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DE102010056007A1 - Vorspanneinrichtung, Servoeinheit, Lenksystem und Kraftfahrzeug - Google Patents

Vorspanneinrichtung, Servoeinheit, Lenksystem und Kraftfahrzeug Download PDF

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DE102010056007A1
DE102010056007A1 DE102010056007A DE102010056007A DE102010056007A1 DE 102010056007 A1 DE102010056007 A1 DE 102010056007A1 DE 102010056007 A DE102010056007 A DE 102010056007A DE 102010056007 A DE102010056007 A DE 102010056007A DE 102010056007 A1 DE102010056007 A1 DE 102010056007A1
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DE
Germany
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spring
bearing
servo unit
steering
motor shaft
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102010056007A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Niehues
Heiko Schumann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102010056007A priority Critical patent/DE102010056007A1/de
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    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0409Electric motor acting on the steering column
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorspanneinrichtung (30), zur Beaufschlagung eines in einer Lagerbuchse (28) gelagerten Lagers (18, 20) mit einer Federkraft, mit einem bandförmigen, elastisch verformbaren und Eigendämpfungseigenschaften aufweisenden FederDämpfungselement (34). Die Erfindung betrifft ferner eine Servoeinheit (10) mit zumindest einer erfindungsgemäßen Vorspanneinrichtung (30), einem Motor (12) und einer eine Motorwelle (14) aufweisenden Getriebestufe, wobei die Motorwelle (14) in einem Festlager (18) und einem Loslager (20) drehbar gelagert und von dem Motor (12) antreibbar ist, wobei das Loslager (20) federnd in der Lagerbuchse (28) gelagert und das Festlager (18) winkelverstellbar ist und die Motorwelle (14) hierdurch mit dem Festlager (18) als Drehpunkt zwischen einem oberen Anschlagspunkt (36) und einem unteren Anschlagspunkt (38) schwenkbar ist, wobei die Vorspanneinrichtung (30) in der Lagerbuchse (28) an einem äußeren Lagerring (24) des Loslagers (20) angeordnet ist und auf das Loslager (20) eine Vorspannung durch die Vorspanneinrichtung (30) aufgebracht ist. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Lenksystem (40) mit einer Lenksäule (46), Lenkgestänge (50), einem die Lenksäule (46) und das Lenkgestänge (50) miteinander verbindenden Lenkgetriebe (42) und einer Servoeinheit (10) sowie ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Lenksystem.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorspanneinrichtung für ein Wellenlager, wie es insbesondere bei einer Servoeinheit Anwendung findet, mittels der ein Antriebsmoment eines Elektromotors in einem Lenksystem zur Wirkung gebracht werden kann, um einen Fahrer eines Kraftfahrzeuges beim Lenken zu unterstützen.
  • Eine derartige Vorrichtung ist unter anderem aus der EP 1 866 195 B1 bekannt. Darin wird eine Lenkung für ein Kraftfahrzeug mit einem in eine Schnecke eingreifenden Schneckenrad offenbart, wobei die Schnecke an einem Ende ein Loslager aufweist und das Loslager in einer Lagerbuchse von einer Feder einspannbar ist, welche die Lagerbuchse umgreift. Die Lagerbuchse hat dabei eine Öffnung für den Kontakt der Feder mit dem Loslager. Mit dieser Anordnung sollen störende Geräusche reduziert und gleichzeitig soll eine Verstellung des Loslagers zum Ausgleich des Verschleißes ermöglicht werden. Die Lagerbuchse weist dabei eine Öffnung auf, durch die ein nicht gezeigter hydraulischer oder mechanischer Feder-/Dämpfermechanismus auf das Loslager drücken kann.
  • Auch DE 10 2007 047 369 A1 betrifft ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug. Das Lenksystem umfasst ein Schneckengetriebe mit einer Schneckenwelle, einem Schneckenrad, einem Getriebegehäuse und einem in Richtung der Schneckenwelle beweglich gelagerten Druckstück, welches Kraft auf die Schnecke in Richtung des Schneckenrades ausübt. Dabei weist die Schneckenwelle an einem ersten Ende ein Festlager und an einem zweiten Ende ein Loslager auf, wobei das Festlager eine Schwenkbewegung der Schneckenwelle relativ zum Schneckenrad zulassen soll, um eine Kompensation von Verschleißerscheinungen zu ermöglichen und einer Geräuschentwicklung entgegenzuwirken.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, eine Vorspanneinrichtung der eingangs genannten Art hinsichtlich der Montierbarkeit und der akustischen Eigenschaften zu verbessern.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Vorspanneinrichtung mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen, welche bevorzugt in eine Einfassung eines Wellenlagers einer Servoeinheit nach Anspruch 6 integriert ist. Zudem wird ein Lenksystem mit dieser Servoeinheit gemäß Anspruch 8 und ein Kraftfahrzeug mit diesem Lenksystem gemäß Anspruch 10 bereitgestellt.
  • Die erfindungsgemäße Vorspanneinrichtung umfasst ein bandförmiges, elastisch verformbares und Eigendämpfungseigenschaften aufweisendes Feder-Dämpfungselement zur Beaufschlagung eines in einer Lagerbuchse gelagerten Lagers mit einer Federkraft.
  • Damit ist eine Vorspanneinrichtung bereitgestellt, die vorteilhaft leicht und günstig herzustellen ist, da sie wenige Einzelteile aufweist. Zudem bedarf die erfindungsgemäße Vorspanneinrichtung sehr wenig Raum, was eine Berücksichtigung in der Konstruktion und eine Montage erheblich vereinfacht.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorspanneinrichtung ist vorgesehen, dass die Vorspanneinrichtung einen Federbügel mit zwei Schenkeln aufweist, wobei das Feder-Dämpfungselement zwischen den Schenkeln des Federbügels angeordnet ist.
  • Mit der Verwendung des Federbügels ist im Vergleich zu anderen Federarten vorteilhaft eine relativ lineare Federkennlinie erzielbar, und so eine gleichbleibende Federkraft zur Wirkung bringbar.
  • Die Kombination des Federbügels mit dem Feder-Dämpfungselement dämpft vorteilhaft Schwingungen, wodurch schwingende Massen gebremst werden. Das wirkt sich positiv auf das akustische Verhalten aus. Zudem ist mit dem Einsatz des Feder-Dämpfungselements ein progressiver Verlauf der Federkennlinie erzielbar, der je nach Höhe des verwendeten Feder-Dämpfungselements bei einem Zusammendrücken der Schenkel des Federbügels einsetzt.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorspanneinrichtung ist vorgesehen, dass der Federbügel bei einer parallelen Stellung der beiden Schenkel zueinander bereits vorgespannt ist.
  • Hiermit kann vorteilhaft auch in flachen Einbausituationen eine Vorspannung zur Wirkung gebracht werden.
  • In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorspanneinrichtung ist vorgesehen, dass das Feder-Dämpfungselement aus zumindest einem Elastomer gebildet ist.
  • Elastomere weisen vorteilhafte Materialkennwerte auf, um eine mechanische und akustische Dämpfung zu erzielen. Die Verwendung von mehreren Elastomeren in Schichten lässt eine Kombination unterschiedlicher Dämpfungseigenschaften zu.
  • In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorspanneinrichtung ist vorgesehen, dass das Feder-Dämpfungselement eine geringere Höhe als eine Abstandshöhe zwischen den beiden Schenkeln des Federbügels in einer parallelen Stellung aufweist.
  • Hiermit ist vorteilhaft eine Federkennlinie der Vorspanneinrichtung zu realisieren, die zum Ende des Federweges progressiv ansteigt. Mit der Federkraft beaufschlagte Teile stoßen so mit einer deutlich verminderten Geschwindigkeit gegen einen Endanschlag der Vorspanneinrichtung, was wiederum zu akustischen Verbesserungen führt.
  • Die erfindungsgemäße Vorspanneinrichtung ist in allen genannten Ausgestaltungen vorzugsweise in eine Servoeinheit integriert mit zumindest einem Motor und einer eine Motorwelle aufweisenden Getriebestufe. Die Motorwelle ist in einem Festlager und einem Loslager drehbar gelagert und von dem Motor antreibbar. Dadurch, dass das Loslager federnd in der Lagerbuchse gelagert und das Festlager winkelverstellbar ist, ist die Motorwelle mit dem Festlager als Drehpunkt zwischen einem oberen Anschlagspunkt und einem unteren Anschlagspunkt schwenkbar. Die erfindungsgemäße Vorspanneinrichtung ist dabei in der Lagerbuchse an einem äußeren Lagerring des Loslagers angeordnet und bringt auf das Loslager eine Vorspannung auf.
  • Hiermit ist es vorteilhaft ermöglicht, einen optimalen Wirkungsgrad bei einer Kraftübertragung zwischen der Motorwelle und dem Rad zu erzielen, da bauteil- und montagebedingte Toleranzen und Abnutzungen ausgeglichen werden können, die Getriebestufe mit der Motorwelle als Schneckenwelle und dem Rad als Schneckenrad kann im optimalen Wälzpunkt betrieben werden.
  • Zudem können mit der erfindungsgemäßen Servoeinheit akustische Auffälligkeiten insbesondere auch bei einem Drehrichtungswechsel des Rades unterbunden werden. Weiterhin kann ein Durchdrehmoment mit möglichst geringen Schwankungen übertragen werden.
  • Weiterhin bietet die erfindungsgemäße Servoeinheit einen einfachen und kostengünstigen Aufbau, da die Motorkomponenten direkt in das Gehäuse der Servoeinheit integriert sind und die Motorwelle direkt Teil der Getriebestufe ist. Das erspart vorteilhaft zusätzliche Einzelteile.
  • Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der obere Anschlagspunkt erreicht ist, wenn die Vorspanneinrichtung auf Block gebracht ist und die Motorwelle der Servoeinheit im oberen Anschlagspunkt zentrisch zum Motor ausgerichtet ist.
  • Hierdurch ist es vorteilhaft ermöglicht, die Motorwelle optimal zu platzieren und in einem Großteil des Betriebes in dieser optimalen Position zu betreiben.
  • Die erfindungsgemäße Servoeinheit ist in allen genannten Ausgestaltungen vorzugsweise in einem Lenksystem integriert mit einer Lenksäule, Lenkgestänge und einem die Lenksäule und das Lenkgestänge miteinander verbindenden Lenkgetriebe. Das Rad der Servoeinheit steht dabei mit einer Lenkspindel in Wirkverbindung.
  • Die zuvor genannten Vorteile der erfindungsgemäßen Servoeinheit als Baugruppe kommen so dem Lenksystem mit der Servoeinheit als Bauteil zugute.
  • In weiterer bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lenksystems ist die Servoeinheit in die Lenksäule integriert.
  • Das Lenksystem weist damit vorteilhaft einen relativ geringen Raumbedarf aus und kann vorteilhaft mit der Servoeinheit vormontiert verbaut werden.
  • Das erfindungsgemäße Lenksystem ist bevorzugt in einem Kraftfahrzeug angeordnet. Die zuvor genannten Vorteile der erfindungsgemäßen Servoeinheit als Baugruppe kommen so dem Lenksystem beziehungsweise dem Kraftfahrzeug mit der Servoeinheit als Bauteil zugute.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein erfindungsgemäßes Lenksystem:
  • 2 eine erfindungsgemäße Servoeinheit:
  • 3 eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Servoeinheit:
  • 4 eine erfindungsgemäße Vorspanneinrichtung und
  • 5 eine Ansicht einer Lagerbuchse der erfindungsgemäßen Servoeinheit.
  • In 1 ist beispielhaft und nicht beschränkend ein erfindungsgemäßes Lenksystem 40 gezeigt. Das Lenksystem weist eine Lenksäule 46 und Lenkgestänge 50 auf. Die Lenksäule 46 und das Lenkgestänge 50 sind über ein Lenkgetriebe 42 miteinander verbunden. Die Lenksäule 46 umfasst eine Lenkspindel 48, eine Servoeinheit 10 und eine Gelenkwelle 44. Die Gelenkwelle 44 mündet an einem unteren Ende der Lenksäule 46 in dem Lenkgetriebe 42 und die Lenkspindel 48 ist an einem oberen Ende der Lenksäule 46 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Lenkrades angeordnet.
  • Die Lenksäule 46 dient dazu, das Lenkrad eines Kraftfahrzeugs mit dem Lenkgetriebe 42 zu verbinden. Das Lenkgetriebe 42 wandelt die rotatorischen Bewegungen, die ein Fahrer des Kraftfahrzeuges durch Drehen des Lenkrades erzeugt, in translatorische Bewegungen um, die über das Lenkgestänge 50 an nicht dargestellte Vorderräder des Kraftfahrzeuges übertragen werden.
  • Die Servoeinheit 10 übt hierbei die Funktion einer Lenkunterstützung aus. Ein von ihr erzeugtes Antriebsmoment verringert einen vom Fahrer zu leistenden Kraftaufwand zum Drehen des Lenkrades. Die Servoeinheit 10 kommt zudem bei Fahrerassistenzfunktionen des Kraftfahrzeuges zum Einsatz, bei denen ein automatischer Eingriff in die Lenkung erfolgen soll.
  • Dargestellt ist die erfindungsgemäße Servoeinheit 10 beispielhaft und nicht beschränkend in 2 in einem Schnittmodell. Die Komponenten der Servoeinheit 10 sind in einem Gehäuse 26 beherbergt. Die Servoeinheit 10 weist als Antrieb einen Motor 12 auf. Vorzugsweise ist der Motor 12 ein Elektromotor mit einem Rotorpaket 54 und einem Statur 56. Der Motor 12 treibt eine Motorwelle 14 an. Dazu ist der Statur 56 drehfest zum Gehäuse 26 angeordnet und das Rotorpaket 54 ist drehfest mit der Motorwelle 14 verbunden.
  • Die Motorwelle 14 ist in einem Festlager 18 und einem Loslager 20 drehbar gelagert. Dabei ist das Festlager 18 bevorzugt an einem motornahen Ende der Motorwelle 14 und das Loslager 20 am anderen, nicht motornahen Ende der Motorwelle 14 angeordnet.
  • Die Motorwelle 12 steht in Eingriff mit einem Rad 16. Das Rad 16 und die Motorwelle 14 weisen dazu entsprechend miteinander korrespondierende Kraftübertragungselemente auf. Die Drehachsen der Motorwelle 14 und des Rades 16 liegen dabei auf zwei im Wesentlichen senkrecht zueinander stehenden Ebenen. Die Motorwelle 14 und das Rad 16 bilden bevorzugt ein Schraubradgetriebe, insbesondere ein Schneckengetriebe.
  • In 2 ist ein Schneckengetriebe als Getriebestufe der erfindungsgemäßen Servoeinheit 10 gezeigt. Die Motorwelle 14 weist dazu einen Funktionsbereich auf, in welchem die Motorwelle 14 als Schneckenwelle ausgeführt ist. Das Rad 16 ist dementsprechend als Schneckenrad konzipiert und die Kraftübertragungselemente sind durch eine Schneckenverzahnung gebildet. Die Motorwelle 14 wirkt im Funktionsbereich auf das Rad 16.
  • Die Drehachse des Rades 16 ist im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Lenkspindel 48 angeordnet beziehungsweise ist das Rad 16 bevorzugt direkt auf der Lenkspindel 48 befestigt. Die Lenkspindel 48 wiederum ist mit einem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs in Wirkverbindung bringbar. Dreht ein Fahrer des Kraftfahrzeugs am Lenkrad, so wird dadurch die Lenkspindel 48 gedreht. Durch ein Antriebsmoment des Motors 12 wird diese Drehbewegung unterstützt, der Kraftaufwand des Fahrers verringert sich entsprechend.
  • Die Motorwelle 14 weist einen veränderbaren Abstand zum Rad 16 auf. Die Motorwelle 14 ist dabei in einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Rades 16 schwenkbar. Die Veränderung des Abstandes zwischen der Motorwelle 14 und dem Rad 16 durch Schwenken der Motorwelle 14 ist dabei zwischen den festen Grenzen eines oberen Anschlagspunktes 36 und eines unteren Anschlagspunktes 38 an den Kraftübertragungselementen um wenige Zehntel Millimeter möglich, bevorzugt 0,1 bis 0,5 mm. Realisiert ist dies in der gezeigten Ausführungsform dadurch, dass das Loslager 20 in einer Lagerbuchse 28 federnd gelagert ist und das Festlager 18 entsprechend dazu ausgelegt ist und eine Winkelverstellung in diesem Bereich zulässt. Bevorzugt ist das Festlager 18 ein Pendelwälzlager. Das Festlager 18 ist somit der Drehpunkt für das Schwenken der Motorwelle 14.
  • In der Lagerbuchse 28 ist eine Vorspanneinrichtung 30 angeordnet, durch welche die Motorwelle 14 permanent mit einer definierten Federkraft beaufschlagt ist. Die Lagerbuchse 28 kann als separates Teil oder Teil des Gehäuses 26 der Servoeinheit 10 gebildet sein.
  • Der obere Anschlagspunkt 36 des Loslagers 20 wird durch die Vorspanneinrichtung 30 und ihre Blocklänge definiert. Ist die Vorspanneinrichtung auf Block zusammengedrückt, ist der obere Anschlagspunkt 36 erreicht. Dabei weist die Vorspanneinrichtung 30 akustisch dämpfende Eigenschaften auf, um bei einem Anschlag des Loslagers 20 im oberen Anschlagspunkt 36 keine störenden Geräusche entstehen zu lassen.
  • Eine Gegenkraft gegen die Federkraft der Vorspanneinrichtung 30 ist durch das Antriebsmoment des Motors in Wechselwirkung mit den Kraftübertragungselementen der Motorwelle 14 und des Rades 16 erzeugt. Mit steigendem Antriebsmoment des Motors 12 wird die Motorwelle 14 aus der Verzahnung um einen definierten Betrag ausgehebelt.
  • Der untere Anschlagspunkt 38 des Loslagers 20 ist durch das Rad 16 definiert. Stoßen die Verzahnungen der Motorwelle 14 und des Rades 16 aufeinander, ist der untere Anschlagspunkt 38 erreicht.
  • Durch das Schwenken der Motorwelle 14 zwischen dem oberen und dem unteren Anschlagspunkt 36 und 38, verschiebt sich der Wälzpunkt der Verzahnungen der Motorwelle 14 und des Rades 16. Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Servoeinheit 10 so ausgelegt, dass die Motorwelle 14 im oberen Anschlagspunkt 36 zentrisch zum Motor 12 ausgerichtet ist und sich damit in idealer Lage befindet.
  • Ist durch das Antriebsmoment des Motors 12 keine Gegenkraft gegen die Federkraft der Vorspanneinrichtung 30 erzeugt, befindet sich die Motorwelle 14 in einer deachsierten Stellung, das heißt, die Motorwelle 14 ist leicht winkelig zum Stator 56 angeordnet. Übt der Motor 12 ein Antriebsmoment aus und hebelt die Motorwelle 14 aus der Verzahnung, wird die Vorspanneinrichtung 30 zusammengedrückt und die Motorwelle 14 verschiebt sich von der deachsierten Stellung bis hin in die zentrische Stellung, bei der die Vorspanneinrichtung 30 auf Block sitzt. Bevorzugt ist dieser Blockzustand ab einer Kraft zwischen 10 N und 30 N, insbesondere zwischen 15 N und 25 N erreicht.
  • In 3 ist eine Detailansicht des Loslagers 20 der erfindungsgemäßen Servoeinheit 10 gezeigt. Das Loslager 20 ist bevorzugt ein Wälzlager und weist einen inneren Lagerring 22 und einen äußeren Lagerring 24 auf. Zwischen dem inneren Lagerring 22 und dem äußeren Lagerring 24 sind Walzelemente beziehungsweise Kugelelemente angeordnet.
  • Mit dem inneren Lagerring 22 ist das Loslager 20 auf der mit dem Rad 16 in Eingriff stehenden Motorwelle 14 befestigt. Der äußere Lagerring 24 ist in der Lagerbuchse 28 federnd eingefasst. In die Lagerbuchse 28 ist dazu die Vorspanneinrichtung 30 integriert. Die Lagerbuchse 28 weist zur Aufnahme des Loslagers 20 und der Vorspanneinrichtung 30 eine innere Kontur in etwa in der Form eines Langloches auf.
  • Die Vorspanneinrichtung 30 umfasst ein Federelement 32 und ein Feder-Dämpfungselement 34. Sie übt eine relativ konstante Federkraft über das Loslager 20 auf die Motorwelle 14 aus, um Toleranzen auszugleichen. Die Motorwelle 14 wird so mit einer definierten Federkraft in der Ebene normal zur Drehachse des Rades 16 gegen das Rad 16 gedrückt. Die Vorspanneinrichtung 30 wirkt dabei auf den äußeren Lagerring 24 des Loslagers 20.
  • Eine Montage der Vorspanneinrichtung 30 kann von einer Außenseite des Gehäuses 26 her leicht erfolgen, da die Vorspanneinrichtung 30 parallel zur Motorwelle 14 zwischen äußerem Lagerring 24 und Lagerbuchse 28 einschiebbar ist. Das Gehäuse 26 der Servoeinheit 10 ist in diesem Bereich in funktionsfertigem Zustand durch einen Dichtstopfen 52 verschlossen.
  • In 4 ist beispielhaft und nicht beschränkend eine erfindungsgemäße Vorspanneinrichtung 30 im Einzelnen mit dem Federbügel 32 und dem Feder-Dämpfungselement 34 gezeigt. Die abgebildete Vorspanneinrichtung befindet sich hierbei in einem nicht vorgespannten Zustand.
  • Der Federbügel 32 weist zwei Schenkel aus flachem Material auf. Zwischen den zwei Schenkeln ist das Feder-Dämpfungselement 34 angeordnet. Das Feder-Dämpfungselement 34 ist aus einem elastischen Material mit guten mechanischen und akustischen Dämpfungseigenschaften, vorzugsweise aus einem Elastomer gebildet. Das Feder-Dämpfungselement 34 weist dabei eine Höhe auf, die niedriger ist, als eine Höhe die sich ergibt, wenn die zwei Schenkel des Federbügels 32 parallel zueinander stehen.
  • Der Federbügel 32 und damit auch die Vorspanneinrichtung 30 sind in einem vorgespannten Zustand, wenn die Schenkel des Federbügels 32 parallel zueinander stehen. Wirkt in diesem vorgespannten Zustand eine weitere Kraft auf die Vorspanneinrichtung 30, so werden die Schenkel des Federbügels 32 zunächst weiter zusammengedrückt, ohne dass auf das Feder-Dämpfungselement 34 dadurch eine zusätzliche Kraft wirkt. In diesem ersten Bereich des Federweges der Vorspanneinrichtung 30, also im Bereich zwischen parallel zueinander stehenden Schenkeln und in einem spitzen Winkel zueinander stehenden Schenkeln, bevor das Feder-Dämpfungselement 34 eine wesentliche Kraft aufnimmt, weist die Vorspanneinrichtung 30 eine relativ flache und gerade Federkennlinie auf. Ein Kraftanstieg über den Federweg ist sehr gering (< 5 N auf 0,3 mm). Damit wirkt in diesem Bereich des Federweges über das Loslager 20 eine nahezu konstante Federkraft auf die Motorwelle 14.
  • Ein zweiter Bereich des Federweges der Vorspanneinrichtung 30 beginnt, wenn die Schenkel des Federbügels in einem spitzen Winkel zueinander stehen und das Feder-Dämpfungselement 34 gleichzeitig eine wesentliche Kraft aufnimmt. Dieser zweite Bereich des Federweges der Vorspanneinrichtung 30 weist eine progressive Federkennlinie auf, da sich die Federkennlinien des Federbügels 32 und des Feder-Dämpfungselements 34 überlagern und das Feder-Dämpfungselement 34 eine progressive Federkennlinie aufweist. Der Kraftanstieg über den Federweg ist im zweiten Bereich des Federweges der Vorspanneinrichtung 30 relativ groß. Der Bereich des Federweges der Vorspanneinrichtung 30 beginnt bevorzugt unmittelbar vor dem oberen Anschlagspunkt 36.
  • Der obere Anschlagspunkt 36 ist am Ende des Federweges der Vorspanneinrichtung 30 erreicht, wenn die Schenkel des Federbügels 32 und das dazwischen positionierte Feder-Dämpfungselement 34 nicht weiter zusammendrückbar sind.
  • Der Federbügel 32 kann erfindungsgemäß auch eine Schenkelfeder, eine V-Feder, U-Feder oder dergleichen sein. Zudem kann der Federbügel 32 mit zusätzlichen Lippen versehen sein, die eine Positionierung bei der Montage und/oder eine Arretierung im Betrieb erleichtern.
  • In 5 ist beispielhaft und nicht beschränkend die Lagerbuchse 28 mit dem Loslager 20 der erfindungsgemäßen Servoeinheit 10 im Querschnitt gezeigt. Das Loslager 20 ist mit seinem inneren Lagerring 22 auf der Motorwelle 14 platziert. Mit dem äußeren Lagerring 24 grenzt das Loslager 20 an die Lagerbuchse 28. Das Loslager 20 ist mit einer Spielpassung in die Lagerbuchse 28 eingelassen.
  • In 5 kennzeichnet der schraffierte Bereich das Spiel zwischen dem Loslager 20 und der Lagerbuchse 28. Dabei weist das Spiel hier lediglich in Y-Richtung Freiheiten auf. In X-Richtung führen Wangen der Lagerbuchse 28 den äußeren Lagerring 24. Somit ergibt sich in X-Richtung ein sehr geringes Spiel, welches ein Verschieben des Loslagers 20 in Y-Richtung gestattet. eine Verschiebung des Loslagers 20 in X-Richtung jedoch verhindert, so dass keine akustischen Störungen entstehen können. Der gekreuzt schraffierte Bereich des schraffierten Bereichs ist zur Aufnahme der erfindungsgemäßen Vorspanneinrichtung 30 vorgesehen.
  • Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass auch in X-Richtung ein Freiraum zwischen der Lagerbuchse 28 und dem äußeren Lagerring 24 besteht. Dieser Freiraum ist bevorzugt mit mechanisch und akustisch dämmendem Material ausgekleidet. Dieses Material können auch Teilbereiche des Feder-Dämpfungselements 34 sein.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Servoeinheit
    12
    Motor
    14
    Motorwelle
    16
    Rad
    18
    Festlager
    20
    Loslager
    22
    innerer Lagerring
    24
    äußerer Lagerring
    26
    Gehäuse
    28
    Lagerbuchse
    30
    Vorspanneinrichtung
    32
    Federbügel
    34
    Feder-Dämpfungselement
    36
    oberer Anschlagspunkt
    38
    unterer Anschlagspunkt
    40
    Lenksystem
    42
    Lenkgetriebe
    44
    Gelenkwelle
    46
    Lenksäule
    48
    Lenkspindel
    50
    Lenkgestänge
    52
    Dichtstopfen
    54
    Rotorpaket
    56
    Stator
    X
    X-Richtung
    Y
    Y-Richtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1866195 B1 [0002]
    • DE 102007047369 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Vorspanneinrichtung (30), zur Beaufschlagung eines in einer Lagerbuchse (28) gelagerten Lagers (18, 20) mit einer Federkraft, mit einem bandförmigen, elastisch verformbaren und Eigendämpfungseigenschaften aufweisenden Feder-Dämpfungselement (34).
  2. Vorspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (30) einen Federbügel (32) mit zwei Schenkeln aufweist, wobei das Feder-Dämpfungselement (34) zwischen den Schenkeln des Federbügels (32) angeordnet ist.
  3. Vorspanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbügel (32) bei einer parallelen Stellung der beiden Schenkel zueinander bereits vorgespannt ist.
  4. Vorspanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Feder-Dämpfungselement (34) aus zumindest einem Elastomer gebildet ist.
  5. Vorspanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Feder-Dämpfungselement (34) eine geringere Höhe als eine Abstandshöhe zwischen den beiden Schenkeln des Federbügels (32) in einer parallelen Stellung aufweist.
  6. Servoeinheit (10) mit zumindest einer Vorspanneinrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, einem Motor (12) und einer eine Motorwelle (14) aufweisenden Getriebestufe, wobei die Motorwelle (14) in einem Festlager (18) und einem Loslager (20) drehbar gelagert und von dem Motor (12) antreibbar ist, wobei das Loslager (20) federnd in der Lagerbuchse (28) gelagert und das Festlager (18) winkelverstellbar ist und die Motorwelle (14) hierdurch mit dem Festlager (18) als Drehpunkt zwischen einem oberen Anschlagspunkt (36) und einem unteren Anschlagspunkt (38) schwenkbar ist, wobei die Vorspanneinrichtung (30) in der Lagerbuchse (28) an einem äußeren Lagerring (24) des Loslagers (20) angeordnet ist und auf das Loslager (20) eine Vorspannung durch die Vorspanneinrichtung (30) aufgebracht ist.
  7. Servoeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Anschlagspunkt (36) erreicht ist, wenn die Vorspanneinrichtung (30) auf Block gebracht ist und die Motorwelle (14) im oberen Anschlagspunkt (36) zentrisch zum Motor (12) ausgerichtet ist.
  8. Lenksystem (40) mit einer Lenksäule (46), Lenkgestänge (50), einem die Lenksäule (46) und das Lenkgestänge (50) miteinander verbindenden Lenkgetriebe (42) und einer Servoeinheit (10) nach Anspruch 6 oder 7.
  9. Lenksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Servoeinheit (10) in die Lenksäule (46) integriert ist.
  10. Kraftfahrzeug mit einem Lenksystem nach Anspruch 8 oder 9.
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