DE102020105057A1 - Elektromechanischer Aktuator sowie elektromotorisch unterstütztes Lenksystem - Google Patents

Elektromechanischer Aktuator sowie elektromotorisch unterstütztes Lenksystem Download PDF

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Abstract

Ein elektromechanischer Aktuator (12) für ein elektromotorisch unterstütztes Lenksystem (10) wird vorgeschlagen. Der elektromechanische Aktuator (12) umfasst einen Elektromotor (16), der einen Rotor (26) aufweist, und ein Schneckengetriebe (14). Das Schneckengetriebe (14) weist eine einteilige Schneckenwelle (20), ein Schneckenrad (22) und ein Gehäuse (18) auf. Die Schneckenwelle (20) ist an einem ihrer Enden unmittelbar mit dem Rotor (26) drehfest verbunden, wobei die Schneckenwelle (20) im Bereich ihres anderen Endes mit dem Schneckenrad (22) in Eingriff steht. Das Gehäuse (18) hat eine an den Elektromotor (16) angrenzende Wand (36), die einen angeformten Hohlzapfen (38) aufweist, welcher sich in axialer Richtung der Schneckenwelle (20) erstreckt. Die Schneckenwelle (20) verläuft durch den Hohlzapfen (38) hindurch. Im Hohlzapfen (38) ist ein Lager (42) aufgenommen, mittels dem die Schneckenwelle (20) gelagert ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Aktuator für ein elektromotorisch unterstütztes Lenksystem. Die Erfindung betrifft ferner ein elektromotorisch unterstütztes Lenksystem für ein Kraftfahrzeug.
  • Bestimmte Arten von aus dem Stand der Technik bekannten elektromotorisch unterstützten Lenksystemen weisen Aktuatoren mit einem Schneckengetriebe auf, über das ein Hilfsmotor des Lenksystems mit einer Lenksäule (Lenksystem mit Lenksäulenunterstützung, im Englischen oft als „EPS column drive“ bezeichnet) oder mit einem Ritzel, das mit einer Zahnstange des Lenksystems in Eingriff steht, kraftübertragend verbunden ist (Lenksystem mit einfachem Ritzelantrieb oder Lenksystem mit Doppelritzel, im Englischen oft als „pinion drive EPS“ bzw. „dual pinion EPS“ bezeichnet).
  • Eine Schneckenwelle des Schneckengetriebes ist üblicherweise an einem dem Elektromotor zugeordneten Ende mittels eines Festlagers drehbar gelagert. Zwischen der Schneckenwelle und einer Antriebswelle des Elektromotors kann eine Kupplungseinrichtung vorgesehen sein, welche die Schneckenwelle drehmomentübertragend mit der Antriebswelle verbindet bzw. in axialer Richtung mit einer Vorspannkraft beaufschlagt, um die Schneckenwelle in axialer Richtung innerhalb eines bestimmten Toleranzbereichs zu halten.
  • Aktuatoren mit einem solchen Schneckengetriebe bauen in der Regel axial relativ lang. Zudem werden durch die zusätzlichen Teile, wie zum Beispiel die Kupplungseinrichtung, zusätzliche Kosten verursacht und der Zusammenbau des Aktuators ist erschwert.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen elektromechanischen Aktuator bereitzustellen, bei dem die Nachteile aus dem Stand der Technik verbessert sind.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen elektromechanischen Aktuator für ein elektromotorisch unterstütztes Lenksystem. Der Aktuator umfasst einen Elektromotor, der einen Rotor aufweist, und ein Schneckengetriebe. Das Schneckengetriebe weist eine einteilige Schneckenwelle, ein Schneckenrad und ein Gehäuse auf. Die Schneckenwelle ist an einem ihrer Enden unmittelbar mit dem Rotor drehfest verbunden und steht im Bereich ihres anderen Endes mit dem Schneckenrad in Eingriff. Das Gehäuse hat eine an den Elektromotor angrenzende Wand, die einen angeformten Hohlzapfen aufweist, welcher sich in axialer Richtung der Schneckenwelle erstreckt. Die Schneckenwelle verläuft durch den Hohlzapfen hindurch, wobei im Hohlzapfen ein Lager aufgenommen ist, mittels dem die Schneckenwelle gelagert ist.
  • Beim dem im Hohlzapfen aufgenommenen Lager handelt es sich vorzugsweise um ein Festlager, das in begrenztem Umfang eine Schwenkbewegung der Schneckenwelle erlaubt, jedoch eine axiale Bewegung der Schneckenwelle parallel zu ihrer Längsachse verhindert.
  • Bei dem erfindungsgemäßen elektromechanischen Aktuator bildet die Schneckenwelle gleichzeitig die Antriebswelle des Elektromotors. Dementsprechend ist auch keine Kupplungseinrichtung oder ähnliches notwendig, um die Schneckenwelle des Schneckengetriebes mit dem Elektromotor zu koppeln. Dadurch ist der Zusammenbau des Aktuators erleichtert und durch die geringere Zahl von Einzelteilen sind die Herstellungskosten reduziert. Außerdem baut der elektromechanische Aktuator aufgrund der entfallenen Teile in axialer Richtung kürzer.
  • Der erfindungsgemäße elektromechanische Aktuator ist zudem aufgrund der entfallenen Teile, wie z.B. der fehlenden Kupplungseinrichtung, weniger anfällig gegenüber axialen Maßtoleranzen der einzelnen Bauteile.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der Hohlzapfen axial in den Rotor hinein. Da sich das Lager zur Lagerung der Schneckenwelle innerhalb des Hohlzapfen befindet, ist das Lager innerhalb der axialen Abmessungen des Rotors angeordnet. Dementsprechend ist außerhalb des Rotors kein weiteres Festlager für die Schneckenwelle notwendig, wodurch der benötigte axiale Bauraum des elektromechanischen Aktuators weiter verringert ist.
  • Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Lager in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung der Schneckenwelle zentral im Rotor angeordnet ist. Dabei und im Folgenden ist unter „in axialer Richtung zentral im Rotor angeordnet“ zu verstehen, dass sich ein axialer Mittelpunkt des Rotors innerhalb der axialen Abmessungen des Lagers befindet. Ferner ist unter „in radialer Richtung der Schneckenwelle zentral im Rotor angeordnet“ zu verstehen, dass eine Axialachse des Lagers mit einer Axialachsachse des Rotors im Wesentlichen übereinstimmt, insbesondere übereinstimmt.
  • Durch eine axial zentrale Lagerung der Schneckenwelle im Rotor liegt das Zentrum der Schwenkbewegung der Schneckenwelle ebenfalls zentral im Rotor. Es hat sich herausgestellt, dass dies eine Empfindlichkeit des elektromechanischen Aktuators, genauer gesagt des Elektromotors, gegenüber Schwenkbewegungen der Schneckenwelle reduziert, da die Variation des Luftspaltes zwischen Rotor und Stator verringert, insbesondere minimiert wird. Insbesondere ist der elektromechanische Aktuator, genauer gesagt der Elektromotor, unempfindlicher gegenüber Beschädigungen bei Schwenkbewegungen der Schneckenwelle mit großer Amplitude.
  • Eine radiale zentrale Lagerung der Schneckenwelle im Rotor verhindert Unwuchten bei einer Rotation der Schneckenwelle.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Hohlzapfen an seiner radialen Innenseite einen Lagerungsabschnitt auf, in dem das Lager aufgenommen ist. Insbesondere ist der Lagerungsabschnitt auf einer dem Elektromotor zugeordneten Seite des Hohlzapfen vorgesehen und hat einen Innendurchmesser, der dem Durchmesser des Festlagers entspricht.
  • Dabei und im Folgenden ist unter dem „Innendurchmesser“ von Abschnitten im Hohlzapfen stets der Durchmesser der entsprechenden Öffnung im Hohlzapfen zu verstehen.
  • Vorzugsweise weist der Hohlzapfen an seiner radialen Innenseite einen an den Lagerungsabschnitt angrenzenden Anschlag auf, der eine Bewegung des Lagers in axialer Richtung begrenzt, insbesondere eine Bewegung in axialer Richtung weg vom Elektromotor. Vorzugsweise wird das Lager durch den Anschlag zumindest in einer Richtung vom Elektromotor weg in einer gewünschten Position innerhalb der axialen Abmessungen des Rotors gehalten, insbesondere in axialer Richtung der Schneckenwelle zentral im Rotor gehalten.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Lagerungsabschnitt und der Anschlag durch aneinander angrenzende Abschnitte des Hohlzapfens gebildet sind, welche voneinander verschiedene Innenquerschnitte aufweisen. Genauer gesagt grenzt an den Lagerungsabschnitt in axialer Richtung des Hohlzapfen ein Begrenzungsabschnitt an, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Lagerungsabschnitts. Dementsprechend ist der Außendurchmesser des Lagers größer als des Begrenzungsabschnitt, weshalb der Begrenzungsabschnitt einen axialen Anschlag für das Lager bildet.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse eine in axialer Richtung der Schneckenwelle an die Wand angrenzende Aufnahmeöffnung auf, in welcher der Elektromotor aufgenommen ist. Zur Montage des elektromechanischen Aktuators kann der Elektromotor in einfacher Art und Weise von außen in die Aufnahmeöffnung eingesetzt werden.
  • Vorzugsweise ist eine die Aufnahmeöffnung nach außen begrenzende Seitenwand einstückig an die Wand angeformt. Das Gehäuse ist somit als einteiliges Gehäuse ausgebildet, in dem sowohl das Schneckengetriebe als auch der Elektromotor untergebracht sind. Der elektromechanische Aktuator weist daher weniger Einzelteile auf, was die Montage des elektromechanischen Aktuators weiter vereinfacht.
  • Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass an einer axialen Stirnseite des Gehäuses, die an den Elektromotor angrenzt, ein Motorsteuergerät angeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, den Elektromotor zu steuern. Da der erfindungsgemäße elektromechanische Aktuator axial kürzer baut, kann der freigewordene axiale Bauraum verwendet werden, um das Motorsteuergerät anzubringen.
  • Insbesondere umfasst das Motorsteuergerät eine Steuerungselektronik und/oder wenigstens einen elektrischen Anschlussstecker, wobei die Steuerungselektronik und/oder der elektrische Anschlussstecker an der axialen Stirnseite des Gehäuses angeordnet sind bzw. ist.
  • Alternativ kann die Steuerungselektronik an einer der axialen Stirnseite des Gehäuses zugeordneten Innenseite des Gehäuses angeordnet sein.
  • Der wenigstens eine elektrische Anschlussstecker kann in Bezug auf die Schneckenwelle axial oder radial verlaufen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bildet eine Basisplatte des Motorsteuergeräts einen Deckel des Gehäuses. Dementsprechend ist kein separater Deckel für das Gehäuse notwendig, insbesondere für die Aufnahmeöffnung im Gehäuse. Dadurch ist die Zahl der benötigten Teile für den elektromechanischen Aktuator reduziert, wodurch die Produktionskosten verringert sind.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das Motorsteuergerät einen Motorlagesensor auf, wobei ein dem Motorlagesensor zugeordneter Lagegeber an der Schneckenwelle angebracht ist. Allgemein ausgedrückt erfasst der Motorlagesensor ein Signal des Lagegebers, das von einer Drehposition des Rotors des Elektromotors abhängig ist, und setzt dieses in ein entsprechendes Motorlagesignal für das Motorsteuergerät um.
  • Insbesondere ist der Lagegeber an einer Stirnseite der Schneckenwelle angebracht, welche dem Elektromotor zugeordnet ist. Dies ist möglich, da das Lager für die Schneckenwelle im Hohlzapfen angeordnet ist, wodurch das Ende der Schneckenwelle frei ist, welches dem Elektromotor zugeordnet ist. Eine Drehposition des Lagegebers ist dementsprechend gleich der Drehposition der Schneckenwelle.
  • Der Motorlagesensor kann in der Basisplatte angeordnet sein. Vorzugsweise ist der Motorlagesensor in der Basisplatte dem Lagegeber gegenüberliegend angeordnet, sodass der Motorlagesensor Signale des Lagegebers erfassen und in ein entsprechendes Motorlagesignal umsetzen kann.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Schneckengetriebe ein Lagerungselement und eine Vorspanneinrichtung aufweist. Das Lagerungselement ist an einem dem Elektromotor abgewandten Ende der Schneckenwelle auf der Schneckenwelle angeordnet. Die Vorspanneinrichtung ist dazu ausgebildet, die Schneckenwelle über das Lagerungselement in Richtung des Schneckenrads mit einer definierten Vorspannkraft zu beaufschlagen. Insbesondere handelt es sich bei der Vorspanneinrichtung um eine radiale Vorspanneinrichtung, welche eine radiale Vorspannkraft auf die Schneckenwelle und/oder das Lagerungselement ausübt und so die Schneckenwelle radial gegenüber dem Schneckenrad vorspannt. Dementsprechend wird eine Schwenkbewegung der Schneckenwelle vom Schneckenrad weg durch die Vorspanneinrichtung innerhalb eines vordefinierten Toleranzbereichs gehalten, insbesondere begrenzt.
  • Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch ein elektromotorisch unterstütztes Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem oben beschriebenen elektromechanischen Aktuator. Hinsichtlich der Vorteile und Eigenschaften des Lenksystems wird auf die obigen Erläuterungen bezüglich des elektromechanischen Aktuators verwiesen, welche ebenso für das Lenksystem gelten und umgekehrt.
  • Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In diesen zeigen:
    • - 1 in einem Querschnitt ein erfindungsgemäßes Lenksystem mit einem erfindungsgemäßen elektromechanischen Aktuator gemäß einer ersten Variante;
    • - 2 in einem Querschnitt ein erfindungsgemäßes Lenksystem mit einem erfindungsgemäßen elektromechanischen Aktuator gemäß einer zweiten Variante; und
    • - 3 in einem Querschnitt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Lenksystem gemäß einer dritten Variante.
  • In 1 ist schematisch ein Ausschnitt aus einem elektromotorisch unterstützten Lenksystem 10 gezeigt, das einen elektromechanischen Aktuator 12 aufweist.
  • Der elektromechanische Aktuator 12 umfasst ein Schneckengetriebe 14 und einen Elektromotor 16, die in einem gemeinsamen Gehäuse 18 untergebracht sind.
  • Das Schneckengetriebe 14 umfasst eine einteilige Schneckenwelle 20 und ein Schneckenrad 22, wobei sich die Schneckenwelle 20 und das Schneckenrad 22 im Bereich eines der beiden Enden der Schneckenwelle 20 in kämmendem Eingriff befinden.
  • Der Elektromotor 16 weist einen Stator 24 und einen Rotor 26 auf, wobei die Antriebswelle des Elektromotors 16 durch die Schneckenwelle 20 gebildet ist. Dementsprechend ist die Schneckenwelle 20 mit dem Rotor 26 drehfest verbunden, insbesondere unmittelbar drehfest verbunden.
  • Genauer gesagt ist die Schneckenwelle 20 im Bereich des Endes der Schneckenwelle 20 mit dem Rotor 26 drehfest gekoppelt, welches nicht mit dem Schneckenrad 22 in Eingriff steht.
  • Bei dem Elektromotor 16 handelt es sich um einen Hilfskraftmotor des Lenksystems 10. Eine vom Elektromotor 16 aufgebrachte Hilfskraft wird über die Schneckenwelle 20 direkt auf das Schneckenrad 22 übertragen.
  • In dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Schneckenrad 22 drehfest mit einer Lenkspindel 28 des Lenksystems 10 verbunden. Das Lenksystem 10 ist also als Lenksystem mit Lenksäulenunterstützung (englisch: „EPS column drive“) ausgeführt.
  • Jedoch könnte der Elektromotor 16 über das Schneckengetriebe 14 auch nicht mit der Lenkspindel 28, sondern mit einem Ritzel drehmomentübertragend verbunden sein, das mit einer Zahnstange des Lenksystems 10 in kämmendem Eingriff steht. Das Lenksystem 10 weist dann einen einfachen Ritzelantrieb oder ein Doppelritzel auf, was im Englischen auch als „pinion drive EPS“ bzw. „dual pinion EPS“ bezeichnet wird.
  • Das Gehäuse 18 hat in seinem Inneren einen ersten Aufnahmebereich 30 für die Schneckenwelle 20 und einen zweiten Aufnahmebereich 32 für das Schneckenrad 22.
  • Das Gehäuse 18 weist ferner eine Aufnahmeöffnung 34 für den Elektromotor 16 auf, wobei die Aufnahmeöffnung 34 in axialer Richtung der Schneckenwelle 20 durch eine an den Elektromotor 16 angrenzende Wand 36 begrenzt ist.
  • Die Wand 36 befindet sich dabei auf einer dem Schneckengetriebe 14 zugewandten Seite des Elektromotors 16.
  • Insbesondere trennt die Wand 36 die Aufnahmeöffnung 34 vom ersten Aufnahmebereich 30 und/oder vom zweiten Aufnahmebereich 32.
  • Das Gehäuse 18 weist ferner eine die Aufnahmeöffnung 34 nach außen begrenzende Seitenwand 37 auf, welche einstückig mit der Wand 36 ausgebildet ist.
  • An die Wand 36 ist in einem mittigen Bereich der Wand 36 ein Hohlzapfen 38 angeformt, welcher sich in axialer Richtung der Schneckenwelle 20 vom ersten Aufnahmebereich 30 in die Aufnahmeöffnung 34 hinein erstreckt. Genauer gesagt erstreckt sich der Hohlzapfen 38 ausgehend von der Wand 36 bis in den Rotor 26 hinein.
  • Der Hohlzapfen 38, genauer gesagt eine Durchgangsöffnung 39 im Hohlzapfen 38, verbindet dabei den ersten Aufnahmebereich 30 mit der Aufnahmeöffnung 34.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass bei den obigen und den folgenden Erläuterungen, insbesondere bei den Richtungsangaben, stets vom zusammengebauten Zustand des elektromechanischen Aktuators 12 ausgegangen wird.
  • Die Schneckenwelle 20 erstreckt sich entlang ihrer axialen Richtung vom Elektromotor 16 ausgehend, also von der Aufnahmeöffnung 34 durch den Hohlzapfen 38 hindurch in den ersten Aufnahmebereich 30 und durch den ersten Aufnahmebereich 30 hindurch.
  • Zur Lagerung der Schneckenwelle 20 weist der Hohlzapfen 38 an seiner radialen Innenseite einen Lagerungsabschnitt 40 auf, in dem ein Festlager 42 aufgenommen ist.
  • Das Festlager 42 erlaubt in begrenztem Umfang eine Schwenkbewegung der Schneckenwelle 20, verhindert jedoch eine axiale Bewegung der Schneckenwelle 20 parallel zu ihrer Längsachse.
  • Der Lagerungsabschnitt 40 ist auf einer dem Elektromotor 16 zugeordneten Seite des Hohlzapfen 38 vorgesehen und hat einen Innendurchmesser, der im Wesentlichen dem Durchmesser des Festlagers 42 entspricht.
  • Dabei und im Folgenden ist unter dem „Innendurchmesser“ von Abschnitten im Hohlzapfen 38 stets der Durchmesser der entsprechenden Öffnung im Hohlzapfen 38 zu verstehen.
  • Angrenzend an den Lagerungsabschnitt 40 weist der Hohlzapfen 38 einen Begrenzungsabschnitt 44 auf, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Lagerungsabschnitts 40.
  • Der Begrenzungsabschnitt 44 bildet einen Anschlag, der eine Bewegung des Festlager 42 in axialer Richtung der Schneckenwelle 20 vom Elektromotor 16 weg begrenzt.
  • Ferner ist im Lagerungsabschnitt 40 eine axiale Vorspanneinrichtung 46 vorgesehen, welche das Festlager 42 in axialer Richtung der Schneckenwelle 20 hin zum Begrenzungsabschnitt 44, also zum Anschlag hin vorspannt.
  • Durch die axiale Vorspanneinrichtung 46 und den Anschlag wird das Festlager 42 in axialer Richtung der Schneckenwelle 20 innerhalb der axialen Abmessungen des Rotors 26 gehalten.
  • Insbesondere wird das Festlager 42 in Axialrichtung der Schneckenwelle 20 zentral im Rotor 26 gehalten. Dabei und im Folgenden ist unter „zentral im Rotor 26 gehalten“ zu verstehen, dass sich ein axialer Mittelpunkt des Rotors 26 innerhalb der axialen Abmessungen des Festlager 42 befindet.
  • An ihrem dem Elektromotor 16 abgewandten Ende ist die Schneckenwelle 20 mittels eines Lagerungselement 48 drehbar gelagert, das in begrenztem Umfang zusammen mit der Schneckenwelle 20 verschwenkbar ist. Eine maximale Amplitude der Schwenkbewegung ist dabei derart gewählt, dass der Zahneingriff zwischen der Schneckenwelle 20 und dem Schneckenrad 22 möglichst spielfrei erfolgt.
  • Dem Lagerungselement 48 ist eine radiale Vorspanneinrichtung 50 zugeordnet, welche das Lagerungselement 48 und/oder die Schneckenwelle 20 mit einer radialen Vorspannkraft hin zum Schneckenrad 22 beaufschlagt. Die radiale Vorspanneinrichtung 50 begrenzt dementsprechend eine Amplitude der Schwenkbewegung der Schneckenwelle 20, sodass die Schneckenwelle 20 und das Schneckenrad 22 stets in einem möglichst optimalen Eingriff bleiben.
  • An einer axialen Stirnseite des Gehäuses 18, welche an den Elektromotor 16 angrenzt, ist ein Motorsteuergerät 52 angeordnet, welches dazu ausgebildet ist, den Elektromotor 16 zu steuern.
  • Das Motorsteuergerät 52 weist eine Steuerungselektronik 54, zumindest einen elektrischen Anschlussstecker 56, eine Basisplatte 58, einen Motorlagesensor 60 sowie einen Lagegeber 62 auf.
  • Die Basisplatte 58 des Motorsteuergeräts 52 bildet einen Deckel des Gehäuses 18, der die Aufnahmeöffnung 34 an einer der Wand 36 axial gegenüberliegenden Seite verschließt.
  • Die Steuerungselektronik 54 und der zumindest eine elektrische Anschlussstecker 56 sind jeweils an einer Außenseite der Basisplatte 58 angebracht. Folglich ist die Steuerungselektronik 54 außerhalb des Gehäuses 18 angeordnet, jedoch axial direkt an das Gehäuse 18 anschließend. Der Lagegeber 62 ist an einer der Aufnahmeöffnung 34 zugeordneten axialen Stirnseite der Schneckenwelle 20 angeordnet und mit der Schneckenwelle 20 drehfest verbunden.
  • Bei dem Lagegeber 62 handelt es sich beispielsweise um einen Magnetsignalgeber, dessen magnetisches Feld sich je nach Drehposition der Schneckenwelle 20 ändert.
  • Der Motorlagesensor 60 ist in der Basisplatte 58 dem Lagegeber 62 gegenüberliegend angeordnet, sodass der Motorlagesensor 60 Signale des Lagegebers 62 erfassen und in ein entsprechendes Motorlagesignal umsetzen kann.
  • Aus dem Motorlagersignal kann das Motorsteuergerät 52 eine Drehposition der Schneckenwelle 20 bzw. eine Lage des Rotors 26 ermitteln und basierend auf der ermittelten Drehposition den Elektromotor 16 entsprechend steuern.
  • Der oben beschriebene elektromechanische Aktuator 12 baut aus mehreren Gründen axial kurz. Durch die einteilige Schneckenwelle 20, welche gleichzeitig die Antriebswelle des Elektromotors 16 darstellt, sind keine Kupplungselemente oder ähnliches zur Kopplung der Schneckenwelle 20 an den Elektromotor 16 notwendig, was den axialen Bauraum reduziert.
  • Ferner ermöglicht der sich in den Rotor 26 erstreckende Hohlzapfen 38 eine Lagerung der Schneckenwelle innerhalb der axialen Abmessungen des Rotors 26, wodurch der nötige axiale Bauraum weiter reduziert wird. Zudem hat sich herausgestellt, dass dies eine Empfindlichkeit des elektromechanischen Aktuators 12, genauer gesagt des Elektromotors 16, gegenüber Schwenkbewegungen der Schneckenwelle 20 reduziert. Insbesondere ist der elektromechanische Aktuator 12, genauer gesagt der Elektromotor 16, unempfindlicher gegenüber Beschädigungen bei Schwenkbewegungen der Schneckenwelle 20 mit großer Amplitude.
  • Der Entfall einer separaten Lagerung für eine Motorwelle führt zu einer weiteren Reduktion des axialen Bauraums.
  • 2 zeigt eine weitere Variante des elektromechanischen Aktuators 12. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede zur oben anhand von 1 beschriebenen Variante erläutert, wobei funktionsgleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen tragen.
  • Die Steuerungselektronik 54 ist hier an einer Innenseite der Basisplatte 58 angebracht, also innerhalb der Aufnahmeöffnung 34 angeordnet.
  • In dieser Variante des elektromechanischen Aktuators ist die Steuerungselektronik 54 also innerhalb des Gehäuse 18 angeordnet.
  • Der Motorlagesensor 60 ist hier im Bereich der Steuerungselektronik 54 angeordnet, also ebenfalls innerhalb der Aufnahmeöffnung 34.
  • Der elektrische Anschlussstecker 56 erstreckt sich von der Steuerungselektronik 54 ausgehend axial durch die Basisplatte 58 hindurch in den Bereich außerhalb des Gehäuses 18.
  • In der Variante von 2 weist die Steuerungselektronik 54 also einen axialen elektrischen Anschlussstecker 56 auf.
  • Alternativ dazu kann die Steuerungselektronik 54, wie in 3 gezeigt ist, einen radialen elektrischen Anschlussstecker 56 aufweisen.
  • In diesem Fall erstreckt sich der elektrische Anschlussstecker 56 von der Steuerungselektronik 56 in radialer Richtung der Schneckenwelle 20 durch die Seitenwand 37 hindurch in den Bereich außerhalb des Gehäuses 18.

Claims (14)

  1. Elektromechanischer Aktuator für ein elektromotorisch unterstütztes Lenksystem (10), mit einem Elektromotor (16), der einen Rotor (26) aufweist, und einem Schneckengetriebe (14), wobei das Schneckengetriebe (14) eine einteilige Schneckenwelle (20), ein Schneckenrad (22) und ein Gehäuse (18) aufweist, die Schneckenwelle (20) an einem ihrer Enden unmittelbar mit dem Rotor (26) drehfest verbunden ist, wobei die Schneckenwelle (20) im Bereich ihres anderen Endes mit dem Schneckenrad (22) in Eingriff steht, das Gehäuse (18) eine an den Elektromotor (16) angrenzende Wand (36) hat, die einen angeformten Hohlzapfen (38) aufweist, welcher sich in axialer Richtung der Schneckenwelle (20) erstreckt, wobei die Schneckenwelle (20) durch den Hohlzapfen (38) hindurch verläuft, und im Hohlzapfen (38) ein Lager (42) aufgenommen ist, mittels dem die Schneckenwelle (20) gelagert ist.
  2. Elektromechanischer Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Hohlzapfen (38) axial in den Rotor (26) hinein erstreckt.
  3. Elektromechanischer Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (42) in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung der Schneckenwelle (20) zentral im Rotor (26) angeordnet ist.
  4. Elektromechanischer Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlzapfen (38) an seiner radialen Innenseite einen Lagerungsabschnitt (40) aufweist, in dem das Lager (42) aufgenommen ist.
  5. Elektromechanischer Aktuator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlzapfen (38) an seiner radialen Innenseite einen an den Lagerungsabschnitt (40) angrenzenden Anschlag aufweist, der eine Bewegung des Lagers (42) in axialer Richtung begrenzt, insbesondere eine Bewegung in axialer Richtung weg vom Elektromotor (16).
  6. Elektromechanischer Aktuator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerungsabschnitt (40) und der Anschlag durch aneinander angrenzende Abschnitte (40, 44) des Hohlzapfens (38) gebildet sind, welche voneinander verschiedene Innenquerschnitte aufweisen.
  7. Elektromechanischer Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (18) eine in axialer Richtung der Schneckenwelle (20) an die Wand (36) angrenzende Aufnahmeöffnung (34) aufweist, in welcher der Elektromotor (16) aufgenommen ist.
  8. Elektromechanischer Aktuator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Aufnahmeöffnung (34) nach außen begrenzende Seitenwand (37) einstückig an die Wand (36) angeformt ist.
  9. Elektromechanischer Aktuator nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass an einer axialen Stirnseite des Gehäuses (18), die an den Elektromotor (16) angrenzt, ein Motorsteuergerät (52) angeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, den Elektromotor (16) zu steuern.
  10. Elektromechanischer Aktuator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Basisplatte (58) des Motorsteuergeräts (52) einen Deckel des Gehäuses (18) bildet.
  11. Elektromechanischer Aktuator nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorsteuergerät (52) einen Motorlagesensor (60) aufweist, wobei ein dem Motorlagesensor (60) zugeordneter Lagegeber (62) an der Schneckenwelle (20) angebracht ist, insbesondere wobei der Lagegeber (62) an einer Stirnseite der Schneckenwelle (20) angebracht ist, welche dem Elektromotor (16) zugeordnet ist.
  12. Elektromechanischer Aktuator nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorlagesensor (60) in der Basisplatte (58) angeordnet ist.
  13. Elektromechanischer Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckengetriebe (14) ein Lagerungselement (48) und eine Vorspanneinrichtung (50) aufweist, wobei das Lagerungselement (48) an einem dem Elektromotor (16) abgewandten Ende der Schneckenwelle (20) auf der Schneckenwelle (20) angeordnet ist, und wobei die Vorspanneinrichtung (50) dazu ausgebildet ist, die Schneckenwelle (20) über das Lagerungselement (48) in Richtung des Schneckenrads (22) mit einer definierten Vorspannkraft zu beaufschlagen.
  14. Elektromotorisch unterstütztes Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem elektromechanischen Aktuator (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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DE102010041732A1 (de) 2010-09-30 2012-04-05 Zf Lenksysteme Gmbh Lenkgetriebe und damit ausgestattetes elektrisches Hilfskraftlenksystem

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