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DE29820079U1 - Elektrisch unterstütze Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Elektrisch unterstütze Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge

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DE29820079U1
DE29820079U1 DE29820079U DE29820079U DE29820079U1 DE 29820079 U1 DE29820079 U1 DE 29820079U1 DE 29820079 U DE29820079 U DE 29820079U DE 29820079 U DE29820079 U DE 29820079U DE 29820079 U1 DE29820079 U1 DE 29820079U1
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DE
Germany
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housing
sensor
power steering
input shaft
electrically assisted
Prior art date
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DE29820079U
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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Publication of DE29820079U1 publication Critical patent/DE29820079U1/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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D5/0403Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by constructional features, e.g. common housing for motor and gear box
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Description

Elektrisch unterstützte Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine elektrisch unterstützte Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Hilfskraftlenkung enthält eine Eingangswelle, die mit einem Lenkhandrad in Wirkverbindung steht und die zur Übertragung eines für das Lenken von zu lenkenden Rädern erforderlichen Drehmomentes dient. Ein Ausgangsglied steht mit den zu lenkenden Rädern in Wirkverbindung. Ein Servomotor, durch den eine Hilfskraft auf die Eingangswelle oder das Ausgangsglied ausgeübt werden kann, ist an der Hilfskraftlenkung angeordnet. Zum kontaktfreien Erfassen der Richtung und der Stärke eines auf die Eingangswelle wirkenden Lenkdrehmomentes und/oder zum Erfassen der Richtung und/oder der Geschwindigkeit einer Lenkbewegung der Eingangswelle und/oder zum Erfassen einer anderen Bewegung und/oder Bewegungsänderung der Eingangswelle 0 und/oder des Ausgangsgliedes oder eines anderen beweglichen Elementes der Hilfskraftlenkung dient eine berührungsfreie Erfassungseinheit. Die Erfassungseinheit umfaßt wenigstens einen mit der Eingangswelle und/oder dem Ausgangsglied oder mit einem anderen Element der Hilfskraftlenkung verbundenen Impulsgeber und wenigstens einen Sensor. Dabei ist der Impulsgeber in einem Gehäuse angeordnet und der Sensor außerhalb des Gehäuses. Zwischen dem Impulsgeber und dem Sensor besteht ein Abstand.
Eine derartige Hilfskraftlenkung ist beispielsweise bekannt aus der DE 38 35 955 Al. Bei dieser Hilfskraftlenkung ist ein kontaktfreier Drehkraftsensor im Bereich einer Lenkspindel angeordnet, durch den die Drehkraft in der
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG Friedrichshafen
Ak-t!e*7lO4-G *· G TS fa-hg 05.11.98
Hilfskraftlenkung erfaßt werden kann. Der Drehkraftsensor
enthält zwei im Inneren eines Lenkgehäuses angeordnete Magnetzylinder bzw. Magnetringe und eine Magnetowiderstandseinheit bzw. eine Sensorbaugruppe mit magnetoresistiven
Sensoren, die von außen durch eine Öffnung des Lenkgehäuses ins Innere hineinragt. Zwischen den beiden Magnetzylindern einerseits und der Magnetowiderstandseinheit andererseits
besteht ein Luftspalt.
Nachteilig bei dieser Ausführung ist die Öffnung in
dem Gehäuse, durch die die Magnetowiderstandseinheit ins
Innere hineinragt. Einerseits muß diese Öffnung als Durchbruch in dem Gehäuse besonders hergestellt werden und verursacht damit Kosten. Andererseits muß dieser Durchbruch
zuverlässig abgedichtet werden, damit keine Verunreinigungen in das Gehäuse gelangen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu vermeiden und die Ausgestaltung
des Gehäuses und die erforderlichen Abdichtmaßnahmen kostengünstiger zu gestalten.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete
Hilfskraftlenkung gelöst. Dabei wird das Gehäuse in seinem zwischen dem Impulsgeber und dem Sensor liegenden Bereich geschlossen ausgeführt. Entgegen der bisherigen
Auffassung der Fachwelt hat sich herausgestellt, daß bei
einem berührungslosen Lenkdrehkraftsensor oder einer anderen Erfassungseinheit der Abstand zwischen dem Impulsgeber und dem Sensor außer mit Luft auch mit anderen Materialien ausgefüllt sein kann. Es ist deshalb möglich, auf einen
Durchbruch in dem Gehäuse zu verzichten.
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG Friedrichshafen
3 " G TS fa-hg 05.11.98
Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. So ist es beispielsweise vorteilhaft, wenn das Gehäuse wenigstens in seinem zwischen dem Impulsgeber und dem Sensor liegenden Bereich aus einem nicht-ferromagnetischen Werkstoff besteht. Konstruktiv läßt sich der Sensor zweckmäßigerweise in einem Sensorgehäuse anordnen, das an das Gehäuse angeschraubt oder mit einer Befestigungssche,lle an dem Gehäuse befestigt ist. Konstruktiv besonders einfach und damit kostengünstig ist es, wenn der Sensor zusammen mit der Elektronik-Einheit auf einer Leiterplatte in dem Sensorgehäuse angeordnet ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längs-Schnitt durch die erfindungsgemäße Hilfskraftlenkung am Beispiel einer Zahnstangenlenkung;
Fig. 2 einen Längs-Schnitt im Bereich der Erfassungseinheit in vergrößertem Maßstab;
Fig. 3 einen Teil-Schnitt der Erfassungseinheit und
Fig. 4 Teil-Schnitte analog zu den Fig. 2 und 3, und 5 jedoch in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Die Erfindung wird am Beispiel einer Hilfskraftlenkung mit einem Zahnstangengetriebe erläutert. Mit gleicher Wirkung kann die Erfindung jedoch auch auf andere Hilfskraft-
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG Aic€e'*?10i-G G
Friedrichshafen TS fa-hg
05.11.98
lenkungen, beispielsweise solche mit Kugelmuttergetrieben oder mit einer von dem Lenkgetriebe geteilten Lenksäule, angewendet werden.
In einem Lenkgehäuse, kurz als Gehäuse 1 bezeichnet, ist ein Ritzel 2 drehbar gelagert. Das Ritzel 2 ist über einen Drehstab 3 mit einer Eingangswelle 4 verbunden, außerdem steht das Ritzel 2 über ein Zahnradgetriebe 5 in trieblicher Verbindung mit einem Elektromotor 6. Das Ritzel 2 steht außerdem über eine Zahnstange 7 mit nicht dargestellten, zu lenkenden Rädern in trieblicher Verbindung.
An einem Teil des Gehäuses 1, in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in dem oberen, der Eingangswelle 4 benachbarten Teil, ist ein Sensorgehäuse 8 befestigt.
In dem Sensorgehäuse 8 ist ein Sensor 10 zusammen mit einer Elektronik-Einheit 11 auf einer Leiterplatte 12 befestigt. Mit dem Sensor 10 wirkt ein im Inneren des Gehäu-0 ses 1 angeordneter Impulsgeber 13 in der Form eines Magnetringes zusammen. Wesentlich ist, daß zwischen dem Sensor 10 und dem Impulsgeber 13 ein bestimmter Abstand 14 besteht. Gemäß der Erfindung wird dieser Abstand 14 nicht mit Luft ausgefüllt, sondern mit einem beliebigen anderen Stoff, der nicht ferromagnetisch ist. Das Gehäuse 1 besteht deshalb wenigstens in diesem Bereich aus einem nichtferromagnetischen Werkstoff, beispielsweise aus Aluminium, Magnesium oder einem Kunststoff.
Der Sensor 10 und der Impulsgeber 13 bilden zusammen mit der Elektronik-Einheit 11 eine Erfassungseinheit zum kontaktfreien Erfassen der Richtung und der Größe eines an der Eingangswelle 4 auftretenden Lenkwinkels. Gemessen wird
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hierbei die Änderung eines Magnetfeldes, das durch eine Bewegung des Impulsgebers 13 hervorgerufen wird. Bei Verwendung von wenigstens zwei Impulsgebern und Sensoren können beispielsweise auch Drehmomente erfaßt und gemessen werden.
In einer anderen möglichen Ausführungsform, bei der der Elektromotor 6 nicht auf das Ritzel 2, sondern auf die Zahnstange 7 oder auf die Eingangswelle 4, bzw. eine mit der Eingangswelle 4 verbundene Lenksäule wirkt, kann die Erfassungseinheit an einer anderen Stelle der Hilfskraftlenkung angeordnet werden.
Die Erfassungseinheit kann außerdem zum kontaktfreien Erfassen der Richtung und/oder der Geschwindigkeit einer Lenkbewegung der Eingangswelle und/oder zum Erfassen einer anderen Bewegung und/oder Bewegungsänderung der Eingangswelle 4 und/oder des Ausgangsgliedes oder eines anderen beweglichen Elementes der Hilfskraftlenkung verwendet wer-0 den.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 ist das Sensorgehäuse 8 an dem Gehäuse durch Befestigungsschrauben 15 befestigt.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 ist das Sensorgehäuse 8 durch eine Befestigungsschelle 16 an dem Gehäuse 1 befestigt. Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Sensorgehäuse 8 zusammen mit der Befestigungsschelle 16 aus einem Teil besteht, wie dies aus Fig. 5 hervorgeht. Besonders vorteilhaft an dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 ist die Tatsache, daß hier einerseits die Gewindebohrungen für die Befestigungsschrauben 15 in dem Gehäuse 1
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG Friedrichshafen
G ** G TS fa-hg 05.11.98
entfallen können. Andererseits kann das Sensorgehäuse 8 an jeder beliebigen Stelle des Umfanges des Gehäuses 1 durch Schrauben 17 festgeklemmt werden.
Durch die Erfindung ist es möglich, auf Durchbrüche in dem Gehäuse 1 im Bereich der Erfassungseinheit zu verzichten. Dadurch kann die Erfassungseinheit auch an schwer zugänglichen Stellen des Gehäuses 1 angeordnet werden. So wird es möglich, je nach Anwendungsfall, mechanische Größen, wie Weg, Winkel, Drehzahl, Drehrichtung, Beschleunigung, Anzahl von Umdrehungen für rotatorisch und/oder translatorisch bewegte Teile, im Lenkungsstrang zu erfassen. Soll beispielsweise eine translatorische Bewegung der Zahnstange 7 erfaßt werden, so kann für den Impulsgeber 13 anstelle eines Magnetrings ein nicht dargestellter Stabmagnet im Bereich der Zahnstange 7 verwendet werden.
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG Friedrichshafen AJfCe'7104'-G " G TS fa-hg 05.11.98
Bezugszeichen Gehäuse
1 Ritzel
2 Drehstab
3 Eingangswelle
4 Zahnradgetriebe
5 Elektromotor
6 Zahnstange
7 Sensorgehäuse
8 -
9 Sensor
10 Elektronik-Einheit
11 Leiterplatte
12 Impulsgeber
13 Abstand
14 Befestigungsschraube
15 Befestigungsschelle
16 Schraube
17

Claims (7)

ZF FRIEDRICHSHAFENAG Alite'^lO^-G ** G Friedrichshafen TS Fa 05.11.98 Ansprüche
1. Elektrisch unterstützte Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge,
mit einer Eingangswelle (4), die mit einem Lenkhandrad in Wirkverbindung steht, zur Übertragung eines für das Lenken von zu lenkenden Rädern erforderlichen Lenkdrehmomentes,
- mit einem Ausgangsglied, das mit den zu lenkenden Rädern in Wirkverbindung steht,
mit einem Servomotor (6), durch den eine Hilfskraft auf die Eingangswelle (4) oder das Ausgangsglied ausgeübt werden kann,
- mit einer Erfassungseinheit zum kontaktfreien Erfassen der Richtung und der Stärke eines auf die Eingangswelle (4) wirkenden Lenkdrehmomentes und/oder zum Erfassen der Richtung und/oder der Geschwindigkeit einer Lenkbewegung der Eingangswelle und/oder zum Erfassen einer anderen Bewegung und/oder Bewegungsänderung der Eingangswelle (4) und/oder des Ausgangsgliedes oder eines anderen beweglichen Elementes der Hilfskraftlenkung,
wobei die Erfassungseinheit wenigstens einen mit der Eingangswelle (4) und/oder dem Ausgangsglied oder mit einem anderen Element der Hilfskraftlenkung verbundener Impulsgeber (13) und wenigstens einen Sensor (10) umfaßt,
wobei der Impulsgeber (13) in einem Gehäuse (1) angeordnet ist und der Sensor (10) außerhalb des Gehäuses (1) angeordnet ist,
wobei zwischen dem Impulsgeber (13) und dem Sensor (10) ein Abstand besteht,
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG Ak'fV7lO4-*G " G
Friedrichshafen TS Fa
05.11.98
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) in seinem zwischen dem Impulsgeber (13) und dem Sensor (10) liegenden Bereich geschlossen ist.
2. Elektrisch unterstützte Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (1) wenigstens in dem genannten Bereich aus einem nicht-ferromagnetischen Werkstoff besteht.
3. Elektrisch unterstützte Hilfskraftlenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) in einem Sensorgehäuse (8) angeordnet ist.
4. Elektrisch unterstützte Hilfskraftlenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) zusammen mit der Elektronik-Einheit (11) auf einer Leiterplatte (12) in dem Sensorgehäuse (8) angeordnet ist.
5. Elektrisch unterstützte Hilfskraftlenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Sensorgehäuse (8) an das Gehäuse (11) angeschraubt ist.
6. Elektrisch unterstützte Hilfskraftlenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Sensorgehäuse (8) an dem Gehäuse (1) durch eine Befestigungsschelle (16) befestigt ist.
7. Elektrisch unterstützte Hilfskraftlenkung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorgehäuse (8) zusammen mit der Befestigungsschelle (16) aus einem Teil besteht.
DE29820079U 1998-11-10 1998-11-10 Elektrisch unterstütze Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge Expired - Lifetime DE29820079U1 (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10032120A1 (de) * 1999-12-17 2001-07-19 Zf Lenksysteme Gmbh Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge
DE10037485A1 (de) * 2000-08-01 2002-02-14 Zf Lenksysteme Gmbh Lenkvorrichtung für Kfz
WO2003057548A1 (de) * 2002-01-10 2003-07-17 Ina-Schaeffler Kg Elektrisch unterstützte hilfskraftlenkung für kraftfahrzeuge
US6810985B1 (en) 1999-12-17 2004-11-02 Zf Lenksysteme Gmbh Steering device for a vehicle

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