DE102008041303A1

DE102008041303A1 - Servolenkung

Info

Publication number: DE102008041303A1
Application number: DE200810041303
Authority: DE
Inventors: Helmut KNÖDLER; Michael Ochs; Wilfried Leutner
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2008-08-18
Filing date: 2008-08-18
Publication date: 2010-02-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Servolenkung (1), insbesondere eine Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, mit einem Servomotor (2) an einem Lenkgetriebegehäuse (3) der über ein Zugmittelgetriebe (4) in dem Lenkgetriebegehäuse (3) unter Bildung einer Bewegungsschraube (5) mit einem axial verlagerbaren Bauteil (6) wirkverbunden ist. Um eine Servolenkung anzugeben, deren Betrieb trotz Wassereinbruch in das Lenkgetriebegehäuse sicher ist, ist vorgesehen, dass zumindest eine Scheibe oder ein Rad (7) und ein Zugmittel (8) des Zugmittelgetriebes (4) mit Hilfe eines diese zumindest teilweise umschließendes Bauelement (9) vor Zutritt von in das Lenkgetriebegehäuse (3) eindringender Flüssigkeit geschützt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Servolenkung, insbesondere eine Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die DE 103 10 492 A1 beschreibt eine elektrische Servolenkung, die als elektrische Hilfskraftlenkung ausgebildet ist, mit einem Lenkgetriebegehäuse und einem elektrischen Servomotor, der über ein Zugmittelgetriebe unter Bildung einer Bewegungsschraube mit einem Spindelabschnitt eines als Zahnstange gebildeten, axial verlagerbaren Bauteils wirkverbunden ist. Die Zahnstange ragt zu beiden Enden des Lenkgetriebegehäuses aus diesem und trägt Spurstangenköpfe zur gelenkigen Verbindung mit Spurstangen und Radlenkhebeln. Mit Hilfe von Faltenbälgen ist die Zahnstange zu beiden Enden mit dem Lenkgetriebegehäuse verbunden und gegen die Umgebung abgedichtet. Ein Problem dieser meist aus einem elastomeren Werkstoff gebildeten Faltenbälge ist, dass sie beispielsweise durch Tierverbiß, Steinschläge, Werkzeuge oder durch andere mechanische Einflüsse beschädigt werden können. Trotz Verwendung hochwertiger Werkstoffe bei den Faltenbälgen, ist dieses Beschädigungsrisiko nicht ganz auszuschließen.
Sind einer oder beide der Faltenbälge beschädigt, so ist die gesamte Servolenkung nicht mehr dicht und es kann Flüssigkeit, wie Betriebstoffe, insbesondere aber Feuchtigkeit in Form von Spritzwasser in das Lenkgetriebegehäuse eintreten. Das Wasser sammelt sich innerhalb des Lenkgetriebegehäuses. Besonders problematisch ist die Situation, wenn das Fahrzeug mit dem eingedrungenen Wasser in dem Lenkgetriebegehäuse in einer Garage abgestellt wird und nach Fahrtantritt das Wasser aufgrund Minustemperaturen gefriert. Ein Fahrer des Fahrzeugs bemerkt dann zunächst keine Beeinträchtigung des Lenkverhaltens, wenn jedoch das Wasser gefriert und insbesondere einen Eiskeil zwischen dem Zugmittel und dem Rad oder den Rädern des Zugmittegetriebes bildet, kann dies unter Umständen zu einer Beeinträchtigung der Lenkfähigkeit des Fahrzeugs führen.
Zur Vermeidung solcher Situationen schlägt die DE 10 2006 036 213 A1 vor, Raumabschnitte innerhalb des Lenkgetriebegehäuses aus einem nicht wasseraufnehmenden Material zumindest teilweise zu füllen. Diese technische Maßnahme kann jedoch nicht verhindern, dass insbesondere eindringendes Wasser in einen keilförmigen Bereich zwischen dem Zugmittel, beispielsweise einem Zahnriemen, und einem Rad oder Scheibe des Zugmittelgetriebes zu gelangen und dort einen Keil aus Eis zu bilden oder Eisablagerungen in Zahnlücken des Zahnriemens zu bilden und eine Betriebesbeeinträchtigung der Servolenkung zu bewirken.
Die DE 10 2006 051 799 A1 zeigt und beschreibt eine Sensoreinrichtung zur Wassererkennung. Diese Maßnahme verhindert jedoch nicht, dass bis zur Behebung des Wassereintritts in ein Lenkgetriebegehäuse dennoch eindringendes Wasser in einen keilförmigen Bereich zwischen Zugmittel und Scheibe gelangen kann um dort beispielsweise einen Eiskeil zu bilden und/oder die Zahnzwischenräume des Zahnriemens mit Eis anzufüllen und zu einer Betriebsstörung der Servolenkung unter Umständen beizutragen.
Die WO 2007/093235 A1 zeigt und beschreibt ein Bauteil, das bei Kontakt mit Wasser seine Eigenschaften so ändert, dass es in Zusammenwirken mit einem Verschlußelement eine Öffnung in einem Lenkgetriebegehäuse freigibt. Solche Systeme weisen jedoch eine relativ lange Reaktionszeit auf, sodaß eindringendes Wasser dennoch den Betrieb der Servolenkung beeinträchtigen kann. Zudem ist das offenbarte Verschlußelement aufwändig in der Herstellung und schließt nach erfolgter Öffnung nicht mehr, sodaß der Lenkgetriebeinnenraum ein Leck nach außen aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Servolenkung anzugeben, deren Betrieb sicher ist.
Die Aufgabe wird mit einer Servolenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch dass zumindest eine Scheibe oder ein Rad und das Zugmittel des Zugmittelgetriebes mit Hilfe eines diese Teile zumindest teilweise umschließenden Bauelements vor Zutritt von in das Lenkgetriebegehäuse eingedrungener Flüssigkeit, insbesondere Wasser geschützt ist, kann keine Funktionsbeeinträchtigung der Servolenkung durch Eisbildung in dem Lenkgetriebegehäuse oder in dem Zugmittelgetriebe erfolgen.
Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Servolenkung ist das gegen Wasser das Zugmittelgetriebe schützende Bauelement aus einem Kunststoff, etwa als Spritzgussbauteil gebildet und bevorzugt einteilig gebildet. Es kann auch zweckmäßig sein, das Bauelement mehrteilig zu bilden. Bevorzugt ist das Bauelement als Wanne oder wannenartig gebildet in dem das Zugmittel und ein oder mehrere Scheiben oder Räder des Zugmittelgetriebes sich bewegen. Die Wanne wird bevorzugt bei der Montage der Servolenkung im Bereich des Gehäuses des Zugmittelgetriebes eingelegt und vormontiert, wobei es zweckmäßig ist, an dem Bauelement, insbesondere an der Wannenaußenseite Befestigungselemente, wie etwa Nasen oder Rippen vorzusehen, mit denen sich das Bauelement an umliegenden Teilen des Lenkgetriebegehäuses abstützt oder formschlüssig lösbar festgelegt werden kann.
Rippen oder Nasen an dem Bauelement oder der Wanne ermöglichen ein Umfließen der Wanne oder des Bauelements von dem eingedrungen Wasser. Sind an geeigneter Stelle in dem Lenkgetriebegehäuse Bohrungen oder Kanäle angeordnet, so kann Wasser an eine elektrische Sensoreinrichtung, die bevorzugt Teil einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung der Servolenkung ist, gelangen. Dadurch ist die Ausgabe eines Signals an einen Fahrer des Fahrzeugs ermöglicht.
Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegende Zeichnung wiedergegeben. In der Zeichnung zeigt:
1 eine schematische Ansicht einer Servolenkung,
2 einen teilweisen Längsschnitt durch einen Servomotor und ein Zugmittelgetriebe der Servolenkung in 1,
3 einen Querschnitt III-III durch die Servolenkung in 2,
4 einen teilweisen Längsschnitt durch eine weitere Servolenkung,
5 einen Querschnitt V-V durch die Servolenkung in 4,
6 einen weiteren Querschnitt V-V durch die Servolenkung in 4 mit gekipptem Lenkgetriebegehäuse.
In 1 ist in einer Ansicht eine als elektrische Zahnstangen-Hilfskraftlenkung 14 gebildete Servolenkung 1 gezeigt. Wie auch 2 in einem teilweisen Längsschnitt durch die Servolenkung 1 zeigt, sind wesentliche Komponenten ein zylinderförmiges Lenkgetriebegehäuse 3 in dem ein als Zahnstange 15 gebildetes, axial verlagerbares Bauteil 6 gelagert ist. Ein elektrischer Servomotor 2 ist an einem Radialflansch 16 des Lenkgetriebegehäuses 3 festgelegt. Er ist von einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 13 angesteuert und pulsweitenmoduliert in Abhängigkeit von einem Drehmomentsensor 17, welcher im Bereich eines Lenkwellenstummels 18 in dem Lenkgetriebegehäuse 3 angeordnet ist. Ein Getriebegehäusedeckel 19 schließt das Lenkgetriebegehäuse 3 axial ab. Die Zahnstange 15 kämmt an einem nicht gezeigten Verzahnungsabschnitt mit einem Ritzel an dem Lenkwellenstummel 18 und weist ein Gewinde 20 an einem Spindelabschnitt 21 (vgl. auch 4) auf, welches in Eingriff mit einem Kugelumlaufgewinde 22 einer Mutter 23 ist. Die Mutter 23 ist drehfest mit einer ersten Scheibe 24 oder Rad 7 verbunden und über ein Radiallager 25 in dem Gehäusedeckel 19 gelagert. Somit ist eine Bewegungsschraube 5 gebildet. Auf einer Abtriebswelle 26 des elektrischen Servomotors 2 ist eine zweite, im Durchmesser kleinere Scheibe 27 festgelegt. Ein als Zahnriemen 28 gebildetes Zugmittel 8 ist über die erste und zweite Scheibe gespannt und bildet zusammen mit diesen ein im Dehnungsbetrieb ohne Spannmittel betriebenes Zugmittelgetriebe 4.
An axialen Enden 30, 30' der Zahnstange 15 sind Faltenbälge 29 aus einem elastomeren Material zur Abdichtung des Lenkgetriebegehäuses 3 nach außen angeordnet. Bei einer Beschädigung der Faltenbälge 29 kann Wasser in das Innere des Lenkgetriebegehäuses 3, so auch in dessen Raum 31 in unmittelbare Nähe des Zugmittelgetriebes 4 gelangen und bis zu der Durchtrittsöffnung der Zahnstange 15 an dem Gehäusedeckel 19 gelangen und dann über eine axial verlaufende Nut 32 und einen Kanal 33 auf die andere Seite des Lenkgetriebegehäuses 3 gelangen.
Der Wasserstand bleibt dabei wie auch in de 5 gezeigt, unterhalb einer gedachten Wasserlinie 34. Ein kritischer Bereich 35 zwischen Zahnriemen 28 und Scheibe 24 und die Zahnlücken in dem Zahnriemen 28 bleiben dabei außerhalb der Wasserlinie 34.
Wie 6 zeigt, kann die Servolenkung 1 bis zu einem Einbauwinkel α geschwenkt im Fahrzeug eingebaut werden, bis der kritische Bereich 35 in den Bereich der Wasserlinie 34 gelangt.
Die 2 und 3 zeigen einen weiteren Längsschnitt bzw. Querschnitt der Servolenkung 1 entlang der Zahnstangen- und Servomotorachse bei einem Einbauwinkel > α. In den Raum 31 eindringendes Wasser kann auch hier ansteigen und dann über einen Kanal 33 und eine Nut 32 in den Raum 36 des Servomotors 2 und von dort in die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 13 fließen. In der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 13 ist eine elektrische Sensoreinrichtung 12 angeordnet, die beispielsweise eine Widerstandsänderung an elektrischen Polen misst und eine Fehlermeldung an einem Armaturenbrett eines Fahrers des Fahrzeugs anzeigt. Wie die 2 und 3 zeigen, ist um den Zahnriemen 28 und die Scheiben 24 und 27 ein als Wanne 37 gebildetes Bauelement 9 zum Schutz vor Wasser gelegt. Die Wanne 37 wird bei der Montage um die Scheibe 24 des Kugelgewindetriebs gelegt und dann zusammen mit dem Kugelgewindetrieb in das Lenkgetriebegehäuse 3 geschoben. Mindestens drei der seitlich Rippenen 38 an der Außenseite der Wanne 37 fixieren die Wanne 37 zwischen dem Lenkgetriebegehäuse 3 und dem Gehäusedeckel 19. Die Rippen 38 lassen Bohrungen 11 und Kanäle 10 zu der Wannenaußenseite frei, sodaß eingedrungenes Wasser diese umströmen kann und zu der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 13 gelangen kann. Die Rippen 38 sind so gestaltet, dass die Gesamtbreite der Wanne 37 etwas größer ist als der Raum zwischen Lenkgetriebegehäuse 3 und Gehäusedeckel 19. Bei der Montage werden die Rippen 38 dann geringfügig verformt und garantieren so einen festen Halft der Wanne 37. Um anschließend den elektrischen Servomotor 2 montieren zu können, weist die Wanne 37 eine entsprechende Aussparung auf, durch die die Abtriebswelle 26 geschoben werden kann. Die Wanne 37 ist aus einem Thermoplasten in Spritzgießverfahren hergestellt.

1: Servolenkung
2: Servomotor
3: Lenkgetriebegehäuse
4: Zugmittelgetriebe
5: Bewegungsschraube
6: Bauteil, axial verlagerbar
7: Rad
8: Zugmittel
9: Bauelement
10: Kanal
11: Bohrung
12: Sensoreinrichtung, elektrisch
13: Steuer- und/oder Regelungseinrichtung
14: Zahnstangen-Hilfskraftlenkung
15: Zahnstange
16: Radialflansch
17: Drehmomentsensor
18: Lenkwellenstummel
19: Gehäusedeckel
20: Gewinde
21: Spindelabschnitt
22: Kugelumlaufgewinde
23: Mutter
24: Scheibe
25: Radiallager
26: Abtriebswelle
27: Scheibe
28: Zahnriemen
29: Faltenbalg
30, 30': Ende, axial v. 15
31: Raum
32: Nut
33: Kanal
34: Wasserlinie
35: Bereich
36: Raum
37: Wanne
38: Rippe
α: Einbauwinkel, v. 1

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10310492 A1 [0002]
- DE 102006036213 A1 [0004]
- DE 102006051799 A1 [0005]
- WO 2007/093235 A1 [0006]

Claims

Servolenkung, insbesondere Hilfskraftlenkung für ein Fahrzeug, mit einem Servomotor (2) an einem Lenkgetriebegehäuse (3), der über ein Zugmittelgetriebe (4) in dem Lenkgetriebegehäuse (3) unter Bildung einer Bewegungsschraube (5) mit einem axial verlagerbaren Bauteil (6) wirkverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Scheibe oder ein Rad (7) und ein Zugmittel (8) des Zugmittelgetriebes (4) mit Hilfe eines diese zumindest teilweise umschließenden Bauelements (9) vor Zutritt von in das Lenkgetriebegehäuse (3) eindringender Flüssigkeit geschützt ist.
Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (9) aus einem nichtmetallischen Werkstoff gebildet ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (9) ein- oder mehrteilig gebildet ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (9) wannenartig gebildet ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (9) bei der Montage der Servolenkung in dem Lenkgetriebegehäuse (3) vormontiert oder eingelegt ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (9) ausschließlich durch umliegende Teile der Servolenkung (1) und/oder des Lenkgetriebegehäuses (3) fixiert ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass um das Bauelement (9) eindringende Flüssigkeit fließen kann.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in das Lenkgetriebegehäuse (3) eindringende Flüssigkeit durch Kanäle (10) und Bohrungen (11) um das Zugmittel (8) und das Rad (7) gelenkt sind.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Servolenkung (1) eine elektrische Sensoreinrichtung (12) zur Flüssigkeitseintrittserkennung aufweist.
Servolenkung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Sensoreinrichtung (12) Teil einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (13) der Servolenkung (1) ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Sensoreinrichtung (12) eine Fehlermeldung einem Fahrer des Fahrzeugs angezeigt wird.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Servolenkung (1) eine elektrische Zahnstangen- Hilfskraftlenkung (14) ist.