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DE102020103908A1 - Steering device - Google Patents

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DE102020103908A1
DE102020103908A1 DE102020103908.5A DE102020103908A DE102020103908A1 DE 102020103908 A1 DE102020103908 A1 DE 102020103908A1 DE 102020103908 A DE102020103908 A DE 102020103908A DE 102020103908 A1 DE102020103908 A1 DE 102020103908A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
steering device
pinion
drive
output
partition
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DE102020103908.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Eduard Span
Sedat Kirli
Girish Nayak
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.)
ZF Automotive Germany GmbH
Original Assignee
ZF Automotive Germany GmbH
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Automotive Germany GmbH filed Critical ZF Automotive Germany GmbH
Priority to DE102020103908.5A priority Critical patent/DE102020103908A1/en
Publication of DE102020103908A1 publication Critical patent/DE102020103908A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Eine Lenkvorrichtung (14) für ein Fahrzeug umfasst einen Stellmotor (24), ein Gehäuse (32) und ein vom Stellmotor (24) angetriebenes Zahnriemengetriebe (26), das abtriebsseitig mit einem zu lenkenden Rad des Fahrzeugs gekoppelt ist. Das Zahnriemengetriebe (26) weist eine Antriebswelle (68), eine Abtriebswelle (70) und zwei parallele Zahnriemen (52) auf, wobei die Antriebswelle (68) und die Abtriebswelle (70) im Gehäuse (32) untergebracht sind und durch die Zahnriemen (52) miteinander gekoppelt sind. Dabei ist eine Trennwand (34) am Gehäuse (32) vorgesehen, die sich zwischen die Zahnriemen (52) erstreckt und das Gehäuse (32) in zwei Kammern teilt, wobei jede Kammer einen der Zahnriemen (52) aufnimmt.

Figure DE102020103908A1_0000
A steering device (14) for a vehicle comprises a servomotor (24), a housing (32) and a toothed belt drive (26) driven by the servomotor (24), which is coupled on the output side to a wheel of the vehicle to be steered. The toothed belt drive (26) has a drive shaft (68), an output shaft (70) and two parallel toothed belts (52), the drive shaft (68) and the output shaft (70) being accommodated in the housing (32) and supported by the toothed belt ( 52) are coupled to one another. A partition (34) is provided on the housing (32), which extends between the toothed belts (52) and divides the housing (32) into two chambers, each chamber receiving one of the toothed belts (52).
Figure DE102020103908A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, das einen Stellmotor, ein Gehäuse und einen vom Stellmotor angetriebenes Zahnriemengetriebe hat. Das Zahnriemengetriebe ist abtriebsseitig mit einem zu lenkenden Rad des Fahrzeugs gekoppelt und weist eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle und zwei parallele Zahnriemen auf, wobei die Antriebswelle und die Abtriebswelle im Gehäuse untergebracht sind und durch die Zahnriemen miteinander gekoppelt sind.The invention relates to a steering device for a vehicle which has a servomotor, a housing and a toothed belt drive driven by the servomotor. The toothed belt drive is coupled on the output side to a wheel of the vehicle to be steered and has a drive shaft, an output shaft and two parallel toothed belts, the drive shaft and the output shaft being accommodated in the housing and being coupled to one another by the toothed belt.

Mittels der Abtriebswelle wird üblicherweise ein Zwischenelement linear bewegt, das mit Spurstangen der Räder des Fahrzeugs verbunden ist, sodass das Fahrzeug durch die Bewegung des Zwischenelements gelenkt wird. Bei den gattungsgemäßen Lenkvorrichtungen sind die beiden Zahnriemen redundante Bauteile, sodass ein Zahnriemen ausreicht, um die Bewegung der Antriebswelle und der Abtriebswelle zu koppeln.An intermediate element, which is connected to tie rods of the wheels of the vehicle, is usually moved linearly by means of the output shaft, so that the vehicle is steered by the movement of the intermediate element. In the case of the generic steering devices, the two toothed belts are redundant components, so that one toothed belt is sufficient to couple the movement of the drive shaft and the output shaft.

Falls einer der Zahnriemen reißt, ist demnach noch ein weiterer vorhanden, der die Antriebswelle und die Abtriebswelle miteinander koppelt, sodass ein Lenken des Fahrzeugs mit einem gerissenen Zahnriemen immer noch möglich ist. Allerdings kann es bei den gattungsgemäßen Lenkvorrichtungen vorkommen, dass ein gerissener Zahnriemen die Bewegung des intakten Zahnriemens stört.If one of the toothed belts breaks, there is therefore another one that couples the drive shaft and the output shaft to one another, so that it is still possible to steer the vehicle with a broken toothed belt. However, it can happen with the generic steering devices that a torn toothed belt interferes with the movement of the intact toothed belt.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die gattungsgemäße Lenkvorrichtung zu verbessern.It is therefore the object of the invention to improve the generic steering device.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine gattungsgemäße Lenkvorrichtung gelöst, wobei eine Trennwand am Gehäuse vorgesehen ist, die sich zwischen die Zahnriemen erstreckt und das Gehäuse in zwei Kammern teilt. Dabei nimmt jede der Kammern einen der Zahnriemen auf.This object is achieved by a generic steering device, a partition being provided on the housing, which extends between the toothed belts and divides the housing into two chambers. Each of the chambers takes on one of the toothed belts.

Der Grundgedanke der Erfindung ist es, die Zahnriemen voneinander räumlich zu trennen. Hierfür ist die Trennwand vorgesehen, die verhindert, dass ein gerissener Zahnriemen die Bewegung des noch intakten Zahnriemens stört. Auf diese Weise werden die aus dem Stand der Technik bekannten Lenkvorrichtungen verbessert.The basic idea of the invention is to spatially separate the toothed belts from one another. The partition wall is provided for this purpose, which prevents a torn toothed belt from interfering with the movement of the still intact toothed belt. In this way, the steering devices known from the prior art are improved.

Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Trennwand so eng an das Gehäuse und an die Antriebs- und die Abtriebswelle angrenzt, dass jeder Zahnriemen bereits an einer Bewegung in die benachbarte Kammer gehindert ist. Somit wird ein gewisser Mindestabstand zwischen gerissenem Zahnriemen und noch intaktem Zahnriemen gewährleistet, und eine Kontaktierung der Zahnriemen ist ausgeschlossen.One aspect of the invention provides that the partition wall adjoins the housing and the drive and output shafts so closely that each toothed belt is already prevented from moving into the adjacent chamber. This ensures a certain minimum distance between the torn toothed belt and the still intact toothed belt, and contacting the toothed belt is ruled out.

Beispielsweise weist die Trennwand einen Abstand zum Gehäuse in einer Richtung senkrecht zur Rotationsachse des Stellmotors auf, der geringer ist als die Dicke der Zahnriemen.For example, the partition wall is at a distance from the housing in a direction perpendicular to the axis of rotation of the servomotor which is less than the thickness of the toothed belt.

Mit anderen Worten ist zwischen der Trennwand und dem Gehäuse ein Spalt vorgesehen, der kleiner ist als die Dicke der Zahnriemen.In other words, a gap is provided between the partition and the housing, which gap is smaller than the thickness of the toothed belt.

Alternativ hierzu ist überhaupt kein Spalt vorgesehen, d. h. in einer Ausgestaltung der Erfindung entsprechen die Außenabmessungen der Trennwand im Wesentlichen den Innenabmessungen des Gehäuses im Bereich der Trennwand.Alternatively, no gap is provided at all; H. In one embodiment of the invention, the external dimensions of the partition essentially correspond to the internal dimensions of the housing in the region of the partition.

Die Trennwand kann als Platte ausgebildet sein. Die Trennwand ist also platzsparend und günstig in der Herstellung.The partition can be designed as a plate. The partition is therefore space-saving and inexpensive to manufacture.

Beispielsweise ist die Trennwand aus Metall oder Plastik.For example, the partition is made of metal or plastic.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Gehäuse ein axialer Fortsatz im Inneren vorgesehen, wobei die Trennwand am axialen Fortsatz befestigt ist. Die Trennwand kann also einfach innerhalb des Gehäuses befestigt werden, ohne Zwischenteile, was die Halterung stabil macht.In one embodiment of the invention, an axial extension is provided in the interior of the housing, the partition being attached to the axial extension. The partition can therefore be easily attached within the housing, without intermediate parts, which makes the bracket stable.

Um die Trennwand in der Nähe ihres Massenschwerpunkts zu befestigten, kann der axiale Fortsatz zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle vorgesehen sein. Auf diese Weise genügt es, die Trennwand nur an einem oder wenigen Befestigungspunkten am Gehäuse zu befestigten.In order to fasten the partition in the vicinity of its center of mass, the axial extension can be provided between the drive shaft and the output shaft. In this way, it is sufficient to fasten the partition wall only at one or a few fastening points on the housing.

Es ist denkbar, dass an der Antriebswelle ein einstückiges Antriebsritzel und/oder an der Abtriebswelle ein einstückiges Abtriebsritzel vorgesehen ist, wobei die Zahnriemen gemeinsam an dem Antriebsritzel und gemeinsam an dem Abtriebsritzel angreifen. Dies ermöglicht ein einfaches Austauschen des Antriebsritzels und/oder des Abtriebsritzels.It is conceivable that a one-piece drive pinion is provided on the drive shaft and / or a one-piece output pinion is provided on the output shaft, the toothed belts acting jointly on the drive pinion and jointly on the output pinion. This enables the drive pinion and / or the output pinion to be exchanged easily.

Die Antriebswelle kann alternativ hierzu einstückig in das Antriebsritzel und/oder die Abtriebswelle einstückig in das Abtriebsritzel übergehen, wobei die Zahnriemen gemeinsam an dem Antriebsritzel und gemeinsam an dem Abtriebsritzel angreifen. Auf diese Weise wird eine effiziente Übertragung des Drehmoments von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle ermöglicht.As an alternative to this, the drive shaft can merge in one piece into the drive pinion and / or the output shaft can merge in one piece into the output pinion, the toothed belts acting jointly on the drive pinion and jointly on the output pinion. In this way, an efficient transmission of the torque from the drive shaft to the output shaft is made possible.

In einer Ausgestaltung der Erfindung hat die Trennwand zwei Öffnungen, wobei das Antriebsritzel und das Abtriebsritzel sich jeweils durch eine entsprechende Öffnung in der Trennwand hindurcherstrecken, um das Antriebsritzel und das Abtriebsritzel jeweils in zwei Abschnitte zu unterteilen. Es ist also kein zusätzlicher Vorsprung am Antriebsritzel oder am Abtriebsritzel notwendig, um ein Aneinanderreiben der Zahnriemen zu verhindern. Auf diese Weise wird die rotierende Masse des Zahnriemengetriebes reduziert.In one embodiment of the invention, the partition has two openings, the drive pinion and the output pinion each extending through a corresponding opening in the partition in order to divide the drive pinion and the output pinion each into two sections. So there is no additional projection on the drive pinion or Necessary on the output pinion to prevent the toothed belts from rubbing against each other. In this way, the rotating mass of the toothed belt drive is reduced.

Das Antriebsritzel kann an einem axialen Ende, welches dem Abtriebsritzel entgegengesetzt ist, einen radial vorstehenden Bund aufweisen als Anschlag für den zugeordneten Zahnriemen und das Abtriebsritzel kann an seinem dem Antriebsritzel entgegengesetzten axialen Ende ebenfalls einen radial vorstehenden Bund aufweisen als Anschlag für den zugeordneten Zahnriemen.The drive pinion can have a radially protruding collar at an axial end opposite the output pinion as a stop for the associated toothed belt and the output pinion can also have a radially protruding collar at its axial end opposite the drive pinion as a stop for the associated toothed belt.

Mit anderen Worten ist für jeden der Zahnriemen ein Bund als Anschlag vorgesehen, der an dem Antriebsritzel oder dem Abtriebsritzel vorgesehen ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Zahnriemen nicht von dem Antriebsritzel oder dem Abtriebsritzel rutschen können.In other words, a collar is provided as a stop for each of the toothed belts and is provided on the drive pinion or the output pinion. This ensures that the toothed belt cannot slip from the drive pinion or the output pinion.

Das Antriebsritzel und das Abtriebsritzel können Schrägverzahnungen haben. Die Schrägverzahnungen führen zu einer verbesserten Laufruhe des Zahnriemengetriebes sowie zu einem reduzierten Laufgeräusch der Zahnriemen.The drive pinion and the output pinion can have helical gears. The helical gears improve the smoothness of the toothed belt drive and reduce the running noise of the toothed belts.

Es ist denkbar, dass das Antriebsritzel und das Abtriebsritzel jeweils zwei axiale Bereiche aufweisen, die Verzahnungen mit voneinander verschiedenen Steigungen aufweisen. Auf diese Weise können die durch die beiden Zahnriemen aufgewendeten Axialkräfte, die auf die Antriebswelle und die Abtriebswelle wirken, eingestellt, insbesondere kompensiert werden.It is conceivable that the drive pinion and the output pinion each have two axial areas that have toothings with mutually different pitches. In this way, the axial forces exerted by the two toothed belts, which act on the drive shaft and the output shaft, can be adjusted, in particular compensated.

Beispielsweise sind die Steigungen des entsprechenden Bereichs an die Breite des zugeordneten Zahnriemens angepasst.For example, the gradients of the corresponding area are adapted to the width of the associated toothed belt.

Es ist denkbar, dass die Zahnriemen vorbestimmte, unterschiedliche Langzeitfestigkeiten haben, sodass der schwächere der beiden Zahnriemen vor dem anderen Zahnriemen reißt. Auf diese Weise wird weitestgehend vermieden, dass beide Zahnriemen zeitgleich reißen.It is conceivable that the toothed belts have predetermined, different long-term strengths, so that the weaker of the two toothed belts breaks before the other toothed belt. In this way, it is largely avoided that both toothed belts tear at the same time.

Beispielsweise weist der schwächere Zahnriemen eine geringere maximale Tragfähigkeit auf.For example, the weaker toothed belt has a lower maximum load capacity.

Alternativ oder zusätzlich kann der schwächere Zahnriemen auch aus einem schwächeren Material sein. Zum Beispiel ist der Zugstrang des schwächeren Zahnriemens aus einem Gewebe, das eine geringere Fadendichte und/oder eine geringere Flächenmasse aufweist als der Zugstrang des stärkeren Zahnriemens.Alternatively or additionally, the weaker toothed belt can also be made of a weaker material. For example, the tension cord of the weaker toothed belt is made of a fabric that has a lower thread density and / or a lower mass per unit area than the tension cord of the stronger toothed belt.

Im Allgemeinen kann der schwächere Zahnriemen auch einen kleineren Querschnitt als der stärkere Zahnriemen aufweisen.In general, the weaker toothed belt can also have a smaller cross section than the stronger toothed belt.

Beispielsweise hat der schwächere Zahnriemen einen um zumindest 10 % geringeren Querschnitt als der stärkere Zahnriemen.For example, the weaker toothed belt has a cross section that is at least 10% smaller than the thicker toothed belt.

Ebenso kann der schwächere Zahnriemen eine um zumindest 10 % geringere Breite aufweisen als der stärkere Zahnriemen.The weaker toothed belt can also have a width that is at least 10% smaller than the thicker toothed belt.

Um den stärkeren Zahnriemen unter Last zu schonen und das Drehmoment der Antriebswelle anteilig mehr durch den schwächeren Zahnriemen zu übertragen, kann der stärkere der beiden Zahnriemen umfangsmäßig länger sein als der schwächere.In order to protect the stronger toothed belt under load and to transfer the torque of the drive shaft proportionally more through the weaker toothed belt, the stronger of the two toothed belts can be circumferentially longer than the weaker one.

Beispielsweise sind die Längen der beiden Zahnriemen derart gewählt, dass der stärkere Zahnriemen 40 % des Drehmoments überträgt und der schwächere Zahnriemen 60 %.For example, the lengths of the two toothed belts are chosen so that the stronger toothed belt transmits 40% of the torque and the weaker toothed belt 60%.

Beide Zahnriemen haben eine Tragfähigkeit, die ausreicht, um das maximale Drehmoment des Stellmotors zu übertragen. Somit kann einer der beiden Zahnriemen allein das Drehmoment übertragen, falls der andere reißt.Both toothed belts have a load-bearing capacity that is sufficient to transmit the maximum torque of the servomotor. This means that one of the two toothed belts alone can transmit the torque if the other breaks.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weisen das Antriebsritzel und das Abtriebsritzel jeweils Verzahnungen mit gegengleichen Steigungen auf.In one embodiment of the invention, the drive pinion and the output pinion each have toothings with opposite pitches.

Um Vibrationen und Schwingungen der Trennwand zu dämpfen und sie lagestabil zu halten, kann an dem Gehäuse innenseitig ein Absatz vorgesehen sein. Dabei liegt die Trennwand axial an dem Absatz an.In order to dampen vibrations and oscillations of the partition wall and to keep it in a stable position, a shoulder can be provided on the inside of the housing. The partition wall rests axially against the shoulder.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Lenkvorrichtung ein durch die Abtriebswelle angetriebenes Getriebe, insbesondere ein Schraubgetriebe auf. Dies ermöglicht die Umwandlung der Rotationsbewegung der Abtriebswelle in eine Linearbewegung des mit den Rädern verbundenen Zwischenelements.In one embodiment of the invention, the steering device has a gear driven by the output shaft, in particular a helical gear. This enables the rotational movement of the output shaft to be converted into a linear movement of the intermediate element connected to the wheels.

Beispielsweise ist das Schraubgetriebe ein Kugelumlauf-Lenkgetriebe.For example, the helical gear is a recirculating ball steering gear.

Um das Reißen einer der Zahnriemen ohne zusätzliche Sensoren zu erkennen, kann die Lenkvorrichtung ferner ein Steuergerät aufweisen, welches elektronisch mit dem Stellmotor verbunden ist und den Stellmotor ansteuert, wobei das Steuergerät dazu ausgebildet ist, durch ein Messen des Anstiegs in der Leistungsaufnahme des Stellmotors das Reißen eines Zahnriemens zu detektieren. Die Leistungsaufnahme erhöht sich durch die Reibung zwischen den gerissenen Zahnriemen und dem Gehäuse, auf das er trifft.In order to detect the tearing of one of the toothed belts without additional sensors, the steering device can also have a control device which is electronically connected to the servomotor and controls the servomotor, the control device being designed to measure the increase in the power consumption of the servomotor Detect tearing of a toothed belt. The power consumption increases due to the friction between the broken timing belt and the housing it encounters.

Die Lenkvorrichtung kann eine „Steering-by-Wire“-Lenkvorrichtung sein.The steering device can be a “steering-by-wire” steering device.

Beispielsweise ist der Stellmotor hierfür mit dem Steuergerät elektronisch gekoppelt ist, welches wiederum mit einem Lenksensor sensorisch gekoppelt ist, der die Position eines vom Insassen zu bewegenden Lenkrads detektiert und zu einem Steuersignal für den Stellmotor verarbeitet.For example, the servomotor is electronically coupled to the control device for this purpose, which in turn is sensor-coupled to a steering sensor that detects the position of a steering wheel to be moved by the occupant and processes it into a control signal for the servomotor.

Im Allgemeinen kann im Gehäuse eine Spannvorrichtung angeordnet sein, die die Spannung zumindest einer der Zahnriemen während des Betriebes der Lenkvorrichtung verändert. Auf diese Weise ist es möglich, die altersbedingte Aufweitung zumindest einer der Zahnriemen zu kompensieren.In general, a tensioning device can be arranged in the housing, which changes the tension of at least one of the toothed belts during operation of the steering device. In this way it is possible to compensate for the age-related expansion of at least one of the toothed belts.

Beispielsweise ist die Spannvorrichtung mit dem Steuergerät elektronisch verbunden, das die Spannung zumindest einer der Zahnriemen einstellt.For example, the tensioning device is electronically connected to the control unit, which sets the tension of at least one of the toothed belts.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die im Folgenden Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

  • - 1 eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung,
  • - 2 eine perspektivische Explosionsansicht der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung aus 1,
  • - 3 eine perspektivische Ansicht eines Antriebsritzels aus 2,
  • - 4 ein Abtriebsritzel der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung aus 2 in einer perspektivischen Ansicht,
  • - 5 eine perspektivische Ansicht der teilweise zusammengesetzten Lenkvorrichtung aus 2,
  • - 6 eine Längsschnittansicht durch die zusammengesetzte Lenkvorrichtung aus 2,
  • - 7 ein Detail A der 6,
  • - 8 eine Querschnittansicht durch eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung,
  • - 9 eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung in einer weiteren Ausgestaltung,
  • - 10 eine Draufsicht eines Abtriebsritzels in einer weiteren Ausgestaltung, und
  • - 11 eine weitere Ausgestaltung eines Antriebsritzels in einer Draufsicht.
Further features and advantages of the invention emerge from the following description and from the accompanying drawings, to which reference is made below. In the drawings show:
  • - 1 a schematic top view of a vehicle with a steering device according to the invention,
  • - 2 a perspective exploded view of the steering device according to the invention 1 ,
  • - 3 a perspective view of a drive pinion from 2 ,
  • - 4th an output pinion of the steering device according to the invention 2 in a perspective view,
  • - 5 a perspective view of the partially assembled steering device 2 ,
  • - 6th a longitudinal sectional view through the assembled steering device 2 ,
  • - 7th a detail A of 6th ,
  • - 8th a cross-sectional view through a further embodiment of the steering device according to the invention,
  • - 9 a schematic top view of a vehicle with a steering device according to the invention in a further embodiment,
  • - 10 a plan view of an output pinion in a further embodiment, and
  • - 11 a further embodiment of a drive pinion in a plan view.

1 zeigt eine schematische Draufsicht eines Teils eines Fahrzeugs 10. Das Fahrzeug 10 weist ein Lenkrad 12, eine Lenkvorrichtung 14 und Räder 16 auf. 1 Figure 11 shows a schematic top view of part of a vehicle 10 . The vehicle 10 has a steering wheel 12th , a steering device 14th and wheels 16 on.

Das Lenkrad 12 ist über eine Lenkstange 18 mit einem Lenksensor 20 verbunden und der Lenksensor 20 erfasst zeitlich aufgelöst den absoluten Drehwinkel des Lenkrads 12.The steering wheel 12th is about a handlebar 18th with a steering sensor 20th connected and the steering sensor 20th detects the absolute turning angle of the steering wheel with a temporal resolution 12th .

Der Lenksensor 20 stellt also den absoluten Drehwinkel des Lenkrads 12 und die Drehgeschwindigkeit des Lenkrads 12 als Lenksignal L bereit und übergibt das Lenksignal L an ein Steuergerät 22 der Lenkvorrichtung 14. In 1 ist das Übergeben des Lenksignals L durch einen Pfeil dargestellt.The steering sensor 20th thus represents the absolute angle of rotation of the steering wheel 12th and the turning speed of the steering wheel 12th as a steering signal L. ready and hands over the steering signal L. to a control unit 22nd the steering device 14th . In 1 is the transfer of the steering signal L. represented by an arrow.

Die Lenkvorrichtung 14 weist das Steuergerät 22, einen Stellmotor 24, ein Zahnriemengetriebe 26 und ein Zwischenelement 28 auf, das mit den Rädern 16 gekoppelt ist.The steering device 14th instructs the control unit 22nd , a servomotor 24 , a toothed belt drive 26th and an intermediate element 28 on that with the wheels 16 is coupled.

Das Steuergerät 22 ist elektronisch mit dem Lenksensor 20 verbunden, beispielsweise über entsprechende Kabel, und dazu ausgebildet, das vom Lenksensor 20 bereitgestellte Lenksignal L zu erhalten und den Stellmotor 24 basierend auf dem Lenksignal L anzusteuern.The control unit 22nd is electronic with the steering sensor 20th connected, for example via appropriate cables, and designed to be used by the steering sensor 20th provided steering signal L. to get and the servomotor 24 based on the steering signal L. head for.

Mit anderen Worten setzt das Steuergerät 22 das Lenksignal L in entsprechende Steuersignale für den Stellmotor 24 um.In other words, the control unit continues 22nd the steering signal L. in corresponding control signals for the servomotor 24 around.

Beispielsweise bestimmt das Steuergerät 22 anhand des Lenksignals L einen Stromwert für den Stellmotor 24 und legt diesen Stromwert über ein gewisses Zeitintervall am Stellmotor 24 an.For example, the control unit determines 22nd based on the steering signal L. a current value for the servomotor 24 and places this current value on the servomotor over a certain time interval 24 at.

Der Stellmotor 24 treibt, wie in 2 gezeigt, das Zahnriemengetriebe 26 an, das die Bewegung des Stellmotors 24 in eine Linearbewegung des Zwischenelements 28 umsetzt. Mittels des Zwischenelements 28 werden die Räder 16 des Fahrzeugs 10 jeweils um eine Schwenkachse 30 geschwenkt und somit das Fahrzeug 10 gelenkt.The servomotor 24 drifts, as in 2 shown, the toothed belt drive 26th that the movement of the servomotor 24 into a linear movement of the intermediate element 28 implements. By means of the intermediate element 28 become the wheels 16 of the vehicle 10 each around a pivot axis 30th swiveled and thus the vehicle 10 steered.

Die Lenkvorrichtung 14 wandelt also ein elektronisches Lenksignal L in eine mechanische Lenkbewegung des Fahrzeugs 10 um. Die Lenkvorrichtung 14 ist folglich eine „Steer-by-Wire“-Lenkvorrichtung 14.The steering device 14th thus converts an electronic steering signal L. into a mechanical steering movement of the vehicle 10 around. The steering device 14th is consequently a “steer-by-wire” steering device 14th .

Anhand der 2 bis 8 wird der genaue Aufbau und die Funktionsweise der Lenkvorrichtung 14 im Detail erläutert. Dabei zeigt die 2 die Lenkvorrichtung 14 in einer perspektivischen Explosionsansicht. Die Lenkvorrichtung 14 weist zusätzlich ein das Zahnriemengetriebe 26 aufnehmendes Gehäuse 32, ein das Zwischenelement 28 antreibendes Schraubgetriebe 33 und eine Trennwand 34 auf.Based on 2 until 8th becomes the exact structure and functioning of the steering device 14th explained in detail. The 2 the Steering device 14th in an exploded perspective view. The steering device 14th additionally has a toothed belt drive 26th receiving housing 32 , an the intermediate element 28 driving helical gear 33 and a partition 34 on.

Der Stellmotor 24 ist in der Ausführungsform der 2 ein elektronischer Rotationsmotor, der eine Ausgangswelle 36 hat. Der Stellmotor 24 wandelt elektrische Leistung in eine Drehbewegung der Ausgangswelle 36 um eine Rotationsachse 38 um.The servomotor 24 is in the embodiment of 2 an electronic rotary motor that has an output shaft 36 Has. The servomotor 24 converts electrical power into a rotary motion of the output shaft 36 around an axis of rotation 38 around.

Der Stellmotor 24 ist außenseitig am Gehäuse 32 mittels Schrauben 40 befestigt und die Ausgangswelle 36 des Stellmotors 24 ragt zumindest teilweise in das Gehäuse 32 hinein.The servomotor 24 is on the outside of the housing 32 by means of screws 40 attached and the output shaft 36 of the servomotor 24 protrudes at least partially into the housing 32 into it.

Das Gehäuse 32 weist zwei Gehäuseteile 42 auf, die jeweils Befestigungsöffnungen 44 haben. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in der 2 nur jeweils zwei der Befestigungsöffnungen 44 mit einem entsprechenden Bezugszeichen versehen.The case 32 has two housing parts 42 on the respective mounting holes 44 to have. For the sake of clarity, the 2 only two of the mounting holes 44 provided with a corresponding reference number.

Die Befestigungsöffnungen 44 sind konzentrisch zueinander ausgerichtet und die Gehäuseteile 42 werden über Schrauben 40 (siehe rechte Seite der 2) aneinander befestigt.The mounting holes 44 are aligned concentrically to each other and the housing parts 42 are about screws 40 (see right side of the 2 ) attached to each other.

Die Gehäuseteile 42 bilden dabei einen Hohlraum 46 (siehe 6) und an einer der Gehäuseteile 42 ist ein Fortsatz 48 angeformt, der sich innerhalb des Hohlraums 46 in eine Richtung parallel zur Rotationsachse 38 der Ausgangswelle 36 des Stellmotors 24 erstreckt. Der Fortsatz 48 ist also ein axialer Fortsatz 48.The housing parts 42 thereby form a cavity 46 (please refer 6th ) and on one of the housing parts 42 is an extension 48 integrally formed, which is located within the cavity 46 in a direction parallel to the axis of rotation 38 the output shaft 36 of the servomotor 24 extends. The appendix 48 is therefore an axial extension 48 .

Wie in 2 gezeigt, ist das Zahnriemengetriebe 26 innerhalb des Gehäuses 32 angeordnet, also in dem Hohlraum 46 des Gehäuses 32, und weist ein Antriebsritzel 50, zwei parallele Zahnriemen 52 und ein Abtriebsritzel 54 auf.As in 2 shown is the toothed belt drive 26th inside the case 32 arranged, so in the cavity 46 of the housing 32 , and has a drive pinion 50 , two parallel toothed belts 52 and an output pinion 54 on.

Die 3 und 4 zeigen das Antriebsritzel 50 (3) und das Abtriebsritzel 54 (4) in einer perspektivischen Frontansicht. Dabei sind das Antriebsritzel 50 und das Abtriebsritzel 54 jeweils mit einer entsprechenden Mittelachse 60 dargestellt, die die Rotationsachse des Antriebsritzels 50 bzw. des Abtriebsritzels 54 darstellt.the 3 and 4th show the drive pinion 50 ( 3 ) and the output pinion 54 ( 4th ) in a perspective front view. Here are the drive pinions 50 and the output pinion 54 each with a corresponding central axis 60 shown, which is the axis of rotation of the drive pinion 50 or the output pinion 54 represents.

Sowohl das Antriebsritzel 50 als auch das Abtriebsritzel 54 sind einstückig ausgebildet und weisen eine Außenverzahnung 56 sowie einen Bund 58 auf, der das Antriebsritzel 50 bzw. das Abtriebsritzel 54 einseitig abschließt. Bezogen auf die Rotationsachse 38 des Stellmotors 24 steht der Bund 58 radial vor, d. h. das Antriebsritzel 50 und das Abtriebsritzel 54 haben im Bereich des Bunds 58 eine größere Außenabmessung als im Bereich der Verzahnung 56.Both the drive pinion 50 as well as the output pinion 54 are formed in one piece and have external teeth 56 as well as a covenant 58 on who is the drive pinion 50 or the output pinion 54 closes on one side. In relation to the axis of rotation 38 of the servomotor 24 stands the covenant 58 radially in front, ie the drive pinion 50 and the output pinion 54 have in the area of the federal government 58 a larger outer dimension than in the area of the toothing 56 .

Dabei sind der Bund 58 des Antriebsritzels 50 und der Bund 58 des Abtriebsritzels 54 in eingebautem Zustand auf entgegengesetzten axialen Seiten angeordnet.Here are the federal government 58 of the drive pinion 50 and the covenant 58 of the output pinion 54 arranged on opposite axial sides when installed.

Das Antriebsritzels 50 und das Abtriebsritzel 54 weisen eine Schrägverzahnung auf, d. h. die Verzahnung 56 des Antriebsritzels 50 bzw. des Abtriebsritzels 54 ist nicht parallel zur Mittelachse 60 ausgebildet, sondern weist in Draufsicht einen Winkel gegenüber der Mittelachse 60 auf. Dabei ist der Winkel der Verzahnung 56 des Antriebsritzels 50 zur Mittelachse 60 gleich zum Winkel der Verzahnung 56 des Abtriebsritzels 54 gegenüber der Mittelachse 60.The drive pinion 50 and the output pinion 54 have a helical toothing, ie the toothing 56 of the drive pinion 50 or the output pinion 54 is not parallel to the central axis 60 formed, but has an angle with respect to the central axis in plan view 60 on. Here is the angle of the toothing 56 of the drive pinion 50 to the central axis 60 equal to the angle of the toothing 56 of the output pinion 54 opposite the central axis 60 .

Wie in 4 gezeigt, ist das Abtriebsritzel 54 hohl und weist einen Aufnahmeraum 62 auf.As in 4th shown is the output pinion 54 hollow and has a receiving space 62 on.

Der Aufnahmeraum 62 ist dabei derart ausgebildet, dass das Abtriebsritzel 54 das Schraubgetriebe 33 (2) mit Abstand umschließt. Dementsprechend sind die Innenabmessungen des Aufnahmeraums 62 größer als die Außenabmessungen des Schraubgetriebes 33. Mittels Schrauben 40 ist das Abtriebsritzel 54 mit dem Schraubgetriebe 33 drehfest verbunden.The recording room 62 is designed in such a way that the output pinion 54 the helical gear 33 ( 2 ) encloses at a distance. The internal dimensions of the receiving space are accordingly 62 larger than the external dimensions of the helical gear 33 . With screws 40 is the output pinion 54 with the helical gear 33 non-rotatably connected.

Das Antriebsritzel 50 sitzt drehfest auf der Ausgangswelle 36 des Stellmotors 24.The drive pinion 50 sits non-rotatably on the output shaft 36 of the servomotor 24 .

Wie in 2 gezeigt, weisen die Zahnriemen 52 eine Breite B und B' auf. Die Breite B' des in 2 auf der rechten Seite dargestellten Zahnriemens 52 (im Folgenden als schwächerer Zahnriemen 52 bezeichnet) ist um etwa 50 % geringer als die Breite B des in 2 auf der linken Seite dargestellten Zahnriemens 52 (im Folgenden als stärkerer Zahnriemen 52 bezeichnet).As in 2 shown, have the timing belt 52 a width B and B '. The width B 'of the in 2 the toothed belt shown on the right 52 (hereinafter referred to as a weaker toothed belt 52 is about 50% smaller than the width B of the in 2 the toothed belt shown on the left 52 (hereinafter referred to as a stronger toothed belt 52 designated).

Folglich ist auch der Querschnitt des schwächeren Zahnriemens 52 um 50 % kleiner als der Querschnitt des stärkeren Zahnriemens 52 und der schwächere Zahnriemen 52 weist eine geringere Langzeitfestigkeit auf als der stärkere Zahnriemen 52.Consequently, the cross-section of the weaker toothed belt is also 52 50% smaller than the cross-section of the stronger toothed belt 52 and the weaker timing belt 52 has a lower long-term strength than the stronger toothed belt 52 .

Mit anderen Worten ist es vorgegeben, dass der schwächere Zahnriemen 52 zuerst reißt. Dabei sind die Zahnriemen 52 so ausgebildet, dass jeder Zahnriemen 52 das maximale Drehmoment des Stellmotors 24 übertragen kann.In other words, it is specified that the weaker toothed belt 52 first rips. Here are the timing belts 52 designed so that each toothed belt 52 the maximum torque of the servomotor 24 can transfer.

Die Zahnriemen 52 sind auf entgegengesetzten Seiten der Trennwand 34 angeordnet. Die Trennwand 34 hat dabei eine Befestigungsöffnung 64 und zwei weitere Öffnungen 66.The timing belt 52 are on opposite sides of the partition 34 arranged. The partition 34 has a fastening opening 64 and two more openings 66 .

Die Öffnungen 66 sind an die Außenabmessungen des Antriebsritzels 50 bzw. des Abtriebsritzels 54 angepasst. Genauer gesagt, entsprechen die Innenabmessungen der Öffnungen 66 im Wesentlichen den Außenabmessungen des Antriebsritzels 50 bzw. des Abtriebsritzels 54 im Bereich des Bunds 58.The openings 66 are based on the external dimensions of the drive pinion 50 or the output pinion 54 customized. More precisely, they correspond Internal dimensions of the openings 66 essentially the outer dimensions of the drive pinion 50 or the output pinion 54 in the area of the federal government 58 .

Wie in 2 gezeigt, wird die Trennwand 34 über die Befestigungsöffnung 64 und eine Schraube 40 an dem axialen Fortsatz 48 des Gehäuses 32 befestigt.As in 2 shown is the partition 34 via the fastening opening 64 and a screw 40 on the axial extension 48 of the housing 32 attached.

Dabei erstreckt sich der axiale Fortsatz 48 zwischen dem Antriebsritzel 50 und dem Abtriebsritzel 54.The axial extension extends 48 between the drive pinion 50 and the output pinion 54 .

Die Trennwand 34 ist plattenförmig ausgebildet, d. h. die Ausdehnung senkrecht zu Rotationsachse 38 ist um zumindest das 10-fache größer als die Ausdehnung in die Richtung parallel zur Rotationsachse 38.The partition 34 is plate-shaped, ie the extent is perpendicular to the axis of rotation 38 is at least 10 times larger than the extension in the direction parallel to the axis of rotation 38 .

5 zeigt die zusammengesetzte Lenkvorrichtung 14 in einer perspektivischen Frontansicht. Dabei ist die Lenkvorrichtung 14 ohne das in 2 auf der rechten Seite dargestellte, schalenförmige Gehäuseteil 42 gezeigt. Ferner sind in 5 nur zwei der Schrauben 40 mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. 5 shows the assembled steering device 14th in a perspective front view. Here is the steering device 14th without the in 2 Shell-shaped housing part shown on the right-hand side 42 shown. Furthermore, in 5 just two of the screws 40 provided with corresponding reference numerals.

Die Zahnriemen 52 sind an demselben Antriebsritzel 50 und demselben Abtriebsritzel 54 angeordnet und axial durch die Trennwand 34 voneinander getrennt.The timing belt 52 are on the same drive pinion 50 and the same output pinion 54 arranged and axially through the partition 34 separated from each other.

Mit anderen Worten erstreckt sich die Trennwand 34 zwischen den beiden Zahnriemen 52.In other words, the partition extends 34 between the two toothed belts 52 .

Dabei ragen sowohl das Antriebsritzel 50 als auch das Abtriebsritzel 54 durch die entsprechende Öffnung 66 in der Trennwand 34 hindurch.Both the drive pinion protrude 50 as well as the output pinion 54 through the corresponding opening 66 in the partition 34 through.

In 7 ist zu sehen, dass die Trennwand 34 das Antriebsritzel 50 in zwei Abschnitte 86 unterteilt. Dabei ist jeweils einer der Zahnriemen 52 in einem der Abschnitte 86 angeordnet. Gleiches gilt auch für das Abtriebsritzel 54 (6).In 7th can be seen that the partition 34 the drive pinion 50 in two sections 86 divided. One of the toothed belts is in each case 52 in one of the sections 86 arranged. The same also applies to the output pinion 54 ( 6th ).

6 zeigt, dass die Trennwand 34 den Hohlraum 46 des Gehäuses 32 in eine erste Kammer 76 und eine zweite Kammer 78 unterteilt. In der ersten Kammer 76 ist der stärkere Zahnriemen 52 angeordnet und in der zweiten Kammer 78 der schwächere Zahnriemen 52. 6th shows that the partition 34 the cavity 46 of the housing 32 in a first chamber 76 and a second chamber 78 divided. In the first chamber 76 is the stronger timing belt 52 arranged and in the second chamber 78 the weaker toothed belt 52 .

Die Zahnriemen 52 koppeln das Antriebsritzel 50 und das Abtriebsritzel 54. Mit anderen Worten übertragen die Zahnriemen 52 das vom Stellmotor 24 bereitgestellte Drehmoment vom Antriebsritzel 50 auf das Abtriebsritzel 54 und das Abtriebsritzel 54 treibt dann wiederum das Schraubgetriebe 33 an. Die Ausgangswelle 36 ist folglich eine Antriebswelle 68 des Zahnriemengetriebes 26 und das Schraubgetriebe 33 eine Abtriebswelle 70 des Zahnriemengetriebes 26.The timing belt 52 couple the drive pinion 50 and the output pinion 54 . In other words, the timing belts transmit 52 that from the servomotor 24 torque provided by the drive pinion 50 on the output pinion 54 and the output pinion 54 then in turn drives the helical gear 33 at. The output shaft 36 is consequently a drive shaft 68 of the toothed belt drive 26th and the helical gear 33 an output shaft 70 of the toothed belt drive 26th .

In der Ausgestaltung der 2 und 5 ist das Schraubgetriebe 33 ein Kugelgewindetrieb (auch bekannt als Kugelumlauf-Lenkgetriebe) und das Zwischenelement 28 eine Spindel 72, die durch eine Drehung des Schraubgetriebes 33 linear bewegt wird.In the design of the 2 and 5 is the helical gear 33 a ball screw (also known as a recirculating ball steering gear) and the intermediate element 28 a spindle 72 caused by a rotation of the helical gear 33 is moved linearly.

6 zeigt die zusammengesetzte Lenkvorrichtung 14 der 2 in einem Längsschnitt entlang der Antriebswelle 68 und der Abtriebswelle 70 des Zahnriemengetriebes 26. 6th shows the assembled steering device 14th the 2 in a longitudinal section along the drive shaft 68 and the output shaft 70 of the toothed belt drive 26th .

Dabei weist das rechte Gehäuseteil 42 gemäß 6 ein Lager 74 für die Spindel 72 auf und das andere Gehäuseteil ein Lager 74 für das Schraubgetriebe 33.The right part of the housing 42 according to 6th a warehouse 74 for the spindle 72 on and the other housing part a bearing 74 for the helical gear 33 .

In der zweiten Kammer 78 sind zwei Absätze 80 an dem entsprechenden Gehäuseteil 42 vorgesehen, die in den Hohlraum 46 senkrecht zur Rotationsachse 38 hineinragen.In the second chamber 78 are two paragraphs 80 on the corresponding housing part 42 provided that in the cavity 46 perpendicular to the axis of rotation 38 protrude.

Einer der Absätze 80 ist auch in 7 gezeigt, die das Detail A der 6 zeigt. Der Absatz 80 ist axial angrenzend an die Trennwand 34 angeordnet, sodass der Absatz 80 eine axiale Anlage für die Trennwand 34 bilden.One of the paragraphs 80 is also in 7th shown showing the detail A of the 6th shows. Paragraph 80 is axially adjacent to the partition 34 arranged so that the paragraph 80 an axial abutment for the partition 34 form.

Dabei ragt der Absatz 80 in radialer Richtung über eine größere Distanz in den Hohlraum 46 hinein als der radiale Abstand T der Trennwand 34 zum Gehäuse 32 beträgt.The paragraph protrudes 80 in the radial direction over a greater distance into the cavity 46 in as the radial distance T the partition 34 to the housing 32 amounts to.

Der Abstand T der Trennwand 34 zum Gehäuse 32 ist zudem größer als die Dicke D der Zahnriemen 52.The distance T the partition 34 to the housing 32 is also greater than the thickness D. the timing belt 52 .

Die Dicke D der Zahnriemen 52 setzt sich aus der Dicke des Zugstrangs 82 der Zahnriemen 52 und der Dicke der Zähne 84 der Zahnriemen 52 zusammen. In 7 ist ein jeweils ein Zahn der Zahnriemen 52 gestrichelt dargestellt, da die Zähne 84 in der Schnittansicht der 7 nicht sichtbar sind.The fat D. the timing belt 52 is made up of the thickness of the tensile cord 82 the timing belt 52 and the thickness of the teeth 84 the timing belt 52 together. In 7th is one tooth of the toothed belt 52 shown in dashed lines as the teeth 84 in the sectional view of the 7th are not visible.

Mit anderen Worten passen die Zahnriemen 52 nicht durch den Spalt zwischen Trennwand 34 und Gehäuse 32, sodass ein gerissener Zahnriemen 52 immer in der entsprechenden Kammer 76, 78 bleibt und nicht in die andere Kammer 78, 76 gelangen kann sich dort mit dem noch intakten Zahnriemen 52 verfängt.In other words, the timing belts fit 52 not through the gap between the partition 34 and housing 32 so that a broken toothed belt 52 always in the appropriate chamber 76 , 78 stays and not in the other chamber 78 , 76 can get there with the still intact timing belt 52 caught.

8 zeigt einer weitere Ausgestaltung der Lenkvorrichtung 14 in einem Querschnitt durch die zweite Kammer 78. Die weitere Ausgestaltung entspricht im Wesentlichen der ersten Ausgestaltung, sodass im Folgenden lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Gleiche und funktionsgleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. 8th shows a further embodiment of the steering device 14th in a cross section through the second chamber 78 . The further refinement essentially corresponds to the first refinement, so that only the differences are referred to below is received. Identical and functionally identical components are provided with the same reference symbols.

Es ist zu sehen, dass eine Außenabmessung 88 der Trennwand 34 im Wesentlichen der Innenabmessung des Gehäuses 32 im Bereich der Trennwand 34 entspricht.It can be seen that one outer dimension 88 the partition 34 essentially the internal dimensions of the housing 32 in the area of the partition 34 is equivalent to.

Mit anderen Worten ist der Abstand T der Trennwand 34 zum Gehäuse sehr gering, beispielsweise kleiner als 3 mm.In other words is the distance T the partition 34 to the housing very little, for example less than 3 mm.

Das Abtriebsritzel 54 hat einen Abstand S zum Gehäuse 32. Dabei ist der Abstand S groß genug gewählt, sodass ein gerissener Zahnriemen 52 nicht zu einem Blockieren des Abtriebsritzels 54, also des Zahnriemengetriebe 26 führen kann, und klein genug gewählt, sodass ein gerissener Zahnriemen 52 zu einer erhöhten Reibung führt, beispielsweise am Abtriebsritzel 54.The output pinion 54 has a distance S to the housing 32 . The distance S is chosen large enough so that a torn toothed belt 52 does not result in the output gear being blocked 54 , i.e. the toothed belt drive 26th can lead, and chosen small enough that a torn timing belt 52 leads to increased friction, for example on the output pinion 54 .

Mit anderen Worten kontaktiert ein gerissener Zahnriemen 52 das Abtriebsritzel 54, sodass der Stellmotor 24 ein größeres Drehmoment aufwenden muss, um die Spindel 72 zu bewegen.In other words, a broken toothed belt makes contact 52 the output pinion 54 so that the servomotor 24 must exert a greater torque to the spindle 72 to move.

Dabei ist es aufgrund der geringeren Langzeitfestigkeit vorgegeben, dass der schwächere Zahnriemen 52, also der Zahnriemen 52 in der zweiten Kammer 78, zuerst reißt.Due to the lower long-term strength, it is specified that the weaker toothed belt 52 , so the timing belt 52 in the second chamber 78 , first rips.

Durch die Trennwand 34 kann das Gehäuse 32 also in axialer Richtung sehr kompakt ausgeführt werden, da nicht ein gewisser Mindestabstand zwischen dem Zahnriemen 52 eingehalten werden muss, um ein Verfangen eines der Zahnriemen 52 in dem anderen zu verhindern. Auf diese Weise werden die aus dem Stand der Technik bekannten Lenkvorrichtungen verbessert.Through the partition 34 can the housing 32 thus be made very compact in the axial direction, since there is not a certain minimum distance between the toothed belt 52 must be observed in order to avoid entanglement of one of the toothed belts 52 to prevent in the other. In this way, the steering devices known from the prior art are improved.

Das Steuergerät 22 ist dann beispielsweise dazu ausgebildet, das Reißen eines der Zahnriemen 52 zu erkennen. Genauer gesagt misst das Steuergerät 22 die Leistungsaufnahme des Stellmotors 24 und vergleicht die aktuelle Leistungsaufnahme mit einem Referenzwert für die aktuelle Drehgeschwindigkeit des Zwischenelements 28, die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 68 und/oder die Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle 70.The control unit 22nd is then designed, for example, to prevent the tearing of one of the toothed belts 52 to recognize. More precisely, the control unit measures 22nd the power consumption of the servomotor 24 and compares the current power consumption with a reference value for the current speed of rotation of the intermediate element 28 , the speed of rotation of the drive shaft 68 and / or the rotational speed of the output shaft 70 .

Beispielsweise ist ein elektronisch mit dem Steuergerät 22 verbundener Sensor vorgesehen, der die aktuelle Drehgeschwindigkeit des Zwischenelements 28, der Antriebswelle 68 und/oder der Abtriebswelle 70 misst.For example, one is electronic with the control unit 22nd connected sensor is provided, which determines the current speed of rotation of the intermediate element 28 , the drive shaft 68 and / or the output shaft 70 measures.

In der Ausgestaltung der 6 bis 8 sind zwei Absätze 80 vorgesehen. Im Allgemeinen ist es auch denkbar, dass nur ein Absatz 80 vorgesehen ist oder dass ein umfangsmäßig geschlossener Absatz 80 vorgesehen ist.In the design of the 6th until 8th are two paragraphs 80 intended. In general it is also conceivable that only one paragraph 80 is provided or that a circumferentially closed paragraph 80 is provided.

In 9 ist eine zweite Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, die im Wesentlichen der ersten Ausgestaltung entspricht, sodass im Folgenden lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Gleiche und funktionsgleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.In 9 a second embodiment of the invention is shown, which essentially corresponds to the first embodiment, so that only the differences will be discussed below. Identical and functionally identical components are provided with the same reference symbols.

Im Unterschied zur Ausgestaltung der 1 ist die Lenkvorrichtung 14 nicht als „Steer-by-Wire“-Lenkvorrichtung 14 ausgebildet, sondern als Servo-Lenkvorrichtung 14.In contrast to the design of the 1 is the steering device 14th not as a "steer-by-wire" steering device 14th designed, but as a power steering device 14th .

Dementsprechend weist die Lenkstange 18 an einem Ende, das dem Lenkrad 12 entgegengesetzt ist, ein Lenkgetriebe 90 auf, das eine Drehbewegung des Lenkrads 12 in eine Linearbewegung des Zwischenelements 28 umsetzt. Das Lenkrad 12 ist also mechanisch mit dem Zwischenelement 28 gekoppelt.The handlebar has accordingly 18th at one end that is the steering wheel 12th opposite is a steering gear 90 on that a turning movement of the steering wheel 12th into a linear movement of the intermediate element 28 implements. The steering wheel 12th is therefore mechanical with the intermediate element 28 coupled.

Die Lenkvorrichtung 14 unterstützt dann das Lenken des Fahrzeugs 10 in Abhängigkeit von dem bereitgestellten Lenksignal L.The steering device 14th then supports the steering of the vehicle 10 depending on the steering signal provided L. .

10 und 11 zeigen eine weitere Ausgestaltung des Antriebsritzels 50 (10) und des Abtriebsritzels 54 (11), die im Wesentlichen der Ausgestaltung der 3 und 4 entsprechen, sodass im Folgenden lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. 10 and 11 show a further embodiment of the drive pinion 50 ( 10 ) and the output pinion 54 ( 11 ), which is essentially the design of the 3 and 4th so that only the differences are discussed below.

Im Unterschied zu der Ausgestaltung der 3 und 4 weisen das Antriebsritzel 50 und das Abtriebsritzel 54 in den 10 und 11 jeweils Bereiche 92 mit voneinander verschiedenen Verzahnungen 56 auf.In contrast to the design of the 3 and 4th assign the drive pinion 50 and the output pinion 54 in the 10 and 11 each areas 92 with different toothings 56 on.

Genauer gesagt ist der Winkel der Verzahnung 56 zur Mittelachse 60, also die Steigung der Verzahnung 56, in den zwei Bereichen 92 voneinander verschieden.More precisely, it is the angle of the toothing 56 to the central axis 60 , i.e. the pitch of the toothing 56 , in the two areas 92 different from each other.

In der Ausgestaltung der 10 und 11 ist die Steigung in den zwei Bereichen 92 gegengleich.In the design of the 10 and 11 is the slope in the two areas 92 opposite.

In den Ausgestaltungen der 1 bis 11 sind das Antriebsritzel 50 und das Abtriebsritzel 54 separat zur Antriebswelle 68 bzw. Abtriebswelle 70 ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, dass das Antriebsritzel 54 einstückig mit der Antriebswelle 68 und/oder dass das Abtriebsritzel 70 einstückig mit der Abtriebswelle 70 ausgebildet ist.In the embodiments of the 1 until 11 are the drive pinion 50 and the output pinion 54 separate from the drive shaft 68 or output shaft 70 educated. However, it is also possible that the drive pinion 54 integral with the drive shaft 68 and / or that the output pinion 70 integral with the output shaft 70 is trained.

Weiterhin kann einer der Zahnriemen 52 umfangsmäßig länger sein. Beispielsweise ist der stärkere Zahnriemen 52 umfangsmäßig länger, sodass das Drehmoment des Stellmotors 24 überwiegend durch den schwächeren Zahnriemen 52 übertragen wird.Furthermore, one of the toothed belts 52 be circumferentially longer. For example, the stronger toothed belt is 52 circumferentially longer, so that the torque of the servomotor 24 mainly due to the weaker toothed belt 52 is transmitted.

Claims (15)

Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, mit einem Stellmotor (24), einem Gehäuse (32) und einem vom Stellmotor (24) angetriebenen Zahnriemengetriebe (26), das abtriebsseitig mit einem zu lenkenden Rad (16) des Fahrzeugs (10) gekoppelt ist und das eine Antriebswelle (68), eine Abtriebswelle (70) und zwei parallele Zahnriemen (52) aufweist, wobei die Antriebswelle (68) und die Abtriebswelle (70) im Gehäuse (32) untergebracht sind und durch die Zahnriemen (52) miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennwand (34) am Gehäuse (32) vorgesehen ist, die sich zwischen die Zahnriemen (52) erstreckt und das Gehäuse (32) in zwei Kammern (76, 78) teilt, wobei jede Kammer (76, 78) einen der Zahnriemen (52) aufnimmt.Steering device for a vehicle, with a servomotor (24), a housing (32) and a toothed belt drive (26) driven by the servomotor (24), which is coupled on the output side to a wheel (16) of the vehicle (10) to be steered and the one Drive shaft (68), an output shaft (70) and two parallel toothed belts (52), the drive shaft (68) and the output shaft (70) being accommodated in the housing (32) and being coupled to one another by the toothed belt (52), thereby characterized in that a partition (34) is provided on the housing (32) which extends between the toothed belts (52) and divides the housing (32) into two chambers (76, 78), each chamber (76, 78) having one the toothed belt (52) takes up. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (34) so eng an das Gehäuse (32) und an die Antriebs- und die Abtriebswelle (68, 70) angrenzt, dass jeder Zahnriemen (52) an einer Bewegung in die benachbarte Kammer (76, 78) gehindert ist, insbesondere wobei die Trennwand (34) einen Abstand (T) zum Gehäuse (32) in einer Richtung senkrecht zur Rotationsachse (38) des Stellmotors (24) aufweist, der geringer ist als die Dicke (D) der Zahnriemen (52).Steering device according to Claim 1 , characterized in that the partition (34) adjoins the housing (32) and the drive and output shafts (68, 70) so closely that each toothed belt (52) is subject to movement into the adjacent chamber (76, 78 ) is prevented, in particular wherein the partition (34) is at a distance (T) from the housing (32) in a direction perpendicular to the axis of rotation (38) of the servomotor (24) which is less than the thickness (D) of the toothed belt (52) ). Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenabmessungen (88) der Trennwand (34) im Wesentlichen den Innenabmessungen des Gehäuses (32) im Bereich der Trennwand (34) entsprechen.Steering device according to Claim 1 , characterized in that the external dimensions (88) of the partition (34) essentially correspond to the internal dimensions of the housing (32) in the region of the partition (34). Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (34) als Platte ausgebildet ist.Steering device according to one of the preceding claims, characterized in that the partition (34) is designed as a plate. Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (32) ein axialer Fortsatz (48) im Inneren vorgesehen ist, wobei die Trennwand (34) am axialen Fortsatz (48) befestigt ist.Steering device according to one of the preceding claims, characterized in that an axial extension (48) is provided in the interior of the housing (32), the partition wall (34) being attached to the axial extension (48). Lenkvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Fortsatz (48) zwischen Antriebswelle (68) und Abtriebswelle (70) vorgesehen ist.Steering device according to Claim 5 , characterized in that the axial extension (48) is provided between the drive shaft (68) and the output shaft (70). Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Antriebswelle (68) ein einstückiges Antriebsritzel (50) und an der Abtriebswelle (70) ein einstückiges Abtriebsritzel (54) vorgesehen ist und/oder die Antriebswelle (68) in das Antriebsritzel (50) und/oder die Abtriebswelle (70) in das Abtriebsritzel (54) jeweils einstückig übergehen, wobei die Zahnriemen (52) gemeinsam an dem Antriebsritzel (50) und gemeinsam an dem Abtriebsritzel (54) angreifen.Steering device according to one of the preceding claims, characterized in that a one-piece drive pinion (50) is provided on the drive shaft (68) and a one-piece output pinion (54) is provided on the output shaft (70) and / or the drive shaft (68) is inserted into the drive pinion ( 50) and / or the output shaft (70) merge in one piece with the output pinion (54), the toothed belts (52) engaging together on the drive pinion (50) and jointly on the output pinion (54). Lenkvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (34) zwei Öffnungen (66) hat, wobei das Antriebsritzel (50) und das Abtriebsritzel (54) sich jeweils durch eine entsprechende Öffnung (66) in der Trennwand (34) hindurcherstrecken, um das Antriebsritzel (50) und das Abtriebsritzel (54) in zwei Abschnitte (86) zu unterteilen.Steering device according to Claim 7 , characterized in that the partition (34) has two openings (66), the drive pinion (50) and the output pinion (54) each extending through a corresponding opening (66) in the partition (34) in order to allow the drive pinion ( 50) and to divide the output pinion (54) into two sections (86). Lenkvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsritzel (50) an einem axialen Ende, welches dem Abtriebsritzel (54) entgegengesetzt ist, einen radial vorstehenden Bund (58) aufweist als Anschlag für den zugeordneten Zahnriemen (52) und das Abtriebsritzel (54) an seinem dem Antriebsritzel (50) entgegengesetzten axialen Ende ebenfalls einen radial vorstehenden Bund (58) aufweist als Anschlag für den zugeordneten Zahnriemen (52).Steering device according to Claim 7 or 8th , characterized in that the drive pinion (50) at one axial end which is opposite to the output pinion (54) has a radially protruding collar (58) as a stop for the associated toothed belt (52) and the output pinion (54) at its Drive pinion (50) opposite axial end also has a radially protruding collar (58) as a stop for the associated toothed belt (52). Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsritzel (50) und das Abtriebsritzel (54) Schrägverzahnungen haben, insbesondere dass das Antriebsritzel (50) und das Abtriebsritzel (54) jeweils zwei axiale Bereiche (92) aufweisen, die Verzahnungen (56) mit voneinander verschiedenen Steigungen aufweisen, insbesondere Verzahnungen (56) mit gegengleichen Steigungen.Steering device according to one of the Claims 7 until 9 , characterized in that the drive pinion (50) and the output pinion (54) have helical teeth, in particular that the drive pinion (50) and the output pinion (54) each have two axial areas (92), the teeth (56) with mutually different pitches have, in particular toothings (56) with opposite pitches. Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (32) innenseitig ein Absatz (80) vorgesehen ist und dass die Trennwand (34) an dem Absatz (80) axial anliegt.Steering device according to one of the preceding claims, characterized in that a shoulder (80) is provided on the inside of the housing (32) and that the partition (34) rests axially on the shoulder (80). Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein durch die Abtriebswelle (70) angetriebenes Getriebe, insbesondere ein Schraubgetriebe (33) aufweist.Steering device according to one of the preceding claims, characterized in that it has a gear, in particular a helical gear (33), driven by the output shaft (70). Lenkvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubgetriebe (33) ein Kugelumlauf-Lenkgetriebe ist.Steering device according to Claim 12 , characterized in that the helical gear (33) is a recirculating ball steering gear. Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner ein Steuergerät (22) aufweist, welches elektronisch mit dem Stellmotor (24) verbunden ist und den Stellmotor (24) ansteuert, wobei das Steuergerät (22) dazu ausgebildet ist, durch ein Messen des Anstiegs in der Leistungsaufnahme des Stellmotors (24) das Reißen eines Zahnriemens (52) zu detektieren.Steering device according to one of the preceding claims, characterized in that it also has a control device (22) which is electronically connected to the servomotor (24) and controls the servomotor (24), the control device (22) being designed to be controlled by a Measure the increase in the power consumption of the servomotor (24) to detect the tearing of a toothed belt (52). Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkvorrichtung (14) eine „Steering-by-Wire“-Lenkvorrichtung (14) ist.Steering device according to one of the preceding claims, characterized in that the steering device (14) is a “steering-by-wire” steering device (14).
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GB2568925A (en) 2017-11-30 2019-06-05 Trw Ltd Power-assisted steering assembly

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