EP4658547A1 - Elektromechanische fahrzeuglenkung und verfahren zur herstellung einer solchen - Google Patents

Elektromechanische fahrzeuglenkung und verfahren zur herstellung einer solchen

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Publication number
EP4658547A1
EP4658547A1 EP23833660.6A EP23833660A EP4658547A1 EP 4658547 A1 EP4658547 A1 EP 4658547A1 EP 23833660 A EP23833660 A EP 23833660A EP 4658547 A1 EP4658547 A1 EP 4658547A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
toothed belt
push rod
electric motor
ball screw
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23833660.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heiko Schumann
Thomas Knopp
André Huk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP4658547A1 publication Critical patent/EP4658547A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
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    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/08—Means for varying tension of belts, ropes or chains 

Definitions

  • the invention relates to an electromechanical vehicle steering system, comprising a housing, an electric motor with an axis of rotation, a push rod with a longitudinal axis, wherein the push rod is arranged in the housing so as to be axially movable in the direction of the longitudinal axis and the longitudinal axis runs parallel to the axis of rotation of the electric motor, a gear via which the electric motor is drivingly coupled to the push rod in order to translate a rotary movement of the electric motor into a linear movement of the push rod, wherein the gear comprises a toothed belt drive and a ball screw drive, wherein a ball screw nut of the ball screw drive engages with the push rod and supports the push rod in the housing, wherein the ball screw nut is mounted on the housing via an adjustable bearing, and wherein a toothed belt of the toothed belt drive can be tensioned via the adjustable bearing.
  • the invention relates to a method for producing such an electromechanical vehicle steering system.
  • a generic electromechanical vehicle steering system is known from DE 10 2008 050 248 A1.
  • a toothed belt drive is coupled via a first, smaller toothed belt pulley to an output shaft of an electric motor and via another, larger toothed belt pulley to a ball screw nut of a ball screw drive, which is in operative engagement with a push rod of the steering.
  • the rack is tilted relative to the steering housing with the ball screw drive bearing loosened until a predetermined belt pre-tension force, measured during the adjustment process, is reached.
  • the ball screw drive bearing is then fixed in the position found on the steering housing.
  • timing belt drive Since the timing belt drive is adapted to the specific timing belt being installed during assembly, there is no need for time-consuming preliminary measurements and classification of timing belts and timing belt drives for the purpose of individual assignment.
  • a further advantage of the solution of DE 102009 037 873 B4 is that the fastening of the bearing unit can be concealed by the toothed belt drive, in particular a toothed belt pulley. If a toothed belt associated with the toothed belt drive has been measured, the adjustment and fixing of the bearing unit and the assembly of the toothed belt pulley can take place in front of or on the bearing unit before the toothed belt is mounted. This increases the design freedom.
  • the bearing unit and the associated pulley can be accommodated very compactly in a housing, for example in a vehicle steering system. Since the toothed belt is measured using a specified belt pre-tension force, its stretching behavior is taken into account during assembly, which means that the scatter of the belt pre-tension force remains particularly low.
  • the timing belt must be mounted in a pre-tensioned state, which is only possible with straight-toothed timing belts, the running characteristics of which are less favorable than those of helical-toothed timing belts.
  • Another electromechanical vehicle steering system is known from DE 10 2010 034 698 A1. Its assembly is as follows: first, the toothed belt wheels of the toothed belt drive are mounted, with at least one of the toothed belt wheels being offset relative to a transmission component. The toothed belt is then placed loosely on the toothed belt wheels. Then at least one toothed belt wheel is moved from its offset position to the tensioned position in order to tension the toothed belt. Finally, the toothed belt wheel or wheels that were initially offset are fixed in the tensioned position. This procedure enables the fitting of toothed belts with toothing profiles that, due to their geometry, cannot be pushed axially onto the toothed wheels in toothed belt drives that are only slightly offset or not offset at all.
  • a defined belt tension can be ensured.
  • the toothed belt wheel arranged on a ball screw nut is rotated relative to the ball screw nut.
  • An eccentric mechanism between a peripheral section of the ball screw nut and the toothed belt wheel enables the above-mentioned offset for fitting the toothed belt and the subsequent tensioning by relative rotation.
  • the manufacture of such an eccentric mechanism is complex.
  • a similar design with an eccentric mechanism is known from DE 103 10492 A1, although the eccentric mechanism is provided in a different location than in DE 10 2010 034698 A1.
  • the electric motor and/or the push rod should be mounted by means of an eccentric in such a way that the center distance between the output shaft and the push rod can be varied.
  • the The push rod is housed in a ball screw nut, which in turn is supported on an eccentric ring via a roller bearing.
  • the eccentric ring is in turn mounted in a steering housing. By turning the eccentric ring, a toothed belt of a toothed belt drive can be tensioned.
  • the present invention is based on the object of demonstrating an alternative which is simple to manufacture and which is suitable for continuing to ensure a uniform steering feel in series production with little effort.
  • the vehicle steering system according to the invention is characterized in particular in that the push rod is further mounted in the housing via a guide bushing and the guide bushing is adjustable in its position radially to the push rod in the housing.
  • the adjustable guide bush inside the housing can be used to compensate for tensions in the gearbox, particularly in the area of the ball screw drive, which could occur as a result of manufacturing tolerances while maintaining a constant belt pre-tension.
  • timing belt can be installed in a non-pretensioned state, both straight-toothed and helical-toothed timing belts can be used.
  • the solution according to the invention is particularly suitable for steer-by-wire systems in which no gearing is required on the push rod for engagement with a steering pinion.
  • the position of the push rod in the gearbox can thus be influenced independently of one another at two points, namely by adjusting the position of the ball screw nut on the one hand and by adjusting the position of the additional guide bush on the other. This allows for particularly great flexibility in compensating for any manufacturing tolerances. Since the latter can be permitted to a greater extent than before, the solution according to the invention also enables a reduction in manufacturing costs.
  • the electric motor can be arranged non-adjustably on or in the housing, thus eliminating the need for a corresponding sealing point.
  • the guide bush can have a plain bearing in which the push rod is guided axially with a section and secured against rotation about its longitudinal axis.
  • the guide bush also takes on the function of preventing the push rod from rotating.
  • a section with a motor receiving space for the electric motor is attached to the housing or formed as a single piece, while the electric motor has an output shaft on which a first toothed belt wheel of the toothed belt drive is arranged in a rotationally fixed manner.
  • the electric motor is preferably inserted axially into the motor receiving space from a side opposite the first toothed belt wheel. This can further simplify assembly.
  • the output shaft of the electric motor is rotatably mounted in the housing via a roller bearing, with an outer ring of the roller bearing being supported on an inner wall shoulder of the housing.
  • the adjustable bearing comprises a roller bearing and a bearing clamping device, while an outer ring of the roller bearing can be displaced radially to the longitudinal axis of the push rod in the housing and can be fixed to the housing by means of the bearing clamping device, wherein the bearing clamping device is clamped to the housing radially outside a second toothed belt wheel arranged on the ball screw nut in a rotationally fixed manner.
  • the housing integrally forms a section with a gear receiving space, the outer wall of which extends radially around the toothed belt drive and the gear receiving space is closed at the front by a gear cover which has a through-opening for the push rod.
  • the push rod with the ball screw nut and the guide bushing in the housing can be moved radially parallel to the longitudinal axis of the push rod. This is a particularly good way to prevent the push rod from tilting in the ball screw nut.
  • the electric motor and the ball screw nut are inserted into the housing from opposite sides and in opposite directions.
  • the electric motor is inserted into the motor housing with a first toothed belt pulley pre-mounted on an output shaft, with the first toothed belt pulley being guided through a bearing point on the housing for the output shaft.
  • the formation of such a sub-assembly can further facilitate assembly.
  • Figure 1 is a longitudinal sectional view of a possible embodiment of an electromechanical vehicle steering system according to the invention.
  • the embodiment in Figure 1 shows an electromechanical vehicle steering system 1, which in the present case is designed as an example as a steer-by-wire steering system for a passenger car or light commercial vehicle.
  • the electromechanical vehicle steering system 1 comprises a housing 2 and an electric motor 3 with a rotation axis A, a push rod 4 with a longitudinal axis B and a gear 5, via which the electric motor 3 is coupled to the push rod 4 in terms of drive. to translate a rotary movement of the electric motor 3 into a linear movement of the push rod 4 in the direction of the longitudinal axis B thereof.
  • the push rod 4 is in turn coupled via push rod joints 6 to wheel carriers (not shown in detail), so that a linear movement of the push rod 4 along its longitudinal axis B leads to a steering angle of the associated vehicle wheels.
  • the push rod 4 is arranged in the housing 2 so as to be axially movable in the direction of the longitudinal axis B.
  • the longitudinal axis B of the push rod 4 runs parallel to the axis of rotation A of the electric motor 3.
  • the electric motor 3 can be flanged to a section of the housing 2 which accommodates the push rod 4. It is also possible to arrange the electric motor 3 in a motor receiving space 21 of the housing 2, which is formed by an integral section 22 of the housing 2.
  • components of the electric motor 3 are provided as a power pack 31, which is mounted directly in the motor housing space 21 of the section 22.
  • the motor housing is formed by integral wall sections of the housing
  • section 22 with the motor receiving space 21 can be provided as a separate component and fixedly mounted to the further housing 2 which receives the push rod 4.
  • the transmission 5 comprises a toothed belt drive 51 and a ball screw drive 55, which are connected in series in the present case.
  • the toothed belt drive 51 has a first toothed belt wheel 52, which is coupled in a rotationally fixed manner to an output shaft 32 of the electric motor 3, as well as a second toothed belt wheel 53 and a toothed belt placed on these toothed belt wheels 52 and 53 54.
  • the toothed belt 54 can have straight teeth or helical teeth.
  • the ball screw drive 55 has a ball screw nut 56 which engages via balls 56a with a corresponding threaded portion 41 of the push rod 4 and supports the push rod 4 in the housing 2.
  • the ball screw nut 56 is rotatably mounted in the housing 2 and at the same time secured against axial displacement.
  • an adjustable bearing 57 is provided for this purpose, which can be designed as a roller bearing, for example.
  • An inner ring 58 of the adjustable bearing 57 is fixed to the ball screw nut 56, while an outer ring 59 of the adjustable bearing is fixed to the housing 2.
  • a bearing clamping device 60 can be provided, by means of which the outer ring 59 of the adjustable bearing 57 is fixed axially and radially relative to the housing 2.
  • adjustable bearing 57 can be displaced radially to the longitudinal axis B of the push rod 4 before it is fixed to the housing 2 in order to enable the toothed belt 54 to be placed and tensioned.
  • the bearing clamping device 60 can be formed, for example, by a retaining disk or a retaining ring which is clamped axially against the housing 2 by means of threaded bolts 61 or the like, including the adjustable bearing 57.
  • the bearing clamping device 60 can preferably be clamped to the housing 2 radially outside the second toothed belt wheel 53 arranged in a rotationally fixed manner on the ball screw nut 56.
  • clamping can also take place within the circumference of the second toothed belt wheel 53, for example by providing corresponding through openings on the latter, which allow access to suitable clamping means, for example threaded bolts 61.
  • other fastening mechanisms can also be provided for securing the outer ring 59 of an adjustable bearing 57.
  • a corresponding flange can be formed on the outer circumference of the outer ring 59 if necessary.
  • the push rod 4 is mounted on the housing 2 via the ball screw nut 56 and the adjustable bearing 57.
  • the toothed belt 54 of the toothed belt drive 51 is tensioned by radially displacing the adjustable bearing 57 relative to the housing 2 while displacing the longitudinal axis B of the push rod 4 relative to the housing 2 and to the axis of rotation A of the electric motor 3 and then fixing the adjustable bearing 57 and thus ultimately also the push rod 4 in this position.
  • the push rod 4 is also supported in the housing 2 via a guide bush 70.
  • a separate second bearing point L2 for the push rod 4 is provided via the guide bush 70 within the housing 2.
  • the position of the guide bushing 70 can be adjusted radially to the push rod 4 in the housing 2.
  • the position of the push rod 4 in the area of the guide bushing 70 can thus be adjusted radially in order to prevent, for example, the push rod 4 from tilting in the ball screw drive 55. In series production, this has a positive effect on a uniform steering feel across many vehicle steering systems.
  • the guide bush 70 can in particular have a plain bearing in which the push rod 4 is axially guided with a section 42 and is additionally secured against rotation about its longitudinal axis B.
  • the electric motor 3 can be provided with an output shaft 32, on which the first toothed belt wheel 52 of the toothed belt drive 51 is arranged in a rotationally fixed manner.
  • the electric motor 3 is preferably inserted axially into the motor receiving space 21 from a side opposite the first toothed belt pulley 52.
  • the output shaft 32 of the electric motor 3 can be rotatably mounted in the housing 2 via a rolling bearing 33, wherein an outer ring 34 of this rolling bearing 33 is supported on an inner wall shoulder 23 of the housing 2.
  • the rolling bearing 33 of the drive shaft 32 is arranged axially between the electric motor 3 and the first toothed belt wheel 51.
  • the roller bearing 33 of the drive shaft 32 can delimit the motor receiving space 21 from a section 24, which is preferably formed integrally with the housing 2, with a gear receiving space 25.
  • the gear 5 with its toothed belt drive 51 and ball screw drive 55 can be arranged in this gear receiving space 25.
  • an outer wall of the section 24 extends radially around the toothed belt drive 51.
  • the gear receiving space 25 is preferably open at the front over the entire area of the toothed belt drive 51, whereby the components of the toothed belt drive 51 can be very easily installed. After installation, the gear receiving space 25 can be closed at the front by a gear cover 26, which has a through opening for the push rod 4.
  • a motor cover 27 can be provided on the motor receiving space 21, which is mounted after the assembly of the electric motor 3 or a corresponding power pack 31.
  • An electromechanical vehicle steering system of the type with an axially parallel arrangement of the push rod 4 and the electric motor 3 as described above can be manufactured in the manner explained in more detail below.
  • the production involves first attaching the electric motor 3 to the housing 2 of the push rod 4.
  • this can be an insertion of the electric motor 3 or a corresponding power pack 31 into the motor receiving space 21 of the housing 2.
  • the motor receiving space 21 is provided via a separate housing component, this separate housing component is first attached to the housing 2 of the push rod 4.
  • the attachment of the electric motor 3 can also involve a fixed flange connection of the electric motor 3. to the housing 2 of the push rod 4. The position of the axis of rotation A of the electric motor 3 relative to the housing 2 is thus fixed and as such can no longer be changed.
  • the production includes the introduction of the ball screw nut 56 with an adjustable bearing 57, in particular a rolling bearing, into the gear receiving space 25 of the housing 2, wherein the ball screw nut 56, as already explained above, is designed to support the push rod 4.
  • the push rod 4 can be mounted at the same time as the ball screw nut 56. However, it is also possible to install the push rod 4 after the ball screw nut 56 has been installed.
  • the adjustable bearing 57 or the rolling bearing is then pre-fixed to the housing 2, for example by tacking threaded bolts 61.
  • toothed belt wheels 52 and 53 are arranged on the output shaft 32 of the electric motor 3 and on the ball screw nut 56.
  • the second toothed belt pulley 53 can be mounted on the ball screw nut 56 after the adjustable bearing 57 has been pre-fixed.
  • the first toothed belt pulley 52 can already be provided when the electric motor 3 is mounted on the housing 2, but can also be subsequently attached to the output shaft 32 already mounted on the housing 2.
  • the first toothed belt pulley 52 can be guided through a bearing point on the housing 2 for the output shaft 32.
  • the toothed belt 54 is placed on the mounted toothed belt wheels 52 and 53 when the toothed belt 54 is loose and not tensioned.
  • the pre-fixing of the adjustable bearing 57 is adjusted accordingly.
  • the toothed belt 54 After the toothed belt 54 has been placed on the machine, it is tensioned by radially moving the adjustable bearing 57 of the ball screw nut 56 until a desired Timing belt tension is reached.
  • the position of the longitudinal axis B of the push rod 4 is shifted relative to the housing 2, namely in the radial direction to the longitudinal axis B.
  • the adjustable bearing 57 is then fixed with the toothed belt 54 tensioned, whereby the set toothed belt tension is maintained.
  • the guide bush 70 is also provided on the housing 2 as a second bearing point L2 for guiding the push rod 4.
  • the guide bush 70 can be radially positioned in the housing 2 according to the position of the adjustable bearing 57 of the ball screw nut 56 in order to avoid tension and the guide bush 70 can be fixed to the housing 2.
  • the push rod 4 with the ball screw nut 56 and the guide bush 70 in the housing 2 can be displaced radially to the longitudinal axis B of the push rod 4 essentially parallel, as indicated in Fig. 1 by double arrows at the bearing points L1 and L2.
  • the displacement takes place transversely or radially to the longitudinal axis B of the push rod 4.
  • the electric motor 3 and the ball screw nut 56 can be inserted into the housing 2 from opposite sides and in opposite directions.
  • the corresponding insertion openings of the housing 2, which is preferably made in one piece, are then closed by covers 26 and 27. Sealing can be provided between the housing 2 and the tie rod joints 6 using bellows.

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Abstract

Elektromechanische Fahrzeuglenkung und Verfahren zur Herstellung einer solchen Eine elektromechanische Fahrzeuglenkung (1) umfasst: ein Gehäuse (2), einen Elektromotor (3) mit einer Drehachse (A), eine Schubstange (4) mit einer Längsachse (B), wobei die Schubstange (4) in dem Gehäuse (2) in Richtung der Längsachse (B) axial bewegbar angeordnet ist und die Längsachse (B) parallel zur Drehachse (A) des Elektromotors (3) verläuft, ein Getriebe (5), über das der Elektromotor (3) antriebsmäßig mit der Schubstange (4) gekoppelt ist, um eine Drehbewegung des Elektromotors (3) in eine Linearbewegung der Schubstange (4) zu übersetzen, wobei das Getriebe (5) einen Zahnriementrieb (51) und einen Kugelgewindetrieb (55) umfasst, wobei eine Kugelgewindemutter (56) des Kugelgewindetriebs (55) mit der Schubstange (4) in Eingriff steht und die Schubstange (4) in dem Gehäuse (2) lagert, wobei die Kugelgewindemutter (56) über ein verstellbares Lager (57) an dem Gehäuse (2) gelagert ist, und wobei über das verstellbare Lager (57) ein Zahnriemen (54) des Zahnriementriebs (51) spannbar ist. Die Schubstange (4) ist weiterhin über eine Führungsbuchse (70) im Gehäuse (2) gelagert. Die Führungsbuchse (70) ist in ihrer Lage radial zur Schubstange (4) in dem Gehäuse (2) verstellbar. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Fahrzeuglenkung angegeben.

Description

Beschreibung
Elektromechanische Fahrzeuglenkung und Verfahren zur Herstellung einer solchen
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Fahrzeuglenkung, umfassend ein Gehäuse, einen Elektromotor mit einer Drehachse, eine Schubstange mit einer Längsachse, wobei die Schubstange in dem Gehäuse in Richtung der Längsachse axial bewegbar angeordnet ist und die Längsachse parallel zur Drehachse des Elektromotors verläuft, ein Getriebe, über das der Elektromotor antriebsmäßig mit der Schubstange gekoppelt ist, um eine Drehbewegung des Elektromotors in eine Linearbewegung der Schubstange zu übersetzen, wobei das Getriebe einen Zahnriementrieb und einen Kugelgewindetrieb umfasst, wobei eine Kugelgewindemutter des Kugelgewindetriebs mit der Schubstange in Eingriff steht und die Schubstange in dem Gehäuse lagert, wobei die Kugelgewindemutter über ein verstellbares Lager an dem Gehäuse gelagert ist, und wobei über das verstellbare Lager ein Zahnriemen des Zahnriementriebs spannbar ist.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen elektromechanischen Fahrzeuglenkung.
Eine gattungsgemäße elektromechanische Fahrzeuglenkung ist aus DE 10 2008 050 248 A1 bekannt. Bei dieser ist ein Zahnriementrieb über ein erstes, kleineres Zahnriemenrad mit einer Abtriebswelle eines Elektromotors und über ein weiteres, größeres Zahnriemenrad mit einer Kugelgewindemutter eines Kugelgewindetriebs gekoppelt, die mit einer Schubstange der Lenkung in Wirkeingriff steht. Zur Einstellung der Riemenvorspannkraft wird nach dem Auflegen des Zahnriemens auf die Riemenräder der Lenkung die Zahnstange gegenüber dem Lenkungsgehäuse bei gelöster Lagerung des Kugelgewindetriebs solange verkippt, bis eine vorgegebene, während des Einstellvorgangs gemessene Riemenvorspannkraft erreicht ist. Anschließend wird die Lagerung des Kugelgewindetriebs in der aufgefundenen Stellung am Lenkungsgehäuse fixiert. Hierdurch wird am Zahnriementrieb ein zusätzlicher Spann- und Verstellmechanismus vermeiden. Die Einstellung der Riemenvorspannkraft kann automatisiert erfolgen. Durch das Verkippen zum Spannen des Zahnriemens können jedoch Verspannungen entstehen. In DE 10 2009 037 873 B4 wird in Abwandlung von DE 102008 050248 A1 vorgeschlagen, zunächst den Zahnriemen unter Anlage einer vorgegebenen Riemenvorspannkraft zu vermessen. Anschließend wird in Abhängigkeit des Messergebnisses der Achsabstand zwischen einem ersten Zahnriemenrad und einer Lagereinheit für ein weiteres Zahnriemenrad durch Verstellen der Position der Lagereinheit derart eingestellt, dass an dem nachfolgend montierten Zahnriemen eine vorgegebene Zahnriemenvorspannkraft erhalten wird. An der Lagereinheit wird dann das weitere Zahnriemenrad montiert. Erst danach wird der vermessene Zahnriemen an den Zahnriemenrädern montiert. Hierdurch soll eine hohe Einstellgenauigkeit der Zahnriemenvorspannkraft erzielt werden, da etwaige Toleranzen des Zahnriemens am Ende der Prozesskette kompensiert werden.
Da der Zahnriementrieb bei der Montage jeweils an den konkret montierten Zahnriemen angepasst wird, kann eine aufwändige Vorabvermessung und Klassifizierung von Zahnriemen und Zahnriementrieben zum Zweck einer individuellen Zuordnung entfallen.
Ein weiterer Vorteil der Lösung von DE 102009 037 873 B4 besteht darin, dass die Befestigung der Lagereinheit von dem Zahnriementrieb, insbesondere einem Zahnriemenrad verdeckt erfolgen kann. Ist ein dem Zahnriementrieb zugeordneter Zahnriemen vermessen worden, können die Einstellung und Festlegung der Lagereinheit sowie die Montage des Zahnriemenrads vor oder an der Lagereinheit erfolgen, bevor der Zahnriemen montiert wird. Hierdurch wird der konstruktive Gestaltungsspielraum erhöht. Zudem können die Lagereinheit und das zugehörige Riemenrad sehr kompakt in einem Gehäuse beispielsweise einer Fahrzeuglenkung untergebracht werden. Da der Zahnriemen unter Anlage einer vorgegebenen Riemenvorspannkraft vermessen wird, wird dessen Dehnungsverhalten bei der Montage mitberücksichtigt, wodurch die Streuung der Riemenvorspannkraft besonders gering bleibt. Letzteres ist in der Serienfertigung für eine einheitliches Lenkgefühl von Bedeutung. Allerdings muss bei der in DE 102009 037 873 B4 vorgeschlagenen Lösung der Zahnriemen in vorgespanntem Zustand montiert werden, was nur mit geradverzahnten Zahnriemen möglich ist, deren Laufeigenschaften weniger günstig sind als die von schrägverzahnten Zahnriemen.
Eine weitere Möglichkeit zur Gewährleistung einer möglichst geringen Streuung der Zahnriemenvorspannkraft ist aus DE 102006 036215 B4 bekannt. Dort wird ein Verfahren zur Montage von Lenkgetrieben vom Typ mit spannmittelfreiem Zahnriementrieb beschrieben, welches auf zwei Zahnriemenrädern mit festem, nicht verstellbarem Achsabstand beruht, die über einen vorgespannten Zahnriemen miteinander gekoppelt sind. Der Achsabstand der Zahnriemenräder ist hierbei fest vorgegeben. In DE 102006 036215 B4 wird vorgeschlagen, für jedes Lenkgetriebe den tatsächlichen Achsabstand der Zahnriemenräder im Hinblick auf einen Toleranzbereich für den Achsabstand zu messen, Zahnriemen in mehreren Riemenklassen vorzuhalten, wobei eine Klassifizierung über eine unterschiedliche Länge und/oder Breite der Riemen erfolgt und sämtliche in die Riemenklasse fallenden Zahnriemen in Verbindung mit dem Toleranzbereich für den Achsabstand im montierten Zustand des Zahnriemens zu einer Zahnriemenspannung innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs führen, und für den gemessenen tatsächlichen Achsabstand einen Zahnriemen aus der zugehörigen Riemenklasse auszuwählen und anschließend zu montieren. Diese Vorgehensweise ist jedoch wegen der Bevorratung einer Vielzahl unterschiedlicher Riemen sowie wegen des erforderlichen Auswahlprozesses in der Montage recht aufwändig.
Eine weitere elektromechanische Fahrzeuglenkung ist aus DE 10 2010 034 698 A1 bekannt. Deren Montage gestaltet sich wie folgt: zunächst werden die Zahnriemenräder des Zahnriementrieb montiert, wobei mindestens eines der Zahnriemenräder gegenüber einer Getriebekomponente deachsiert wird. Anschließend wird der Zahnriemen lose auf die Zahnriemenräder aufgelegt. Danach wird mindestens ein Zahnriemenrad aus seiner deachsierten Stellung in die Spannstellung bewegt, um dabei den Zahnriemen zu spannen. Schließlich werden das bzw. die zunächst deachsierten Zahnriemenräder in der Spannstellung fixiert. Diese Vorgehensweise ermöglicht das Aufziehen von Zahnriemen mit Verzahnungsprofilen, die sich geometriebedingt bei nur gering oder nicht deachsierten Zahnriementrieben nicht axial auf die Zahnräder aufschieben lassen. Gleichzeitig lässt sich eine definierte Riemenspannung gewährleisten. Zum Spannen des Zahnriemen wird insbesondere das auf einer Kugelgewindemutter angeordnete Zahnriemenrad relativ zu der Kugelgewindemutter verdreht. Ein Exzentermechanismus zwischen einem Umfangsabschnitt der Kugelgewindemutter und dem Zahnriemenrad ermöglicht die vorstehend erwähnte Deachsierung zum Auflegen des Zahnriemens sowie das nachfolgende Spannen durch eine Relativverdrehung. Die Herstellung eines solchen Exzentermechanismus ist jedoch aufwändig.
Eine ähnliche Bauweise mit Exzentermechanismus ist aus DE 103 10492 A1 bekannt, wobei der Exzentermechanismus allerdings an anderer Stelle vorgesehen ist als in DE 10 2010 034698 A1. Laut DE 103 10492 A1 sollen der Elektromotor und/oder die Schubstange mittels eines Exzenters derart gelagert sein, dass der Achsabstand zwischen der Ausgangswelle und der Schubstange variierbar ist. In einer Ausführungsvarianten ist die Schubstange in einer Kugelgewindemutter aufgenommen, die ihrerseits über ein Wälzlager an einem Exzenterring abgestützt ist. Der Exzenterring ist wiederum in einem Lenkungsgehäuse gelagert. Durch Verdrehen des Exzenterrings kann ein Zahnriemen eines Zahnriementriebs gespannt werden.
Der vorstehend erläuterte Stand der Technik veranschaulicht die Komplexität der Fertigung einer elektromechanischen Fahrzeuglenkung mit Zahnriementrieb im Hinblick auf die Gewährleistung eines einheitlichen Lenkgefühls in der Serienfertigung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine herstellungstechnisch einfache Alternative aufzuzeigen, welche geeignet ist, mit geringem Aufwand ein einheitliches Lenkgefühl in der Serienfertigung weiterhin zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird durch eine elektromechanische Fahrzeuglenkung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Fahrzeuglenkung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Schubstange weiterhin über eine Führungsbuchse im Gehäuse gelagert ist und die Führungsbuchse in ihrer Lage radial zur Schubstange in dem Gehäuse verstellbar ist.
Über die verstellbare Führungsbuchse innerhalb des Gehäuses lassen sich Verspannungen im Getriebe, insbesondere im Bereich des Kugelgewindetriebs, kompensieren, welche infolge von Fertigungstoleranzen bei Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Riemenvorspannung auftreten könnten.
Gleichwohl bleibt die elektromechanische Fahrzeuglenkung sowohl hinsichtlich ihres Aufbaus als auch ihrer Montage einfach.
Da der Zahnriemen bei der Montage in nicht-vorgespanntem Zustand aufgelegt werden kann, können sowohl geradverzahnte als auch schrägverzahnte Zahnriemen zum Einsatz kommen.
Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich insbesondere für Steer-by-wire Systeme, bei welchen an der Schubstange keine Verzahnung für den Eingriff mit einem Lenkungsritzel mehr erforderlich ist. Die Lage der Schubstange im Getriebe kann somit an zwei Stellen unabhängig voneinander beeinflusst werden, nämlich einerseits über die Verstellung der Lage der Kugelgewindemutter sowie andererseits über die Verstellung der Lage der zusätzlichen Führungsbuchse. Dies ermöglicht eine besonders große Flexibilität zur Kompensation von etwaigen Fertigungstoleranzen. Da letztere in größerem Umfang zugelassen werden können als bisher, ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung zudem eine Verminderung der Herstellungskosten.
Im Vergleich zu elektromechanischen Fahrzeuglenkungen, bei welchen das Spannen des Zahnriemenrads durch Lageverstellung des Elektromotors erfolgt, kann bei der erfindungsgemäßen Lösung der Elektromotor unverstellbar an oder in dem Gehäuse angeordnet werden, wodurch eine entsprechende Dichtstelle entfällt.
Im Vergleich zu elektromechanischen Fahrzeuglenkungen mit festem Achsabstand zwischen dem Elektromotor und der Schubstange können das Messen der erforderlichen Riemenlänge sowie das Zusortieren eines Zahnriemens mit geeigneter Länge entfallen.
Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.
So kann beispielsweise die Führungsbuchse ein Gleitlager aufweisen, in welchem die Schubstange mit einem Abschnitt axial geführt und gegen Drehen um ihre Längsachse gesichert ist. Die Führungsbuchse übernimmt in diesem Fall zusätzlich auch die Funktion einer Verdrehsicherung der Schubstange.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart ist an dem Gehäuse ein Abschnitt mit einem Motoraufnahmeraum für den Elektromotor befestigt oder einstückig angeformt, während der Elektromotor eine Abtriebswelle aufweist, an welcher ein erstes Zahnriemenrad des Zahnriementriebs drehfest angeordnet ist. Der Elektromotor ist vorzugsweise von einer dem ersten Zahnriemenrad gegenüberliegenden Seite in den Motoraufnahmeraum axial eingeschoben. Hierdurch kann die Montage weiter vereinfacht werden.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart ist die Abtriebswelle des Elektromotors über ein Wälzlager im Gehäuse drehbar gelagert ist, wobei sich ein Außenring des Wälzlagers an einem Innenwandabsatz des Gehäuses abstützt. Dies ermöglicht einerseits eine gute Abstützung der Zahnriementrumkräfte sowie andererseits eine gute Zugänglichkeit des Zahnriementriebs für die Montage des Zahnriemenrads. Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung umfasst das verstellbare Lager ein Wälzlager und eine Lagerklemmeinrichtung, während ein Außenring des Wälzlagers radial zur Längsachse der Schubstange im Gehäuse verlagerbar ist und mittels der Lagerklemmeinrichtung am Gehäuse festlegbar ist, wobei ein Verspannen der Lagerklemmeinrichtung mit dem Gehäuse radial außerhalb eines an der Kugelgewindemutter drehfest angeordneten zweiten Zahnriemenrads vorgenommen ist. Hierdurch kann die Lageanpassung der Kugelgewindemutter beim Spannen des Zahnriemenrads sehr einfach vorgenommen werden. Das Herstellen von Exzenterflächen kann dabei entfallen.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung bildet das Gehäuse einstückig einen Abschnitt mit einem Getriebeaufnahmeraum aus, dessen Außenwand sich radial um den Zahnriementrieb herum erstreckt und der Getriebeaufnahmeraum stirnseitig durch einen Getriebedeckel verschlossen ist, welcher eine Durchgangsöffnung für die Schubstange aufweist. Hierdurch sind die Komponenten für den Zahnriementrieb bei der Montage gut zugänglich. Zugleich bleibt der Aufbau des Gehäuses einfach.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer elektromechanischen Fahrzeuglenkung vom Typ mit achsparalleler Anordnung einer Schubstange und eines Elektromotors gemäß Patentanspruch 7. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch folgende Schritte, nämlich:
- Anbringen des Elektromotors an einem Gehäuse der Schubstange,
- Einführen einer Kugelgewindemutter mit einem Wälzlager in einen Getriebeaufnahmeraum des Gehäuses, wobei die Kugelgewindemutter dazu ausgebildet ist, die Schubstange zu lagern,
- Vorfixieren des Wälzlagers am Gehäuse,
- Anordnen von Zahnriemenrädern an einer Abtriebswelle des Elektromotors sowie an der Kugelgewindemutter,
- loses Auflegen eines Zahnriemens auf die montierten Zahnriemenräder,
- Spannen des Zahnriemens durch radiales Verschieben des Wälzlagers der Kugelgewindemutter und Fixieren des Wälzlagers bei gespanntem Zahnriemen, und
- Bereitstellen einer Führungsbuchse zum Führen der Schubstange und radiales Positionieren der Führungsbuchse im Gehäuse entsprechend der Lage des Wälzlagers der Kugelgewindemutter und Fixieren der Führungsbuchse am Gehäuse. Die Schritte können gegebenenfalls in der vorliegend angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden, jedoch ist diese nicht verbindlich. Ein solches Verfahren lässt sich mit geringem Aufwand manuell sowie gegebenenfalls automatisiert oder teilautomatisiert verwirklichen. Insbesondere lässt sich hiermit die Zahnriemenspannung trotz verhältnismäßig grober Tolerierung der Zahnriemen mit hoher Genauigkeit einstellen, wobei Verspannungen im Kugelgewindetrieb vermieden werden können.
Gemäß einer besonderen Ausführungsart des Verfahrens kann die Schubstange mit der Kugelgewindemutter und der Führungsbuchse im Gehäuse radial zur Längsachse der Schubstange parallel verlagert werden. Hierdurch lässt sich besonders gut vermeiden, dass die Schubstange in der Kugelgewindemutter verkippt.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart des Verfahrens werden der Elektromotor und die Kugelgewindemutter von entgegengesetzten Seiten und in entgegengesetzter Richtung in das Gehäuse eingeschoben.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsart wird der Elektromotor mit an einer Abtriebswelle vormontiertem ersten Zahnriemenrad in den Motoraufnahmeraum eingeschoben, wobei das erste Zahnriemenrad durch eine Lagerstelle am Gehäuse für die Abtriebswelle hindurchgeführt wird. Durch die Bildung einer solchen Sub-Baueinheit kann die Montage weiter erleichtert werden.
Nachfolgend wird ein Weg zur Ausführung der Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
Figur 1 eine Längsschnittansicht eines möglichen Ausführungsbeispiels einer elektromechanischen Fahrzeuglenkung nach der Erfindung.
Das Ausführungsbeispiel in Figur 1 zeigt eine elektromechanische Fahrzeuglenkung 1, welche vorliegend beispielhaft als Steer-by-wire Lenkung für ein Personenkraftfahrzeug oder leichtes Nutzfahrzeug ausgebildet ist.
Die elektromechanische Fahrzeuglenkung 1 umfasst ein Gehäuse 2 sowie einen Elektromotor 3 mit einer Drehachse A, eine Schubstange 4 mit einer Längsachse B und ein Getriebe 5, über das der Elektromotor 3 antriebsmäßig mit der Schubstange 4 gekoppelt ist, um eine Drehbewegung des Elektromotors 3 in eine Linearbewegung der Schubstange 4 in Richtung der Längsachse B derselben zu übersetzen.
Die Schubstange 4 ist ihrerseits über Schubstangengelenke 6 mit nicht näher dargestellten Radträgern gekoppelt, so dass eine Linearbewegung der Schubstange 4 entlang deren Längsachse B zu einem Lenkeinschlag zugehöriger Fahrzeugräder führt.
Hierzu ist die Schubstange 4 in dem Gehäuse 2 in Richtung der Längsachse B axial bewegbar angeordnet. Die Längsachse B der Schubstange 4 verläuft dabei parallel zur Drehachse A des Elektromotors 3.
Der Elektromotor 3 kann an einen Abschnitt des Gehäuses 2, welches die Schubstange 4 aufnimmt, angeflanscht sein. Es ist auch möglich, den Elektromotor 3 in einem Motoraufnahmeraum 21 des Gehäuses 2 anzuordnen, welcher durch einen integralen Abschnitt 22 des Gehäuses 2 gebildet wird.
In einer Ausführungsvariante werden Komponenten des Elektromotors 3 als Powerpack 31 bereitgestellt, welches unmittelbar in den Motoraufnahmeraum 21 des Abschnitts 22 montiert wird. Das Motorgehäuse wird in diesem Fall durch integrale Wandabschnitte des Gehäuses
2 der Schubstange 4 gebildet.
Der Abschnitt 22 mit dem Motoraufnahmeraum 21 kann jedoch, wie bereits erwähnt, als separate Komponente bereitgestellt und fest an dem weiteren Gehäuse 2, welches die Schubstange 4 aufnimmt, montiert sein.
In sämtlichen Fällen ist die Lage des Elektromotors 3 gegenüber dem Gehäuse 2 der Schubstange 4 festgelegt und nicht verstellbar. Die Lage der Drehachse A des Elektromotors
3 ist damit fest vorgegeben. Im Idealfall einer einstückigen Ausbildung des Abschnitts 22 mit dem Gehäuse 2 der Schubstange 4 entfallen ansonsten erforderliche Dichtstellen.
Das Getriebe 5 umfasst einen Zahnriementrieb 51 und einen Kugelgewindetrieb 55, welche vorliegend antriebsmäßig in Reihe geschaltet sind.
Der Zahnriementrieb 51 weist ein erstes Zahnriemenrad 52 auf, welches drehfest mit einer Abtriebswelle 32 des Elektromotors 3 gekoppelt ist, sowie weiterhin ein zweites Zahnriemenrad 53 und einen auf diese Zahnriemenräder 52 und 53 aufgelegten Zahnriemen 54. Der Zahnriemen 54 kann eine Geradverzahnung oder eine Schrägverzahnung aufweisen.
Der Kugelgewindetrieb 55 weist eine Kugelgewindemutter 56 auf, welche über Kugeln 56a mit einem entsprechenden Gewindeabschnitt 41 der Schubstange 4 in Eingriff steht und die Schubstange 4 in dem Gehäuse 2 lagert.
Die Kugelgewindemutter 56 ist hierzu drehbar in dem Gehäuse 2 gelagert gleichzeitig gegen ein axiales Verschieben gesichert.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist hierzu ein verstellbares Lager 57 vorgesehen, welches beispielsweise als Wälzlager ausgeführt sein kann. Ein Innenring 58 des verstellbaren Lager 57 ist dabei an der Kugelgewindemutter 56 festgelegt, während ein Außenring 59 des verstellbaren Lagers an dem Gehäuse 2 fixiert ist.
Zur Festlegung des verstellbaren Lager 57 kann eine Lagerklemmeinrichtung 60 vorgesehen sein, mittels welcher der Außenring 59 des verstellbaren Lagers 57 gegenüber dem Gehäuse 2 axial wie radial fixiert wird.
In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass das verstellbare Lager 57 vor seiner Fixierung am Gehäuse 2 radial zur Längsachse B der Schubstange 4 verlagerbar ist, um auf diese Weise ein Auflegen und Spannen des Zahnriemens 54 zu ermöglichen.
Die Lagerklemmeinrichtung 60 kann beispielsweise durch eine Haltescheibe oder einen Haltering gebildet werden, welcher mittels Gewindebolzen 61 oder dergleichen unter Einschluss des verstellbaren Lager 57 axial gegen das Gehäuse 2 verspannt wird.
Ein Verspannen der Lagerklemmeinrichtung 60 mit dem Gehäuse 2 kann vorzugsweise radial außerhalb des an der Kugelgewindemutter 56 drehfest angeordneten zweiten Zahnriemenrads 53 vorgenommen sein. Je nach Ausgestaltung der Lagerklemmeinrichtung 60 kann ein Verspannen auch innerhalb des Umfangs des zweiten Zahnriemenrads 53 erfolgen, beispielsweise indem an Letzterem entsprechende Durchgangsöffnungen vorgesehen sind, welche einen Zugang zu geeigneten Spannmitteln, beispielsweise Gewindebolzen 61 ermöglichen. In Abwandlung hiervon können auch andere Befestigungsmechanismen zur Festlegung des Außenrings 59 eines verstellbaren Lager 57 vorgesehen werden. Insbesondere ist es möglich, den Außenring 59 des verstellbaren Lagers 57 unmittelbar mit dem Gehäuse 2 zu verschrauben. Hierzu kann gegebenenfalls am Außenumfang des Außenrings 59 ein entsprechender Flansch angeformt sein.
Da die Herstellung und Bearbeitung von Wälzkörperstählen in der Regel aufwendig ist, wird die Befestigung mittels einer Lagerklemmeinrichtung 60 jedoch zu bevorzugen sein.
Wie bereits erwähnt, ist die Schubstange 4 über die Kugelgewindemutter 56 und das verstellbare Lager 57 an dem Gehäuse 2 gelagert. Ein Spannen des Zahnriemens 54 des Zahnriementriebs 51 erfolgt durch radiales Verschieben des verstellbaren Lagers 57 relativ zum Gehäuse 2 unter einer Verlagerung der Längsachse B der Schubstange 4 relativ zu dem Gehäuse 2 sowie zur Drehachse A des Elektromotors 3 und anschließendes Fixieren des verstellbaren Lagers 57 und damit letztlich auch der Schubstange 4 in dieser Position.
Zur Vermeidung von Verspannungen im Kugelgewindetrieb 55 ist die Schubstange 4 weiterhin über eine Führungsbuchse 70 im Gehäuse 2 gelagert. Mit anderen Worten, es wird über die Führungsbuchse 70 innerhalb des Gehäuses 2 neben einer ersten Lagerstelle L1 am Kugelgewindetrieb 55 eine separate zweite Lagerstelle L2 für die Schubstange 4 bereitgestellt.
Die Führungsbuchse 70 ist vorliegend in ihrer Lage radial zur Schubstange 4 in dem Gehäuse 2 verstellbar. Bei einem Spannen des Zahnriemens 54 kann somit die Lage der Schubstange 4 im Bereich der Führungsbuchse 70 radial angeglichen werden, um beispielsweise ein Verkippen der Schubstange 4 im Kugelgewindetrieb 55 zu vermeiden. Dies wirkt sich in der Serienfertigung positiv auf ein einheitliches Lenkgefühl über viele Fahrzeuglenkungen hinweg aus.
Die Führungsbuchse 70 kann insbesondere ein Gleitlager aufweisen, in welchem die Schubstange 4 mit einem Abschnitt 42 axial geführt und zusätzlich gegen Drehen um ihre Längsachse B gesichert ist.
Im Hinblick auf eine einfache Montage der elektromechanischen Fahrzeuglenkung kann der Elektromotor 3 mit einer Abtriebswelle 32 bereitgestellt werden, an welcher das erste Zahnriemenrad 52 des Zahnriementriebs 51 drehfest angeordnet ist. Der Elektromotor 3 ist vorzugsweise von einer dem ersten Zahnriemenrad 52 gegenüberliegenden Seite in den Motoraufnahmeraum 21 axial eingeschoben.
Zudem kann die Abtriebswelle 32 des Elektromotors 3 über ein Wälzlager 33 im Gehäuse 2 drehbar gelagert sein, wobei sich ein Außenring 34 dieses Wälzlagers 33 an einem Innenwandabsatz 23 des Gehäuses 2 abstützt.
Das Wälzlager 33 der Antriebswelle 32 ist dabei axial zwischen dem Elektromotor 3 und dem ersten Zahnriemenrad 51 angeordnet.
Durch das Wälzlager 33 der Antriebswelle 32 kann der Motoraufnahmeraum 21 gegenüber einem vorzugsweise einstückig mit dem Gehäuse 2 ausgebildeten Abschnitt 24 mit einem Getriebeaufnahmeraum 25 abgegrenzt sein. In diesem Getriebeaufnahmeraum 25 kann das Getriebe 5 mit seinem Zahnriementrieb 51 und Kugelgewindetrieb 55 angeordnet sein.
Vorzugsweise erstreckt sich eine Außenwand des Abschnitts 24 radial um den Zahnriementrieb 51 herum. Der Getriebeaufnahmeraum 25 ist stirnseitig vorzugsweise über den gesamten Bereich des Zahnriementrieb 51 offen, wodurch die Komponenten des Zahnriementriebs 51 sehr einfach montiert werden können. Nach der Montage kann der Getriebeaufnahmeraum 25 stirnseitig durch einen Getriebedeckel 26 verschlossen werden, welcher eine Durchgangsöffnung für die Schubstange 4 aufweist.
In gleicher weise kann an dem Motoraufnahmeraum 21 ein Motordeckel 27 vorgesehen sein, welcher nach der Montage des Elektromotors 3 oder eines entsprechenden Powerpacks 31 montiert wird.
Eine elektromechanische Fahrzeuglenkung vom Typ mit achsparalleler Anordnung der Schubstange 4 und des Elektromotors 3 wie vorstehend beschrieben kann in der nachfolgend näher erläuterten Art und Weise hergestellt werden.
Die Herstellung beinhaltet ein zunächst Anbringen des Elektromotors 3 am Gehäuse 2 der Schubstange 4. Insbesondere kann dies ein Einführen des Elektromotors 3 oder eines entsprechenden Powerpacks 31 in den Motoraufnahmeraum 21 des Gehäuses 2 sein. Wird der Motoraufnahmeraum 21 über ein separates Gehäusebauteil bereitgestellt, so wird dieses separate Gehäusebauteil zunächst an dem Gehäuse 2 der Schubstange 4 befestigt. Das Anbringen des Elektromotors 3 kann auch in einem festen Anflanschen des Elektromotors 3 an das Gehäuse 2 der Schubstange 4 bestehen. Die Lage der Drehachse A des Elektromotors 3 relativ zum Gehäuse 2 ist damit festgelegt und als solche nicht mehr veränderbar.
Weiterhin beinhaltet die Herstellung das Einführen der Kugelgewindemutter 56 mit einem verstellbaren Lager 57, insbesondere Wälzlager, in den Getriebeaufnahmeraum 25 des Gehäuses 2, wobei die Kugelgewindemutter 56, wie oben bereits erläutert, dazu ausgebildet ist, die Schubstange 4 zu lagern.
Die Schubstange 4 kann gleichzeitig zusammen mit der Kugelgewindemutter 56 montiert werden. Es ist jedoch auch möglich, die Schubstange 4 erst nach dem Einbau der Kugelgewindemutter 56 einzubauen.
Das verstellbare Lager 57 beziehungsweise das Wälzlager wird hernach an dem Gehäuse 2 vorfixiert, beispielsweise durch Heften von Gewindebolzen 61.
Weiterhin erfolgt ein Anordnen der Zahnriemenräder 52 und 53 an der Abtriebswelle 32 des Elektromotors 3 sowie an der Kugelgewindemutter 56.
Insbesondere kann das zweite Zahnriemenrad 53 nach der Vorfixierung des verstellbaren Lagers 57 an der Kugelgewindemutter 56 montiert werden.
Das erste Zahnriemenrad 52 kann bereits mit der Montage des Elektromotors 3 am Gehäuse 2 bereitgestellt werden, jedoch auch nachträglich an der bereits am Gehäuse 2 montierten Abtriebswelle 32 angebracht werden.
Wird der Elektromotor 3 mit an der Abtriebswelle 32 vormontiertem ersten Zahnriemenrad 52 in den Motoraufnahmeraum 21 eingeschoben, so kann das erste Zahnriemenrad 52 durch eine Lagerstelle am Gehäuse 2 für die Abtriebswelle 32 hindurchgeführt werden.
Ein Auflegen des Zahnriemen 54 auf die montierten Zahnriemenräder 52 und 53 erfolgt in losem, ungespanntem Zustand des Zahnriemen 54. Die Vorfixierung des verstellbaren Lagers 57 wird dazu entsprechend eingestellt.
Nach dem Auflegen des Zahnriemen 54 erfolgt ein Spannen desselben durch radiales Verschieben des verstellbaren Lagers 57 der Kugelgewindemutter 56 bis eine gewünschte Zahnriemenspannung erreicht ist. Hierbei wird die Lage der Längsachse B der Schubstange 4 relativ zu dem Gehäuse 2 verlagert, und zwar in Radialrichtung zur Längsachse B.
Anschließend wird das verstellbare Lager 57 bei gespanntem Zahnriemen 54 fixiert, wobei die eingestellte Zahnriemenspannung aufrechterhalten bleibt.
Erfindungsgemäß wird zudem an dem Gehäuse 2 die Führungsbuchse 70 als zweite Lagerstelle L2 zum Führen der Schubstange 4 bereitgestellt. Beim Spannen des Zahnriemen 54 kann ein radiales Positionieren der Führungsbuchse 70 im Gehäuse 2 entsprechend der Lage des verstellbaren Lagers 57 der Kugelgewindemutter 56 zur Vermeidung von Verspannungen sowie ein Fixieren der Führungsbuchse 70 am Gehäuse 2 erfolgen.
Beim Spannen des Zahnriemens 54 kann die Schubstange 4 mit der Kugelgewindemutter 56 und der Führungsbuchse 70 im Gehäuse 2 radial zur Längsachse B der Schubstange 4 im Wesentlichen parallel verlagert werden, wie dies in Fig. 1 durch Doppelpfeile an den Lagerstellen L1 und L2 angedeutet ist. Die Verlagerung erfolgt quer oder radial zur Längsachse B der Schubstange 4.
Der Elektromotor 3 und die Kugelgewindemutter 56 können von entgegengesetzten Seiten und in entgegengesetzter Richtung in das Gehäuse 2 eingeschoben werden. Die entsprechenden Einschuböffnungen des vorzugsweise einstückig ausgeführten Gehäuses 2 werden abschließend durch Deckel 26 und 27 verschlossen. Zwischen dem Gehäuse 2 und den Spurstangengelenken 6 kann eine Abdichtung durch Faltenbälge vorgenommen werden.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und weiteren Abwandlungen näher erläutert. Insbesondere können technische Einzelmerkmale, welche oben im Kontext weiterer Einzelmerkmale erläutert wurden, unabhängig von diesen sowie in Kombination mit weiteren Einzelmerkmalen verwirklicht werden, auch wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist. Die Erfindung ist daher ausdrücklich nicht auf das beschriebenen Ausführungsbeispiel und die konkret genannten Abwandlungen beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Bezugszeichenliste
1 elektromechanische Fahrzeuglenkung
2 Gehäuse
3 Elektromotor
4 Schubstange
5 Getriebe
6 Spurstangengelenk
21 Motoraufnahmeraum
22 Abschnitt des Gehäuses 2
23 Innenwandabsatz
24 Abschnitt des Gehäuses 2
25 Getriebeaufnahmeraum
26 Getriebedeckel
27 Motordeckel
31 Powerpack
32 Abtriebswelle
33 Wälzlager
34 Außenring
41 Gewindeabschnitt
42 Abschnitt
51 Zahnriementrieb
52 erstes Zahnriemenrad
53 zweites Zahnriemenrad
54 Zahnriemen
55 Kugelgewindetrieb
56 Kugelgewindemutter
56a Kugel
57 verstellbare Lager
58 Innenring
59 Außenring
60 Lagerklemmeinrichtung
61 Gewindebolzen
70 Führungsbuchse
A Drehachse des Elektromotors 3
B Längsachse der Schubstange 4 L1 erste Lagerstelle
L2 zweite Lagerstelle

Claims

Patentansprüche
1. Elektromechanische Fahrzeuglenkung (1), umfassend ein Gehäuse (2), einen Elektromotor (3) mit einer Drehachse (A), eine Schubstange (4) mit einer Längsachse (B), wobei die Schubstange (4) in dem Gehäuse (2) in Richtung der Längsachse (B) axial bewegbar angeordnet ist und die Längsachse (B) parallel zur Drehachse (A) des Elektromotors (3) verläuft, ein Getriebe (5), über das der Elektromotor (3) antriebsmäßig mit der Schubstange (4) gekoppelt ist, um eine Drehbewegung des Elektromotors (3) in eine Linearbewegung der Schubstange (4) zu übersetzen, wobei das Getriebe (5) einen Zahnriementrieb (51) und einen Kugelgewindetrieb (55) umfasst, wobei eine Kugelgewindemutter (56) des Kugelgewindetriebs (55) mit der Schubstange (4) in Eingriff steht und die Schubstange (4) in dem Gehäuse (2) lagert, wobei die Kugelgewindemutter (56) über ein verstellbares Lager (57) an dem Gehäuse (2) gelagert ist, und wobei über das verstellbare Lager (57) ein Zahnriemen (54) des Zahnriementriebs (51) spannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (4) weiterhin über eine Führungsbuchse (70) im Gehäuse (2) gelagert ist und die Führungsbuchse (70) in ihrer Lage radial zur Schubstange (4) in dem Gehäuse (2) verstellbar ist.
2. Elektromechanische Fahrzeuglenkung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbuchse (70) ein Gleitlager aufweist, in welchem die Schubstange (4) mit einem Abschnitt (42) axial geführt und gegen Drehen um ihre Längsachse (B) gesichert ist.
3. Elektromechanische Fahrzeuglenkung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (2) ein Abschnitt (22) mit einem Motoraufnahmeraum (21) für den Elektromotor (3) befestigt oder einstückig angeformt ist, der Elektromotor (3) eine Abtriebswelle (32) aufweist, an welcher ein erstes Zahnriemenrad (52) des Zahnriementriebs (51) drehfest angeordnet ist, und der Elektromotor (3) von einer dem ersten Zahnriemenrad (52) gegenüberliegenden Seite in den Motoraufnahmeraum (21) axial eingeschoben ist.
4. Elektromechanische Fahrzeuglenkung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (32) des Elektromotors (3) über ein Wälzlager (33) im Gehäuse (2) drehbar gelagert ist, wobei sich ein Außenring (34) des Wälzlagers (33) an einem Innenwandabsatz (23) des Gehäuses (2) abstützt.
5. Elektromechanische Fahrzeuglenkung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das verstellbare Lager (57) ein Wälzlager und eine Lagerklemmeinrichtung (60) umfasst, ein Außenring (59) des Wälzlagers radial zur Längsachse (B) der Schubstange (4) im Gehäuse (2) verlagerbar ist und mittels der Lagerklemmeinrichtung (60) am Gehäuse (2) festlegbar ist, wobei ein Verspannen der Lagerklemmeinrichtung (60) mit dem Gehäuse (2) vorzugsweise radial außerhalb eines an der Kugelgewindemutter (56) drehfest angeordneten zweiten Zahnriemenrads (53) des Zahnriementrieb (51) vorgenommen ist.
6. Elektromechanische Fahrzeuglenkung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einstückig einen Abschnitt (24) mit einem Getriebeaufnahmeraum (25) ausbildet, dessen Außenwand sich radial um den Zahnriementrieb (51) herum erstreckt und der Getriebeaufnahmeraum (25) stirnseitig durch einen Getriebedeckel (26) verschlossen ist, welcher eine Durchgangsöffnung für die Schubstange (4) aufweist.
7. Verfahren zur Herstellung einer elektromechanischen Fahrzeuglenkung (1) vom Typ mit achsparalleler Anordnung einer Schubstange (4) und eines Elektromotors (3), gekennzeichnet durch:
- Anbringen des Elektromotors (3) an einem Gehäuse (2) der Schubstange (4),
- Einführen einer Kugelgewindemutter (56) mit einem Wälzlager in einen Getriebeaufnahmeraum (25) des Gehäuses (2), wobei die Kugelgewindemutter (56) dazu ausgebildet ist, die Schubstange (4) zu lagern,
- Vorfixieren des Wälzlagers am Gehäuse (2),
- Anordnen von Zahnriemenrädern (52, 53) eines Zahnriementriebs (51) an einer Abtriebswelle (32) des Elektromotors (3) sowie an der Kugelgewindemutter (56),
- loses Auflegen eines Zahnriemens (54) des Zahnriementriebs (51) auf die montierten Zahnriemenräder (52, 53), - Spannen des Zahnriemens (54) durch radiales Verschieben des Wälzlagers der Kugelgewindemutter (56) und Fixieren des Wälzlagers bei gespanntem Zahnriemen (54),
- Bereitstellen einer Führungsbuchse (70) zum Führen der Schubstange (4) und radiales Positionieren der Führungsbuchse (70) im Gehäuse (2) entsprechend der Lage des Wälzlagers der Kugelgewindemutter (56) und Fixieren der Führungsbuchse (70) am Gehäuse (2).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (4) mit der Kugelgewindemutter (56) und der Führungsbuchse (70) im Gehäuse (2) radial zur Längsachse (B) der Schubstange (4) parallel verlagerbar ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (3) und die Kugelgewindemutter (56) von entgegengesetzten Seiten und in entgegengesetzter Richtung in das Gehäuse (2) eingeschoben werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (3) mit an einer Abtriebswelle (32) vormontiertem ersten Zahnriemenrad (52) in den Motoraufnahmeraum (21) eingeschoben wird, wobei das erste Zahnriemenrad (52) durch eine Lagerstelle am Gehäuse (2) für die Abtriebswelle (32) hindurchgeführt wird.
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