DE102007000936A1

DE102007000936A1 - Servolenkung

Info

Publication number: DE102007000936A1
Application number: DE200710000936
Authority: DE
Inventors: Achim Domhan; Martin Hiller; Jürgen HÖRSCH; Sabahudin Matoruga; Wolfgang Dr. Runge; Arthur Rupp
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2009-03-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Servolenkung (1) für ein Fahrzeug, mit einem Servomotor (2), der über ein Getriebe (3) ein Lenkhilfsmoment oder ein Überlagerungsmoment oder einen Überlagerungswinkel bereitstellt. Um eine geräuscharme Servolenkung zu schaffen, ist vorgesehen, dass ein Gehäuse (4) des Servomotors (2) und/oder ein Gehäuse (5) des Getriebes (3) mit einer karosseriefesten Fahrzeugkomponente (6) des Fahrzeugs ausschließlich und über zumindest ein schalldämmendes Dämmelement (7), das einen Impedanzsprung ermöglicht, verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Servolenkung für ein Fahrzeug, mit einem Servomotor, der über ein Getriebe ein Lenkhilfsmoment oder ein Überlagerungsmoment oder einen Überlagerungswinkel bereitstellt, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Servolenkungen in Form von hydraulischen, elektrohydraulischen oder elektrischen Hilfskraft- oder Fremdkraft- oder Überlagerungslenkungen sind bekannt. Insbesondere bei Servolenkungen mit Lenksäulenantrieb oder bei Überlagerungslenkungen mit einem elektrischen Servomotor kann Körperschall durch Servomotoren, durch Trägheitskräfte oder magnetische Kräfte erzeugt werden oder Körperschall durch, den Servomotoren nachgelagerte Getriebe, durch Zahnkräfte oder Stützkräfte in Wälzlagern etc. erzeugt werden. Diese Betriebsgeräusche von Servolenkungen können insbesondere an den Befestigungspunkten einer Servolenkung an einem Fahrzeug zu Fußpunkterregungen von Fahrzeugteilen führen, die ins Innere eines Fahrzeugs dann den Körperschall als Luftschall abstrahlen, was für einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs unangenehm sein kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geräuscharme Servolenkung vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird mit einer Servolenkung mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.
Dadurch dass ein Gehäuse des Getriebes oder des Servomotors der Servolenkung mit einer Karosserie des Fahrzeugs ausschließlich über zumindest ein schalldämmendes Dämmelement verbunden ist, ist eine wirkungsvolle Maßnahme getroffen, die Ausbreitung von Körperschall zu behindern und einen Impedanzsprung durch diese Abkoppelungsmaßnahmen zu bewirken. Eine Ausbreitung von Luftschall im Inneren eines Fahrzeugs ist dadurch wirkungsvoll vermieden.
Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Servolenkung ist das Dämmelement oder mehrere an der Servolenkung verbaute Dämmelemente als ein Drahtgestrick in Form eines maschenbildenden Gewirks gebildet, das einen alterungsbeständigen Schwingungstilger mit innerer Reibung darstellt. Bei dem Dämmelement berührt sich der Metallfaden des Drahtgestricks nicht nur wie auch bei einem Geflecht an vielen Stellen, sondern das Drahtgestrick besteht vielmehr hier aus einer Vielzahl von Maschen, also angenäherte kreisförmig verformte Drähte, die bei einwirkenden Kräften eine leichte Verformung zulassen. Damit ist eine höhere Elastizität im Vergleich zu einem Geflecht oder Gewebe mit gestreckt verlaufenden Drähten ermöglicht. Ein solches Drahtgestrick bildet viele Reibungspunkte, die die Eigenschaft haben, Schwingungsenergie in Reibung zu verwandeln. Es ist elastisch vorgespannt zwischen dem Gehäuse des Servomotors und/oder dem Gehäuse des Getriebes und einem karosseriefesten Teil des Fahrzeugs, sodaß eine dauerhafte, definierte Schwingungsabsorption durch Tilgung unter Ausnutzung der erhöhten Elastizität des Gestricks eintritt. Das Drahtgestrick wird aus Edelstahl, Aluminium, Kupfer, Messing oder dergleichen erstellt.
Das Drahtgestrick kann in Lagerschalen untergebracht sein, oder die Gehäuseteile und der karosseriefeste Teil des Fahrzeugs bilden die Lagerschalen selbst.
Wesentliche Teile der Servolenkung lassen sich mit Dammelementen aus einem Drahtgestrick oder aus einem natürlichen oder synthetischen Elastomeren karosseriefest anbinden. Es ist zweckmäßig, das Dämmelement oder die Dämmelemente in einem Auge an dem Gehäuse für den Servomotor und/oder dem Getriebe anzuordnen, wobei das Dämmelement in dem Auge radial und auch axial mit definierter Vorspannung gehalten wird. Ein Befestigungselement, wie etwa eine Schaftschraube, eine Mittelbundschraube oder eine Schraube mit Bundhülse durchragt dabei das karosseriefeste Teil, das Dämmelement und das Auge und stützt sich an dem karosseriefesten Teil ab. Das Auge hat dabei einen solchen Durchmesser, dass bei Versagen des Dämmelements das Dämmelement nicht zwischen dem Befestigungselement und dem Auge nennenswert geklemmt werden kann oder aus dem Auge gequetscht werden kann.
Die Bundhülse ist vorzugsweise aus Kunststoff gebildet und stellt zwischen dem Befestigungselement und dem Dämmelement eine definierte Gleitreibung her.
Es kann insbesondere bei Verwendung einer Mittelbundschraube zweckmäßig sein, das Dämmelement aus zwei radial zum Teil übereinander geschobenen Ringen aus dem Drahtgestrick oder einem natürlichen oder synthetischen Elastomeren zu bilden.
Dämmelemente lassen sich an verschiedensten Stellen der Servolenkung einsetzen, so auch um einen Lenksäulenkörper, der eine Lenkwelle umgibt, an einem Gehäuse des Getriebes axial und/oder radial abzustützen und schwingungsdämmend festzulegen. Das Dämmelement oder mehrere Dämmelemente können dabei eine Zentrierfunktion für den Lenksäulenkörper übernehmen.
Besonders sinnvoll lassen sich die Dämmelemente zur Geräuschdämmung bei einem Lenkwellenantrieb einer Hilfskraftlenkung oder bei einem Aktuator für eine Überlagerungslenkung an der Lenkwelle anwenden. Der Aktuator überlagert den von einem Fahrer an einer Lenkhandhabe gewählten Lenkwinkel mit einem weiteren, zusätzlichen Drehwinkel. Der zusätzliche Drehwinkel wird durch eine elektronische Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung gesteuert und dient zur Erhöhung der Fahrstabilität des Fahrzeugs oder zu sonstigen Zwecken. Beispielsweise wird hierfür ein Überlagerungsgetriebe, das als Planetenradgetriebe oder als Wellgetriebe gebildet ist, herangezogen. Die Übersetzung der Überlagerungslenkung setzt sich aus den Übersetzungen des jeweiligen Lenkgetriebes und des Überlagerungsgetriebes zusammen. Ein Überlagerungsgetriebe weist zu diesem Zweck eine erste Getriebeeingangswelle, die als Lenkwelle mit einer Lenkhandhabe wirkverbunden ist, auf und überlagert die an den beiden Getriebeeingangswellen auftretenden Drehwinkel auf eine Getriebeausgangswelle, die mit einem Lenkgetriebe und lenkbaren Rädern des Fahrzeugs wirkverbunden ist. Die erste Getriebeeingangswelle oder Lenkwelle ist von Körperschall des Servomotors und des Getriebes zu entkoppeln. Dies erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass die Lenkwelle in zwei Wellenteile unterteilt ist, die unter radialer Zwischenlage eines Dämmelements miteinander drehfest verbunden sind, wobei die Wellenteile an der Verbindungsstelle ein von der Kreisform abweichendes Profil, etwa ein Polygonprofil aufweisen. Mit dem Profil sind sie unter radialer Zwischenlage des Dämmelements ineinander geschoben. Insbesondere bei Wellgetrieben als Überlagerungsgetriebe wird ein schnelldrehender Servomotor angewandt und ist es zweckmäßig, diese Überlagerungslenkung in der erfindungsgemäßen Weise schallzudämmen.
Die Erfindung wird nun näher anhand von Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnungen wiedergegeben. Die Zeichnungen zeigen:
1 einen Querschnitt durch eine als Überlagerungslenkung ausgebildete Servolenkung,
2 eine teilweise Seitenansicht der Überlagerungslenkung in 1,
3 einen teilweisen Längsschnitt durch die Überlagerungslenkung in 2 entlang der Linie III-III,
4 einen weiteren teilweisen Längsschnitt durch eine andere Überlagerungslenkung,
5 einen weiteren teilweisen Längsschnitt durch eine andere Überlagerungslenkung,
6 einen Längsschnitt durch eine erste Getriebeeingangswelle oder Lenkwelle einer Überlagerungslenkung,
7 ein Detail VII in 6,
8 einen Querschnitt durch die Lenkwelle in 7 entlang der Linie VIII-VIII.
In 1 ist in einem Querschnitt entlang der Linie I-I in 2 eine als Active Steering ausgebildete Servolenkung 1 und insbesondere ihr elektrischer Servomotor 2 mit einem als Wellgetriebe 27 gebildeten Getriebe 3 gezeigt. Der als Hohlwellenmotor gebildete Servomotor 2 ist an einem karosseriefesten Teil 10 über ein Schwenklager 28 an seinem Gehäuse 4 schwenkbar festgelegt. Eine erste Getriebeeingangswelle 23 ist drehfest mit einer Lenkhandhabe verbunden und ist Teil eines Überlagerungsgetriebes 22, das von dem Wellgetriebe 27 dargestellt wird. Das Überlagerungsgetriebe 22 überlagert den von einem Fahrer auf die erste Getriebeeingangswelle 23 aufgebrachten Drehwinkel mit einem von dem Servomotor 2 auf eine nicht gezeigte zweite Getriebeeingangswelle aufgebrachten und von dem Wellgetriebe 27 untersetzten Drehwinkel und addiert diesen zu einem Drehwinkel einer Getriebeausgangswelle 24.
Zur Unterbrechung eines Schallpfads von dem Servomotor 2 und dem Getriebe 3 sowie dem Gehäuse 4 und 5 auf das Innere der Karosserie 6 oder karosseriefeste Fahrzeugkomponente sind, wie 1 zeigt, zu beiden Seiten des Gehäuses 4 des Servomotors 2 je ein ringförmiges Dämmelement 7 vorgesehen, die in von Augen 12 gebildeten Zwischenräumen 9 an dem Gehäuse 4 eingespannt sind.
Die aus einem Drahtgestrick 8 bestehenden Dämmelemente 7 weisen je eine zentrale Durchgangsbohrung 29 auf, in die eine Bundhülse 17 aus Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften geführt ist. An ihrem Bund liegt ein als U-förmiger Bügel gebildetes, karosseriefestes Teil 10 an. Ein als Schaftschraube 14 gebildetes Befestigungselement 13 durchragt beide Augen 12 und die Dämmelemente 7 und spannt beide Dämmelemente 7 in definierter Weise axial vor. Eine Drehung des karosseriefesten Teils 10 gegenüber den Gehäusen von Servomotor und Getriebe ist dabei grundsätzlich möglich.
Wie die 3 in einem Längsschnitt entlang der Linie III-III in 2 zeigt, kann eine Getriebeausgangswelle 24 und als Lenkwelle 20 zu einem Lenkgetriebe geführte Welle von einem Lenksäulenkörper 21, das schalldämmende Funktion und Abschirmfunktion gegen Berührung der Lenkwelle hat, mittels zweier Dämmelemente 7 an dem Gehäuse 5 des Überlagerungsgetriebes 22 festgelegt werden. Dazu eignen sich verschiedene Befestigungselemente 13, wie Schaftschrauben 14, unter axialer Zwischenlage eines Dämmelements 7 zwischen dem Lenksäulenkörper 21 um einen Flansch 29. Zudem ist jedes Dämmelement 7 vorgespannt.
In 4 ist die Anwendung einer Mittelbundschraube 15 die zu jeder Seite des Flansches 29 ein ringförmiges Dämmelement 7 hält, gezeigt. Jedes Dämmelement 7 ist dabei durch zwei Ringe 18, 19 gebildet, die axial ineinandergreifen, indem ein Ring 19 den Flansch 29 axial durchragt.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel bei dem der Lenksäulenkörper 21 mit Hilfe von Schrauben 16 mit Bundhülsen 17 unter Zwischenlage von ringförmigen Dämmelementen 7 an dem Gehäuse 5 des Überlagerungsgetriebes 22 festgelegt ist. Der Lenksäulenkörper 21 ist mit Hilfe eines ringförmigen Gummi- oder Federelements 11, das um einen Gehäusestutzen 30, der aus dem Gehäuse 5 des Getriebes hervorragt, festgelegt und zentriert.
In den 6 bis 8 ist ein Ausführungsbeispiel einer Entkoppelung des Schallpfads auf der ersten Getriebeeingangswelle 23 oder Lenkwelle 20 gezeigt. Wie 8 in einem Querschnitt im Bereich A der ersten Getriebeeingangswelle 23 zeigt, ist die erste Getriebeeingangswelle 23 in zwei Wellenteile 25, 26 getrennt und im Bereich der Verbindungsstelle der Wellenteile 25, 26 weist die erste Getriebeeingangswelle 23 ein von der Kreisform abweichendes Querschnittsprofil in der Art einer Keilwellenverbindung auf. Radial zwischen die beiden Wellenteile 25, 26 ist ein flächiges Dämmelement 7 eingespannt. Bei Versagen des Dämmelements 7 würde die Keilwellenverbindung dennoch ein sicheres Übertragen von Drehmomenten gewährleisten.

1: Servolenkung
2: Servomotor
3: Getriebe
4: Gehäuse, v. 2
5: Gehäuse, v. 3
6: Karosserie
7: Dämmelement
8: Drahtgestrick
9: Zwischenraum
10: Teil, karosseriefest
11: Gummi-Federelement
12: Auge
13: Befestigungselement
14: Schaftschraube
15: Mittelbundschraube
16: Schraube
17: Bundhülse
18: Ring
19: Ring
20: Lenkwelle
21: Lenksäulenkörper
22: Überlagerungsgetriebe
23: Getriebeeingangswelle, erste
24: Getriebeausgangswelle
25: Wellenteil
26: Wellenteil
27: Wellgetriebe
28: Schwenklager
29: Flansch
30: Gehäusestutzen
A: Bereich

Claims

Servolenkung für ein Fahrzeug, mit einem Servomotor (2) der über ein Getriebe (3) ein Lenkhilfsmoment oder ein Überlagerungsmoment oder einen Überlagerungswinkel bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (4) des Servomotors (2) und/oder ein Gehäuse (5) des Getriebes (3) mit einer Karosserie (6) des Fahrzeugs ausschließlich und über zumindest ein schalldämmendes Dämmelement (7), das einen Impedanzsprung ermöglicht, verbunden ist.
Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmelement (7) ein Drahtgestrick (8) in Form eines maschenbildende Gewirks ist, das als ein auf eine definierte Elastizität verdichteter, begrenzt elastischen Formkörper ausgebildet ist und in einen Zwischenraum (9) zwischen dem Gehäuse (4) des Servomotors (2) und/oder dem Gehäuse (5) des Getriebes (3) und einem karosseriefesten Teil (10) des Fahrzeugs eingepresst ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmelement (7) ein oder mehrere Gummi- oder Federelemente (11) aus natürlichen oder synthetischen Elastomeren aufweisen.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmelement (7) in einem Auge (12) an dem Gehäuse (4) für den Servomotor (2) oder an dem Gehäuse (5) für das Getriebe (3) mit definierter Vorspannung radial und/oder axial gehalten ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Dämmelement (7) von einem Befestigungselement (13), das karosseriefest angebunden ist, durchragt wird.
Servolenkung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (13) eine Schaftschraube (14) oder eine Mittelbundschraube (15) oder eine Schraube (16) mit Bundhülse (17) ist.
Servolenkung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bundhülse (17) aus einem Kunststoff gebildet ist, der zwischen dem Dämmelement (7) und dem Befestigungselement (13) einen definierten Gleitreibungskoeffizienten bereitstellt.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmelement (7) aus zwei radial übereinander angeordneten und axial gegeneinander bewegbaren Ringen (18, 19) aus einem Elastomer oder aus einem maschenbildenden Gewirk gebildet ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das karosseriefeste Teil (10) ein, eine Lenkwelle (20) führender Lenksäulenkörper (21) ist und ein Dämmelement (7) axial und radial zwischen dem Lenksäulenkörper (21) und dem Gehäuse (5) für das Getriebe (3) eine zusätzliche Zentrierfunktion ausübend, angeordnet ist.
Servolenkung nach einem der Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) ein Überlagerungsgetriebe (22) mit einer ersten Getriebeeingangswelle (23) und mit einer zweiten Getriebeeingangswelle (24) zur Überlagerung der an den beiden Getriebeeingangswellen (23, 24) auftretenden Drehwinkeln auf eine Getriebeausgangswelle (25) ist, wobei die erste Getriebeeingangswelle (23) mit einer Lenkhandhabe wirkverbunden ist und die zweite Getriebeeingangswelle (24) mit dem Servomotor (2) wirkverbunden ist und dass die erste Getriebeeingangswelle (23) in zwei Wellenteile (26, 27) unterteilt ist, die unter Zwischenlage eines Dämmelements (7) miteinander drehfest verbunden sind.
Servolenkung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenteile (26, 27) der Lenkwelle (20) im Bereich (A) ihrer Verbindungsstelle und dem Dämmelement (7) ein von der Kreisform abweichendes Profil aufweisen, mit dem sie unter radialer Zwischenlage des Dämmelements (7) ineinander geschoben sind.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsgetriebe (22) ein Wellgetriebe (28) ist und der Servomotor (2) ein elektrischer Servomotor ist.