DE102008042074A1 - Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe in einem Lenksystem eines Fahrzeugs - Google Patents

Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe in einem Lenksystem eines Fahrzeugs Download PDF

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Abstract

Eine Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe in einem Lenksystem eines Fahrzeugs weist zwischen Lenkgetriebe und Servomotor ein Adapterteil mit einer Kupplung auf, wobei bei geschlossener Kupplung die Drehbewegung der Antriebswelle des Servomotors auf ein Getriebebauteil des Lenkgetriebes übertragbar ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe in einem Lenksystem eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Bekannt sind Lenksysteme in Kraftfahrzeugen, die als Electrical Power Steering (EPS) ausgeführt sind und zur Lenkkraftunterstützung einen elektrischen Servomotor aufweisen, der ein Unterstützungsmoment in ein Lenkgetriebe des Lenksystems einspeist, welches im Übertragungsweg zwischen der Lenkwelle und den lenkbaren Rädern des Fahrzeuges angeordnet ist. Ein derartiges Lenksystem wird beispielsweise in der EP 1 683 706 A2 beschrieben.
  • Nach längerer Betriebsdauer kann ein Austausch des Servomotors erforderlich sein. Zum Wechsel des Servomotors muss dieser von dem Lenkgetriebe gelöst werden, mit dem der Servomotor eine gemeinsame Baueinheit bildet. Die Bewegungsübertragung zwischen Servomotor und Lenkgetriebe erfolgt üblicherweise über einen Riemen, der von einem Ritzel auf der Antriebswelle des Servomotors angetrieben wird. Mit dem Ausbau des alten Servomotors wird die Riemenspannung gelöst, entsprechend muss der Riemen mit dem Einbau des neuen Servomotors wieder unter Spannung gesetzt werden, was mit einem verhältnismäßig großen Montageaufwand verbunden ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe in einem Lenksystem eines Fahrzeugs mit einfachen konstruktiven Maßnahmen wartungsfreundlich auszubilden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
  • Die erfindungsgemäße Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe in einem Lenksystem eines Fahrzeugs umfasst das Lenkgetriebe und den elektrischen Servomotor als jeweils einzelne Baueinheiten, die zu einer Gesamt-Baugruppe zusammengefügt werden. Die Antriebswelle des Servomotors ist mit einem Getriebebauteil im Lenkgetriebe drehgekoppelt. Die Gehäuse des Lenkgetriebes und des Servomotors sind hierbei miteinander verbunden.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Servomotor lösbar mit dem Lenkgetriebe verbunden ist und dass zwischen dem Getriebebauteil, welches von der Antriebswelle des Servomotors angetrieben wird, und der Antriebswelle ein Adapterteil mit einer Kupplung eingefügt ist. Bei geschlossener Kupplung ist die Drehbewegung der Antriebswelle des Servomotors auf das Getriebebauteil übertragbar.
  • Für Wartungszwecke kann die Kupplung geöffnet werden, woraufhin die Antriebswelle aus der drehgekoppelten Lage mit dem Getriebebauteil des Lenkgetriebes entfernt und somit der gesamte Servomotor aus der Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe herausgenommen werden kann, ohne dass dies den Zustand des Getriebebauteils beeinflusst, welches in der montierten Lage von der Antriebswelle angetrieben wird. Zwischen dem betreffenden Getriebebauteil und der Antriebswelle ist das Adapterteil mit der Kupplung zwischengeschaltet, die im Übertragungsweg zwischen Antriebswelle und Getriebebauteil liegt, wobei in der montierten Position die Kupplungsteile der Kupplung mit der Antriebswelle bzw. dem Getriebebauteil drehgekoppelt sind. Auf diese Weise kann mit einem Lösen der Kupplung im Adapterteil der Übertragungsweg durchtrennt werden, so dass der Servomotor einschließlich der Antriebswelle aus der Gesamt-Baueinheit ohne Beeinflussung der Lage oder des Zustandes des Getriebebauteils herausgenommen werden kann. In gleicher Weise kann ein neuer Servomotor eingesetzt werden, wobei mit dem Schließen der Kupplung der kinematische Übertragungsweg von Servomotor zum Lenkgetriebe wieder hergestellt ist. Auch bei diesem Vorgang bleibt der Zustand und die Lage des betreffenden Getriebebauteiles, welches bei geschlossener Kupplung von der Antriebswelle angetrieben wird, unbeeinflusst.
  • Insgesamt gestaltet sich der Austausch eines Servomotors durch diese Ausführung erheblich einfacher, da aufwändige Maßnahmen zur Justierung des Getriebebauteiles oder sonstiger Bauteile nicht mehr erforderlich sind. Dieser Vorteil kommt insbesondere bei einer Ausführung des Getriebebauteils als Riemen zum Tragen, da im Stand der Technik mit dem Ausbau des Servomotors die Riemenspannung verloren geht, die beim Einbau eines neuen Servomotors mithilfe aufwändiger Spann- und Prüfeinrichtungen wiederhergestellt werden muss. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung bleibt dagegen die Riemenspannung auch bei einem Ausbau des Servomotors erhalten, da der Riemen mit dem Adapterteil unabhängig vom Austausch des Servomotors verbunden bleibt. Das Adapterteil bleibt mit dem Lenkgetriebe gekoppelt, auch wenn der Servomotor entfernt wird.
  • Zweckmäßigerweise ist das Adapterteil mit einem eigenen Adaptergehäuse versehen, das in der montierten Lage zwischen das Getriebegehäuse und das Motorgehäuse eingefügt und lösbar mit dem Motorgehäuse einerseits sowie vorteilhafterweise ebenfalls lösbar mit dem Getriebegehäuse andererseits verbunden ist. In dieser Ausführung erhält man ein modulares System, bestehend aus Lenkgetriebe, Servomotor und Adapterteil, wobei jede Baueinheit zu der Gesamt-Baugruppe zusammengefügt wird. Des Weiteren ist vorteilhaft, dass bestehende Lenkgetriebe und Servomotoren ohne Änderungen weiterverwendet werden können; es wird lediglich das Adapterteil zwischen existierende Lenkgetriebe und Servomotoren zwischengeschaltet. Schließlich lässt sich der Servomotor in einfacher Weise aus der Baugruppe lösen, da nur die Verbindung zwischen dem Adaptergehäuse und dem Motorgehäuse aufgehoben werden muss, die mit dem Einsetzen eines neuen Servomotors wieder hergestellt wird.
  • Das Adapterteil weist in bevorzugter Ausführung eine Zwischenwelle auf, die einenends Träger eines Kupplungsteils der Kupplung und anderenends mit dem Getriebebauteil drehgekoppelt ist. Die Zwischenwelle ist vorzugsweise Träger eines Ritzels, welches das Getriebebauteil insbesondere in der Ausführung als Riemen antreibt, wobei ggf. auch ein Antrieb im Falle einer Ausführung des Getriebebauteils als Zahnrad oder dergleichen in Betracht kommt. Die Zwischenwelle stellt eine Verlängerung der Antriebswelle des Servomotors dar, Zwischenwelle und Antriebswelle liegen im montierten Zustand vorzugsweise koaxial zueinander und sind über die Kupplung im Adapterteil miteinander drehgekoppelt. Die Antriebswelle des Servomotors greift hierbei drehfest in das zugeordnete Kupplungsteil ein, das auf der Antriebwelle abgewandten Seite mit dem zweiten Kupplungsteil zu verbinden ist. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die Kupplung nur aus einem einzigen Kupplungsteil besteht, das fest mit der Zwischenwelle verbunden und zur drehfesten Aufnahme der Antriebswelle ausgebildet ist.
  • Die Zwischenwelle ist vorzugsweise über zwei Lagerstellen im Adaptergehäuse drehbar gelagert, von denen eine Lagerstelle zweckmäßigerweise als Loslager ohne axiale Arretierung und die andere als Festlager mit axialer Arretierung ausgebildet ist.
  • Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Lenksystems in einem Fahrzeug, mit einer Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe zur Erzeugung eines Unterstützungsmomentes,
  • 2 die Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe einschließlich eines Adapterteils, welches zwischen das Getriebegehäuse und das Motorgehäuse eingefügt ist,
  • 3 eine Ausschnittvergrößerung aus dem Bereich der über eine Kupplung realisierten Verbindung zwischen einer Welle des Adapterteils und der Antriebswelle des Servomotors.
  • 1 zeigt ein Lenksystem 1 für ein Kraftfahrzeug, mit einer als Lenkrad 2 ausgeführten Lenkhandhabe, einer Lenkwelle 3, einem Überlagerungsgetriebe 4 mit Stellmotor 5, einem Lenkgetriebe 6 mit zugeordnetem Servomotor 9 und einem Lenkgestänge 7. Über das Lenkrad 2 gibt der Fahrer einen Lenkwinkel δL vor, welcher über die Lenkwelle 3 und das Lenkgetriebe 6 sowie das Lenkgestänge 7 in einen Radlenkwinkel δV der lenkbaren Vorderräder 8 umgesetzt wird. Mithilfe des Überlagerungsgetriebes 4 und des Stellmotors 5, welcher Bestandteil des Überlagerungsgetriebes ist, kann dem Lenkwinkel δL des Fahrers ein positiver oder negativer Zusatzlenkwinkel δM überlagert werden. Gegebenenfalls kann aber auf das Überlagerungsgetriebe 4 auch verzichtet werden.
  • Das Lenksystem ist als Electrical Power Steering (EPS) ausgeführt, dementsprechend ist der Servomotor 9, über den in das Lenkgetriebe 6 ein positives oder negatives Unterstützungsmoment eingespeist werden kann, als elektrischer Antriebsmotor ausgeführt. Das Lenkgetriebe 6 und der Servomotor 9 bilden eine zusammenhängende Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe.
  • In 2 ist die Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe im Detail dargestellt. Die Baugruppe umfasst neben dem Lenkgetriebe 6 und dem Servomotor 9 ein Adapterteil 10, das ein Adaptergehäuse 11 aufweist, welches zwischen ein Getriebegehäuse 12 des Lenkgetriebes und ein Motorgehäuse 13 des Servomotors 9 eingefügt ist. Die Baugruppe ist modular aufgebaut, sowohl das Lenkgetriebe 6 als auch der Servomotor 9 und das Adapterteil 10 bilden jeweils ein eigenständiges Modul, wobei die Module in der dargestellten Weise zu der gesamten Baugruppe lösbar zusammengefügt werden. Das Adaptergehäuse 11 ist über erste Verbindungselemente 14 mit dem Getriebegehäuse 12 lösbar verbunden. Des Weiteren ist das Adaptergehäuse 11 über zweite Verbindungselemente 15 lösbar mit dem Motorgehäuse 13 verbunden. Die Verbindungselemente 14, 15 sind beispielsweise als Schrauben ausgeführt.
  • Das Adapterteil 10 hat die Aufgabe, die Antriebswelle 16 des Servomotors 9 kinematisch mit den Getriebebauteilen des Lenkgetriebes 6 zu koppeln, und zwar in der Weise, dass der Zustand der Getriebebauteile des Lenkgetriebes auch bei einem Entfernen bzw. einem Austausch des Servomotors 9 unbeeinflusst bleibt. Um dies zu bewerkstelligen, ist im Adapterteil 10 eine Zwischenwelle 18 drehbar gelagert, die einenends auf Seiten der Antriebswelle 16 mit einer Kupplung 17 zur Verbindung mit der Antriebswelle versehen und anderenends Träger eines Ritzels 19 ist, welches ein als Riemen 20 ausgebildetes Getriebebauteil des Lenkgetriebes 6 antreibt. Die Kupplung 17 weist Kupplungsteile 17a und 17b auf, die mit der Zwischenwelle 18 bzw. der Antriebswelle 16 drehgekoppelt sind und zwischen einem geschlossenen Zustand und einem geöffneten Zustand verstellbar sind. Im geschlossenen Zustand ist eine drehfeste Verbindung zwischen Antriebswelle 16, Kupplung 17 und Zwischenwelle 18 gegeben, im geöffneten Zustand ist die kinematische Kopplung aufgehoben und der Servomotor 9 kann durch Lösen der Verbindungselemente 15 aus der zusammengebauten Position entfernt werden, wodurch auch die Antriebswelle 16 aus der Zusammenbauposition herausgenommen wird. Hierbei werden entweder die beiden Kupplungsteile 17a und 17b getrennt, oder, gemäß einer alternativen Ausführung, wird die Antriebswelle 16 vom Kupplungsteil 17b gelöst, das in dieser Ausführung auch unlösbar und drehfest mit dem anderen Kupplungsteil 17a gekoppelt sein kann.
  • Für den Zusammenbau muss lediglich das Motorgehäuse 13 über die Verbindungselemente 15 mit dem Adaptergehäuse 11 verbunden werden und die Antriebswelle 16 des Servomotors 9 durch Schließen der Kupplung 17 in eine drehfeste Verbindung mit der Zwischenwelle 18 des Adapterteils 10 gebracht werden. Sowohl vom Ausbau als auch vom Einbau des Servomotors bleiben die Getriebebauteile des Lenkgetriebes 6 unbeeinflusst, da das Adapterteil 10 auch bei einem Lösen des Servomotors seine Position bezogen auf das Lenkgetriebe 6 beibehält. Damit wird vermieden, dass der Riemen 20, welcher ein Getriebebauteil des Lenkgetriebes darstellt, seine Spannung verliert und mit verhältnismäßig aufwändigen Maßnahmen wieder unter Spannung gesetzt werden muss.
  • Wie 2 in Verbindung mit 3 zu entnehmen, ist die Antriebswelle 16 im Motorgehäuse 13 benachbart zum Adapterteil 10 in einem Lager 23 drehbar gelagert. Die Zwischenwelle 16 im Adapterteil 10 ist über zwei Lagerstellen 21 und 22 drehbar im Adaptergehäuse 11 gelagert, von denen die Lagerstelle 21 auf der Seite des Servomotors als Festlager und die Lagerstelle 22 auf der Seite des Lenkgetriebes als Loslager ausgeführt sind.
  • 1
    Lenksystem
    2
    Lenkrad
    3
    Lenkwelle
    4
    Überlagerungsgetriebe
    5
    Stellmotor
    6
    Lenkgetriebe
    7
    Lenkgestänge
    8
    Vorderrad
    9
    Servomotor
    10
    Adapterteil
    11
    Adaptergehäuse
    12
    Getriebegehäuse
    13
    Motorgehäuse
    14
    Verbindungselement
    15
    Verbindungselement
    16
    Antriebswelle
    17
    Kupplung
    17a
    Kupplungsteil
    17b
    Kupplungsteil
    18
    Zwischenwelle
    19
    Ritzel
    20
    Riemen
    21
    Festlager
    22
    Loslager
    23
    Lager
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1683706 A2 [0002]

Claims (10)

  1. Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe in einem Lenksystem (1) eines Fahrzeugs, wobei die Antriebswelle (16) des Servomotors (9) mit einem Getriebebauteil (20) drehgekoppelt ist und das Getriebegehäuse (12) des Lenkgetriebes (6) und das Motorgehäuse (13) des Servomotors (9) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Servomotor (9) lösbar mit dem Lenkgetriebe (6) verbunden ist und dass zwischen das Getriebebauteil (20) und die Antriebswelle (16) ein Adapterteil (10) mit einer Kupplung (17) eingefügt ist, wobei bei geschlossener Kupplung (17) die Drehbewegung der Antriebswelle (16) des Servomotors (9) auf das Getriebebauteil (20) übertragbar ist.
  2. Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterteil (10) ein Adaptergehäuse (11) aufweist, das zwischen das Getriebegehäuse (12) und das Motorgehäuse (13) eingefügt und lösbar mit dem Motorgehäuse (13) verbunden ist.
  3. Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Adaptergehäuse (11) lösbar mit dem Getriebegehäuse (12) verbunden ist.
  4. Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterteil (10) eine Zwischenwelle (18) aufweist, die einenends Träger eines Kupplungsteils (17a) der Kupplung (17) ist.
  5. Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (18) anderenends mit dem Getriebebauteil (20) drehgekoppelt ist.
  6. Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (18) über zwei Lagerstellen (21, 22) im Adaptergehäuse (11) gelagert ist.
  7. Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lagerstelle als Loslager (22) und eine Lagerstelle als Festlager (21) ausgebildet ist.
  8. Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebebauteil, welches die Drehbewegung der Antriebswelle (16) des Servomotors (9) überträgt, ein Riemen (20) ist.
  9. Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe nach Anspruch 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (18) Träger eines Ritzels (19) ist, welches den Riemen (20) antreibt.
  10. Lenksystem mit einer Lenkgetriebe-Servomotor-Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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