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Die Erfindung betrifft ein Servogetriebe für ein elektromechanisches Lenksystem eines Kraftfahrzeugs.
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Stand der Technik
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Elektrische, hydraulische oder elektrohydraulische Lenkunterstützungen, insbesondere für Nutzfahrzeuge, weisen in der Regel eine Getriebeeingangswelle und eine Getriebeausgangswelle auf. Diese Servolenkungen wandeln eine Rotationsbewegung einer Lenkspindel in eine Linearbewegung, die beispielsweise elektrisch verstärkt werden kann. Die Getriebeeingangswelle ist hierbei an einem ersten axialen Endabschnitt mit der Lenkspindel verbindbar und an einem zweiten axialen Endabschnitt mit der Getriebeausgangswelle verbunden.
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Die elektrische Unterstützungseinheit, die so genannte SCU bzw. Lenkungssteuereinheit, weist zwei Komponenten, einen Elektromotor und eine ECU bzw. elektronische Steuereinheit auf. Die Lenkungssteuereinheit stellt hierbei ein Unterstützungsdrehmoment bereit.
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Die Lenkungssteuereinheit kann parallel oder in einem Winkel zur Achse des Lenkgetriebes eingebaut sein. Im Falle des achsparallelen Einbaus der Lenkungssteuereinheit überträgt diese ein Drehmoment des Elektromotors über eine Zahnscheibe und einen Riemen auf eine Lenkmutter.
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Die Lenkmutter wandelt die Drehbewegung über die Verbindung Kugelmutter - Zahnstange in eine Translationsbewegung um. Diese Verbindung überträgt die Rotationsbewegung in eine lineare Bewegung, die über die Spurstangen die Räder dreht.
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Die Verbindung zwischen der Lenkungssteuereinheit, dem Getriebegehäuse und der Getriebegehäuseabdeckung wird durch Verbindungsschrauben hergestellt.
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Auf der Motor A-Seite bzw. Stirnseite sind hierfür Gewindebohrungen zur Aufnahme der Verbindungsschrauben ausgebildet. Die Funktion dieser Verbindung ist es, die Lenkungssteuereinheit mit der Getriebegehäuseabdeckung zu verbinden und in Position zu halten, verschiedenen Lastfällen standzuhalten und gegen Umwelteinflüsse resistent zu sein. Die Verbindung weist ferner die Funktion auf, eine Aufrechterhaltung der Riemenspannung bereitzustellen.
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Die Ausrichtung der Lenkungssteuereinheit ist von Anwendung zu Anwendung unterschiedlich. Beispielsweise sind unterschiedliche Schraubverbindungen auf der Motor A-Seite von Linkslenker- und Rechtslenkerfahrzeugen erforderlich.
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Jede Variante weist somit eine andere Winkelausrichtung in der Lenkgetriebebaugruppe auf, was bedeutet, dass alle Varianten validiert werden müssen. Die unterschiedlichen Schraubverbindungen könnten ferner zu Missverständnissen beim Zusammenbau der Komponenten führen.
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Die Lenkungssteuereinheit muss ferner in eine jeweilige Fahrzeugumgebung passen, so dass die Lenkungssteuereinheit entsprechend positioniert werden muss. In einigen Fällen verursacht die Ausrichtung der Lenkungssteuereinheit Schwierigkeiten bei der Realisierung der richtigen Schraubpositionen, in vielen Fällen müssen neue Designlösungen außerhalb der Standardlösungen realisiert werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Servogetriebe für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs vorzusehen, welches eine flexible Positionierung bzw. Ausrichtbarkeit der Lenkungssteuereinheit relativ zum Getriebegehäuse des Lenksystems ermöglicht.
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Die Aufgabe wird mit einem Servogetriebe für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Servogetriebe für ein elektromechanisches Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, wobei das Servogetriebe zu einer Zahnstange des elektromechanischen Lenksystems achsparallel angeordnet ist.
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Das Servogetriebe umfasst eine Lenkungssteuereinheit, welche einen Elektromotor und eine elektronische Steuereinheit aufweist. Des Weiteren umfasst das Servogetriebe ein Getriebegehäuse sowie eine an einer Stirnseite des Getriebegehäuses angeordnete Getriebegehäuseabdeckung.
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Das Servogetriebe umfasst darüber hinaus ein an einer Außenoberfläche des Elektromotors angebrachtes, eine Mehrzahl von Schrauböffnungen, insbesondere Gewindebohrungen, aufweisendes Befestigungselement. In die Schrauböffnungen sind Befestigungsschrauben zum Sichern des Elektromotors am Getriebegehäuse und der Getriebegehäuseabdeckung eingefügt.
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Das Befestigungselement ist ferner dazu ausgebildet, dass eine Drehlage der Lenkungssteuereinheit zum Getriebegehäuse und zur Getriebegehäuseabdeckung variierbar ist.
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Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, durch Vorsehen des im Wesentlichen ringförmigen Befestigungselements eine einheitliche Befestigungsmöglichkeit für eine Mehrzahl unterschiedlicher Drehlagen des Elektromotors zu schaffen. Somit kann ferner ein identisches Motordesign für eine Mehrzahl von Motorleistungsvarianten vorgesehen werden. Die durch das Befestigungselement bereitgestellte Verbindung ist des Weiteren selbstzentrierend.
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Das Bereitstellen des im Wesentlichen ringförmigen Befestigungselements ermöglicht somit eine verbesserte Flexibilität einer Drehlage der Lenkungssteuereinheit. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein an jeweilige Anforderungen angepasster Einbau mit entsprechender Positionierung der Lenkungssteuereinheit gewährleistet werden.
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Das Vorsehen des Befestigungselements weist ferner keinen Einfluss auf den Riemenspannprozess auf. Des Weiteren besteht aufgrund der verbesserten Flexibilität die Möglichkeit der Standardisierung des Designs von Lenkgetriebegehäuse und Lenkgetriebeabdeckung. Zur Implementierung der Lösung sind ferner keine strengen Toleranzen erforderlich.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Befestigungselement im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist, wobei das Befestigungselement auf eine Außenoberfläche des Elektromotors aufsetzbar ist, und wobei das Befestigungselement in einem Montagezustand mit der Außenoberfläche des Elektromotors axial und radial fest verbunden ist.
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Somit kann in einfacher Art und Weise eine Drehlage des Elektromotors relativ zum Getriebegehäuse und der Getriebegehäuseabdeckung durch axiales Herausziehen des Elektromotors aus dem Eingriff des Festigungselements und Wiedereinfügen des Elektromotors in das Befestigungselement geändert werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das im Wesentlichen ringförmig ausgebildete Befestigungselement an einer radialen Innenseite eine polygonale Oberfläche aufweist. Die polygonal ausgebildete Innenseite des Befestigungselements ermöglicht in vorteilhafter Weise ein in Eingriff bringen des Befestigungselements mit dem Elektromotor.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die polygonale Oberfläche des im Wesentlichen ringförmig ausgebildeten Befestigungselements eine Mehrzahl erster Seiten identischer Länge und eine zweite Seite aufweist, deren Länge sich von der Länge der Mehrzahl erster Seiten unterscheidet, und wobei die zweite Seite eine größere Länge als eine jeweilige erste Seite aufweist. Dadurch kann eine leichtere Einfügbarkeit des Motors in die Innenkontur des Befestigungselements ermöglicht werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine radiale Außenoberfläche des Elektromotors im Bereich einer Stirnseite, insbesondere einer A-Seite, des Elektromotors eine dem Befestigungselement entsprechende polygonale Oberfläche aufweist, wobei die polygonale Oberfläche des Befestigungselements im Montagezustand mit der polygonalen Oberfläche der radialen Außenoberfläche des Elektromotors im Eingriff ist. Das Befestigungselement ist somit auf die Oberfläche des Elektromotors aufsteckbar und an dieser drehfest gesichert.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Innenseite des Befestigungselements eine in Axialrichtung ausgebildete erste Neigung aufweist, wobei ein der Stirnseite des Elektromotors zugewandter erster Abschnitt des Befestigungselements einen größeren Durchmesser als ein einer Rückseite des Elektromotors zugewandter zweiter Abschnitt des ringförmigen Befestigungselements aufweist.
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Das Vorsehen der axialen Neigung des Befestigungselements ermöglicht ein einfaches Aufstecken des Befestigungselements auf eine Gehäusegeometrie des Elektromotors.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die radiale Außenoberfläche des Elektromotors eine an die erste Neigung des ringförmigen Befestigungselements angepasste zweite Neigung aufweist, wobei ein der Stirnseite des Elektromotors zugewandter erster Abschnitt der zweiten Neigung der radialen Außenoberfläche des Elektromotors einen größeren Durchmesser als ein einer Rückseite des Elektromotors zugewandter zweiter Abschnitt der zweiten Neigung aufweist.
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Das Vorsehen des Elektromotors mit der zweiten Neigung im Bereich der Stirnseite des Elektromotors ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Sicherung des Befestigungselements an der Stirnseite des Elektromotors.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Befestigungselement im Bereich der Schrauböffnungen eine größere radiale Abmessung als zwischen den jeweiligen Schrauböffnungen aufweist. Somit kann eine höhere Materialfestigkeit in diesem Bereich ermöglicht werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Außenseite des Befestigungselements in den Bereichen zwischen jeweiligen Schrauböffnungen im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine einfache Herstellbarkeit des Befestigungselements.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das im Wesentlichen ringförmig ausgebildete Befestigungselement an einer radialen Innenseite eine abschnittweise kreisförmige Oberfläche aufweist, und wobei die radiale Innenseite einen die kreisförmige Oberfläche unterbrechenden geraden Abschnitt aufweist.
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Diese alternative Gestaltung des Befestigungselements weist den Vorteil einer einfachen Herstellbarkeit in Kombination mit der drehfesten Sicherung des Elektromotors durch das Befestigungselement auf.
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Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
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Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
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Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer Lenkungssteuereinheit des Servogetriebes für ein elektromechanisches Lenksystem eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine Längsschnittansicht der Lenkungssteuereinheit des Servogetriebes für das elektromechanische Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine vergrößerte Detailansicht eines Befestigungselements der Lenkungssteuereinheit des Servogetriebes für das elektromechanische Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 4a eine perspektivische Darstellung des Befestigungselements der Lenkungssteuereinheit des Servogetriebes für das elektromechanische Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 4b eine perspektivische Darstellung des Befestigungselements der Lenkungssteuereinheit des Servogetriebes für das elektromechanische Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
- 4c eine perspektivische Darstellung des Befestigungselements der Lenkungssteuereinheit des Servogetriebes für das elektromechanische Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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Das in 1 gezeigte Servogetriebe 10 für ein elektromechanisches Lenksystem eines Kraftfahrzeugs ist zu einer Zahnstange des elektromechanischen Lenksystems achsparallel angeordnet.
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Das Servogetriebe umfasst des Weiteren eine Lenkungssteuereinheit 14, welche einen Elektromotor 16 und eine elektronische Steuereinheit 18 aufweist. Ein Zahnriemen 11 verbindet dabei ein auf eine Welle des Elektromotors 16 aufgesetztes Ritzel mit beispielsweise einem Kugelgewindetrieb, welcher dazu ausgebildet ist, die Zahnstange zu bewegen.
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Darüber hinaus umfasst das Servogetriebe ein Getriebegehäuse 20 sowie eine an einer Stirnseite 20a des Getriebegehäuses 20 angeordnete Getriebegehäuseabdeckung 22.
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Das Servogetriebe umfasst ferner ein an einer Außenoberfläche 16a des Elektromotors 16 angebrachtes, eine Mehrzahl von Schrauböffnungen 24a, 24b, 24c, insbesondere Gewindebohrungen, aufweisendes Befestigungselement 26, in welche Schrauböffnungen 24a, 24b, 24c Befestigungsschrauben 28a, 28b, 28c zum Sichern des Elektromotors 16 am Getriebegehäuse 20 und der Getriebegehäuseabdeckung 22 eingefügt sind, wobei das Befestigungselement 26 dazu ausgebildet ist, dass eine Drehlage der Lenkungssteuereinheit 14 zum Getriebegehäuse 20 und zur Getriebegehäuseabdeckung 22 variierbar ist.
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Eine radiale Außenoberfläche 16a des Elektromotors 16 weist im Bereich einer Stirnseite 16b, insbesondere einer A-Seite, des Elektromotors 16 eine dem Befestigungselement 26 entsprechende polygonale Oberfläche auf. Die polygonale Oberfläche des Befestigungselements 26 ist ferner im Montagezustand mit der polygonalen Oberfläche der radialen Außenoberfläche 16a des Elektromotors 16 im Eingriff.
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2 zeigt eine Längsschnittansicht der Lenkungssteuereinheit des Servogetriebes für das elektromechanische Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Das Befestigungselement 26 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet, wobei das Befestigungselement 26 auf eine Außenoberfläche 16a des Elektromotors 16 aufsetzbar ist, und wobei das Befestigungselement 26 in einem Montagezustand mit der Außenoberfläche 16a des Elektromotors 16 axial und radial fest verbunden ist.
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3 zeigt eine vergrößerte Detailansicht eines Befestigungselements der Lenkungssteuereinheit des Servogetriebes für das elektromechanische Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die Innenseite 26a des Befestigungselements 26 weist eine in Axialrichtung A ausgebildete erste Neigung N1 auf. Ein der Stirnseite 16b des Elektromotors 16 zugewandter erster Abschnitt 26d des Befestigungselements 26 weist ferner einen größeren Durchmesser als ein einer Rückseite 16c des Elektromotors 16 zugewandter zweiter Abschnitt 26e des ringförmigen Befestigungselements 26 auf.
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Die radiale Außenoberfläche 16a des Elektromotors 16 weist eine an die erste Neigung N1 des ringförmigen Befestigungselements 26 angepasste zweite Neigung N2 auf. Ein der Stirnseite 16b des Elektromotors 16 zugewandter erster Abschnitt 16d der zweiten Neigung N2 der radialen Außenoberfläche 16a des Elektromotors 16 weist ferner einen größeren Durchmesser als ein einer Rückseite 16c des Elektromotors 16 zugewandter zweiter Abschnitt 16e der zweiten Neigung N2 auf.
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4a zeigt eine perspektivische Darstellung des Befestigungselements der Lenkungssteuereinheit des Servogetriebes für das elektromechanische Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Das im Wesentlichen ringförmig ausgebildete Befestigungselement 26 weist an einer radialen Innenseite 26a eine polygonale Oberfläche auf.
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Das Befestigungselement 26 weist des Weiteren im Bereich der Schrauböffnungen 24a, 24b, 24c eine größere radiale Abmessung als zwischen den jeweiligen Schrauböffnungen 24a, 24b, 24c auf. Eine Außenseite 26f des Befestigungselements 26 ist in den Bereichen zwischen jeweiligen Schrauböffnungen 24a, 24b, 24c ferner im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet.
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4b zeigt eine perspektivische Darstellung des Befestigungselements der Lenkungssteuereinheit des Servogetriebes für das elektromechanische Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die polygonale Oberfläche des im Wesentlichen ringförmig ausgebildeten Befestigungselements 26 weist eine Mehrzahl erster Seiten 26b identischer Länge und eine zweite Seite 26c auf, deren Länge sich von der Länge der Mehrzahl erster Seiten 26b unterscheidet. Die zweite Seite 26c weist überdies eine größere Länge als eine jeweilige erste Seite 26b auf.
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4c zeigt eine perspektivische Darstellung des Befestigungselements der Lenkungssteuereinheit des Servogetriebes für das elektromechanische Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Das im Wesentlichen ringförmig ausgebildete Befestigungselement 26 weist an einer radialen Innenseite 26a eine abschnittweise kreisförmige Oberfläche 26g auf. Die radiale Innenseite 26a weist ferner einen die kreisförmige Oberfläche 26g unterbrechenden geraden Abschnitt 26h auf.
