DE102004061834A1

DE102004061834A1 - Steering gear for a vehicle comprises a rotation-translation drive formed by a spindle nut which twists on a gear spindle and in the direction of the spindle longitudinal axis via a first adjusting element while maintaining its position

Info

Publication number: DE102004061834A1
Application number: DE200410061834
Authority: DE
Inventors: Roland Schmidt
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-07-06

Abstract

Steering gear comprises a rotation-translation drive formed by a spindle nut which twists on a gear spindle and in the direction of the spindle longitudinal axis via a first adjusting element while maintaining its position. A further translatory displacement of the drive spindle is produced in interaction with the spindle nut by a second adjusting element. Preferred Features: An electric motor producing an adjusting movement is provided on the first adjusting element and/or on the second adjusting element.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe mit Überlagerungslenkung für ein zweispuriges Fahrzeug, mit einem Rotations-Translations-Trieb, mit dem eine Drehbewegung einer Lenkhandhabe in eine translatorische Bewegung einer Getriebe-Spindel gewandelt werden kann, an deren Enden direkt oder indirekt an den lenkbaren Fahrzeug-Rädern geeignet angreifende Spurstangen angelenkt sind, sowie mit einer Überlagerungseinrichtung, mit welcher die Getriebe-Spindel gegenüber der durch die Lenkhandhabe vorgegebenen Position weiter translatorisch verlagert werden kann.The The invention relates to a steering gear with superposition steering for a two-lane Vehicle, with a rotation-translation drive, with which a rotational movement a steering handle in a translational movement of a gear spindle can be converted at the ends directly or indirectly to the steerable vehicle wheels suitably attacking tie rods are articulated, as well as with an overlay device, with which the gear spindle relative to the by the steering handle predetermined position can be further translated translationally.

Heutige Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, sind in der Regel mit einer Lenkhandhabe bzw. einem Lenkrad versehen, das mechanisch mit lenkbaren Fahrzeugrädern zwangsgekoppelt ist. Ferner ist eine Lenkunterstützungseinrichtung (Servounterstützung) vorgesehen, mit der hydraulisch oder elektrohydraulisch oder elektromechanisch die Betätigung des Lenkmechanismus in Reaktion auf die Drehung der Lenkhandhabe unterstützt wird. Dadurch ist der Kraftaufwand für einen Fahrer des Fahrzeugs beim Lenken verringert. Die Lenkunterstützungseinrichtung ist oftmals als Hydraulikzylinder gestaltet, der im Mittelbereich eines zugehörigen Lenkmechanismus angeordnet ist und dort eine translatorische Bewegung eines Elements des Mechanismus unterstützt.today Vehicles, especially passenger cars, are usually with a steering handle or a steering wheel provided mechanically with steerable vehicle wheels is positively coupled. Furthermore, a steering assistance device (power assistance) is provided, with the hydraulic or electro-hydraulic or electromechanical the operation the steering mechanism in response to the rotation of the steering handle supports becomes. This is the effort for a driver of the vehicle reduced when steering. The steering assistance device is often designed as a hydraulic cylinder, in the central region of an associated steering mechanism is arranged and there is a translational movement of an element of the mechanism.

Es sind ferner Überlagerungslenkungen bekannt, mittels denen dem vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel unter bestimmten Betriebszuständen des zugehörigen Fahrzeugs eine weitere Lenkbewegung mittels eines Aktuators überlagert werden kann. Die zusätzliche Lenkbewegung wird durch einen Regler definiert und dient beispielsweise zur Erhöhung der Stabilität und Agilität des Fahrzeugs, zur Kompensation von Störgrößen und zur Anpassung der Radlenkwinkel als Funktion der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs.It are also overlay steering known, by means of which the driver specified by the steering angle certain operating conditions of the associated Vehicle superimposed on a further steering movement by means of an actuator can be. The additional Steering motion is defined by a controller and is used, for example to increase stability and agility of the vehicle, to compensate for disturbances and to adjust the wheel steering angle as a function of the driving speed of the vehicle.

Aus der DE 197 45 733 A1 ist eine solche Überlagerungslenkung bekannt, bei der das gesamte Gehäuse eines Lenkgetriebes relativ zum Fahrzeug verschoben werden kann, um eine daraus resultierende, überlagerte lineare Bewegung einer Spurstange hervorzurufen. Das Verschieben des Gehäuses geschieht bspw. mittels einer Zylinder-Kolben-Anordnung, die außen an dem Gehäuse ansetzt und gegenüber dem restlichen Fahrzeug abgestützt ist. Auf diese Weise kann die Relativbewegung zwischen Gehäuse und Fahrzeug erreicht werden. Aus der DE 101 59 700 A1 ist ferner ein Überlagerungsgetriebe für eine Überlagerungslenkung bekannt, bei dem durch das Überlagerungsgetriebe eine vom Fahrer eingegebene Rotationsbewegung zwischen einem Lenkrad und einem Lenkgetriebe mittels eines ersten Rotations/Translations-Triebes in eine translatorische Bewegung umgewandelt und dieser Translationsbewegung mittels eines zweiten Rotations/Translations-Triebes eine weitere Bewegung überlagert wird.From the DE 197 45 733 A1 Such a superposition steering is known in which the entire housing of a steering gear can be moved relative to the vehicle to cause a resulting superimposed linear movement of a tie rod. The displacement of the housing is done, for example, by means of a cylinder-piston assembly, which attaches to the outside of the housing and is supported relative to the rest of the vehicle. In this way, the relative movement between the housing and the vehicle can be achieved. From the DE 101 59 700 A1 Furthermore, a superposition gear for a superposition steering is known in which converted by the superposition gear input by the driver rotational movement between a steering wheel and a steering gear by means of a first rotation / translation drive in a translational movement and this translational movement by means of a second rotation / translation drive a further movement is superimposed.

Bei diesen bekannten Überlagerungslenkungen wird durch den Einbau des Überlagerungsgetriebes im Lenkungsstrang zusätzlicher Bauraum benötigt, was teilweise zu erheblichen Package-Problemen führt, weshalb hiermit ein demgegenüber verbessertes Lenkgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigt werden soll (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).at these known overlay steering is due to the installation of the superposition gear in the steering column additional Space required, which sometimes leads to significant package problems, which is why this on the other hand improved Steering gear can be shown according to the preamble of claim 1 should (= object of the present invention).

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotations-Translations-Trieb durch eine auf der Getriebe-Spindel gewindeartig verdrehbare Spindel-Mutter gebildet ist, die über ein erstes Stellelement unter Beibehaltung ihrer Position in Richtung der Spindel-Längsachse betrachtet um diese Längsachse verdrehbar ist, während eine weitere translatorische Verlagerung der Getriebe-Spindel im Zusammenwirken mit der Spindel-Mutter durch ein zweites Stellelement erzeugbar ist, das entweder bei gegen Verdrehen um ihre Längsachse gesicherter Getriebe-Spindel eine Längsverlagerung der Spindel-Mutter in Richtung der Spindel-Längsachse erzeugen oder bei gegen eine Längsverlagerung gesicherter Spindel-Mutter eine Rotationsbewegung der Getriebe-Spindel um ihre Längsachse bewirken kann, wobei am ersten Stellelement und/oder am zweiten Stellelement ein dessen jeweilige Verstellbewegung hervorrufender oder zumindest unterstützender Elektromotor vorgesehen ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.The solution This object is characterized in that the rotation-translation drive through a spindle-nut rotatable on the gear spindle spindle nut is formed over a first actuator while maintaining its position in the direction the spindle longitudinal axis considered around this longitudinal axis is rotatable while a further translational displacement of the gear spindle in Cooperation with the spindle nut through a second actuator can be generated, either against twisting around its longitudinal axis secured gear spindle a longitudinal displacement of the spindle nut in the direction of the spindle longitudinal axis generate or at against a longitudinal displacement secured spindle nut a rotational movement of the gear spindle around its longitudinal axis can cause, wherein on the first control element and / or on the second Actuator one whose respective adjusting movement induufender or at least supportive Electric motor is provided. Advantageous training and further education are content of the subclaims.

Mit den soweit vorgeschlagenen Merkmalen ist es möglich, sowohl die Einleitung der Drehbewegung der Lenkhandhabe und somit des Fahrer-Lenkwunsches als auch die Einleitung eines diesem überlagerten Lenkwinkels zumindest funktional quasi in einem einzigen Bauelement zusammenzufassen, nämlich in der so genannten Spindel-Mutter, die auf der Getriebe-Spindel, deren Längsverschiebung über die besagten Spurstangen an die lenkbaren Fahrzeug-Räder weitergegeben wird, gewindeartig verdrehbar ist. Diese „gewindeartige Verdrehbarkeit" stellt also eine Schraubbewegung mit einer gewissen Steigung dar, d.h. eine Kombination aus einer Verdrehung um die Längsachse der Getriebe-Spindel und einer Translation in Richtung derselben. Dabei kann diese „gewindeartige Verdrehbarkeit" durch übliche Konstruktionselemente bzw. Bauweisen umgesetzt sein, bevorzugt wird hierfür jedoch ein Kugelgewindetrieb zwischen der Getriebe-Spindel und der Spindel-Mutter, die hierfür eine gewisse Längserstreckung aufweisen kann bzw. sollte, vorgeschlagen.With the features proposed so far, it is possible to summarize both the initiation of the rotational movement of the steering handle and thus the driver's steering request as well as the introduction of this superimposed steering angle, at least functionally quasi in a single component, namely in the so-called spindle nut on the gear spindle whose longitudinal displacement is passed over the said tie rods to the steerable vehicle wheels, is thread-like rotatable. This "thread-like twistability" thus represents a screwing movement with a certain pitch, ie a combination of a rotation about the longitudinal axis of the gear spindle and a translation in the direction of the same, whereby this "thread-like twistability" can be implemented by conventional construction elements or construction methods However, this is preferably a Kugelge wind operation between the gear spindle and the spindle nut, which may or should have a certain longitudinal extent for this purpose, proposed.

Nun kann also die auf der Getriebe-Spindel gewindeartig verdrehbare Spindel-Mutter mittels eines ersten Stellelementes um die Spindel-Längsachse verdreht werden, was eine translatorische Verlagerung dieser Getriebe-Spindel und letztlich somit einen gewünschten Lenkeinschlag der lenkbaren Räder hervorruft. Dabei kann – wie auch in den Unteransprüchen näher ausgeführt ist – die Verdrehung der Spindel-Mutter über ein geeignetes Getriebe letztlich von der Lenkhandhabe veranlasst werden, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform die Lenksäule bzw. Lenkspindel der Lenkhandhabe (= des Lenkrades) über ein als Kegelrad-Tellerrad-Getriebe ausgebildetes Zahnradgetriebe mit dem ersten Stellelement zusammenwirkt, das ein mit einem der Lenkspindel zugeordneten Tellerrad kämmendes Kegelrad aufweist. Da dieses Stellelement im Hinblick auf die Lenksäule bzw. das damit verbundene Kegelrad-Tellerrad-Getriebe seine Position in Richtung der Längsachse der Getriebe-Spindel nicht verändern sollte, soll somit zumindest das Kegelrad des ersten Stellelements, bevorzugt jedoch das gesamte erste Stellelement gegenüber der Spindel-Mutter längsverlagerbar, dabei jedoch drehfest sein. Dies ist bevorzugt mittels einer entsprechenden Kerbverzahnung zwischen der Spindel-Mutter und dem konzentrisch auf dieser angeordneten ersten Stellelement umgesetzt. Alternativ oder zusätzlich kann das erste Stellelement mittels eines Elektromotors bzw. zumindest mit dessen Unterstützung in eine Drehbewegung um die Spindel-Längsachse versetzt werden. Im letztgenannten Fall dient der Elektromotor als Servomotor und unterstützt somit den Fahrer beim Aufbringen des erforderlichen Lenkmoments (wobei der gewünschte Lenkwinkel von der Lenkhandhabe über das genannte Tellerrad-Kegelrad- Getriebe an das erste Stellelement und von diesem über die Spindel-Mutter zur Getriebe-Spindel geleitet wird), während im erstgenannten Fall über den Elektromotor ein dem Fahrer-Lenkwunsch überlagerter Lenkwinkel in das Lenkgetriebe eingeleitet werden kann. Grundsätzlich kann dabei der besagte Elektromotor das erste Stellelement auf unterschiedliche Weise verdrehen, so bspw. unter Zwischenschaltung eines endlosen Zugmittelgetriebes.Now So it can be twisted on the gear spindle thread-like Spindle nut by means of a first adjusting element about the spindle longitudinal axis be twisted, causing a translational displacement of this gear spindle and ultimately a desired one Steering of the steerable wheels causes. It can - like also in the dependent claims is detailed - the rotation the spindle nut over a suitable transmission ultimately caused by the steering handle be in a preferred embodiment, the steering column or Steering spindle of the steering handle (= the steering wheel) as a bevel gear crown gear trained gear transmission cooperates with the first actuating element, the a with one of the steering shaft associated ring gear meshing Has bevel gear. Since this actuator with respect to the steering column or the associated bevel gear and crown gear position in the direction of the longitudinal axis the gear spindle should not change, should therefore at least the bevel gear of the first actuator, preferably However, the entire first actuator relative to the spindle nut longitudinally displaceable, but be rotatable. This is preferred by means of a corresponding Serration between the spindle nut and the concentric up implemented this arranged first control element. Alternatively or additionally can the first actuator by means of an electric motor or at least with its support in a rotational movement about the spindle longitudinal axis be offset. In the latter case, the electric motor serves as Servomotor and supported thus the driver when applying the required steering torque (where the desired Steering angle of the steering handle on the called crown gear bevel gear to the first actuator and from this over the spindle nut is routed to the gear spindle) while in the the former case the electric motor a driver steering request superimposed steering angle in the Steering gear can be initiated. Basically, the said Electric motor to turn the first actuator in different ways, so for example. With the interposition of an endless traction mechanism.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass, wenn von einer Einleitung eines dem Fahrer-Lenkwunsch überlagerten Lenkwinkels die Rede ist, nicht zwangsweise eine Änderung des Fahrer-Lenkwunsches vorliegen muss. Vielmehr kann auch dann, wenn der Fahrer seine Lenkhandhabe, d.h. sein Lenkrad bspw. in Mittelstellung festhält, über die Überlagerungseinrichtung ein „zusätzlicher" Lenkwinkel in das Lenkgetriebe eingeleitet bzw. in diesem erzeugt und über eine entsprechende translatorische Verlagerung der Getriebe-Spindel und somit der daran angelenkten Spurstangen an die lenkbaren Fahrzeug-Räder weitergeleitet werden.At This point should be noted that if from an introduction a driver steering request superimposed Lenkwinkels is not necessarily a change the driver steering request must be present. Rather, even then, when the driver has his steering handle, i. his steering wheel, for example, in the middle position holds over the overlay device an "additional" steering angle in the Steering introduced or generated in this and a corresponding translational displacement of the gear spindle and Thus, the articulated tie rods on the steerable vehicle wheels forwarded become.

An der besagten Spindel-Mutter kann nun neben dem ersten Stellelement alternativ oder zusätzlich noch ein zweites Stellelement direkt oder indirekt angreifen. Falls der vom Fahrer vorgegebene Lenkwunsch über das erste Stellelement eingeleitet wird, so kann ein bereits genannter Überlagerungs-Lenkwinkel über das zweite Stellelement eingeleitet bzw. umgesetzt werden. Erfolgt hingegen letzteres über das erste Stellelement, so kann über das zweite Stellelement die Einleitung bzw. Umsetzung des Fahrer-Lenkwunsches erfolgen. Dabei bestehen für die Einleitung bzw. Umsetzung einer Lenkbewegung über das zweite Stellelement abermals verschiedene Möglichkeiten.At said spindle nut can now next to the first actuator alternatively or additionally still attack a second actuator directly or indirectly. If the driver's desired steering on the first actuator is initiated, so can an already mentioned superposition steering angle over the second actuator introduced or implemented. If the latter is done via the first actuator, so can over the second actuator the initiation or implementation of the driver steering request respectively. There are for the initiation or implementation of a steering movement over the second actuator again different ways.

Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform kann das zweite Stellelement über ein vorzugsweise an einer Stirnseite der Spindel-Mutter gegenüber dieser drehbar angelenktes Schiebestück auf die Spindel-Mutter einwirken bzw. diese in Richtung der Spindel-Längsachse translatorisch verlagern. An diesem Schiebestück kann beispielsweise abermals über einen Spindeltrieb ein Elektromotor angreifen; alternativ jedoch auch bspw. eine Zahnstange, die mit einem von der Lenkhandhabe des Fahrers betätigten Ritzel zusammenwirkt. Nach einer zweiten Ausführungsform kann die Getriebe-Spindel durch das zweite Stellelement um ihre Längsachse verdreht werden, was dann in Zusammenwirken mit der Spindel-Mutter eine entsprechend gewünschte translatorische Verlagerung der Getriebe-Spindel hervorruft. Selbstverständlich muss im Falle einer verdrehbaren Getriebe-Spindel die Verbindung zwischen dieser und den die translatorische Verlagerung der Getriebe-Spindel auf die lenkbaren Fzg.-Räder übertragenden Spurstangen eine entsprechende, die Drehbewegung der Getriebe-Spindel nicht übertragende Verbindung vorgesehen sein. Um eine Verdrehung der Getriebe-Spindel zu erzeugen, kann dabei das zweite Stellelement in Form eines von einem Elektromotor angetriebenen Mitnahmeelements auf die Getriebe-Spindel einwirken, und zwar bevorzugt als sog. Überlagerungseinrichtung, mit der dem Fahrer-Lenkwunsch ein zusätzlicher Lenkwinkel überlagert werden kann.To a first preferred embodiment can the second actuator over a preferably on an end face of the spindle nut relative to this rotatably hinged sliding piece acting on the spindle nut or these in the direction of the spindle longitudinal axis shift translationally. At this sliding piece, for example, again over a Spindle drive an electric motor attack; alternatively, however, too For example, a rack, with one of the driver's steering handle actuated Pinion interacts. According to a second embodiment, the gear spindle by the second control element about its longitudinal axis be twisted, which then in cooperation with the spindle nut a correspondingly desired translational displacement of the gear spindle causes. Of course you have to in the case of a rotatable gear spindle, the connection between this and the translational displacement of the gear spindle the steerable Fzg. wheels transferring Tie rods a corresponding, the rotational movement of the gear spindle not transferring Provided connection. To create a rotation of the gear spindle, can be the second actuator in the form of one of an electric motor driven entrainment element acting on the transmission spindle, preferably as so-called overlay device, superimposed with the driver steering request an additional steering angle can be.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert, die in den beigefügten 1, 2 jeweils in einem leicht perspektivischen Teil-Schnitt dargestellt sind. Dabei sind in beiden Figuren gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.In the following the invention with reference to two preferred embodiments will be further explained in the attached 1 . 2 are each shown in a slightly perspective part-section. In this case, the same elements in both figures are identified by the same reference numerals.

In beiden Figuren dargestellt ist eine Überlagerungslenkung 10 mit einem in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 16 gekennzeichneten Lenkgetriebe für eine Fahrzeug-Lenkung für ein zweispuriges Kfz, insbesondere einen Personenkraftwagen. Das Lenkgetriebe 16 ist mit einer sog. Überlagerungseinrichtung 56 ausgestattet, mit der einem vom Fahrer des Fahrzeugs mit seinem hier nicht dargestellten Lenkrad (= Lenkhandhabe) vorgegebenen Lenkwunsch ein zusätzlicher Lenkwinkel überlagert werden kann. Das Lenkgetriebe 16 weist insbesondere eine Getriebe-Spindel 32 auf, die deren im wesentlichen in Fzg.-Querrichtung ausgerichteten Längsachse 33 translatorisch verschiebbar ist. An den beiden Enden dieser Getriebe-Spindel 32 sind sog. Spurstangen angelenkt (nicht gezeigt), die geeignet mit den lenkbaren Vorder-Rädern des Fahrzeugs verbunden sind und diese bei einer Längsverschiebung der Getriebe-Spindel 32 entsprechend einschlagen bzw. lenken. Insofern entspricht die Getriebe-Spindel 32 einer Zahnstange einer üblichen Zahnstangen-Lenkung, bei der mit der Zahnstange ein vom Fahrer mit seinem Lenkrad betätigtes Ritzel kämmt.Shown in both figures is an overlay delay steering 10 with a reference in its entirety 16 characterized steering gear for a vehicle steering for a two-lane vehicle, in particular a passenger car. The steering gear 16 is with a so-called overlay device 56 equipped with the one of the driver of the vehicle with his steering wheel (steering handle not shown here) predetermined steering request an additional steering angle can be superimposed. The steering gear 16 in particular has a gear spindle 32 on, whose substantially aligned in Fzg.-transverse direction longitudinal axis 33 is translationally displaceable. At the two ends of this gear spindle 32 are so-called. Tie rods articulated (not shown), which are suitably connected to the steerable front wheels of the vehicle and this at a longitudinal displacement of the gear spindle 32 hit or steer accordingly. In this respect, the gear spindle corresponds 32 a rack of a conventional rack-and-pinion steering, in which the rack meshes with a pinion actuated by the driver with his steering wheel.

Die Getriebe-Spindel 32 ist in einem Gehäuse 22 des Lenkgetriebes 16 längsverschiebbar geführt. In einem Teilabschnitt ist dieses Gehäuse 22 erweitert und nimmt eine sog. Spindel-Mutter 28 auf, die gewindeartig auf der Getriebe-Spindel 32 angeordnet ist bzw. mit dieser zusammenwirkt. Diese Spindel-Mutter 28 ist also gewindeartig unter translatorischer Relativ-Bewegung gegenüber der Getriebe-Spindel 32 verdrehbar, was hier durch ein Kugelgewindetrieb 30 realisiert ist.The gear spindle 32 is in a housing 22 of the steering gear 16 guided longitudinally displaceable. In a subsection is this housing 22 extends and takes a so-called spindle nut 28 on, the thread-like on the gear spindle 32 is arranged or cooperates with this. This spindle nut 28 is thus thread-like under translational relative movement relative to the gear spindle 32 rotatable, what here by a ball screw 30 is realized.

Im weiteren zunächst nur auf das Ausführungsbeispiel nach 1 eingehend ist die Getriebe-Spindel 32 nur längsverschiebbar, nicht jedoch um ihre Längsachse 33 verdrehbar im Gehäuse 22 geführt, und zwar über eine sog. Verdrehsicherungs-Nut 23.In the following, only the exemplary embodiment follows 1 incoming is the gear spindle 32 only longitudinally displaceable, but not about its longitudinal axis 33 rotatable in the housing 22 guided, via a so-called. Anti-rotation groove 23 ,

Auf der Spindel-Mutter 28 ist außenseitig und diese dabei konzentrisch umgebend ein sog. erstes Stellelement 19 angeordnet, das drehfest, jedoch in Richtung der Spindel-Längsachse 33 längsverlagerbar mit der Spindel-Mutter 28 zusammenwirkt. Dieses erste Stellelement 19 ist über ein Kugellager 24 oder dgl. im Gehäuse 22 drehbar gelagert. Die Getriebe-Spindel 32 bildet mit der Spindel-Mutter 28 und dem ersten Stellelement 19 eine sog. Mutter-Spindel-Anordnung 26.On the spindle nut 28 is outside and this while concentrically surrounding a so-called. First actuator 19 arranged non-rotatably, but in the direction of the spindle longitudinal axis 33 longitudinally displaceable with the spindle nut 28 interacts. This first control element 19 is about a ball bearing 24 or the like. In the housing 22 rotatably mounted. The gear spindle 32 forms with the spindle nut 28 and the first actuator 19 a so-called nut-spindle arrangement 26 ,

Auf der Oberfläche bzw. dem Umfang des ersten Stellelements 19 ist ein Zahnrad-Getriebeelement in Form eines Kegelrads 20 herausgearbeitet. Dieses Kegelrad 20 kämmt mit einem entsprechenden Kegelrad oder Tellerrad 18, das über eine Lenksäule 14 (auch oder genauer Lenkspindel genannt) mit dem nicht gezeigten Lenkrad (des Fahrers) verbunden ist. Ferner bzw. neben dem Kegelrad 20 ist auf dem ersten Stellelement 19 eine Abwälzfläche für einen Zahnriemen 35 oder dgl., d.h. allgemein für ein endloses Zugmittelgetriebe (für das ebenfalls die Bezugsziffer 35 verwendet wird), vorgesehen, der bzw. das von einem Elektromotor 37 geeignet angetrieben wird. Dieser Elektromotor 37 fungiert zusammen mit dem Zahnriemen 35 als Lenkunterstützungseinrichtung 34 und kann somit geeignet angesteuert ein Servomoment aufbringen, das den Fahrer beim Lenken, d.h. beim Einstellen eines gewünschten Lenkwinkels über das Tellerrad 18 unterstützt.On the surface or the circumference of the first actuating element 19 is a gear transmission element in the form of a bevel gear 20 worked out. This bevel gear 20 meshes with a corresponding bevel or ring gear 18 that has a steering column 14 (Also called steering shaft or more accurate) with the steering wheel, not shown, (the driver) is connected. Further or next to the bevel gear 20 is on the first actuator 19 a rolling surface for a toothed belt 35 or the like., ie in general for an endless traction mechanism (for which also the reference numeral 35 is used) provided by an electric motor 37 is suitably driven. This electric motor 37 acts together with the timing belt 35 as steering assistance device 34 and can thus suitably driven to apply a servo torque, the driver when steering, ie when setting a desired steering angle on the ring gear 18 supported.

Im weiteren wird nun die sog. Überlagerungseinrichtung 56 der Überlagerungslenkung 10 nach 1 erläutert. An der rechtsseitigen Stirnseite der Spindel-Mutter 28 ist über ein nicht näher dargestelltes Drehlager 70 ein Schiebestück 55 angebunden, das eine gewindeartige Durchgangsöffnung für eine (weitere) Gewinde-Spindel 57 aufweist, die von einem (weiteren) Elektromotor 59 angetrieben, d.h. in Rotation versetzt werden kann. Dieser Elektromotor 49 ist (übrigens ebenso wie der als Servomotor fungierende andere Elektromotor 37) starr am Gehäuse 22 des Lenkgetriebes 16 befestigt. Das genannte Drehlager 70 wird somit benötigt, um eine weiter oben geschilderte Verdrehung der Spindel-Mutter 28 (in Verbindung mit einer Umsetzung eines Fahrer-Lenkwunsches) zu ermöglichen.In the following, now the so-called. Overlay device 56 the superposition steering 10 to 1 explained. On the right-hand end of the spindle nut 28 is about a not-shown pivot bearing 70 a sliding piece 55 connected, which is a thread-like passage opening for a (further) threaded spindle 57 that of a (further) electric motor 59 driven, that can be set in rotation. This electric motor 49 is (by the way, as well as acting as a servomotor other electric motor 37 ) rigidly on the housing 22 of the steering gear 16 attached. The mentioned pivot bearing 70 is thus needed to a previously described rotation of the spindle nut 28 (in conjunction with an implementation of a driver steering request) to allow.

Nun bewirkt also eine durch eine gezielte Rotation der Gewinde-Spindel 57 hervorgerufene Längsverschiebung des Schiebestücks 55 in Richtung der Spindel-Längsachse 33 eine ebensolche translatorische Verschiebung der Spindel-Mutter 28. Da diese Spindel-Mutter 28 über das erste Stellelement 19 und das Tellerrad 18 an einer Verdrehung um die Spindel-Längsachse 33 gehindert ist, wird also die Getriebe-Spindel 32 über die Eingriffe des Kugelgewindetriebs 30 bei einer Verschiebebewegung der Spindel-Mutter 28 von dieser einfach mitgenommen, so dass letztlich das Schiebestück 55 bzw. der Elektromotor 59 die Getriebe-Spindel 32 translatorisch verlagert, wobei das Schiebestück 55 und der Elektromotor 59 mit der Gewinde-Spindel 57 als sog. zweites Stellelement 53 bezeichnet werden können, das eine gewünschte Verlagerung der Getriebe-Spindel 32 hervorrufen kann.So now causes a by a targeted rotation of the threaded spindle 57 caused longitudinal displacement of the sliding piece 55 in the direction of the spindle longitudinal axis 33 a similar translational displacement of the spindle nut 28 , Because this spindle nut 28 over the first control element 19 and the crown wheel 18 at a rotation about the spindle longitudinal axis 33 is hindered, so is the gear spindle 32 about the interventions of the ball screw 30 during a displacement movement of the spindle nut 28 simply taken away from this, so ultimately the sliding piece 55 or the electric motor 59 the gear spindle 32 translationally displaced, with the sliding piece 55 and the electric motor 59 with the threaded spindle 57 as so-called. Second actuator 53 can be designated, which is a desired displacement of the gear spindle 32 can cause.

Im weiteren auf das Ausführungsbeispiel nach 2 eingehend ist hier die Getriebe-Spindel 32 sowohl längsverschiebbar als auch um ihre Längsachse 33 verdrehbar im Gehäuse 22 geführt. Dies erfordert selbstverständlich in den Übergängen zwischen der Getriebe-Spindel 32 und den bereits genannten Spurstangen geeignete Maßnahmen zur Entkopplung dieser Drehbewegung von der gewünschten (letztlich auf die lenkbaren Räder übertragenen) Spurstangen-Verlagerung, jedoch ist dies hier der Einfachheit halber nicht dargestellt.In the further to the embodiment according to 2 In detail here is the gear spindle 32 both longitudinally displaceable and about its longitudinal axis 33 rotatable in the housing 22 guided. Of course, this requires in the transitions between the gear spindle 32 and the already mentioned tie rods suitable measures for decoupling this rotational movement of the desired (ultimately transmitted to the steerable wheels) tie rod displacement, but this is not shown here for the sake of simplicity.

Hier besteht die Überlagerungseinrichtung 56 abermals aus einem Elektromotor 59 sowie aus einem von diesem über ein endloses Zugmittelgetriebe 61 (in Form eines Zahnriemens oder dgl.) angetriebenen Mitnahmeelement 63, das über eine Kerbverzahnung 65 drehfest jedoch längsverschiebbar auf der Getriebe-Spindel 32 angeordnet ist. Dabei ist selbstverständlich das Mitnahmeelement 63 in Richtung der Spindel-Längsachse 33 ortsfest geführt; hingegen ist – wie funktional erwünscht – die Getriebe-Spindel 32 gegenüber dem Mitnahmeelement 63 in Richtung der Spindel-Längsachse 33 translatorisch verschiebbar, wie an späterer Stelle noch näher erläutert wird.Here is the overlay device 56 again from an electric motor 59 and one of this via an endless traction mechanism 61 (In the form of a toothed belt or the like.) Driven driving element 63 that has a serration 65 rotatably but longitudinally displaceable on the gear spindle 32 is arranged. Of course, the entrainment element 63 in the direction of the spindle longitudinal axis 33 fixed in place; however, as is functionally desirable, the gear spindle 32 opposite the driving element 63 in the direction of the spindle longitudinal axis 33 translationally displaceable, as will be explained in more detail later.

Zunächst sei jedoch auf die gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 1 einfacher gestaltete Spindel-Mutter 28 eingegangen, die hier mit dem ersten Stellelement 19 zu einer Baueinheit zusammengefasst ist. Somit ist die Spindel-Mutter 28 hier gegen eine Längsverlagerung in Richtung der Spindel-Längsachse 33 gesichert, und zwar durch das Kugellager 24 einerseits sowie andererseits durch den Eingriff des auch hier vorgesehenen Tellerrades 18 in das analog 1 auf dem ersten Stellelement 19 vorgesehene Kegelrad 20. Das erste Stellelement 19 ist somit analog dem Ausführungsbeispiel nach 1 zusammen mit der Spindel-Mutter 28 um die Spindel-Längsachse 33 verdrehbar. Da die Spindel-Mutter 28 abermals gewindeartig unter Zwischenschaltung eines Kugelgewindetriebs 30 auf der Getriebe-Spindel 32 gelagert ist und diese über das genannte Mitnahmeelement 63 dann, wenn letzteres stillsteht, gegen Verdrehen gesichert ist, verursacht somit eine durch eine Verdrehbewegung des Tellerrads 18 hervorgerufene Verdrehbewegung des ersten Stellelements 19 eine entsprechende Verschiebung der Getriebe-Spindel 32 in Richtung ihrer Längsachse 33. Selbstverständlich gilt entsprechendes auch dann, wenn eine überlagerte Verdrehbewegung des Mitnahmeelementes 63 und eine daraus resultierende Verdrehbewegung der Getriebe-Spindel 32 stattfindet. Letztere wird dann im Zusammenwirken mit der Spindel-Mutter 28 in eine zusätzliche translatorische Verschiebung der Getriebe-Spindel 32 in Richtung von deren Längsachse 33 umgesetzt.First, however, on the opposite to the embodiment according to 1 simpler designed spindle nut 28 entered here with the first actuator 19 is combined into a structural unit. Thus, the spindle nut 28 here against a longitudinal displacement in the direction of the spindle longitudinal axis 33 secured, through the ball bearing 24 on the one hand, and on the other hand by the engagement of the provided here also Tellerrades 18 in the analog 1 on the first actuator 19 provided bevel gear 20 , The first control element 19 is thus analogous to the embodiment according to 1 together with the spindle nut 28 around the spindle longitudinal axis 33 rotatable. Because the spindle nut 28 again thread-like with the interposition of a ball screw 30 on the gear spindle 32 is stored and this via the said driving element 63 then, when the latter is stationary, secured against rotation, thus causing a by a twisting movement of the ring gear 18 caused rotational movement of the first actuating element 19 a corresponding displacement of the gear spindle 32 in the direction of its longitudinal axis 33 , Of course, the same applies even if a superimposed rotational movement of the driving element 63 and a resulting rotational movement of the gear spindle 32 takes place. The latter is then in cooperation with the spindle nut 28 in an additional translational displacement of the gear spindle 32 in the direction of its longitudinal axis 33 implemented.

Beide Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bzw. diese in ihrer Allgemeinheit zeichnen sich durch einfachen kompakten Aufbau bei gleichzeitig größter funktionaler Zuverlässigkeit aus. Auf einfache Weise können insbesondere auch die beiden Elektromotoren 37 und 59, mit denen ein Servomoment bzw. ein Überlagerungs-Lenkwinkel in das Lenkgetriebe 16 eingeleitet werden, angebracht und zur Wirkung gebracht werden. Insbesondere können diese Elektromotoren derart angeordnet sien, dass das im Fahrzeug eingebaute Lenkgetriebe zur rechten und linken Seite hin annährend den gleichen Bauraumbedarf hat, so dass einfach Linkslenker- bzw. Rechtslenker-Fahrzeuge realisiert werden können.Both embodiments of the present invention and these in their generality are characterized by simple compact design with maximum functional reliability. In a simple way, in particular, the two electric motors 37 and 59 , with which a servo torque or a superposition steering angle in the steering gear 16 be introduced, attached and brought into effect. In particular, these electric motors can be arranged such that the steering gear built into the vehicle has approximately the same space requirement for the right and left sides, so that left-hand drive or right-hand drive vehicles can be easily realized.

Die vom Elektromotor 59 der Überlagerungseinrichtung 56 zu erbringende Leistung ist aufgrund der kleineren Überlagerungswege im Vergleich zum Gesamtweg, den die Getriebe-Spindel 32 zurücklegen kann, eher klein. Dabei wird mit dieser Überlagerungseinrichtung 56 auch ein über dem Lenkwinkel veränderliches Übersetzungsverhältnis realisiert, nachdem das Übersetzungsverhältnis des Kugelgewindetriebs 30 (abweichend von demjenigen mancher Zahnstangen-Lenksysteme) konstant ist. Dabei empfiehlt es sich, die Übersetzung des Kugelgewindetriebs 30 so zu wählen, dass sie der größtmöglichen Lenkübersetzung entspricht, da dann der das Servomoment bereitstellende Elektromotor 37 aufgrund der verringerten Momente kleiner ausgeführt werden kann. Dementsprechend muss der Elektromotor 59 der Überlagerungseinrichtung 56 etwas größer ausgeführt werden, da eine etwas höhere Leistung zu erbringen ist, so dass hiermit eine annähernd gleiche Arbeitsteilung zwischen den beiden Elektromotoren realisierbar ist.The electric motor 59 the superposition device 56 due to the smaller overlay paths compared to the total path, which is the gear spindle 32 can travel, rather small. This is done with this superposition device 56 Also realized via the steering angle variable transmission ratio after the gear ratio of the ball screw 30 (different from that of some rack-and-pinion steering systems) is constant. It is recommended that the translation of the ball screw 30 to choose so that it corresponds to the largest possible steering ratio, because then the servomotor providing the electric motor 37 due to the reduced moments can be made smaller. Accordingly, the electric motor 59 the superposition device 56 be performed slightly larger, since a slightly higher performance is to be provided, so that hereby an approximately equal division of labor between the two electric motors can be realized.

Im übrigen ist in 2 noch eine Sicherheitsverriegelung 67 für den Fall eines Ausfalls der Überlagerungseinrichtung 56 dargestellt, und zwar in Form eines elektromagnetisch initiierbaren Eingriffs in die Kerbverzahnung 65 der Getriebe-Spindel 32, die eine Verdrehung derselben verhindert, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass dies sowie eine Vielzahl weiterer Details durchaus abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.Otherwise, in 2 another security lock 67 in the event of failure of the overlay device 56 shown, in the form of an electromagnetically initiated engagement in the serration 65 the gear spindle 32 , which prevents a rotation of the same, it should be noted that this and a variety of other details quite different from the above explanations may be designed without departing from the content of the claims.

1010: ÜberlagerungslenkungSuperimposed steering
1414: Lenksäule bzw. LenkspindelSteering column or steering shaft
1616: Lenkgetriebesteering gear
1818: Tellerrad bzw. Kegelradcrown or bevel gear
1919: erstes Stellelementfirst actuator
2020: Kegelradbevel gear
2222: Gehäuse (von 16)Housing (from 16 )
2323: Verdrehsicherungsnutanti-rotation
2424: (Kugel-)Lager(Ball-bearing
2626: Mutter-Spindel-AnordnungNut-spindle arrangement
2828: Spindel-MutterScrew-nut
3030: KugelgewindetriebBall Screw
3232: Getriebe-SpindelTransmission spindle
3333: Spindel-LängsachseSpindle longitudinal axis
3434: LenkunterstützungseinrichtungSteering assist means
3535: Zahnriemen/endloses ZugmittelgetriebeTiming Belt / endless traction drives
3737: Elektromotor (von 34)Electric motor (from 34 )
5353: zweites Stellelementsecond actuator
5555: Schiebestücksliding piece
5656: ÜberlagerungseinrichtungSuperposition device
5757: Gewinde-SpindelThreaded spindle
5959: Elektromotor (von 56)Electric motor (from 56 )
6161: Zugmittelgetriebe/ZahnriemenTraction drive / toothed belt
6363: Mitnahmeelementdriving element
6565: Kerbverzahnungserration
6767: Sicherheitsverriegelungsafety lock
7070: Dreh-LagerRotary bearings

Claims

Steering gear with superposition steering for a two-lane vehicle, with a rotation-translation drive, with which a rotational movement of a steering handle in a translational movement of a gear spindle ( 32 ) can be converted at the ends of which are directly or indirectly hinged to the steerable vehicle wheels suitable attacking tie rods, and with a superposition device ( 56 ), with which the gear spindle ( 32 ) can be further translationally displaced relative to the predetermined by the steering handle position, characterized in that the rotation-translation drive by a on the gear spindle ( 32 ) thread-like rotatable spindle nut ( 28 ) is formed, which via a first actuating element ( 19 ) while maintaining its position in the direction of the spindle longitudinal axis ( 33 ) is rotatable about said longitudinal axis, while a further translational displacement of the gear spindle ( 32 ) in cooperation with the spindle nut ( 28 ) by a second actuator ( 53 ), which can be generated either against rotation about its longitudinal axis ( 33 ) secured gear spindle ( 32 ) a longitudinal displacement of the spindle nut ( 28 ) in the direction of the spindle longitudinal axis ( 33 ) or in against a longitudinal displacement secured spindle nut ( 28 ) a rotational movement of the gear spindle ( 32 ) about its longitudinal axis ( 33 ), wherein at the first actuating element ( 19 ) and / or on the second actuator ( 53 ) a whose adjusting movement causing or at least supporting electric motor ( 37 . 59 ) is provided.

Steering gear with superposition steering according to claim 1, characterized in that the first actuating element ( 19 ) on the spindle nut ( 28 ) with respect to this rotationally fixed, but in the direction of the spindle longitudinal axis ( 33 ) is displaceably mounted and via suitable transmission of the steering handle and of a servo motor initiating electric motor ( 37 ) about the spindle longitudinal axis ( 33 ) is rotatable.

Steering gear with superimposed steering system according to claim 2, characterized in that the transmission between a steering column connected to the steering handle ( 14 ) and the first actuator ( 19 ) is formed as bevel gear crown gear transmission.

Steering gear according to one of the preceding claims, characterized in that the gearbox between the servo motor initiating a motor ( 37 ) and the first actuator ( 19 ) an endless traction mechanism ( 35 ).

Steering gear according to one of the preceding claims, characterized in that the superposition device ( 56 ) preferably at the end face of the spindle nut ( 28 ) via a suitable warehouse ( 70 ) rotatably connected sliding piece ( 55 ), which by means of an electric motor ( 59 ) via a further spindle drive in the direction of the longitudinal axis ( 33 ) of the secured against rotation gear spindle ( 32 ) is displaceable.

Steering gear according to one of claims 1-4, characterized in that the superposition device ( 56 ) one of an electric motor ( 59 ) and with the gear spindle ( 32 ) with respect to a rotation of the same via a serration ( 65 ) or the like cooperating entrainment element ( 63 ) having.