DE10351484A1 - Elektromotor mit Überlastsicherung und damit ausgestattetes Hilfskraftlenksystem - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor (1), insbesondere für einen Aktuator (9) eines Lenksystems, mit einer drehbar gelagerten Motorwelle (2) zum Antrieb eines Getriebes (3) und mit einer Überlastsicherung (4) zwischen dem Getriebe (3) und dem Elektromotor (1). DOLLAR A Um einen Elektromotor (1) für einen Aktuator (9) darzustellen, dessen Überlastsicherung (4) bei einfachem Aufbau nach Überschreiten eines Auslösemomentes exakt und reproduzierbar den Aktuator (9) vor Beschädigungen schützt, ist vorgesehen, die Überlastsicherung (4) durch einen annähernd axialkraftfrei auf der Motorwelle (2) angeordneten Toleranzring (5) zu bilden.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, insbesondere für einen Aktuator eines Lenksystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein damit ausgestattetes Hilfskraftlenksystem.
- Elektromotoren, wie sie bei Aktuatoren von Hilfskraftlenksystemen eingesetzt werden, dienen zusammen mit einem Getriebe hohen Übersetzungsverhältnisses ins Langsame zur Lenkwinkelverstellung ein oder mehrerer gelenkter Räder eines Fahrzeugs oder zum Verdrehen eines Lenkrades. In Verbindung mit dem hohen Massenträgheitsmoment eines Läufers des Elektromotors führen Stoßeinflüsse auf die Lenkung zu hohen Drehmomentspitzen im Antriebsstrang solcher Lenksysteme. Drehmomentspitzen treten z.B. auf, wenn die Lenkhandhabe oder das Lenkrad rasch bis zu einer Endstellung oder auch einer Zwischenstellung bewegt wird und dann angehalten wird. Der Elektromotor wird dadurch plötzlich abgebremst.
- Der Elektromotor kann auch im geschleppten Betrieb, beispielsweise durch das Anfahren von Bordsteinkanten oder durch Fahrbahnstöße sehr stark beschleunigt oder verzögert werden. Die hohen Trägheitsmomente des Elektromotors führen in den genannten Fällen zu hohen Belastungen des Getriebes und/oder der Lenksäule wovor diese zu schützen sind.
- Die
DE 198 11 784 A1 schlägt aus diesem Grund vor, eine als elektromagnetische oder als elektrorheologische Kupplung oder als mechanische Reib-/Rutschkupplung ausgebildete Überlastkupplung zwischen dem Elektromotor und dem Getriebe anzuordnen. - Es sind auch andere Überlastsicherungen zwischen einem Elektromotor und einem Getriebe von Lenkhilfe-Stellern oder Aktuatoren von Lenksystemen bekannt. Die bekannten Überlastsicherungen zwischen dem Elektromotor und dem Getriebe sind in ihrem Auslösemoment ungenau, da sie Einflüssen von Axialkräften in dem Drehmomentenstrang ausgesetzt sind. Zudem sind die bekannten Überlastsicherungen aufwändig in der Herstellung oder der Montage.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Elektromotor für einen Aktuator eines Lenksystems darzustellen, dessen Überlastsicherung ihn bei einfachem Aufbau nach Überschreiten eines Auslösemomentes exakt und reproduzierbar vor Beschädigungen schützt.
- Die Aufgabe wird mit einem Elektromotor für einen Aktuator eines Lenksystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch dass ein Toleranzring auf der Motorwelle des Elektromotors angeordnet ist und dieser die Überlastsicherung zwischen dem Getriebe und dem Elektromotor darstellt und zwischen Elementen, die zumindest annähernd axialkraftfrei sind angeordnet ist, ist eine einfach und klein bauende Überlastsicherung auf der Niedermomentseite des Aktuators geschaffen, die im Betrieb des Aktuators frei von störenden, das konstruktiv vorgegebene Auslösemoment der Überlastsicherung verändernden Axialkräften ist.
- Das Auslösemoment der Überlastsicherung ist durch geometrische Parameter des Sitzes des Toleranzringes an der Motorwelle, durch Reibbeiwerte des Toleranzringes und dessen Sitzes vorgebbar und reproduzierbar. Toleranzringe sind zylindrische oder konische, in ihrer radialen Richtung oder axialen Richtung durch eine Pressung veränderbare Maschinenelemente, die zur Drehmomentenübertragung und zum Ausgleich von Wärmedehnungen oder Fertigungstoleranzen dienen und auch als Rutschkupplung anwendbar sind.
- Bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Es ist zur kompakten Gestaltung der Überlastsicherung zweckmäßig, den Toleranzring an einem axialen Ende der Motorwelle des Elektromotors und radial zwischen der Motorwelle und einem Kupplungsendstück einer Kupplung zu dem Getriebe anzuordnen. Kompakt lässt sich der Elektromotor auch dadurch gestalten, dass ein Motorwellenlager im axialen Bereich des Toleranzringes angeordnet wird. Das Motorwellenlager sitzt bevorzugt auf dem Kupplungsendstück und dem sich in radialer Richtung darunter befindlichen Toleranzring, wobei das Motorwellenlager bevorzugt von dem Kupplungsendstück axial durchragt wird. Das Kupplungsendstück kann drehfest mit einem axial unbeweglichen, eine Drehbewegung in eine Translationsbewegung umformenden Bauelement des Getriebes verbunden sein. Das Bauelement kann als Spindel, als Schnecke, als Kugelumlaufmutter oder als Lenkmutter ausgebildet sein. Es kann auch zweckmäßig sein, das Kupplungsendstück drehfest mit einem Zahnrad oder einer Riemenscheibe eines Untersetzungsgetriebes eines elektrohydraulischen Aktuators eines Lenksystems zu verbinden. Die Kupplung kann als zwei- oder dreiteilige Klauenkupplung ausgeführt sein und als längsnachgiebige Ausgleichskupplung wirken.
- Der erfindungsgemäße Elektromotor lässt sich als separate Baueinheit mit der Überlastsicherung in einem Aktuator für eine Fremdkraftlenkung oder eine Hilfskraftlenkung eines Fahrzeugs als Rad- oder Lenkradaktuator einsetzen.
- Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben.
-
1 zeigt eine Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Elektromotor, -
2 zeigt ein Ausschnitt II aus der1 im Detail, -
3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Elektromotors und der Überlastsicherung in2 , -
4 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch einen weiteren erfindungsgemäßen Elektromotor. - In
1 ist ein Längsschnitt durch einen Elektromotor1 mit einer Überlastsicherung4 gezeigt. Der Elektromotor1 dient als Antriebsmotor für einen Aktuator eines Lenksystems eines Fahrzeugs und ist als permanenterregter Gleichstrommotor ausgebildet. Er kann auch anderen Typs, wie etwa als elektrisch kommutierter Motor (EC-Motor) oder als Asynchronmaschine ausgebildet sein. - Ein drehfest mit einer Motorwelle
2 verbundener Läufer10 treibt die Motorwelle2 bei Bestromung des Elektromotors1 an. Die Motorwelle2 ist an ihren axialen Enden11 ,11' mit als Radiallagern12 ,12' ausgebildeten Motorwellenlagern7 in jeweils einem stirnseitigen Gehäusedeckel13 ,13' des Elektromotors1 gelagert. An dem axialen Ende11 ist ein Kupplungsendstück6 einer dreiteiligen Klauenkupplung14 (vgl.4 ) drehfest mit der Motorwelle2 verbunden. Das Kupplungsendstück6 durchragt, wie -
2 zeigt, axial das Radiallager12 und bildet einen Lagersitz für das Radiallager12 . Es ist büchsenartig über das Motorwellenende11 geschoben und mit einem Sicherungsring16 axial unverlierbar auf dem Motorwellenende11 gehalten. Das Kupplungsendstück6 ist relativ zu der Motorwelle2 axial unverschieblich gehalten, kann aber in Umfangsrichtung der Motorwelle2 relativ zu dieser bewegt werden. Ein Bund15 an dem Kupplungsendstück6 bildet einen ersten Axialanschlag für einen Innenring17 des Radiallagers12 . Ein Haltering18 , welcher in einer Umfangsnut an dem Kupplungsendstück6 eingepresst ist, dient als Gegenanschlag zu dem Bund15 . Die Drehmomentenübertragung von der Motorwelle2 auf das Kupplungsendstück6 erfolgt mit Hilfe eines Toleranzringes5 . Der Toleranzring5 ist in eine Motorwellenaussparung19 eingelegt. Die Motorwellenaussparung19 ist axial und radial überdeckt von dem Kupplungsendstück6 (vgl.2 ,3 und4 ), wodurch der Toleranzring5 eine Pressverbindung zwischen der Motorwelle2 und dem Kupplungsendstück6 bildet, über die alleine das Drehmoment übertragen wird. Wird das Auslösemoment der Überlastsicherung4 erreicht, so dreht sich das Kupplungsendstück6 relativ zu der Motorwelle2 . - Wie
3 zeigt, ist der Toleranzring5 ein zylindrisches Bauelement mit in diskreten Abständen zueinander angeordneten, axial verlaufenden und radial von der Motorwelle2 weggerichteten, streifenförmigen Auswölbungen20 . Durch die gewählten Einbautoleranzen des Toleranzrings5 , durch die Werkstoffwahl (Kunststoff, Federstahl) und die Größe der Auswölbungen20 läßt sich das Auslösemoment der durch den Toleranzring5 gebildeten Überlastsicherung4 vorgeben. Die Klauenkupplung14 ermöglicht eine axialkraftfreie Verbindung zu einem Bauelement8 , eines Getriebes3 (vgl.4 ). Das Bauelement8 ist in dem gezeigten Ausführugsbeispiel als Schnecke21 ausgebildet und greift in ein nicht gezeigtes Schneckenrad ein. Der Toleranzring5 ist damit axialkraftfrei und seine Funktion als Überlastsicherung4 damit ausschließlich von dem Drehmomentverlauf abhängig. Der Elektromotor1 und das Getriebe3 bilden zusammen einen Aktuator9 . - Die Drehmomenteinleitung ist mit der in den Ausführungsbeispielen gezeigten Anordnung von Kupplungsendstück
6 , Toleranzring5 und Motorwelle2 optimiert. Die Anordnung baut sehr kompakt.
Claims (10)
- Elektromotor, insbesondere für einen Aktuator eines Lenksystems, mit einer drehbar gelagerten Motorwelle (
2 ) zum Antrieb eines Getriebes (3 ) und mit einer Überlastsicherung (4 ) zwischen dem Getriebe (3 ) und dem Elektromotor (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastsicherung (4 ) durch einen axialkraftfrei auf der Motorwelle (2 ) angeordneten Toleranzring (5 ) gebildet ist. - Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Toleranzring (
5 ) radial zwischen der Motorwelle (2 ) und einem axial unverschieblichen, drehbar mit der Motorwelle (2 ) angeordneten Kupplungsendstück (6 ) liegt. - Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet; dass der Toleranzring (
5 ) im axialen Bereich eines Motorwellenlagers (7 ) angeordnet ist. - Elektromotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorwellenlager (
7 ) von dem Kupplungsendstück (6 ) durchragt ist. - Elektromotor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsendstück (
6 ) drehfest mit einem axial unbeweglichen, eine Drehbewegung in eine Translationsbewegung umformenden Bauelement (8 ) des Getriebes (3 ) verbunden ist. - Elektromotor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsendstück (
6 ) drehfest mit einem Zahnrad oder einer Riemenscheibe verbunden ist. - Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (
1 ) als Antriebsmotor für einen Aktuator (9 ) einer Hilfskraftlenkung eines Fahrzeugs dient. - Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (
1 ) als Antriebsmotor für einen Aktuator (9 ) einer Fremdkraftlenkung eines Fahrzeugs dient. - Elektromotor nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (
9 ) ein Lenkradaktuator oder ein Radaktuator ist. - Hilfskraftlenksystem mit einem Aktuator und einem damit wirkverbundenen Elektromotor, der eine drehbar gelagerte Motorwelle (
2 ) zum Antrieb eines Getriebes (3 ) hat, und mit einer Überlastsicherung (4 ) zwischen dem Getriebe (3 ) und dem Elektromotor (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastsicherung (4 ) durch einen axialkraftfrei auf der Motorwelle (2 ) angeordneten Toleranzring (5 ) gebildet ist.
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Applications Claiming Priority (1)
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DE2003151484 DE10351484A1 (de) | 2003-11-04 | 2003-11-04 | Elektromotor mit Überlastsicherung und damit ausgestattetes Hilfskraftlenksystem |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE10351484A1 true DE10351484A1 (de) | 2005-06-09 |
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Country Status (1)
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- 2003-11-04 DE DE2003151484 patent/DE10351484A1/de not_active Ceased
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
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