DE102009037872B4

DE102009037872B4 - Elektromechanische Lenkung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102009037872B4
Application number: DE102009037872.3A
Authority: DE
Inventors: Heiko Schumann; Thomas Schneider; André Huk; Ernst Wilske
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2009-08-18
Publication date: 2022-08-18
Anticipated expiration: 2029-08-19
Also published as: DE102009037872A1

Abstract

Elektromechanische Lenkung, umfassend:- ein Lenkgetriebegehäuse (6),- eine Lenkstange (5) mit einem Spindelabschnitt,- eine Lagereinheit mit einer Kugelgewindemutter (11) und einem Wälzlager (12), wobei die Kugelgewindemutter (11) mit dem Spindelabschnitt der Lenkstange (5) in Eingriff steht und das Wälzlager (12) die Kugelgewindemutter (11) radial im Lenkgetriebegehäuse (6) lagert und mit einem Lageraußenring (13) an dem Lenkgetriebegehäuse (6) axial festgelegt ist, und- ein Riemenrad (10) für einen Riemen (7), das an der Kugelgewindemutter (11) befestigt ist, wobeidie Lagereinheit über den Lageraußenring (13) gegenüber dem Lenkgetriebegehäuse (6) in einer Ebene radial verschiebbar ist und mittels einer gegen das Lenkgetriebegehäuse (6) axial verspannten Lagerklemmscheibe (16) an dem Lenkgetriebegehäuse (6) festgelegt ist,dadurch gekennzeichnet, dassdie Lagerklemmscheibe (16) Durchgangsöffnungen (18) aufweist, durch welche sich von der Seite des Riemenrads (10) her gespannte Spannbolzen (17) zur Befestigung der Lagerklemmscheibe (16) am Lenkgetriebegehäuse (6) hindurch erstrecken.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Lenkung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 . Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Lenkung nach Patentanspruch 9.
Eine elektromechanische Lenkung, umfassend ein Lenkgetriebegehäuse, eine Lenkstange mit einem Spindelabschnitt, eine Lagereinheit mit einer Kugelgewindemutter und einem Wälzlager, wobei die Kugelgewindemutter mit dem Spindelabschnitt der Lenkstange in Eingriff steht und das Wälzlager die Kugelgewindemutter radial im Lenkgetriebegehäuse lagert und mit einem Lageraußenring an dem Lenkgetriebegehäuse axial festgelegt ist, und ein Riemenrad für einen Riemen, das an der Kugelgewindemutter befestigt ist, ist aus DE 10 2008 050 248 A1 bekannt, welche ein gattungsgemäßes Verfahren beschreibt. Die bekannte elektromechanische Lenkung weist einen Riementrieb auf, über den das Antriebsmoment eines zur Lenkstange achsparallelen Motors auf die Kugelgewindemutter übertragen wird. Der Riementrieb ist dabei über ein erstes, kleineres Riemenrad mit einer Abtriebswelle des Motors und über ein weiteres, größeres Riemenrad mit der Kugelgewindemutter gekoppelt, die mit einer Lenkstange der Lenkung in Wirkeingriff steht. Zur Einstellung der Riemenvorspannkraft wird nach dem Auflegen des Riemens auf die Riemenräder der Lenkung die Zahnstange gegenüber dem Lenkgetriebegehäuse bei gelöster Lagerung des Kugelgewindemutter solange verkippt, bis eine vorgegebene, während des Einstellvorgangs gemessene Riemenvorspannkraft erreicht ist. Anschließend wird die Lagerung der Kugelgewindemutter in der aufgefundenen Stellung im Lenkgetriebegehäuse fixiert. Ein Vorteil der aus der DE 10 2008 050 248 A1 bekannten Lenkung liegt darin, dass der Riementrieb ohne zusätzlichen Spann- und Verstellmechanismus auskommt und eine automatisierte Einstellung der Riemenvorspannkraft ermöglicht. Allerdings ist die Fixierung der Lagerung der Kugelgewindemutter schwierig.
Riementriebe, die mit einem Spann- oder Verstellmechanismus ausgestattet sind, ermöglichen zwar bei aufgelegtem Riemen ein Ein- und Nachstellen der Riemenvorspannkraft. Der Riemen wird zunächst lose auf die Riemenräder aufgelegt und dann gespannt. Derartige Spann- oder Verstellmechanismen beanspruchen jedoch viel Bauraum und sind technisch aufwändig, so dass diese für den Einsatz in einer elektromechanischen Fahrzeuglenkung mit Riementrieb ungeeignet sind.
Es wird daher angestrebt, elektromechanische Fahrzeuglenkungen mit Riementrieb ohne Spann- oder Verstellmechanismus auszuführen. Allerdings ist dann die Montage des Riemens sehr aufwändig, da die Herstellungsgenauigkeit von Zahnriemen schwankt, so dass sich bei gleichbleibender Geometrie der Riemenräder Schwankungen für die Riementrumkräfte ergeben. Schwankende Riementrumkräfte sind jedoch unerwünscht, da diese die Präzision der Lenkunterstützung sowie die Lebensdauer der Lenkung beeinträchtigen. Ist kein Spann- oder Verstellmechanismus vorhanden, muss die Riemenvorspannkraft bei der Montage sehr genau eingestellt werden.
Bei der aus der DE 10 2008 050 248 A1 bekannten Lenkung erfolgt die Fixierung der Lagerung der Kugelgewindemutter, nachdem bei aufgelegtem Riemen die gewünschte Riemenvorspannkraft eingestellt worden ist. Dies setzt jedoch voraus, dass die Lagerung bzw. entsprechende Mittel zur Befestigung derselben bei bereits aufgezogenem Riemen zugänglich ist bzw. sind. Nur dann kann nämlich eine Fixierung der Lagerung nach Einstellung der Riemenvorspannkraft erfolgen. Es gibt jedoch Einbausituationen, in denen es schwierig ist, bei bereits montiertem Riemen eine solche Lagereinstellung vorzunehmen, beispielsweise weil aufgrund beengter Platzverhältnisse die Lagerung bzw. deren Befestigungsmittel durch den Riementrieb, insbesondere ein Riemenrad verdeckt werden. Zudem ist der Lageraußenring aufwändig.
Eine elektromechanische Lenkung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist aus DE 10 2007 048 075 A1 bekannt. Bei dieser ist der Außenring des Wälzlagers der Lagereinehit für die Kugelgewindemutter mittels einer Tellerfeder festgelegt, welche durch das Verspannen der Gehäusehälften des Lenkgetriebegehäuses vorgespannt wird. Die Tellerfeder dient als Überlastschutz und gestattet zudem den Ausgleich von Wärmedehnungen. Da ihre Verspannung mit dem Schließen des Lenkgetriebegehäuses erfolgt, kann die Vorspannung des dabei eingeschlossenen Riementriebs allerdings nicht beobachtet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromechanische Fahrzeuglenkung mit spannmittelfreiem Riementrieb zu schaffen, die bei kompakten Abmessungen mit geringem Fertigungs- und Montageaufwand bei gleichzeitig hoher Prozesssicherheit eine genaue Einstellung der Riemenvorspannkraft ermöglicht, sowie ein hierfür geeignetes Herstellungsverfahren anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch eine elektromechanische Lenkung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine einfache radiale Einstellung der Lagereinheit im Lenkgetriebegehäuse über die Radialbeweglichkeit des Lageraußenrings, so dass in Abstimmung mit einem Riemen eine gewünschte Riemenvorspannkraft prozesssicher einstellbar ist. Durch die Verwendung einer Lagerklemmscheibe ist es möglich, einen Standard-Lageraußenring einzusetzen. Insbesondere kann dieser als ein nach einer Wälzlagernorm genormtes Bauteil ausgeführt sein, da Befestigungsöffnungen oder entsprechende radiale Ansätze oder Flansche am Lageraußenring zur axialen Festlegung desselben am Lenkgetriebegehäuse nicht erforderlich sind. Die Lagerklemmscheibe kann ohne großen Aufwand als einfaches Blechstanzteil ausgeführt werden.
Besondere Ausführungsarten der elektromechanischen Lenkung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
Vorzugsweise ist die Lagerklemmscheibe zwischen dem Riemenrad und dem Lenkgetriebegehäuse angeordnet, wo diese platzsparend untergebracht ist.
Prinzipiell kann die Lagerklemmscheibe radial über das Riemenrad hinausragen und dort am Lenkgetriebegehäuse befestigt sein. Bei Verwendung eines Standard-Lageraußenringes ist es jedoch von Vorteil, die Verspannung der Lagerklemmscheibe mit dem Lenkgetriebegehäuse möglichst nahe des Außenumfangs des Lageraußenrings vorzunehmen. Dies führt jedoch dazu, dass die Lagerklemmscheibe in einem von dem Riemenrad überdeckten Bereich verspannt werden muss. Bevorzugt wird die Lagerklemmscheibe mittels Spannbolzen am Lenkgetriebegehäuse befestigt, die radial außerhalb des Lageraußenrings verlaufen.
Werden die Spannbolzen vom Riemenrad überdeckt, so kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung das Riemenrad mit den Spannbolzen korrespondierende Zugangsöffnungen aufweisen, wodurch die Spannbolzen über diese Zugangsöffnungen durch das Riemenrad hindurch zugänglich sind. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Einstellen der Lagereinheit bei bereits aufgelegtem Riemen erfolgt. Jedoch kann die Einstellung der Lagereinheit, wie weiter unten noch näher erläutert wird, auch vor dem Auflegen des Riemens erfolgen.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung weist das Riemenrad Montagehalterungen für die Lagerklemmscheibe auf. Hierdurch kann die Lagerklemmscheibe am Riemenrad vorfixiert werden, so dass beide Bauteile in einem Vorgang handhabbar sind. Da die Lagerklemmscheibe vom Riemenrad verdeckt wird, dient das Riemenrad gleichzeitig als Handhabungshilfe für die Ausrichtung der Lagerklemmscheibe zu deren korrespondierenden Befestigungsöffnungen am Lenkgetriebegehäuse. Über das Riemenrad können entsprechende Durchgangsöffnungen für die Spannbolzen an der Lagerklemmscheibe sehr einfach zu den Befestigungsöffnungen am Lenkgetriebegehäuse ausgerichtet werden.
Vorzugsweise sind die Montagehalterungen als Klemmlaschen ausgebildet, welche die Lagerklemmscheibe in einer Ringnut des Riemenrads klemmend fixieren und ein Abziehen von dem Riemenrad zulassen. Hierdurch wird gewährleistet, dass nach einem Ausrichten der Lagerklemmscheibe zum Lenkgetriebegehäuse und einem Verspannen der Lagerklemmscheibe das Riemenrad von der am Gehäuse fixierten Lagerklemmscheibe entkoppelt ist, so dass das Riemenrad relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse um die Längsachse Lenkstange drehen kann.
Bevorzugt sind die Montagehalterungen radialelastische Haltestifte, die ohne großen Aufwand an ein Riemenrad aus Kunststoff angeformt werden können.
Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch eine Verfahren gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Zur Herstellung einer Fahrzeuglenkung der vorstehend erläuterten Art wird eine radiale Position der Lagereinheit am Lenkgetriebegehäuse auf einen Riemen in Bezug auf eine vorgegebene Riemenvorspannkraft abgestimmt eingestellt. Anschließend wird die Lagereinheit durch axiales Verspannen der Lagerklemmscheibe mit dem Lenkgetriebegehäuse am Lenkgetriebegehäuse fixiert, wobei das Verspannen der Lagerklemmscheibe durch das Riemenrad hindurch erfolgt. Das Einstellen und Verspannen der Lagereinheit kann sowohl bei aufgelegtem Riemen als auch ohne Riemen, das heißt vor einer Montage desselben, erfolgen.
Bevorzugt wird die Lagerklemmscheibe zunächst am Riemenrad fixiert und die so gebildete Einheit aus Riemenrad und Lagerklemmscheibe axial auf die Kugelgewindemutter aufgeschoben. Dabei dient das Riemenrad, wie oben bereits erwähnt, als Handhabungshilfe für die Lagerklemmscheibe. Nach Einstellung der radialen Position der Lagereinheit wird die Lagerklemmscheibe mit dem Lenkgetriebegehäuse mittels Spannbolzen verspannt, wobei im Zuge der Verspannung gegen das Lenkgetriebegehäuse die Lagerklemmscheibe von dem Riemenrad entkoppelt wird.
Erfolgt die Festlegung der Lagereinheit mittels der Lagerklemmscheibe vor der Montage des Riemens kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wie folgt vorgegangen werden: zunächst wird ein zu montierender Zahnriemen unter Anlage einer vorgegebenen Riemenvorspannkraft vermessen. Anschließend wird der Achsabstand zwischen dem Riemenrad der Kugelgewindemutter und einem weiteren Riemenrad des zugehörigen Riementriebs in Abhängigkeit des Messergebnisses durch Verstellen der radialen Position der Lagereinheit derart eingestellt, dass an dem nachfolgend montierten Riemen eine vorgegebene Riemenvorspannkraft erhalten wird. Die Lagereinheit wird dann mittels der Lagerklemmscheibe in ihrer Position festgelegt. Hernach wird der vermessene Riemen an den Riemenrädern montiert.
Das Riemenrad der Kugelgewindemutter kann zusammen mit der Lagerklemmscheibe montiert werden. Es ist jedoch auch möglich, zunächst die Lagerklemmscheibe am Lenkgetriebegehäuse zu fixieren und nach erfolgter Einstellung des Achsabstands das Riemenrad an der Kugelgewindemutter zu befestigen.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens wird der Zahnriemen auf in ihrem Achsabstand verstellbare Montagescheiben aufgespannt, welche in ihren Abmessungen den Riemenrädern des Riementriebs entsprechen. Als Messgröße wird der Achsabstand der Montagescheiben ermittelt. Zum Überführen des Zahnriemens von den Montagescheiben auf die Riemenräder des Riementriebs werden die Montagescheiben zu den Riemenrädern ausgerichtet und an diese angelegt. Anschließend wird der Zahnriemen von den Montagescheiben auf die Riemenräder hinübergeschoben.
Erfolgt die Festlegung der Lagereinheit mittels der Lagerklemmscheibe bei bereits aufgelegtem Riemen kann die Einstellung der Lagereinheit in Abhängigkeit der gemessenen Riemenvorspannkraft erfolgen. Ist diese erreicht, wird die Lagereinheit mittels der Lagerklemmscheibe fixiert.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

1 eine räumliche Teilansicht einer elektromechanischen Fahrzeuglenkung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei aus Gründen der Veranschaulichung der Riemen weggelassen ist,
2 eine räumliche Ansicht einer Montageeinheit aus Riemenrad und Lagerklemmscheibe,
3 eine weitere Ansicht der Montageeinheit aus 2 in Schnittansicht,
4 eine schematische Darstellung der Lenkung vor der Montage des Riemens sowie den zugehörigen Zahnriemen an einer Montagevorrichtung, und in
5 eine schematische Ansicht der Lenkung bei der Überführung des Riemens von der Montagevorrichtung an die Riemenräder der Lenkung.

Die 1 bis 3 zeigen eine elektromechanische Fahrzeuglenkung 1 mit einem elektrischen Motor 2. Das Antriebsmoment des Motors 2 wird über einen Riementrieb 3 sowie einen Kugelgewindetrieb 4 in eine Translation einer Lenkstange 5 übersetzt, welche sich durch ein Lenkgetriebegehäuse 6 erstreckt. Die Lenkstange 5 ist an ihren Enden über nicht näher dargestellte Spurstangen mit ebenfalls nicht näher dargestellten Radträgern gekoppelt, um einen Lenkbefehl an den zugehörigen Fahrzeugrädern zur Wirkung zu bringen. Mit der Lenkstange 5 kämmt ein Lenkungsritzel, das in an sich bekannter Art und Weise über eine Lenkwelle mit einem Lenkrad verbunden ist. Das Lenkgetriebegehäuse 6 nimmt den Motor 2, den Riementrieb 3, den Kugelgewindetrieb 4 und das Lenkgetriebe mit dem Lenkungsritzel auf.
Der Riementrieb 3 umfasst einen Riemen 7, im Folgenden auch Zahnriemen genannt, ein antreibendes Riemenrad 8, das fest mit einer Abtriebswelle 9 des Motors 2 gekoppelt ist, sowie ein angetriebenes Riemenrad 10, das fest mit einer Kugelgewindemutter 11 des Kugelgewindetriebs 4 gekoppelt ist. Die Kugelgewindemutter 11 steht dabei mit der Lenkstange 5 über Kugeln in Gewindeeingriff und ist in dem Lenkgetriebegehäuse 6 über ein Wälzlager 12 drehbar gelagert und axial festgelegt. Dabei bilden das angetriebene Riemenrad 10, die Kugelgewindemutter 11 und das Wälzlager 12 eine Baugruppe, deren radiale Position im Lenkgetriebegehäuse 6 für die Einstellung der Riemenvorspannkraft F_V maßgeblich ist.
Hierzu ist das Wälzlager 12 mit der Kugelgewindemutter 11 gegenüber dem Lenkgetriebegehäuse 6 in einer Ebene radial verschiebbar, d.h. parallel zu dem Riementrieb 3 verschiebbar, solange das Wälzlager 12 nicht mit seinem Lageraußenring 13 am Lenkgetriebegehäuse 6 festgelegt ist. An dem Lenkgetriebegehäuse 6 ist hierzu eine Aufnahme 14 mit einer axialen Stirnwand 15 zur Anlage des Lageraußenrings 13 ausgebildet, welche in Radialrichtung einen größeren Durchmesser als der Lageraußenring 13 aufweist.
Zur Festlegung des Lageraußenrings 13 des Wälzlagers 12 dient eine Lagerklemmscheibe 16, welche mittels Spannbolzen 17 mit dem Lenkgetriebegehäuse 6 verspannt ist. Die Lagerklemmscheibe 16 ist ein einfacher Ring, der beispielsweise aus Blech ausgestanzt ist. Sie weist für die Spannbolzen 17 entsprechende Durchgangsöffnungen 18 auf, welche mit Befestigungsöffnungen 19 des Lenkgetriebegehäuses 6 korrespondieren. Wie insbesondere 1 entnommen werden kann, ist die Lagerklemmscheibe 16 zwischen dem Riemenrad 10 und dem Lenkgetriebegehäuse 6 angeordnet, wobei bei der hier dargestellten Ausführungsform die Lagerklemmscheibe 16 von dem Riemenrad 10 axial vollständig überlappt wird. Die Spannbolzen 17, die von der Seite des Riemenrads 10 her gespannt sind, sind dementsprechend ebenfalls von dem Riemenrad 10 überlappt. Um einen Zugang zu den Spannbolzen 17 zu ermöglichen, weist das Riemenrad 10 mit den Spannbolzen 17 korrespondierende Zugangsöffnungen 20 auf.
Wird die Lagerklemmscheibe 16 vor einer Montage des Riemenrads 10 an der Kugelgewindemutter 11 mit dem Lenkgetriebegehäuse 6 verspannt, können die Zugangsöffnungen 20 an dem Riemenrad 10 weggelassen werden. Ferner ist es denkbar, die Lagerklemmscheibe 16 mit einem größeren Außendurchmesser auszuführen, so dass die Spannbolzen 17 radial außerhalb des Außenumfangs des Riemenrads 10 liegen.
Wie insbesondere der Darstellung in 4 entnommen werden kann, verlaufen die Spannbolzen 17 radial außerhalb des Lageraußenrings 13. Der Lageraußenring 13 ist als Standardbauteil gemäß einer Wälzlagernorm ohne axiale Durchgangsöffnungen für die Spannbolzen 17 sowie ohne radiale Ansätze oder einen radialen Flansch ausgeführt. Auch die Spannbolzen 17 sind bevorzugt einfache Normschrauben, wodurch die Fertigungskosten gesenkt werden.
Wie 2 und 3 zeigen, kann das Riemenrad 10 mit Montagehalterungen 21 für die Lagerklemmscheibe 16 ausgeführt werden. Hierdurch lässt sich die Lagerklemmscheibe 16 bei der Montage an dem Riemenrad 10 fixieren. Das Riemenrad 10 dient somit gleichzeitig als Handhabungshilfe für die Lagerklemmscheibe 16, die sich so besonders einfach zu den Befestigungsöffnungen 19 des Lenkgetriebegehäuses 6 ausrichten lässt.
An dem Riemenrad 10 ist eine Ringnut 22 vorgesehen, welche die Lagerklemmscheibe 16 aufnimmt. Die Fixierung erfolgt mittels Klemmlaschen 23, die vorliegend als sich im Wesentlichen in Axialrichtung erstreckende, radialelastische Vorsprünge bzw. Haltestifte ausgebildet sind und axial in die Ringnut 22 vorstehen. Die Montagehalterungen 21 sind unmittelbar an das bevorzugt aus Kunststoff gefertigte Riemenrad 10 bzw. eine Nabe 24 desselben angeformt.
Bei der Montage wird das Riemenrad 10 gemeinsam mit der gesteckten Lagerklemmscheibe 16 auf die Kugelgewindemutter 11 geschoben. Anschließend werden die Durchgangsöffnungen 18 der Lagerklemmscheibe 16 zu den Befestigungsöffnungen 19 des Lenkgetriebegehäuses 6 ausgerichtet. Im Zuge der Verschraubung der Spannbolzen 17 mit den Befestigungsöffnungen 19 am Lenkgetriebegehäuse 6 wird die Lagerklemmscheibe 16 durch die zum Lenkgetriebegehäuse drängenden Köpfe der Spannbolzen 17 vom Riemenrad 10 heruntergeschoben und erreicht über die Schäfte der Spannbolzen 17 geführt den Klemmbereich am Lageraußenring 13. Nach Einstellung der Lagereinheit aus Wälzlager 12 und Kugelgewindemutter 11 relativ zum Lenkgetriebegehäuse 6 werden die Spannbolzen 17 auf Nennmoment angezogen. Sie fixieren dann über die Lagerklemmscheibe 16 den Lageraußenring 13 und damit das Wälzlager 12 und die Kugelgewindemutter 11 durch eine kraftschlüssige Verbindung.
Weitere Spann- und Verstellmechanismen, welche eine nachträgliche Justierung der Lagereinheit bei gespanntem Riemen 7 gestatten würden, sind hingegen nicht vorgesehen. Hierdurch bleibt der Riementrieb 3 kompakt.
Nachfolgend wird anhand der 4 und 5 beispielhaft ein Verfahren zur Einstellung der Riemenvorspannkraft beschrieben, ohne dass die vorstehend erläuterte Festlegung der Lagereinheit über eine Lagerklemmscheibe 16 hierauf beschränkt wäre.
Um zu gewährleisten, dass nach einem Zusammenbau der Fahrzeuglenkung die Riemenvorspannkraft in gewünschter Höhe vorliegt, wird der an dem Riementrieb 3 zu montierende Zahnriemen 7 unter Anlage einer vorgegebenen Riemenvorspannkraft F_V vermessen, wie dies in 4 rechts angedeutet ist. Anschließend wird der Riementrieb 3 auf den vermessenen Riemen 7 individuell eingestellt, indem zwischen dem antreibenden Riemenrad 10 und der Lagereinheit des angetriebenen Riemenrads 10 in Abhängigkeit des Messergebnisses der Achsabstand durch Verstellen der Position der Lagereinheit, das heißt der Kugelgewindemutter 11 und des Wälzlagers 12, eingestellt wird. Aus den geometrischen Gegebenheiten des Riementriebs 3 und dem Messergebnis des Riemens 7 lässt sich berechen oder gegebenenfalls auch vorab experimentell ermitteln, wie der Achsabstand einzustellen ist, damit an dem nachfolgend an den Riemenrädern 8 und 10 montierten Riemen 7 eine vorgegebene Riemenvorspannkraft erhalten wird. Nach der Einstellung der Lagereinheit wird diese mittels der Lagerklemmscheibe 16 und der Spannbolzen 17 an dem Lenkgetriebegehäuse 6 festgelegt. Anschließend wird der vermessene Riemen 7 an den Riemenrädern 8 und 10 montiert. Mit der Lagerklemmscheibe 16 ist, wie oben bereits erläutert, das angetriebene Riemenrad 10, auf die Kugelgewindemutter 11 aufgeschoben worden. Das Spannen der Spannbolzen 17 erfolgt in diesem Fall durch die Zugangsöffnungen 20 des Riemenrads 10 hindurch. In Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann das Aufschieben des Riemenrads 10 auf die Kugelgewindemutter 11 jedoch auch nach einem erfolgten Verspannen der Lagerklemmscheibe 16 mit dem Lenkgetriebegehäuses 6 vorgenommen werden.
Bei der Montage des Riemens 7 kommt eine Montageeinheit 30 zum Einsatz, welche eine automatisierte Montage des Riemens 7 an einem Riementrieb 3 mit zwei Riemenrädern 8 und 10 gestattet. Jedoch kann eine entsprechend angepasste Vorrichtung auch für die Montage von Zahnriemen an Riementrieben mit einer größeren Anzahl von Riemenscheiben eingesetzt werden.
Die Montageeinheit 30 weist entsprechend der Anzahl der Riemenscheiben 8 und 10 eine erste Montagescheibe 31 und eine zweite Montagescheibe 32 auf. Jede Montagescheibe ist mit einer Verzahnung versehen, die mit der Verzahnung des Riemens 7 kämmt. Dabei besitzen die Montagescheiben 31 und 32 die gleiche Verzahnung wie die Riemenräder 8 bzw. 10 in Bezug auf Zähnezahl, Modul, Teilung und Schrägungswinkel. Jedoch sind die verzahnungsspezifischen Durchmesser wie der Kopfkreisdurchmesser, der Wirkkreisdurchmesser und der Fußkreisdurchmesser geringfügig größer als an den Riemenrädern 8 und 10. Diese geometrische Abweichung von den eigentlichen Riemenrädern hat den Vorteil, dass bei der Überführung des Zahnriemens 7 von den Montagescheiben 31 und 32 auf die Riemenräder 8 und 10 der Zahnriemen 7 nicht verhakt oder hängenbleibt.
Zur Montage eines Zahnriemens wird zunächst der Achsabstand L zwischen den Montagescheiben 31 und 32 verringert, so dass sich der Riemen 7 locker auflegen lässt. In einem nächsten Schritt werden die Montagescheiben 31 und 32 auseinander gefahren, bis eine vorgegebene Vorspannkraft F_V am Riemen 7 erreicht ist. Dieser Zustand ist in 4 dargestellt. Dabei wird der Achsabstand I zwischen den Montagescheiben 31 und 32 mit einer Messeinrichtung 33 gemessen. Das Messergebnis wird an einen im Vorlauf befindlichen Riementrieb 3 übermittelt, an dem in Abhängigkeit des Messergebnisses der Achsabstand zwischen dem kleineren Riemenrad 8 und der Lagereinheit bzw. der Kugelgewindemutter 11 durch Verstellen der Position der Lagereinheit eingestellt wird. Hierzu wird die Lagereinheit durch Verschieben in einer Radialebene, welche parallel zum Riemen 7 verläuft, verschoben, bis der Achsabstand mit der Vorgabe durch das Messergebnis übereinstimmt. Anschließend wird die Lagereinheit durch Festziehen der Spannbolzen 17 im Lenkgetriebegehäuse 6 festgelegt.
In einem weiteren Schritt wird die Montageeinheit 30 in Richtung des zu bestückenden Riementriebs 3 vorgefahren. Zudem wird die angetriebene Montagescheibe 32 durch einen Motor in Rotation versetzt. Dabei gelangen in einer ersten axialen Eingriffsposition die angetriebene Montagescheibe 32 und das größere Riemenrad 10 auf der Kugelgewindemutter 11 über Positioniervorrichtungen 34 und 35 miteinander in Eingriff, so dass die angetriebene Montagescheibe 32 und das größere Riemenrad 10 in Drehrichtung mitnimmt. In dieser Stellung sind die Verzahnungen der angetriebene Montagescheibe 32 und des größeren Riemenrads 10 zueinander ausgerichtet. Durch ein weiteres axiales Verfahren der Montageeinheit in Richtung des Riementriebs werden schließlich auch die frei mitdrehende erste Montagescheibe 31 und das erste Riemenrad 8 miteinander gekoppelt, wobei korrespondierende Positioniervorrichtungen 36 und 37 ineinandergreifen. In diesem Zustand sind dann auch die Verzahnungen der ersten Montagescheibe 31 und des kleineren Riemenrads 8 zueinander ausgerichtet. Die Montageeinheit wird soweit vorgefahren, dass die Montagescheiben 31 und 32 stirnseitig an den Riemenrädern 8 und 10 anliegen, wobei die Verzahnung der Montagescheiben axial durch die Riemenräder fortgesetzt wird. Anschließend kann, wie in 5 gezeigt, durch Betätigung eines Abstreifers 38 der Zahnriemen 7 von den Montagescheiben 31 und 32 auf die Riemenräder 8 und 10 des Riementriebs 3 überführt werden. Bei diesem Vorgang rotiert das System, das heißt der Zahnriemen 7 wird über die angetriebene Montagescheibe 32 in Umlauf versetzt. Der unverzahnte Abstreifer 38 wird axial über die angetriebene Montagescheibe 32 geschoben und drückt so den Zahnriemen 7 auf das anliegende Riemenrad 10 hinüber. In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann der Abstreifer 38 auch mit einer zu der Verzahnung der Montagescheibe passenden Innenverzahnung versehen sein. Durch die Rotation während des Überführens sind die benötigten Axialkräfte am Abstreifer 38 gering. Nachdem der Zahnriemen 7 überführt worden ist, kann die Montageeinheit 30 zur erneuten Bestückung mit einem Zahnriemen 7 in ihre Ausgangsstellung zurückgefahren werden.
Wie oben angedeutet, stellt das vorstehend erläuterte Verfahren lediglich eine Möglichkeit dar, um die Riemenvorspannkraft Fv an einem Riementrieb 3 einer elektromechanischen Fahrzeuglenkung unter Verwendung einer Lagerklemmscheibe 16 einzustellen. Eine solche Lagerklemmscheibe 16 kann selbstverständlich auch dann verwendet werden, wenn zur Einstellung der Riemenvorspannkraft der Riemen 7 bereits an den Riemenrädern 8 und 10 montiert ist und die Lagereinheit bzw. der Lageraußenring 13 nach einem Erreichen der gewünschten Riemenvorspannkraft über die Lagerklemmscheibe 16 gegen das Lenkgetriebegehäuses 6 fixiert wird.
Die Erfindung ist daher ausdrücklich nicht auf das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel und das in den 4 und 5 dargestellte Verfahren beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
Bezugszeichenliste

1: elektromechanische Fahrzeuglenkung
2: elektrischer Motor
3: Riementrieb
4: Kugelgewindetrieb
5: Lenkstange
6: Lenkgetriebegehäuse
7: Riemen
8: antreibendes Riemenrad
9: Antriebswelle
10: angetriebenes Riemenrad
11: Kugelgewindemutter
12: Wälzlager
13: Lageraußenring
14: Lageraufnahme
15: axiale Stirnwand
16: Lagerklemmscheibe
17: Spannbolzen
18: Durchgangsöffnung
19: Befestigungsöffnung
20: Zugangsöffnung
21: Montagehalterung
22: Ringnut
23: Klemmlasche
24: Nabe
30: Montagevorrichtung
31: erste Montagescheibe
32: zweite Montagescheibe
33: Messeinrichtung
34: Positioniervorrichtung
35: Positioniervorrichtung
36: Positioniervorrichtung
37: Positioniervorrichtung
38: Abstreifer
I: Achsabstand
Fv: Riemenvorspannkraft

Claims

Elektromechanische Lenkung, umfassend: - ein Lenkgetriebegehäuse (6), - eine Lenkstange (5) mit einem Spindelabschnitt, - eine Lagereinheit mit einer Kugelgewindemutter (11) und einem Wälzlager (12), wobei die Kugelgewindemutter (11) mit dem Spindelabschnitt der Lenkstange (5) in Eingriff steht und das Wälzlager (12) die Kugelgewindemutter (11) radial im Lenkgetriebegehäuse (6) lagert und mit einem Lageraußenring (13) an dem Lenkgetriebegehäuse (6) axial festgelegt ist, und - ein Riemenrad (10) für einen Riemen (7), das an der Kugelgewindemutter (11) befestigt ist, wobei die Lagereinheit über den Lageraußenring (13) gegenüber dem Lenkgetriebegehäuse (6) in einer Ebene radial verschiebbar ist und mittels einer gegen das Lenkgetriebegehäuse (6) axial verspannten Lagerklemmscheibe (16) an dem Lenkgetriebegehäuse (6) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerklemmscheibe (16) Durchgangsöffnungen (18) aufweist, durch welche sich von der Seite des Riemenrads (10) her gespannte Spannbolzen (17) zur Befestigung der Lagerklemmscheibe (16) am Lenkgetriebegehäuse (6) hindurch erstrecken.
Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerklemmscheibe (16) zwischen dem Riemenrad (10) und dem Lenkgetriebegehäuse (6) angeordnet ist.
Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbolzen (17) radial außerhalb des Lageraußenrings (13) verlaufen.
Elektromechanische Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Riemenrad (10) mit den Spannbolzen (17) korrespondierende Zugangsöffnungen (20) aufweist und die Spannbolzen (17) über diese Zugangsöffnungen (20) durch das Riemenrad (10) hindurch zugänglich sind.
Elektromechanische Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerklemmscheibe (16) ein Blechstanzteil ist.
Elektromechanische Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Riemenrad (10) Montagehalterungen (21) für die Lagerklemmscheibe (16) aufweist.
Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Montagehalterungen (21) als Klemmlaschen (23) ausgebildet sind, welche die Lagerklemmscheibe (16) in einer Ringnut (22) des Riemenrads (10) klemmend fixieren und ein Abziehen von dem Riemenrad (10) zulassen.
Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagehalterungen (21) radialelastische Haltestifte sind.
Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeuglenkung vom Typ mit einem Lenkgetriebegehäuse (6), einer Lenkstange (5) mit einem Spindelabschnitt, einer Lagereinheit mit einer Kugelgewindemutter (11) und einem Wälzlager (12), wobei die Kugelgewindemutter (11) mit dem Spindelabschnitt der Lenkstange (5) in Eingriff steht und das Wälzlager (12) die Kugelgewindemutter (11) radial im Lenkgetriebegehäuse (6) lagert und mit einem Lageraußenring (13) an dem Lenkgetriebegehäuse (6) axial festgelegt ist, und einem ein Riemenrad (10) für einen Riemen (7), das an der Kugelgewindemutter (11) befestigt ist, wobei die Lagereinheit über den Lageraußenring (13) gegenüber dem Lenkgetriebegehäuse (6) in einer Ebene radial verschiebbar ist und mittels einer gegen das Lenkgetriebegehäuse (6) axial verspannten Lagerklemmscheibe (16) an dem Lenkgetriebegehäuse (6) festgelegt ist, bei dem eine radiale Position der Lagereinheit am Lenkgetriebegehäuse (6) auf einen Riemen (7) in Bezug auf eine vorgegebene Riemenvorspannkraft abgestimmt eingestellt wird, und die Lagereinheit durch axiales Verspannen der Lagerklemmscheibe (16) mit dem Lenkgetriebegehäuse (6) am Lenkgetriebegehäuse (6) fixiert wird, wobei das Verspannen der Lagerklemmscheibe (16) durch das Riemenrad (10) hindurch erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerklemmscheibe (16) zunächst an dem Riemenrad (10) fixiert wird, die Einheit aus Riemenrad (10) und Lagerklemmscheibe (16) axial auf die Kugelgewindemutter (11) aufgeschoben wird, und nach Einstellen der radialen Position der Lagereinheit die Lagerklemmscheibe (16) mit dem Lenkgetriebegehäuse (6) mittels Spannbolzen (17) verspannt wird, wobei im Zuge der Verspannung gegen das Lenkgetriebegehäuse (6) die Lagerklemmscheibe (16) von dem Riemenrad (10) entkoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung der Lagereinheit mittels der Lagerklemmscheibe (16) vor der Montage des Riemens (7) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass - der Riemen (7) unter Anlage einer vorgegebenen Riemenvorspannkraft vermessen wird, - ein Achsabstand zwischen einem ersten Riemenrad (8) und der Lagereinheit für das an der Kugelgewindemutter (11) zu befestigende Riemenrad (10) in Abhängigkeit des Messergebnisses durch Verstellen der Position der Lagereinheit eingestellt wird, derart, dass an dem nachfolgend montierten Riemen (7) eine vorgegebene Riemenvorspannkraft erhalten wird, - die Lagereinheit mittels der Lagerklemmscheibe (16) in der eingestellten Position fixiert wird, und - danach der vermessene Riemen (7) an den Riemenrädern (8, 10) montiert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass - der Riemen (7) auf in ihrem Achsabstand verstellbare Montagescheiben (31, 32) aufgespannt wird, welche in ihren Abmessungen den Riemenrädern (8, 10) des Riementriebs (3) entsprechen, - als Messgröße der Achsabstand der Montagescheiben (31, 32) gemessen wird, - zum Überführen des Zahnriemens (7) von den Montagescheiben (31, 32) auf die Riemenräder (8, 10) des Riementriebs (3) die Montagescheiben (31, 32) zu den Riemenrädern (8, 10) ausgerichtet und an diese angelegt werden, und - anschließend der Zahnriemen (7) von den Montagescheiben (31, 32) auf die Riemenräder (8, 10) hinübergeschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung der Lagereinheit mittels der Lagerklemmscheibe (16) bei bereits aufgelegtem Riemen (7) erfolgt.