WO2014202215A1 - Doppelritzel-lenkgetriebe mit elektromotor - Google Patents

Doppelritzel-lenkgetriebe mit elektromotor Download PDF

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WO2014202215A1
WO2014202215A1 PCT/EP2014/001653 EP2014001653W WO2014202215A1 WO 2014202215 A1 WO2014202215 A1 WO 2014202215A1 EP 2014001653 W EP2014001653 W EP 2014001653W WO 2014202215 A1 WO2014202215 A1 WO 2014202215A1
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WO
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pinion
shaft
rack
steering
steering gear
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PCT/EP2014/001653
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English (en)
French (fr)
Inventor
Anatoli Schröder
Kai Vohwinkel
Original Assignee
Thyssenkrupp Presta Ag
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Publication date
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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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
    • B62D5/0409—Electric motor acting on the steering column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0442—Conversion of rotational into longitudinal movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such

Definitions

  • the present invention relates to a steering gear for motor vehicles having the features of the preamble of claim 1.
  • a design of electrically assisted steering gear for motor vehicles is preferred in which the supporting force is introduced via a second toothing in the rack.
  • steering gear in which the servo drive acts on the rack via a second steering pinion and a second toothing.
  • Such steering gears are shown in the published patent applications DE 10 2005 022 867 AI, DE 10 2007 004 218 AI and WO 2006/138209 A2. These steering gears have a relatively large volume of construction, since the servo drive is provided separately next to the engagement steering pinion / rack. In addition, the guide of the rack must be kept free of play in the area of the steering pinion via a pressure piece. This storage is with
  • a double-pinion steering gear is known in which the two steering pinions are arranged opposite to the rack at an angle of 90 ° to the rack.
  • the two steering pinions are mechanically positively coupled to an opposite rotation by means of spur gears or bevel gears. Due to the geometric arrangement of the pinion each other is the elimination of a complex pressure piece in the past
  • At least one steering pinion is with a
  • Servomotor coupled, which supports the steering.
  • the rotation of the steering shaft is detected by a sensor.
  • the disadvantage of the arrangement is that it is due to the location of the servo drive and the sensor too
  • a steering gear in particular for motor vehicles, with a steering housing in which a rack is longitudinally displaceable and connected for pivoting steerable wheels with these, wherein the rack is provided with a first toothed segment, which meshes with a first pinion of a pinion shaft and wherein the pinion shaft is indirectly connected to a steering wheel via an input shaft, the rack having a second toothed segment opposite to the first toothed segment with respect to the longitudinal axis of the rack, and a second pinion engaging with the second toothed segment is provided, wherein an electric motor is provided which indirectly drives the first pinion mechanically positively coupled with the second pinion to counter-rotation in which the electric motor drives a gear shaft which surrounds the pinion shaft and which is connected via a gear to the pinion shaft.
  • a rotation angle sensor on the input shaft and a rotation angle sensor on the pinion shaft are provided, so that the applied steering torque and the position of the rotor can be determined.
  • the transmission is a reduction gear.
  • the motor can thus be designed compactly with high speed and low torque.
  • the electric motor drives the
  • Gear shaft via a belt drive or a gear drive.
  • Spur gear be formed.
  • the rack between the first pinion and the second pinion is arranged, wherein a plane spanned by the axes of rotation of the pinion plane intersects the longitudinal axis of the rack at an inclination angle smaller than 90 °.
  • the axes of rotation of the two opposing pinions are arranged at an acute angle to each other.
  • the engagement pinion / rack can be adjusted without pressure piece.
  • toothed segments are arranged in mutually inclined planes, in correspondence with the pinion arranged at an acute angle to each other.
  • the drive of the second pinion bearing has a bearing assembly for adjusting the play of the pinion / rack engagement.
  • Fig. 1 a schematic arrangement of an inventive
  • Fig. 2 a schematic arrangement of an inventive
  • FIG. 3 shows a side view of the input shaft in conjunction with the pinion shaft and a longitudinal section and two cross sections of the arrangement
  • Fig. 4 a spatial representation of the torque sensors
  • Encoder magnets on the input shaft in a preassembled state as well
  • Fig. 5 a longitudinal section of the pinion / rack engagement.
  • Electric motor 1 shown as a servo drive of a steering gear.
  • Electric motor 1 is in addition to an input shaft 2, which is non-rotatably in communication with the steering shaft connected to the steering wheel, not shown here, is arranged.
  • a per se known torsion bar 3 connects on the one hand the input shaft 2 with a pinion shaft 4 in the axial direction, so that they have a defined position to each other.
  • the torsion bar 3 is pressed at one end into a round centered bore 5 of the pinion shaft 4. At the other end it is connected to the input shaft 2, in which it passes through the input shaft 2 centered over the entire length and both are pierced transversely at the end and pinned.
  • Torsion bar 3 is tapered in a central portion.
  • the input shaft 2 has for receiving the torsion bar 3 and the pinion shaft 4 a
  • the second paragraph 8 of the recess 6 serves as a collar for the pinion shaft 4 and is arranged at the end of the taper of the torsion bar 3. In the area of the second paragraph 8 are the
  • oval cylindrical recess 6 are rotated by a certain angular range until a stop serves as a mechanical entrainment. This limitation represents a protection of the torsion bar 3.
  • the second paragraph 8 is followed by the third paragraph 9, in which the recess 6 again
  • the input shaft 2 surrounds the pinion shaft 4 with little play, with needle bearings 10 on the pinion shaft 4 ensure that the input shaft 2 is rotatably mounted about the pinion shaft 4.
  • the input shaft 2 has on the outside a first projection 11 and a second projection 12, wherein the first projection 11 is in the region of the first paragraph 7 of the recess 6.
  • the rotation of the torsion bar 3 is, as shown in Figure 3 and Figure 4, detected by two magnetic rotation angle sensors 13, 14.
  • the rotation of the torsion bar 3 is, as shown in Figure 3 and Figure 4, detected by two magnetic rotation angle sensors 13, 14.
  • Rotation angle sensors 13, 14 each have a magnetic ring 15, 16 as
  • the transmitter magnets 15, 16 are fixed on the input shaft 2 and the pinion shaft 4 via an adhesive connection.
  • the sensor element 17, 18 may be formed as a Hall or magnetoresistive sensor.
  • optical sensors consisting of a light-emitting and a photosensitive component or strain gauges are conceivable.
  • a first encoder magnet 15 is disposed on the input shaft 2 in abutment with the annular collar formed by the second projection 12 in front of the pinion shaft 4 and a second
  • Encoder magnet 16 is arranged on the pinion shaft 4. The position of
  • Magnet rings 15, 16 to each other in a rotation of the torsion bar 3 gives the torsion angle of the torsion bar 3, and it is calculated with the known Torsionsfederkonstante the torsion bar 3 the fitting
  • the arranged next to the input shaft 4 electric motor 1 has a rotor and a stator.
  • the rotor is realized with a permanent magnet and the fixed stator comprises coils, which from a
  • the electronic circuit are triggered offset in time to create a rotating field, which causes a torque at the permanently excited rotor.
  • the rotor indirectly drives a transmission 19 via a
  • the rotor is connected to the transmission shaft 20 via a belt drive 21 (FIG. 1) or gear drive 22 (FIG. 2).
  • the gear drive 22 may be formed depending on the arrangement as in Fig. 1 as bevel gear or as a spur gear.
  • the transmission shaft 20 is hollow and is penetrated by the pinion shaft 6 with clearance.
  • the transmission 19 is coaxial and designed as a reduction gear, the output speed of the transmission shaft 20 of the transmission 19 is reduced while the torque at the with a
  • the drive plate not shown here has a concentric bearing seat for a first gear 23.
  • the first gear 23 is rotatably connected to the drive plate and the penetrating pinion shaft 4, so that the drive plate drives the pinion shaft 4 indirectly.
  • the first gear 23 meshes with a second gear 24, which rotatably surrounds a second pinion 25 at an end close to the drive.
  • the pinion shaft 4 has at its end remote from the drive a first pinion 26 which is mechanically positively coupled to the second pinion 25 via the two gears 23, 24 at their drive-near ends to an opposite rotation.
  • Figure 5 shows the pinion 25, 26 and their engagement in a rack 27 in one
  • the spaced parallel aligned pinions 25, 26 are opposedly engaged with a rack segment 28, 29 on the rack 27, respectively, with the rack segments 28, 29 facing each other on the rack 27 with respect to the longitudinal axis.
  • the rack 27 is in a steering housing perpendicular to a longitudinal axis 30 of the
  • the second pinion on the drive distant bearing on a bearing assembly with two sleeves wherein the outer sleeve forms a guide and the inner sleeve forms a sliding piece.
  • the sliding piece is slidably disposed along inclined guide surfaces, so that when moving the sliding piece, the pinion on the engagement pinion / rack is deliverable.
  • a spring between the sleeves and that as a set screw
  • the reduction gear is particularly preferably designed as a cycloidal gear.
  • the coaxial transmission is designed as a planetary gear or as a wave gear.
  • the axes of rotation of the two opposing pinions are arranged at an acute angle to each other and the two rack segments, which are located on the rack relative to the longitudinal axis, are arranged in mutually inclined planes, because in this way Backlash of the teeth engagement by a bias of the rack can be achieved in the included angle into it.
  • the pinions have an offset to each other in the longitudinal direction of the rack, so that space can be saved with a constant coupling width of the pinion.
  • the torsion bar detects a rotation of the steering shaft
  • Electric motor that drives the pinion shaft via the driven by means of belt drive or gear drive with the rotor.
  • the coaxial transmission transmits the reduced output speed of the transmission shaft to the active first pinion. Due to the positive mechanical coupling of the first pinion with the second pinion, the rack is driven from opposite sides to a longitudinal displacement, which causes a pivoting of the steered wheels.
  • the steering assist force generated by the servo motor is thus introduced via two pinions in the rack.
  • the steering gear according to the invention has preferred compact

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Lenkungsgehäuse, in dem eine Zahnstange (27) längsverschiebbar gelagert und zur Verschwenkung von lenkbaren Rädern mit diesen verbunden ist, wobei die Zahnstange (27) mit einem ersten Zahnsegment (29) versehen ist, welches mit einem ersten Ritzel (26) einer Ritzelwelle (4) kämmt und wobei die Ritzelwelle (4) über eine Eingangswelle (2) mittelbar mit einem Lenkrad verbunden ist, wobei die Zahnstange (27) ein zweites Zahnsegment (28) aufweist, das dem ersten Zahnsegment (29) bezüglich der Längsachse der Zahnstange (27) gegenüber liegt, und dass ein zweites Ritzel (25) vorgesehen ist, das mit dem zweiten Zahnsegment (28) in Eingriff steht, wobei ein Elektromotor (1) vorgesehen ist, der das mit dem zweiten Ritzel (28) zu einer gegensinnigen Drehung mechanisch zwangsgekoppelte erste Ritzel (26) mittelbar antreibt, und wobei der Elektromotor (1) eine Getriebewelle (20) antreibt, die die Ritzelwelle (4) umgibt und die über ein Getriebe (19) mit der Ritzelwelle (4) verbunden ist.

Description

Doppelritzel-Lenkgetriebe mit Elektromotor
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Für große und schwere Fahrzeuge der sogenannten Mittelklasse, der
Luxusklasse, für Geländefahrzeuge und für leichte Nutzfahrzeuge wird eine Bauform der elektrischen unterstützten Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge bevorzugt, bei der die Unterstützungskraft über eine zweite Verzahnung in die Zahnstange eingeleitet wird. Es sind Lenkgetriebe bekannt, bei denen der Servoantrieb über ein zweites Lenkritzel und eine zweite Verzahnung auf die Zahnstange wirkt. Solche Lenkgetriebe sind in den Offenlegungsschriften DE 10 2005 022 867 AI, DE 10 2007 004 218 AI und WO 2006/138209 A2 gezeigt. Diese Lenkgetriebe weisen ein relativ großes Bauvolumen auf, da der Servoantrieb separat neben dem Eingriff Lenkritzel/Zahnstange vorgesehen wird. Zudem muss die Führung der Zahnstange im Bereich des Lenkritzels über ein Druckstück spielfrei gehalten werden. Diese Lagerung ist mit
Produktionskosten verbunden und stellt in der Praxis eine mögliche
Geräuschquelle dar, die unerwünscht ist.
Aus der DE 10 2010 027 553 AI ist ein Doppelritzel-Lenkgetriebe bekannt, bei dem die beiden Lenkritzel gegenüberliegend an der Zahnstange unter einem Winkel von 90° zur Zahnstange angeordnet sind. Die beiden Lenkritzel sind dabei zu einer gegensinnigen Drehung mittels Stirnräder oder Kegelräder mechanisch zwangsgekoppelt. Durch die geometrische Anordnung der Ritzel zueinander wird der Wegfall eines aufwändigen Druckstücks in der bisher
BESTÄTIGUNGSKOPIE bekannten Form ermöglicht. Mindestens ein Lenkritzel ist mit einem
Servomotor gekoppelt, der die Lenkung unterstützt. Die Verdrehung der Lenkwelle wird dabei von einem Sensor erfasst. Der Nachteil der Anordnung ist, dass es aufgrund der Lage des Servoantriebs und des Sensors zu
Bauraumengpässen kommt.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lenkgetriebe zu schaffen, das kompakte Abmessungen aufweist und dennoch die für schwere Kraftfahrzeuge erforderlichen Lenkhilfskräfte zur Verfügung stellt.
Diese Aufgabe wird von einem Lenkgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Danach ist ein Lenkgetriebe vorgesehen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Lenkungsgehäuse, in dem eine Zahnstange längsverschiebbar gelagert und zur Verschwenkung von lenkbaren Rädern mit diesen verbunden ist, wobei die Zahnstange mit einem ersten Zahnsegment versehen ist, welches mit einem ersten Ritzel einer Ritzelwelle kämmt und wobei die Ritzelwelle über eine Eingangswelle mittelbar mit einem Lenkrad verbunden ist, wobei die Zahnstange ein zweites Zahnsegment aufweist, das dem ersten Zahnsegment bezüglich der Längsachse der Zahnstange gegenüber liegt, und dass ein zweites Ritzel vorgesehen ist, das mit dem zweiten Zahnsegment in Eingriff steht, wobei ein Elektromotor vorgesehen ist, der das mit dem zweiten Ritzel zu einer gegensinnigen Drehung mechanisch zwangsgekoppelte erste Ritzel mittelbar antreibt, bei dem der Elektromotor eine Getriebewelle antreibt, die die Ritzelwelle umgibt und die über ein Getriebe mit der Ritzelwelle verbunden ist. Durch diese Anordnung ist eine besonders kompakte Bauform möglich.
In einer Ausführungsform sind ein Drehwinkelsensor auf der Eingangswelle und ein Drehwinkelsensor auf der Ritzelwelle vorgesehen, so dass das anliegende Lenkmoment und die Position des Rotors bestimmt werden können.
Vorzugsweise ist das Getriebe ein Untersetzungsgetriebe. Der Motor kann somit kompakt mit hoher Drehzahl und kleinem Drehmoment ausgestaltet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform treibt der Elektromotor die
Getriebewelle über einen Riementrieb oder einen Zahnradantrieb an.
Der Zahnradantrieb kann dabei vorteilhaft als Kegelradantrieb oder
Stirnradantrieb ausgebildet sein.
Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Zahnstange zwischen dem ersten Ritzel und dem zweiten Ritzel angeordnet ist, wobei eine von den Drehachsen der Ritzel aufgespannte Ebene die Längsachse der Zahnstange unter einem Neigungswinkel kleiner als 90° schneidet. Durch diese versetzte Anordnung der Ritzel kann Bauraum im Bereich der Ritzel eingespart werden.
Es ist vorteilhaft, wenn die mechanische Kopplung der beiden Ritzel über Zahnräder erfolgt.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Drehachsen der beiden sich gegenüber liegenden Ritzel in einem spitzen Winkel zueinander angeordnet sind. So kann der Eingriff Ritzel/Zahnstange ohne Druckstück eingestellt werden.
Dabei ist es bevorzugt vorgesehen ist, dass die Zahnsegmente in zueinander geneigten Ebenen angeordnet sind, in Korrespondenz zu den in einem spitzen Winkel zueinander angeordneten Ritzel.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist das antriebsferne Lager des zweiten Ritzels eine Lageranordnung zum Einstellen des Spiels des Eingriffs Ritzel/Zahnstange auf.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen :
Fig. 1 : eine schematische Anordnung eines erfindungsgemäßen
Lenkgetriebes mit Doppelritzel-Anordnung und Riemenantrieb,
Fig. 2: eine schematische Anordnung eines erfindungsgemäßen
Lenkgetriebes mit Doppelritzel-Anordnung und Kegelradantrieb,
Fig. 3 : eine Seitenansicht der Eingangswelle in Verbindung mit der Ritzelwelle und einen Längsschnitt sowie zwei Querschnitte der Anordnung, Fig. 4: eine räumliche Darstellung der Drehmomentsensoren und
Gebermagneten an der Eingangswelle in einem vormontierten Zustand, sowie
Fig. 5: einen Längsschnitt des Ritzel/Zahnstangen Eingriffs.
In der Figur 1 und der Figur 2 ist schematisch die Anordnung eines
Elektromotors 1 als Servoantrieb eines Lenkgetriebes gezeigt. Der
Elektromotor 1 ist neben einer Eingangswelle 2, die mit der hier nicht dargestellten, mit dem Lenkrad verbundenen Lenkwelle drehfest in Verbindung steht, angeordnet. Ein an sich bekannter Drehstab 3 verbindet einerseits die Eingangswelle 2 mit einer Ritzelwelle 4 in axialer Richtung, so dass sie zueinander eine definierte Position haben. Andererseits bewirkt der Drehstab 3 in Abhängigkeit vom Lenkradmoment eine relative Verdrehung zwischen der Eingangswelle 2 und der Ritzelwelle 4, die zur Steuerung der
Lenkunterstützung und ihrer Richtung genutzt wird. Wie in Figur 3 gezeigt, wird dazu der Drehstab 3 an einem Ende in eine runde zentrierte Bohrung 5 der Ritzelwelle 4 eingepresst. Am anderen Ende wird er mit der Eingangswelle 2 verbunden, in dem er die Eingangswelle 2 mittig über die gesamte Länge durchsetzt und beide am Ende quer durchbohrt und verstiftet sind. Der
Drehstab 3 ist dabei in einem mittleren Abschnitt verjüngt. Die Eingangswelle 2 weist zur Aufnahme des Drehstabs 3 und der Ritzelwelle 4 eine
durchsetzende zentrale Ausnehmung 6 mit drei Absätzen 7, 8, 9 auf. Am ritzelfernen Ende im Bereich der Verjüngung des Drehstabs 3 weist die
Ausnehmung 6 den ersten Absatz 7 auf. Bis zum ritzelnahen Ende ist die Ausnehmung 6 kreiszylinderförmig. Der zweite Absatz 8 der Ausnehmung 6 dient als Bund für die Ritzelwelle 4 und ist am Ende der Verjüngung des Drehstabs 3 angeordnet. Im Bereich des zweiten Absatzes 8 sind die
Ausnehmung 6, sowie die darin mit Spiel aufgenommene Ritzelwelle 4 ovalzylinderförmig ausgestaltet. Die Ritzelwelle 4 kann somit in der
ovalzylinderförmigen Ausnehmung 6 um einen bestimmten Winkelbereich gedreht werden bis ein Anschlag als mechanische Mitnahme dient. Diese Begrenzung stellt einen Schutz des Drehstabs 3 dar. An den zweiten Absatz 8 schließt der dritte Absatz 9 an, in dem die Ausnehmung 6 wieder
kreiszylinderförmig ausgebildet ist und auch die Ritzelwelle 4 einen
kreisförmigen Querschnitt aufweist. Die Eingangswelle 2 umgibt die Ritzelwelle 4 dabei mit wenig Spiel, wobei Nadellager 10 auf der Ritzelwelle 4 dafür sorgen, dass die Eingangswelle 2 um die Ritzelwelle 4 drehbar gelagert ist. Die Eingangswelle 2 weist auf der Außenseite einen ersten Vorsprung 11 und einen zweiten Vorsprung 12 auf, wobei der erste Vorsprung 11 in Bereich des ersten Absatzes 7 der Ausnehmung 6 liegt.
Die Verdrehung des Drehstabs 3 wird, wie in Figur 3 und Figur 4 dargestellt, über zwei magnetische Drehwinkelsensoren 13, 14 erfasst. Die
Drehwinkelsensoren 13, 14 weisen jeweils einen Magnetring 15, 16 als
Gebermagnet und ein Sensorelement 17, 18 auf. Bevorzugt werden die Gebermagnete 15, 16 über eine Klebeverbindung auf der Eingangswelle 2 und der Ritzelwelle 4 fixiert. Das Sensorelement 17, 18 kann als Hall- oder magnetoresistiver Sensor ausgebildet sein. Weiterhin sind optische Sensoren bestehend aus einem lichtemittierenden und einem lichtempfindlichen Bauteil oder Dehnungsmessstreifen denkbar. Ein erster Gebermagnet 15 ist auf der Eingangswelle 2 in Anlage an den vom zweiten Vorsprung 12 gebildeten Ringbund vor der Ritzelwelle 4 liegend angeordnet und ein zweiter
Gebermagnet 16 ist auf der Ritzelwelle 4 angeordnet. Die Stellung der
Magnetringe 15, 16 zueinander bei einer Verdrehung des Drehstabes 3 ergibt den Torsionswinkel des Drehstabs 3, und daraus errechnet sich mit der bekannten Torsionsfederkonstante des Drehstabes 3 das anliegende
Lenkradmoment.
Der neben der Eingangswelle 4 angeordnete Elektromotor 1 weist einen Rotor und einen Stator auf. Dabei ist der Rotor mit einem Permanentmagneten realisiert und der feststehende Stator umfasst Spulen, die von einer
elektronischen Schaltung zeitlich versetzt angesteuert werden um ein Drehfeld entstehen zu lassen, welches ein Drehmoment am permanent erregten Rotor verursacht. Der Rotor treibt mittelbar ein Getriebe 19 über eine
drehfestverbundene Getriebewelle 20 an. Bevorzugt ist der Rotor mit der Getriebewelle 20 über einen Riemenantrieb 21 (Fig. 1) oder Zahnradantrieb 22 (Fig. 2) verbunden. Der Zahnradantrieb 22 kann dabei je nach Anordnung wie in Fig. 1 als Kegelradantrieb oder als Stirnradantrieb ausgebildet sein. Die Getriebewelle 20 ist hohl und wird von der Ritzelwelle 6 mit Spiel durchsetzt. Das Getriebe 19 ist koaxial und als Untersetzungsgetriebe ausgebildet, so wird die Ausgangsdrehzahl der Getriebewelle 20 des Getriebes 19 reduziert und gleichzeitig das Drehmoment an der mit einer
Mitnehmerscheibe des Getriebes 19 verbundenen Ritzelwelle 6 erhöht.
Die hier nicht dargestellte Mitnehmerscheibe weist einen konzentrischen Lagersitz für ein erstes Zahnrad 23 auf. Das erste Zahnrad 23 ist drehfest mit der Mitnehmerscheibe und der durchsetzenden Ritzelwelle 4 verbunden, so dass die Mitnehmerscheibe die Ritzelwelle 4 mittelbar antreibt. Zudem kämmt das erste Zahnrad 23 ein zweites Zahnrad 24, welches drehfest ein zweites Ritzel 25 an einem antriebsnahen Ende umgibt. Die Ritzelwelle 4 weist an ihrem antriebsfernen Ende ein erstes Ritzel 26 auf, welches mit dem zweiten Ritzel 25 über die beiden Zahnräder 23, 24 an ihren antriebsnahen Enden zu einer gegensinnigen Drehung mechanisch zwangsgekoppelt ist. Figur 5 zeigt die Ritzel 25, 26 und deren Eingriff in eine Zahnstange 27 in einer
Detailansicht. Die beabstandeten parallel ausgerichteten Ritzel 25, 26 stehen gegenüberliegend im Eingriff mit jeweils einem Zahnstangensegment 28, 29 auf der Zahnstange 27, wobei die Zahnstangensegmente 28, 29 sich an der Zahnstange 27 bezüglich der Längsachse gegenüber liegen. Die Zahnstange 27 ist in einem Lenkgehäuse senkrecht zur einer Längsachse 30 der
Eingangswelle 2 gelagert.
In einer weiteren Ausführungsform weist das zweite Ritzel am antriebsfernen Lager eine Lageranordnung mit zwei Hülsen auf, wobei die außenliegende Hülse eine Führung und die innenliegende Hülse ein Schiebestück bildet. Das Schiebestück ist entlang von schrägen Führungsflächen verschiebbar angeordnet, so dass beim Verschieben des Schiebestücks das Ritzel auf den Eingriff Ritzel/Zahnstange zustellbar ist. Zur Vorspannung und Einstellung des Spiels ist eine Feder zwischen den Hülsen und dem als Stellschraube
ausgebildeten Verschlussdeckel vorgesehen.
Das Reduziergetriebe ist besonders bevorzugt als Zykloidgetriebe ausgebildet.
In einer anderen Ausführungsform ist es denkbar, dass das koaxiale Getriebe als Planetengetriebe oder als Wellgetriebe ausgeführt ist. Weiterhin ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Drehachsen der beiden sich gegenüberliegenden Ritzel in einem spitzen Winkel zueinander angeordnet sind und die beiden Zahnstangensegmente, die sich an der Zahnstange bezüglich der Längsachse gegenüber liegen, in zueinander geneigten Ebenen angeordnet sind, weil auf diese Weise eine Spielfreiheit der Verzahnungseingriffe durch eine Vorspannung der Zahnstange in den eingeschlossenen Winkel hinein erzielt werden kann.
In einer anderen Ausführungsform ist bevorzugt vorgesehen, dass die Ritzel zueinander in Längsrichtung der Zahnstange einen Versatz aufweisen, so dass Bauraum bei gleichbleibender Kopplungsbreite der Ritzel eingespart werden kann.
Kommt es bei dem erfindungsgemäßen Lenkgetriebe zu einer Lenkbewegung am Lenkrad, detektiert der Drehstab eine Verdrehung der Lenkwelle
gegenüber der Ritzelwelle. Das dadurch ausgelöste Signal steuert den
Elektromotor, der die Ritzelwelle über das mit dem Rotor mittels Riementrieb oder Zahnradantrieb angetriebene Getriebe antreibt. Das koaxiale Getriebe überträgt die reduzierte Ausgangsdrehzahl der Getriebewelle auf das aktive erste Ritzel. Durch die zwangsmechanische Kopplung des ersten Ritzels mit dem zweiten Ritzel wird die Zahnstange von gegenüberliegenden Seiten zu einer Längsverschiebung angetrieben, was eine Verschwenkung der gelenkten Räder erwirkt. Die durch den Servomotor erzeugte Lenkhilfskraft wird somit über zwei Ritzel in die Zahnstange eingeleitet.
Durch die Konstruktion des Drehmomentsensors und die Anordnung des Getriebes um die Welle fällt der Servoantrieb sehr kompakt aus.
Weiterhin kann durch die Anordnung der Ritzel im Bezug auf die Zahnstange auf ein Druckstück verzichtet werden.
Das erfindungsgemäße Lenkgetriebe weist bevorzugte kompakte
Abmessungen auf und stellt dennoch die für schwere Kraftfahrzeuge
erforderlichen Lenkhilfskräfte zur Verfügung. Bezugszeichenliste
Elektromotor
Eingangswelle
Drehstab
Ritzelwelle
Bohrung
Ausnehmung
Erster Absatz
Zweiter Absatz
Dritte Absatz
Nadellager
Erster Vorsprung
Zweiter Vorsprung
Drehwinkelsensor
Drehwinkelsensor
Magnetring
Magnetring
Sensorelement
Sensorelement
Getriebe
Getriebewelle
Riemenantrieb
Zahnradantrieb
Erstes Zahnrad
Zweites Zahnrad
Zweites Ritzel
Erstes Ritzel
Zahnstange
Zahnstangensegment
Zahnstangensegment
Längsachse

Claims

Patentansprüche
1. Lenkgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem
Lenkungsgehäuse, in dem eine Zahnstange (27) längsverschiebbar gelagert und zur Verschwenkung von lenkbaren Rädern mit diesen verbunden ist, wobei die Zahnstange (27) mit einem ersten Zahnsegment (29) versehen ist, welches mit einem ersten Ritzel (26) einer Ritzelwelle (4) kämmt und wobei die Ritzelwelle (4) über eine Eingangswelle (2) mittelbar mit einem Lenkrad verbunden ist, wobei die Zahnstange (27) ein zweites Zahnsegment (28) aufweist, das dem ersten Zahnsegment (29) bezüglich der Längsachse der Zahnstange (27) gegenüber liegt, und dass ein zweites Ritzel (25) vorgesehen ist, das mit dem zweiten
Zahnsegment (28) in Eingriff steht, wobei ein Elektromotor ( 1)
vorgesehen ist, der das mit dem zweiten Ritzel (28) zu einer
gegensinnigen Drehung mechanisch zwangsgekoppelte erste Ritzel (26) mittelbar antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (1) eine Getriebewelle (20) antreibt, die die Ritzelwelle (4) umgibt und die über ein Getriebe (19) mit der Ritzelwelle (4) verbunden ist.
2. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Drehwinkelsensor (13) auf der Eingangswelle (2) und ein
Drehwinkelsensor (14) auf der Ritzelwelle (4) vorgesehen sind.
3. Lenkgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (19) ein Untersetzungsgetriebe ist.
4. Lenkgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Elektromotor (1) die Getriebewelle (20) über einen Riemenantrieb antreibt.
5. Lenkgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (1) die Getriebewelle (20) über einen Zahnradantrieb antreibt.
6. Lenkgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (27) zwischen dem ersten Ritzel (26) und dem zweiten Ritzel (26) angeordnet ist, wobei eine von den Drehachsen der Ritzel (26, 25) aufgespannte Ebene die Längsachse der Zahnstange (27) unter einem Neigungswinkel kleiner als 90° schneidet.
7. Lenkgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die mechanische Kopplung der beiden Ritzel (26, 25) über Zahnräder erfolgt.
8. Lenkgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Drehachsen der beiden sich gegenüber liegenden Ritzel (26, 25) in einem spitzen Winkel zueinander angeordnet sind.
9. Lenkgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Zahnsegmente (29, 28) in zueinander geneigten Ebenen angeordnet sind.
10. Lenkgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das antriebsferne Lager des zweiten Ritzels (25) eine Lageranordnung zum Einstellen des Spiels des Eingriffs
Ritzel/Zahnstange aufweist.
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