DE102012101383A1

DE102012101383A1 - Schneckengetriebe

Info

Publication number: DE102012101383A1
Application number: DE201210101383
Authority: DE
Inventors: Jürgen Bieber; Arne Kuhlen; Martin Budaker
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2013-08-22

Abstract

Es werden ein Schneckengetriebe und eine Servoeinheit (100) vorgestellt. Das Schneckengetriebe weist zwei Übertragungselemente auf, nämlich eine Schnecke (120) und ein Schneckenrad (122), die zur Momentenübertragung ineinandergreifen. Eines der Übertragungselemente ist mittels mindestens einer Exzenterbuchse (150) gelagert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneckengetriebe in einem elektromechanischen Lenksystem und ein solches Lenksystem.
Zur Reduzierung der Kraft, die zur Betätigung des Lenkrads eines Kraftfahrzeugs beim Lenken im Stand, beim Rangieren oder bei geringen Fahrgeschwindigkeiten erforderlich ist, verfügen viele Fahrzeuge über eine sogenannte Servolenkung. Diese unterstützt den Fahrer, indem die vom Fahrer aufgebrachte Kraft zum Lenken durch eine Hydraulikpumpe oder einen Elektromotor verstärkt wird. Servolenkungen werden auch als Hilfskraftlenkungen bezeichnet.
Ist zur Lenkunterstützung ein Elektromotor vorgesehen, spricht man auch von einem elektromechanischen Lenksystem, bei dem das vom Fahrer aufgebrachte mechanische Lenkmoment mit dem Moment des Elektromotors überlagert wird. Hierzu ist eine sogenannte Servoeinheit vorgesehen, die das Lenkgetriebe bzw. die Getriebeeinheit umfasst, welche die Drehbewegung des Elektromotors überträgt. Hierzu wird üblicherweise ein Schneckengetriebe verwendet.
Elektromechanische Lenksysteme haben in der Regel Getriebestufen, die das Servomoment des Elektromotors übersetzen. Diese Getriebestufe kann ein Schnecken- bzw. Schraubradgetriebe sein.
Ein Schneckengetriebe ist ein Zahnradgetriebe mit üblicherweise rechtwinklig gekreuzten Achsen. Das Schneckengetriebe, das ein Schraubwälzgetriebe darstellt, besteht aus einer meist treibenden, schraubenförmigen Schnecke, die mit einem oder mehreren Schraubengängen versehen ist, und einem Schneckenrad mit zylindrischer oder globoidischer Verzahnung. Die Berührung von Schnecke und Schneckenrad findet in Linien innerhalb eines Eingriffsfeldes statt.
Schneckengetriebe werden in Getrieben eingesetzt, bei denen bspw. eine hohe Untersetzung erforderlich und/oder Selbsthemmung von Bedeutung ist. Das Schneckengetriebe zeichnet sich durch einen geräuscharmen und dämpfenden Lauf aus und ermöglicht beide Drehrichtungen, so dass Schneckengetriebe besonders geeignet für einen Einsatz in einem Getriebe eines Lenksystems sind. Hierbei ist insbesondere der geräuscharme Lauf von Bedeutung.
Die Schnecke im Schnecken- bzw. Schraubradgetriebe ist üblicherweise durch Fest- und Loslager im Servogehäuse gelagert.
Häufig wird die Schnecke auf der Loslagerseite durch eine Feder an das Schneckenrad gedrückt. Dadurch erhält man einen spielfreien Verzahnungseingriff und es entstehen keine Geräusche beim Wechsellenken. Außerdem werden Bauteiltoleranzen von Servogehäuse, Schnecke und Schneckenrad durch das Eindrücken der Schnecke zum Schneckenrad hin kompensiert.
Eines der beiden Lager ist zum Servogehäuse verschieblich gelagert. Die Schnecke schwenkt innerhalb des Lagerspiels um das zum Servogehäuse hin ortsfeste Lager. Nachteilig dabei ist, dass die Flucht zwischen Schnecke und Motorwelle nicht mehr gewährleistet ist. Ein Kupplungselement ist notwendig, um diese Schiefstellung bzw. den Versatz auszugleichen. Außerdem muss das Festlager ein ausreichendes Lagerspiel aufweisen, damit die Schnecke geschwenkt werden kann, was wiederum zu Geräuschen führen kann.
Vor diesem Hintergrund werden ein Schneckengetriebe nach Anspruch 1 und eine Servoeinheit gemäß Anspruch 8 vorgestellt. Ausführungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
Es wird ein Schneckengetriebe für eine Servoeinheit eines Lenksystems vorgestellt, das zwei Übertragungselemente aufweist, nämlich eine Schnecke und ein Schneckenrad, die zur Momentenübertragung ineinandergreifen, wobei eines der Übertragungselemente mittels mindestens einer Exzenterbuchse gelagert ist.
Die Exzenterbuchse dient als Lagerbuchse, in der eines der beiden Übertragselemente gelagert ist. Somit kann nur die Schnecke, nur das Schneckenrad oder sowohl Schneckenrad als auch Schnecke mit mindestens einer Exzenterbuchse gelagert sein. Dabei kann die Exzenterbuchse dazu dienen, ein weiteres Lager, ein Festlager oder ein Loslager, wiederum zu lagern.
Eine Lagerbuchse ist dabei ein zylindrischer Körper mit einer in eine der Stirnfläche eingebrachten Ausnehmung mit rundem Querschnitt. Bei einer Exzenterbuchse sind der Außenumfang der Buchse und der Umfang der Ausnehmung exzentrisch zueinander angeordnet.
In einer Ausführung ist somit bei dem Schneckengetriebe die Schnecke in einem Fest- und einem Loslager gelagert, die wiederum jeweils in der mindestens einen Exzenterbuchse gelagert sind.
In einer weiteren möglichen Ausführung sind die Schnecke und das Schneckenrad in einem Servogehäuse der Servoeinheit aufgenommen. Dieses Servogehäuse kann ein Getriebegehäuse und ein Motorgehäuse, bspw. ein Statorgehäuse, umfassen.
Das vorgestellte Scheckengetriebe bietet sich insbesondere für eine Ausführung an, bei der Zähne des Schneckenrads eine globoidische Ausgestaltung haben.
Alternativ oder ergänzend kann die Schnecke als Globoidschnecke ausgebildet sein.
Es wird weiterhin eine Servoeinheit für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs vorgestellt, die ein Schneckengetriebe der vorstehend beschriebenen Art umfasst.
Bei dieser kann das Schneckengetriebe bspw. als Zylinder-Schneckengetriebe, Globoid-Schneckengetriebe oder Globoidgetriebe ausgebildet sein.
Es wird somit in Ausgestaltung eine achsparallele Verstellung der Schnecke oder des Schneckenrads vorgestellt. Beide Lager, Fest- und Loslager, sind in einer exzentrisch ausgeführten Lagerbuchse zum Servogehäuse hin gelagert. Die Exzenterbuche stellt zudem einen Motorflansch, um den Elektromotor aufzunehmen, zur Verfügung, der konzentrisch zu den Lagerstellen ausgeführt ist. Durch ein Verdrehen der Exzenterbuchse wird die Schnecke einschließlich des Elektromotors parallel zum Schneckenrad angestellt. Somit ist ein spielfreier Verzahnungsangriff realisiert und die Flucht von Schnecke und Motorwelle sichergestellt.
Prinzipiell kann auch alternativ das Schneckenrad samt Abtriebswelle und Fest- und Loslager in einer Exzenterbuchse gelagert und zur Schnecke hin zugestellt werden. Da die Eingangswelle auf der Abtriebswelle gelagert ist, ist auch dort die Flucht zwischen Eingangs- und Abtriebswelle sichergestellt. Ansonsten hätte eine etwaige Schiefstellung bzw. ein Versatz einen unzulässigen Einfluss auf die Drehmomentsensorik.
Das vorgestellte Schneckengetriebe weist, zumindest in einigen der Ausführungen, erhebliche Vorteile auf, wie die Tatsache, bspw. dass eine Flucht zwischen Schnecke und Motorwelle bzw. Eingangs- und Abtriebswelle bei Lagerspielen eng gewählt werden kann, so dass keine Geräusche entstehen. Die Flucht zwischen Rotor und Stator ist gegeben, dadurch ergibt sich ein definierter gleichmäßiger Luftspalt, wodurch ein optimaler Wirkungsgrad des Elektromotors bewirkt wird und keine Geräusche verursacht werden. Weiterhin ist ein spielfreier Verzahnungseingriff gegeben, somit entstehen keine Verzahnungsgeräusche beim Wechsellenken.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
1 zeigt eine Ausführungsform des Schneckengetriebes gemäß dem Stand der Technik.
2 zeigt eine Ausführungsform des vorgestellten Schneckengetriebes.
In 1 ist eine Servoeinheit, insgesamt mit der Bezugsziffer 10 versehen, wiedergegeben. Die Darstellung zeigt einen Motor 12 mit einem Rotor 14 und einem Stator 16, der ein Statorgehäuse 18 aufweist, eine Schnecke 20, ein Schneckenrad 22, ein Festlager 24, ein Loslager 26, eine Lagerbuchse 28, eine Axialfeder 30, Radialelastizitäten 32, einen Rotorlagesensor 34, eine Steuereinheit (ECU) 36, ein Stützlager 38 und ein Getriebegehäuse 40.
Das Statorgehäuse 18 ist als Gehäuse des Motors 12 mit dem Getriebegehäuse 40 als Gehäuse der Servoeinheit 10 bzw. als Lenkgehäuse verbunden. Die Verbindung erfolgt mittels Krimpen, was in den nachfolgenden Figuren näher verdeutlicht ist.
2 zeigt eine Servoeinheit der vorgestellten Art, die insgesamt mit der Bezugsziffer 100 versehen, n. Die Darstellung zeigt einen Motor 112 mit einem Rotor 114 und einem Stator 116, der ein Statorgehäuse 118 aufweist, eine Schnecke 120, ein Schneckenrad 122, ein Festlager 124, ein Loslager 126, einen Rotorlagesensor 134, eine Steuereinheit (ECU) 136, ein Stützlager 138 und ein Getriebegehäuse 140.
Das Festlager 124 und das Loslager 126 sind jeweils in einer Exzenterbuchse 150 gelagert. Damit sind beide Lager, das Festlager 124 und das Loslager 126, zum Servogehäuse, somit zum Getriebegehäuse 140 und zum Statorgehäuse 118, hin gelagert.
Bei der Montage wird durch ein Verdrehen der Exzenterbuchsen 150 die Schnecke 120 einschließlich des Motors 112 parallel zum Schneckenrad 122 angestellt. Auf diese Weise wird ein spielfreier Verzahnungseingriff zwischen Schneckenrad 122 und Schnecke 120 erreicht und die Flucht von Schnecke 120 und Motorwelle sichergestellt.

Claims

Schneckengetriebe für eine Servoeinheit (100) eines Lenksystems, mit zwei Übertragungselementen, nämlich einer Schnecke (120) und einem Schneckenrad (122), die zur Momentenübertragung ineinandergreifen, wobei eines der Übertragungselemente mittels mindestens einer Exzenterbuchse (150) gelagert ist.
Schneckengetriebe nach Anspruch 1, bei der das Schneckenrad (122) mittels der mindestens einen Exzenterbuchse (150) gelagert ist.
Schneckengetriebe nach Anspruch 1, bei der die Schnecke (120) mittels der mindestens einen Exzenterbuchse (150) gelagert ist.
Schneckengetriebe nach Anspruch 3, bei der die Schnecke (120) in einem Fest- (124) und einem Loslager (126) gelagert ist, die wiederum jeweils in der mindestens einen Exzenterbuchse (150) gelagert sind.
Schneckengetrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Schnecke (120) und das Schneckenrad (122) in einem Servogehäuse der Servoeinheit (100) aufgenommen sind.
Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem Zähne des Schneckenrads (122) eine globoidische Ausgestaltung haben.
Schneckengetriebe nach Anspruch 5, bei dem die Schnecke (120) als Globoidschnecke ausgebildet ist.
Servoeinheit für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Sevoeinheit nach Anspruch 8, bei der das Schneckengetribe als Zylinderschneckengetriebe ausgebildet ist.
Servoeinheit nach Anspruch 8, bei der Schneckengetriebe als Globoid-Schneckengetriebe ausgebildet ist.
Servoeinheit nach Anspruch 8, bei der Schneckengetriebe als Globoidgetriebe ausgebildet ist.