DE102006042387B4

DE102006042387B4 - Servolenkung

Info

Publication number: DE102006042387B4
Application number: DE102006042387.9A
Authority: DE
Inventors: Martin Budaker; Wilfried Leutner; Helmut Knödler
Original assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2019-11-07
Anticipated expiration: 2026-09-09
Also published as: DE102006042387A1

Abstract

Servolenkung umfassend ein Gehäuse (4), welches einen Aktuator (1) umfasst mit einem Elektromotor (2), der über eine getriebliche Verbindung (3) ein in dem Gehäuse (4) gelagertes, axial verlagerbares Bauelement (5) antreibt, wobei der Elektromotor (2) nicht koaxial zu dem axial verlagerbaren Bauelement (5) in dem Gehäuse (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Gehäuse (4) in ein erstes Gehäuseteil (6), ein zweites Gehäuseteil (12) und ein drittes Gehäuseteil (14) geteilt ist, wobei zu beiden axialen Enden (7,7') eines Elektromotors (2) des Aktuators (1) Teilungsebenen (8,8') quer zu einer Längsachse (24) des axial verlagerbaren Bauelements (5) durch das Gehäuse (4) laufen, an denen die Gehäuseteile (6, 12, 14) zentriert und formschlüssig lösbar miteinander verbunden sind,
- das erste Gehäuseteil (6), welches den Elektromotor (2) aufnimmt, über den axialen Erstreckungsbereich (a) des Elektromotors (2) einstückig ausgebildet ist und an beiden axialen Enden (7, 7') des Elektromotors (2) eine Teilungsebene (8, 8') aufweist.
- in dem zweiten Gehäuseteil (12) ein Lenkgetriebe (13) aus einem drehfest mit einer Lenkwelle (26) verbundenen Ritzel und einem Zahnstangenabschnitt des axial verlagerbaren Bauelements (5) angeordnet ist,
- das dritte Gehäuseteil (14) die getriebliche Verbindung (3) aufnimmt, welche zur Wandlung der Rotation einer Abtriebswelle (16) des Elektromotors (2) in eine Axialbewegung des axial verlagerbaren Bauelements (5) dient.

Description

Die Erfindung betrifft eine Servolenkung mit einem Aktuator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind Servolenkungen bekannt, die einen Aktuator mit einem Elektromotor aufweisen, bei welchem der Elektromotor über eine getriebliche Verbindung ein in einem Gehäuse gelagertes, axial verlagerbares Bauelement antreibt.
Die DE 103 36 867 A1 , die als gattungsbildende Entgegenhaltung anzusehen ist, beschreibt eine Fahrzeuglenkung mit einem, in einem Lenkgetriebegehäuse integrierten, elektrischen Aktuator oder Hilfsantrieb. Die Fahrzeuglenkung besteht aus einem Lenkgetriebegehäuse, das ein Lenkgetriebe mit einer Zahnstange aufnimmt, wobei die Zahnstange mit einem Ritzel einer Lenkwelle kämmt und an einem Spindelabschnitt der Zahnstange eine von einem Elektromotor angetriebene Kugelmutter in dem Lenkgetriebegehäuse axial unverschieblich gehalten ist. Der Elektromotor ist parallel zu der Zahnstange angeordnet und sein Gehäuse ist integral mit einem axialen Abschnitt des Lenkgetriebegehäuses gebildet. Das Lenkgetriebegehäuse ist zu diesem Zweck quer zu der Zahnstange geteilt, wobei in der Teilungsebene des Lenkgetriebegehäuses ein Zugang zu dem Elektromotor liegt.
Aus der DE 31 18 805 A1 ist ein Aktuator mit einem Elektromotor bekannt, der über eine getriebliche Verbindung ein in einem Gehäuse gelagertes, axial verlagerbares Bauelement antreibt, wobei der Elektromotor nicht koaxial zu dem axial verlagerbaren Bauelement in dem Gehäuse angeordnet ist.
Es entsteht dadurch ein großes, unhandliches Gehäuseteil, was eine Vorprüfung des Elektromotors und dessen Steuer- und/oder Regelungseinrichtung nach der Motormontage erschwert. Zudem ist die Motormontage des Elektromotors dadurch erschwert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Servolenkung mit einem Aktuator nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, dessen Gehäuse eine einfache Montage und Prüfung des Elektromotors des Aktuators ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch eine Servolenkung mit einem Aktuator mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch dass das Gehäuse des Aktuators über den axialen Erstreckungsbereich des Elektromotors und dessen Steuer- und Regelungseinrichtung in ein erstes Gehäuseteil durch je eine Teilungsebene an den beiden axialen Enden des Elektromotors aufgeteilt ist, an den sich ein zweites und drittes Gehäuseteil anschließen kann, ist ein Aktuator geschaffen, der eine den Abmessungen des Elektromotors angepasste, kompakte Bauform aufweist und dessen erster Gehäuseteil mit dem Elektromotor gut zu montieren und zu prüfen ist.
Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das erste Gehäuseteil kann als Strangpressprofil bevorzugt aus einem Nichteisenmetallwerkstoff gebildet sein, und bevorzugt über dessen Länge einen konstanten Querschnitt aufweisen, wodurch sich die Herstellungskosten des Aktuators verringern lassen. Es trägt an seinen axialen, die beiden Teilungsebenen definierenden Stirnflächen, bevorzugt Zentriereinrichtungen zur passgenauen, bevorzugt dichtenden Verbindung mit den weiteren Gehäuseteilen.
Das den Elektromotor aufnehmende, erste Gehäuseteil weist bevorzugt eine durchgehende, zylinderförmige Bohrung zum Einschieben des Elektromotors auf und eine von dieser Bohrung bevorzugt getrennte zweite Bohrung zum Durchführen des axial verlagerbaren Bauelements auf.
In der Bohrung für den Elektromotor oder in einem daran anschließenden Deckel ist die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung für den Elektromotor angeordnet. Durch diese konstruktive Maßnahme entsteht eine Motoreinheit, die ähnlich kompakt wie bei angeflanschten Elektromotoren ist, aber vollständig in das Aktuatorgehäuse integriert ist, wodurch eine torsions- und biegesteife Verbindung des Elektromotors und dessen Welle mit dem axial verlagerbaren Bauelement ermöglicht ist, was ein Klemmen oder einen Betrieb mit erhöhtem Betriebsgeräusch des Aktuators vermeidet.
In einem zweiten Gehäuseteil eines Aktuators für ein Servolenksystem kann ein Lenkgetriebe aus einem drehfest mit einer Lenkwelle verbundenen Ritzel und einem Zahnstangenabschnitt des axial verlagerbaren Bauelements untergebracht sein. Das zweite Gehäuseteil ist zentriert an dem ersten Gehäuseteil formschlüssig lösbar festgelegt, wobei das axial verlagerbare Bauelement das erste Gehäuseteil durchragt und in ein drittes, an dem ersten Gehäuseteil festgelegten Gehäuseteil ragt. In dem dritten Gehäuseteil ist ein Getriebe zur Wandlung der Rotation einer Abtriebswelle des Elektromotors in eine Axialbewegung des axial verlagerbaren Bauelements untergebracht. Das Getriebe kann ein Zahnrad- oder Zugmittelgetriebe sein und eine Mutter aufweisen, die axial unverschieblich in dem dritten Gehäuseteil gelagert ist. Die Mutter kämmt mit einem Gewindeabschnitt an dem axial verlagerbaren Bauelement. Das dritte Gehäuseteil wird wie das zweite Gehäuseteil, zentriert und dichtend an dem ersten Gehäuseteil festgelegt, wobei zuvor der Elektromotor samt Steuer- und/oder Regelungseinrichtung in dem ersten Gehäuseteil montiert und geprüft wurde.
In einem Aktuator für eine Servolenkung ist das Getriebe im dritten Gehäuseteil als an sich bekannter Kugelgewindetrieb gebildet, wobei die Mutter als Kugelumlaufmutter, die an ihrem Außenumfang eine Riemenscheibe oder eine Verzahnung aufweist, gebildet ist. Die Riemenscheibe oder das Zahnrad sind von dem Elektromotor angetrieben.
Der Elektromotor weist eine Drehachse, die zu der Längsachse des axial verlagerbaren Bauelements nicht kongruent ist und - in Abhängigkeit von dem zur Verfügung stehenden Einbauraum - vorzugsweise parallel oder schräg zu der Längsachse des axial verlagerbaren Bauelements angeordnet ist, auf.
Der Aktuator lässt sich anstatt für eine Hilfskraft- oder Fremdkraft-Servolenkung auch zu Stellzwecken in einem aktiven Fahrwerk einsetzen.
Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben.
In der Zeichnung zeigt:

1 eine Seitenansicht eines Lenkgetriebes mit einem elektrischen Aktuator,
2 einen schematischen, teilweisen Längsschnitt durch das Lenkgetriebe mit Aktuator in 1,
3 eine Seitenansicht eines weiteren Lenkgetriebes mit einem ersten Gehäuseteil als Strangpressprofil,
4 einen Querschnitt des Lenkgetriebes in 3 entlang der Linie IV - IV.

In 1 ist in einer Seitenansicht ein Lenkgetriebe 13 mit einem Gehäuse 4 für eine elektrische Hilfskraftlenkung mit einem elektrischen Aktuator 1 zur Bereitstellung einer Lenkhilfskraft gezeigt. Wie 2 in einem schematischen, teilweisen Längsschnitt durch das Lenkgetriebe 13 mit Aktuator 1 in 1 zeigt, ist in dem Gehäuse 4 eine als Zahnstange 22 mit einem Gewindeabschnitt 18 gebildetes, axial verlagerbares Bauelement 5 gehalten und geführt. An den axialen Enden 25, 25' des axial verlagerbaren Bauelements 5 sind nicht gezeigte Spurstangen zur gelenkigen Verbindung mit Radlenkhebeln von gelenkten Rädern eines Fahrzeugs angeordnet. Das Gehäuse 4 ist in ein erstes Gehäuseteil 6, ein zweites Gehäuseteil 12 und ein drittes Gehäuseteil 14 geteilt, wobei zu beiden axialen Enden 7,7' eines Elektromotors 2 des Aktuators 1 Teilungsebenen 8,8' quer zu einer Längsachse 24 des axial verlagerbaren Bauelements 5 durch das Gehäuse 4 laufen, an denen die Gehäuseteile 6, 12, 14 zentriert und formschlüssig lösbar miteinander verbunden sind. Eine Lenkwelle 26 mündet in das zweite Gehäuseteil 12 und kämmt im Inneren mit einem Ritzel auf der Zahnstange 22. In dem zweiten Gehäuseteil 12 um die Lenkwelle 26 ist ein Drehmomentsensor zur Bestimmung eines aktuellen Lenkmoments in der Lenkwelle 26 und zur Ansteuerung einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 11 für den Elektromotor 2 angeordnet. Der Elektromotor 2 ist Teil des Aktuators 1 und kann ein PWM-gesteuerter Motor sein. Er treibt über eine Riemenscheibe 27 auf seiner Abtriebswelle 15 und einen als Zahnriemen gebildeten Riemen 21 eine drehfest mit einer als Kugelumlaufmutter 19 gebildeten Mutter 17 verbundene Riemenscheibe 20 an. Die Kugelumlaufmutter 19 ist axial unverschieblich in dem dritten Gehäuseteil 14 gehalten und Teil der so gebildeten getrieblichen Verbindung 3 in dem dritten Gehäuseteil 14. Die getriebliche Verbindung 3 ist über Öffnungen an der Teilungsebene 8' auf einfache Weise vormontierbaren und als Zugmittelgetriebe 16 gebildet. Die Kugelumlaufmutter 19 verschiebt bei ihrer Rotation die Zahnstange 22 in die eine oder andere Richtung entsprechend der Drehrichtung der Lenkwelle 26.
Die Mutter 17, die Riemenscheiben 20, 27 und der Riemen 21 bilden die getriebliche Verbindung 3 des Elektromotors 2 mit dem axial verlagerbaren Bauelement 5. In dem ersten, über dem axialen Erstreckungsbereich a des Elektromotors 2 einteilig gebildeten Gehäuseteil 6, sind, wie insbesondere 4 in einem Querschnitt entlang der Linie IV - IV in 3 durch das erste Gehäuseteil 6 und 2 zeigen, eine zylinderförmige Bohrung 9 angeordnet, die einen Einschub des Elektromotors 2 mit seiner Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 11 von beiden Teilungsebenen 8, 8' aus ermöglicht. Der Elektromotor 2 kann bevorzugt direkt mit seinem Stator in der Bohrung 9 festgelegt werden und ist in dem kompakt bauenden Gehäuseteil handhabbar und z.B. prüfbar.
Eine weitere zylinderförmige Bohrung 10 ist in dem ersten Gehäuseteil 6 mit radialem Abstand und durch eine Wand 29 von der zylinderförmigen Bohrung 9 für den Elektromotor 2 getrennt parallel zu der Bohrung 9 angebracht und erlaubt nach der Montage des Elektromotors 2 das Durchführen des axial verlagerbaren Bauelements 5 und den Zusammenbau des Gehäuses 4.
Auf einer Seite (Teilungsebene 8') wird die zylinderförmige Bohrung 9 für den Elektromotor 2 von dem dritten Gehäuseteil 14 und auf der anderen Seite (Teilungsebene 8) von einem Deckel 28, der sich über die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 11 wölbt, verschlossen.
Die Antriebswelle 15 des Elektromotors 2 kann, wie in den Ausführungsbeispielen gezeigt ist, fliegend oder in dem dritten Gehäuseteil 14 gelagert sein.
In 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines Aktuators 1 gezeigt, dessen erstes Gehäuseteil 6 als Strangpressprofil aus einem Aluminiumwerkstoff gebildet ist. Die Längsachse 23 des Elektromotors 2 ist parallel zu der Längsachse 24 des axial verlagerbaren Bauelements 5 ausgerichtet, wobei eine Wand 29 des ersten Gehäuseteils 6 sowohl eine Gehäusewand für den Elektromotor 2 als auch für das axial verlagerbare Bauelement 5 bildet, wodurch der Aktuator 1 kostengünstig, kompakt und biege- und torsionssteif ohne aufwendige Verrippung darstellbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Aktuator
2: Elektromotor
3: Verbindung, getrieblich
4: Gehäuse
5: Bauelement, axial verlagerbar
6: Gehäuseteil, erstes
7,7': Ende, v. 2
8,8': Teilungsebene
9: Bohrung
10: Bohrung
11: Steuer- und/oder Regelungseinrichtung
12: Gehäuseteil, zweites
13: Lenkgetriebe
14: Gehäuseteil, drittes
15: Abtriebswelle
16: Zugmittelgetriebe
17: Mutter
18: Gewindeabschnitt
19: Kugelumlaufmutter
20: Riemenscheibe
21: Riemen
22: Zahnstange
23: Längsachse, v. 2
24: Längsachse, v. 5
25,25': Ende, v. 5
26: Lenkwelle
27: Riemenscheibe
28: Deckel
29: Wand
a: Erstreckungsbereich

Claims

Servolenkung umfassend ein Gehäuse (4), welches einen Aktuator (1) umfasst mit einem Elektromotor (2), der über eine getriebliche Verbindung (3) ein in dem Gehäuse (4) gelagertes, axial verlagerbares Bauelement (5) antreibt, wobei der Elektromotor (2) nicht koaxial zu dem axial verlagerbaren Bauelement (5) in dem Gehäuse (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass - das Gehäuse (4) in ein erstes Gehäuseteil (6), ein zweites Gehäuseteil (12) und ein drittes Gehäuseteil (14) geteilt ist, wobei zu beiden axialen Enden (7,7') eines Elektromotors (2) des Aktuators (1) Teilungsebenen (8,8') quer zu einer Längsachse (24) des axial verlagerbaren Bauelements (5) durch das Gehäuse (4) laufen, an denen die Gehäuseteile (6, 12, 14) zentriert und formschlüssig lösbar miteinander verbunden sind, - das erste Gehäuseteil (6), welches den Elektromotor (2) aufnimmt, über den axialen Erstreckungsbereich (a) des Elektromotors (2) einstückig ausgebildet ist und an beiden axialen Enden (7, 7') des Elektromotors (2) eine Teilungsebene (8, 8') aufweist. - in dem zweiten Gehäuseteil (12) ein Lenkgetriebe (13) aus einem drehfest mit einer Lenkwelle (26) verbundenen Ritzel und einem Zahnstangenabschnitt des axial verlagerbaren Bauelements (5) angeordnet ist, - das dritte Gehäuseteil (14) die getriebliche Verbindung (3) aufnimmt, welche zur Wandlung der Rotation einer Abtriebswelle (16) des Elektromotors (2) in eine Axialbewegung des axial verlagerbaren Bauelements (5) dient.
Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (6) als Strangpressprofil ausgebildet ist.
Servolenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (6) eine zylinderförmige Bohrung (9) für den Elektromotor (2) aufweist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (6) eine zylinderförmige Bohrung (10) für das axial verlagerbare Bauelement (5) aufweist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Gehäuseteil (6) eine Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (11) für den Elektromotor (2) angeordnet ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) ein zweites Gehäuseteil (12) aufweist, das mit dem ersten Gehäuseteil (6) formschlüssig, dichtend verbunden ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem ersten Gehäuseteil (6) die zylinderförmige Bohrung (9) für den Elektromotor (2) auf der Seite der Teilungsebene (8') durch das dritte Gehäuseteil (14) und auf der Seite der Teilungsebene (8) von einem Deckel (28), der sich über die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (11) wölbt, verschlossen ist.
Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die getriebliche Verbindung (3) ein Zahnrad- oder Zugmittelgetriebe (16) ist.
Servolenkung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die getriebliche Verbindung (3) auf eine axial unverschieblich in dem Gehäuse (4) gelagerte Mutter (17) wirkt, die mit einem Gewindeabschnitt (18) an dem axial verlagerbaren Bauelement (5) kämmt.
Servolenkung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Gehäuseteil (14) formschlüssig, dichtend an dem ersten Gehäuseteil (6) festgelegt ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Zusammenbau des Aktuators (1) der Elektromotor (2) und dessen Steuer- und/oder Regelungseinrichtung (11) in dem ersten Gehäuseteil (6) montiert ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (17) eine Kugelumlaufmutter (19) ist, die drehfest mit einer Riemenscheibe (20) oder einem Zahnrad verbunden ist und die Riemenscheibe (20) oder das Zahnrad von dem Elektromotor (2) über einen Riemen (21) oder über ein Zahnrad angetrieben ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das axial verlagerbare Bauelement (5) eine Zahnstange (22) ist.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (23) des Elektromotors (2) parallel oder schräg zu der Längsachse (24) des axial verlagerbaren Bauelements (5) verläuft.
Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (1) Teil einer Servolenkung oder eines aktiven Fahrwerks eines Personenkraftwagens oder Nutzkraftwagens ist.
Servolenkung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Servolenkung eine Hilfskraft- oder Fremdkraftlenkung ist.