WO2016139214A1 - One-piece input shaft - Google Patents

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WO2016139214A1
WO2016139214A1 PCT/EP2016/054348 EP2016054348W WO2016139214A1 WO 2016139214 A1 WO2016139214 A1 WO 2016139214A1 EP 2016054348 W EP2016054348 W EP 2016054348W WO 2016139214 A1 WO2016139214 A1 WO 2016139214A1
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WO
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steering
output shaft
shaft
power steering
steering system
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/054348
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German (de)
French (fr)
Inventor
Ulrich Schlegel
Manuel BÜCHEL
Patrick RENGGLI
Original Assignee
Thyssenkrupp Presta Ag
Thyssenkrupp Ag
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Filing date
Publication date
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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
    • B62D5/04—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
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
    • B62D6/10—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque characterised by means for sensing or determining torque

Definitions

  • the present invention relates to a power steering system for a motor vehicle having the features of the preamble of claim 1.
  • the steering column of a motor vehicle is both the holder of the torque-transmitting steering shaft, also called steering shaft, and the steering wheel in the motor vehicle and the mechanical connection between the steering wheel of the motor vehicle and the steering gear.
  • Steering columns with motor steering assistance devices, so-called servomotors or servo drives, the steering shaft driving, are referred to as power steering or power steering. They support the steering torque applied by a driver by imposing an additional torque on the steering shaft.
  • the steering power assistance of a power steering can be done by steering torque overlay.
  • the type is suitable, in which the servo drive acts directly on the steering shaft. This design is called “column driven power assisted steering” or ColPAS for short.
  • a plurality of steering columns is known in which the steering column has a steering spindle composed of a plurality of steering spindle parts, wherein the steering column is telescopic and can be compressed in the event of a crash in their length.
  • a steering column for a motor vehicle which has a steering shaft of two torque-transmitting and interconnected steering spindle parts, wherein the parts are connected for damping vibrations transmitted via the steering shaft by means of a damping body.
  • the input shaft of the steering support device and the steering shaft of the steering column are designed as two separate components, which are assembled only during assembly of the steering column to form an assembly. This assembly is time consuming and it must be made of a variety of components with tight manufacturing tolerances, resulting in undesirable costs.
  • An auxiliary power steering system for a motor vehicle comprising a rotatably mounted steering spindle, having a first end region and a second end region, the first end region having means for connecting a steering wheel, further comprising a motor steering assisting device with a transmission, an electric motor and an output shaft, wherein the output shaft is drivable via the gear of the electric motor, is provided, wherein the output shaft is directly connected to the second end portion of the steering shaft via a torsion bar.
  • the steering shaft is configured continuously from the steering wheel to the transmission and thus also acts as an input shaft of the steering assistance device.
  • the torsion bar is arranged with its one end in a central bore of the output shaft of the transmission and is rotatably connected to the output shaft. Furthermore, it is advantageous if the torsion bar is received with its other end in a central bore of the second end portion of the steering shaft and is also rotatably connected thereto.
  • the steering spindle in its second end region on an area with a curved toothing, in the central Drill hole of the output shaft is received, wherein the central bore in the region of the receptacle has a corresponding profile for forming an overload protection, but which allows a small rotation of the two components to each other. Due to the overload protection destruction of the torsion bar is prevented even for high torque to be transmitted.
  • the curved toothing is formed in the shape of a trefoil profile tube.
  • the transmission is a worm gear and the output shaft is rotatably connected to a worm wheel of the worm gear.
  • the output shaft preferably passes through the transmission. It is advantageous if the output shaft is connected at its end remote from the steering spindle via a joint with a steering intermediate shaft and thus acts as an output shaft.
  • a torque sensor is preferably arranged.
  • the steering shaft and the output shaft of the transmission are hollow shafts.
  • Fig. 1 a schematic representation of a power steering system for
  • Fig. 2 a spatial view of the steering column in the area of
  • Fig. 3 a spatial view of the steering column in the area of
  • FIG. 4 a three-dimensional view of the steering column with a transmission of the steering assistance device
  • Fig. 5 an exploded view of a connection of a steering spindle and an output shaft of the transmission
  • Fig. 6 an enlarged view of the output shaft of the
  • Fig. 7 an exploded view of the connection of the steering spindle and the output shaft of the transmission with a torsion bar
  • Fig. 8 a longitudinal section through the connection of the steering shaft with the
  • Fig. 9 a plan view of the gearbox and the torsion bar, as well
  • FIG. 10 a cross section along the line A-A of FIG. 8.
  • the steering shaft 2 is used to transmit the executed by a driver of the motor vehicle on the steering wheel 3 steering movements on a rack and pinion steering gear 31, comprising a steering pinion 4 and a Rack 5.
  • the rack and pinion steering gear 31 the rotational movement of the steering shaft 2 in a translational movement of the rack 5, whereby the hinged to a tie rod 6 wheel 7 of the vehicle performs a steering angle.
  • a steering assist device 30 is provided.
  • the steering shaft 2 is connected at a first end region 8 (see FIG.
  • the transmission 10 drives the output side via a universal joint 11 to a steering intermediate shaft 12, which in turn is connected via a universal joint 13 with a lower steering shaft 14.
  • the transmission 10 carries on its housing an electric motor 15.
  • the steering column 1 is attached via a support unit 16 to the body of the vehicle.
  • the steering support means 30 are shown enlarged. In this case, the transmission 10 and the electric motor 15 is shown.
  • the transmission 10 is designed as a worm gear with a worm wheel 17 and a worm 18.
  • the transmission 10 For torque transmission engages the driven by the electric motor 15 screw 18 in the worm wheel 17, which in turn rotatably connected to an output shaft 19 of the transmission 10 is connected.
  • the transmission 10 is surrounded by a transmission housing 20 which is bolted to a housing 21 of the servomotor.
  • FIGS 4, 5, 6 and 7 show the connection of the one-piece steering shaft 2 with the transmission 10.
  • the steering shaft 2 extends from a steering wheel connection 22, which is arranged on the first end portion 8 of the steering shaft, to
  • a movement of the steering shaft 2 relative to the output shaft 19 of the transmission 10 leads to a torsional moment on the torsion bar 23.
  • the torsional moment of the torsion bar 23 can be measured by a known torque sensor and determines the desired steering assistance.
  • the steering shaft 2 acts as an input shaft of the motor steering assistance device 30.
  • the output shaft 19 is connected at its end remote from the steering spindle via a universal joint 11 with the steering intermediate shaft 12.
  • the steering intermediate shaft 12 has a length-compensating and torque-transmitted
  • Telescopic handle The Telescopic linkage compensates for vehicle tolerances and elastic deformations under dynamic load or to compensate for longitudinal movement on the steering column.
  • Steering intermediate shaft 12 has at its transmission far end again a universal joint 13 for connection to the lower steering shaft 14.
  • the connection between the steering shaft 2 and the output shaft 19 of the transmission 10 is shown in detail in longitudinal section of Figure 8.
  • Both the steering shaft 2 and the output shaft 19 are formed as hollow shafts and arranged concentrically to a common longitudinal axis 200.
  • the output shaft 19 is rotatably connected to the surrounding worm wheel 17.
  • the inner diameter of the output shaft 19 is selected so that the output shaft 19 surrounds the steering shaft 2 at its second end portion 9.
  • the torsion bar 23 is encompassed by both the steering shaft 2 and the output shaft 19. At a first end 24 of the torsion bar 23 is rotatably connected to the steering shaft 2 and at a second end 25 rotatably connected to the output shaft 19.
  • the outer diameter of the torsion bar 23 is smaller than the inner diameter of the steering shaft 2.
  • the steering shaft 2 has on its outer side 201 in the circumferential direction of a curved toothing.
  • the output shaft 19 is provided on its inner side 191 with a corresponding profile for forming an overload protection 27.
  • Figures 9 and 10 show in detail the overload protection 27.
  • the arc toothing as shown, formed in the form of a trefoil profile tube.
  • the steering shaft 2 and the output shaft 19 engage each other such that between the outer side 201 of the steering shaft 2 and the inner side 191 of the output shaft 19 normally a small circumferential gap is formed, so that a small rotation of the two components against each other is possible.
  • This relative movement is measured by means of the torsion bar 23 and the associated sensor and further processed to determine the steering assistance.
  • Steering support device 30 or done in a workshop abuse test or in special driving situations. Due to the corresponding profiles, the torque-transmitting connection of the steering shaft 2 with the output shaft 19 is ensured.
  • the steering shaft 2 is preferably a tube that has been hammered or radially deformed, for example.
  • the steering column 1 according to the invention with the one-piece steering shaft 2 can be produced inexpensively by the reduced number of components and the
  • Steering spindle 2 and the gear 10 are to be mounted in a simple manner.
  • the natural frequency of the system is increased by the continuous from the steering wheel to the transmission steering shaft 2.

Abstract

The invention relates to a power-assisted steering system (1) for a motor vehicle, comprising a rotatably mounted steering shaft (2) with a first end region (8) and a second end region (9), wherein the first end region (8) has means for connecting to a steering wheel, a motor-driven steering assistance system (30) with a gear (10), an electromotor (15) and an output shaft (19), wherein the output shaft (19) can be driven by the electromotor (15) via the gear (10), and the output shaft (19) is directly connected to the second end region (9) of the steering shaft (2) via a torsion bar (23).

Description

Einteilige Eingangswelle  One-piece input shaft
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. The present invention relates to a power steering system for a motor vehicle having the features of the preamble of claim 1.
Die Lenksäule eines Kraftfahrzeugs stellt sowohl die Halterung der drehmomentübertragenden Lenkwelle, auch Lenkspindel genannt, und des Lenkrades im Kraftfahrzeug als auch die mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad des Kraftfahrzeuges und dem Lenkgetriebe dar. Lenksäulen mit motorischen Lenkunterstützungseinrichtungen, so genannten Servomotoren oder Servoantrieben, die die Lenkwelle antreiben, werden als Servolenkungen oder Hilfskraftlenkungen bezeichnet. Sie unterstützen das von einem Fahrer aufgebrachte Lenkdrehmoment durch Aufprägen eines zusätzlichen Drehmoments auf die Lenkwelle. The steering column of a motor vehicle is both the holder of the torque-transmitting steering shaft, also called steering shaft, and the steering wheel in the motor vehicle and the mechanical connection between the steering wheel of the motor vehicle and the steering gear. Steering columns with motor steering assistance devices, so-called servomotors or servo drives, the steering shaft driving, are referred to as power steering or power steering. They support the steering torque applied by a driver by imposing an additional torque on the steering shaft.
Die Lenkkraftunterstützung einer Hilfskraftlenkung kann durch Lenkmomentüberlagerung erfolgen. Für leichte Kraftfahrzeuge ist vor allem die Bauart geeignet, bei der der Servoantrieb direkt auf die Lenkwelle wirkt. Diese Bauart wird als„column driven power assisted steering" oder kurz ColPAS genannt. The steering power assistance of a power steering can be done by steering torque overlay. For light vehicles especially the type is suitable, in which the servo drive acts directly on the steering shaft. This design is called "column driven power assisted steering" or ColPAS for short.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Lenksäulen bekannt, bei denen die Lenksäule eine aus mehreren Lenkspindelteilen zusammengesetzte Lenkspindel aufweist, wobei die Lenksäule teleskopierbar ist und im Falle eines Crashs in ihrer Länge gestaucht werden kann. From the prior art, a plurality of steering columns is known in which the steering column has a steering spindle composed of a plurality of steering spindle parts, wherein the steering column is telescopic and can be compressed in the event of a crash in their length.
Aus der DE 10 2011 050 683 AI ist eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug bekannt, die eine Lenkspindel aus zwei drehmomentübertragenden und miteinander verbundenen Lenkspindelteilen aufweist, wobei die Teile zur Dämpfung von über die Lenkspindel übertragenen Vibrationen mittels eines Dämpfungskörpers verbunden sind. Dabei sind die Eingangswelle der Lenk- unterstützungseinrichtung und die Lenkspindel der Lenksäule als zwei separate Bauteile ausgestaltet, welche erst bei der Montage der Lenksäule zu einer Baugruppe zusammengesetzt werden. Diese Montage ist zeitaufwändig und es müssen eine Vielzahl von Bauteilen mit engen Fertigungstoleranzen hergestellt werden, was zu unerwünschten Kosten führt. From DE 10 2011 050 683 AI a steering column for a motor vehicle is known which has a steering shaft of two torque-transmitting and interconnected steering spindle parts, wherein the parts are connected for damping vibrations transmitted via the steering shaft by means of a damping body. In this case, the input shaft of the steering support device and the steering shaft of the steering column are designed as two separate components, which are assembled only during assembly of the steering column to form an assembly. This assembly is time consuming and it must be made of a variety of components with tight manufacturing tolerances, resulting in undesirable costs.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug anzugeben, die einfach montierbar und kostengünstig herstellbar, wobei die Eigenfrequenz des Systems positiv beeinflusst werden soll . It is therefore an object of the present invention to provide a steering column for a motor vehicle, which is easy to install and inexpensive to produce, the natural frequency of the system should be positively influenced.
Diese Aufgabe wird von einer Hilfskraftlenkung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung genannt. This object is achieved by a power steering system for a motor vehicle having the features of claim 1. In the subclaims advantageous developments of the invention are mentioned.
Danach ist eine Hilfskraftlenkung für ein Kraftfahrzeug umfassend eine drehbar gelagerte Lenkspindel, mit einem ersten Endbereich und einem zweiten Endbereich, wobei der erste Endbereich Mittel zum Anschluss eines Lenkrades aufweist, weiterhin umfassend eine motorischen Lenkunterstützungseinrich- tung mit einem Getriebe, einem Elektromotor und einer Abtriebswelle, wobei die Abtriebswelle über das Getriebe von dem Elektromotor antreibbar ist, vorgesehen, wobei die Abtriebswelle mit dem zweiten Endbereich der Lenkspindel über einen Drehstab unmittelbar verbunden ist. Die Lenkspindel ist von dem Lenkrad bis zum Getriebe durchgängig ausgestaltet und fungiert somit ebenfalls als Eingangswelle der Lenkunterstützungseinrichtung . Durch diese Konstruktion ist die Hilfskraftlenkung besonders einfach montierbar, wobei die Eigenfrequenz des Systems im Vergleich zu mehrfach unterteilten Anordnungen erhöht ist. Weiterhin wird die Anzahl der Bauteile der Hilfskraftlenkung reduziert, was einen deutlichen Kostenvorteil erbringt. An auxiliary power steering system for a motor vehicle comprising a rotatably mounted steering spindle, having a first end region and a second end region, the first end region having means for connecting a steering wheel, further comprising a motor steering assisting device with a transmission, an electric motor and an output shaft, wherein the output shaft is drivable via the gear of the electric motor, is provided, wherein the output shaft is directly connected to the second end portion of the steering shaft via a torsion bar. The steering shaft is configured continuously from the steering wheel to the transmission and thus also acts as an input shaft of the steering assistance device. By this construction, the power steering system is particularly easy to install, the natural frequency of the system is increased compared to multiple subdivided arrangements. Furthermore, the number of components of the power steering system is reduced, which provides a significant cost advantage.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Drehstab mit seinem einen Ende in einer zentralen Bohrung der Abtriebswelle des Getriebes angeordnet ist und mit der Abtriebswelle drehfest verbunden ist. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Drehstab mit seinem anderen Ende in einer zentralen Bohrung des zweiten Endbereichs der Lenkspindel aufgenommen ist und mit dieser ebenfalls drehfest verbunden ist. It is advantageous if the torsion bar is arranged with its one end in a central bore of the output shaft of the transmission and is rotatably connected to the output shaft. Furthermore, it is advantageous if the torsion bar is received with its other end in a central bore of the second end portion of the steering shaft and is also rotatably connected thereto.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Lenkspindel in ihrem zweiten Endbereich einen Bereich mit einer Bogenverzahnung auf, der in der zentralen Bohrung der Abtriebswelle aufgenommen ist, wobei die zentrale Bohrung in dem Bereich der Aufnahme ein korrespondierendes Profil zur Bildung einer Überlastsicherung aufweist, die jedoch eine geringe Verdrehung der beiden Bauteile zueinander zulässt. Durch die Überlastsicherung wird eine Zerstörung des Torsionsstabes auch für hohe zu übertragende Drehmomente verhindert. In a preferred embodiment, the steering spindle in its second end region on an area with a curved toothing, in the central Drill hole of the output shaft is received, wherein the central bore in the region of the receptacle has a corresponding profile for forming an overload protection, but which allows a small rotation of the two components to each other. Due to the overload protection destruction of the torsion bar is prevented even for high torque to be transmitted.
Vorteilhafterweise ist die Bogenverzahnung in Form eines Kleeblattprofilrohrs gebildet. Advantageously, the curved toothing is formed in the shape of a trefoil profile tube.
Es ist weiterhin vorgesehen, dass das Getriebe ein Schneckengetriebe ist und die Abtriebswelle mit einem Schneckenrad des Schneckengetriebes drehfest verbunden ist. Die Abtriebswelle durchsetzt vorzugsweise das Getriebe. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Abtriebswelle an ihrem lenkspindelfernen Ende über ein Gelenk mit einer Lenkzwischenwelle verbunden ist und somit als Ausgangswelle fungiert. It is further contemplated that the transmission is a worm gear and the output shaft is rotatably connected to a worm wheel of the worm gear. The output shaft preferably passes through the transmission. It is advantageous if the output shaft is connected at its end remote from the steering spindle via a joint with a steering intermediate shaft and thus acts as an output shaft.
Zur Messung eines Torsionsmomentes des Drehstabs ist bevorzugt ein Drehmomentsensor angeordnet. To measure a torsional moment of the torsion bar, a torque sensor is preferably arranged.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Lenkspindel und die Abtriebswelle des Getriebes Hohlwellen. In an advantageous embodiment, the steering shaft and the output shaft of the transmission are hollow shafts.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Gleichartige oder gleichwirkende Bauteile werden in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Es A preferred embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Similar or equivalent components are denoted by the same reference numerals in the figures. It
zeigen : demonstrate :
Fig . 1 : eine schematische Darstellung einer Hilfskraftlenkung zur Fig. 1: a schematic representation of a power steering system for
Erläuterung des allgemeinen Aufbaus einer Lenksäule mit einer Lenkunterstützungseinrichtung,  Explanation of the general structure of a steering column with a steering support device,
Fig . 2 : eine räumliche Ansicht der Lenksäule im Bereich der Fig. 2: a spatial view of the steering column in the area of
Lenkunterstützungseinrichtung,  Steering assistance device,
Fig . 3 : eine räumliche Ansicht der Lenksäule im Bereich der Fig. 3: a spatial view of the steering column in the area of
Lenkunterstützungseinrichtung ohne Gehäuse, Fig . 4: eine räumliche Ansicht der Lenksäule mit einem Getriebe der Lenkunterstützungseinrichtung, Steering assistance device without housing, Fig. FIG. 4: a three-dimensional view of the steering column with a transmission of the steering assistance device, FIG.
Fig . 5 : eine Explosionszeichnung eines Anschlusses einer Lenkspindel und einer Abtriebswelle des Getriebes, Fig. 5: an exploded view of a connection of a steering spindle and an output shaft of the transmission,
Fig . 6: eine vergrößerte Darstellung der mit der Abtriebswelle des Fig. 6: an enlarged view of the output shaft of the
Getriebes zusammengesetzten Lenkspindel,  Transmission composite steering spindle,
Fig . 7 : eine Explosionszeichnung des Anschlusses der Lenkspindel und der Abtriebswelle des Getriebes mit einem Drehstab, Fig. 7: an exploded view of the connection of the steering spindle and the output shaft of the transmission with a torsion bar,
Fig . 8: einen Längsschnitt durch die Verbindung der Lenkspindel mit der Fig. 8: a longitudinal section through the connection of the steering shaft with the
Abtriebswelle des Getriebes,  Output shaft of the gearbox,
Fig . 9 : eine Draufsicht auf das Getriebe und den Drehstab, sowie Fig. 9: a plan view of the gearbox and the torsion bar, as well
Fig . 10 : einen Querschnitt entlang der Linie A-A der Figur 8. Fig. FIG. 10: a cross section along the line A-A of FIG. 8.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Hilfskraftlenkung 1 eines nicht dargestellten Fahrzeugs mit einer drehbar gelagerten einteiligen Lenkspindel 2. Die Lenkspindel 2 dient der Übertragung der von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs am Lenkrad 3 ausgeführten Lenkbewegungen auf ein Zahnstangenlenkgetriebe 31, umfassend ein Lenkritzel 4 und eine Zahnstange 5. Das Zahnstangenlenkgetriebe 31 setzt die Drehbewegung der Lenkspindel 2 in eine translatorische Bewegung der Zahnstange 5 um, wodurch das an einer Spurstange 6 angelenkte Rad 7 des Fahrzeugs einen Lenkeinschlag ausführt. Zur Unterstützung der Lenkbewegung des Fahrers ist eine Lenkunterstützungseinrichtung 30 vorgesehen. Die Lenkspindel 2 ist an einem ersten Endbereich 8 (vergleiche Figur 5) unmittelbar drehfest mit dem Lenkrad 3 und an einem zweiten Endbereich 9 über einen Drehstab 23 mit einem Getriebe 10 der Lenkunterstützungseinrichtung 30 verbunden. Das Getriebe 10 treibt ausgangsseitig über ein Kardangelenk 11 eine Lenkzwischenwelle 12 an, die wiederrum über ein Kardangelenk 13 mit einer unteren Lenkwelle 14 verbunden ist. Das Getriebe 10 trägt an seinem Gehäuse einen Elektromotor 15. Die Lenksäule 1 ist über eine Trageeinheit 16 an der Karosserie des Fahrzeugs befestigt. In den Figuren 2 und 3 sind die Lenkunterstützungseinrichtung 30 vergrößert dargestellt. Dabei ist das Getriebe 10 und der Elektromotor 15 dargestellt. Das Getriebe 10 ist als Schneckengetriebe mit einem Schneckenrad 17 und einer Schnecke 18 ausgebildet. Zur Momentübertragung greift die vom Elektromotor 15 angetriebene Schnecke 18 in das Schneckenrad 17, das wiederum drehfest mit einer Abtriebswelle 19 des Getriebes 10 verbunden ist. Das Getriebe 10 ist von einem Getriebegehäuse 20 umgeben, welches mit einem Gehäuse 21 des Servomotors verschraubt ist. 1 shows a schematic representation of a power steering system 1 of a vehicle, not shown, with a rotatably mounted one-piece steering spindle 2. The steering shaft 2 is used to transmit the executed by a driver of the motor vehicle on the steering wheel 3 steering movements on a rack and pinion steering gear 31, comprising a steering pinion 4 and a Rack 5. The rack and pinion steering gear 31, the rotational movement of the steering shaft 2 in a translational movement of the rack 5, whereby the hinged to a tie rod 6 wheel 7 of the vehicle performs a steering angle. To assist the driver's steering movement, a steering assist device 30 is provided. The steering shaft 2 is connected at a first end region 8 (see FIG. 5) directly to the steering wheel 3 and at a second end region 9 via a torsion bar 23 to a transmission 10 of the steering assistance device 30. The transmission 10 drives the output side via a universal joint 11 to a steering intermediate shaft 12, which in turn is connected via a universal joint 13 with a lower steering shaft 14. The transmission 10 carries on its housing an electric motor 15. The steering column 1 is attached via a support unit 16 to the body of the vehicle. In Figures 2 and 3, the steering support means 30 are shown enlarged. In this case, the transmission 10 and the electric motor 15 is shown. The transmission 10 is designed as a worm gear with a worm wheel 17 and a worm 18. For torque transmission engages the driven by the electric motor 15 screw 18 in the worm wheel 17, which in turn rotatably connected to an output shaft 19 of the transmission 10 is connected. The transmission 10 is surrounded by a transmission housing 20 which is bolted to a housing 21 of the servomotor.
Die Figur 4, 5, 6 und 7 zeigen die Verbindung der einteiligen Lenkspindel 2 mit dem Getriebe 10. Die Lenkspindel 2 reicht von einem Lenkradanschluss 22, der am ersten Endbereich 8 der Lenkspindel angeordnet ist, bis zum Figures 4, 5, 6 and 7 show the connection of the one-piece steering shaft 2 with the transmission 10. The steering shaft 2 extends from a steering wheel connection 22, which is arranged on the first end portion 8 of the steering shaft, to
Schneckenrad 17 des Getriebes 10, wo sie mit ihrem zweiten Endbereich 9 mit der Abtriebswelle 19 des Getriebes 10 mittels des Drehstabs 23 verbunden ist. Eine Bewegung der Lenkspindel 2 relativ zur Abtriebswelle 19 des Getriebes 10 führt zu einem Torsionsmoment an dem Drehstab 23. Das Torsionsmoment des Drehstabs 23 ist durch einen bekannten Drehmomentsensor messbar und bestimmt die gewünschte Lenkunterstützung. Die Lenkspindel 2 fungiert dabei als Eingangswelle der motorischen Lenkunterstützungseinrichtung 30. Die Abtriebswelle 19 ist an ihrem lenkspindelfernen Ende über ein Kardangelenk 11 mit der Lenkzwischenwelle 12 verbunden. Die Lenkzwischenwelle 12 verfügt über ein längenausgleichendes und drehmomentübertragenes Worm 17 of the gear 10, where it is connected with its second end portion 9 with the output shaft 19 of the transmission 10 by means of the torsion bar 23. A movement of the steering shaft 2 relative to the output shaft 19 of the transmission 10 leads to a torsional moment on the torsion bar 23. The torsional moment of the torsion bar 23 can be measured by a known torque sensor and determines the desired steering assistance. The steering shaft 2 acts as an input shaft of the motor steering assistance device 30. The output shaft 19 is connected at its end remote from the steering spindle via a universal joint 11 with the steering intermediate shaft 12. The steering intermediate shaft 12 has a length-compensating and torque-transmitted
Teleskopgestänge. Das Teleskopgestänge dient zum Ausgleich von Fahrzeugtoleranzen und elastischen Verformungen bei dynamischer Beanspruchung oder zur Kompensation einer Längsbewegung an der Lenksäule. Die Telescopic handle. The telescopic linkage compensates for vehicle tolerances and elastic deformations under dynamic load or to compensate for longitudinal movement on the steering column. The
Lenkzwischenwelle 12 weist an ihrem getriebefernen Ende wiederum ein Kardangelenk 13 zur Verbindung mit der unteren Lenkwelle 14 auf. Steering intermediate shaft 12 has at its transmission far end again a universal joint 13 for connection to the lower steering shaft 14.
Die Verbindung zwischen der Lenkspindel 2 und der Abtriebswelle 19 des Getriebes 10 ist detailliert im Längsschnitt der Figur 8 dargestellt. Sowohl die Lenkspindel 2 als auch die Abtriebswelle 19 sind als Hohlwellen ausgebildet und konzentrisch zu einer gemeinsamen Längsachse 200 angeordnet. Die Abtriebswelle 19 ist drehfest mit dem sie umgebenden Schneckenrad 17 verbunden. Der Innendurchmesser der Abtriebswelle 19 ist so gewählt, dass die Abtriebswelle 19 die Lenkspindel 2 an ihrem zweiten Endbereich 9 umgibt. Der Drehstab 23 ist sowohl von der Lenkspindel 2 als auch von der Abtriebswelle 19 umfasst. An einem ersten Ende 24 ist der Drehstab 23 drehfest mit der Lenkspindel 2 und an einem zweiten Ende 25 drehfest mit der Abtriebswelle 19 verbunden. In einem Übergangsbereich 26, in dem die Lenkspindel 2 und die Abtriebswelle 19 überlappend angeordnet sind, ist der Außendurchmesser des Drehstabs 23 kleiner als der Innendurchmesser der Lenkspindel 2. Im Übergangsbereich 26 weist die Lenkspindel 2 auf ihrer Außenseite 201 in Umfangsrichtung eine Bogenverzahnung auf. Die Abtriebswelle 19 ist auf Ihrer Innenseite 191 mit einem dazu korrespondierendes Profil zur Bildung einer Überlastsicherung 27 versehen. The connection between the steering shaft 2 and the output shaft 19 of the transmission 10 is shown in detail in longitudinal section of Figure 8. Both the steering shaft 2 and the output shaft 19 are formed as hollow shafts and arranged concentrically to a common longitudinal axis 200. The output shaft 19 is rotatably connected to the surrounding worm wheel 17. The inner diameter of the output shaft 19 is selected so that the output shaft 19 surrounds the steering shaft 2 at its second end portion 9. The torsion bar 23 is encompassed by both the steering shaft 2 and the output shaft 19. At a first end 24 of the torsion bar 23 is rotatably connected to the steering shaft 2 and at a second end 25 rotatably connected to the output shaft 19. In a transition region 26, in which the steering shaft 2 and the output shaft 19 are arranged overlapping, the outer diameter of the torsion bar 23 is smaller than the inner diameter of the steering shaft 2. In the transition region 26, the steering shaft 2 has on its outer side 201 in the circumferential direction of a curved toothing. The output shaft 19 is provided on its inner side 191 with a corresponding profile for forming an overload protection 27.
Die Figuren 9 und 10 zeigen im Detail die Überlastsicherung 27. Vorzugsweise ist die Bogenverzahnung, wie dargestellt, in Form eines Kleeblattprofilrohres ausgebildet. Die Lenkspindel 2 und die Abtriebswelle 19 greifen derart ineinander, dass zwischen der Außenseite 201 der Lenkspindel 2 und der Innenseite 191 der Abtriebswelle 19 im Normalfall ein kleiner umfangseitiger Spalt gebildet ist, so dass eine geringe Verdrehung der beiden Bauteile gegeneinander möglich ist. Diese Relativbewegung wird mittels des Drehstabs 23 und dem dazugehörigen Sensor gemessen und zur Bestimmung der Lenkunterstützung weiterverarbeitet. Bei Erreichen der Anschlagsgeometrie gibt der nicht dargestellt Drehmomentsensor einen vorgegebenen Maximalwert aus. Dies kann beispielsweise bei einem Ausfall der motorischen Figures 9 and 10 show in detail the overload protection 27. Preferably, the arc toothing, as shown, formed in the form of a trefoil profile tube. The steering shaft 2 and the output shaft 19 engage each other such that between the outer side 201 of the steering shaft 2 and the inner side 191 of the output shaft 19 normally a small circumferential gap is formed, so that a small rotation of the two components against each other is possible. This relative movement is measured by means of the torsion bar 23 and the associated sensor and further processed to determine the steering assistance. Upon reaching the stop geometry of the torque sensor, not shown, outputs a predetermined maximum value. This can, for example, in case of failure of the motor
Lenkunterstützungseinrichtung 30 oder aber bei einem Werkstatt- Missbrauchstest oder bei besonderen Fahrsituationen erfolgen. Durch die korrespondierenden Profile ist die drehmomentübertragende Verbindung der Lenkspindel 2 mit der Abtriebswelle 19 gewährleistet. Steering support device 30 or done in a workshop abuse test or in special driving situations. Due to the corresponding profiles, the torque-transmitting connection of the steering shaft 2 with the output shaft 19 is ensured.
Die Lenkspindel 2 ist bevorzugt ein Rohr, dass beispielsweise gehämmert oder radial umgeformt wurde. The steering shaft 2 is preferably a tube that has been hammered or radially deformed, for example.
Die erfindungsgemäße Lenksäule 1 mit der einteiligen Lenkspindel 2 ist durch die reduzierte Anzahl an Bauteilen kostengünstig herstellbar und die The steering column 1 according to the invention with the one-piece steering shaft 2 can be produced inexpensively by the reduced number of components and the
Lenkspindel 2 und das Getriebe 10 sind in einfacher Weise zu montieren. Steering spindle 2 and the gear 10 are to be mounted in a simple manner.
Weiterhin wird die Eigenfrequenz des Systems durch die von dem Lenkrad bis zum Getriebe durchgängige Lenkspindel 2 erhöht. Furthermore, the natural frequency of the system is increased by the continuous from the steering wheel to the transmission steering shaft 2.

Claims

Patentansprüche claims
1. Hilfskraftlenkung (1) für ein Kraftfahrzeug umfassend 1. power steering system (1) for a motor vehicle comprising
- eine drehbar gelagerte Lenkspindel (2), mit einem ersten Endbereich (8) und einem zweiten Endbereich (9), wobei der erste Endbereich (8) Mittel zum Anschluss eines Lenkrades aufweist, a rotatably mounted steering spindle (2) having a first end region (8) and a second end region (9), the first end region (8) having means for connecting a steering wheel,
- eine motorische Lenkunterstützungseinrichtung (30) mit einem Getriebe (10), einem Elektromotor (15) und einer Abtriebswelle (19), wobei die Abtriebswelle (19) über das Getriebe (10) von dem Elektromotor (15) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (19) mit dem zweiten Endbereich (9) der Lenkspindel (2) über einen - A motorized steering support means (30) with a transmission (10), an electric motor (15) and an output shaft (19), wherein the output shaft (19) via the transmission (10) of the electric motor (15) is driven, characterized the output shaft (19) is connected to the second end region (9) of the steering spindle (2) via a
Drehstab (23) unmittelbar verbunden ist.  Torsion bar (23) is directly connected.
2. Hilfskraftlenkung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehstab (23) in einer zentralen Bohrung der Abtriebswelle (19) angeordnet ist und mit dieser drehfest verbunden ist. Second power steering system (1) according to claim 1, characterized in that the torsion bar (23) is arranged in a central bore of the output shaft (19) and is rotatably connected thereto.
3. Hilfskraftlenkung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehstab (23) in einer zentralen Bohrung des zweiten Endbereichs (9) der Lenkspindel (2) aufgenommen ist und mit dieser drehfest verbunden ist. 3. Power steering system (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the torsion bar (23) is received in a central bore of the second end region (9) of the steering spindle (2) and is rotatably connected thereto.
4. Hilfskraftlenkung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. power steering system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkspindel (2) in ihrem zweiten Endbereich (9) einen Bereich mit einer Bogenverzahnung aufweist, der in der zentralen Bohrung der Abtriebswelle (19) aufgenommen ist, wobei die zentrale Bohrung der Abtriebswelle (19) in dem Bereich der  characterized in that the steering spindle (2) in its second end region (9) has a region with a curved toothing, which is received in the central bore of the output shaft (19), wherein the central bore of the output shaft (19) in the region of
Aufnahme ein korrespondierendes Profil zur Bildung einer Überlastsicherung (27) aufweist.  Recording has a corresponding profile for forming an overload protection (27).
5. Hilfskraftlenkung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Power steering system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (10) ein  characterized in that the transmission (10) a
Schneckengetriebe ist und die Abtriebswelle (19) mit einem Schneckenrad (17) des Schneckengetriebes drehfest verbunden ist. Worm gear is and the output shaft (19) with a Worm wheel (17) of the worm gear is rotatably connected.
6. Hilfskraftlenkung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bogenverzahnung in Form eines Kleeblattprofilrohrs ausgebildet ist. 6. power steering system (1) according to claim 4, characterized in that the curved toothing is formed in the form of a trefoil profile tube.
7. Hilfskraftlenkung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. power steering system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung eines Torsionsmomentes des Drehstabs (23) ein Drehmomentsensor angeordnet ist.  characterized in that a torque sensor is arranged to measure a torsional moment of the torsion bar (23).
8. Hilfskraftlenkung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. power steering system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkspindel (2) und die  characterized in that the steering spindle (2) and the
Abtriebswelle (19) Hohlwellen sind .  Output shaft (19) are hollow shafts.
9. Hilfskraftlenkung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. power steering system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Ausfall der motorischen Lenkunterstützungseinrichtung (30) die Lenkspindel (2) und die  characterized in that in case of failure of the motor power steering device (30), the steering shaft (2) and the
Abtriebswelle (19) des Getriebes (10) drehmomentübertragend miteinander verbunden sind.  Output shaft (19) of the transmission (10) are connected to transmit torque.
10. Hilfskraftlenkung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10. Power steering system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (19) an ihrem lenkspindelfernen Ende über ein Kardangelenk (11) mit einer  characterized in that the output shaft (19) at its end remote from the steering spindle via a universal joint (11) with a
Lenkzwischenwelle (12) drehmomentübertragend verbunden ist.  Steering intermediate shaft (12) is connected to transmit torque.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112947377A (en) * 2021-02-25 2021-06-11 同济大学 Target vehicle motion bearing platform for automatic driving vehicle whole vehicle in-loop test

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10793183B2 (en) * 2017-12-22 2020-10-06 Trw Automotive U.S. Llc Torque overlay steering apparatus
DE102018205606A1 (en) * 2018-04-13 2019-10-17 Robert Bosch Gmbh Steering gear for a steering system of a motor vehicle
CN114684246B (en) * 2020-12-30 2023-08-08 比亚迪股份有限公司 Vehicle steering system and vehicle with same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030116376A1 (en) * 2001-12-21 2003-06-26 Nobuhiko Uryu Electrically-powered steering device
US20050178608A1 (en) * 2004-02-17 2005-08-18 Hitachi, Ltd. Power steering device of electric motor type
EP1746011A1 (en) * 2004-04-06 2007-01-24 NSK Ltd., Electric power steering device
DE102010049999A1 (en) * 2010-10-29 2012-05-03 Volkswagen Ag Electric steering assist device for arranging steering column and steering pinion of motor car, has components of electric motor separated from each other, and electric motor and steering control unit arranged axially to each other
DE102011050683A1 (en) 2011-05-27 2012-11-29 Thyssenkrupp Presta Aktiengesellschaft Steering column for a motor vehicle
WO2014200051A1 (en) * 2013-06-14 2014-12-18 日本精工株式会社 Electric power steering device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100577490C (en) * 2004-04-06 2010-01-06 日本精工株式会社 Electric power steering device
GB0905294D0 (en) 2009-03-27 2009-05-13 Trw Ltd Gearbox assembly for electric power steering systems
JP5575981B2 (en) * 2011-04-27 2014-08-20 本田技研工業株式会社 Vehicle steering system
JP5767560B2 (en) * 2011-10-24 2015-08-19 株式会社ショーワ Electric power steering device
DE102012109125A1 (en) * 2012-09-27 2014-03-27 Zf Lenksysteme Gmbh Steering device for construction of lost motion coupling in non-assembled condition, has steering pinion and steering spindle that is connected with steering pinion over torsion bar

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030116376A1 (en) * 2001-12-21 2003-06-26 Nobuhiko Uryu Electrically-powered steering device
US20050178608A1 (en) * 2004-02-17 2005-08-18 Hitachi, Ltd. Power steering device of electric motor type
EP1746011A1 (en) * 2004-04-06 2007-01-24 NSK Ltd., Electric power steering device
DE102010049999A1 (en) * 2010-10-29 2012-05-03 Volkswagen Ag Electric steering assist device for arranging steering column and steering pinion of motor car, has components of electric motor separated from each other, and electric motor and steering control unit arranged axially to each other
DE102011050683A1 (en) 2011-05-27 2012-11-29 Thyssenkrupp Presta Aktiengesellschaft Steering column for a motor vehicle
WO2014200051A1 (en) * 2013-06-14 2014-12-18 日本精工株式会社 Electric power steering device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112947377A (en) * 2021-02-25 2021-06-11 同济大学 Target vehicle motion bearing platform for automatic driving vehicle whole vehicle in-loop test

Also Published As

Publication number Publication date
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