WO2015062739A1

WO2015062739A1 - Steering gear having a plurality of pinions

Info

Publication number: WO2015062739A1
Application number: PCT/EP2014/002932
Authority: WO
Inventors: Richard Hirschmann; Philippe Steck; Arne Schacht
Original assignee: ThyssenKrupp Presta AG
Current assignee: ThyssenKrupp Presta AG
Priority date: 2013-11-04
Filing date: 2014-11-03
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2016-05-04
Also published as: DE102013018436A1; DE102013018436B4

Abstract

The invention relates to a steering gear, in particular for motor vehicles, comprising a steering housing, in which a toothed rod (6) is mounted so as to be longitudinally movable and for swivelling of steerable wheels is connected to said wheels, the toothed rod (6) having a first tooth segment (5) which meshes with a first steering pinion (4) and the pinion shaft being connected indirectly to a steering wheel (1) via an input shaft (2). The toothed rod (6) has a second tooth segment (14) which meshes with a second pinion (13, the toothed rod (6) having a third tooth segment (16) which lies opposite the second tooth segment (14) with respect to the longitudinal axis of the toothed rod (6), and a third pinion (15) is provided, which is in engagement with the third tooth segment (16).

Description

LENKGETRIEBE MIT MEHREREN RITZELN STEERING GEAR WITH MULTIPLE SPROCKETS

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. The present invention relates to a steering gear for motor vehicles having the features of the preamble of claim 1.

Für große und schwere Fahrzeuge der sogenannten Mittelklasse, der For large and heavy vehicles of the so-called middle class, the

Luxusklasse, für Geländefahrzeuge und für leichte Nutzfahrzeuge wird eine Bauform der elektrischen unterstützten Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge bevorzugt, bei der die Unterstützungskraft über eine zweite Verzahnung in die Zahnstange eingeleitet wird. Es sind Lenkgetriebe bekannt, bei denen der Servoantrieb über ein zweites Lenkritzel und eine zweite Verzahnung auf die Zahnstange wirkt. Weiter gibt es Lenkgetriebe, bei denen neben dem Eingriff des Lenkritzels ein Kugelgewinde auf der Zahnstange vorgesehen ist, das über einen Kugelgewindetrieb mit einem Servomotor verbunden ist. Hier wird die Lenkhilfskraft über das Kugelgewinde in die Zahnstange eingeleitet. Die Luxury class, for off-road vehicles and light commercial vehicles, a design of electrically assisted steering gear for motor vehicles is preferred in which the supporting force is introduced via a second toothing in the rack. There are known steering gear in which the servo drive acts on the rack via a second steering pinion and a second toothing. Next there are steering gear in which in addition to the engagement of the steering pinion, a ball screw is provided on the rack, which is connected via a ball screw with a servo motor. Here, the steering power is introduced via the ball screw in the rack. The

Belastung des Lenkritzels wird dadurch reduziert. Lenkgetriebe mit einem auf die Zahnstange wirkenden Kugelgewindetrieb sind relativ teuer. Load on the steering pinion is reduced. Steering gear with a ball screw acting on the rack are relatively expensive.

Aus der DE 10 2010 027 553 AI ist ein preisgünstiges Lenkgetriebe mit kompakten Abmessungen bekannt, bei dem die Zahnstange ein erstes und ein dem ersten bezüglich der Längsachse der Zahnstange gegenüberliegendes zweites Zahnsegment aufweist, wobei das Lenkritzel mit dem ersten From DE 10 2010 027 553 AI a low-cost steering gear with compact dimensions is known in which the rack has a first and the first with respect to the longitudinal axis of the rack opposite second toothed segment, wherein the steering pinion with the first

Zahnsegment und ein zweites von einem Servomotor angetriebene Ritzel mit dem zweiten Zahnsegment kämmt. Durch diese kompakte Anordnung der beiden Ritzel kann auf ein aufwändiges Druckstück verzichtet werden. Da aber das Unterstützungsmoment im Bereich der Eingangswelle eingeleitet wird, ist die Bauraumfreiheit stark begrenzt. Tooth segment and a second driven by a servo motor pinion meshes with the second toothed segment. This compact arrangement of the two pinion can be dispensed with a complex pressure piece. But since the support torque is introduced in the region of the input shaft, the space freedom is very limited.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lenkgetriebe zu schaffen, das erhöhte Bauraumfreiheit aufweist und dennoch die für schwere Kraftfahrzeuge erforderlichen Lenkhilfskräfte zur Verfügung stellt. It is an object of the present invention to provide a steering gear, which has increased space freedom and still provides the necessary for heavy vehicles steering auxiliary power available.

Diese Aufgabe wird von einem Lenkgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a steering gear having the features of claim 1.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Danach ist ein Lenkgetriebe vorgesehen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Lenkungsgehäuse, in dem eine Zahnstange längsverschiebbar gelagert und zur Verschwenkung von lenkbaren Rädern mit diesen verbunden ist, wobei die Zahnstange mit einem ersten Zahnsegment versehen ist, welches mit einem ersten Lenkritzel einer Ritzelwelle kämmt und wobei die Ritzelwelle über eine Eingangswelle mittelbar mit einem Lenkrad verbunden ist, und wobei die Zahnstange mit einem zweiten Zahnsegment versehen ist, welches mit einem zweiten Ritzel kämmt, und wobei die Zahnstange ein drittes CONFIRMATION COPY Thereafter, a steering gear is provided, in particular for motor vehicles, with a steering housing in which a rack is longitudinally displaceable and connected for pivoting steerable wheels with these, wherein the rack is provided with a first toothed segment, which meshes with a first steering pinion of a pinion shaft and wherein the pinion shaft is indirectly connected to a steering wheel via an input shaft, and wherein the rack is provided with a second toothed segment which meshes with a second pinion, and wherein the rack is a third

Zahnsegment aufweist, das dem zweiten Zahnsegment bezüglich der Tooth segment, the second tooth segment with respect to the

Längsachse der Zahnstange gegenüber liegt, und wobei ein drittes Ritzel vorgesehen ist, das mit dem dritten Zahnsegment in Eingriff steht. Durch das Vorhandensein von insgesamt drei Ritzeln kann die Bauraumgestaltung sehr flexibel gestaltet werden. Is opposite to the longitudinal axis of the rack, and wherein a third pinion is provided, which is in engagement with the third toothed segment. Due to the presence of a total of three pinions, the space design can be made very flexible.

Die erforderliche Lenkhilfskraft wird vorzugsweise durch wenigstens einen Elektromotor aufgebracht, der an dem zweiten Ritzel und/oder dem dritten Ritzel angreift. The required steering assist force is preferably applied by at least one electric motor, which acts on the second pinion and / or the third pinion.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn das zweite Zahnsegment und das dritte It is advantageous if the second sector gear and the third

Zahnsegment in einem zweiten Zahnstangenabschnitt angeordnet sind und das erste Zahnsegment in einem vom zweiten Zahnstangenabschnitt beabstandeten ersten Zahnstangenabschnitt angeordnet ist. Diese Anordnung ergibt eine erhöhte Bauraumfreiheit, da das Unterstützungsmoment nicht im Bereich der Eingangswelle eingeleitet wird. Tooth segment are arranged in a second rack portion and the first toothed segment is arranged in a spaced from the second rack portion first rack portion. This arrangement results in an increased space freedom, since the support torque is not initiated in the region of the input shaft.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zweite Ritzel von einem ersten Elektromotor und das dritte Ritzel von einem zweiten Elektromotor angetrieben werden. In one embodiment, it is provided that the second pinion are driven by a first electric motor and the third pinion by a second electric motor.

Diese Ausführungsform ist besonders bei Lenkgetrieben einer Steer-by-Wire Lenkung vorteilhaft. This embodiment is particularly advantageous in steering gears of a steer-by-wire steering.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zweite Ritzel mit dem dritten Ritzel zu einer gegensinnigen Drehung mechanisch In a further embodiment it is provided that the second pinion mechanically with the third pinion to an opposite direction

zwangsgekoppelt ist. Diese mechanische Kopplung der beiden Ritzel erfolgt vorzugsweise über Zahnräder, Schneckenräder und/oder Kegelräder. is positively coupled. This mechanical coupling of the two pinions is preferably via gears, worm wheels and / or bevel gears.

Es ist besonders bevorzugt, wenn die Drehachsen der beiden sich gegenüber liegenden Ritzel in einem spitzen Winkel zueinander angeordnet sind und wenn die beiden Zahnstangensegmente, die sich an der Zahnstange bezüglich der Längsachse gegenüber liegen, in zueinander geneigten Ebenen angeordnet sind, weil auf diese Weise eine Spielfreiheit der Verzahnungseingriffe durch eine Vorspannung der Zahnstange in den eingeschlossenen Winkel hinein erzielt werden kann. Es ist aber auch denkbar und möglich, die Drehachsen der beiden gegenüberliegenden Ritzel parallel anzuordnen. In diesem Falle können spezielle Druckstücke vorgesehen sein, die Spiele zwischen den It is particularly preferred if the axes of rotation of the two opposing pinions are arranged at an acute angle to each other and if the two rack segments which are located on the rack relative to the longitudinal axis, are arranged in mutually inclined planes, because in this way a Backlash of the teeth engagement by a bias of the rack can be achieved in the included angle into it. But it is also conceivable and possible to arrange the axes of rotation of the two opposing pinions parallel. In this case, special pressure pads can be provided, the games between the

Verzahnungen beseitigen und die Verzahnungen unter Vorspannung in Eingriff bringen. Dazu können elastisch vorgespannte Lagerungen der Ritzelwellen und oder andere Techniken, wie sie bei der Spielbeseitigung von Remove the teeth and engage the gears under preload. These may include elastically preloaded bearings of the pinion shafts and or other techniques such as those used in game clearance

Schneckenradgetrieben bekannt sind, eingesetzt werden. Worm gear are known to be used.

Wenn weiter die Zahnstange im Bereich des zweiten Zahnstangenabschnitts wenigstens eine Führung aufweist, die mit wenigstens einem Führungselement zur Führung der Zahnstange in Richtung der parallelen oder in einem spitzen Winkel zueinander angeordneten Drehachsen der Lenkritzel zusammenwirkt, bleiben die Lenkritzel nahezu frei von Axialkräften, das Spiel kann eingestellt werden und die Zahnstange wird präzise geführt. Further, if the rack in the region of the second rack section has at least one guide which cooperates with at least one guide element for guiding the rack in the direction of the parallel or at an acute angle arranged rotational axes of the steering pinion, the steering pinion remain almost free of axial forces, the game can be set and the rack is precisely guided.

Es kann vorgesehen sein, dass die Zahnstange im Bereich des ersten It can be provided that the rack in the area of the first

Zahnstangenabschnitts wenigstens eine Führung aufweist, die mit wenigstens einem Führungselement zur Führung der Zahnstange in Richtung der Rack section has at least one guide, with at least one guide element for guiding the rack in the direction of

Drehachse des ersten Lenkritzels zusammenwirkt. Rotary axis of the first steering pinion cooperates.

In einer Ausführungsform kann weiterhin vorgesehen sein, dass das zweite Zahnsegment und das dritte Zahnsegment gegenüber dem ersten In one embodiment, it can further be provided that the second toothed segment and the third toothed segment are opposite to the first

Zahnsegment um einen Winkel im Bereich von 60 bis 90 Grad um die Tooth segment at an angle in the range of 60 to 90 degrees to the

Längsachse der Zahnstange versetzt sind. Bevorzugt sind dabei 90 Grad. Longitudinal axis of the rack are offset. Preference is given to 90 degrees.

Diese unabhängige Orientierung der gegenüberliegenden Zahnsegmente im Bezug auf das erste Zahnsegment ermöglicht erheblich mehr Bauraumfreiheit. Weiterhin ist es bevorzugt, dass der wenigstens eine Elektromotor durch einen Torsionssensor an der Lenkwelle gesteuert wird. This independent orientation of the opposing tooth segments with respect to the first toothed segment allows considerably more space freedom. Furthermore, it is preferred that the at least one electric motor is controlled by a torsion sensor on the steering shaft.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

Gleichwirkende oder gleichartige Elemente in verschiedenen Equal or similar elements in different

Ausführungsbeispielen sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, um die Übersichtlichkeit zu erhöhen. Embodiments are provided with the same reference numerals in order to increase the clarity.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 : eine schematische Anordnung eines Lenkgetriebes mit zwei Ritzel sowie zwei Antriebsmotoren und einem Lenkritzel, 1 shows a schematic arrangement of a steering gear with two pinions and two drive motors and a steering pinion,

Fig. 2: eine Ansicht eines Lenkgetriebes analog zur Figur 1, 2 shows a view of a steering gear analogous to Figure 1,

Fig. 3: eine andere Ansicht des Lenkgetriebes der Figur 2, 3 shows another view of the steering gear of Figure 2,

Fig. 4: einen Längsschnitt durch eine Lenkwelle mit Torsionssensor, 4 shows a longitudinal section through a steering shaft with torsion sensor,

Fig. 5: eine räumliche Darstellung eines Lenkgetriebes mit zwei Ritzeln sowie einem Antriebsmotor, 5 is a perspective view of a steering gear with two pinions and a drive motor,

Fig. 6: eine räumliche Darstellung eines weiteren Lenkgetriebes mit zwei Fig. 6: a three-dimensional representation of another steering gear with two

Ritzeln sowie einem Antriebsmotor, Pinion and a drive motor,

Fig. 7: eine räumliche Darstellung eines weiteren Lenkgetriebes mit zwei von einem Antriebsmotor mittels einer Schneckenwelle und zweiFig. 7 is a perspective view of another steering gear with two of a drive motor by means of a worm shaft and two

Schneckenräder angetriebenen Ritzeln, Worm wheels driven pinions,

Fig. 8: eine räumliche Darstellung eines weiteren Lenkgetriebes mit zwei Fig. 8: a spatial representation of another steering gear with two

Ritzeln sowie zwei Antriebsmotoren, Pinions and two drive motors,

Fig. 9: schematische Darstellungen des Lenkgetriebes aus Fig. 7, 9: schematic representations of the steering gear of FIG. 7,

Fig. 10: schematische Darstellungen eines Lenkgetriebes mit Fig. 10: schematic representations of a steering gear with

Schneckenradgetriebe, Fig. 11, 12: schematische Darstellungen eines Lenkgetriebes mit Zahnradgetriebe, sowie worm gear 11, 12: schematic representations of a steering gear with gear transmission, as well

Fig. 13, 14: schematische Darstellungen eines Lenkgetriebes mit Fig. 13, 14: schematic representations of a steering gear with

Kegelradgetriebe. Bevel gear.

Die Figur 1 zeigt eine Lenkung für ein Kraftfahrzeug mit einem Lenkrad 1, das mit einer oberen Lenkwelle 2 und einer unteren Lenkwelle 3 drehfest gekoppelt ist. Die untere Lenkwelle 3 ist wiederum drehfest mit einem ersten Lenkritzel 4 gekoppelt. Das Lenkritzel 4 kämmt in bekannter Weise mit einem Zahnsegment 5 einer Zahnstange 6. Die Zahnstange 6 ist in einem 1 shows a steering system for a motor vehicle with a steering wheel 1, which is rotatably coupled to an upper steering shaft 2 and a lower steering shaft 3. The lower steering shaft 3 is in turn rotatably coupled to a first steering pinion 4. The steering pinion 4 meshes in a known manner with a toothed segment 5 of a rack 6. The rack 6 is in one

Lenkungsgehäuse in Richtung ihrer Längsachse verschieblich gelagert. An ihrem freien Ende ist die Zahnstange 6 mit Spurstangen 7 über nicht dargestellte Kugelgelenke verbunden. Die Spurstangen 7 selbst sind in bekannter Weise über Achsschenkel mit je einem gelenkten Rad 8 des Steering housing slidably mounted in the direction of its longitudinal axis. At its free end, the rack 6 is connected to tie rods 7 via ball joints, not shown. The tie rods 7 themselves are in a known manner via steering knuckle, each with a steered wheel 8 of the

Kraftfahrzeugs verbunden. Eine Drehung des Lenkrades 1 führt über die Verbindung der Lenkwelle 2 und 3 und des Ritzels 4 zu einer Motor vehicle connected. A rotation of the steering wheel 1 leads via the connection of the steering shaft 2 and 3 and the pinion 4 to a

Längsverschiebung der Zahnstange 6 und damit zu einer Verschwenkung der gelenkten Räder 8. Die gelenkten Räder 8 erfahren über eine Fahrbahn 9 eine Rückwirkung, die der Lenkbewegung entgegen wirkt. Zum Verschwenken der Räder 8 ist folglich eine Kraft erforderlich, die ein entsprechendes Longitudinal displacement of the rack 6 and thus to a pivoting of the steered wheels 8. The steered wheels 8 learn about a roadway 9 a reaction, which counteracts the steering movement. For pivoting the wheels 8 consequently a force is required, which is a corresponding

Drehmoment am Lenkrad 1 erforderlich macht. Zwei Servomotoren 10, 11 sind vorgesehen, um dem Fahrer bei dieser Lenkbewegung zu unterstützen. Die Drehrichtung und das Drehmoment der Servomotoren 10, 11 werden durch einen Torsionssensors 12 an der Lenkwelle gesteuert. Die Servomotoren 10, 11 leiten die Lenkhilfskraft über ein zweites Ritzel 13, das mit einem zweiten Zahnsegment 14 in Eingriff steht bzw. ein drittes Ritzel 15, welches mit einem dritten Zahnsegment 16 in Eingriff steht, in die Zahnstange 6 ein. Das erste Zahnsegment 5 liegt dabei in einem ersten Zahnstangenabschnitt 17 und das zweite und dritte Zahnsegment 14, 16 sind in einem zweiten, von dem ersten beabstandeten Zahnstangenabschnitt 18 angeordnet. Weiterhin sind das zweite und dritte Zahnsegment 14, 16 auf gegenüberliegenden Seiten der Zahnstange 6 angeordnet, wobei das dritte Zahnsegment 16 auf der gleichen Zahnstangenseite wie das erste Zahnsegment 5 vorgesehen ist. Die Drehachse 131 (=Wellenachse) des zweiten Ritzels 13 und die Drehachse 151 (=Wellenachse) des dritten Ritzels 15 sind in diesem Beispiel parallel zueinander ausgerichtet. Mit nicht dargestellten Vorspannelementen und/oder exzentrischen Lagerungen der Wellen der Ritzel 13, 15 erfolgt die Torque on the steering wheel 1 is required. Two servomotors 10, 11 are provided to assist the driver in this steering movement. The direction of rotation and the torque of the servomotors 10, 11 are controlled by a torsion sensor 12 on the steering shaft. The servomotors 10, 11 conduct the steering assist force to the rack 6 via a second pinion 13 engaged with a second sector gear 14 and a third pinion 15 engaged with a third sector gear 16, respectively. In this case, the first toothed segment 5 lies in a first toothed rack section 17 and the second and third toothed segments 14, 16 are arranged in a second toothed rack section 18 which is spaced apart from the first toothed rack section. Furthermore, the second and third toothed segments 14, 16 are arranged on opposite sides of the rack 6, wherein the third toothed segment 16 is provided on the same rack side as the first toothed segment 5. The rotation axis 131 (= shaft axis) of the second pinion 13 and the rotation axis 151 (= Shaft axis) of the third pinion 15 are aligned parallel to each other in this example. With biasing elements, not shown, and / or eccentric bearings of the shafts of the pinion 13, 15 takes place

Spielreduktion des Flankenspiels im Getriebeeingriff zwischen Ritzel 13, 15 und Verzahnung 14, 16 der Zahnstange 6. Eine alternative Ausrichtung der Wellenachsen in einem spitzen Winkel zueinander ist jedoch möglich. Game reduction of the backlash in gear engagement between pinion 13, 15 and teeth 14, 16 of the rack 6. An alternative orientation of the shaft axes at an acute angle to each other is possible.

Der Getriebebereich der Lenkhilfe analog zur Figur 1 ist in der Figur 2 und der Figur 3 detaillierter dargestellt. Die Zahnstange 6 ist im Bereich der sich gegenüber liegenden Zahnsegmente 14 und 16 mit einem etwa quadratischen Querschnitt versehen. Die Zahnsegmente 14 und 16 sind an zwei sich gegenüber liegenden Seitenflächen der Zahnstange 6 angeordnet. In diesem konkreten Ausführungsbeispiel sind die Zahnsegmente 14 und 16 in einem spitzen Winkel von etwa 10° gegeneinander geneigt, so dass die von den Zahnsegmenten 14 und 16 definierten Ebenen von den Servomotoren 10, 11 gesehen aufeinander zulaufen. Dementsprechend sind die Drehachse 131 des zweiten Ritzels 13 und die Drehachse 151 des dritten Ritzels 15, im The transmission range of the power steering analogous to Figure 1 is shown in Figure 2 and Figure 3 in more detail. The rack 6 is provided in the region of the opposing tooth segments 14 and 16 with an approximately square cross-section. The toothed segments 14 and 16 are arranged on two opposite side surfaces of the rack 6. In this particular embodiment, the toothed segments 14 and 16 are inclined relative to each other at an acute angle of about 10 °, so that the planes defined by the toothed segments 14 and 16 converge towards each other as seen by the servomotors 10, 11. Accordingly, the axis of rotation 131 of the second pinion 13 and the axis of rotation 151 of the third pinion 15, in

Unterschied zur Darstellung in Figur 1, in einem spitzen Winkel zueinander orientiert. Die angetrieben Seiten der Ritzel 13 und 15, die einerseits mit dem Servoantrieb 10 und andererseits mit dem Servoantrieb 11 verbunden sind, weisen einen größeren Abstand voneinander auf als die freien Enden der Lenkritzel 13 und 15. Zwischen den Zahnsegmenten 14 und 16 weist die Zahnstange 6 zwei sich gegenüber liegende Führungen 19 auf, die in Form von Längsnuten etwa über die Länge der Zahnsegmente auf der Zahnstange angebracht sind. Die Führungen 19 verlaufen etwa parallel zu den Difference to the illustration in Figure 1, oriented at an acute angle to each other. The driven sides of the pinions 13 and 15, which are connected on the one hand to the servo drive 10 and on the other hand to the servo drive 11, have a greater distance from each other than the free ends of the steering pinion 13 and 15. Between the toothed segments 14 and 16, the rack 6th two opposing guides 19 which are mounted in the form of longitudinal grooves approximately over the length of the toothed segments on the rack. The guides 19 extend approximately parallel to the

Zahnsegmenten 14 und 16. In die Führungen 19 greifen bezüglich des Tooth segments 14 and 16. In the guides 19 with respect to the

Getriebegehäuses ortsfest in dem Lenkgetriebe angeordnete Gear housing fixedly arranged in the steering gear

Führungselemente 20 ein, die die Zahnstange 6 führen. Die Zahnstange 6 wird durch die Führungselemente 20 in ihrer vertikalen Ausrichtung, also in ihrer relativen Lage zu den Drehachsen der Ritzel 13 und 15 fixiert. Auf diese Weise kann das Flankenspiel des Verzahnungseingriffs zwischen dem zweiten Guide elements 20 which guide the rack 6. The rack 6 is fixed by the guide elements 20 in their vertical orientation, ie in their relative position to the axes of rotation of the pinion 13 and 15. In this way, the backlash of the gearing engagement between the second

Lenkritzel 13 und dem Zahnsegment 14 sowie zwischen dem dritten Lenkritzel 15 und dem Zahnsegment 16 auf einen vordefinierten kleinen Wert, oder gar auf Null, eingestellt werden. Die Einstellung nutzt dabei die etwa V-förmige Orientierung der Ritzel 13 und 15 zueinander. Mit nicht dargestellten elastischen Elementen kann eine entsprechende Vorspannung zur Reduktion des Flankenspiels ausgebildet sein. Steering pinion 13 and the sector gear 14 and between the third steering pinion 15 and the sector gear 16 to a predefined small value, or even set to zero. The setting uses the approximately V-shaped Orientation of the pinion 13 and 15 to each other. With elastic elements, not shown, a corresponding bias to reduce the backlash can be formed.

Das zweite Ritzel 13 und das dritte Ritzel 15 müssen sich im Betrieb The second pinion 13 and the third pinion 15 must be in operation

gegensinnig drehen. Eine genau synchronisierte Bewegung ist für einen präzisen Antrieb der Zahnstange 6 erforderlich. Die beiden Ritzel 13, 15 werden durch zwei separate Antriebsmotoren angetrieben. Dabei sind die Ritzel 13, 15 über ein Untersetzungsgetriebe, insbesondere ein Harmonic- Drive-Getriebe, ein Planetengetriebe oder ein Zykloidengetriebe mit dem jeweiligen Servomotor 10, 11 gekoppelt. turn in opposite directions. A precisely synchronized movement is required for a precise drive of the rack 6. The two pinions 13, 15 are driven by two separate drive motors. The pinions 13, 15 are coupled via a reduction gear, in particular a harmonic drive gear, a planetary gear or a cycloidal gear with the respective servo motor 10, 11.

In der Figur 4 ist der Torsionssensor 12 mit einem Torsionsstab 21, der zwischen der Lenkwelle und dem ersten Lenkritzel 4 angeordnet ist, In FIG. 4, the torsion sensor 12 is provided with a torsion bar 21 which is arranged between the steering shaft and the first steering pinion 4.

dargestellt. Eine Drehung des Lenkrads 1 führt zu einer Drehung der Lenkwelle und somit zur Verdrehung des Torsionsstabs 21. Diese Torsion wird von dem Torsionssensor erfasst und dem Lenkungssteuergerät zugeführt. Das shown. A rotation of the steering wheel 1 leads to a rotation of the steering shaft and thus to the rotation of the torsion bar 21. This torsion is detected by the Torsionssensor and fed to the steering control unit. The

Steuergerät ermittelt daraus die richtige Steuergröße für die Servomotoren 10, 11. Die Lenkkraftunterstützung ist dabei in Abhängigkeit von der Torsion des Torsionsstabs 21 bemessen. Control unit determines therefrom the correct control variable for the servomotors 10, 11. The power steering assistance is dimensioned as a function of the torsion of the torsion bar 21.

Die Figuren 5, 6 und 7 zeigen drei Ausführungsbeispiele mit nur einem einzigen Servomotor. Figures 5, 6 and 7 show three embodiments with only a single servo motor.

In der Figur 5 treibt der Servomotor 11 das dritte Ritzel 15 an, wobei das zweite Ritzel 13 über eine Verzahnung eines Zahnradgetriebes angetrieben wird. Hierzu ist es nur schematisch veranschaulicht, dass das Ritzel 13 mit einem ersten Zahnrad 22 drehfest verbunden ist, während das zweite In the figure 5, the servo motor 11 drives the third pinion 15, wherein the second pinion 13 is driven via a toothing of a gear transmission. For this purpose, it is only schematically illustrated that the pinion 13 is rotatably connected to a first gear 22, while the second

Lenkritzel 15 mit einem zweiten Zahnrad 23 drehfest verbunden ist. Die Zahnräder 22 und 23 stehen miteinander im Eingriff. Sie weisen den gleichen Umfang auf, so dass die Drehwinkelgeschwindigkeit der Ritzel 13 und 15 identisch ist. Dies ist bei identisch ausgebildeten Eingriffen zwischen dem Ritzel 13 und dem Zahnsegment 14 einerseits und dem Ritzel 15 und dem Zahnsegment 16 andererseits erforderlich. Es kann in anderen Steering pinion 15 is rotatably connected to a second gear 23. The gears 22 and 23 are engaged with each other. They have the same circumference, so that the rotational angular velocity of the pinions 13 and 15 is identical. This is required for identically formed interventions between the pinion 13 and the toothed segment 14 on the one hand and the pinion 15 and the toothed segment 16 on the other. It can be in others

Ausführungsformen auch vorgesehen sein, dass die Verzahnungseingriffe zu beiden Seiten der Zahnstange 6 unterschiedlich ausgebildet sind, insbesondere die beiden Ritzel einen unterschiedlichen Umfang oder Wälzkreis aufweisen. Dann muss die Synchronisierung über entsprechend angepasste Zahnräder oder andere Synchronisierungsmittel erfolgen. Embodiments also be provided that the toothing interventions are formed differently on both sides of the rack 6, in particular the two pinions have a different circumference or pitch circle. Then the synchronization must be done via appropriately adapted gears or other synchronization means.

In der Figur 6 treibt der einzige Servomotor 11 ein drittes Ritzel 15 an, wobei das zweite Ritzel 13 über eine Verzahnung eines Zahnradgetriebes In FIG. 6, the single servo motor 11 drives a third pinion 15, wherein the second pinion 13 is connected via a toothing of a toothed gear

angetrieben wird. Im Gegensatz zur Ausführungsform der Figur 5 sind die gegenüberliegenden Zahnsegmente der beiden Ritzel 13, 15 um 90 Grad um die Längsachse der Zahnstange 6 gegenüber einem Zahnsegment, welches in Eingriff mit dem mit der Lenkwelle gekoppelten Lenkritzel 4 steht, versetzt. Durch die Anordnung der Ritzel auf separaten Zahnstangenabschnitten ist es möglich die Verzahnungen in unterschiedlichen Winkellagen anzuordnen und somit das Lenkgetriebe an verschiedene Fahrzeuge und ihre Bauräume individuell anzupassen. is driven. In contrast to the embodiment of Figure 5, the opposing tooth segments of the two pinions 13, 15 are offset by 90 degrees about the longitudinal axis of the rack 6 relative to a toothed segment, which is in engagement with the steering shaft coupled to the steering pinion 4. The arrangement of the pinion on separate rack sections, it is possible to arrange the teeth in different angular positions and thus adapt the steering gear to different vehicles and their space individually.

Die beiden Ausführungsformen der Figur 5 und 6 zeigen einen ersten The two embodiments of FIGS. 5 and 6 show a first one

Zahnstangenabschnitt 17 mit nur einem Zahnsegment, welches mit dem ersten Ritzel 4 in Eingriff steht. Zusätzlich zu dem Führungselement 20 ist hier im Bereich des Eingriffs des ersten Ritzels 4 in die Zahnstange 6 ebenfalls eine Führung 24 mit einem bezüglich des Getriebegehäuses ortsfest in dem Rack section 17 with only one sector gear, which is in engagement with the first pinion 4. In addition to the guide element 20 is here in the region of the engagement of the first pinion 4 in the rack 6 also has a guide 24 with respect to the transmission housing fixed in the

Lenkgetriebe angeordnete Führungselement 25 vorgesehen, sowie eine Steering gear arranged guide member 25 is provided, as well as a

Führung 26 der Zahnstange auf der dem Ritzel 4 gegenüberliegenden Seite. Die Führung 26 kann auch als Druckstück ausgebildet sein, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Allerdings kann es Ausführungsformen geben, bei denen auf ein aufwendiges Druckstück zur Einstellung des Spiels des Eingriffs Ritzel/Zahnstange verzichtet werden kann. Guide 26 of the rack on the opposite side of the pinion 4. The guide 26 may also be formed as a pressure piece, as is known in the art. However, there may be embodiments in which it can be dispensed with a complex pressure piece for adjusting the game of engagement pinion / rack.

Eine weitere Ausführungsform des Getriebes nach den Figuren 5 und 6 sieht vor, dass das Zahnrad 22 mit dem zweiten Ritzel 13 starr in dem A further embodiment of the transmission according to Figures 5 and 6 provides that the gear 22 with the second pinion 13 rigid in the

Getriebegehäuse gelagert und mit dem Ritzel 13 verbunden ist, während die Lagerung des zweiten Zahnrades 23 und des dritten Ritzels 15 ist in engen Grenzen beweglich ausgeführt, so dass ein variabler Achsabstand zwischen dem Ritzel 13 und dem Ritzel 15 gewährleistet ist. Durch geeignete Gear housing mounted and connected to the pinion 13, while the bearing of the second gear 23 and the third pinion 15 is designed to be movable within narrow limits, so that a variable center distance between the pinion 13 and the pinion 15 is ensured. By suitable

Anfederung kann dann das dargestellte Getriebe spielfrei gehalten werden. Die bei der Fertigung einzuhaltenden Toleranzen werden dadurch vergrößert, was die Fertigung vereinfacht. Springing then the illustrated transmission can be kept free of play. The In the manufacturing tolerances to be complied with are increased, which simplifies the production.

In der Figur 7 ist eine weitere Ausführungsform mit einem einzigen In the figure 7 is another embodiment with a single

Antriebsmotor 11 gezeigt, wobei das zweite und dritte Ritzel 13, 15 mittels Schneckenräder 27, 28 über eine Schneckenwelle 29 angetrieben werden. Drive motor 11 shown, wherein the second and third pinion 13, 15 are driven by means of worm gears 27, 28 via a worm shaft 29.

Fig. 8 zeigt eine weitere mögliche Anordnung des zweiten und dritten Ritzels, bei der die Ritzel entgegengesetzt ausgerichtet sind. Die hier gezeigten Fig. 8 shows a further possible arrangement of the second and third pinion, in which the pinions are oriented in opposite directions. The ones shown here

Servomotoren 10, 11, die die Ritzel antreiben, liegen somit auf Servo motors 10, 11, which drive the pinions, are thus on

entgegengesetzten Seiten der Zahnstange. Die Drehachsen des zweiten Ritzels 13 und dritten Ritzels 15 sind dabei weiterhin, wie in vorhergehenden opposite sides of the rack. The axes of rotation of the second pinion 13 and third pinion 15 are still, as in previous

Beispielen in einem spitzen Winkel zueinander orientiert. In diesem Beispiel ist jedoch auch eine parallele Lage der Wellenachsen oder Drehachsen 131, 151 der beiden Ritzel 13, 15 möglich. Examples oriented at an acute angle to each other. In this example, however, a parallel position of the shaft axes or axes of rotation 131, 151 of the two pinions 13, 15 is possible.

Die Figur 9 veranschaulicht eine schematische Getriebeansicht, wie sie der Figur 7 entspricht. FIG. 9 illustrates a schematic transmission view, as corresponds to FIG.

Figur 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem Schneckenradgetriebe, wobei der Antrieb über eine Schneckenwelle 30 ein erstes Schneckenrad 31 FIG. 10 shows an exemplary embodiment with a worm gear, wherein the drive has a first worm wheel 31 via a worm shaft 30

verbunden mit dem zweiten Ritzel 13 antreibt, wobei das zweite Schneckenrad 32, welches mit dem dritten Ritzel 15 verbunden ist, von dem ersten connected to the second pinion 13 drives, wherein the second worm wheel 32, which is connected to the third pinion 15, from the first

Schneckenrad 31 über eine entsprechende Zahngetriebestufe angetrieben wird. Worm 31 is driven via a corresponding gear stage.

Die Figuren 9 und 10 veranschaulichen entsprechende Zahnradgetriebe bei denen jeweils ein Ritzel mit einem Zahnrad 33, 34 fest verbunden ist, welches über eine Welle 35 des Servomotors 11 angetrieben wird. Figures 9 and 10 illustrate corresponding gear transmission in each of which a pinion with a gear 33, 34 is fixedly connected, which is driven via a shaft 35 of the servomotor 11.

Die Figuren 13 und 14 zeigen schematische Kegelradgetriebe. Über ein Figures 13 and 14 show schematic bevel gear. About one

Kegelrad, welches mit dem Servomotor 11 über eine Welle 36 verbunden ist, werden die beiden Ritzel (13, 15) über jeweils ein Zahnrad 37, 38 Bevel gear, which is connected to the servo motor 11 via a shaft 36, the two pinions (13, 15) via a respective gear 37, 38th

angetrieben. Dabei können die beiden fest mit jeweils einem Ritzel in driven. The two can be fixed with one pinion in each case

Verbindung stehenden Zahnräder direkt von dem Kegelrad (Fig. 13) Connecting gears directly from the bevel gear (Fig. 13)

angetrieben werden, oder wie in Figur 14 dargestellt kann ein erstes Zahnrad 37 in das Kegelrad und ein zweites Zahnrad 38 in Eingriff mit dem ersten Zahnrad stehen. can be driven, or as shown in Figure 14, a first gear 37 in the bevel gear and a second gear 38 are in engagement with the first gear.

Die vorangestellten Figuren sollen verdeutlichen, dass der erfindungsgemäße Gegenstand nicht auf bestimmte Getriebeformen und Anriebe begrenzt ist. Das zweite und dritte Ritzel können über beliebigartige Getriebe angetrieben werden, wobei ein oder zwei Servomotoren vorgesehen sind. The preceding figures are intended to illustrate that the object according to the invention is not limited to specific types of gearboxes and drives. The second and third pinion can be driven by any type of transmission, with one or two servomotors are provided.

Das erfindungsgemäße Lenkgetriebe ermöglicht es, eine Lenkhilfe mit einem oder zwei Servomotoren im Bereich eines zweiten vom Eingriff des Lenkritzel in die Zahnstange beabstandeten Zahnstangenabschnitts zu wählen, so dass das Lenkgetriebe besonders hohe Unterstützungsmomente bei flexibler The steering gear according to the invention makes it possible to choose a power steering with one or two servomotors in the range of a second spaced from the engagement of the steering pinion in the rack rack section, so that the steering gear particularly high support torque at flexible

Bauraumgestaltung aufbringen kann. Can apply space design.

Das erfindungsgemäße Lenkgetriebe eignet sich zum Einsatz in ein Steer-by- Wire Lenksystem bei dem keine mechanische Kopplung zwischen dem Lenkrad und dem Lenkgetriebe vorhanden ist. Dabei bieten insbesondere die The steering gear according to the invention is suitable for use in a steer-by-wire steering system in which no mechanical coupling between the steering wheel and the steering gear is present. In particular, offer the

Ausführungsbeispiele entsprechend den Figuren 1, 2, 3 und 8, bei denen zwei voneinander unabhängige Antriebsmotoren vorgesehen sind, ein hohes Maß an Redundanz, wie es für Steer-by-Wire Systeme vorteilhaft ist. Bei dem Ausfall einer der beiden Elektromotoren kann der andere Elektromotor somit einen Notbetrieb sicherstellen. Die ist besonders relevant, vor dem Hintergrund, dass die volle Antriebsleistung des Lenksystems bevorzugt beim Einparken und somit bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten benötigt wird. Embodiments according to Figures 1, 2, 3 and 8, in which two independent drive motors are provided, a high degree of redundancy, as it is advantageous for steer-by-wire systems. In the event of failure of one of the two electric motors, the other electric motor can thus ensure emergency operation. This is particularly relevant, in the light of the fact that the full drive power of the steering system is needed preferably when parking and thus at low vehicle speeds.

Claims

claims

Steering gear, in particular for motor vehicles, with a

Steering housing, in which a rack (6) mounted longitudinally displaceable and connected for pivoting steerable wheels with these, wherein the rack (6) is provided with a first toothed segment (5) which meshes with a first steering pinion (4) of a pinion shaft and the pinion shaft being indirectly connected to a steering wheel (1) via an input shaft (2), the toothed rack (6) being provided with a second toothed segment (14) meshing with a second pinion (13), characterized in that

Rack (6) has a third toothed segment (16) which is the second toothed segment (14) with respect to the longitudinal axis of the rack (6) opposite, and that a third pinion (15) is provided, with the third toothed segment (16) in Intervention is.

Steering gear according to claim 1, characterized in that at least one electric motor is provided, which acts on the second pinion (13) and / or the third pinion (15).

Steering gear according to claim 1 or 2, characterized in that the second toothed segment (14) and the third toothed segment (16) in a second rack portion (18) are arranged and the first

Tooth segment (5) in a second rack portion (18) spaced first rack portion (17) is arranged.

Steering gear according to one of the preceding claims, characterized in that the second pinion (13) of a first

Electric motor (10) and the third pinion (15) of a second

Electric motor (11) are driven.

Steering gear according to claim 4, characterized in that the steering gear is part of a steer-by-wire steering.

Steering gear according to one of the preceding claims 1 to 3,

characterized in that the second pinion (13) with the third Pinion (15) are mechanically positively coupled to an opposite rotation.

7. Steering gear according to claim 6, characterized in that the

mechanical coupling of the two pinions (13, 15) via gears (33, 34), worm wheels (27, 28, 31, 32) and / or bevel gears takes place.

8. Steering gear according to one of the preceding claims, characterized

characterized in that the axes of rotation of the two opposite steering pinions (13, 15) are arranged at an acute angle to each other.

9. steering gear according to one of the preceding claims, characterized

characterized in that the rack (6) has at least one guide (19) in the region of the second rack section (18), which is provided with at least one guide element (20) for guiding the rack (6) in the direction of the axes of rotation of the steering pinions (13, 15). interacts.

10. Steering gear according to one of the preceding claims, characterized

characterized in that the rack (6) in the region of the first

Rack section (17) has at least one guide (24) which cooperates with at least one guide element (25) for guiding the rack (6) in the direction of the axis of rotation of the first steering pinion (4).

11. Steering gear according to one of the preceding claims, characterized

characterized in that the second toothed segment (14) and the third toothed segment (16) are offset relative to the first toothed segment (5) by an angle in the range of 60 degrees to 90 degrees about the longitudinal axis of the rack (9).

12. Steering gear according to one of the preceding claims, characterized

in that the at least one electric motor (10, 11) is controlled by a torsion sensor 12 on the steering shaft.