DE102007019258A1

DE102007019258A1 - Verfahren für den Zusammenbau einer elektrischen Hilfskraftlenkung

Info

Publication number: DE102007019258A1
Application number: DE102007019258A
Authority: DE
Inventors: Helmut Bareis; Martin Budaker; Oliver Hetzel
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-04-24
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2008-11-06
Anticipated expiration: 2027-04-25
Also published as: DE102007019258B4

Abstract

Zur Einstellung der Zahnriemenspannung eines Zahnriemens in einer Hilfskraftlenkung achsparalleler Bauart wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Größe geeignet zur Quantifizierung einer momentanen Zahnriemenspannung abgefühlt wird und nach deren Maßgabe ein Achsabstand zumindest einer Riemenscheibe mittels einer hierfür vorgesehenen externen Vorrichtung variiert und abschließend festgelegt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für den Zusammenbau einer elektrischen Hilfskraftlenkung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs.
Die Erfindung betrifft auch eine elektrische Hilfskraftlenkung, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zusammengebaut ist.
Die Erfindung geht von einer aus dem Stand der Technik bekannten elektrischen Hilfskraftlenkung für ein Kraftfahrzeug mit achsparalleler Anordnung, d. h. eine Getriebeachse und die Achse einer Antriebseinheit liegen parallel zueinander.
In einer an sich bekannten Art und Weise wird die Rotationsbewegung einer elektrischen Antriebeinheit (E-Motor) mittels eines Zahnriemens auf ein Kugelmutterumlaufgetriebe übertragen und in eine Translationsbewegung einer Zahnstange zur Erzielung einer Radwinkelverstellung von gelenkten Rädern umgewandelt. Die Zahnstange ist hierzu mittels Gelenke und Spurstange mit den gelenkten Rädern eines Kraftfahrzeugs verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für den Zusammenbau einer Hilfskraftlenkung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, welches es ermöglicht, eine einfache Einstellung einer Riemenspannung vorzunehmen
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hautpanspruchs gelöst.
Weitere bevorzugte Ausführungsvarianten des Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben und stützten sich auf den Inhalt der Figurenbeschreibung.
1 zeigt schematisch wesentliche Getriebebestandteile einer elektrischen Hilfskraftlenkung. In einem Getriebedeckel 1 ist ein Kugelmuttergewindetrieb 2 angeordnet, welcher in Wirkverbindung mit einer Zahnstange 4 steht. Eine Rotationsbewegung wird mittels eines Zahnriemens 5 auf eine erste Riemenscheibe 3a des Kugelmuttergewindetriebes 2 übertragen und in eine Translationsbewegung der Zahnstange 4 zur Erzielung einer Radwinkelverstellung von gelenkten Rädern umgewandelt. Die Zahnstange 4 ist hierzu in bekannter Weise mittels Gelenke und Spurstange mit den gelenkten Rädern eines Kraftfahrzeugs verbunden (nicht dargestellt). Der Kugelgewindetrieb 2 ist über ein Lager mit dem Gehäuse 1 verbunden.
Nachfolgend werden die einzelnen Verfahrensschritte anhand der 2a beschrieben:
Eine nicht gezeigte Montagestation erhält den vormonierten Getriebedeckel 1. Ein Zahnriemen 5 wird auf das Riemenrad 3a des Kugelmuttergetriebes 2 aufgelegt. Ein nachfolgender Verfahrensschritt sieht vor, dass ein Montagedorn 7 mittels einer geeigneten Vorrichtung in eine hiefür vorgesehenen kreisförmige Durchbruchsöffnung 9 des Getriebedeckels 1 eingeführt wird, den Zahnriemen 5 an seiner inneren Lauffläche erfasst und durch eine Bewegung Y senkrecht zur Einfuhrbewegung X in eine Montagestellung bringt. Hierzu ist es erforderlich, dass die Vorrichtung zum Einbringen des Montagedorns 7 wenigstens diese beiden Freiheitsgrade X, Y aufweist.
In einer Abwandlung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Montagedorn 7 in einer Hülse 8 geführt und zusammen mit der Hülse 8 in den Bereich des Getriebedeckels 1 eingeführt wird. Die Hülse 8 erleichtert ein nachfolgendes Abstreifen des Zahnriemens 5 über Montagedorn 7.
Eine bevorzugte Ausführungsform zur Einbringung des Montagedorns 7 ist in 2b schematisch dargestellt.
Der Dorn weist in einem vorderen Bereich einen exzentrischen Fortsatz, einen Exzenter 21 auf, der bei Verdrehung des Dorns eine Bewegungskomponente Y senkrecht zur Einfuhrbewegung erzeugt, welche den Zahnriemen aufspannt. Die Hülse 8 und der Exzenter 21 können dabei einteilig ausgeführt sein. Alternativ ist die Hülse 8 mit einer Exzentrizität ausgestattet und der Dorn konzentrisch ausgeführt.
Die weiteren Verfahrenschritte werden anhand der 3 beschrieben.
Im weiterten Verlauf erfolgt die Montage des Lenkgetriebegehäuses 10. Die Montage einer elektromotorischen Antriebseinheit 6 erfolgt in einem Verfahrensschritt, der nachfolgend beschrieben ist.
Eine schematisch angedeutete Fügevorrichtung 18 fügt die elektrische Antriebseinheit 6, welche in axialer Fortsetzung einer Rotorwelle 11 des Motors ein Ritzel 12 aufweist, in das Innere des Lenkgetriebegehäuses 10. In Folge davon wir das Ritzel 12 gegen den Montagedorn 7 gedrückt, der durch diese Bewegung aus dem durch den aufgespannten Bereich des Zahnriemens 5 hinaus geschoben wird. Das Ritzel 12 der Antriebseinheit 6 greift nun in den Zahnriemen 5 ein.
Beim Herausdrücken des Montagedorns 7 begünstigt die Hülse 8 ein Abstreifen des Zahnriemens 5 über den Montagedorn 7 und ermöglicht zusätzlich eine grobe Vorpositionierung des Zahnriemens.
Die Hülse 8 wird mit einem bestimmten Maß in den Bereich eingeführt, welches eine optimale Zahnriemenlage festlegt. Die optimale Lage des Zahnriemens 5 ist durch diejenige Position bestimmt, welche eine verwindungsfreie Lage des Zahnriemens 5 auf der Riemenscheibe 2a der Mutter des Kugelgewindegetriebes 2 und des Ritzels 12 der elektromotorischen Antriebseinheit 6 ermöglicht. Das Ritzel 12 der Antriebseinheit 6 stellt dabei die zweite Riemenscheibe 3b dar.
4 zeigt weitere Verfahrensschritte.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, eine definierte, reproduzierbare und weitgehend reibungsfreie Einstellung der Zahnriemenspannung zu ermöglichen. Dies wird dadurch erreicht, dass die elektromotorische Antriebseinheit 6 mittels der Fügevorrichtung (18) nicht auf vollständig auf Gehäusedeckel-Anschlag respektive auf eine dort befindliche Dichtung 13 angefahren wird, sondern zunächst bis auf einen in vorteilhafter Weise möglichst kleinen Abstand A, sodass zunächst keine Reibung ab den Anflanschbereichen 14 entstehen kann.
Gleichzeitig mit der Anfahrbewegung Xa der Antriebseinheit 6 wird der Montagedorn 7 mittels des Ritzels 12 herausgedrückt, wobei die Hülse 8 das Abstreifen des Montagedorns 8 erleichtert und den Zahnriemen 5 in Position hält.
Die Zahnriemenspannung wird erfindungsgemäß dadurch eingestellt, dass die Vorrichtung zum Fügen der Antriebseinheit 6 eine Bewegung Ya senkrecht zur Anfahrbewegung Xa ausübt, wobei das Maß der Bewegung durch einen Prozessrechner unter laufender Messung und Regelüberwachung der von der Füge-Vorrichtung 18 aufgebrachten Kraft F_ay erfolgt. Im Ergebnis kann so automatisiert und reproduzierbar, entsprechend einer Soll-Vorgabe für die Zahnriemenspannung, diese eingestellt werden. Regelungstechnische Problematiken während dieses Kraft-Regelungs-Vorganges hinsichtlich entstehender Reibung an den Gehäuse-Anflanschbereichen 14 können, unter Beibehaltung eines vorteilhaft möglichst geringen Abstandes A, vollständig eliminiert werden. Die Ist-Kraft kann durch geeignete Kraftsensoren 20 gemessen werden. Der Kraftmesssensor 20 wird dabei an einer geeigneten Messstelle der Montagevorrichtung 18 angeordnet.
Aus der Sollvorgabe für die Zahnriemenspannung ist eine Soll-Kraft ableitbar. Entspricht diese dann der aktuell ermittelten Ist-Kraft F_ay so wird die momentane Achsstellung, die einen Achsabstand Z festlegt, beibehalten. Als nächster Schritt ist eine Fixierung der Antriebseinheit 6 vorgesehen. Hierzu wird die elektrische Antriebseinheit 6 nun durch eine Bewegung Xf vollständig auf Gehäuse-Anschlag gefahren und mit dem Lenkgehäuse 10 verschraubt.
An den Gehäuse-Anflanschbereichen 14 entsteht nun eine entsprechend der Verschraubungskraft abhängige Reibung welche das Ritzel 12 in eine zuvor eingeregelte Position zur Aufbringung der Zahnriemenspannung hält.
Eine Dichtung 13 dient zur Abdichtung der Antriebseinheit und dem Getriebe gegenüber eindringender Feuchtigkeit.
Nach Beendigung des Verfahrenschritts greift das Ritzel 12 der Antriebseinheit 6 in die Zahnriemenverzahnung des Zahnriemens 5 ein und die Hülse 8 wird mit zusammen mit dem Montagedorn 7 vollständig aus dem Getriebedeckel 1 ausgefahren.
In einer Abwandlung des Verfahrens ist vorgesehen, die Zahnriemenspannung dadurch kontrolliert einzustellen, dass ein Kraft/Weg-Messtaster 19 in eine hierfür vorgesehene Messöffnung 15 eingeführt wird und aus Verrechung einer aufgenommenen Weg/Kraft-Information in einem Prozessrechner eine momentane Zahnriemenspannung berechnet und mit einer Sollvorgabe entsprechend der einzustellenden Zahnriemenspannung in einem Steuer-/Regelvorgang in einem Prozessrechner, verglichen wird. Ist die Regelabweichung unter Berücksichtigung einer festlegbaren Toleranz gleich null so wird die Zahnriemenspannung als „eingestellt" bewertet und nachfolgend der Achsabstand Z festgelegt.
5 zeigt eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einer Schnittdarstellung werden eine Messöffnung 15, die auf einen nicht aufliegenden Abschnitt 17 des Zahnriemens 5 ausgerichtet ist und beide Riemenscheiben 3a, 3b gezeigt. Die Ermittlung der momentanen Zahnriemenspannung erfolgt durch Einführung und Auflage eines Messtaster 19, der in der Lage ist, einen Kraft/Weg-Zusammenhang abzufühlen oder eine mechanische Schwingungsfrequenz zu detektieren.
Der Messtaster 19 wird hierfür in die Messöffnung 15 eingeführt und auf einen nicht aufliegenden Zahnriemenbereich 17 aufgelegt.
Anhand des zeitlichen Verlaufs (im Falle einer Schwingungsmessung) oder eines statischen Verlaufs (im Falle einer Kraft-/Weg Messung) des vom Messtaster 19 abgegebenen Signals können Rückschlüsse auf die momentane Zahnriemenspannung gezogen werden.
Abschließend wird der Gehäusedurchbruch 14 oder die Messöffnung 15 mit einem Stopfen verschlossen.

1: Getriebedeckel
2: Kugelgewindegetriebe
3a: Riemenscheibe, erste
3b: Riemenscheibe, zweite
4: Zahnstange
5: Zahnriemen
6: Antriebseinheit
7: Montagedorn
8: Hülse
9: Durchbruchsöffnung
10: Lenkgetriebegehäuse
11: Rotorwelle
12: Ritzel
13: Dichtung
14: Anflanschbereiche
15: Messöffnung
16: Lenkgehäuse
17: Zahnriemenabschnitt, nicht aufliegend
18: Fügevorrichtung
19: Messtaster
20: Kraftmesssensor
21: Exzenter
Z, A: Maße

Claims

Verfahren für den Zusammenbau einer elektrischen Servolenkung mit achsparalleler Anordnung zweier Zahnriemenscheiben (3a, 3b, 12), auf denen ein Zahnriemen (5) zur Übertragung einer Rotationsbewegung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung einer Zahnriemenspannung des Zahnriemens (5) eine Größe geeignet zur Quantifizierung einer momentanen Zahnriemenspannung abgefühlt und nach deren Maßgabe eine Achsposition einer Riemenscheibe (3a, 3b, 12) zur Festlegung eines Achsabstand (Z) mittels einer externen Fügevorrichtung (18) variiert und abschließend festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen einer Soll-Vorgabe für die Zahnriemenspannung die Achsposition zumindest einer der Riemenscheiben (3a, 3b, 12) festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung des Achsabstandes (Z) zum Zwecke der Einstellung der Zahnriemenspannung mittels der externen Fügevorrichtung (18) unter Ausschluss von Reibungseffekten an Gehäuseanflanschbereichen (14) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Montagedorn (7) in einen hierfür vorgesehenen Durchbruchsöffnung (9) eines Getriebedeckels (1) einfährt, in einen durch den Zahnriemen (5) aufgespannten Bereich eingreift und durch eine Bewegungs-Komponente (Y) senkrecht zur Einfahrbewegung (X) den Zahnriemen (5) in eine Montageposition bringt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagedorn (7) in einer Hülse (8) verschiebbar angeordnet ist und die Hülse (8) teilweise in das innere des Getriebegehäuses (1) zum Zwecke einer axialen Begrenzung der Verschiebbarkeit des Zahnriemens (5) eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungskomponente (Y) senkrecht zur Einfahrbewegung (X) durch Verdrehen eines exzentrischen Fortsatzes (21) der Hülse (8) oder des Montagedorns (7) verursacht wird
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die als Ritzel (12) ausgebildete Riemenscheibe (3b) einer Antriebseinheit (6) durch eine Anfahrbewegung (Xa) in das Lenkgetriebegehäuse (10) bis auf einen möglichst geringen Abstand (A) der Anflanschbereiche (14) eingefahren wird und in den vom Zahnriemen (5) aufgespannten Bereich vordringt, wobei der Montagedorn (7) herausgedrückt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erreichen der Soll-Vorgabe für die Zahnriemenspannung die Antriebseinheit (6) auf Gehäuseanschlag gefahren wird und mit dem Getriebedeckel (1) zum Zwecke der Fixierung der Antriebseinheit (6) mit einer definierten Moment verschraubt wird, wobei die durch die Verschraubung aufgebrachte Kraft mit einer minimal geforderten Reibungskraft an den Gehäuseanflanschstellen (14) korreliert.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die momentane Zahnriemenspannung durch Erfassung einer mittels der Fügevorrichtung (18) eingeleiteten Kraft (F_ay) mittels eines Kraftmesssensors (20) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die momentane Zahnriemenspannung durch Erfassung einer Schwingungsbewegung des Zahnriemens (5) an einem nicht aufliegenden Zahnriemenabschnitts (17) mittels eines Messtasters (19) erfolgt, wobei durch Analyse der Frequenz der Schwingung oder einer spektralen Analyse des vom Messtaster (19) abgegebenen Signals Rückschlüsse auf die Zahnriemenspannung gezogen werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die momentane Zahnriemenspannung mittels eines Weg-/Kraft-Messtasters (19) erfolgt.
Elektrische Hilfskraftlenkung mit achsparalleler Anordnung einer elektrischen Antriebseinheit (6) und eines Kugelmuttergewindetriebs (2), welche mit einem Zahnriemen (5) zur Übertragung einer Rotationsbewegung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfskraftlenkung über keine eingebauten Verstellmittel zur Variation und Festlegung eines Achsabstandes (Z) von im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Riemenscheiben (3a, 3b, 12) zur Einstellung einer Zahnriemenspannung aufweist.
Elektrische Hilfskraftlenkung nach vorgehenden Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich eines nicht aufliegenden Zahnriemenabschnitts (17) des Zahnriemens (5) eine verschließbare Öffnung (15) im Getriebegehäuse (1) vorgesehen und geeignet zur Einführung eines Messtasters (19) ist.
Elektrische Hilfskraftlenkung nach einem der vorstehenden Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der axialer Verlängerung der Rotorwelle (11) der elektrischen Antriebsanordnung (5) ein verschließbarer Durchbruch (9), geeignet zur Einführung eines Montagedorns (7), vorgesehen ist.