DE102004007354A1 - Electric motor for electromechanical steering for a motor vehicle has stator rotor sensors and a steering shaft having at least one hollow end - Google Patents

Electric motor for electromechanical steering for a motor vehicle has stator rotor sensors and a steering shaft having at least one hollow end Download PDF

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa

Abstract

An electric motor for an electromechanical steering unit for a motor vehicle comprises a stator (3) fixed in a housing (1,2), a rotor (4) and steering shaft coupled to the motor vehicle front wheels with a sensor comprising rotor (10) and stator (9) sensors. The steering shaft comprises at least one hollow end. An independent claim is also included for a process for mounting an electric motor as above.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor für eine elektromechanische Lenkung für ein Fahrzeug, der Bestandteil einer Lenkunterstützungseinrichtung ist und von Stellsignalen einer Steuereinheit beaufschlagt wird.The The invention relates to an electric motor for electromechanical steering for a Vehicle which is part of a steering assistance device and of Actuator signals of a control unit is acted upon.

Der in einer Lenkunterstützungseinrichtung verwendete Elektromotor weist üblicherweise einen mit einem Gehäuse fest verbundenen Stator und einen drehbar gelagerten Rotor auf, der eine Motorabtriebswelle (Lenkstellwelle) antreibt. Diese ist durch den Rotor geführt und drehfest mit diesem verbunden und läuft somit koaxial zu diesem um und verstellt über eine Koppeleinrichtung die Vorderräder im Fahrzeug. Die Koppeleinrichtung kann ein riemengetriebenes Schneckengetriebe mit einem Lenkungsstellelement sein, über das eine Zahnstange betätigt und ein Lenkungsvorgang unterstützt wird. Die dabei untersetzte Lenkstellwellendrehzahl ist mit einer entsprechenden Drehmomenterhöhung verbunden, die an der Zahnstange wirkt. Beispiele für Lenkunterstützungseinrichtungen finden sich in der DE 198 34 870 A1 und der DE 101 13 140 .The electric motor used in a steering assist device usually has a stator fixedly connected to a housing and a rotatably mounted rotor that drives an engine output shaft (steering actuator shaft). This is guided by the rotor and rotatably connected thereto and thus runs coaxially to this and adjusted via a coupling device, the front wheels in the vehicle. The coupling device may be a belt-driven worm gear with a steering actuator, operated by a rack and a steering operation is supported. The thereby reduced Steering shaft speed is connected to a corresponding torque increase, which acts on the rack. Examples of steering assistance devices can be found in the DE 198 34 870 A1 and the DE 101 13 140 ,

Die im Rotor eingesetzten Dauermagnete sind in der Regel so ausgelegt, dass diese ein sehr starkes Magnetfeld ausbilden. Dieses Magnetfeld kann bei der Montage des Elektromotors sehr problematisch sein, da die Gefahr besteht, dass es aufgrund der hohen Anziehungskräfte beim Einführen des Rotors in das mit dem Stator versehene Gehäuse zu einem Kontakt zwischen dem Rotor und dem Stator und zu Beschädigungen an diesen kommen kann. Dieser Gefahr kann dadurch begegnet werden, dass das Gehäuse bei der Montage zunächst beidseits geöffnet ist, der von der vorbestimmten Seite in das Gehäuse vermittels eines Werkzeuges eingeführte Rotor von der anderen Seite mit einem Haltewerkzeug gegriffen und, somit beidendig geführt, im Gehäuse positioniert wird. Diese Vorgehensweise ist aufwändig.The permanent magnets used in the rotor are usually designed to that they form a very strong magnetic field. This magnetic field can be very problematic in the assembly of the electric motor, as the There is a risk that it is due to the high attractions in the Introduction of Rotor in the housing provided with the stator to a contact between The rotor and the stator and damage to these can come. This danger can be countered by the fact that the housing at the assembly first open on both sides is that of the predetermined side in the housing by means of a tool introduced Rotor gripped from the other side with a holding tool and, thus led at both ends, in the case is positioned. This procedure is complicated.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Elektromotor für eine elektromechanische Lenkeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu gestalten, dass die Montage des Rotors erleichtert durchführbar ist.It is the object of the invention, the electric motor for an electromechanical steering device after to make the preamble of claim 1 so that the assembly the rotor facilitates feasible is.

Diese Aufgabe wird bei einem Elektromotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.These Task is in an electric motor according to the preamble of the claim 1 solved by its characterizing features. Advantageous embodiments are in the subclaims listed.

Die Erfindung besteht darin, dass bei einem Elektromotor für eine elektromechanische Lenkung, der einen fest in einem Gehäuse angeordneten Stator, einen im Gehäuse drehbar gelagerten Rotor mit wenigstens einem Dauermagneten, eine Lenkstellwelle und eine Sensoreinrichtung für den Drehwinkel des Rotors im Gehäuse aufweist und dabei die Lenkstellwelle über eine Koppeleinrichtung mit den Vorderrädern des Fahrzeugs in Wirkverbindung steht, diese Lenkstellwelle als wenigstens einendig offene Hohlwelle ausgeführt ist.The Invention is that in an electric motor for an electromechanical Steering, a fixedly arranged in a housing stator, a in the case rotatably mounted rotor with at least one permanent magnet, a Steering shaft and a sensor device for the rotation angle of the rotor in the case has and the steering shaft via a coupling device with the front wheels the vehicle is in operative connection, this steering shaft as at least one end open hollow shaft is executed.

Damit kann die Lenkstellwelle mit dem Rotor und weiteren an dieser angeordneten Bauteilen, insbesondere einem Lagerschild und einem an diesem angeordneten Kugellager für die Lenkstellwelle, durch ein insbesondere automatisiertes Werkzeug erleichtert geführt und als Vormontageeinheit im Gehäuse angeordnet werden. Diese erleichterte Führung vereinfacht die Montage des Elektromotors. Die Hohlwelle führt überdies zu einer Gewichtsverminderung des Elektromotors. Zudem kommt, dass dessen Gehäuse als Gehäusetopf mit einem Gehäusedeckel ausgebildet sein kann, wodurch sich ein zweiter Gehäusedeckel erübrigt und damit auch eine Dichtstelle mit einer Dichtung entfällt. Des Weiteren wird die Anzahl der zu montierenden Bauteile reduziert, was sich wiederum in einer Verkürzung der Montagezeit auswirkt. Vorteilhaft kann der Sensorstator am Lagerschild und der Sensorrotor drehfest an der Lenkstellwelle angeordnet sein, so dass auch die Sensoreinrichtung Bestandteil der Vormontageeinheit ist. Ebenso ist die Anordnung einer Antriebsscheibe als Bestandteil der Koppeleinrichtung auf der Lenkstellwelle als weiteres Bauteil der Vormontageeinheit von Vorteil.In order to can the steering shaft with the rotor and further arranged at this Components, in particular a bearing plate and arranged on this Ball bearing for the steering shaft, facilitated by a particular automated tool guided and as a preassembly unit in the housing to be ordered. This simplified guide simplifies assembly of the electric motor. The hollow shaft also leads to a weight reduction of the electric motor. In addition, its housing is designed as a housing pot with a housing cover may be, whereby a second housing cover is unnecessary and This also eliminates a sealing point with a seal. Of Furthermore, the number of components to be assembled is reduced, which in turn results in a shortening affects the assembly time. Advantageously, the sensor stator on the bearing plate and the sensor rotor can be arranged in a rotationally fixed manner on the steering shaft, so that the sensor device part of the pre-assembly is. Likewise, the arrangement of a drive pulley as a component the coupling device on the steering shaft as another component the pre-assembly of advantage.

Zur erleichterten Montage des Elektromotors ist die Innenseite der Stirnwand des Gehäusetopfes mit einem zentral an dieser angeordneten Führungszapfen versehen, mit dem ein Führungsdorn in Eingriff gebracht wird, der vorher in die hohle Lenkstellwelle der gebildeten Vormontageeinheit eingeführt wird. Dieser weist wenigstens die Länge der Lenkstellwelle auf, ist vorteilhaft jedoch länger als diese, und ist frontseitig mit einer Aufnahmeöffnung für den Führungszapfen versehen. Dieser Führungsdorn wird mit der Vormontageeinheit mit einem Werkzeug definiert und so weit in den Gehäusetopf eingeschoben, dass die Aufnahmeöffnung in Eingriff mit dem Führungszapfen gelangt. Anschließend werden, wenn der Führungsdorn länger als die Lenkstellwelle ist, die Vormontageeinheit auf dem Führungsdorn bis zum Anschlag des Lagerschildes an das Gehäuse verschoben, wodurch diese ihre vorbestimmte Position im Gehäuse einnimmt, und danach der Führungsdorn zurückgezogen. Die größere Länge des Führungsdornes führt zu einer Erhöhung der Prozesssicherheit. Schließlich wird das Gehäuse verschlossen.to facilitated assembly of the electric motor is the inside of the end wall of the housing pot with provided centrally on this arranged guide pin, with a guide pin is engaged, the previously in the hollow steering shaft the pre-assembly unit is introduced. This one points at least the length the steering shaft, but is advantageously longer than this, and is front with a receiving opening for the guide pin Mistake. This guide thorn will defined with the pre-assembly unit with a tool and so far in the housing pot pushed in that the receiving opening in engagement with the guide pin arrives. Subsequently be when the guide pin longer as the steering shaft, the pre-assembly on the guide pin moved to the stop of the bearing plate to the housing, making this assumes its predetermined position in the housing, and then the guide pin withdrawn. The greater length of the guiding mandrel leads to an increase the process security. After all becomes the case locked.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The Invention will be explained below with reference to an embodiment. In the associated Drawings show:

1: einen montierten Elektromotor, 1 a mounted electric motor,

2: eine mit einer Lenkstellwelle gebildete Vormontageeinheit für diesen, 2 a pre-assembly unit formed with a steering shaft for this,

3: einen Führungsdorn und 3 : a guide pin and

4: den Gehäusetopf des Elektromotors mit dem diesem zugeordneten Frontbereich der Vormontageeinheit. 4 : the housing pot of the electric motor with the associated front of the preassembly unit.

Der in 1 gezeigte Elektromotor weist einen Gehäusetopf 1 mit einem Gehäusedeckel 2, im Gehäusetopf 1 einen fest angeordneten Stator 3, einen drehbar gelagerten Rotor 4 mit einem Magnetträger 5 und einem Dauermagneten 6, eine hohle, beidendig offene Lenkstellwelle 7, einen Lagerschild 8, eine aus einem Sensorstator 9 und einem Sensorrotor 10 gebildete Sensoreinrichtung zur Bestimmung des Drehwinkels der Lenkstellwelle 7, die mit einer nicht dargestellten Steuereinrichtung für den Elektromotor verbunden ist, und eine Antriebsscheibe 11 als Bestandteil eines Getriebes 12 für eine mit dem Elektromotor wirkverbundene Zahnstange 13 auf. Die Lenkstellwelle 7 ist am Lagerschild 8, der zwischen dem Gehäusetopf 1 und dem Gehäusedeckel 2 festgelegt ist, und an der Stirnwandung des Gehäusetopfes 1 mit jeweils einem Kugellager 14, 15 drehbar gelagert. Der Sensorstator 9 ist dabei am Lagerschild 8 und der Sensorrotor 10 an der Lenkstellwelle 7 befestigt. Im Zentrum der Innenseite der Stirnwandung des Gehäusetopfes 1 ist ein Führungszapfen 16 angeformt.The in 1 shown electric motor has a housing pot 1 with a housing cover 2 , in the housing pot 1 a fixed stator 3 , a rotatably mounted rotor 4 with a magnetic carrier 5 and a permanent magnet 6 , a hollow, open at both ends steering shaft 7 , a bearing shield 8th , one from a sensor stator 9 and a sensor rotor 10 formed sensor device for determining the angle of rotation of the steering shaft 7 , which is connected to a control device, not shown, for the electric motor, and a drive pulley 11 as part of a transmission 12 for a rack operatively connected to the electric motor 13 on. The steering shaft 7 is on the end shield 8th between the housing pot 1 and the housing cover 2 is fixed, and on the end wall of the housing pot 1 each with a ball bearing 14 . 15 rotatably mounted. The sensor stator 9 is on the bearing plate 8th and the sensor rotor 10 at the steering shaft 7 attached. In the center of the inside of the end wall of the housing pot 1 is a guide pin 16 formed.

Die Lenkstellwelle 7 bildet mit dem Rotor 4, dem Magnetträger 5, dem Dauermagneten 6, dem Lagerschild 8, der Sensoreinrichtung 9/10 und der Antriebsscheibe 11 eine Vormontageeinheit, die in 2 dargestellt ist. Zur Montage dieser Vormontageeinheit wird der in 3 gezeigte Führungsdorn 17, der ein Griffstück 18 für ein Werkzeug und eine an der dem Griffstück 18 abgewandten Frontstirnseite ausgebildeten Aufnahmeöffnung 19 zum Eingriff mit dem Führungszapfen 16 aufweist, auf der Seite der Antriebsscheibe 11 in die Lenkstellwelle 7 eingeschoben, was in 4 angedeutet ist, und gemeinsam mit der Vormontageeinheit in den Gehäusetopf 1 so weit eingeführt, bis sich die Aufnahmeöffnung 19 im Eingriff mit dem Führungszapfen 16 befindet. Anschließend wird die Vormontageeinheit bis zum Anschlag des Lagerschildes 8 am Mantel des Gehäusetopfes 2 auf dem Führungsdorn 17 verschoben, danach wird der Führungsdorn 17 aus der Lenkstellwelle 7 und damit auch aus dem Gehäusetopf 1 herausgezogen. Damit ist die Vormontageeinheit im Gehäusetopf 1 in ihrer vorbestimmten Stellung angeordnet. Schließlich wird der Gehäusdeckel 2 aufgeschraubt.The steering shaft 7 forms with the rotor 4 , the magnet carrier 5 , the permanent magnet 6 , the end shield 8th , the sensor device 9 / 10 and the drive pulley 11 a pre-assembly unit, which in 2 is shown. To assemble this preassembly unit, the in 3 shown guide pin 17 , which is a handle 18 for a tool and one on the handle 18 facing away from the front end trained receiving opening 19 for engagement with the guide pin 16 has, on the side of the drive pulley 11 in the steering shaft 7 sandwiched what was in 4 is indicated, and together with the pre-assembly in the housing pot 1 so far introduced until the receiving opening 19 in engagement with the guide pin 16 located. Subsequently, the pre-assembly is up to the stop of the bearing plate 8th on the jacket of the housing pot 2 on the guide pin 17 moved, then the guide pin 17 from the steering shaft 7 and thus also from the housing pot 1 pulled out. This is the pre-assembly in the housing pot 1 arranged in their predetermined position. Finally, the housing cover 2 screwed.

11
Gehäusetopfhousing pot
22
Gehäusedeckelhousing cover
33
Statorstator
44
Rotorrotor
55
Magnetträgermagnet carrier
66
Dauermagnetpermanent magnet
77
LenkstellwelleSteering stem
88th
Lagerschildend shield
99
Sensorstatorsensor stator
1010
Sensorrotorsensor rotor
1111
Antriebsscheibesheave
1212
Getriebetransmission
1313
Zahnstangerack
1414
Kugellagerball-bearing
1515
Kugellagerball-bearing
1616
Führungszapfenspigot
1717
Führungsdornguide pin
1818
Griffstückgrip
1919
Aufnahmeöffnungreceiving opening

Claims (7)

Elektromotor für eine elektromechanische Lenkung, mit einem fest in einem Gehäuse angeordneten Stator, einen im Gehäuse drehbar gelagerten Rotor, einer Lenkstellwelle, die über eine Koppeleinrichtung mit den Vorderrädern des Fahrzeugs wirkverbunden ist, und mit einer einen Sensorrotor und einen Sensorstator aufweisenden Sensoreinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkstellwelle (7) als wenigstens einendig offene Hohlwelle ausgeführt ist.Electric motor for electromechanical steering, with a fixedly arranged in a housing stator, a rotatably mounted in the housing rotor, a steering shaft, which is operatively connected via a coupling device with the front wheels of the vehicle, and with a sensor rotor and a sensor stator having sensor device, characterized in that the steering shaft ( 7 ) is designed as at least one open hollow shaft. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse als Gehäusetopf (1) ausgebildet und mit einem Gehäusedeckel (2) verschlossen ist.Electric motor according to claim 1, characterized in that the housing as a housing pot ( 1 ) and with a housing cover ( 2 ) is closed. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkstellwelle (7) gehäusedeckelseitig mit einer Antriebsscheibe (11) als Bestandteil der Koppeleinrichtung versehen und im Bereich zwischen dieser und dem Rotor (4) an einem Lagerschild (8) und an ihrem der Antriebsscheibe (11) abgewandten Ende kugelgelagert ist.Electric motor according to claim 2, characterized in that the steering shaft ( 7 ) housing cover side with a drive pulley ( 11 ) provided as part of the coupling device and in the area between this and the rotor ( 4 ) on a bearing plate ( 8th ) and at its the drive pulley ( 11 ) facing away from the ball is ball bearing. Elektromotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung im Bereich des Lagerschildes (8) angeordnet ist, wobei der Sensorstator (9) am Lagerschild (8) und der Sensorrotor (10) drehfest an der Lenkstellwelle (7) gehaltert ist.Electric motor according to claim 3, characterized in that the sensor device in the region of the end shield ( 8th ), wherein the sensor stator ( 9 ) on the end shield ( 8th ) and the sensor rotor ( 10 ) rotatably on the steering shaft ( 7 ) is held. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der geschlossenen Stirnwand innenseitig ein zentral angeordneter Führungszapfen (16) ausgebildet ist.Electric motor according to claim 1, characterized in that on the closed end wall inside a centrally arranged guide pin ( 16 ) is trained. Verfahren zur Montage eines Elektromotors, bei dem eine aus einer Lenkstellwelle (7) mit einem Rotor (4), einem Lagerschild (8) mit einem Kugellager (14), einem Sensorrotor (10) und einer Antriebsscheibe (11) gebildete Vormontageeinheit in ein mit einem Stator (3) versehenes Gehäuse (1) eingeführt und in diesem vorbestimmt positioniert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse als Gehäusetopf (1) und die Lenkstellwelle (7) als Hohlwelle ausgebildet wird, dass in diese (7) ein Führungsdorn (17) eingeführt wird, der mit der Vormontageeinheit bis zum Anschlag des Lagerschildes (8) an das Gehäuse (1) in dieses eingeschoben und anschließend der Führungsdorn (17) entfernt wird, und dass danach das Gehäuse (1) mit einem Gehäusedeckel (2) verschlossen wird.Method for mounting an electric motor, in which one of a steering shaft ( 7 ) with a rotor ( 4 ), a bearing plate ( 8th ) with a ball bearing ( 14 ), a sensor rotor ( 10 ) and a drive pulley ( 11 ) formed in a pre-assembly with a stator ( 3 ) housing ( 1 ) and is positioned in this predetermined, characterized in that the housing as a housing pot ( 1 ) and the steering shaft ( 7 ) is formed as a hollow shaft that in this ( 7 ) a guide pin ( 17 ) with the pre-assembly unit until the end of the end shield ( 8th ) to the housing ( 1 ) inserted into this and then the guide pin ( 17 ) and that after that the housing ( 1 ) with a housing cover ( 2 ) is closed. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusetopf (1) an der Innenseite der Stirnwand mit einem zentral angeordneten Führungszapfen (16) versehen wird, dass der Führungsdorn (17) wenigstens die Länge der Lenkstellwelle (7) aufweist und frontseitig mit einer Aufnahmeöffnung (19) für den Führungszapfen (16) versehen und mit der Vormontageeinheit bis zum Eingriff der Aufnahmeöffnung (19) mit dem Führungszapfen (16) in das Gehäuse (1) eingeführt wird, dass die Vormontageeinheit am Führungsdorn (17) bis zum Anschlag des Lagerschildes (8) an das Gehäuse (1) in dieses eingeschoben und anschließend der Führungsdorn (17) entfernt wird.Method according to claim 6, characterized in that the housing pot ( 1 ) on the inside of the end wall with a centrally arranged guide pin ( 16 ), that the guide pin ( 17 ) at least the length of the steering shaft ( 7 ) and at the front with a receiving opening ( 19 ) for the guide pin ( 16 ) and with the pre-assembly unit until engagement of the receiving opening ( 19 ) with the guide pin ( 16 ) in the housing ( 1 ) is introduced, that the preassembly unit on the guide pin ( 17 ) until the end of the end shield ( 8th ) to the housing ( 1 ) inserted into this and then the guide pin ( 17 ) Will get removed.
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