DE102012101383A1

DE102012101383A1 - Worm gear for servo unit of electromechanical steering system of motor car, has worm and worm wheel which are interlinked to perform moment transmission, and eccentric bush for supporting worm and worm wheel

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

The worm gear has a worm (120) and a worm wheel (122) which are interlinked to perform moment transmission. An eccentric bush (150) is provided for supporting the worm and worm wheel. The worm and worm wheel are accommodated in the servo unit (100). An independent claim is included for servo unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneckengetriebe in einem elektromechanischen Lenksystem und ein solches Lenksystem. The invention relates to a worm gear in an electromechanical steering system and such a steering system.

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. To reduce the force required to operate the steering wheel of a motor vehicle when steering in a standing position, when maneuvering or at low speeds, many vehicles have a so-called power steering. This assists the driver by amplifying the driver's applied force for steering by a hydraulic pump or an electric motor. Power steering systems are also referred to as power steering systems.

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. If an electric motor is provided for steering assistance, this is also referred to as an electromechanical steering system in which the mechanical steering torque applied by the driver is superimposed on the torque of the electric motor. For this purpose, a so-called servo unit is provided, which comprises the steering gear or the gear unit, which transmits the rotational movement of the electric motor. For this purpose, a worm gear is usually used.

Elektromechanische Lenksysteme haben in der Regel Getriebestufen, die das Servomoment des Elektromotors übersetzen. Diese Getriebestufe kann ein Schnecken- bzw. Schraubradgetriebe sein. Electromechanical steering systems usually have gear stages that translate the servo torque of the electric motor. This gear stage may be a worm or helical gear.

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. A worm gear is a gear transmission with usually crossed at right angles. The worm gear, which is a Schraubwälzgetriebe, consists of a mostly driving, helical screw, which is provided with one or more flights, and a worm wheel with cylindrical or globoidverzahnnung. The contact of worm and worm wheel takes place in lines within an intervention field.

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. Worm gears are used in transmissions in which, for example, a high reduction required and / or self-locking is important. The worm gear is characterized by a quiet and damping barrel and allows both directions of rotation, so that worm gear are particularly suitable for use in a transmission of a steering system. Here, in particular, the low-noise run is important.

Die Schnecke im Schnecken- bzw. Schraubradgetriebe ist üblicherweise durch Fest- und Loslager im Servogehäuse gelagert. The worm in the worm or helical gear is usually stored by fixed and floating bearings in the servo housing.

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. Often, the worm on the floating bearing side is pressed by a spring to the worm wheel. This gives a backlash-free gearing and there are no noise when Wechsellenken. In addition, component tolerances of the servo housing, worm and worm wheel are compensated by the worm being pressed in towards the worm wheel.

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. One of the two bearings is slidably mounted to the servo housing. The worm pivots within the bearing clearance around the bearing fixed to the servo housing. The disadvantage here is that the escape between the worm and motor shaft is no longer guaranteed. A coupling element is necessary to compensate for this misalignment or the offset. In addition, the bearing must have a sufficient clearance so that the worm can be pivoted, which in turn can lead to noise.

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. Against this background, a worm gear according to claim 1 and a servo unit according to claim 8 are presented. Embodiments result from the dependent claims and the description.

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. The invention relates to a worm gear for a servo unit of a steering system, which has two transmission elements, namely a worm and a worm wheel, which engage in torque transmission, one of the transmission elements being supported by at least one eccentric bushing.

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. The eccentric bush serves as a bearing bush, in which one of the two transfer elements is mounted. Thus, only the worm, only the worm wheel or both worm wheel and worm be mounted with at least one eccentric bushing. In this case, the eccentric bush can serve to store another bearing, a fixed bearing or a movable bearing, in turn.

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. A bearing bush is a cylindrical body with an introduced into one of the end face recess with a round cross-section. In an eccentric bush, the outer circumference of the bushing and the circumference of the recess are arranged eccentrically to each other.

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 one embodiment, the worm in a worm gear is thus stored in a fixed and a floating bearing, which in turn are each mounted in the at least one eccentric bushing.

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. In a further possible embodiment, the worm and the worm wheel are accommodated in a servo housing of the servo unit. This servo housing may comprise a transmission housing and a motor housing, for example a stator housing.

Das vorgestellte Scheckengetriebe bietet sich insbesondere für eine Ausführung an, bei der Zähne des Schneckenrads eine globoidische Ausgestaltung haben. The proposed flywheel transmission is particularly suitable for a design in which teeth of the worm wheel have a globoid design.

Alternativ oder ergänzend kann die Schnecke als Globoidschnecke ausgebildet sein. Alternatively or additionally, the screw can be designed as a globoid screw.

Es wird weiterhin eine Servoeinheit für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs vorgestellt, die ein Schneckengetriebe der vorstehend beschriebenen Art umfasst. A servo unit for a steering system of a motor vehicle, which comprises a worm gear of the type described above, is also presented.

Bei dieser kann das Schneckengetriebe bspw. als Zylinder-Schneckengetriebe, Globoid-Schneckengetriebe oder Globoidgetriebe ausgebildet sein. In this case, the worm gear, for example, be designed as a cylindrical worm gear, globoid worm gear or globoid gear.

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. It is thus presented in an embodiment axially parallel adjustment of the worm or worm wheel. Both bearings, fixed and floating bearings, are mounted in an eccentrically designed bearing bush to the servo housing out. The eccentric bush also provides a motor flange for receiving the electric motor, which is concentric with the bearings. By rotating the eccentric bushing, the worm, including the electric motor, is set parallel to the worm wheel. Thus, a backlash-free toothing attack is realized and ensures the escape of the worm and motor shaft.

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. In principle, alternatively, the worm gear including output shaft and fixed and floating bearings can be stored in an eccentric bush and delivered to the screw out. Since the input shaft is mounted on the output shaft, the alignment between input and output shaft is ensured there as well. Otherwise, any skewing or misalignment would have an inadmissible influence on the torque sensors.

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. The presented worm gear has significant advantages, at least in some of the embodiments, such as the fact that an alignment between the worm and the motor shaft or the input and output shafts can be closely selected in bearing clearance, so that no noise is generated. The escape between rotor and stator is given, this results in a defined uniform air gap, whereby an optimal efficiency of the electric motor is effected and no noise is caused. Furthermore, a backlash-free meshing engagement is given, thus creating no gear noise when Wechsellenken.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

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. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. The invention is illustrated schematically by means of embodiments in the drawing and will be described in detail with reference to the drawing.

1 zeigt eine Ausführungsform des Schneckengetriebes gemäß dem Stand der Technik. 1 shows an embodiment of the worm gear according to the prior art.

2 zeigt eine Ausführungsform des vorgestellten Schneckengetriebes. 2 shows an embodiment of the proposed worm gear.

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. In 1 is a servo unit, in total with the reference numeral 10 provided, reproduced. The illustration shows a motor 12 with a rotor 14 and a stator 16 , which is a stator housing 18 has a snail 20 , a worm wheel 22 , a camp 24 , a floating camp 26 , a bearing bush 28 , an axial spring 30 , Radial elasticities 32 , a rotor position sensor 34 , a control unit (ECU) 36 , a support camp 38 and a transmission housing 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. The stator housing 18 is as the housing of the engine 12 with the gearbox 40 as the housing of the servo unit 10 or connected as a steering housing. The connection is made by crimping, which is illustrated in more detail in the following figures.

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. 2 shows a servo unit of the type presented, the whole by the reference numeral 100 provided, n. The illustration shows a motor 112 with a rotor 114 and a stator 116 , which is a stator housing 118 has a snail 120 , a worm wheel 122 , a camp 124 , a floating camp 126 , a rotor position sensor 134 , a control unit (ECU) 136 , a support camp 138 and a transmission housing 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. The camp 124 and the floating bearing 126 are each in an eccentric bush 150 stored. So both bearings, the fixed bearing 124 and the floating bearing 126 , to the servo housing, thus to the gear housing 140 and to the stator housing 118 , stored away.

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. When mounting is done by turning the eccentric bushings 150 the snail 120 including the engine 112 parallel to the worm wheel 122 hired. In this way, a backlash-free meshing between worm wheel 122 and snail 120 reached and the escape from snail 120 and motor shaft ensured.

Claims

Worm gear for a servo unit ( 100 ) of a steering system, with two transmission elements, namely a screw ( 120 ) and a worm wheel ( 122 ), which mesh with each other for torque transmission, wherein one of the transmission elements by means of at least one eccentric bushing ( 150 ) is stored.

Worm gear according to claim 1, wherein the worm wheel ( 122 ) by means of the at least one eccentric bushing ( 150 ) is stored.

Worm gear according to claim 1, in which the worm ( 120 ) by means of the at least one eccentric bushing ( 150 ) is stored.

Worm gear according to claim 3, in which the screw ( 120 ) in a fixed ( 124 ) and a floating bearing ( 126 ), which in turn in each case in the at least one eccentric bushing ( 150 ) are stored.

Worm gear according to one of claims 1 to 4, in which the worm ( 120 ) and the worm wheel ( 122 ) in a servo housing of the servo unit ( 100 ) are included.

Worm gear according to one of claims 1 to 5, wherein the teeth of the worm wheel ( 122 ) have a globoid design.

Worm gear according to claim 5, in which the worm ( 120 ) is designed as a globoid screw.

Servo unit for a steering system of a motor vehicle with a worm gear according to one of claims 1 to 7.

Sevo unit according to claim 8, wherein the worm gear is formed as a cylindrical worm gear.

Servo unit according to claim 8, wherein the worm gear is designed as a globoid worm gear.

Servo unit according to claim 8, wherein the worm gear is designed as a globoid gear.