Die Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkung für ein Fahrzeug, insbesondere eine Hilfskraftlenkung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Bewegungsschraube aus einer axial unverschieblich in einem Gestell gelagerten Mutter und einem axial verlagerbaren Bauteil, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die DE 103 04 189 A1 beschreibt eine elektrische Servolenkung für ein Fahrzeug, mit einer Bewegungsschraube aus einer axial unverschieblich in einem Gestell gelagerten Mutter und einem axial verlagerbaren Bauteil, dessen Außengewinde mit einem Muttergewinde der Mutter in Eingriff ist. Ein elektrischer Servomotor ist mit einer Zahnriemenscheibe auf seiner Welle versehen und die Mutter weist eine drehfest mit ihr verbundene, als Zahnriemenscheibe gebildete Scheibe auf, wobei ein Zahnriemen als Zugmittel vorgesehen ist um die Rotationsbewegung der Welle des Servomotors auf die Mutter zu übertragen.

Bei solchen Zugmittelgetrieben sind Radialkräfte auf Motorlager des Servomotors und auch der Mutter der Bewegungsschraube, die häufig als Kugelumlaufmutter gebildet ist, unvermeidbar, da die verwendeten Zahnriemen vorgespannt sein müssen. Das axial verlagerbare Bauteil und der Servomotor werden dadurch über die von dem jeweiligen Unterstützungsmoment abhängigen Kräfte hinaus belastet. Zudem erhöht die Vorspannung des Zahnriemens die Reibung der vorhanden Lagerstellen, was insgesamt die Verschiebekraft der Servolenkung verringert. Ein weiterer Nachteil solcher Servolenkungen gemäß dem Stand der Technik ist, dass durch den

Zahneingriff und durch Schwingungen der nicht in Eingriff mit einer Zahnscheibe befindlichen Bereiche des Zahnriemens das Betriebsgeräusch solcher Servolenkungen unter Umständen angehoben sein kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Servolenkung zu schaffen, deren Betriebsgeräusch auf einfache Weise minimiert ist und die eine geringe Verlustleistung aufweist.

Die Aufgabe wird mit einer elektrischen Servolenkung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Dadurch, dass das Zugmittel aus zumindest einem seil- oder litzenartigen ersten Cord und einem seil- oder litzenartigen zweiten Cord gebildet ist, wobei die Corde so zumindest mittelbar auf der Welle des Servomotors angeordnet sind, dass bei einer Rotation der Antriebswelle ein Cord ohne Schlupf zwischen der Welle und dem Cord zumindest mittelbar auf der Welle aufgewickelt wird und ein Cord abgewickelt wird, ist eine Servolenkung geschaffen, bei der die Drehmomentübertragung von dem

Servomotor auf die Mutter nahezu ohne Vorspannung erfolgen kann und dennoch ein Durchrutschen des antreibenden Cords ausgeschlossen ist. Zudem ist ein

Betriebsgeräusch durch etwaigen Eingriff von Elementen an den Corden, die einen Formschluß zwischen den Corden und der Welle oder Scheibe an der Mutter zur Drehmomentübertragung bewirken könnten, ausgeschlossen.

Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der elektrischen Servolenkung sind die Corde mit jeweils einem ihrer Enden an der Welle des Servomotors festgelegt. Die Befestigung der Enden der Corde kann formschlüssig oder

kraftschlüssig an der Welle oder an einer drehfest mit der Welle verbundenen Scheibe erfolgen. Die Enden der Corde sind hierbei besonders bevorzugt mit axialem Abstand zueinander an der Welle festgelegt, sodass sie sich bei einer Rotation der Welle in die eine oder andere Richtung spiralförmig auf - oder abwickeln können. Die Corde können einzelne, nicht miteinander verbundene Corde sein. Die Corde können aber auch Teil eines endlosen, ringförmigen Zugmittels sein, das um den Umfang der Welle des Servomotors und um den Umfang der drehfest mit der Mutter verbundenen Scheibe geschlungen ist.

Die Corde sind mit einem Restumschlingungswinkel und vorzugsweise mit jeweils einem ihrer Enden auf der antreibenden Welle des Servomotors angeordnet bzw. festgelegt. Bei einer Rotation der Welle des Servomotors wir ein Cord spiralförmig auf der Welle oder auf einer mit dieser drehfest verbundenen Scheibe aufgewickelt und ein Cord von der Welle oder der dahingehenden Scheibe spiralförmig abgewickelt. Der umgekehrte Vorgang ergibt sich bei dem jeweiligen Cord in Bezug auf die drehfest mit der Mutter verbundenen Scheibe.

Um die spiralförmige Aufwicklung des jeweiligen Cords zu unterstützten und somit eine Überlagerung zweier Windungen eines jeweiligen Cordes zu verhindern und einen erhöhten Reibschluß der Corde an der Welle oder an der Scheibe des

Servomotors und/oder der drehfest mit der Mutter verbundenen Scheibe, in der die Corde eingreifen, zu bewirken, ist in einer vorteilhaften Ausführungsform der elektrischen Servolenkung an der Oberfläche der Welle und/oder der Scheiben eine, die spiralförmige Aufwicklung und den Reibschluß unterstützende Geometrie, wie etwa jeweils eine spiralförmig um den Umfang der Welle oder der Scheiben verlaufende Rille, in die die Corde eingelegt sind, vorgesehen.

Die unterstützende Geometrie bewirkt vorzugsweise an der Welle und/oder an den Scheiben einen gleichen Ein- und Auslaufwinkel der Corde. Dies wird vorzugsweise durch gleiche Steigungswinkel der unterstützenden, spiralförmigen Geometrie an der Welle und an der Scheibe bewirkt. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Servolenkung ist zum Schutz der Corde insbesondere vor Rissbildung eine Drehmomentbegrenzungseinrichtung zumindest zwischen der Welle und den Corden und/oder der Scheibe und den Corden angeordnet. Die Drehmomentbegrenzungseinrichtung kann durch eine Rutschkupplung gebildet sein.

Die Corde selbst können eine strukturlose Oberfläche aufweisen und vorzugsweise als an ihrer Oberfläche im Wesentlichen glatte Zuglitzen oder Zugseile gebildet sein. Unter dem Begriff Litze sei hier eine einzige Faser oder ein einziger Zugdraht verstanden, während unter Zugseil eine Mehrzahl an ineinandergeschlungenen Litzen verstanden sei. Zur Bildung eines Zugseiles können auch Litzen aus verschiedenem Material verwandt werden. Die Corde sind bevorzugt mit einem Restumschlingungs- winkel von wenigstens etwa 540 Grad um die Welle oder Scheibe an der Welle des Servomotors gelegt.

Als Material zur Bildung der Corde eignen sich Nichtmetallwerkstoffe oder ein Metall Werkstoff, wie Stahl. Ferner eignen sich beispielsweise auch Seile aus

Aramidfasern, Carbonfasern, UHMWEP-Fasern (ultrahigh-molecular-weigth PE) oder E-Glasfasern und daraus gebildete Rovings oder Gewirke und dergleichen. Zur Bildung der Corde eignet sich ferner eine Mischung der genannten Werkstoffe.

Die Corde weisen in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der elektrischen Servolenkung eine kreisförmige Querschnittsform auf und haben vorzugsweise einen Durchmesser von weniger als 2 mm. Um die Charakteristik des Leistungsangebots des Servomotors an die Charakteristik des Lenkleistungsbedarfes anpassen zu können, müssen durch das so gebildete Zugmittelgetriebe Drehmoment und Drehzahl gewandelt werden.

Lediglich beispielhaft ist einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Servolenkung ein Übersetzungsverhältnis zwischen der Welle des Servomotors und der drehfest mit der Mutter verbundenen Scheibe von 1 : 2 bis 1 : 10 gewählt.

Bezugszeichenliste

1 Servolenkung, elektrisch

2 Bewegungsschraube

3 Gestell

4 Mutter

5 Bauteil, axial verlagerbar

6 Außengewinde

7 Muttergewinde

8 Servomotor

9 Welle

10,10' Scheibe

1 1 Zugmittel

12 Cord, erster

13 Cord, zweiter

14 Geometrie, unterstützend

15 Lenkgetriebegehäuse

16 Zahnstange

17 Radialflansch

18

19

20 Spindelabschnitt

21 Radiallager

22 Gehäusedeckel

23 Zugmittelgetriebe

24,24' Rille Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der Zeichnung näher dargestellt. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen teilweisen, nicht maßstäblichen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße elektrische Servolenkung,

Fig. 2 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Zugmittelgetriebes für eine elektrische Servolenkung wie in Fig. 1 gezeigt.

In Fig. 1 ist in einem Längsschnitt eine als elektrische Zahnstangen-Hilfskraftlenkung gebildete Servolenkung 1 für einen Personenkraftwagen gezeigt. In einem als zylinderförmigen Lenkgetriebegehäuse 15 gebildeten Gestell 3 ist ein als Zahnstange 16 gebildetes, axial verlagerbares Bauteil 5 gelagert. Parallel zu der Zahnstange 16 ist an einem Radialflansch 17 des Lenkgetriebegehäuses 15 ein elektrischer

Servomotor 8 festgelegt. Die Zahnstange 16 kämmt an einem Verzahnungsabschnitt mit einem nicht gezeigten Ritzel an einer Lenkwelle 19 und weist ein Außengewinde 6 an einem Spindelabschnitt 20 auf, welches in Eingriff mit einem Kugelumlaufgewinde oder Muttergewinde 7 einer Mutter 4 ist. Die Mutter 4 und der Spindelabschnitt 20 bilden eine Bewegungsschraube 2. Die Mutter 4 ist drehfest mit einer Scheibe 10 verbunden und über ein Radiallager 21 in einem als Gehäusedeckel 22 gebildeten Gestellteil gelagert.

Auf einer Welle 9 des elektrischen Servomotors 8 ist eine weitere Scheibe 10' festgelegt, die einen geringeren Durchmesser als die Schiebe 10 aufweist. Wie auch die Fig. 2 zeigt, ist ein als endloses Seil gebildetes Zugmittel 1 1 über die beiden Scheiben 10, 10' gezogen und bildet ein im Dehnungsbetrieb ohne Spannmittel betriebenes Zugmittelgetriebe 23. Das Zugmittel 1 1 weist über seine gesamte Länge einen gleichbleibenden, kreisförmigen Querschnitt auf und besteht aus einem hochfesten Kunststofffaser-Seil, dessen erster Cord 12 und zweiter Cord 13 an gegenüberliegenden Enden der Scheibe 10 auf entgegengesetzten Seiten von deren Umfang wegführen.

Um den Umfang beider Scheiben 10, 10' ist eine als spiralförmige Rille 24, 24' mit u- förmiger Querschnittsform gebildete, die Positionierung des Zugmittels 1 1 auf den Scheiben 10,10' unterstützende Geometrie 14 vorgesehen. Das Zugmittel 1 1 ist so oft um den Umfang der jeweiligen Scheibe 10,10' gelegt, dass ein Restumschlingungswinkel von wenigstens 540° erhalten ist. Die Drehmoment- Drehzahlübertragung von der Welle 9 auf die Mutter 4 übernimmt damit ausschließlich immer nur der jeweilige, auf die Welle 9 auflaufende Cord. Bei einer Drehung der Welle 9 nach rechts ist dies der Cord 12. Ein Durchrutschen der antreibenden oder auch der getriebenen Scheibe ist systematisch ausgeschlossen. Die Übertragung des Drehmomentes kann nahezu ohne Vorspannung realisiert werden. Das bei einem Einsatz von Zahnriemen als Zugmittel oft störende Betriebsgeräusch durch den Verzahnungseingriff ist nicht existent. Aufgrund der im Vergleich zu Zahnriementrieben deutlich geringeren Masse der freiliegenden Zugmittelbereiche sind die Resonanzfrequenzen so, dass die sehr weit oberhalb des für ein Lenkgeräusch relevanten Frequenzbereiches liegen.