DE102007019258B4

DE102007019258B4 - Procedure for assembling an electric power steering system

Info

Publication number: DE102007019258B4
Application number: DE102007019258.6A
Authority: DE
Inventors: Helmut Bareis; Martin Budaker; Oliver Hetzel
Original assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-04-24
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2027-04-25
Also published as: DE102007019258A1

Abstract

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, und zur Einstellung einer Zahnriemenspannung des Zahnriemens (5) eine Achsposition einer Riemenscheibe (3a, 3b, 12) zur Festlegung eines Achsabstand (Z) mittels einer externen Fügevorrichtung (18) variiert und abschließend festgelegt wird dadurch gekennzeichnet, dass vor der Festlegung des Achsabstandes (Z) zur Einstellung einer Zahnriemenspannung des Zahnriemens (5) eine Größe geeignet zur Quantifizierung einer momentanen Zahnriemenspannung abgefühlt wird.Method for assembling an electric power steering system with an axially parallel arrangement of two toothed belt pulleys (3a, 3b, 12) on which a toothed belt (5) is provided for transmitting a rotational movement, and for adjusting a toothed belt tension of the toothed belt (5), an axial position of a belt pulley (3a , 3b, 12) for determining a center distance (Z) by means of an external joining device (18) and finally determined is characterized in that a size suitable for quantification before setting the center distance (Z) for setting a toothed belt tension of the toothed belt (5) a current toothed belt tension is sensed.

Description

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

Die Erfindung betrifft auch eine elektrische Hilfskraftlenkung nach dem Oberbegriff von Anspruch 12, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zusammengebaut ist.The invention also relates to an electric power steering system, which is assembled according to the method according to the invention.

Die Erfindung geht von einer aus dem Stand der Technik bekannten elektrischen Hilfskraftlenkung für ein Kraftfahrzeug mit achsparalleler Anordnung aus, d.h. eine Getriebeachse und die Achse einer Antriebseinheit liegen parallel zueinander.The invention is based on an electric power steering system known from the prior art for a motor vehicle with an axially parallel arrangement, i.e. a gear axis and the axis of a drive unit are parallel to each other.

Die WO 02/076808 A1 beschreibt eine solche Hilfskraftlenkung mit achsparalleler Anordnung, d.h. eine Getriebeachse und die Achse einer Antriebseinheit liegen parallel zueinander bei welcher 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 wird. Die Zahnstange ist hierzu mittels Gelenke und Spurstange mit den gelenkten Rädern eines Kraftfahrzeugs verbunden.The WO 02/076808 A1 describes such an auxiliary power steering system with an axially parallel arrangement, i.e. a gear axis and the axis of a drive unit are parallel to each other, in which the rotational movement of an electric drive unit (electric motor) is transferred to a ball nut planetary gear by means of a toothed belt and into a translational movement of a rack to achieve a wheel angle adjustment of steered Wheels is converted. For this purpose, the rack is connected to the steered wheels of a motor vehicle by means of joints and a tie rod.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für den Zusammenbau einer Hilfskraftlenkung anzugeben, welches es ermöglicht, eine einfache Einstellung einer Riemenspannung vorzunehmenThe object of the invention is to provide a method for assembling an auxiliary power steering system, which makes it possible to easily adjust a belt tension

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hautpanspruchs gelöst.This task is solved with the characteristics of the main claim.

Weitere bevorzugte Ausführungsvarianten des Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben und stützten sich auf den Inhalt der Figurenbeschreibung.Further preferred embodiments of the method are specified in the subclaims and are based 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 gear cover 1 is a ball nut screw drive 2 arranged, which is in operative connection with a rack 4 stands. A rotational movement is made by means of a toothed belt 5 on a first pulley 3a of the ball screw drive 2 transferred and into a translational motion of the rack 4 converted to achieve a wheel angle adjustment of steered wheels. The rack 4 is connected to the steered wheels of a motor vehicle in a known manner by means of joints and tie rod (not shown). The ball screw drive 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 Montagedom 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.The individual process steps are described below using the 2a described:

An assembly station, not shown, receives the pre-assembled gear cover 1 , A timing belt 5 is on the pulley 3a of the ball nut gear 2 hung up. A subsequent process step provides that an assembly dome 7 by means of a suitable device in a circular opening provided therefor 9 of the gear cover 1 is introduced, the timing belt 5 gripped on its inner tread and by movement Y perpendicular to the import movement X in an assembly position. For this it is necessary that the device for inserting the assembly mandrel 7 at least these two degrees of freedom X . Y having.

A modification of the method provides that the assembly 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 wiping of the toothed belt 5 via assembly mandrel 7 ,

Eine bevorzugte Ausführungsform zur Einbringung des Montagedorns 7 ist in 2b schematisch dargestellt.A preferred embodiment for introducing the assembly 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 Doms 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 an eccentric extension, an eccentric, in a front region 21 on which is a component of motion when the dome is rotated Y generated 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 is 8th equipped with an eccentricity and the mandrel designed concentrically.

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.The further process steps are based on the 3 described. In the further course, the steering gear housing is assembled 10 , The assembly of an electric motor drive unit 6 takes place in a process step which is described below.
A schematically indicated joining device 18 adds the electric drive unit 6 which in axial continuation of a rotor shaft 11 a pinion of the motor 12 has, in the interior of the steering gear housing 10 , As a result, we become the pinion 12 against the assembly mandrel 7 pressed by this movement from the area of the toothed belt 5 is pushed out. The pinion 12 the drive unit 6 now engages in the timing belt 5 on.
When pushing out the assembly mandrel 7 favors the sleeve 8th wiping the timing belt 5 over the assembly mandrel 7 and also enables rough pre-positioning of the toothed 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 into the area with a certain dimension, which defines an optimal timing belt position. The optimal position of the timing belt 5 is determined by the position that a torsion-free position of the timing belt 5 on the pulley 2a the nut of the ball screw 2 and the pinion 12 the electromotive drive unit 6 allows. The pinion 12 the drive unit 6 puts the second pulley 3b represents.

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 FügeVorrichtung 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. 4 shows further process steps. The method according to the invention provides for a defined, reproducible and largely frictionless adjustment of the toothed belt tension. This is achieved in that the electromotive drive unit 6 by means of the joining device ( 18 ) not completely on the housing cover stop or on a seal located there 13 is approached, but initially to a distance that is as small as possible in an advantageous manner A , so that there is initially no friction from the flange areas 14 can arise. Simultaneously with the start-up movement Xa of the drive unit 6 becomes the assembly mandrel 7 by means of the pinion 12 pushed out, the sleeve 8th the stripping of the assembly mandrel 8th relieved and the timing belt 5 holds in place.
The toothed belt tension is set according to the invention in that the device for joining the drive unit 6 a movement Ya perpendicular to the start-up movement Xa exercises, the amount of movement by a process computer with ongoing measurement and control monitoring of the joining device 18 exerted force F _ay he follows. As a result, it can be set automatically and reproducibly, in accordance with a target specification for the toothed belt tension. Control problems during this force control process with regard to the friction that occurs at the housing flange areas 14 can, while maintaining an advantageously as small a distance as possible A , be completely eliminated. The actual force can be measured using suitable force sensors 20 be measured. The force measuring sensor 20 is at a suitable measuring point of the assembly device 18 arranged. A target force can be derived from the target specification for the toothed belt tension. This then corresponds to the currently determined actual force F _ay so is the current axis position, the one center distance Z specifies, maintain. The next step is to fix the drive unit 6 intended. For this, the electric drive unit 6 now fully moved to the housing stop by a movement Xf and with the steering housing 10 screwed.
On the housing flange areas 14 This creates a friction which is dependent on the bolting force and which affects the pinion 12 holds in a previously adjusted position for applying the toothed belt tension. A seal 13 serves to seal the drive unit and the gear unit against 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.When the process step is completed, the pinion engages 12 the drive unit 6 into the toothed belt toothing of the toothed belt 5 one and the sleeve 8th comes with together with the assembly mandrel 7 completely from 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 it is provided that the toothed belt tension is adjusted in a controlled manner by a force / displacement probe 19 into a measuring opening provided for this 15 is introduced and a current toothed belt tension is calculated from the calculation of a recorded path / force information in a process computer and compared with a target specification according to the toothed belt tension to be set in a control process in a process computer. If the control deviation is zero taking into account a definable tolerance, the toothed belt tension is rated as "set" and then the center distance Z established.

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. 5 shows a modification of the method according to the invention.
In a sectional view, a measurement opening 15 that on a non-overlying section 17 of the timing belt 5 is aligned and both pulleys 3a . 3b shown. The current toothed belt tension is determined by inserting and placing a probe 19 , which is able to sense a force / displacement relationship or to detect a mechanical oscillation frequency.

Der Messtaster 19 wird hierfür in die Messöffnung 15 eingeführt und auf einen nicht aufliegenden Zahnriemenbereich 17 aufgelegt.The probe 19 is in the measurement opening 15 inserted and onto a toothed belt area that does not rest 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 temporal course (in the case of a vibration measurement) or a static course (in the case of a force / displacement measurement) of the probe 19 output signal, conclusions can be drawn about 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 measurement port 15 closed with a stopper.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

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 aufliegendTiming belt section, not lying on
1818: Fügevorrichtungjoining device
1919: Messtasterprobe
2020: KraftmesssensorLoad Sensor
2121: Exzentereccentric
Z,AZ, A: MaßeDimensions

Claims

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

Procedure according to Claim 1 , characterized in that when a target specification for the toothed belt tension is reached, the axis position of at least one of the belt pulleys (3a, 3b, 12) is determined.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the center distance (Z) is adjusted for the purpose of adjusting the toothed belt tension by means of the external joining device (18) with the exclusion of friction effects on housing flange areas (14).

Method according to one of the preceding Claims 1 to 3 , characterized in that an assembly mandrel (7) moves into a through opening (9) of a gear cover (1) provided for this purpose, engages in an area spanned by the toothed belt (5) and by means of a movement component (Y) perpendicular to the entry movement (X) Brings the toothed belt (5) into an assembly position.

Procedure according to Claim 4 , characterized in that the mounting mandrel (7) is arranged displaceably in a sleeve (8) and the sleeve (8) is partially inserted into the interior of a steering gear housing (10) for the purpose of axially limiting the displaceability of the toothed belt (5).

Procedure according to Claim 4 or 5 , characterized in that the movement component (Y) perpendicular to the entry movement (X) is caused by turning an eccentric extension (21) of the sleeve (8) or the assembly mandrel (7).

Method according to one of the preceding Claims 4 to 5 , characterized in that the pulley (3b) of a drive unit (6), which is designed as a pinion (12), is moved into the steering gear housing (10) by a starting movement (Xa) up to the smallest possible distance (A) between the flange areas (14) and penetrates into an area spanned by the toothed belt (5), the assembly mandrel (7) being pressed 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 the housing stop and is screwed with a gear cover (1) for the purpose of fixing the drive unit (6) with a defined torque, one by The force applied by the screw connection correlates with a minimally required frictional force at the flange areas (14).

Method according to one of the preceding Claims 1 to 8th , characterized in that the instantaneous toothed belt tension is obtained by detecting a force (F _ay ) introduced by means of the joining device (18) by means of a force measuring sensor (20).

Method according to one of the preceding Claims 1 to 9 , characterized in that the instantaneous toothed belt tension is detected by an oscillating movement of the toothed belt (5) on a toothed belt section (17) not lying on it by means of a probe (19), whereby by analyzing a frequency of the oscillation or a spectral analysis of that of the probe (19) output signal conclusions can be drawn on the timing belt tension.

Method according to one of the preceding Claims 1 to 9 , characterized in that the current toothed belt tension is detected by means of a displacement / force probe (19).

Electric power steering system with an axially parallel arrangement of an electric drive unit (6) and a ball screw drive (2), which are connected to each other with a toothed belt (5) for transmitting a rotational movement, the power steering system not having a built-in joining device (18) for varying and defining a center distance (Z ) of mutually parallel pulleys (3a, 3b, 12) for setting a toothed belt tension, characterized in that a closable opening (15) in the steering gear housing (10) is provided in a region of a toothed belt section (17) of the toothed belt (5) that does not lie on top and is suitable for introducing a probe (19).

Electric power steering Claim 12 , characterized in that in the area of an axial extension of a rotor shaft (11) of the electric drive unit (6) there is a closable opening (9) suitable for the insertion of an assembly mandrel (7).