WO2012168110A1 - Lenksystem in einem fahrzeug - Google Patents

Lenksystem in einem fahrzeug Download PDF

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WO2012168110A1
WO2012168110A1 PCT/EP2012/059965 EP2012059965W WO2012168110A1 WO 2012168110 A1 WO2012168110 A1 WO 2012168110A1 EP 2012059965 W EP2012059965 W EP 2012059965W WO 2012168110 A1 WO2012168110 A1 WO 2012168110A1
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Achim Neubauer
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the portion of the motor shaft 15, which carries the worm 19 and extends between the two individual bearings 17 and 18, has the axial length b.

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Abstract

Ein Lenksystem in einem Fahrzeug weist eine Lenkwelle (3) zur Übertragung eines vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkels und einen elektrischen Servomotor (7) zur Erzeugung eines unterstützenden Antriebsmomentes auf, der mit der Lenkwelle (3) gekoppelt ist. Einteilig mit der Motorwelle (15) des Servomotors (7) ist ein den Stator (16) des Servomotors (7) axial überragender Wellenabschnitt gebildet, der Träger einer Schnecke (19) ist, welche mit einem mit der Lenkwelle (3) verbundenen Schneckenrad (20) kämmt.

Description

Beschreibung Titel
Lenksvstem in einem Fahrzeug
Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenksystem in einem Fahrzeug nach dem O- berbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
In der DE 197 03 903 A1 wird ein Lenksystem in einem Fahrzeug beschrieben, über das ein vom Fahrer vorgegebener Lenkwinkel in einen Radlenkwinkel der lenkbaren Fahrzeugräder umsetzbar ist. Das Lenksystem umfasst eine Lenkwelle und eine mit der Lenkwelle gekoppelte Zahnstange, die bei einer Lenkwellendrehung zur Einstellung des Radlenkwinkels in Querrichtung verschoben wird. Zur Lenkkraftunterstützung ist dem Lenksystem ein elektrischer Servomotor zugeordnet, dessen Rotor die Lenkwelle beaufschlagt.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Lenksystem in einem Fahrzeug mit einfachen konstruktiven Maßnahmen mit kompakter Lenkunterstützung aus- zubilden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an. Das erfindungsgemäße Lenksystem wird in Fahrzeugen zur Umsetzung des vom
Fahrer vorgegebenen Lenkwinkels in einen Radlenkwinkel der lenkbaren Räder eingesetzt. Das Lenksystem umfasst eine Lenkspindel bzw. -welle, die mit einem vom Fahrer betätigbaren Lenkrad verbunden ist, sowie ein Lenkgestänge mit einer Zahnstange, die von der Lenkwelle betätigbar ist und über die der gewünsch- te Winkel an den lenkbaren Rädern eingestellt wird. Des Weiteren ist dem Lenksystem ein elektrischer Servomotor zur Erzeugung eines unterstützenden An- triebsmoments zugeordnet, der mit der Lenkwelle gekoppelt ist. Bei einer Betätigung des Servomotors wird die Drehbewegung der Lenkwelle mit einem unterstützenden Moment beaufschlagt.
Die kinematische Kopplung zwischen dem Servomotor und der Lenkwelle erfolgt über eine mit der Motorwelle des Servomotors verbundene Schnecke, die mit einem mit der Lenkwelle verbundenen Schneckenrad kämmt. Die Schnecke befindet sich auf einem einteilig mit der Motorwelle ausgebildeten, den Stator des Servomotors axial überragenden Wellenabschnitt. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass das Lenksystem im Bereich der Anbindung zwischen Servomotor und Lenkwelle kompakt ausgeführt werden kann. Grundsätzlich genügt es, den die Schnecke tragenden Wellenabschnitt nur so weit axial über den Stator des Servomotors hinauszuführen, dass ein Eingriff der Schnecke in das Schneckenrad möglich ist.
Ein weiterer Vorteil liegt in der reduzierten Anzahl an Einzellagern, die für die Lagerung der Motorwelle des Servomotors erforderlich sind. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung genügen grundsätzlich zwei Einzellager zur Lagerung der Motorwelle, die beispielsweise sich unmittelbar an die Schnecke anschließen, so dass das statorseitige Lager zwischen dem Stator und der Schnecke angeordnet ist. Aus dem Stand der Technik sind dagegen Ausführungen bekannt, bei denen der Wellenabschnitt mit der Schnecke separat von der Motorwelle ausgebildet ist, was zusätzliche Einzellager für die Lagerung der Motorwelle und des die Schnecke tragenden Wellenabschnittes erforderlich macht.
Das Massenverhältnis zwischen dem Wellenabschnitt der Motorwelle, der den Rotor bildet, welcher auf der Motorseite liegt und im Stator ein Rotor- bzw. Ankerpaket trägt, zu dem Wellenabschnitt, der Getriebekomponenten wie z.B. die Schnecke trägt und vorzugsweise außerhalb des Stators liegt, liegt in einem Wertebereich zwischen 0.2 und 0.75 bis 0.8, beispielsweise bei zumindest annähernd zwei Drittel. Falls die Schnecke als separates Bauteil ausgeführt ist, ist diese beim Ermitteln des Massenverhältnisses zu der Masse des die Schnecke tragenden Wellenabschnitts hinzuzuaddieren. Somit besitzt der Wellenabschnitt mit der Schnecke eine höhere Masse als der
Wellenabschnitt, der den Rotor bildet. Da jedoch der Rotor Träger des Rotor- bzw. Ankerpakets ist, wird insgesamt ein ausgeglicheneres Massenverhältnis erreicht. Die Wellenabschnitte der Schnecke bzw. des Rotors liegen bevorzugt auf gegenüberliegenden Seiten eines Einzellagers im Gehäuse, welches dem Stator benachbart ist. Bei diesem Einzellager handelt es sich vorzugsweise um ein Festlager.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung beträgt das Längenverhältnis von der Länge des den Rotor bildenden Wellenabschnitts der Motorwelle zu der Länge des die Schnecke tragenden Wellenabschnitts höchstens 0.6, das Län- genverhältnis beträgt beispielsweise zumindest annähernd ein Drittel oder weniger. Auf diese Weise erhält man einen kurz bauenden Servomotor. Dies gilt bevorzugt, so lange das Verhältnis
(RRotor außen I2f I (rWeiie/2r im Bereich zwischen 5 und 20 liegt. Hierin bezeichnet RRotor außen den Rotoraußendurchmesser und rWeiie den Wellenaußendurchmesser unter dem Rotorpaket. Liegt das Verhältnis (RRotor außen /2)2 / (rWeiie 2)2 unterhalb 5, kann das Wellenabschnittsverhältnis auch größer als 0.6 werden.
Schließlich kann es zweckmäßig sein, den elektrischen Servomotor mit einer Anzahl an magnetischen Einzelpolen zu versehen, die zwischen 12 und 28 liegt. Dementsprechend beträgt die Anzahl der Einzelmagnete 6 bis 14. Vorteilhafterweise trägt der im Stator umlaufende Rotor ein Rotor- bzw. Ankerpaket, das eine Anzahl aufeinander gestapelter Einzellamellen aufweist, in die über den Umfang verteilt eine Mehrzahl von Einzelmagneten integriert sind. Die Anzahl der Einzelmagnete beträgt, wie vorbeschrieben, vorteilhafterweise 6 bis 14. Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Lenkwelle und der Servomotor in einem gemeinsamen Lagergehäuse aufgenommen sind. Das Lagergehäuse, das vorzugsweise aus Metall besteht, weist eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme der Lenkwelle auf sowie einen weiteren Gehäuseabschnitt zur Aufnahme des Servomotors. Dieser Gehäuseabschnitt umfasst ein Motorwel- lengehäuse zur Aufnahme der Motorwelle des Servomotors, wobei das Motorwellengehäuse sich zumindest annähernd orthogonal zur Lenkwellenachse er- streckt, und/oder ein Statorgehäuse zur Aufnahme des Stators des Servomotors. Sowohl für das Motorwellengehäuse als auch für das Statorgehäuse kommen sowohl einteilige als auch zweiteilige Ausführungen in Betracht. Bei der einteiligen Ausführung sind das Motorwellengehäuse sowie das Statorgehäuse einteilig mit dem Lagergehäuse ausgebildet. In der zweiteiligen Ausbildung mit zwei Gehäuseschalen für das Motorwellengehäuse und das Statorgehäuse ist eine der Gehäuseschalen einteilig mit dem Lagergehäuse ausgebildet, die zweite Gehäuseschale ist separat ausgeführt und auf die zugeordnete erste Gehäuseschale aufsetzbar. Das Motorwellengehäuse und das ggf. vorhandene Statorgehäuse sind koaxial ausgerichtet und erstrecken sich zumindest im Wesentlichen orthogonal sowie seitlich versetzt zur Längsachse der Lenkwelle.
Gemäß einer weiteren Ausführung ist einteilig mit dem Lagergehäuse ein Statorflansch ausgebildet, welcher als vorzugsweise ebene Platte ausgeführt ist, an der der Stator einschließlich Statorgehäuse befestigbar ist.
Gemäß noch einer weiteren Ausführung ist am Lagergehäuse eine Befestigungsplattform ausgebildet, auf der eine Elektronikplatine des Servomotors angeordnet ist, insbesondere mit einer Leistungselektronik. Die Befestigungsplattform befindet sich zweckmäßigerweise in Nachbarschaft zum Motorwellengehäuse und ist insbesondere tangential zu diesem ausgerichtet. In dem sich an das Motorwellengehäuse anschließenden Statorgehäuse bzw. dem Statorflansch befinden sich Öffnungen für elektrische Anschlüsse des Servomotors, welche mit den Bauteilen der Elektronikplatine verbunden werden.
Zusätzlich oder alternativ kann auch auf dem Statorgehäuse eine Befestigungsplattform ausgebildet sein, die zur Aufnahme einer Elektronikplatine - einer Leistungselektronik und/oder eine Steuerungselektronik - dient. Ein Teil der Elektronik kann sich auch orthogonal zur Motorwellenlängsachse benachbart zu einer Stirnseite des Servomotors - entweder statorseitig oder auf der dem Stator abgewandten Seite - erstrecken.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist an der Stirnseite der Motorwelle ein Magnetelement angeordnet, dem ein gehäusefest angeordneter Magnetfeldsensor zugeordnet ist. Das Magnetelement und der Magnetfeldsensor bilden gemeinsam eine Rotorlagesensorik zur Ermittlung der aktuellen Winkella- ge der Motorwelle. Das Magnetelement kann grundsätzlich an jeder Stirnseite der Motorwelle angeordnet sein, also sowohl auf der dem Stator benachbarten Stirnseite als auch auf der statorfernen Stirnseite. Dementsprechend ist der Magnetfeldsensor der Stirnseite der Motorwelle mit dem Magnetelement vorge- lagert. Der Magnetfeldsensor befindet sich vorzugsweise auf einer Logikplatine bzw. Steuerungselektronik, wobei sich die Platine orthogonal zur Motorwellenlängsachse erstreckt.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen: eine schematische Ansicht eines Lenksystems in einem Fahrzeug, mit einem der Lenkwelle des Lenksystems zugeordneten Servomotor, Fig. 2 in perspektivischer Ansicht ein Lagergehäuse zur Aufnahme der Lenkwelle sowie des Servomotors, wobei der den Servomotor aufnehmende Gehäuseabschnitt aus zwei Gehäuseschalen besteht,
Fig. 3 das Lagergehäuse ohne aufsetzbare Gehäuseschale, mit einer Darstel- lung des Servomotors,
Fig. 4 einen Schnitt durch das Lagergehäuse längs zur Motorwellenlängsachse, Fig. 5 ein Lagergehäuse einschließlich Servomotor und einer den Servomotor steuernden Leistungs- und Steuerungselektronik,
Fig. 6 eine Fig. 5 entsprechende Darstellung, jedoch aus einer anderen Perspektive, die Ausführung gemäß Fig. 5 und 6, jedoch mit aufgesetzter Gehäuseschale des den Servomotor aufnehmenden Gehäuseabschnittes,
Fig. 8 ein Lagergehäuse mit einteilig ausgebildetem Stator- und Motorwellengehäuse, Fig. 9 ein Lagergehäuse mit Servomotor, auf dessen Motorwelle stirnseitig ein Magnetelement aufsetzbar ist, mit einer der Stirnseite der Motorwelle vorgelagerten Steuerungselektronik,
Fig. 10 ein Lagergehäuse in noch einer weiteren Ausführung.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Das in Fig. 1 gezeigte Lenksystem 1 in einem Fahrzeug umfasst ein Lenkrad 2, eine Lenkwelle 3, ein Lenkgetriebe 4, ein Lenkgestänge 5 mit einer Zahnstange sowie lenkbare Räder 6. Der Fahrer gibt durch Betätigung des Lenkrades 2 einen Lenkwinkel 5Lw in der mit dem Lenkrad verbundenen Lenkwelle 3 vor, die über das Lenkgetriebe 4 die Zahnstange des Lenkgestänges 5 in Querrichtung verstellt, woraufhin an den lenkbaren Rädern der Radlenkwinkel δν eingestellt wird.
Zur Lenkkraftunterstützung dient ein elektrischer Servomotor 7, der über ein Getriebe ein unterstützendes Antriebsmoment in die Lenkwelle 3 einleitet. Das Getriebe umfasst eine Schnecke auf einem Wellenabschnitt der Motorwelle des Servomotors 7 und ein mit der Schnecke in Eingriff stehendes Schneckenrad, welche drehfest mit der Lenkwelle 3 verbunden ist. Die Lenkwelle 3 sowie die Motorwelle des elektrischen Servomotors 7 sind in einem Lagergehäuse 8 des Lenksystems 1 aufgenommen.
In den Figuren 2 und 3 sowie in der Schnittdarstellung gemäß Fig. 4 ist ein Lagergehäuse 8 in einer ersten Ausführungsvariante dargestellt. Das Lagergehäuse 8 weist in einem ersten Gehäuseabschnitt eine Aufnahmeöffnung 9 für die Lenkwelle auf. Ein zweiter Gehäuseabschnitt des Lagergehäuses 8 bildet ein Motorlagergehäuse 10 zur Aufnahme des elektrischen Servomotors 7, wobei sich die Längsachse 13 des Motorlagergehäuses 10 orthogonal und seitlich versetzt zur Längsachse 14 der Aufnahmeöffnung 9 bzw. der eingesetzten Lenkwelle erstreckt.
Das Motorlagergehäuse 10 ist zweiteilig aufgebaut und umfasst zwei Gehäuseschalen 10a und 10b, von denen die erste Gehäuseschale 10a einteilig mit dem die Aufnahmeöffnung 9 bildenden ersten Gehäuseabschnitt ausgebildet ist und die zweite Gehäuseschale 10b separat hierzu ausgebildet und auf die erste Ge- häuseschale 10a aufsetzbar ist. Insgesamt setzt sich das Motorlagergehäuse 10 aus einem Motorwellengehäuse 1 1 , in welchem die Motorwelle 15 des Servomotors 7 aufgenommen ist, und einem Statorgehäuse 12 zur Aufnahme des Stators 16 des Servomotors zusammen. Das Statorgehäuse 12 kann einteiliger Bestand- teil des Motorlagergehäuses 10 oder als separates Bauteil ausgeführt sein. Möglich ist aber auch eine Ausführung, in der das Bauteil 12 lediglich eine Halterung zur Aufnahme des Stators 16 des Servomotors mit eigenem Statorgehäuse bildet, so dass grundsätzlich die Möglichkeit besteht, je nach Anforderung verschiedene Statoren zu verwenden oder über verschiedene Baureihen hinweg gleiche Statoren einzusetzen. Das Statorgehäuse kann als Blechteil oder Kunststoffteil ausgeführt sein.
Das Motorlagergehäuse 10 besteht vorzugsweise aus einem wärmeleitenden Material, insbesondere Metall, beispielsweise Aluminiumdruckguss, und ist da- durch in der Lage, die von der Elektronik entwickelte Wärme gut abzuleiten. Das
Statorgehäuse kann ganz oder teilweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein; die Wärmeableitung erfolgt in diesem Fall in erster Linie über das Motorlagergehäuse 10 aus wärmeleitendem Material. Die Motorwelle 15 ist in zwei gehäuseseitigen Einzellagern 17 und 18 gelagert, von denen das dem Stator 16 benachbarte Einzellager 17, welches axial dem Stator unmittelbar vorgelagert ist, als Festlager und das statorferne Einzellager 18 als Loslager ausgebildet ist. Die beiden Einzellager 17 und 18 liegen axial auf gegenüberliegenden Seiten bezogen auf eine Schnecke 19, die mit dem in Fig. 4 andeutungsweise dargestellten Schneckenrad 20 kämmt, welches drehfest mit der Lenkwelle 3 verbunden ist. Das Einzellager 18 befindet sich benachbart zur freien Stirnseite der Motorwelle 15. Der gesamte, den Stator 16 axial überragende Wellenabschnitt, welcher auch Träger der Schnecke 19 ist, ist einteilig mit der Motorwelle 15 ausgeführt bzw. wird von der Motorwelle 15 gebildet. Dadurch ist die Lagerung der Motorwelle 15 im Lagergehäuse 8 mit lediglich zwei Einzellagern 17, 18 möglich.
Wie den Figuren 3 und 4 des Weiteren zu entnehmen, ist an der axial freien Stirnseite der Motorwelle 15 ein Magnetelement 21 befestigt, das gemeinsam mit der Motorwelle 15 umläuft. Dem Magnetelement 21 ist ein axial unmittelbar vorgelagerter Magnetfeldsensor 22 zugeordnet, der gehäusefest positioniert ist und das umlaufende Magnetfeld sensiert. Das Magnetelement 21 und der Magnetfeldsensor 22 bilden gemeinsam eine Rotorlagesensorik zur Ermittlung der aktuellen Drehlage der Motorwelle 15. Der Magnetfeldsensor 22 ist beispielsweise auf einer Elektronikplatine angeordnet, insbesondere auf einer Platine mit der Steuerungselektronik zur Steuerung des Servomotors. Als Magnetfeldsensor 22 kommen GMR-Sensoren, AMR-Sensoren und Hallsensoren, insbesondere SD- Hallsensoren in Betracht.
Das statorseitige Einzellager 17 unterteilt die Motorwelle 15 in zwei Wellenab- schnitte, von denen der im Statorgehäuse 12 angeordnete Wellenabschnitt den
Rotor bildet und der außerhalb des Stators liegende Wellenabschnitt Träger der Schnecke 19 ist. Der Wellenabschnitt mit dem Rotor weist die axiale Länge a auf, welche den Abstand von der Mitte des Einzellagers 17 bis zu der axialen Position des Rotors angibt, an der das Rotor- bzw. Ankerpaket 30 endet. Das Rotorpaket 30 besteht beispielhaft aus einer Mehrzahl aufeinander gestapelter, paralleler
Einzellamellen, in die über den Umfang verteilt mehrere Einzelmagnete eingebracht sind, deren Magnetfeld in Wechselwirkung mit dem Wechselfeld der bestrombaren Spulen im Stator 16 steht. Die axiale Länge des Rotorpakets 30 sowie des entsprechenden Rotorabschnittes wird als Rotoraktivlänge bezeichnet. Der Durchmesser in diesem Bereich kann größer oder gleich sein wie der Wellendurchmesser im Bereich des statornahen Einzellagers 17. Die Motorwelle 15 kann unter dem Rotor gegebenenfalls ganz oder teilweise hohl ausgeführt sein.
Der Abschnitt der Motorwelle 15, der die Schnecke 19 trägt und sich zwischen den beiden Einzellagern 17 und 18 erstreckt, weist die axiale Länge b auf. Das
Längenverhältnis a zu b, also der Länge a des den Rotor bildenden Wellenabschnittes der Motorwelle zu der Länge b des die Schnecke 19 tragenden Wellenabschnittes beträgt vorzugsweise höchstens 0.6 und liegt beispielsweise bei zumindest annähernd ein Drittel. Das Massenverhältnis mRotor durch mSchnecke von der die Masse im Rotor des den Rotor bildenden Wellenabschnitts der Motorwelle, welcher die Länge a aufweist, zu der Masse mSchnecke des die Schnecke 19 tragenden Wellenabschnittes, der die Länge b aufweist, liegt vorzugsweise in einem Wertebereich zwischen 0.2 und 0.8, beispielsweise bei zumindest annähernd zwei Drittel. Dies gilt bevorzugt, so lange das Verhältnis
(RRotor außen I2f I (rwelle/2)' im Bereich zwischen 5 und 20 liegt. Hierin bezeichnet RRot0r außen den Rotoraußendurchmesser und rWeiie den Wellenaußendurchmesser unter dem Rotorpaket. Liegt das Verhältnis (RRotor außen /2)2 / (rWeiie 2)2 unterhalb 5, kann a/b auch größer als 0.6 werden.
Ist die Schnecke als separates Bauteil ausgeführt, so ist diese beim Ermitteln des Massenverhältnisses zu der Masse des die Schnecke tragenden Wellenabschnitts hinzuzuaddieren.
Der Durchmesser der Schnecke 19 im Bereich des Sch necken kopfes ist maximal so groß wie der Wellendurchmesser im Bereich des statorseitigen Einzellagers 17, falls die Schnecke in die Welle integriert ist und mit der Welle ein gemeinsames Bauteil bildet.
In den Figuren 5 bis 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Lagergehäuse 8 dargestellt, das mit einem zweigeteilten Motorlagergehäuse 10 versehen ist. Eine Gehäuseschale 10a des Motorlagergehäuses 10 ist einteilig mit dem Gehäuseabschnitt ausgebildet, der die Aufnahmeöffnung 9 für die Lenkwelle aufweist. Eine zweite Gehäuseschale 10b (Fig. 7) ist auf die erste Gehäuseschale 10a aufsetzbar. Die erste und die zweite Gehäuseschale 10a, 10b sind nicht symmetrisch ausgebildet; die abnehmbare, zweite Gehäuseschale 10b weist im Bereich der statorseitigen Stirnseite einen vertikalen, torbogenförmigen Abschnitt auf, welcher in eine korrespondierende Ausnehmung an der gehäusefesten Gehäuseschale 10a einsetzbar ist.
In den Figuren 5 und 6 ist außerdem eine Leistungselektronik 23 dargestellt, welche eine Reihe von Leistungselektronikkomponenten auf einer Platine zur Steuerung des Servomotors umfasst. Die Leistungselektronik 23 ist auf einer gehäuse- seitigen Befestigungsplattform 24 angeordnet, die sich an das Statorgehäuse 12 anschließt und als ebene Platte ausgebildet ist, welche sich tangential zum Motorwellengehäuse 1 1 sowie parallel zur Motorwelle erstreckt. Auf der dem Stator 16 gegenüberliegenden Seite weist die Elektronik einen abgewinkelten Abschnitt 25 auf (Fig. 5), der die Steuerungselektronik auf einer Platine bildet. Die Steue- rungselektronik 25 erstreckt sich orthogonal zur Motorwellenlängsachse und befindet sich axial vor der freien Stirnseite der Motorwelle des Servomotors. Die Steuerungselektronik 25 kann ggf. den Magnetfeldsensor aufweisen, der das Magnetfeld eines Magnetelementes sensiert, das an der freien Stirnseite der Motorwelle aufgesteckt ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Lagergehäuse 8 ist in Fig. 8 dargestellt. Das Motorlagergehäuse 10 des Lagergehäuses 8 ist einteilig mit dem Gehäuseabschnitt ausgebildet, der die Aufnahmeöffnung 9 für die Lenkwelle enthält. Das Motorlagergehäuse 10 umfasst das Motorwellengehäuse 1 1 zur Lagerung der Motorwelle und das zylindrische Statorgehäuse 12 zur Aufnahme des Stators des Servomotors. Auf der dem Motorwellengehäuse abgewandten Stirnseite ist das Statorgehäuse 12 offen ausgebildet, so dass Statoren unterschiedlicher axialer Länge eingeschoben werden können.
Wie Fig. 8 in Verbindung mit Fig. 9 zu entnehmen, ist auf der Außenseite des zylindrischen Statorgehäuses 12 eine ebene Befestigungsplattform 26 angeordnet, die einteilig mit dem Statorgehäuse 12 ausgebildet ist. Die Befestigungsplattform 26 erstreckt sich tangential zum Statorgehäuse 12 und nimmt die Leistungselektronik 23 auf, die in einem Elektronikgehäuse 27 angeordnet ist. Zusätzlich zu der Leistungselektronik 23 ist in dem Elektronikgehäuse 27 auch die Steuerungselektronik 25 aufgenommen, welche sich bezogen auf die Leistungselektronik 23 in einem rechten Winkel erstreckt und orthogonal zur Motorwellenlängsachse verläuft. Im montierten Zustand ist die Steuerungselektronik 25 der statorseitigen Stirnseite der Motorwelle 15 axial vorgelagert, an der das Magnetelement 21 befestigt sein kann, dem ein Magnetfeldsensor auf der Platine der Steuerungselektronik 25 zugeordnet ist.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 umfasst das Motorlagergehäuse 10 ein einteilig ausgeführtes Motorwellengehäuse 1 1 zur Aufnahme und Lagerung der Motorwelle des Servomotors sowie einen Statorflansch 28, welcher ebenfalls einteilig mit dem Lagergehäuse 8 ausgebildet ist und an den der Stator bzw. das Statorgehäuse des Stators befestigbar ist. Der Statorflansch 28 ist in sich eben ausgeführt und erstreckt sich orthogonal zur Motorwellenlängsachse. In den Statorflansch 28 sind Durchführöffnungen für Anschlüsse zur Verbindung der elektrischen Anschlusskontakte mit der Leistungselektronik eingebracht.

Claims

Ansprüche
1 . Lenksystem in einem Fahrzeug, mit einer Lenkwelle (3) zur Übertragung eines vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkels und mit einem elektrischen Servomotor (7) zur Erzeugung eines unterstützenden Antriebsmoments, der mit der Lenkwelle (3) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass einteilig mit der Motorwelle (15) des Servomotors (7) ein den Stator (16) des Servomotors (7) axial überragender Wellenabschnitt ausgebildet ist, der Träger einer Schnecke (19) ist, welche mit einem mit der Lenkwelle (3) verbundenen Schneckenrad (20) kämmt, wobei das Massenverhältnis (mRotor mSchnecke) von der Masse (mRotor) des den Rotor bildenden Wellenabschnitts der Motorwelle (15) zu der Masse (mSchnecke) des die Schnecke (19) tragenden Wellenabschnitts in einem Wertebereich zwischen 0.2 und 0.8 liegt.
2. Lenksystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Massenverhältnis (mRotor mSchnecke) zumindest annähernd 2/3 beträgt.
3. Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Längenverhältnis (a/b) von der Länge (a) des den Rotor bildenden Wellenabschnitts der Motorwelle (15) zu der Länge (b) des die Schnecke (19) tragenden Wellenabschnitts höchstens 0.6 beträgt.
4. Lenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Längenverhältnis (a/b) zumindest annähernd 1/3 beträgt.
5. Lenksystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis
(RRotor außen I2f I (rWeiie/2r im Bereich zwischen 5 und 20 liegt, wobei RRotor außen den Rotoraußendurchmesser
rWeiie den Wellenaußendurchmesser unter dem Rotorpaket bezeichnet.
Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass das Längenverhältnis (a/b) von der Länge (a) des den Rotor bildenden Wellenabschnitts der Motorwelle (15) zu der Länge (b) des die Schnecke (19) tragenden Wellenabschnitts größer 0.6 beträgt, das Verhältnis (RRotor außen I2f I (rweiie/2)2 unterhalb 5 liegt.
Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckenkopfdurchmesser der Schnecke (19) maximal so groß ist wie der Wellendurchmesser im Bereich eines dem Stator benachbarten Einzellagers (17), sofern die Schnecke (19) in die Motorwelle (15) integriert ist und mit der Motorwelle (15) ein gemeinsames Bauteil bildet.
Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der magnetischen Einzelpole im elektrischen Servomotor zwischen 12 und 28 liegt.
Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwelle (3) und der Servomotor (7) in einem gemeinsamen Lagergehäuse (8) aufgenommen sind.
10. Lenksystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Lagergehäuse (8) zwei Einzellager (17, 18) zur Lagerung der Motorwelle (15) aufgenommen sind. 1 1 . Lenksystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das der freien Stirnseite der Motorwelle (15) benachbarte Einzellager (18) als Loslager und das dem Stator benachbarte Einzellager (17) als Festlager ausgebildet ist.
12. Lenksystem nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das statorseitige Einzellager (17) axial zwischen der Schnecke (19) und dem Stator (16) angeordnet ist.
13. Lenksystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (8) ein Motorwellengehäuse (10) zur Aufnahme der Motorwelle (15) aufweist, die sich orthogonal zur Lenkwellenachse (14) erstreckt, und das Lagergehäuse (8) ein Statorgehäuse (12) zur Aufnahme des Stators (16) des Servomotors (7) aufweist, der sich orthogonal zur Lenkwellenachse (14) erstreckt.
14. Lenksystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorwellengehäuse (1 1 ) und/oder das Statorgehäuse (12) jeweils als einteiliges, zumindest annähernd hohlzylindrisches Bauteil ausgeführt sind, oder jeweils aus zwei Gehäuseschalen (10a, 10b) aufgebaut sind.
15. Lenksystem nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stirnseite der Motorwelle (15) ein Magnetelement (21 ) angeordnet ist, das Teil einer Rotorlagesensorik ist und dem ein gehäusefest angeordneter Magnetfeldsensor (22) zugeordnet ist.
16. Lenksystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor (22) auf einer Steuerungselektronik (25) angeordnet ist, die am Lagergehäuse (8) befestigt ist und sich orthogonal zur Motorwellenlängsachse erstreckt.
17. Lenksystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor (22) und die Steuerungselektronik (25) im Bereich der freien, statorfernen Stirnseite der Motorwelle (15), oder im Bereich der dem Stator (16) benachbarten Stirnseite der Motorwelle (15) angeordnet sind.
18. Lenksystem nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass einteilig mit dem Lagergehäuse (8) eine Befestigungsplattform (24, 26) ausgebildet ist, auf der eine Elektronikplatine angeordnet ist, wobei insbesondere die Befestigungsplattform (24) tangential zum Motorwellengehäuse (1 1 ) ausgerichtet ist.
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