstrahlgrades nicht beseitigbar ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Servolenkung anzugeben, deren Luftschallabstrahlung mit einfachen Mitteln auf ein Mindestmaß reduziert ist und deren Montage dennoch einfach und deren Betrieb äußerst präzise ist.
Die Aufgabe wird mit einer Servolenkung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Dadurch dass zumindest eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist, die das
Radiallager in axialer Richtung und in radialer Richtung von einem Lagernest in dem Gestell oder einem Träger für das Radiallager schwingungsentkoppelt oder zumindest teilweise im Sinne einer Körperschallisolation mit dieser Umgebung des Radiallagers (Lenkgetriebegehäuse, Deckel des Lenkgetriebegehäuses) entkoppelt, ist eine wirkungsvolle Maßnahme vorgeschlagen, Körperschall, der durch Spiel zwischen dem Gewinde des axial verlagerbaren Bauelementes entsteht und durch Spiel in dem Radiallager, wie etwa zwischen Wälzkörpern und Innenring und Außenring entsteht, an seiner Ausbreitung zu hindern. Luftschall, der als störend im Betrieb eines
Kraftfahrzeugs wahrgenommen werden kann, wird somit vermieden. Die
Dämpfungseinrichtung wandelt dabei Schallenergie in Wärme um. Die Schallenergie wird durch die Dämpfungseinrichtung durch Absorption eliminiert.
Simulationsrechnungen auf Grundlage spezifischer partieller Differentialgleichungen, die auch die Wechselwirkungen der mechanischen und thermodynamischen
Prozesse an solchen Dämpfungseinrichtungen berücksichtigen, wenn sich das Material der Dämpfungseinrichtung etwa durch Dämpfungsarbeit aufheizt, haben mit der vorgeschlagenen konstruktiven Maßnahme gute erzielbare Resultate gezeigt. Die im Folgenden spezifizierte Dämpfungseinrichtung ermöglicht die Bereitstellung von Dämpfungskräften die stets entgegengesetzt zur momentanen Geschwindigkeitsrichtung auch bei überlagerten Schwingungen wirkt und somit in der Lage ist, dem mechanischen System Servolenkung in jeder Betriebsphase mechanische Energie zu entziehen.
Es haben sich bekanntermaßen international mehrere dimensionslose Kenngrößen zur Beschreibung der Dämpfung durchgesetzt, von denen der Dämpfungsgrad D am weitesten verbreitet ist.
Λ Ψ φ
D = = =
2π 4 ττη η logarithmisches Dämpfungsglied
relative Dämpfung
Wirkungsgrad, Abstimmungsverhältnis
Phasenwinkel, Verlustwinkel
Dabei ist generell berücksichtigt, dass der Dämpfungsgrad eines Werkstoffes oder Bauteiles bei höheren Frequenzen niedriger ist als bei tiefen Frequenzen.
Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist auch eine
Dämpfungseinrichtung zwischen dem Radiallager und der Mutter angeordnet, sodaß eine Körperschallausbreitung von der Bewegungsschraube auch nicht von dem axial verlagerbaren oder verschiebbaren Bauelement auf das Radiallager möglich ist.
Die in einer Servolenkung zur Lagerung einer Mutter angewandten Radiallager sind meist Wälzlager und insbesondere Vierpunktlager, wobei es zweckmäßig ist, zwischen einem Aussenring und dem Lagernest für das Radiallager die
Dämpfungseinrichtung vorzusehen, die bevorzugt elastisch und nicht im Sinne von elastomerem Verhalten im Betrieb der Servolenkung verformt wird. Die Dämpfungseinrichtung ist erfindungsgemäß bei einem Radiallager bevorzugt um den Umfang eines Aussenringes axial und radial zwischen dem Radiallager und dem Lagernest an dem Gestell angeordnet. Ebenso kann es zweckmäßig sein, die
Dämpfungseinrichtung durch zumindest ein um den Umfang des Innenringes des Radiallagers in radialer und axialer Richtung gelegtes Dämpfungselement zu bilden. Auf diese Weise lassen sich alle Anlageflächen zwischen dem Radiallager und seiner Umgebung aus Lagernest und Mutter mit der Dämpfungseinrichtung versehen.
Dadurch ist eine wie auch immer gerichtete Schwingungsabsorption durch Kräfte von der Mutter oder dem axial verlagerbaren Bauelement herrührend möglich. Die
Dämpfungseinrichtung ist besonders bevorzugt als Ring oder ringförmiges Element mit in seiner tangentialen Richtung um das Radiallager unterbrochenen Struktur gebildet. Das ringförmige Dämpfungselement umschließt dabei vorzugsweise die axialen Stirnflächen von Innenring und Außenring und zudem die radiale
Aussenumfangsfläche bei dem Aussenring oder die radiale Innenumfangsfläche bei dem Innenring.
Das Dämpfungselement ist vorzugsweise als einstückiges Bauteil gebildet, das auf den entsprechenden Lagerring aufgeclipst oder in sonstiger Weise formschlüssig oder kraftschlüssig oder stoffschlüssig oder mit einer kombinierten Verbindungsart aus den drei genannte Verbindungsarten an dem betreffenden Lagerring festgelegt ist. Dabei kann es zweckmäßig sein, das Dämpfungselement auch mehrstückig zu bilden, so z.B. in der Art von, die Aussenflächen von Ausssenring und Innenring - bezogen auf das Radiallager insgesamt - als radial getrennte Hälften oder Teile eines
Gesamtringes auszubilden.
Dabei ist es vorteilhaft, die Ringhälften der Dämpfungselemente im Querschnitt L- förmig zu gestalten. Die Dämpfungselementhälften können auch mit Überbrückungs- elementen aus demselben Werkstoff aus dem die Dämpfungselemente gebildet sind, miteinander verbunden sein. Somit ist eine konstruktive Maßnahme angegeben, die Dämpfungseinrichtung rasch an den Lagerringen des Radiallagers zu montieren. Zudem ist dadurch eine Wärmeübertragung von dem Gestell auf die
Dämpfungseinrichtung durch Wärmeleitung nicht vollflächig möglich. Teilbereiche der betreffenden Lagerringe werden dabei nur durch konvektive Wärmeübertragung beansprucht. Die genannten Aussparungen in den Wänden der Dämpfungselemente können in axialer Richtung und radialer Richtung in dem Dämpfungselement angeordnet sein. Die Aussparungen können auch durch die gesamte betreffende Wand des Dämpfungselementes reichen oder lediglich in Form von Flächenbereichen mit verringerter Wandstärke ausgebildet sein, sodaß an diesen Flächenbereichen zwar eine Körperschalldämmung möglich ist, die Körperschalldämpfung aber in diesen Flächenbereichen mit Wandstärkereduktion verringert ist.
Die Dämpfungseinrichtung, insbesondere die Dämpfungselemente sind in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Servolenkung aus einem
synthetischen Nichtmetallwerkstoff, wie etwa aus einem Kunststoff gebildet. Hierbei können vorzugsweise technische Kunststoffe wie Polyamide, Polyoxymethylen, und weitere, dem Fachmann in Bezug auf seine technischen Eigenschaften bekannten technischen Thermoplaste Anwendung finden. Es versteht sich, dass auch
Hochleistungskunststoffe, wie Polyetherketone oder andere Thermoplaste oder Duroplaste, deren Struktur durch Sekundärbestandteile, wie synthetische oder mineralische Fasern, Füllstoffe und dergleichen angepasst sein kann, Anwendung für die Darstellung der Dämpfungseinrichtung finden können. Dabei lassen sich die vorzugsweise als Ring gebildeten Dämpfungselemente auch auf die betreffenden Lagerringe des Radiallagers unmittelbar mit Spritzgussverfahren oder anderen geeigneten Verfahren kraftschlüssig anbringen. Die Montage solcher Radiallager wird dadurch wesentlich vereinfacht, da wenige Einzelteile zu montieren sind.
Außer Kunststoffe eignen sich eher theoretisch für die Darstellung der
Dämpfungseinrichtung natürliche, nichtmetallische Werkstoffe, wie cellulosehaltige Werkstoffe, oder Werkstoffe aus tierischen Grundprodukten, wie Geweben in der Art von Leder, gepressten Fasern tierischen oder pflanzlichen Ursprunges und dergleichen.
In jüngster Zeit wird auch die Anwendung von Metallschäumen, so etwa eines feinporigen Aluminiumschaumes (ALMg Si 0.6) als Werkstoff zur Körperschall- und Schwingungsdämpfung näher in Grundlagenforschungsvorhaben untersucht, sodaß auch ein derartiger metallische Werkstoff zur Darstellung der Dämpfungseinrichtung angewandt werden könnte.
Eine besonders einfach zu montierende und in ihrer Dämpfungswirkung hinreichende Bauform eines Dämpfungselementes ist ein im Querschnitt u-förmiger Ring, dessen Querschnittsform und Abmaße an den jeweiligen zu dämpfenden Innenring oder Außenring des Radiallagers angepasst ist. Durch die u-förmige Querschnittsgestaltung kann das als Kunststoffring oder dergleichen gebildete Dämpfungselement zur Anlage an die beiden axialen Stirnflächen des betreffenden Lagerringes gelangen oder und zudem an die Außenumfangsfläche des
Aussenringes oder die Innenumfangsfläche des Innenringes angelegt werden. Dies unter Vorspannung im montierten Zustand des Radiallagers.
Es lassen sich so gleichermaßen gut axiale und radiale Schwingungen an dem Radiallager dämpfen. Dabei kann die Wandstärke des Dämpfungselementes in Ringform über den gesamten Querschnitt gleich sein oder ungleich sein.
Beispielsweise kann die Wandstärke im axialen Bereich des Dämpfungselementes geringer als im radialen Bereich sein.
Der Dämpfungsgrad D der Dämpfungseinrichtung kann vorzugsweise zwischen 0,01 und 0,12 liegen. Die Steifigkeit des zur Darstellung der Dämpfungseinrichtung oder des Dämpfungselementes verwendeten Werkstoffes kann zwischen etwa 0,1 und 5 x 105 N/mm liegen.
Die Servolenkung ist bevorzugt als elektrische Servolenkung mit achsparalleler Anordnung von Servomotor und des axial verlagerbaren Bauelementes gebildet.
Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen teilweisen, schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Servolenkung,
Fig. 2 einen Ausschnitt I in Fig. 1.
In Fig.1 ist in einem teilweisen Längsschnitt eine als elektrische Zahnstangen - Hilfskraftlenkung 22 gebildete Servolenkung 1 für einen Personenkraftwagen oder einen leichten Nutzkraftwagen gezeigt. In einem als zylinderförmigen
Lenkgetriebegehäuse 23 gebildeten Gestell 3 ist ein als Zahnstange 24 gebildetes axial verlagerbares Bauelement 5 gelagert. Parallel mit seiner Längsachse zu der Längsachse 25 des axial verlagerbaren Bauelementes 5 ist an einem nicht gezeigten Radialflansch des Lenkgetriebegehäuses 23 ein nicht gezeigter elektrischer
Servomotor festgelegt. Die Zahnstange 24 kämmt an einem nicht gezeigten Verzahnungsabschnitt mit einem nicht dargestellten Ritzel an einer Lenkwelle und weist an einem Spindelabschnitt 26 ein als Kugelgewinde 27 gebildetes Gewinde 6 auf, welches in Eingriff mit einem als Kugelumlaufgewinde gebildeten Muttergewinde 7 einer Mutter 4 ist. Die Mutter 4 und der Spindelabschnitt 26 bilden eine
Bewegungsschraube 2. Die Mutter 4 ist drehfest mit einem als Zahnscheibe 28 gebildeten Riemenrad 29 verbunden und über ein als Radiallager 8 gebildetes Wälzlager 30 gehalten. Das Wälzlager 30 ist als Festlager gebildet und vermag axiale und radiale Kräfte von der Mutter 4 auf das Gestell 3 zu übertragen. Die Mutter 4 bildet von ihrer Aussenumfangsseite betrachtet, einen Stufenzylinder. Im Axialbereich des Radiallagers 8 ist ihr Aussendurchmesser d-ι am kleinsten. In diesem Bereich, in dem die Mutter 4 den Aussendurchmesser d-ι aufweist, ist eine Dämpfungseinrichtung 9 zur Schwingungsentkoppelung zwischen der Mutter 4 und einem Innenring 13 des Radiallagers 8 angeordnet. Die Dämpfungseinrichtung 9 ist als in seinem Querschnitt u-förmiges, ringförmiges Dämpfungselement 14 aus einem technischen Kunststoff mit einem Dämpfungsgrad von 0,06 gebildet. Das Dämpfungselement 14 umschließt eine radiale Innenumfangsfläche 16 des Innenringes 13 und die axialen äußeren
Stirnflächen 21 des Innenringes 13 bis etwa zur Hälfte der größten Dicke des
Innenringes 13. An seinem, in Betrachtungsrichtung der Fig. 1 , rechten Rand des Dämpfungselementes 14 liegt dieses an einer durch eine Durchmesservergrößerung des Aussendurchmessers der Mutter 4 gebildeten Anschlag 31 an. Zudem liegt das Dämpfungselement 14 an dieser Stelle an einer Stirnfläche 32 des Riemenrades 29 an, sodaß eine Entkoppelung von Körperschall von dem Radiallager 8 und zu dem Riemenrad 29 gegeben ist.
An dem Anschlag 31 weist die Mutter 4 einen Außendurchmesser d2 auf, der dem Durchmesser d-ι zuzüglich etwa der Wanddicke d des Dämpfungselementes 14 entspricht. In Betrachtungsrichtung der Fig. 1 ist in Montagerichtung X des
Radiallagers 8, des Dämpfungselementes 14 und des Riemenrades 29 ein weiterer Durchmessersprung hin zu einem größeren Aussendurchmesser d3 zu erkennen. Dieser Durchmessersprung dient zur Ausbildung eines Axialanschlages für das Riemenrad 29. Insgesamt ist die Anordnung aus Innenring 13, Dämpfungselement 14, und Riemenrad 29 mit Hilfe einer auf den Aussenumfang der Mutter 4
aufgeschraubten Spannmutter 33 festgelegt. Die Spannmutter 33 spannt das
Dämpfungselement 14 und das Riemenrad 29 gegen die genannten Anschläge. Ein Gehäusedeckel 34 des Lenkgetriebegehäuses 23 überragt weitestgehend die Mutter 4 und bildet ein radial äußeres Lagernest 10 für das Radiallager 8,
insbesondere für dessen Aussenring 1 1. Der Aussenring 1 1 ist ähnlich wie der Innenring 13 von einer Dämpfungseinrichtung 9, die als Dämpfungselement 12 mit u- förmigem Querschnitt gebildet ist, umschlossen. Das den Aussenring 1 1
umschließende Dämpfungselement 12 liegt im wesentlichen vollflächig um den Umfang des Aussenringes 14 an seiner Aussenumfangsfläche 15 an. Desweiteren liegt das Dämpfungselement 12 an axialen Stirnflächen 19 des Aussenringes 1 1 über etwa die Hälfte der größten Dicke des Aussenringes 1 1 an.
Die Wand 18 des Dämpfungselementes 12 ist an den beiden Stirnseiten des
Aussenringes 1 1 dicker gebildet als an seinem, die Aussenumfangsfläche 15 abdeckenden Umfangsabschnitt und beträgt etwa die vierfache Dicke d, wie im Bereich der Aussenumfangsfläche 15. Das Dämpfungselement 12 für die
Entkoppelung von Körperschall zwischen dem Aussenring 1 1 und dem
Gehäusedeckel 34 ist aus demselben Kunststoff gebildet, wie das Dämpfungselement 14 an dem Innenring 13. Es weist einen gleichen Dämpfungsgrad auf. Wie in dem Längsschnitt in Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, sind Aussparungen 17 oder
Wanddurchbrüche in den Dämpfungselementen 12,14 vorgesehen. Die
Aussparungen 17 können auch Trennebenen zwischen jeweils zwei Hälften oder Teilen der Dämpfungselemente 12,14 bilden. Beim Festlegen des Gehäusedeckels 34 an dem Lenkgetriebegehäuse 23 wird eine axiale und/oder radiale Vorspannung auf die Dämpfungselemente 12,14 aufgebracht, wobei sich eine axial äußere
Stirnfläche des Dämpfungselementes 12 an einer Lagerscheibe 35 abstützt.
Bezugszeichenliste
Servolenkung
Bewegungsschraube
Gestell
Mutter
Bauelement, axial verlagerbar
Gewinde
Muttergewinde
Radiallager
Dämpfungseinrichtung
Lagernest
Aussenring
Dämpfungselement
Innenring
Dämpfungselement
Aussenumfangsfläche
Innenumfangsfläche
Aussparung
Wand, v. 12,14
Stirnfläche , v. 1 1
Stirnfläche, v. 13
Zahnstangen- Hilfskraftlenkung
Lenkgetriebegehäuse
Zahnstange
Längsachse, v. 5
Spindelabschnitt
Kugelgewinde
Zahnscheibe
Riemenrad
Wälzlager
Anschlag
Stirnfläche, v. 29
Spannmutter
Gehäusedeckel 35 Lagerscheibe
X Montagerichtung d Wanddicke, v. 14 d-ι Aussendurchmesser, v. 4 d2 Aussendurchmesser, v. 4 d3 Aussendurchmesser, v. 4

Claims

Patentansprüche
1 . Servolenkung, insbesondere Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, mit einer, von einem Servomotor angetriebenen Bewegungsschraube (2) aus einer axial unverschieblich in einem Gestell (3) gelagerten Mutter (4) und einem axial verlagerbaren Bauelement (5), dessen Gewinde (6) mit einem Muttergewinde (7) der Mutter (4) in Eingriff ist, und mit einem Radiallager (8) zur Lagerung der Mutter (4) in dem Gestell (3), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zumindest eine Dämpfungseinrichtung (9) axial und radial zwischen dem Radiallager (8) und zumindest einem Lagernest (10) für das Radiallager (8) angeordnet ist.
2. Servolenkung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine
Dämpfungseinrichtung (9) axial und radial zwischen dem Radiallager (8) und der Mutter (4) angeordnet ist.
3. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (9) durch zumindest ein um den Umfang eines
Aussenringes (1 1 ) des Radiallagers (8) radial und axial angeordnetes
Dämpfungselement (12) gebildet ist.
4. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (9) durch zumindest ein um den Umfang eines
Innenringes (13) des Radiallagers (8) radial und axial angeordnetes
Dämpfungselement (14) gebildet ist.
5. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (9) durch ein um den Umfang eines Aussenringes (1 1 ) gelegtes axial zu beiden Seiten und radial an einer Aussenumfangsfläche (15) des Aussenringes (1 1 ) anliegendes ringförmiges Dämpfungselement (16) gebildet ist.
6. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (9) ein um den Umfang eines Innenringes (13) gelegtes, axial zu beiden Seiten und radial an einer Innenumfangsfläche (16) anliegendes ringförmiges Dämpfungselement (14) gebildet ist.
7. Servolenkung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (12,14) einstückig oder mehrstückig gebildet ist.
8. Servolenkung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (12,14) radial und axial vollflächig gebildet ist oder Aussparungen (17) in seiner axialen oder radialen Wand (18) aufweist.
9. Servolenkung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (17) die gesamte Wanddicke (d) des Dämpfungselements (12,14) betreffen.
10. Servolenkung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (17) durch Wandschwächungen nur teilweise über die Wanddicke (d) des Dämpfungselementes (12,14) reichen.
1 1 . Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (9) zumindest teilweise aus einem synthetischen Nichtmetallwerkstoff gebildet ist.
12. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (9) zumindest teilweise aus einem natürlichen, Nichtmetallwerkstoff gebildet ist.
13. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (9) zumindest teilweise aus einem metallischen Schaum gebildet ist.
14. Servolenkung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (12,14) ein im Querschnitt u-förmiger Ring ist, der kraft- und/oder formschlüssig um die radiale Aussenumfangsfläche (15) und axiale Stirnflächen (19) des Aussenringes (1 1 ), sowie um die radiale Innenumfangs- fläche (16) des Innenringes (13) und axiale Stirnflächen (21 ) des Innenringes (13) zumindest teilweise anliegend festgelegt ist.
15. Servolenkung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (d) des Dämpfungselementes (12,14) in radialer Richtung und axialer Richtung verschieden ist.
16. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungsgrad (D) der Dämpfungseinrichtung (9) zwischen 0,01 und 0,12 liegt.
17. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit der Dämpfungseinrichtung (9) zwischen 0,1 und 5 x 105 N/mm ist.
18. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Servolenkung (1 ) eine elektrische Hilfskraftlenkung mit achsparalleler Anordnung von axial verschiebbarem Bauteil (5) und Servomotor ist.
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