DE102006041717B4 - Electric Power Steering - Google Patents

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Abstract

Elektromechanische Lenkung, umfassend: – ein Lenkgetriebegehäuse (9), – eine Kugelgewindemutter (2), und – ein Wälzlager (8), über das die Kugelgewindemutter (2) drehbar in dem Lenkgetriebegehäuse (9) gelagert ist, wobei das Wälzlager (8) an seinem Außenkörper (13) einen radial abstehenden Flansch (14) aufweist und lediglich mit diesem Flansch (14) am Lenkgetriebegehäuse (9) festgelegt ist, wobei der Flansch (14) des Wälzlagers (8) mit seinem Außenumfang im Lenkgetriebegehäuse (9) zentriert ist, und wobei zwischen dem Außenkörper (13) des Wälzlagers (8) und dem Lenkgetriebegehäuse (9) ein Zwischenraum (19) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (19) derart bemessen ist, dass über den gesamten Betriebstemperaturbereich der Lenkung zwischen dem Außenkörper (13) des Wälzlagers (8) und dem Lenkgetriebegehäuse (9) ein zumindest minimaler Spalt erhalten bleibt.Electromechanical steering, comprising: - a steering gear housing (9), - a ball screw nut (2), and - a roller bearing (8) via which the ball screw nut (2) is rotatably mounted in the steering gear housing (9), the roller bearing (8) has a radially protruding flange (14) on its outer body (13) and is only fixed with this flange (14) on the steering gear housing (9), the flange (14) of the roller bearing (8) centering with its outer circumference in the steering gear housing (9) is, and wherein between the outer body (13) of the roller bearing (8) and the steering gear housing (9) an intermediate space (19) is provided, characterized in that the intermediate space (19) is dimensioned such that over the entire operating temperature range of the steering between the outer body (13) of the roller bearing (8) and the steering gear housing (9) an at least minimal gap is maintained.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Lenkung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to an electromechanical steering system according to the preamble of claim 1.

Über die Kugelgewindemutter wird ein Antriebsmoment eines Motors unter Zwischenschaltung eines Getriebes in eine translatorische Zahnstangenbewegung umgesetzt, die an den Rädern eines Fahrzeugs zur Wirkung gebracht wird. By means of the ball screw nut, a drive torque of a motor, with the interposition of a gearbox, is converted into a translatory rack movement, which is brought into effect on the wheels of a vehicle.

Betriebsbedingt können an der Lenkung merkliche Temperaturschwankungen von etwa 100 °C auftreten, die sich durch eine Veränderung des Lagerspiels im Wälzlager bemerkbar machen. Eine solche Veränderung des Lagerspiels hat einen deutlich nachweisbaren Einfluss auf die Haptik und Akustik der Lenkung. Durch ein verhältnismäßig großes Lagerspiel könnten zwar die temperaturabhängigen Einflüsse auf die Lenkunterstützung gemindert werden. Allerdings würden sich in einem solchen Fall die akustischen Eigenschaften verschlechtern.Due to the operation, noticeable temperature fluctuations of about 100 ° C can occur on the steering, which can be felt by changing the bearing clearance in the rolling bearing. Such a change in the bearing clearance has a clearly demonstrable influence on the feel and acoustics of the steering. By a relatively large bearing clearance, although the temperature-dependent influences on the steering assistance could be reduced. However, in such a case, the acoustic properties would deteriorate.

Eine Lenkung der eingangs genannten Art ist aus DE 10 2004 040 360 A1 bekannt. Diese weist einen im Profil L-förmigen Außenkörper auf, dessen radial abstehender Flansch mit dem Lenkgetriebegehäuse verschraubt ist. Gemäß DE 10 2004 040 360 A1 kann der radial abstehende Flansch elastisch verformbar ausgeführt werden, um Kippbewegungen des Außenrings um die Spindelachse des Kugelgewindetriebs zuzulassen und hierdurch unterschiedliche Wärmedehnungen zu kompensieren.A steering of the type mentioned is out DE 10 2004 040 360 A1 known. This has an in profile L-shaped outer body, whose radially projecting flange is bolted to the steering gear housing. According to DE 10 2004 040 360 A1 the radially projecting flange can be made elastically deformable to allow tilting movements of the outer ring about the spindle axis of the ball screw and thereby compensate for different thermal expansions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine technische Alternative für die Abstützung der Kugelgewindemutter im Lenkgetriebegehäuse aufzuzeigen.The invention has for its object to provide a technical alternative for the support of the ball screw nut in the steering gear housing.

Diese Aufgabe wird durch eine elektromechanische Lenkung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. This object is achieved by an electromechanical steering system according to claim 1.

Das Wälzlager ist lediglich mit seinem radial abstehenden Flansch am Lenkgetriebegehäuse festgelegt. Der Außenring des Wälzlagers selbst ist damit vom Lenkgetriebegehäuse entkoppelt. Temperaturbedingte Änderungen der Abmessungen des Lenkgetriebegehäuses und des Wälzlagers sind damit ohne Einfluss auf das Lagerspiel des Wälzlagers und damit auf die Haptik und Akustik der Lenkung. The rolling bearing is fixed only with its radially projecting flange on the steering gear housing. The outer ring of the bearing itself is thus decoupled from the steering gear housing. Temperature-related changes in the dimensions of the steering gear housing and the rolling bearing are thus without influence on the bearing clearance of the bearing and thus on the feel and acoustics of the steering.

Dies ermöglicht es, ein Wälzlager mit einem vergleichsweise kleinen Lagerspiel zu verwenden, wodurch sich die akustischen Eigenschaften weiter verbessern lassen.This makes it possible to use a rolling bearing with a comparatively small bearing clearance, which can further improve the acoustic properties.

Zudem ist es möglich, das Material für das Lenkgetriebegehäuse weitgehend frei zu wählen. Insbesondere kann dieses beispielsweise aus Leichtmetall hergestellt werden, wohingegen das Wälzlager aus einem Wälzlagerstahl gefertigt ist.In addition, it is possible to choose the material for the steering gear housing largely free. In particular, this can be made of light metal, for example, whereas the rolling bearing is made of a bearing steel.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are specified in the patent claims.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Die Zeichnung zeigt in:The invention will be explained with reference to an embodiment shown in the drawing. The drawing shows in:

1 eine räumliche Teilansicht einer elektromechanischen Lenkung im Bereich der Lagerung der Kugelgewindemutter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 3 is a partial view in part of an electromechanical steering in the region of the bearing of the ball screw nut according to an embodiment of the invention,

2 eine Schnittansicht der Lagerung aus 1. 2 a sectional view of the storage 1 ,

Das Ausführungsbeispiel in den 1 und 2 zeigt eine elektromechanische Lenkung 1 vom Typ mit einer Kugelgewindemutter 2. Die Kugelgewindemutter 2 dient dazu, ein rotatorisches Antriebsmoment eines nicht näher dargestellten Elektromotors in eine translatorische Bewegungskomponente an einer Zahnstange 3 umzusetzen, um den Fahrer beim Lenken zu unterstützen. Die Kugelgewindemutter 2 sowie die Zahnstange 3 sind hierzu mit Kugellaufrillen 4 und 5 versehen, in denen eine Vielzahl von Kugeln 6 umlaufend angeordnet sind. Aus Gründen des Verschleißes ist die Kugelgewindemutter 2 aus einem Wälzlagerstahl hergestellt. The embodiment in the 1 and 2 shows an electromechanical steering 1 of the type with a ball screw nut 2 , The ball screw nut 2 serves to a rotational drive torque of an electric motor not shown in a translational motion component on a rack 3 implement to assist the driver in steering. The ball screw nut 2 as well as the rack 3 are this with ball grooves 4 and 5 provided in which a variety of balls 6 are arranged circumferentially. For reasons of wear is the ball screw nut 2 made of a bearing steel.

Zwischen dem Elektromotor und der drehbar gelagerten, jedoch ortsfest gehaltenen Kugelgewindemutter 2 ist ein Riementrieb mit einem motorseitigen Riemenrad und einem mutterseitigen Riemenrad 7 angeordnet. Das Riemenrad 7 auf Seiten der Kugelgewindemutter 2 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel unmittelbar auf dem Außenumfang der Kugelgewindemutter 2 ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, an der Kugelgewindemutter ein separates Riemenrad anzuflanschen. Weiterhin kann anstelle eines Riementriebs auch ein anderes Getriebe vorgesehen sein, um das Antriebsmoment des Elektromotors auf die Kugelgewindemutter 2 zu übertragen.Between the electric motor and the rotatably mounted, but held stationary ball screw nut 2 is a belt drive with a motor-side pulley and a nut side pulley 7 arranged. The pulley 7 on the part of the ball screw nut 2 is in the illustrated embodiment directly on the outer circumference of the ball screw nut 2 educated. However, it is also possible to flange on the ball screw nut a separate pulley. Furthermore, instead of a belt drive and another gear may be provided to the drive torque of the electric motor to the ball screw nut 2 transferred to.

Die Kugelgewindemutter 2 stützt sich über ein Wälzlager 8 im Lenkgetriebegehäuse 9 ab. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck genau ein Wälzlager 8 vorgesehen, das an einem axialen Endabschnitt der Kugelgewindemutter 2 sitzt. Das Wälzlager weist einen inneren Laufring 10 sowie einen äußeren Laufring 11 auf, zwischen denen eine Vielzahl von Kugeln 12 aufgenommen sind. Vorzugsweise ist der innere Laufring 10 integral am Außenumfang der Kugelgewindemutter 2 ausgebildet. Der äußere Laufring 11 befindet sich an einem Außenkörper 13, der in seiner Grundform an die Außenkörper herkömmlicher Rillenkugellager erinnert. Im Unterschied zu letzteren ist an dem Außenkörper 13 jedoch zusätzlich ein radial abstehender Flansch 14 ausgebildet, vorzugsweise angeformt, so dass am Außenumfang des Außenkörpers 13 eine Schulter 15 entsteht. Die Radialerstreckung des Flanschs 14 gemessen von der Schulter 15 beträgt vorzugsweise mindestens das 1,7-fache des Abstands zwischen der Schulter 15 und der Innenöffnung des Außenkörpers.The ball screw nut 2 is supported by a rolling bearing 8th in the steering gearbox 9 from. In the illustrated embodiment is exactly a roller bearing for this purpose 8th provided at an axial end portion of the ball screw nut 2 sitting. The rolling bearing has an inner race 10 and an outer race 11 on, between which a multitude of balls 12 are included. Preferably, the inner race is 10 integral on the outer circumference of the ball screw nut 2 educated. The outer race 11 is located on an outer body 13 in its basic form reminiscent of the outer body of conventional deep groove ball bearings. Unlike the latter is on the outer body 13 but in addition a radially projecting flange 14 formed, preferably formed, so that on the outer circumference of the outer body 13 one shoulder 15 arises. The radial extent of the flange 14 measured from the shoulder 15 is preferably at least 1.7 times the distance between the shoulder 15 and the inner opening of the outer body.

Der Flansch 14 ist mit seinem Außenumfang in einer Ausnehmung 16 des Lenkgetriebegehäuses 9 aufgenommen und zentriert. Weiterhin sind an dem Flansch 14 zur Zahnstange 3 parallele Befestigungsöffnungen 17 vorgesehen, über welche der Flansch 14 mittels Bolzen 18 oder dergleichen am Lenkgetriebegehäuse 9 festgelegt wird.The flange 14 is with its outer circumference in a recess 16 of the steering gear housing 9 recorded and centered. Furthermore, on the flange 14 to the rack 3 parallel mounting holes 17 provided over which the flange 14 by means of bolts 18 or the like on the steering gear housing 9 is determined.

Zwischen der Schulter 15 des Außenkörpers 13 und dem Lenkgetriebegehäuse 9 ist ein Zwischenraum 19 vorgesehen, so dass das Wälzlager 8 in nächster Umgebung der äußeren Laufbahn 11 radial nicht abgestützt ist, d.h. die Schulter 14 nicht gegen das Lenkgetriebegehäuse 9 anliegt bzw. freigestellt ist.Between the shoulder 15 of the outer body 13 and the steering gear housing 9 is a gap 19 provided so that the rolling bearing 8th in the immediate vicinity of the outer raceway 11 is not radially supported, ie the shoulder 14 not against the steering gear housing 9 is present or is exempted.

Der Zwischenraum 19 ist so bemessen, dass über den gesamten Betriebstemperaturbereich der Lenkung zwischen dem Außenkörper 12 des Wälzlagers 8 und dem Lenkgetriebegehäuse 9 stets ein zumindest minimaler Spalt erhalten bleibt. The gap 19 is sized so that over the entire operating temperature range of the steering between the outer body 12 of the rolling bearing 8th and the steering gear housing 9 always an at least minimal gap is maintained.

Hierdurch werden temperaturbedingte Zwängungen zwischen dem Wälzlager 8 und dem Lenkgetriebegehäuse 9, die zu einer Veränderung des Lagerspiels des Wälzlagers 8 führen könnten, vermieden. Die durch die Zentrierung des Flanschs 14 auftretenden temperaturbedingten Veränderungen der Abmessungen wirken sich, weil von der äußeren Laufbahn 11 entfernt, nicht mehr nachteilig auf das Lagerspiel aus.As a result, temperature-related constraints between the bearings 8th and the steering gear housing 9 leading to a change in the bearing clearance of the rolling bearing 8th could lead to avoided. The through the centering of the flange 14 occurring temperature-related dimensional changes affect, because of the outer raceway 11 removed, no longer detrimental to the bearing clearance.

Durch die vorstehend erläuterte Konfiguration der Lagerung werden temperaturbedingte Einflüsse sowohl auf die haptischen als auch auf die akustischen Eigenschaften einer elektromechanischen Lenkung verringert.The configuration of the bearing explained above reduces temperature-related influences on both the haptic and acoustic properties of an electromechanical steering.

Da zwischen dem Lenkgetriebegehäuse 9 und dem Wälzlager 8 größere Dehnungsunterschiede zugelassen bzw. kompensiert werden können, ist es überdies möglich, das Lenkgetriebegehäuse 9 und das Wälzlager 8 aus Werkstoffen mit deutlich verschiedenen Wärmedehnungskoeffizienten zu fertigen, ohne dass sich die haptischen und akustischen Eigenschaften beeinträchtigt. Because between the steering gear housing 9 and the rolling bearing 8th larger differences in expansion can be approved or compensated, it is also possible, the steering gear housing 9 and the rolling bearing 8th Made of materials with significantly different coefficients of thermal expansion, without affecting the haptic and acoustic properties.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
elektromechanische Lenkung Electric Power Steering
22
Kugelgewindemutter Ball screw nut
33
Zahnstange rack
44
Kugellaufrillen Ball tracks
55
Kugellaufrillen Ball tracks
66
Kugel Bullet
77
Riemenrad pulley
88th
Wälzlager roller bearing
99
Lenkgetriebegehäuse Steering gear housing
1010
innere Laufbahn inner career
1111
äußere Laufbahn outer career
1212
Kugel Bullet
1313
Außenkörper outer body
1414
Flansch flange
1515
Schulter shoulder
16 16
Ausnehmungrecess
1717
Öffnung opening
1818
Bolzen bolt
1919
Zwischenraum gap

Claims (4)

Elektromechanische Lenkung, umfassend: – ein Lenkgetriebegehäuse (9), – eine Kugelgewindemutter (2), und – ein Wälzlager (8), über das die Kugelgewindemutter (2) drehbar in dem Lenkgetriebegehäuse (9) gelagert ist, wobei das Wälzlager (8) an seinem Außenkörper (13) einen radial abstehenden Flansch (14) aufweist und lediglich mit diesem Flansch (14) am Lenkgetriebegehäuse (9) festgelegt ist, wobei der Flansch (14) des Wälzlagers (8) mit seinem Außenumfang im Lenkgetriebegehäuse (9) zentriert ist, und wobei zwischen dem Außenkörper (13) des Wälzlagers (8) und dem Lenkgetriebegehäuse (9) ein Zwischenraum (19) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (19) derart bemessen ist, dass über den gesamten Betriebstemperaturbereich der Lenkung zwischen dem Außenkörper (13) des Wälzlagers (8) und dem Lenkgetriebegehäuse (9) ein zumindest minimaler Spalt erhalten bleibt.Electromechanical steering, comprising: - a steering gear housing ( 9 ), - a ball screw nut ( 2 ), and - a rolling bearing ( 8th ) via which the ball screw nut ( 2 ) rotatable in the steering gear housing ( 9 ), wherein the rolling bearing ( 8th ) on its outer body ( 13 ) a radially projecting flange ( 14 ) and only with this flange ( 14 ) on the steering gear housing ( 9 ), the flange ( 14 ) of the rolling bearing ( 8th ) with its outer circumference in the steering gear housing ( 9 ) and between the outer body ( 13 ) of the rolling bearing ( 8th ) and the steering gear housing ( 9 ) a gap ( 19 ), characterized in that the intermediate space ( 19 ) is dimensioned such that over the entire operating temperature range of the steering between the outer body ( 13 ) of the rolling bearing ( 8th ) and the steering gear housing ( 9 ) an at least minimal gap is maintained. Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (14) mittels Bolzen (18) am Lenkgetriebegehäuse (9) befestigt ist. Electromechanical steering system according to claim 1, characterized in that the flange ( 14 ) by means of bolts ( 18 ) on the steering gear housing ( 9 ) is attached. Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelgewindemutter (2) über genau ein Wälzlager (8) im Lenkgetriebegehäuse (9) gelagert ist.Electromechanical steering system according to claim 1 or 2, characterized in that the ball screw nut ( 2 ) via exactly one rolling bearing ( 8th ) in the steering gear housing ( 9 ) is stored. Elektromechanische Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (8) eine innere Laufbahn (10) aufweist, die integral am Außenumfang der Kugelgewindemutter (2) ausgebildet ist.Electromechanical steering system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rolling bearing ( 8th ) an inner career ( 10 ) having, integral with the outer circumference of the ball screw nut ( 2 ) is trained.
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