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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Lenkung gemäß dem Oberbegriff nach Anspruch 1.
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Elektromechanische Lenkungen, die ein Lenkungsgehäuse, eine Zahnstange, die sich durch das Lenkungsgehäuse erstreckt, sowie einen Elektromotor zur Erzeugung einer Lenkunterstützung, der achsparallel zu der Zahnstange angeordnet ist, aufweisen, werden beispielsweise in der
JP S62-137270 A , der
DE 37 12 154 A1 , der
US 4,841,790 A und der
EP 1 237 777 A1 beschrieben. Bei diesen wird das Antriebsmoment des Elektromotors über eine Getriebestufe und einen Kugelgewindetrieb an der Zahnstange zur Wirkung gebracht, um den Fahrer eines Kraftfahrzeugs beim Lenken zu unterstützen.
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Weitere Lenkungen dieser Bauart, werden in der
EP 1 457 405 A1 und der
WO2005/000663 A1 beschrieben, bei denen im Unterschied zu den vorstehend genannten Lenkungen als Getriebestufe anstelle einer Zahnradstufe ein Riementrieb vorgesehen ist.
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Aus der
DE 103 92 534 T5 ist eine elektromechanische Lenkung bekannt, deren Lenkungsgehäuse aus drei miteinander verschraubten Abschnitten besteht, durch die sich die Zahnstange hindurch erstreckt. Der achsparallel zur Zahnstange angeordnete Elektromotor ist an einem flanschartigen Bereich des mittleren Abschnitts des Lenkungsgehäuses festgelegt.
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Bei diesen bekannten Lenkungen ist die Getriebestufe einschließlich des Kugelgewindetriebs im Lenkungsgehäuse aufgenommen, während der Elektromotor von außen an dieses angesetzt ist. Dabei wird eine Abtriebswelle des Elektromotors mit einem Eingangsglied der Getriebestufe gekoppelt, während der Elektromotor bzw. dessen Gehäuse mit dem Lenkungsgehäuse verschraubt wird. Der Einbau einer Kugelgewindemutter sowie die Anbringung des Elektromotors am Lenkungsgehäuse erfolgen für die Montage ungünstig aus umgekehrten Richtungen.
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Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine elektromechanische Lenkung der eingangs genannten Art im Hinblick auf die Anordnung und Montage des Elektromotors zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Dabei übernimmt das Halteteil die Funktion der Festlegung des Elektromotors am Lenkungsgehäuse in Axialrichtung und dient im Betrieb als Verdrehsicherung bzw. Drehmomentstütze.
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Ein weiterer Vorteil der Festlegung des Elektromotors über das Halteteil besteht darin, dass hierbei kein Bauraum in radialer Richtung um den Elektromotor benötigt wird, da eine Festlegung am Halteteil von der Stirnseite des Elektromotors erfolgen kann, somit keine Schraubbutzen am Außenumfang des Elektromotors und/oder Lenkungsgehäuses benötigt werden. Hierdurch ergibt sich eine kompakte Bauweise. Geeignete Befestigungselemente, wie beispielsweise Schrauben können mit ihren Köpfen im Hohlraumbereich einer der Abtriebswelle des Elektromotors vorgelagerten Getriebestufe positioniert und damit platzsparend untergebracht werden.
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Zudem kann der Elektromotor von der gleichen Seite am Lenkungsgehäuse montiert werden wie die Getriebestufe und ein mit dieser zusammenwirkender Kugelgewindetrieb.
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Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.
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Insbesondere kann der Elektromotor im Unterschied zu dem oben genannten Stand der Technik in einer Ausnehmung des Lenkungsgehäuses angeordnet werden. Da hierbei ein Wandabschnitt des Lenkungsgehäuses um die Zahnstange gleichzeitig als Wandabschnitt des Motorgehäuses genutzt wird, ergibt sich insgesamt ein geringeres Gewicht.
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Prinzipiell kann der Elektromotor allein über das Halteteil an dem Lenkungsgehäuse festgelegt sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Elektromotor jedoch in der Ausnehmung des Lenkungsgehäuses radial zumindest geführt, um die Belastung des Halteteils gering zu halten. Insbesondere kann der Elektromotor in die Ausnehmung eingepresst werden, so dass ein wesentlicher Anteil der Drehmomentabstützung reibschlüssig aufgefangen wird. Eine infolge von Temperaturschwankungen etwaig auftretende Verminderung des Reibschlusses wird durch das Halteteil kompensiert.
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Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung ist, wie bereits oben angedeutet, aus Gründen der radialen Platzersparnis das Halteteil mit einer Stirnseite des Motors verschraubt.
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Die Festlegung des Halteteils am Lenkungsgehäuse erfolgt bevorzugt im Bereich einer um eine Aufnahmeöffnung der Zahnstange verlaufenden Stirnwand, wobei auch hier die Befestigungselemente platzsparend im Hohlraumbereich der vorgelagerten Getriebestufe untergebracht werden können.
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Zur Vereinfachung der Montage der Lenkung sind gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Motor und eine mit der Zahnstange zusammenwirkende Kugelgewindemutter von der gleichen Seite her in das Lenkungsgehäuse einführbar. So können der Elektromotor, der Kugelgewindetrieb sowie eine Getriebestufe zur Kopplung der Welle des Elektromotors mit dem Kugelgewindetrieb in einer Aufspannung von der gleichen Seite her montiert werden.
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Das Halteteil kann eine Öffnung um die Zahnstange ausbilden, durch welche sich die Kugelgewindemutter hindurcherstreckt. Zudem kann das Halteteil gemeinsam mit einem Außenring eines gehäuseseitigen Lagers der Kugelgewindemutter mit dem Lenkungsgehäuse verschraubt werden, wodurch separate Befestigungselemente für das Halteteil entfallen.
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Das Halteteil lässt sich sehr einfach als Blechelement herstellen, das vorzugsweise eben ist. Jedoch kann das Halteteil auch gekröpft ausgeführt werden. Aus Festigkeitsgründen kann das Halteteil zudem mit Sicken und/oder Umbördelungen am Rand versehen sein.
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Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Lenkungsgehäuse geteilt. Dabei sind eine Aufnahmeöffnung für den Motor und eine Aufnahmeöffnung für ein getriebeseitiges Lager einer Kugelgewindemutter integral in einem Teil des Lenkungsgehäuses ausbildet. Bevorzugt wird das Halteteil an diesem Teil des Lenkungsgehäuses im Bereich der Gehäuseteilung befestigt, so dass dieses leicht zugänglich ist. Das Halteteil überlappt hierbei die Aufnahmeöffnung für den Elektromotor, sowie gegebenenfalls die Aufnahmeöffnung für das Lager.
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Die erfindungsgemäße Motorbefestigung eignet sich sowohl für Lenkungen, bei denen die Getriebestufe als Zahnradtrieb ausgebildet ist, als auch für Lenkungen, bei denen an dieser Stelle ein Riementrieb zum Einsatz kommt. Die Lagerung der Kugelgewindemutter des Kugelgewindetriebs im Lenkungsgehäuse kann prinzipiell über zwei axial beabstandeten Wälzlager erfolgen. Die erfindungsgemäße Motorbefestigung eignet sich jedoch besonders für Lenkungen, bei denen die Kugelgewindemutter über lediglich ein einziges Wälzlager am Lenkungsgehäuse gelagert ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer elektromechanischen Lenkung nach der Erfindung, wobei hier lediglich der Bereich des Elektromotors und der vorgelagerten Getriebestufe dargestellt ist, und in
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2 eine räumliche Ansicht des Teils des Lenkungsgehäuses der Lenkung nach 1, in dem der Elektromotor und das Halteteil montiert sind.
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Das Ausführungsbeispiel zeigt in 1 einen Teilabschnitt einer elektromechanischen Lenkung 1. Diese weist ein Lenkungsgehäuse 2 auf, durch das sich eine Zahnstange 3 erstreckt. An der Zahnstange 3 greift ein nicht näher dargestelltes Lenkungsritzel an, um einen vom Fahrer aufgebrachten Lenkbefehl an die Fahrzeugräder zu übertragen. Weiterhin ist an dem Lenkungsgehäuse 2 achsparallel zu der Zahnstange 3 ein Elektromotor 4 zur Erzeugung einer Lenkunterstützung angeordnet. Das Abtriebsmoment des Elektromotors 4 wird über eine Getriebestufe 5 und einen Kugelgewindetrieb 6 als axiale Hilfskraft an der Zahnstange 3 zur Wirkung gebracht.
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Die Getriebestufe 5 ist hier beispielhaft als Riementrieb ausgebildet. Dabei sitzt eine erste Riemenscheibe 7 auf einer Abtriebswelle des Elektromotors 4. Eine zweite Riemenscheibe 8 ist an einer Kugelgewindemutter 9 des Kugelgewindetriebs 6 angeflanscht. Beide Riemenscheiben 7 und 8 sind über einen Riemen 10 antriebsmäßig miteinander gekoppelt.
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Die Kugelgewindemutter 9 dient dazu, ein rotatorisches Antriebsmoment des Elektromotors 4 in eine translatorische Bewegungskomponente an der Zahnstange 3 zu übersetzten, um den Fahrer beim Lenken zu unterstützen. Sowohl die Kugelgewindemutter 9 als auch die Zahnstange 3 weisen jeweils einen Gewindeabschnitt 11 bzw. 12 auf und stehen über diese Gewindeabschnitte 11 und 12 mittels in der Zeichnung nicht dargestellter Kugeln miteinander in Eingriff.
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Die Kugelgewindemutter 9 stützt sich über ein Wälzlager 13 im Lenkungsgehäuse 2 ab. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck genau ein Wälzlager 13 vorgesehen, das an einem axialen Endabschnitt der Kugelgewindemutter 9 sitzt. Das Wälzlager 13 weist einen inneren Laufring 14 sowie einen äußeren Laufring 15 auf, zwischen denen eine Vielzahl von Kugeln aufgenommen sind. Der innere Laufring 14 kann hierbei integral am Außenumfang der Kugelgewindemutter 9 ausgebildet sein oder als separates Element am Außenumfang der Kugelgewindemutter 9 befestigt werden. An dem äußeren Laufring 15 des Wälzlagers 13 ist ein radialer Flansch 16 ausgebildet, über den das Wälzlager 13 an dem Lenkungsgehäuse 2 mittels Befestigungsschrauben 17 festgelegt ist.
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Der Elektromotor 4 ist in einem integral mit dem Lenkungsgehäuse 2 ausgebildeten Gehäuseabschnitt 18 aufgenommen, der hierzu eine entsprechende Ausnehmung 19 aufweist. Diese Ausnehmung 19 ist von der gleichen Seite her zugänglich, wie die das Wälzlager 13 aufnehmende Ausnehmung 20 um die Zahnstange 3. Insbesondere können der Elektromotor 4 und das Wälzlager 13 achsparallel in ihre entsprechenden Ausnehmungen 19 und 20 eingeschoben werden.
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Da ein Teil des die Zahnstange 3 aufnehmenden Gehäuseabschnitts in den den Elektromotor 4 aufnehmenden Gehäuseabschnitt 18 integriert ist, beide Gehäuseabschnitte also eine gemeinsame Trennwand aufweisen, wird das Gesamtgewicht der Lenkung im Vergleich zu einer Lenkung mit separat angesetztem Motor verringert.
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Weiter kann, wie in 1 gezeigt, der Elektromotor 4 radial in der Ausnehmung 19 geführt sein. Vorzugsweise wird der Motor 4 in die Ausnehmung 19 eingepresst, so dass dieser reibschlüssig gegen Verdrehen gesichert ist. Gleichwohl ist insbesondere im Hinblick auf das Wärmedehnungsverhalten des Gehäuseabschnitts 18 und des Elektromotors 4 zusätzlich eine Axialsicherung für den Elektromotor 4 vorgesehen, die gleichzeitig auch als Drehmomentstütze dient.
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Die Funktion der Axialsicherung und der ergänzenden Drehmomentabstützung wird durch ein Halteteil 21 übernommen, das die Ausnehmung 19 axial überlappt. An diesem Halteteil 21 ist der Elektromotor 4 mittels Befestigungsorganen 22, insbesondere Schrauben befestigt. Es ist jedoch auch möglich, das Halteteil 21 an dem Motor 4 anzuschweißen, mit diesem zu vernieten, mittels Durchsetzfügen zu fixieren oder in anderer Art und Weise zu befestigen. Gleichzeitig ist das Halteteil 21 auch an dem Lenkungsgehäuse 2 befestigt.
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Das Halteteil 21 ist in 2 näher dargestellt. Dieses ist beispielsweise als ebenes Blechstück ausgeführt und weist zwei Öffnungen 23 und 24 auf, so dass das Halteteil 21 bei bereits in der Ausnehmung 19 montiertem Motor 4 und in der Ausnehmung 20 angeordnetem Wälzlager 13 (in 2 ist lediglich dessen Außenring 15 dargestellt) über die Zahnstange 3 und die Abtriebswelle 25 des Motors 4 aufgeschoben und am Lenkungsgehäuse 2 befestigt werden kann. Dabei müssen die Öffnungen 23 und 24 umgebenden Stege nicht umlaufend ausgebildet sein, sondern können auch unterbrochen, beispielsweise gabelförmig ausgeführt werden.
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Hierbei wird das Halteteil 21 mit einer um die Zahnstange 3 verlaufenden Stirnwand 26 des Lenkungsgehäuses 2 verschraubt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Stirnwand 26 um die Ausnehmung 20 angeordnet.
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Weiterhin kann zwischen dem Halteteil 21 und dem Lenkungsgehäuse 2 der radiale Flansch 16 des Wälzlagers 13 eingegliedert sein. Die Befestigung des Halteteils 21 kann so gleichzeitig mit der Befestigung des Wälzlagers 13 erfolgen. Wie in 1 gezeigt, stützen sich die entsprechenden Befestigungsschrauben 17 mit ihrem Kopf an dem Halteteil 21 ab, erstrecken sich durch den Flansche 16 und sind in das Lenkungsgehäuse 2 eingeschraubt.
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Ferner ist das Halteteil 21 mittels der Befestigungsorgane 22 mit einer Stirnseite 27 des Elektromotors 4 verschraubt. Die zugehörigen Schraubenköpfe sind platzsparend in Hohlraumbereichen der Getriebestufe 5 angeordnet. Hierdurch wird eine in Radialrichtung kompakte Bauweise erzielt, da keine zusätzlichen Schraubbutzen vorgesehen werden müssen.
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Das Halteteil 21 überlappt in seinem Einbauzustand die Ausnehmung 19 für den Elektromotor 4, während sich die Abtriebswelle 25 des Elektromotors 4 durch die Öffnung 24 hindurcherstreckt. Zudem erstreckt sich die Kugelgewindemutter 9 durch in die weitere Öffnung 23 des Halteteils 21.
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Zur Erleichterung der Montage ist das Lenkungsgehäuse 1 im Bereich der Getriebestufe 5 quer zur Zahnstange 3 geteilt, so dass das im Bereich der Teilung angeordnete Halteteil 21 gut zugänglich ist.
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Nach erfolgter Montage des Elektromotors 4 und der Kugelgewindemutter 9 mit dem Wälzlager 13 sowie deren axialer Festlegung mittels des Halteteils 21 kann an der dem Elektromotor 4 gegenüberliegenden Seite des Halteteils 21 die Getriebestufe 5 montiert und anschließend das Lenkungsgehäuse 2 mittels eines zweiten Gehäuseteils im Bereich der Getriebestufe geschlossen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenkung
- 2
- Lenkungsgehäuse
- 3
- Zahnstange
- 4
- Elektromotor
- 5
- Getriebestufe
- 6
- Kugelgewindetrieb
- 7
- Riemenscheibe
- 8
- Riemenscheibe
- 9
- Kugelgewindemutter
- 10
- Riemen
- 11
- Gewindeabschnitt der Kugelgewindemutter
- 12
- Gewindeabschnitt der Zahnstange
- 13
- Wälzlager
- 14
- Innenring
- 15
- Außenring
- 16
- Flansch
- 17
- Befestigungsorgan, insbesondere Befestigungsschraube
- 18
- Gehäuseabschnitt
- 19
- Ausnehmung
- 20
- Ausnehmung
- 21
- Halteteil
- 22
- Befestigungsorgan, insbesondere Befestigungsschraube
- 23
- Öffnung
- 24
- Öffnung
- 25
- Abtriebswelle des Elektromotors
- 26
- Stirnwand
- 27
- Stirnseite
