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DE19743961A1 - Lenkhelfeinrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Lenkhelfeinrichtung für ein Kraftfahrzeug

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Publication number
DE19743961A1
DE19743961A1 DE19743961A DE19743961A DE19743961A1 DE 19743961 A1 DE19743961 A1 DE 19743961A1 DE 19743961 A DE19743961 A DE 19743961A DE 19743961 A DE19743961 A DE 19743961A DE 19743961 A1 DE19743961 A1 DE 19743961A1
Authority
DE
Germany
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gear
steering
electric motor
spur gear
worm
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19743961A
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English (en)
Inventor
Gerd Dipl Ing Speidel
Michael Peetz
Albrecht Dipl Ing Pluschke
Karl-Hans Koehler
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ThyssenKrupp Presta Muelheim GmbH
Original Assignee
Mercedes Benz Lenkungen GmbH
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Publication date
Application filed by Mercedes Benz Lenkungen GmbH filed Critical Mercedes Benz Lenkungen GmbH
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Priority to US09/166,149 priority patent/US6318496B1/en
Publication of DE19743961A1 publication Critical patent/DE19743961A1/de
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    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Gear Transmission (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkhelfeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspru­ ches 1.
Bei einer derartigen üblicherweise auch als Servolenkung be­ zeichneten Lenkhelfeinrichtung wird die vom Fahrer auf das Lenkhandrad ausgeübte Lenkhandkraft mit Hilfe von entspre­ chenden Sensoren detektiert und in einer elektronischen Steu­ ereinrichtung ausgewertet. Die Steuereinrichtung bestimmt dann in Abhängigkeit von der vom Fahrer aufgebrachten Hand­ kraft die notwendige Lenkkraftunterstützung und steuert dem­ entsprechend den Elektromotor dieser Servolenkung.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem für eine derartige Lenkhelfeinrichtung eine besonders zweck­ mäßige Ausführungsform mit geringem Herstellungsaufwand bei guten Steuerungseigenschaften anzugeben.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit einer Lenkhelfein­ richtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung beruht hierbei auf dem allgemeinen Gedanken, die Kraftübertragung zwischen dem als Servoantrieb dienenden Elektromotor und dem durch den Servoantrieb zu un­ terstützenden Lenkgetriebestrang mit Hilfe von zwei elek­ trisch schalt- oder steuerbaren Kupplungen zu bewirken. Dabei sind die Kupplungen bezüglich einer zwischen Elektromotor und Lenkgetriebestrang angeordneten Getriebeanordnung derart an­ geordnet, daß bei gleichbleibender Drehrichtung des Elektro­ motors über die eine Kupplung eine Lenkkraftunterstützung nach links und über die andere Kupplung eine Lenkkraftunter­ stützung nach rechts bewirkt werden kann. Um einen bestimmten Betrag an Lenkkraftunterstützung zu erhalten, steuert die Steuereinheit den zwischen Kupplungseingang und Kupplungsaus­ gang herrschenden Schlupf und/oder das vom Elektromotor auf­ gebrachte Drehmoment. Mit Hilfe dieser Maßnahme kann die Do­ sierung der Lenkkraftunterstützung besonders genau mit der vom Fahrer aufgebrachten Lenkhandkraft korreliert werden und besonders fein eingestellt werden.
Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Lenkhelfeinrich­ tung die Möglichkeit, verschiedene Abhängigkeiten zwischen der vom Fahrer aufgebrachten Lenkhandkraft und der vom Elek­ tromotor über die jeweilige Kupplung und die Getriebeanord­ nung aufgebrachte Lenkunterstützungskraft einzustellen. Damit kann die Kennlinie der Lenkhelfeinrichtung an das jeweilige Fahrzeug und/oder an die Bedürfnisse des jeweiligen Fahrers individuell angepaßt werden. Beispielsweise kann die Servo­ lenkung für eine schwere Limousine besonders leichtgängig und für ein sportlich ambitioniertes Fahrzeug vergleichsweise schwergängig voreingestellt werden. Außerdem besteht die Mög­ lichkeit, die Lenkkraftunterstützung von der jeweiligen Fahr­ situation, insbesondere von der Fahrgeschwindigkeit, abhängig zu machen, so daß beispielsweise zum Rangieren des Fahrzeuges eine besonders große Lenkkraftunterstützung und insbesondere bei einer Autobahnfahrt eine vergleichsweise kleinere Lenk­ kraftunterstützung zur Verfügung steht. Zusätzlich kann die erfindungsgemäße Lenkhelfeinrichtung derart ausgebildet wer­ den, daß sie gleichzeitig als Lenkungsdämpfung dient, wobei das Maß der Dämpfung aufgrund der elektronischen Steuerung voreingestellt werden kann.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Lenkhelfeinrichtung weist die Merkmale des Anspruches 2 auf. Die vorgeschlagenen Maßnahmen bewirken, daß während der Kupplungsvorgänge nur sehr geringe Trägheitsmomente überwun­ den werden müssen, so daß die verwendeten Kupplungen relativ klein dimensioniert sein können. Außerdem kann die Lenk­ helfeinrichtung rasch ansprechen und mit geringem Verschleiß arbeiten.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Lenk­ helfeinrichtung nach der Erfindung werden entsprechend An­ spruch 3 Wirbelstromkupplungen als Kupplungen verwendet. Eine derartige Kupplung weist keine körperliche Verbindung zwi­ schen Kupplungseingang und Kupplungsausgang auf, da die Kraftübertragung über elektromagnetische Kräfte erfolgt. In der Folge verursacht eine derartige Kupplung keine mecha­ nische Reibung und somit keinen Verschleiß, außerdem zeichnet sich eine derartige Kupplung durch eine große Laufruhe aus, da regelmäßig keine Schwingungen übertragen werden können. Andere elektrisch geschaltete Kupplungen, die für die Verwen­ dung in der erfindungsgemäßen Lenkhelfeinrichtung geeignet sind, können beispielsweise Induktionskupplungen bzw. Syn­ chronkupplungen, Magnetpulverkupplungen und Lamellenkupplun­ gen sein.
Entsprechend einer zweckmäßigen Weiterbildung der erfindungs­ gemäßen Lenkhelfeinrichtung können die verwendeten Kraft- oder Drehmomentsensoren entsprechend Anspruch 4 als Wirbel­ strommeßwertgeber ausgebildet sein. Ein derartiger Wirbel­ strommeßwertgeber zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise aus und weist eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Quer­ kräften auf. Außerdem tritt kein mechanischer Verschleiß am Meßwertgeber auf. Ein derartiger Wirbelstrom-Meßwertgeber ist darüber hinaus montagefreundlich und ist in einem großen Tem­ peraturbereich voll funktionsfähig. Andere als Kraft- oder Drehmomentsensoren in Frage kommende Sensoren sind: induktive Wegsensoren, Fotodiodensensoren, Ultraschallsensoren, Licht­ wellensensoren, induktive Winkelgeber, inkrementale Wegmes­ ser, digitalabsolute Wegmesser, Laserinterferometer, Piezo­ sensoren und Dehnungsmeßstreifen.
In den Ansprüchen 5 bis 10 sind besondere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lenkhelfeinrichtung angegeben, wobei grundsätzliche Unterschiede zwischen Ausführungsformen mit einem Schneckentrieb (Ausführungen nach den Ansprüchen 5, 7, 8, 9) und solchen Ausführungeformen ohne Schneckentrieb (Ausführungsformen nach den Ansprüchen 6, 10) bestehen. Wäh­ rend die Ausführungsformen mit Schneckentrieb eine gewisse Selbsthemmung aufweisen, die im wesentlichen wie eine Len­ kungsdämpfung wirken kann, weisen die Ausführungsformen ohne Schneckentrieb eine deutlich geringere Selbsthemmung auf, wo­ durch beispielsweise das Lenkverhalten bei Ausfall der Servo­ unterstützung verbessert werden kann. Im übrigen unterschei­ den sich die Ausführungsformen der Ansprüche 5 bis 10 haupt­ sächlich durch verschiedene Einbaumaße, so daß die Varianten hauptsächlich anhand der am jeweiligen Fahrzeug gegebenen Raumverhältnisse ausgewählt werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung bevorzugter Ausführungsbei­ spiele anhand dieser Zeichnungen, es zeigen, jeweils schema­ tisch,
Fig. 1A bis 1C eine Draufsicht (A) und zwei Seitenansichten (B, C) einer erfindungsgemäßen Lenkhelfein­ richtung im Bereich der Kraftübertragung auf den Lenkgetriebestrang,
Fig. 2A und 2B eine Draufsicht (A) und eine Seitenansicht (B) einer anderen Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Lenkhelfeinrichtung im Bereich der Kraftübertragung auf den Lenkgetriebestrang,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Lenkhelfeinrichtung im Bereich der Kraftübertragung auf den Lenk­ getriebestrang,
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine andere Variante der Lenkhelfeinrichtung nach Erfindung im Bereich der Kraftübertragung auf den Lenkgetriebe­ strang,
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Lenkhelfeinrichtung im Be­ reich der Kraftübertragung auf den Lenkge­ triebestrang und
Fig. 6 eine Draufsicht auf eine andere Variante der erfindungsgemäßen Lenkhelfeinrichtung im Bereich der Kraftübertragung auf den Lenk­ getriebestrang.
Entsprechend den Fig. 1A bis 1C, bei denen Fig. 1A eine Drauf­ sicht, Fig. 1B eine Seitenansicht in Richtung des Pfeiles b und 1C eine Seitenansicht in Richtung des Pfeiles c wiederge­ ben, weist eine erfindungsgemäße Lenkhelfeinrichtung einen Elektromotor 1 auf. An den stirnseitigen Endbereichen einer sich koaxial durch den Elektromotor 1 hindurcherstreckenden, in der Darstellung der Fig. 1A nicht erkennbaren Welle eines Rotors 2 ist an beiden Seiten des Elektromotors 1 jeweils ei­ ne Kupplung 3 bzw. 3' angeordnet. Darüber hinaus ist zweckmä­ ßigerweise an den stirnseitigen Enden des Rotors 2 jeweils ein Stirnzahnrad 4 und 4' drehbar gelagert. Dabei ist der Ein­ gang jeder Kupplung 3 bzw. 3' drehfest mit dem Rotor 2 und der Ausgang der Kupplung 3 bzw. 3' drehfest mit dem jeweils zuge­ ordneten Stirnzahnrad 4 bzw. 4' verbunden.
Das entsprechend Fig. 1A links am Elektromotor 1 angeordnete Stirnzahnrad 4 steht entsprechend Fig. 1B direkt in Wirkein­ griff mit einem weiteren Stirnzahnrad 5, das an einem axialen Ende einer Welle 6 drehfest angebracht ist. Das entsprechend Fig. 1A auf der rechten Seite des Elektromotors 1 angeordnete Stirnzahnrad 4' steht entsprechend Fig. 1C mit einem Zwischen­ stirnzahnrad 7 in Wirkeingriff, das seinerseits mit einem Stirnzahnrad 5' in Wirkeingriff steht, das wiederum an dem an­ deren axialen Ende der Welle 6 drehfest angebracht ist.
Die Welle 6 trägt zwischen ihren axialen Enden drehfest ein Schneckenritzel 8, das über ein Schneckenrad 9 kämmt. Das Schneckenrad 9 ist beispielsweise mit einer Ritzelwelle 10 einer Zahnstange drehfest verbunden, die jeweils Bestandteile eines ein Lenkhandrad und die gelenkten Fahrzeugräder kop­ pelnden Lenkgetriebestranges bilden.
Prinzipiell arbeitet die erfindungsgemäße Lenkhelfeinrichtung wie folgt:
Wenn der Fahrer eine Handkraft auf das Lenkhandrad ausübt, wird diese mechanisch auf die Ritzelwelle 10 des Lenkgetrie­ bestranges übertragen. Beispielsweise sind im Bereich der Ritzelwelle 10 nicht dargestellte Kraft- oder Drehmomentsen­ soren angeordnet, mit denen die vom Fahrer aufgebrachte Kraft sensiert und ein damit korreliertes Signal an eine ebenfalls nicht dargestellte elektronische Steuereinrichtung weiterge­ leitet wird. Diese Steuereinrichtung wertet die detektierten Signale aus und erzeugt in Abhängigkeit von vorgewählten Pa­ rametern oder Kennlinien entsprechende Schaltsignale bzw. Schaltströme, die je nach Links- oder Rechtseinschlag am Lenkhandrad auf die eine oder andere Kupplung 3 bzw. 3' ein­ wirken. Zusätzlich kann auch vorgesehen sein, durch die Steu­ ereinheit das Drehmoment des Elektromotors 1 zu beeinflussen.
Damit die erfindungsgemäße Lenkhelfeinrichtung rasch eine an­ gemessene Lenkkraftunterstützung bereitstellen kann, dreht der Elektromotor 1 bzw. sein Rotor 2 mit einer bestimmten Leerlaufdrehzahl ständig mit, sobald das Kraftfahrzeug ge­ startet ist. Wenn die entsprechend Fig. 1A linke Kupplung 3 aktiviert wird, treibt das Stirnzahnrad 4 über das Stirnzahn­ rad 5 die Welle 6 in der einen Richtung an, während bei Akti­ vierung der entsprechend Fig. 1A rechten Kupplung 3' das Stirnzahnrad 4' über das Zwischenstirnzahnrad 7 und das Stirn­ zahnrad 5' die Welle 6 in der entgegengesetzten Richtung an­ treibt. Das Schneckenritzel 8 bewirkt dementsprechend dann eine Links- oder Rechtsdrehung des Schneckenrades 9 und somit der Ritzelwelle 10.
Die Steuerung der auf den Lenkgetriebestrang übertragenen Lenkhelfkräfte erfolgt über den in der jeweiligen Kupplung 3 bzw. 3' herrschenden Schlupf und/oder das vom Elektromotor aufgebrachte Drehmoment, wobei sowohl Schlupf als auch Drehmoment von der Steuereinrichtung in Abhängigkeit vorgege­ bener Kennlinien gesteuert werden können.
Über den Schneckentrieb erfolgt eine gewisse Selbsthemmung des Lenkgetriebestranges, die im wesentlichen von der Geome­ trie der gewählten Verzahnung zwischen Schneckenritzel 8 und Schneckenrad 9 abhängt. Eine derartige Selbsthemmung kann er­ wünscht sein, sofern sie als Lenkungsdämpfung wirksam ist.
Bei einer anderen Ausführungsform entsprechend den Fig. 2A und 2B ist an einem axialen Ende des Rotors 2 des Elektromo­ tors 1 wiederum ein Stirnzahnrad 4 und eine Kupplung 3 ange­ ordnet. In diesem Fall ist jedoch das Stirnzahnrad 4 drehfest mit dem Rotor 2 verbunden. Die Eingangsseite der Kupplung 3 ist entweder mit dem Stirnzahnrad 4 oder mit dem Rotor 2 oder sowohl mit dem Stirnzahnrad 4 als auch mit dem Rotor 2 dreh­ fest verbunden. Die Ausgangsseite der Kupplung 3 ist drehfest mit einem weiteren Stirnzahnrad 11 verbunden, das mit einem Stirnzahnrad 12 in Wirkeingriff steht, das wiederum mit der Ritzelwelle 10 des Lenkgetriebestranges drehfest verbunden ist. Über die Kupplung 3, das Stirnzahnrad 11 und das Stirn­ zahnrad 12 kann die Ritzelwelle 10 des Lenkgetriebestranges in der einen Drehrichtung angetrieben werden. Für die andere Drehrichtung steht das Stirnzahnrad 4 mit einem Stirnzahnrad 4' in Wirkeingriff, das drehfest mit der Eingangsseite der zweiten Kupplung 3' verbunden ist. Die Ausgangsseite dieser Kupplung 3' ist ihrerseits drehfest mit einem entsprechenden Stirnzahnrad 11' verbunden, das ebenfalls mit dem Stirnzahnrad 12 des Lenkgetriebestranges in Wirkeingriff steht.
Durch die Anordnung der Kupplungen 3 und 3' direkt am Endbe­ reich des Rotors 2 müssen im Leerlaufbetrieb des Elektromo­ tors 1 nur relativ geringe Massen angetrieben werden, außer­ dem hat die Anordnung der Kupplungen 3 und 3' im Eingangsbe­ reich der eine Übersetzung bewirkenden Getriebeanordnung zur Folge, daß die von der jeweiligen Kupplung 3 bzw. 3' aufzu­ bringenden Drehmomente relativ gering sind, so daß die Kupp­ lungen 3 und 3' vergleichsweise mit geringer Baugröße ausge­ bildet werden können.
Die in den Fig. 2A (Draufsicht) und 2B (Seitenansicht in Richtung des Pfeiles b) dargestellte Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Lenkhelfeinrichtung arbeitet ohne Schnecken­ trieb und weist daher eine vergleichsweise geringe Selbsthem­ mung auf. Außerdem ist die Übersetzung durch die Getriebean­ ordnung ohne einen Schneckentrieb deutlich geringer, so daß die Anordnung entsprechend Fig. 2 direkter arbeitet und einen höheren Wirkungsgrad aufweist.
Bei einer Ausführungsform entsprechend Fig. 3 ist der Rotor 2 des Elektromotors 1 wiederum mit einem Stirnzahnrad 4 und mit dem Eingangsbereich der Kupplung 3 drehfest verbunden. Der Ausgangsbereich der Kupplung 3 ist drehfest mit einer Welle 13 verbunden, die ihrerseits ein Schneckenritzel 8 drehfest trägt, das mit dem Schneckenrad 9 der Ritzelwelle 10 in Wir­ keingriff steht. Während das Stirnzahnrad 4, die Kupplung 3, die Welle 13 und das Schneckenritzel 8 der einen Drehrichtung des Schneckenrades 9 zugeordnet sind, ist eine in entspre­ chender Weise aufgebaute Anordnung aus Stirnzahnrad 4', Kupp­ lung 3', Welle 13' und Schneckenritzel 8' für die andere Dreh­ richtung des Schneckenrades 9 vorgesehen. Dabei stehen die Stirnzahnräder 4 und 4' miteinander in Wirkeingriff, wodurch die Drehrichtung im Eingangsbereich der jeweiligen Kupplung 3 bzw. 3' und somit der Geltriebeanordnung gegenläufig ist.
Im Unterschied zu dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbei­ spiel weist eine für andere Raumverhältnisse ausgebildete Ausführungsform entsprechend Fig. 4 anstelle der Stirnzahnrä­ der 4 und 4' Kegelzahnräder 14 und 14' auf. Im übrigen ist die Ausführungsform entsprechend Fig. 4 im wesentlichen identisch zu der Ausführungsform entsprechend Fig. 3.
Bei einem Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 5 ist auf dem Rotor 2 des Elektromotors 1 beidseitig des Elektromotors 1 jeweils eine Kupplung 3 bzw. 3' sowie ein Kegelzahnrad 14 bzw. 14' angeordnet. Die Eingangsseite der Kupplung 3 bzw. 3' ist jeweils drehfest mit dem Rotor 2 verbunden, während die Aus­ gangsseite der Kupplung 3 bzw. 3' drehfest mit dem Kegelzahn­ rad 14 bzw. 14' verbunden ist. Das Kegelzahnrad 14 bzw. 14' ist beispielsweise wieder drehbar an dem Rotor 2 gelagert. Jedes der Kegelzahnräder 14 und 14' steht mit einem weiteren Kegelzahnrad 15 bzw. 15' in Wirkeingriff, das jeweils an einem axialen Ende einer Welle 16 bzw. 16' drehfest angebracht ist. Jede dieser Wellen 16 bzw. 16' trägt wiederum ein Schnecken­ ritzel 8 bzw. 8', das das Schneckenrad 9 der Ritzelwelle 10 kämmt. Für die eine Drehrichtung des Schneckenrades 9 bzw. der Ritzelwelle 10 überträgt die Kupplung 3 das Drehmoment des Elektromotors 1 über die Kegelzahnräder 14 und 15, die Welle 16 und das Schneckenritzel 8 auf das Schneckenrad 9. Für die andere Drehrichtung überträgt die Kupplung 3' über die Kegelzahnräder 14' und 15', die Welle 16' und das Schneckenrit­ zel 8' die Lenkunterstützungskraft auf das Schneckenrad 9.
Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenk­ helfeinrichtung entsprechend Fig. 6 sind wiederum an beiden Enden einer den Elektromotor 1 durchdringenden Welle eines Rotors 2 jeweils eine Kupplung 3 bzw. 3' und ein Stirnzahnrad 4 bzw. 4' angeordnet. Auch bei dieser Ausführungsform ist der Kupplungseingang mit dem Rotor 2 und der entsprechende Kupp­ lungsausgang mit dem Stirnzahnrad 4 bzw. 4' drehfest verbun­ den. Zweckmäßigerweise ist auch hier das Stirnzahnrad 4 bzw. 4' drehbar auf der Welle des Rotors 2 gelagert. Jedes Stirn­ zahnrad 4 bzw. 4' steht jeweils mit einem weiteren Stirnzahn­ rad 5 bzw. 5' in Wirkeingriff. Die Stirnzahnräder 5 und 5' sind jeweils an einem axialen Ende einer Welle 17 bzw. 17' drehfest angeordnet. Das jeweilige gegenüberliegende axiale Ende der Welle 17 bzw. 17' trägt drehfest ein Kegelzahnrad 18, das mit einem Kegelzahnrad 19 in Wirkeingriff steht, das sei­ nerseits drehfest mit der Ritzelwelle 10 des Lenkgetriebe­ stranges verbunden ist. In dieser Ausführungsform wird bei­ spielsweise der Linkseinschlag des Lenkhandrades durch die Kupplung 3 über die Stirnzahnräder 4 und 5, die Welle 17 und das Kegelzahnrad 18 auf das Kegelzahnrad 19 bzw. den Lenkge­ triebestrang übertragen, während ein entsprechender Rechtse­ inschlag über die Kupplung 3', die Stirnzahnräder 4' und 5', die Welle 17' und das Kegelzahnrad 18' eine die Lenkhandkraft unterstützende Kraft auf das Kegelzahnrad 19 bzw. auf den Lenkgetriebestrang überträgt.
Die einzelnen Ausführungsformen der Fig. 1 bis 6 unterschei­ den sich hauptsächlich durch die Ausgestaltung der Getriebe­ anordnung zwischen Elektromotor 1 und Lenkgetriebestrang. Diese Ausgestaltung beeinflußt erheblich den notwendigen Raumbedarf für den Einbau einer derartigen Servolenkung. Au­ ßerdem wirkt sie sich auf die zu überwindenden Massenträg­ heitsmomente aus, so daß die verwendeten Kupplungen 3 bzw. 3' je nach dem größer oder kleiner dimensioniert werden können.

Claims (10)

1. Lenkhelfeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, bei der eine Steuerelektronik mittels Kraft- oder Drehmomentsensoren die auf ein Lenkhandrad von einem Fahrer aufgebrachten Kräfte- oder Drehmomente nach Betrag und Richtung sensiert und dem­ entsprechend mittels einer Getriebeanordnung die Lenkkraft unterstützende Zuschaltung eines Elektromotors in einen das Lenkhandrad und die gelenkten Fahrzeugräder koppelnden Lenk­ getriebestrang steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeanordnung für jede Lenkrichtung - links oder rechts - eine elektrisch schaltbare Kupplung (3 und 3') auf­ weist, die beide derart angeordnet sind, daß sie bei gleicher Drehrichtung am dem Elektromotor (1) zugeordneten Eingang der Getriebeanordnung jeweils eine andere Drehrichtung am dem Lenkgetriebestrang zugeordneten Ausgang der Getriebeanordnung bewirken, wobei die Steuerelektronik den Betrag der Lenkkraft­ unterstützung über den Schlupf der jeweiligen Kupplung (3, 3') und/oder über das Drehmoment des Elektromotors (1) steuert.
2. Lenkhelfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (3 und 3') in dem dem Elektromotor (1) zu­ geordneten Eingangsbereich der Getriebeanordnung angeordnet sind.
3. Lenkhelfeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (3 und 3') als Wirbelstromkupplungen ausge­ bildet sind.
4. Lenkhelfeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraft- oder Drehmomentsensor ein Wirbelstrom-Meßwertgeber verwendet wird.
5. Lenkhelfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Kupplungen (3 und 3') beiderseits des Elektro­ motors (1) jeweils zwischen einem den Elektromotor (1) axial durchdringenden Rotor (2) und einem Stirnzahnrad (4 und 4') angeordnet sind,
  • - daß die Getriebeanordnung einen Schneckentrieb enthält, dessen Schneckenrad (9) mit dem Lenkgetriebestrang ge­ koppelt ist und dessen das Schneckenrad (9) kämmendes Schneckenritzel (8) auf einer Welle (6) sitzt, die an ihren Enden jeweils ein Stirnzahnrad (5 und 5') aufweist,
  • - daß das der einen Kupplung (3) zugeordnete Stirnzahnrad (4) die Welle (6) direkt an deren einem Stirnzahnrad (5) antreibt und
  • - daß das der anderen Kupplung (3') zugeordnete Stirnzahnrad (4') die Welle (6) indirekt über ein zwischengeschaltetes Zusatzstirnzahnrad (7) an dem anderen Stirnzahnrad (5') der Welle (6) antreibt.
6. Lenkhelfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rotor (2) des Elektromotors (1) drehfest mit einem ersten Stirnzahnrad (4) verbunden ist, das mit einem zweiten Stirnzahnrad (4') im Wirkeingriff steht, wobei das erste und das zweite Stirnzahnrad (4 und 4') jeweils über eine der Kupp­ lungen (3 bzw. 3') mit jeweils einem weiteren Stirnzahnrad (5 bzw. 5') zusammenwirken, die beide mit einem mit dem Lenkge­ triebestrang gekoppelten Stirnzahnrad (12) in Wirkeingriff stehen.
7. Lenkhelfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rotor (2) des Elektromotors (1) drehfest mit einem ersten Zahnrad (4; 14) verbunden ist, das mit einem zweiten Zahnrad (4'; 14') in Wirkeingriff steht, wobei das erste und das zweite Zahnrad (4, 4'; 14, 14') jeweils über eine der Kupp­ lungen (3, 3') mit jeweils einer Welle (13, 13') zusammenwirken, die jeweils ein Schneckenritzel (8, 8') eines Schneckentriebes tragen, die beide mit einem mit dem Lenkgetriebestrang gekop­ pelten Schneckenrad (9) des Schneckentriebes in Wirkeingriff stehen.
8. Lenkhelfeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Zahnrad als Stirnzahnrad (4, 4') oder als Kegelzahnrad (14, 14') ausgebildet sind.
9. Lenkhelfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (3 und 3') beiderseits des Elektromotors (1) jeweils zwischen einem den Elektromotor (1) axial durch­ dringenden Rotor (2) und einem Kegelzahnrad (14, 14') angeord­ net sind, wobei die Kegelzahnräder (14, 14') jeweils mit einem weiteren Kegelzahnrad (15, 15') in Wirkeingriff stehen, die je­ weils mit einer Welle (16, 16') drehfest verbunden sind, die jeweils ein Schneckenritzel (8, 8') eines Schneckentriebes tra­ gen, die beide mit einem mit dem Lenkgetriebestrang gekoppel­ ten Schneckenrad (9) des Schneckentriebes in Wirkeingriff stehen.
10. Lenkhelfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (3 und 3') beiderseits des Elektromotors (1) jeweils zwischen einem den Elektromotor (1) axial durch­ dringenden Rotor (2) und einem Stirnzahnrad (4, 4') angeordnet sind, wobei die Stirnzahnräder (4, 4') jeweils mit einem weite­ ren Stirnzahnrad (5, 5') in Wirkeingriff stehen, die jeweils mit einer Welle (17, 17') drehfest verbunden sind, die jeweils ein Kegelzahnrad (18, 18') tragen, die beide mit einem mit dem Lenkgetriebestrang gekoppelten Kegelzahnrad (19) in Wirkein­ griff stehen.
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US09/166,149 US6318496B1 (en) 1997-10-04 1998-10-05 Steering booster system for a motor vehicle

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