Servolenkung

Die Erfindung betrifft eine Servolenkung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Servomotor der ein axial verlagerbares Bauelement über eine in einem Gestell drehbar, aber axial unverschiebbar gelagerte Mutter antreibt, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die DE 103 10 492 A1 beschreibt eine Servolenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem als Elektromotor gebildeten Servomotor, der ein als Schubstange ausgebildetes, axial verlagerbares Bauelement über eine, in einem als Lenkungsgehäuse gebildeten Gestell drehbar, aber axial unverschiebbar gelagerte Mutter antreibt. Der Servomotor und die Schubstange und die Mutter sind mittels eines exzentrischen Lagerringes derart gelagert, dass der Achsabstand zwischen der

Motorwelle des Servomotors und der Schubstange variierbar ist, wodurch eine einfache, rasche Montage der Servolenkung ermöglicht ist.

Das Lenkgetriebegehäuse der bekannten Servolenkung weist einen erhöhten Bau- raumbedarf aufgrund der exzentrischen Lagerung der Mutter in dem Lenkgetriebegehäuse auf und es besteht Optimierungsbedarf in Bezug auf deren Montagezeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Servolenkung zu schaffen, die bei geringem Bauraumbedarf einfach zu montieren und zudem eine Schiefstellung der Schubstange ohne Verspannung der Schubstange in dem Gestell ermöglicht.

Die Aufgabe wird mit einer Servolenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch dass das die Mutter in dem Gestell haltende Lager als Festlager und Radiallager gebildet ist, das sich mit seinem Innenring unmittelbar an der Mutter und mit seinem Außenring unmittelbar an dem Gestell abstützt und ein Element mit elastomeren Eigenschaften, das auf eine Scheibe aufvulkanisiert ist zwischen dem Radiallager und dem Gestell angeordnet ist, ist durch den Entfall des exzentrischen Lagerrings insbesondere der radiale Bauraum der Servolenkung verringert und zudem ein sicher und rasch zu montierendes Element mit geringstem Bauraum geschaffen, das zudem eine Schiefstellung des verlagerbaren Bauelements ermöglicht.

Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Servolenkung liegt die Scheibe des mindestens einen Elements mit elastomeren Eigenschaften oder Dämpfungselements wenigstens teilweise, bevorzugt ganz an axialen Stirnflächen des Außenringes und/oder Innenringes des Radiallagers an. Es ragt bevorzugt um den ganzen Umfang des Radiallagers. Um eine Schwenkbarkeit des Radiallagers zu ermöglichen bzw. zu verbessern, ist es zweckmäßig, eine konvexe Wölbung an dem Außenumfang des Außenringes vorzusehen. Außerdem ist es möglich, dass die Mutter, auf weicher der Innenring sitzt, eine konvexe Wölbung aufweist. Durch die konvexe Wölbung des Außenumfangs des Außenrings und/oder der Mutter lässt sich eine Freistellung des Radiallagers und eine besonders gute Verschwenkbarkeit der Mutter und des axial verlagerbaren Bauelements erreichen. Bei Biegemoment- beanspruchung des axial verlagerbaren Bauelements kann ein Verspannen des Systems - axial verlagerbares Bauelement - Radiallager - Gestell - vermieden werden. Ist an jeder Stirnseite des bevorzugt als Rillenkugellager oder Vierpunktlager gebildeten Radiallagers ein Element mit elastomeren Eigenschaften vorgesehen, so ist bei wechselnden Lasten eine axiale und radiale Dämpfung sowie die Durchführung und Dämpfung der Schwenkbewegung des axial verlagerbaren Bauelements möglich.

Durch die Aufvulkanisierung des Elements mit elastomeren Eigenschaften auf eine bevorzugt aus Metall gebildete Scheibe oder Ringes lässt sich das Element leicht handhaben und klein bauen.

Aufgrund der guten Dämpfungseigenschaften kann das Element mit elastomeren

Eigenschaften aus einem Elastomer oder einem Kunststoff gebildet sein. Es kann auch zweckmäßig sein, eine Metallfeder, beispielsweise eine Wellfeder oder Tellerfeder vorzusehen.

Das axial verlagerbare Bauelement, welches in an sich bekannter Weise über Spurstangen und Radlenkhebel mit lenkbaren Rädern des Kraftfahrzeugs verbunden ist, ist bevorzugt als Spindel oder Zahnstange mit einem Gewindeabschnitt um die als Kugelmutter gebildete Mutter axial unverschieblich gebildet. Es ist Teil einer elektrischen oder hydraulischen Hilfskraftlenkung, in der das Gestell ein Lenkgetriebege- häuse für ein Kugelmutter-Spindelgetriebe oder Kugelmutter-Hydrogetriebe darstellt.

Vorzugsweise ist der Servomotor als Elektromotor gebildet, dessen Motorwelle drehfest mit einer Riemenscheibe verbunden ist und einen Riemen aufweist, der auf einer drehfest auf der Mutter festgelegten Riemenscheibe abläuft. Der Riemen zur Verbindung der beiden Riemenscheiben ist bevorzugt ein Zahnriemen, kann aber auch ein Keilriemen oder Keilrippenriemen sein.

Zur Einstellung der Riemenspannung ist der Servomotor relativ zu der Längsachse des axial verlagerbaren Bauelements und der Mutter radial verschiebbar und fixierbar ausgeführt.

Die Erfindung wird nun näher anhand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben.

Fig. 1 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch ein Lenkgetriebe einer elektrischen Servolenkung.

Fig. 2 zeigt einen weitere Ausführungsform in einem vergrößerten Längsschnitt eines Lenkgetriebes

In Fig. 1 ist ein teilweiser Längsschnitt durch ein als Lenkgetriebegehäuse 17 gebildetes Gestell 4 einer elektrischen Servolenkung 1 gezeigt. Ein elektrischer

Servomotor 2 dient dabei zur Bereitstellung einer Lenkhilfskraft auf ein als Spindel 15 gebildetes, in dem Lenkgehäuse 17 axial verlagerbar gelagertes Bauelement 3. Die Spindel 15 ist über ein Kugelgewindetrieb, bestehend aus einem Kugelgewinde 23 zwischen der Spindel 15 und einer Mutter 5, die um die Spindel 15 rotierbar ange- ordnet ist, mit einem Zahnriemengetriebe 24 mit dem Servomotor 2 verbunden.

Das Zahnriemengetriebe besteht aus einer Riemenscheibe 19, die auf einer Motorwelle 18 des Servomotors 2 festgelegt ist und aus einer Riemenscheibe 21 , die auf der als Kugelmutter 16 gebildeten Mutter 5 festgelegt ist. Ein als Zahnriemen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel gebildeter Riemen 20 verbindet die Riemenscheiben

19, 21. Zur Aufgabe einer Vorspannung auf den Zahnriemen lässt sich nach der Montage des Zahnriemengetriebes und des Kugelgewindetriebs der Servomotor 2 radial zu einer Längsachse 22 des axial verlagerbaren Bauelements 3 verschieben und in seiner Position fixieren. Die Kugelmutter 16 ist axial und radial über einen Innenring 9 und Außenring 10 eines Radiallagers 6, das als Rillenkugellager in dem gezeigten

Ausführungsbeispiel gebildet ist und axial zwischen zwei Anschlägen 25 in einem

Gehäusedeckel 26 des Lenkgetriebegehäuses 17 formschlüssig festgelegt ist, gelagert.

Auf die Spindel 15 werden im Betrieb der Servolenkung 1 Spurstangenkräfte, die abhängig von der Einfederung und weiterer geometrischer und fahrdynamischer Ein- flüsse und Kräfte an gelenkten Rädern des Kraftfahrzeugs sind, Biegemomente und

Querkräfte aufgebracht. Um zwar ein minimales Axialspiel der Spindel 15 in dem Lenkgetriebegehäuse 17 zu gewährleisten aber ein Verklemmen der Spindel 15 unter dem Einfluss der genannten Kräfte zu vermeiden, ist das Radiallager 6 mit einem Lagerring 7, wie einem Außenring 10 des Radiallagers 6 über je ein ringförmiges Element 8 mit elastomeren Eigenschaften an den ringförmigen Anschlägen 25 abgestützt.

Die Elemente 8 mit elstomeren Eigenschaften sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf Metallscheiben 1 1 aufvulkanisierte Gummiringe mit einer größeren Materialdicke im Bereich des Außenrings 10 des Radiallagers 6 als im Bereich der

Wälzkörper des Radiallagers 6. Die Metallscheiben 11 liegen auf dem Umfang der Kugelmutter 16 auf und lassen sich einfach durch Aufschieben auf deren Umfangs- fläche montieren.

Eine Schwenkbeweglichkeit der Spindel 15 kann durch eine geeignete geometrische

Gestaltung der das Radiallager 6 umgebenden Bauteile oder durch die Bauteile des Radiallagers 6 selbst ermöglicht werden. Der Außenring 10 des Radiallagers 6 weist an seinem Außenumfang 13 eine um dessen Umfang reichende konvexe Wölbung 12 auf, die eine Schwenkbeweglichkeit der Spindel 15 ermöglicht.

Eine weitere Ausführungsform ist stark vergrößert in einem Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Servolenkung dargestellt.

Das Gestell 4 weist im Bereich des Radiallagers 6 einen Fortsatz 27 auf. Um die

Herstellungskosten zu verringern ist der Fortsatz 6 stegförmig ausgebildet. Der stegförmige Fortsatz 6 erstreckt sich radial über den inneren Bereich des Gestells 4.

Die axiale Position des Fortsatzes 6 wird durch die axiale Position des Außenrings 10 festgelegt, wobei es von Vorteil ist, den Fortsatz 6 mittig zum Außenring 10 auszurichten.

Des weiteren ist vorgesehen, den Fortsatz 27 dadurch auszubilden, indem zwei frei geschnittene Bereiche 28,29 in das Material des Gestells 4, im Bereich des

Außenrings 10 eingebracht werden. Dies hat den Vorteil, dass der Fortsatz auf

besonders einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden kann und das Gestell 4 ebenso zur Aufnahme der Scheibe 11 beziehungsweise des elastomeren Elements 1 1 vorbereitet ist.

Bezugszeichenliste

- 1 Servolenkung

- 2 Servomotor

- 3 Bauelement, axial verlagerbar

- 4 Gestell

- 5 Mutter

- 6 Radiallager

- 7 Lagerring

- 8 Element mit elastomeren Eigenschaften

- 9 Innenring

-10 Außenring

-11 Scheibe

-12 Wölbung, konvex

-13 Außen umfang

-14 Rillenkugellager

-15 Spindel

-16 Kugelmutter

-17 Lenkgetriebegehäuse

-18 Motorwelle, v.2

-19 Riemenscheibe

-20 Riemen

-21 Riemenscheibe

-22 Längsachse

-23 Kugelgewinde

-24 Zahnriemengetriebe

-25 Anschlag

-26 Gehäusedeckel

-27 Fortsatz

-28 ,29 freigestellte Bereiche