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Patent Searching and Data


Title:
POWER-ASSISTED STEERING SYSTEM FOR A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/169495
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to electromechanical power-assisted steering system (100) for a motor vehicle, comprising a worm (23) which is driveable in a rotating manner about a drive axis (A) by an electric motor (24) and which interacts with a worm wheel (22) coupled to a steering shaft (1) and which is mounted rotatably about the drive axis (A) in a bearing (26), which bearing is held in a holder (3) which is movable relative to the worm wheel (22). In order to enable less noise to be produced, the invention proposes that the holder (3) has a core element (4) composed of a core material, which is connected to at least one contact element (5) composed of a soft material which is elastically more easily deformable and softer in relation to the core material.

Inventors:
KOHLER CHRISTIAN (CH)
VONIER FELIX (AT)
Application Number:
PCT/EP2020/054007
Publication Date:
August 27, 2020
Filing Date:
February 17, 2020
Export Citation:
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Assignee:
THYSSENKRUPP PRESTA AG (LI)
THYSSENKRUPP AG (DE)
International Classes:
B62D5/04; F16C27/06; F16H1/16; F16H55/24
Domestic Patent References:
WO2012136315A12012-10-11
WO2019081368A12019-05-02
Foreign References:
DE202017100155U12017-03-13
US20150360719A12015-12-17
DE102008042477A12010-04-01
DE102014110306A12016-01-28
Attorney, Agent or Firm:
THYSSENKRUPP INTELLECTUAL PROPERTY GMBH (DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1. Elektromechanische Hilfskraftlenkung (100) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine um eine von einem elektrischen Motor (24) um eine Antriebsachse (A) drehend antreib- bare Schnecke (23), die mit einem mit einer Lenkwelle (1) gekoppelten Schnecken rad (22) zusammenwirkt, und die um die Antriebsachse (A) drehbar in einem La ger (26) gelagert ist, das in einer relativ zum Schneckenrad (22) verlagerbaren Halte rung (3) gehalten ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Halterung (3) ein Kernelement (4) aus einem Kernmaterial aufweist, welches mit zumindest einem Kontaktelement (5) aus einem relativ zum Kernmaterial weiche ren, elastisch leichter verformbaren Weichmaterial verbunden ist.

2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial ein thermoplastisches Polymer (TP) und das Weichmaterial ein thermoplastisches Elastomer (TPE) ist.

3. Hilfskraftlenkung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Halterung (3) als Zweikomponenten-Spritzgussteil ausgebildet ist, bei dem das Kernelement (4) und mindestens ein Kontaktelement (5) im Zweikomponen- ten-Kunststoffspritzguss verbunden sind.

4. Hilfskraftlenkung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass das Lager (26) einen Lagerring (260) aufweist, der in der Halterung (3) in einer Lageraufnahme (32) angebracht ist, und ein in der Lageraufnahme (32) ange ordnetes Kontaktelement (5) kontaktiert.

5. Hilfskraftlenkung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Lageraufnahme (32) mindestens ein mit dem Kernelement (5) ein stückig ausgebildetes Stützelement (51) aufweist.

6. Hilfskraftlenkung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass ein Kontaktelement (5) einen nach außen von der Halterung (3) vorstehen den Dämpfungskörper (51) ausbildet.

7. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungs körper (51) in einer nach außen hin offenen Ausnehmung (42) des Kernelements (4) angebracht ist. 8. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungs körper (51) aus der Ausnehmung (42) nach außen konvex gewölbt vorsteht.

9. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (42) bis in die Lageraufnahme (32) durchgeht, wobei ein Kontakt- element (5) der Lageraufnahme (32) und ein Dämpfungselement (51) durch die Aus nehmung (42) einstückig miteinander verbunden sind.

10. Hilfskraftlenkung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Halterung als Schwenkhebel (3) ausgebildet ist, der um eine von der Antriebsachse (A) beabstandete Schwenkachse (S) relativ zum Schneckenrad (22) verschwenkbar ist.

11. Hilfskraftlenkung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Halterung (3) von einem Federelement (28, 6) in Richtung auf das Schneckenrad (22) zu vorgespannt ist.

Description:
Hilfskraftlenkung für ein Kraftfahrzeug

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Hilfskraftlenkung für ein Kraftfahrzeug, umfas send eine um eine von einem elektrischen Motor um eine Antriebsachse drehend antreibba- re Schnecke, die mit einem mit einer Lenkwelle gekoppelten Schneckenrad zusammenwirkt, und die um die Antriebsachse drehbar in einem Lager gelagert ist, das in einer relativ zum Schneckenrad verlagerbaren Halterung gehalten ist.

Bei hilfskraftunterstützten Lenkungen von Kraftfahrzeugen wird zusätzlich zum manuellen Lenkmoment, welches vom Fahrer als Lenkbefehl über das eingangsseitig angebrachte Lenkrad in die Lenkwelle eingebracht wird, ein zusätzliches Hilfsmoment in den Lenkstrang eingekoppelt, um das manuelle Lenkmoment für einen Lenkeinschlag der Räder

zu unterstützen.

In einer gattungsgemäßen elektromechanischen Hilfskraftlenkung wird das manuelle Lenk moment mittels eines Drehmomentsensors erfasst, beispielsweise durch Messung der relati ven Torsion eines zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangswelle der Lenkwelle einge gliederten Drehstabs. Abhängig von dem gemessenen Lenkmoment wird in einer elektri schen Steuereinheit die erforderliche Hilfskraftunterstützung bestimmt, und ein elektrischer Stellantrieb entsprechend angesteuert. Der Stellantrieb weist einen Elektromotor zur Erzeu gung eines Hilfsmoments auf, welches in die Lenkwelle eingekoppelt wird.

Gattungsgemäß wird das Hilfsmoment über ein Schneckengetriebe eingekoppelt, welches eine mit der Motorwelle des Elektromotors gekuppelte, in ein Schneckenrad eingreifende Schnecke aufweist, die von dem Motor um ihre Antriebsachse, dies ist die Schneckenachse, drehend antreibbar ist. Das Schneckenrad ist mit der Lenkwelle gekoppelt, beispielsweise mit der Ausgangswelle, die mit dem Lenkritzel eines Lenkgetriebes verbunden sein kann, in dem das Lenkritzel in eine Zahnstange eingreift, welche eine Drehung der Lenkwelle in eine translatorische Bewegung von Spurstangen und dadurch in einen Lenkausschlag der gelenk ten Räder umsetzt.

Um die Laufruhe zur erhöhen, und Geräuschbildung bei den durch die Lenkbewegungen verursachten Lastwechseln möglichst zu vermeiden, ist es bekannt, die Schnecke in Rich- tung des Verzahnungseingriffs in Richtung gegen das Schneckenrad elastisch vorzuspan nen. Eine derartige Anordnung ist im Stand der Technik beispielsweise in der

DE 10 2014 110 306 A1 beschrieben. Darin ist die Schnecke an ihrem motorfernen Ende in einem Lager drehbar gelagert, welches in einer Halterung aufgenommen ist, in der ein zur Antriebsachse koaxialer Lagerring, der einen Außenteil des Lagers bildet, drehfest ange bracht ist. Die Halterung ist verlagerbar in einem Getriebegehäuse des Schneckengetriebes angebracht, so dass der Lagerring und damit die Schnecke in Richtung gegen die Verzah nung des Schneckenrads bewegbar ist und in einen spielfreien Verzahnungseingriff mit dem Schneckenrad vorgespannt werden kann. Als Vorspannelement kann beispielsweise eine Feder vorgesehen sein, welche an der Halterung angreift und die Schnecke spielfrei gegen die Verzahnung des Schneckenrads andrückt.

Aus der genannten DE 10 2014 110 306 A1 ist es bekannt, die Halterung als Schwenk- oder Exzenterhebel auszubilden, der um eine zur Antriebsachse beabstandete Schwenkachse verschwenkbar in einem Getriebegehäuse des Schneckengetriebes drehbar gelagert ist. Durch Antriebsvibrationen, die über das Lager auf die Halterung übertragen werden, und dadurch, dass die Halterung bei Lastwechseln gegen das Getriebegehäuse anschlägt, kön nen unerwünschte Betriebsgeräusche auftreten, welche die Laufruhe beeinträchtigen.

Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lenkung mit verringerter Geräuschentwicklung anzugeben.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Hilfskraftlenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine um eine von einem elektrischen Motor um eine Antriebsachse drehend antreibbare Schnecke, die mit einem mit einer Lenkwelle gekoppelten Schneckenrad in Eingriff steht, und die um die Antriebsachse drehbar in einem Lager gelagert ist, das in einer relativ zum Schneckenrad verlagerbaren Halterung gehalten ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Halterung ein Kernelement aus einem Kernmaterial aufweist, welches mit zumindest einem Kontaktele ment aus einem relativ zum Kernmaterial weicheren, elastisch leichter verformbaren Weich material verbunden ist. Die erfindungsgemäße Halterung weist als Kernelement eine im Wesentlichen starre und formsteife Trägerstruktur auf, die aus einer formsteifen Hartkomponente gebildet, beispiels weise aus einem relativ festen und unter den auftretenden Betriebsbelastungen möglichst nicht oder nur geringfügig verformten Kernmaterial, beispielsweise einem Gusswerkstoff oder einem im Kunststoff-Spritzguss verarbeitbaren thermoplastischen Polymer, beispiels weise glasfaserverstärktes Polyamid (PA) , bevorzugt mit einer definierten Härte von , die im Folgenden auch kurz Kernhärte genannt wird. Erfindungsgemäß ist das Kernelement zumin dest seiner Oberfläche, der sogenannten Kernoberfläche, in funktional spezifizierten Kontakt bereichen mit mindestens einem Kontaktelement aus einem relativ zum Kernmaterial wei cheren Weichmaterial verbunden. Das Weichmaterial hat beispielsweise eine geringere Sho re-Härte, und kann mit Vorteil ein thermoplastisches, gummielastisches Elastomer sein, bei spielsweise thermoplastisches Polyurethan (TPU) oder Thermoplastisch Polyolefine Vulkani- sate (TPV).

Ein oder mehrere Kontaktelemente können außen an der Halterung in zumindest einem Kon taktbereich angeordnet sein, der im Betrieb in mechanischen Kontakt mit anderen Kompo nenten der Hilfskraftlenkung kommen kann, beispielsweise einem Lager oder Gehäuseteil des Getriebegehäuses. Im Betrieb von außen auf die Halterung einwirkende mechanische Störungen, beispielsweise Antriebsvibrationen oder mechanische Impulse, treffen dadurch auf ein Kontaktelement, welches infolge dessen elastisch verformt wird, und dabei durch innere Reibung des Weichmaterials mechanische Energie absorbiert. Daraus resultiert der Vorteil, dass mechanische Störungen durch Vibrationen und dergleichen gedämpft werden und nicht oder nur abgeschwächt auf das Kernelement übertragen werden. Dadurch wird die Geräuschentwicklung verringert.

Dadurch, dass das Kernelement zumindest abschnittweise mit Weichmaterial bedeckt oder umschlossen ist, können auch resonante Schwingungen der Halterung gedämpft werden, was ebenfalls einen positiven Effekt bezüglich einer geringeren Geräuschentwicklung be wirkt.

Außerdem kann durch das Weichmaterial auch die Übertragung von Vibrationen und mecha nischen Impulsen von der Halterung auf andere Teile der Hilfskraftlenkung, beispielsweise Gehäuseteile des Getriebegehäuses, Vorspannvorrichtungen oder dergleichen dadurch wirk sam reduziert werden, dass ein Kontaktelement in einem Kontaktbereich an der Kernoberflä che positioniert ist, wo mechanischer Kontakt zwischen der Halterung und der Hilfskraftlen kung auftreten kann. Dadurch werden unerwünschte Störgeräusche ebenfalls verringert. Bevorzugt ist das Kernmaterial ein thermoplastisches Polymer (TP) und das Weichmaterial ein thermoplastisches Elastomer (TPE). Dadurch wird in vorteilhafter weise ermöglicht, dass die Halterung als Zweikomponenten-Spritzgussteil ausgebildet ist, bei dem das Kernelement und mindestens ein Kontaktelement im Zweikomponenten-Kunststoffspritzgussverfahren verbunden sind. Das Kernelement kann dabei in einem ersten Schritt aus einem Polymer gespritzt werden, welches in einem weiteren Schritt zumindest bereichsweise mit dem Weichmaterial umspritzt wird. Dadurch wird eine rationelle Fertigung ermöglicht, bei der Form, Anordnung und Abmessungen des Kontaktelements optimal gestaltet werden können. Dabei kann eine dauerhaft haltbare, stoffschlüssige und gegebenenfalls zusätzlich form schlüssige Verbindung zwischen Kern- und Weichmaterial erzeugt werden.

Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass das Lager einen Lagerring auf weist, der in der Halterung in einer Lageraufnahme angebracht ist, und ein in der Lagerauf nahme angeordnetes Kontaktelement kontaktiert. Das Lager kann beispielsweise ein Wälzla ger sein, wobei in dem äußeren Lagerring ein Lagerinnenring über Wälzkörper drehbar gela gert ist. Die Lageraufnahme kann bevorzugt als zur Antriebsachse koaxiale Lageraufnahme- Öffnung ausgebildet sein, die an ihrem den Lagerring tragenden Innenumfang zumindest ein Kontaktelement aufweist, welches gegen den Lagerring anliegt. Das Kontaktelement kann bevorzugt den Lagerring durchgehend oder zumindest abschnittweise umschließen, so dass der Lagerring nicht in direktem Kontakt mit dem Kernelement kommt. Dadurch kann die Übertragung von mechanischen Störungen vom Lager auf die Halterung durch Antriebsvibra tionen oder Lastwechsel von dem Weichmaterial gedämpft werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch das nachgiebige Weichmaterial Maßtoleranzen zwischen Lager und Lagerauf nahme ausgeglichen werden können, wodurch der Fertigungs- und Montageaufwand verrin gert werden können.

Es kann vorgesehen sein, dass die Lageraufnahme mindestens ein mit dem Kernelement einstückig ausgebildetes Stützelement aufweist. Ein Stützelement kann beispielsweise einen zahn- oder rippenartigen Vorsprung umfassen, der in der Lageraufnahme-Öffnung radial nach innen vorsteht. Bevorzugt können mehrere Stützelemente über den Umfang ver teilt angeordnet sein, so dass das Kernelement eine Art innen verzahnte Struktur hat. Das oder die Stützelemente stützen und positionieren das Lager in der Lageraufnahme. Das oder die Stützelemente sind einstückig mit dem Kernelement bevorzugt in Guss- oder Spritzguss verfahren gefertigt, und von dem Weichmaterial umgeben, wobei das dadurch gebildete Kon taktelement zumindest im Umfangsbereich zwischen dem oder den Stützelementen radial nach innen vorsteht. Ein Vorteil ist, dass das Weichmaterial in dem radial zurückspringenden Bereich außerhalb des oder der Stützelemente eine größere radiale Abmessung haben kann, wodurch sich eine größere Dämpfungswirkung ergibt. Außerdem bildet das mit dem oder den Stützelementen verzahnte Kontaktelement einen in Umfangsrichtung wirksamen Formschluss, wodurch die Belastbarkeit der Verbindung erhöht wird.

Als Weiterbildung ist es auch denkbar und möglich, dass der Lagerring mit dem Weichmate rial stoffschlüssig verbunden ist, beispielsweise durch Umspritzen, oder auch durch Ver schweißen oder Verkleben.

Die Schnecke, das Schneckenrad und die Halterung sind bevorzugt in einem Getriebege häuse angeordnet und gelagert. Die Halterung ist zusammen mit dem darin aufgenommenen Lager der Schnecke in dem Getriebegehäuse relativ dazu bewegbar gelagert.

Es kann vorgesehen sein, dass ein Kontaktelement einen nach außen von der Halterung vorstehenden Dämpfungskörper ausbildet. Der Dämpfungskörper kann bevorzugt von der Halterung im Bereich der Lageraufnahme bezüglich der Antriebsachse radial nach außen vorstehend angeordnet sein und dort einen Anschlagdämpfer bilden. Wenn sich die Schne cke bei Lastwechseln vom Schneckenrad weg bewegt, kann die Halterung innen mit dem Dämpfungskörper an dem Getriebegehäuse anschlagen, wobei der Anschlag durch das Weichmaterial des Dämpfungskörpers abgefedert und gedämpft wird. Dadurch wird die Ge räuschentwicklung reduziert.

Der Dämpfungskörper kann in einer nach außen hin offenen Ausnehmung des Kernelements angebracht sein. Die Ausnehmung kann als Vertiefung oder Öffnung ausgebildet sein, die von außen in das Kernelement bezüglich der Antriebsachse radial nach innen gerichtet ein gebracht ist. Die in Richtung des Anschlags zur Dämpfung wirksame Material stärke des Weichmaterials kann dann durch die von außen gemessene Tiefe der Ausnehmung vorge geben werden.

Es kann vorgesehen sein, dass der Dämpfungskörper aus der Ausnehmung nach außen konvex gewölbt vorsteht. Der Dämpfungskörper erhält eine nach außen verjüngt zulaufende Form, beispielsweise kalottenförmig. Dadurch kommt er beim Anschlag zunächst mit einer kleinen Kontaktfläche mit der Gegenfläche am Gehäuse in Kontakt, und wird bei einer größe ren Auslenkung progressiv weiter gestaucht. Auf diese Weise kann durch Gestaltung der konvexen Form eine Feder- und Dämpfungscharakteristik angepasst vorgegeben werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass die Ausnehmung bis in die Lageraufnahme durch geht, wobei ein Kontaktelement der Lageraufnahme und ein Dämpfungselement durch die Ausnehmung einstückig miteinander verbunden sind. In dieser Ausführung bildet die Aus nehmung eine im Kernelement von außen quer, d.h. im Wesentlichen radial bezüglich der Antriebs- bzw. Schneckenachse bis zur Lageraufnahme durchgehende, kanalartige Öffnung. Die Öffnung ist bevorzugt als Bohrung ausgebildet, die radial von außen in die Innenwan dung der Lageraufnahme-Öffnung einmündet. Das Weichmaterial des in der Ausnehmung angeordneten Dämpfungselements erstreckt sich durch diese Bohrung und ist dabei ein stückig mit dem in der Lageraufnahme angeordneten Kontaktelement verbunden. Mit ande ren Worten wird ein einstückiger, durchgehender Weichmaterialkörper ausgebildet, welcher das nach außen vorstehende Dämpfungselement des Anschlagdämpfers, und auch das in der Lageraufnahme das Lager aufnehmende Kontaktelement aufweist. Ein Vorteil dabei ist, dass für das Dämpfungselement aufgrund der großen Tiefe der durchgehenden Ausneh mung eine verbesserte und in weiten Grenzen einstellbare Dämpfungswirkung vorgegeben werden kann. Dadurch wird eine nochmals verbesserte Entkopplung der Halterung gegen über mechanischen Störungen ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist die zusätzliche formschlüs sige Verankerung des Dämpfungselements und des Kontaktelements der Lageraufnahme mit der Halterung und untereinander. Fertigungstechnisch ist es weiterhin vorteilhaft, dass das Dämpfungselement und das Kontaktelement beim Zweikomponenten-Spritzguss über einen einzigen Anspritzpunkt ohne zusätzliche Angusskanäle an das Kernelement ange spritzt werden können, wodurch die Fertigung vereinfacht wird.

Die Halterung kann als Schwenkhebel bzw. Exzenterhebel ausgebildet sein, der um eine von der Antriebsachse beabstandete Schwenkachse relativ zum Schneckenrad verschwenkbar ist. Die Schwenkachse kann im Wesentlichen parallel zur Antriebsachse angeordnet sein, oder geneigt dazu. Die Schwenklagerung kann einen Achsbolzen umfassen, der fest mit dem Schwenkhebel verbunden ist und in dem Getriebegehäuse drehbar gelagert ist, oder der mit dem Getriebegehäuse drehfest verbunden ist und in dem Schwenkhebel drehbar gelagert ist.

Weiterhin ist es denkbar und möglich, dass sich das Weichmaterial über die Lageraufnahme des Schwenkhebels in Richtung einer Lagerbohrung erstreckt bzw. dort zwischen Rippen oder Vorsprüngen des Kernelements angeordnet und verankert ist. In anderen Worten kann das Weichmaterial auch in einem Bereich zwischen der Lageraufnahme und der Lagerboh rung vorgesehen sein und ebenfalls im Zweikomponenten-Spritzguss mit dem Kernelement verbunden sein. Weiterhin ist es auch denkbar und möglich, dass sich die Weichkomponente bis in die Lagerbohrung des Achsbolzens erstreckt und mit diesem in direktem Kontakt steht. Um die Schnecke unter Vorspannung in Eingriff mit dem Schneckenrad zu halten, ist es vor teilhaft, dass die Halterung von einem Federelement in Richtung auf das Schneckenrad zu vorgespannt ist. Wenn die Halterung als Schwenkhebelhebel ausgebildet sein, kann eine Druck-, Zug- oder Schenkelfeder derart zwischen dem Getriebegehäuse und dem Schwenk hebel angeordnet sein, dass die Lageraufnahme zusammen mit dem Lager und dem darin gelagerten Ende der Schnecke federnd in den Wirkeingriff mit der Verzahnung angedrückt wird.

Ein Vorspannelement kann alternativ oder zusätzlich einen elastischen Körper umfassen, beispielsweise einen gummielastischen Elastomerkörper, der zwischen dem Getriebegehäu se und einem als Dämpferkörper außen an der Halterung angeordneten Kontaktelement eingesetzt ist. Das Vorspannelement kann dann die Vorspannkraft, mit der die Schnecke gegen das Schneckenrad belastet wird, über das Kontaktelement auf die Halterung, bei spielsweise einen Schwenkhebel, ausüben. Durch den Dämpferkörper ist das Vorspannele ment mechanisch gegenüber dem Gehäuse gedämpft.

Beschreibung der Zeichnungen

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnun gen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:

Figur 1 eine Kraftfahrzeuglenkung in einer schematischen perspektivischen Ansicht,

Figur 2 ein Getriebe (Lenkunterstützungsgetriebe) einer Kraftfahrzeuglenkung gemäß

Figur 1 in einer schematischen perspektivischen Ansicht,

Figur 3 die Getriebeelemente eines Getriebes gemäß Figur 2 in einer schematischen perspektivischen Ansicht ohne Getriebegehäuse (Gehäuse),

Figur 3a eine erfindungsgemäße Halterung eines Getriebes gemäß Figur 2 oder 3 in ei ner axialen Ansicht in Richtung der Antriebsachse,

Figur 3b eine schematische Darstellung der Lagerung der Halterung gemäß Figur 3a in einer ersten Ausführung,

Figur 3c eine schematische Darstellung der Lagerung der Halterung gemäß Figur 3a in einer zweiten Ausführung, Figur 4 ein erfindungsgemäßer Schwenkhebel der Halterung gemäß Figuren 3 oder 3a in perspektivischer Ansicht mit einem Teilschnitt durch die Halterung,

Figur 5 der Schwenkhebel gemäß Figur 4 in einer weiteren perspektivischen Ansicht,

Figur 6 ein Kernelement des Schwenkhebels gemäß Figur 4 oder 5 in einer weiteren perspektivischen Ansicht,

Figur 7 eine vergrößerte Detailansicht eines Schnitts durch den Schwenkhebel gemäß

Figur 4 oder 5 längs der Antriebsachse,

Figur 8 eine auseinander gezogene Teildarstellung des Getriebes gemäß Figur 3,

Figur 9 der Schwenkhebel gemäß Figur 4 oder 5 in einer axialen Ansicht in Richtung der Antriebsachse,

Figur 10 der Schwenkhebel gemäß Figur 9 in einer axialen Ansicht in entgegengesetz ter Richtung der Antriebsachse,

Figur 10a eine Schnittdarstellung des Schwenkhebels gemäß Figur 9 in entgegenge setzter Richtung der Antriebsachse.

Ausführungsformen der Erfindung

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen ver sehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.

In Figur 1 ist eine als elektromechanische Hilfskraftlenkung ausgebildete Kraftfahrzeuglen kung 100 schematisch dargestellt, wobei ein Fahrer über ein Lenkrad 102 ein Lenk-Drehmo- ment (Lenkmoment) als Lenkbefehl in eine Lenkwelle 1 einbringen kann. Das Lenkmoment wird über die Lenkwelle 1 auf ein Lenkritzel 104 übertragen, welches mit einer Zahnstange 106 kämmt, die dann ihrerseits über eine Verschiebung der Spurstangen 108 den vorgege benen Lenkwinkel auf die lenkbaren Räder 110 des Kraftfahrzeugs überträgt.

Eine elektrische Hilfskraftunterstützung kann in Form einer eingangsseitig mit der Lenkwelle 1 gekoppelten Hilfskraftunterstützung 112, einer mit dem Ritzel 104 gekoppelten Hilfskraftun terstützung 114 und/oder einer mit der Zahnstange 106 gekoppelten Hilfskraftunterstützung 1 16 vorgesehen sein. Die jeweilige Hilfskraftunterstützung 1 12, 114 oder 116 koppelt ein Hilfsdrehmoment in die Lenkwelle 1 und/oder das Lenkritzel 104 und/oder eine Hilfskraft in die Zahnstange 106 ein, wodurch der Fahrer bei der Lenkarbeit unterstützt wird. Die drei un terschiedlichen, in der Figur 1 dargestellten Hilfskraftunterstützungen 1 12, 114 und 1 16 zei gen mögliche Positionen für deren Anordnung.

Üblicherweise ist nur eine einzige der gezeigten Positionen mit einer Hilfskraftunterstützung 1 12, 1 14 oder 116 belegt. Das Hilfsdrehmoment bzw. die Hilfskraft, welche zur Unterstüt zung des Fahrers mittels der jeweiligen Hilfskraftunterstützung 112, 1 14 oder 1 16 aufge bracht werden soll, wird unter Berücksichtigung eines von einem Drehmomentsensor 1 18 ermittelten, vom Fahrer eingebrachten Lenkmoments bestimmt. Alternativ oder in Kombinati on mit der Einbringung des Hilfsdrehmoments kann von der Hilfskraftunterstützung 1 12, 1 14, 1 16 ein zusätzlicher Lenkwinkel in das Lenksystem eingebracht werden, der sich mit dem vom Fahrer über das Lenkrad 102 aufgebrachten Lenkwinkel summiert.

Die Lenkwelle 1 weist eingangsseitig eine mit dem Lenkrad 102 verbundene Eingangswelle 10 und ausgangsseitig eine mit der Zahnstange 106 über das Lenkritzel 104 verbundene Ausgangswelle 12 auf. Die Eingangswelle 10 und die Ausgangswelle 12 sind drehelastisch über einen in der Figur 1 nicht zu erkennenden Drehstab 1 19 miteinander gekoppelt. Damit führt ein von einem Fahrer über das Lenkrad 102 in die Eingangswelle 10 eingetragenes Drehmoment immer dann zu einer Relativdrehung der Eingangswelle 10 bezüglich der Aus gangswelle 12, wenn die Ausgangswelle 12 sich nicht exakt synchron zu der Eingangswelle 10 dreht. Diese Relativdrehung zwischen Eingangswelle 10 und Ausgangswelle 12 kann über einen Drehwinkelsensor gemessen werden und entsprechend aufgrund der bekannten Torsionssteifigkeit des Drehstabes ein entsprechendes Eingangsdrehmoment relativ zur Ausgangswelle 12 bestimmt werden. Auf diese Weise wird durch die Bestimmung der Rela tivdrehung zwischen Eingangswelle 10 und Ausgangswelle 12 der Drehmomentsensor 1 18 ausgebildet. Ein solcher Drehmomentsensor 118 ist prinzipiell bekannt und kann beispiels weise eine elektromagnetische Sensoranordnung, oder durch eine andere Messung der Re lativverdrehung realisiert werden.

Entsprechend wird ein Lenkmoment, welches von dem Fahrer über das Lenkrad 102 auf die Lenkwelle 1 beziehungsweise die Eingangswelle 10 aufgebracht wird, nur dann den Eintrag eines Hilfsdrehmoments durch eine der Hilfskraftunterstützungen 1 12, 114, 116 bewirken, wenn die Ausgangswelle 12 gegen den Drehwiderstand des Drehstabs relativ zu der Ein gangswelle 10 verdreht wird. Der Drehmomentsensor 1 18 kann auch alternativ an der Position 118‘ angeordnet sein, wo bei dann die Durchbrechung der Lenkwelle 1 in Eingangswelle 10 und Ausgangswelle 12 und die drehelastische Kopplung über den Drehstab entsprechend an einer anderen Positi on vorliegt, um aus der Relativverdrehung der über den Drehstab mit der Eingangswelle 10 gekoppelten Ausgangswelle 12 eine Relativdrehung und damit entsprechend ein Eingangs drehmoment und/oder ein einzubringendes Hilfsdrehmoment bestimmen zu können.

Die Lenkwelle 1 gemäß Figur 1 umfasst weiterhin mindestens ein kardanisches Gelenk 120, mittels welchem der Verlauf der Lenkwelle 1 im Kraftfahrzeug an die räumlichen Gegeben heiten angepasst werden kann.

Im dargestellten Beispiel umfasst die Hilfskraftunterstützung 1 12 oder 114 ein Getriebe 2, welches ein Lenkunterstützungsgetriebe bildet das Getriebe 2 ist in Figur 2 in einer perspek tivischen Ansicht gezeigt, und in Figur 3 in einer schematischen Ansicht, bei welcher zur bes seren Übersicht das Getriebegehäuse 21 weggelassen ist und einen Blick in das Innere des Getriebes 2 freigibt.

Das Getriebe weist ein Getriebegehäuse 21 auf, im Folgenden auch kurz als Gehäuse 21 bezeichnet. In dem Gehäuse 21 ist ein drehfest mit der Lenkwelle 1 verbundenes Schne ckenrad 22 um die Längsachse L drehbar gelagert. Eine Schnecke 23 steht zur Bildung ei nes Schneckengetriebes mit dem Schneckenrad 22 in Verzahnungseingriff, und ist von ei nem an das Gehäuse 21 angeflanschten elektrischen Motor 24 um die Antriebsachse A, die identisch mit der Schneckenachse ist, drehend antreibbar. Wie in Figur 3 erkennbar ist, steht die Antriebsachse A im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse L.

An ihrem motornahen Ende - in Figur 3 rechts - ist die Schnecke 23 mit der Motorwelle über eine Kupplung, insbesondere eine Klauenkupplung, des Motors 24 verbunden und um die Antriebsachse A drehbar in einem Lager 25 gelagert. An ihrem motorfernen Ende - in Figur 3 links - ist die Schnecke 23 in einem Lager 26 gelagert. Das Lager 26 ist in einer als Schwenkhebel 3 ausgebildeten Halterung aufgenommen, welche eine Ausgleichsbewegung des Lagers 26 und damit der Schnecke 23 zum Schneckenrad 22 hin und vom Schnecken rad 23 weg ermöglicht, wie in Figur 3 mit dem Doppelpfeil angedeutet. Hierzu ist der Schwenkhebel 3, der in Figur 3a vergrößert in einer axialen Ansicht von der motorfernen Seite in Richtung der Antriebsachse A gezeigt ist, in dem Gehäuse 21 um eine Schwenkach se S verschwenkbar gelagert, die mit Abstand im Wesentlichen parallel zur Antriebsachse A verläuft. Zur Lagerung um die Schwenkachse S ist der Schwenkhebel 3 mit einer Lagerboh rung 31 verdrehbar auf einem vom Gehäuse 21 gehaltenen Achsbolzen 27 gelagert, der als Lagerzapfen dient. Dies ist in Figur 3b schematisch dargestellt. Alternativ kann der Achsbol- zen 27 fest in der Lagerbohrung 31 fixiert und in dem Gehäuse 21 drehbar gelagert sein, wie schematisch in Figur 3c dargestellt.

Ein als Schenkelfeder ausgebildetes Federelement 28 ist auf dem Achsbolzen 27 angeord net und stützt sich mit einem Schenkel am Gehäuse 21 ab, und mit dem anderen Schenkel von außen gegen den Schwenkhebel 3, so dass dieser mit der Federkraft in der Schwen krichtung um die Schwenkachse S elastisch gegen das Schneckenrad 22 angedrückt wird.

Der Schwenkhebel 3 ist unterschiedlichen Perspektiven in den Figuren 4 und 5 einzeln dar gestellt.

Das Lager 26 ist bevorzugt als Wälzlager ausgebildet, und weist einen äußeren Lagerring 260 auf, der drehfest in einer Lageraufnahme 32 in dem Schwenkhebel 3 angebracht ist.

Die Lageraufnahme 32 wird durch eine koaxial zur Antriebsachse A durchgehende Lagerauf nahme-Öffnung gebildet.

Der Schwenkhebel 3 weist ein Kernelement 4 auf, welches als Kunststoff-Spritzgussteil aus einem thermoplastischen Polymer (TP) ausgebildet ist, welches das Kernmaterial bildet und eine relativ hohe Festigkeit und Formsteifigkeit hat, wie beispielsweise PA 66-GF50. Die La geraufnahme 32 weist ein über ihre Innenwandung umlaufendes Kontaktelement 5 auf, wel ches durch ein im Zweikomponenten-Spritzguss mit dem Kernelement 4 verbundenes Weichmaterial gebildet wird, welches bevorzugt ein thermoplastisches Elastomer ist, dass eine geringere Shore-Härte als das Kernmaterial des Kernelements 4 hat und gummielas tisch verformbar ist, beispielsweise TPU.

Das Kernelement 4, welches in Figur 6 einzeln ohne das Kontaktelement 5 gezeigt ist, weist radial nach innen in die Lageraufnahme 32 vorspringende Stützelemente 41 auf, die über den Umfang verteilt versetzt angeordnet sind. Die Stützelemente 41 sind zumindest teilweise von dem Weichmaterial des Kontaktelements 5 umgeben, und stehen radial darüber vor, so dass der Lagerring 260 im montierten zustand gemäß Figur 3a ausschließlich oder zumin dest überwiegend mit dem Weichmaterial des Kontaktelements 4 verbunden ist. Das Weich material 5 erstreckt sich weiterhin auch in Richtung der Lagerbohrung 31 und kann somit den Bereich zwischen Lageraufnahme 32 und Lagerbohrung 31 zumindest teilweise einnehmen, wie in Figur 4 in der Teilschnittansicht dargestellt ist. Die Lagerbohrung 31 ist in dem Kernelement 4 ausgebildet. Die Lagerbohrung 31 kann zu mindest teilweise, beispielsweise im Eingriffsbereich des Achsbolzens 27, das Weichmaterial umfassen.

In einer in dem Kernelement 4 von der Antriebsachse A aus gesehen radial nach außen hin offenen Öffnung 42 ist ein Anschlagdämpfer 51 angeordnet, der als weiteres Kontaktelement ebenfalls aus dem vorgenannten Weichmaterial ausgebildet und ebenfalls im Zweikompo- nenten-Spritzguss mit dem Kernelement 4 verbunden ist. Wie in Figur 10a dargestellt, die einen Schnitt quer zur Antriebsachse A durch den Schwenkhebel 3 zeigt, fließt die Weich komponente durch die Aussparungen im Bereich der Öffnung 42 und erstreckt sich weiter einstückig entlang der Innenumfangsfläche der Lageraufnahme 32 sowie bis ins Innere des Schwenklagers.

Der Anschlagdämpfer 51 steht kalottenförmig gewölbt von dem Schwenkhebel 3 nach außen vor, wie deutlich in dem in Figur 7 gezeigten Längsschnitt in Richtung der Antriebsachse A erkennbar ist.

Aus Figur 7 ist weiterhin entnehmbar, dass die Öffnung 42 in dem Kernelement 4 von außen bis in die Lageraufnahme 32 durchgeht, d.h. radial in die Innenwandung der Lageraufnahme- Öffnung einmündet. Dabei ist der Anschlagkörper 51 durch die Öffnung 42 hindurch ein stückig mit dem Kontaktelement 5 an der Innenwand der Lageraufnahme 32 verbunden. Mit anderen Worten wird der Anschlagkörper 51 durch eine radial vorstehende, einstückige Aus formung des Kontaktelements 5 gebildet.

Zwischen dem Anschlagkörper 51 und dem Gehäuse 21 kann ein Vorspannelement 6 ange ordnet sein. Dieses kann feder- oder gummielastisch ausgebildet sein und über den An schlagdämpfer 51 eine gegen das Schneckenrad 22 gerichtete Vorspannkraft auf den Schwenkhebel 3 ausüben.

Figuren 9 und 10 zeigen axiale Ansichten des Schwenkhebels 3. Auf der in Figur 9 dem Be trachter zugewandten, bzw. der in Figur 10 abgewandten Stirnseite weist das Kernelement 4 von außen radial in die Lageraufnahme 32 vorstehende Positionierelemente 43 auf, gegen die das Lager 26 im montierten Zustand axial anliegt. Bezugszeichenliste

1 Lenkwelle

10 Eingangswelle

12 Ausgangswelle

100 Kraftfahrzeuglenkung

102 Lenkrad

103 Lenkgetriebe

104 Lenkritzel

106 Zahnstange

108 Spurstange

110 Rad

112 Hilfskraftunterstützung 114 Hilfskraftunterstützung 116 Hilfskraftunterstützung

118 Drehmomentsensor 118’ Drehmomentsensor

119 Drehstab

120 Gelenk

2 Getriebe

21 Gehäuse

22 Schneckenrad

23 Schnecke

24 Motor

25 Lager

26 Lager

260 Lagerring

27 Achsbolzen

28 Federelement

3 Schwenkhebel

31 Lagerbohrung

32 Lageraufnahme

4 Kernelement

41 Stützelemente

42 Öffnung

43 Positionierelemente

5 Kontaktelement

51 Anschlagdämpfer

6 Vorspannelement

A Antriebsachse 5 L Längsachse

S Schwenkachse