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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Montage eines Riemens
an zwei Riemenscheiben mit festem, nicht-verstellbarem Abstand zueinander.
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Weiterhin
bezieht sich die Erfindung auf eine Fahrzeuglenkung mit einem Riementrieb.
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Bei
der Montage eines Riemens an zwei Riemenscheiben mit vergebenem
Achsabstand stellt sich infolge der Vorspannung des Riemens eine
bestimmte Riementrumkraft ein. Diese hängt im Wesentlichen von der
Länge und
Breite des Riemens sowie dessen Steifigkeit ab. Von der Riementrumkraft hängen wiederum
die in den Lagern der Riemenscheiben auftretenden Lagerkräfte ab.
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Ist
der Achsabstand der Riemenscheiben fest vorgegeben, kommt es in
der Serienfertigung infolge von Fertigungstoleranzen zu Schwankungen bei
der Riementrumkraft und damit bei den Lagerkräften.
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Die
Lagerkräfte
in den Lagern der Riemenscheiben besitzen einen wesentlichen Einfluss
auf die Lebensdauer des Riementriebs sowie dessen Geräuschemissionen.
Um die Lagerkräfte
zu begrenzen, werden bei Riementrieben die Toleranzen stark eingeschränkt und
die Riemensteifigkeit angepasst. Enge Toleranzen sind jedoch mit
einem erhöhten
Fertigungsaufwand verbunden. Hiergegen kann man sich zwar mit dem
Prinzip einer Auswahlpassung zwischen Riemen und Achsabstand behelfen, jedoch
bedeutet dies einen erheblichen Aufwand bei der Montage, da hierzu
die Achsabstände
und die Riemen zunächst
vermessen und anschließend
passende Kombinationen ausgewählt
werden müssen.
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Insbesondere
bei großen
Fertigungszahlen, wie sie beispielsweise bei Fahrzeuglenkungen auftreten,
sind die genannten Verfahren wenig praktikabel, so dass bei herkömmlichen
Fahrzeuglenkungen mit Riementrieb der Achsabstand verstellbar ausgeführt wird.
Dies bedeutet jedoch einen nicht unbeachtlichen Fertigungs- und
Montageaufwand.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Montage eines Riemens an zwei Riemenscheiben anzugeben, welches
bei geringem Fertigungs- und Montageaufwand eine hohe Lebensdauer
und ein gutes Geräuschverhalten
des Riementriebs ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch
1 gelöst.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird an dem montierten Riemen zunächst die Kraft im Riementrum
ermittelt. Anschließend
wird in Abhängigkeit
der ermittelten Ist-Riementrumkraft der Riemen in seiner Breite
beschnitten. Durch die Verminderung der Riemenbreite lassen sich
die Lagerkräfte
in den Lagern der Riemenscheiben beeinflussen.
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Insbesondere
können
die Lagerkräfte
bei festem Achsabstand der Riemenscheiben in sehr engen Toleranzen
gehalten werden. Bei entsprechender Auslegung der Riemenscheiben
lassen sich hierdurch eine Überlastung
der Lager sowie ein vorzeitiger Verschleiß derselben vermeiden. Zudem
lässt sich
so das Geräuschverhalten
des Riementriebs sehr gut kontrollieren.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Riemen
im montierten Zustand beschnitten. Hierdurch ergibt sich gegenüber dem
Prinzip der Auswahlpassung ein beachtlicher Zeitvorteil, da das
Vermessen der Achsabstände
und der Riemen sowie die nachfolgende Zuordnung wegfällt.
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Die
notwendige Riemenbreite kann vereinfacht linear nach der folgenden
Beziehung bestimmt werden: b = a·FTrumIst/FTrumSoll
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Hierbei
stellt a die ursprüngliche
Riemenbreite, b die gesuchte Riemenbreite, FTrumIst die
ermittelte Riementrumkraft, und FTrumSoll eine
vorgegebene Soll-Riementrumkraft dar.
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Die
Erfindung ermöglicht
eine erhebliche konstruktive Vereinfachung von Fahrzeuglenkungen, bei
denen ein die Lenkung unterstützendes
Hilfsmoment über
einen Riementrieb eingeleitet wird.
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Gemäß Patentanspruch
4 ergibt sich hierdurch insbesondere eine Fahrzeuglenkung mit einem Riementrieb
zur Einleitung eines die Lenkung unterstützenden Hilfsmoments, bei der
die Riemenscheiben des Riementriebs im Gegensatz zu herkömmlichen
Fahrzeuglenkungen mit Riementrieb einen festen, nicht-verstellbaren
Achsabstand aufweisen.
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Der
Riementrieb dieser Fahrzeuglenkung weist vorzugsweise einen in seiner
Breite nachträglich
beschnittenen Riemen auf, was an dem Riemen in der Regel gut erkennbar
ist.
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In
einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist ein nach dem oben beschriebenen
Verfahren abgestimmter Riemen vorgesehen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt in:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines Riementriebs mit einem festen,
nicht-verstellbaren
Achsabstand,
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2 eine
Ansicht von oben auf den Riementrieb nach 1, und in
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3 eine
schematische Ansicht einer Fahrzeuglenkung mit einem Riementrieb
nach den 1 und 2.
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Herkömmliche
Riementriebe weisen oftmals Verstellmechanismen zur Einstellung
der Riemenspannung auf. Solche Riementriebe sind nicht Gegenstand
der nachfolgenden Betrachtungen. Diese gehen vielmehr davon aus,
dass die Lage der Drehachsen A1 und A2 der Riemenscheiben 1 und 2 eines Riementriebs
zueinander fest vorgegeben und mit Fertigungstoleranzen behaftet
ist. Dies hat den Vorteil, dass die Lager der Riemenscheiben 1 und 2 einfach
bleiben, führt
jedoch infolge von Fertigungstoleranzen in Bezug auf den Abstand
d der Achsen A1 und A2 je
nach eingebautem Riemen 3 in der Serie zu unterschiedlichen
Lagerkräften
FLager1 und FLager2 in den
Lagern der Riemenscheiben 1 und 2.
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Erfindungsgemäß ist daher
vorgesehen, nach erfolgter Montage des Riemens 3 an den
Riemenscheiben 1 und 2 die anfängliche Breite a des Riemens 3 auf
den tatsächlichen
Achsabstand d abzustimmen, ohne das hierzu der Achsabstand d gemessen
werden müsste.
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Vielmehr
wird an dem montierten Riemen 3 im Betrieb die Kraft FTrumIst im Riementrum ermittelt. Diese kann
entweder unmittelbar gemessen werden oder aber z. B. aus einer der
Lagerkräfte
FLager1 und FLager2 bestimmt
werden. Wesentlich ist, dass eine die tatsächliche Kraft FTrumIst im
Riementrum repräsentierende
Größe gewonnen
wird.
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Diese
wird zu einer Soll-Riementrumkraft FTrumSoll in
Bezug gesetzt. In Abhängigkeit
der ermittelten Abweichung bzw. der Ist-Riementrumkraft wird dann
der Riemen 3 in seiner Breite beschnitten. Hierbei macht
man sich die Überlegung
zunutze, dass ein Riementrieb bei einer reduzierten Riemenbreite
das gleiche Drehmoment übertragen
kann, wie ein Riementrieb mit einer geringeren Riementrumkraft und einer
großen
Riemenbreite.
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Da
der Riemen 3 vorzugsweise im montierten Zustand beschnitten
wird, lassen sich über
die Riemenbreite b die Lagerkräfte
FLager1 und FLager2 sehr genau
einstellen. Die genaue Einhaltung der Lagerkräfte ermöglicht es, eine Überlastung
der Lager infolge von Fertigungstoleranzen zu vermeiden, wodurch
eine hohe Lebensdauer der Lager und damit des Riementriebs sowie
ein homogenes Geräuschverhalten
gewährleistet
werden können.
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Die
richtige Riemenbreite b wird vorzugsweise nach einer einfachen,
linearen Beziehung bestimmt, nämlich: b
= a·FTrumIst/FTrumSoll wobei
a die ursprüngliche
Riemenbreite bei der Montage, b die gesuchte Riemenbreite des abgestimmten
Riemens, FTrumIst die gemessene Riementrumkraft
und FTrumSoll eine vorgegebene Soll-Riementrumkraft
repräsentiert.
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Der
vorstehend erläuterten
Montagablauf ermöglicht,
wie bereits ausgeführt,
einen sehr einfachen Aufbau der Lagerung des Riementriebs, da ein etwaiger
Verstellmechanismus und sonstige Ausgleichsmaßnahmen entfallen können.
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Hierdurch
lässt sich
beispielsweise eine Fahrzeuglenkung mit einem Riementrieb zur Einleitung
eines die Lenkung unterstützenden
Hilfsmoments in ihrem Aufbau erheblich vereinfachen. 3 zeigt
beispielhaft eine Fahrzeuglenkung, bei der die Riemenscheiben 1 und 2 des
Riementriebs einen festen, nicht-verstellbaren Achsabstand d aufweisen. Eine
erste Riemenscheibe 1 ist hierbei mit einem Motor 4 gekoppelt,
der das Hilfsmoment erzeugt. Die Drehachse A1 des
Motors 4 verläuft
parallel zu einer Kugelgewindespindel 5 der Lenkung, deren
Axialverschiebung entlang der Drehachse A2 über geeignete Verbindungsglieder
an den Fahrzeugrädern
in Form eines Lenkeinschlags zur Wirkung gebracht wird. Die zweite
Riemenscheibe 2 ist an einer Kugelgewindemutter 10 vorgesehen,
welche mit der Kugelgewindespindel 5 zusammenwirkt.
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Wie 3 zeigt,
umfasst die Fahrzeuglenkung weiterhin eine Lenkwelle 6,
die an einem Ende ein Lenkrad 7 und arm anderen Ende ein
Lenkungsritzel 8 aufweist, um einen fahrerseitigen Lenkbefehl an
die nicht dargestellten Fahrzeugräder zu übertragen. Ferner ist ein Gehäuse 9 zu
erkennen, welches den Riementrieb sowie den Motor 4 und
den Kugelgewindetrieb mit der Kugelgewindespindel 5 und
der Kugelgewindemutter 10 aufnimmt. In diesem Gehäuse 10 kann
ferner das Lenkungsritzel 8 gelagert werden.
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Der
Riementrieb der Fahrzeuglenkung weist einen in seiner Breite nachträglich beschnittenen Riemen 3 auf.
Vorzugsweise ist in dieser nach dem oben erläuterten Verfahren abgestimmt
worden. Hierdurch können
in der Serienfertigung trotz auftretender Fertigungstoleranzen die
Lagerkräfte
der Riemenscheiben 1 und 2 sehr präzise eingehalten
werden, was es wiederum ermöglicht,
insbesondere den Achsabstand d mit verhältnismäßig groben Toleranzen zu bemaßen. Hierdurch
lässt sich
der Fertigungsaufwand einer Fahrzeuglenkung mit einem Riementrieb
nochmals erheblich vermindern.
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Die
Erfindung wurde vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Sie
ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel
beschränkt,
sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
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- 1
- Riemenscheibe
- 2
- Riemenscheibe
- 3
- Riemen
- 4
- Motor
- 5
- Kugelgewindespindel
- 6
- Lenksäule
- 7
- Lenkrad
- 8
- Lenkungsritzel
- 9
- Gehäuse
- 10
- Kugelgewindemutter
- A1
- Drehachse
der ersten Riemenscheibe 1
- A2
- Drehachse
der zweiten Riemenscheibe 2
- a
- ursprüngliche
Riemenbreite
- b
- abgestimmte
Riemenbreite
- d
- Achsabstand
- FLager1
- Lagerkraft
der der ersten Riemenscheibe 1
- FLager2
- Lagerkraft
der der zweiten Riemenscheibe 2
- FTrumIst
- Ist-Riementrumkraft
- FTrumSoll
- Soll-Riementrumkraft