DE102007019258A1

DE102007019258A1 - Method for asssembling electrical servo-steering mechanism in motor vehicle, involves adjusting tension of belt pulley and large suitable momentary tension of toothened belt is felt for quantifying tension of belt and after its provision

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

The method involves adjusting a tension of the belt pulley and a large suitable momentary tension of the toothened belt is felt for quantifying a tension of the belt and after its provision. An axial position of a toothed belt disk (3a) is varied for adjusting an axial distance by an external joining device and is subsequently fixed. The axially parallel arrangement of two toothed belt disks is provided, on which a toothed belt (5) is provided for the transmission of a rotary motion. An independent claim is also included for an electrical servo-steering mechanism with axially parallel arrangement and a ball nut threaded drive.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für den Zusammenbau einer elektrischen Hilfskraftlenkung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs.The The invention relates to a method for the assembly of an electrical Power steering system having the features of the preamble of the main claim.

Die Erfindung betrifft auch eine elektrische Hilfskraftlenkung, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zusammengebaut ist.The The invention also relates to an electric power steering system according to the inventive method assembled.

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.The The invention is based on a known from the prior art electrical Power steering for a motor vehicle with paraxial arrangement, d. H. a transmission axis and the axis of a drive unit are parallel to each other.

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.In a manner known per se becomes the rotational movement an electric drive unit (electric motor) by means of a toothed belt transferred to a Kugelmutterumlaufgetriebe and in a translational movement a rack to achieve a Radwinkelverstellung converted by steered wheels. The rack is for this purpose by means of joints and tie rod with the steered wheels a motor vehicle connected.

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 vorzunehmentask The invention is a method for assembling a power steering system to indicate with the features of the preamble of claim 1, which allows, to make a simple adjustment of a belt tension

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hautpanspruchs gelöst.These Task becomes with the characterizing features of the Hautpanspruch solved.

Weitere bevorzugte Ausführungsvarianten des Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben und stützten sich auf den Inhalt der Figurenbeschreibung.Further preferred embodiments of the Method are in dependent claims indicated and supported on the content of the description of the figures.

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. 1 schematically shows essential transmission components of an electric power steering system. In a gearbox cover 1 is a ball nut screwdriver 2 arranged, which in operative connection with a rack 4 stands. A rotational movement is by means of a toothed belt 5 on a first pulley 3a of the ball nut screw drive 2 transferred and in a translational movement of the rack 4 converted to achieve a wheel angle adjustment of steered wheels. The rack 4 For this purpose is connected in a known manner by means of joints and tie rod with the steered wheels of a motor vehicle (not shown). The ball screw 2 is about a bearing with the housing 1 connected.

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.The individual process steps are described below on the basis of 2a described:
An assembly station not shown receives the premounted transmission cover 1 , A toothed belt 5 gets on the pulley 3a of the ball nut transmission 2 hung up. A subsequent method step provides that an assembly mandrel 7 by means of a suitable device in a circular opening provided for this purpose 9 the gearbox cover 1 is introduced, the timing belt 5 detected on its inner tread and brings by a movement Y perpendicular to the import movement X in a mounting position. For this purpose, it is necessary that the device for introducing the mounting mandrel 7 at least these two degrees of freedom X, Y has.

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.In a modification of the method is provided that the mounting mandrel 7 in a sleeve 8th guided and together with the sleeve 8th in the area of the gearbox cover 1 is introduced. The sleeve 8th facilitates subsequent stripping of the toothed belt 5 about mounting mandrel 7 ,

Eine bevorzugte Ausführungsform zur Einbringung des Montagedorns 7 ist in 2b schematisch dargestellt.A preferred embodiment for introducing the mounting mandrel 7 is in 2 B shown schematically.

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.The mandrel has in an anterior region an eccentric extension, an eccentric 21 upon rotation of the mandrel generates a component of movement Y perpendicular to the import movement, which spans the toothed belt. The sleeve 8th and the eccentric 21 can be made in one piece. Alternatively, the sleeve 8th equipped with an eccentricity and executed the mandrel concentric.

Die weiteren Verfahrenschritte werden anhand der 3 beschrieben.The further process steps are based on the 3 described.

Im weiterten Verlauf erfolgt die Montage des Lenkgetriebegehäuses 10. Die Montage einer elektromotorischen Antriebseinheit 6 erfolgt in einem Verfahrensschritt, der nachfolgend beschrieben ist.In the course of the assembly of the steering gear housing takes place 10 , The assembly of an electric motor drive unit 6 takes place in a method step which is described below.

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.A schematically indicated joining device 18 adds the electric drive unit 6 , which in axial continuation of a rotor shaft 11 of the motor a pinion 12 has, in the interior of the steering gear housing 10 , As a result of this we get the pinion 12 against the mounting pin 7 pressed by this movement from the through the clamped area of the toothed belt 5 is pushed out. The pinion 12 the drive unit 6 now grabs the timing belt 5 one.

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.When pushing out the mounting mandrel 7 favors the sleeve 8th a stripping of the toothed belt 5 over the mounting pin 7 and also allows a rough pre-positioning of the belt.

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.The sleeve 8th is introduced with a certain degree in the area, which is an optimal Timing belt position determines. The optimal position of the toothed belt 5 is determined by the position which a torsion-free position of the belt 5 on the pulley 2a the nut of the ball screw drive 2 and the pinion 12 the electric motor drive unit 6 allows. The pinion 12 the drive unit 6 sets the second pulley 3b represents.

4 zeigt weitere Verfahrensschritte. 4 shows further process steps.

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.The inventive method provides to allow a defined, reproducible and largely friction-free adjustment of the toothed belt tension. This is achieved in that the electric motor drive unit 6 by means of the joining device ( 18 ) not completely on the housing cover stop respectively on a seal located there 13 is approached, but initially to a preferably small as possible distance A, so initially no friction from the Anflanschbereichen 14 can arise.

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.Simultaneously with the starting movement Xa of the drive unit 6 becomes the mounting pin 7 by means of the pinion 12 pushed out, with the sleeve 8th the stripping of the mounting mandrel 8th relieved and the timing belt 5 holds in position.

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.The toothed belt tension is adjusted according to the invention in that the device for joining the drive unit 6 a movement Ya perpendicular to the starting movement Xa exerts, wherein the degree of movement by a process computer under continuous measurement and rule monitoring of the joining device 18 applied force F _ay occurs. As a result, it can be so automated and reproducible, according to a target specification for the toothed belt tension, they are set. Regulatory problems during this force control process with regard to arising friction at the housing flange areas 14 can be completely eliminated while maintaining an advantageously as small as possible distance A. The actual force can be determined by suitable force sensors 20 be measured. The force measuring sensor 20 is doing at a suitable measuring point of the mounting device 18 arranged.

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.From the target specification for the toothed belt tension a desired force can be derived. If this then corresponds to the currently determined actual force F _ay , the instantaneous axle position, which defines a center distance Z, is maintained. The next step is a fixation of the drive unit 6 intended. For this purpose, the electric drive unit 6 now moved by a movement Xf completely on housing stop and with the steering housing 10 screwed.

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.At the housing flange areas 14 Now arises according to the Verschraubungskraft dependent friction which the pinion 12 holds in a previously adjusted position for application of the toothed belt tension.

Eine Dichtung 13 dient zur Abdichtung der Antriebseinheit und dem Getriebe gegenüber eindringender Feuchtigkeit.A seal 13 serves to seal the drive unit and the gearbox against penetrating moisture.

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.After completion of the process step engages the pinion 12 the drive unit 6 in the toothed belt toothing of the toothed belt 5 one and the sleeve 8th comes with together with the mounting pin 7 completely out of the gearbox cover 1 extended.

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.In a modification of the method is provided to adjust the timing belt tension controlled by a force / displacement probe 19 in a measuring opening provided for this purpose 15 is introduced and calculated from a recorded path / force information in a process computer, a current toothed belt tension and compared with a target specification according to the adjusted toothed belt tension in a control process in a process computer. If the control deviation is equal to zero taking into account a definable tolerance, the toothed belt tension is evaluated as "adjusted" and the center distance Z is subsequently determined.

5 zeigt eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 5 shows a modification of the method according to the invention.

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.In a sectional view, a measuring opening 15 pointing to a non-resting section 17 of the toothed belt 5 is aligned and both pulleys 3a . 3b shown. The current toothed belt tension is determined by inserting and supporting a probe 19 capable of sensing a force / displacement relationship or detecting a mechanical vibration frequency.

Der Messtaster 19 wird hierfür in die Messöffnung 15 eingeführt und auf einen nicht aufliegenden Zahnriemenbereich 17 aufgelegt.The probe 19 is for this purpose in the measuring opening 15 introduced and on a non-lying belt area 17 hung up.

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.Based on the time course (in the case of a vibration measurement) or a static course (in the case of a force / distance measurement) of the probe 19 given signal can draw conclusions on the current toothed belt tension.

Abschließend wird der Gehäusedurchbruch 14 oder die Messöffnung 15 mit einem Stopfen verschlossen.Finally, the housing breakthrough 14 or the measuring aperture 15 closed with a stopper.

11: Getriebedeckeltransmission cover
22: KugelgewindegetriebeBallscrews
3a3a: Riemenscheibe, erstePulley, first
3b3b: Riemenscheibe, zweitePulley, second
44: Zahnstangerack
55: Zahnriementoothed belt
66: Antriebseinheitdrive unit
77: Montagedorninstallation tool
88th: Hülseshell
99: DurchbruchsöffnungThrough opening
1010: LenkgetriebegehäuseSteering gear housing
1111: Rotorwellerotor shaft
1212: Ritzelpinion
1313: Dichtungpoetry
1414: AnflanschbereicheAnflanschbereiche
1515: Messöffnungmeasurement opening
1616: Lenkgehäusesteering housing
1717: Zahnriemenabschnitt, nicht aufliegendToothed section not lying down
1818: Fügevorrichtungjoining device
1919: Messtasterprobe
2020: KraftmesssensorLoad Sensor
2121: Exzentereccentric
Z, AZ, A: MaßeDimensions

Claims

Method for assembling an electric power steering with parallel arrangement of two toothed belt pulleys ( 3a . 3b . 12 ), on which a toothed belt ( 5 ) is provided for transmitting a rotational movement, characterized in that for setting a toothed belt tension of the toothed belt ( 5 ) a size suitable for the quantification of a current toothed belt tension is sensed and according to which an axle position of a pulley ( 3a . 3b . 12 ) for defining an axial distance (Z) by means of an external joining device ( 18 ) and finally determined.

A method according to claim 1, characterized in that upon reaching a target specification for the toothed belt tension, the axial position of at least one of the pulleys ( 3a . 3b . 12 ).

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the adjustment of the axial distance (Z) for the purpose of setting the toothed belt tension by means of the external joining device ( 18 ), excluding frictional effects on housing flange areas ( 14 ) he follows.

Method according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that a mounting mandrel ( 7 ) in an opening provided for this purpose ( 9 ) of a gear cover ( 1 ) enters, through a toothed belt ( 5 ) engages the tensioned area and by a movement component (Y) perpendicular to the retraction movement (X) the toothed belt ( 5 ) brings in a mounting position.

Method according to claim 4, characterized in that the mounting mandrel ( 7 ) in a sleeve ( 8th ) is slidably disposed and the sleeve ( 8th ) partially into the interior of the transmission housing ( 1 ) for the purpose of axially limiting the displaceability of the toothed belt ( 5 ) is introduced.

A method according to claim 4 or 5, characterized in that the movement component (Y) perpendicular to the retraction movement (X) by rotating an eccentric extension ( 21 ) of the sleeve ( 8th ) or the mounting mandrel ( 7 ) is caused

Method according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the pinion ( 12 ) formed pulley ( 3b ) a drive unit ( 6 ) by a starting movement (Xa) in the steering gear housing ( 10 ) to the smallest possible distance (A) of the Anflanschbereiche ( 14 ) is retracted and in the toothed belt ( 5 ) penetrated area, wherein the mounting mandrel ( 7 ) is pushed out.

Method according to one of the preceding claims 2 to 7, characterized in that after reaching the target specification for the toothed belt tension the drive unit ( 6 ) is moved to housing stop and with the gear cover ( 1 ) for the purpose of fixing the drive unit ( 6 ) is screwed with a defined moment, wherein the force applied by the screwing force with a minimum required frictional force at the Gehäuseanflanschstellen ( 14 ) correlates.

Method according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the current toothed belt tension by detecting a means of the joining device ( 18 ) introduced force (F _ay ) by means of a force measuring sensor ( 20 ) he follows.

Method according to one of the preceding claims 1 to 9, characterized in that the instantaneous toothed belt tension by detecting a vibratory movement of the toothed belt ( 5 ) on a non-resting toothed belt section ( 17 ) by means of a probe ( 19 ) by analyzing the frequency of the vibration or a spectral analysis of the probe ( 19 ) signal drawn conclusions on the toothed belt tension.

Method according to one of the preceding claims 1 to 9, characterized in that the instantaneous toothed belt tension by means of a Distance / Force Probe ( 19 ) he follows.

Electric power steering with paraxial arrangement of an electric drive unit ( 6 ) and a Kugelmuttergewindetriebs ( 2 ), which with a toothed belt ( 5 ) are connected to each other for the transmission of a rotational movement, characterized in that the power steering system has no built-in adjusting means for varying and fixing a center distance (Z) of essentially parallel pulleys (FIG. 3a . 3b . 12 ) for adjusting a toothed belt tension.

Electric power steering system according to the preceding claim 12, characterized in that in a region of a non-resting toothed belt section ( 17 ) of the toothed belt ( 5 ) a closable opening ( 15 ) in the transmission housing ( 1 ) and suitable for the introduction of a probe ( 19 ).

Electric power steering system according to one of the preceding claims 12 or 13, characterized in that in the region of the axial extension of the rotor shaft ( 11 ) of the electric drive arrangement ( 5 ) a lockable breakthrough ( 9 ) suitable for insertion of a mandrel ( 7 ), is provided.