DE102006041717B4

DE102006041717B4 - Elektromechanische Lenkung

Info

Publication number: DE102006041717B4
Application number: DE102006041717.8A
Authority: DE
Inventors: André Huk
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2014-09-18
Anticipated expiration: 2026-09-07
Also published as: DE102006041717A1

Abstract

Elektromechanische Lenkung, umfassend: – ein Lenkgetriebegehäuse (9), – eine Kugelgewindemutter (2), und – ein Wälzlager (8), über das die Kugelgewindemutter (2) drehbar in dem Lenkgetriebegehäuse (9) gelagert ist, wobei das Wälzlager (8) an seinem Außenkörper (13) einen radial abstehenden Flansch (14) aufweist und lediglich mit diesem Flansch (14) am Lenkgetriebegehäuse (9) festgelegt ist, wobei der Flansch (14) des Wälzlagers (8) mit seinem Außenumfang im Lenkgetriebegehäuse (9) zentriert ist, und wobei zwischen dem Außenkörper (13) des Wälzlagers (8) und dem Lenkgetriebegehäuse (9) ein Zwischenraum (19) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (19) derart bemessen ist, dass über den gesamten Betriebstemperaturbereich der Lenkung zwischen dem Außenkörper (13) des Wälzlagers (8) und dem Lenkgetriebegehäuse (9) ein zumindest minimaler Spalt erhalten bleibt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Lenkung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Über die Kugelgewindemutter wird ein Antriebsmoment eines Motors unter Zwischenschaltung eines Getriebes in eine translatorische Zahnstangenbewegung umgesetzt, die an den Rädern eines Fahrzeugs zur Wirkung gebracht wird.
Betriebsbedingt können an der Lenkung merkliche Temperaturschwankungen von etwa 100 °C auftreten, die sich durch eine Veränderung des Lagerspiels im Wälzlager bemerkbar machen. Eine solche Veränderung des Lagerspiels hat einen deutlich nachweisbaren Einfluss auf die Haptik und Akustik der Lenkung. Durch ein verhältnismäßig großes Lagerspiel könnten zwar die temperaturabhängigen Einflüsse auf die Lenkunterstützung gemindert werden. Allerdings würden sich in einem solchen Fall die akustischen Eigenschaften verschlechtern.
Eine Lenkung der eingangs genannten Art ist aus DE 10 2004 040 360 A1 bekannt. Diese weist einen im Profil L-förmigen Außenkörper auf, dessen radial abstehender Flansch mit dem Lenkgetriebegehäuse verschraubt ist. Gemäß DE 10 2004 040 360 A1 kann der radial abstehende Flansch elastisch verformbar ausgeführt werden, um Kippbewegungen des Außenrings um die Spindelachse des Kugelgewindetriebs zuzulassen und hierdurch unterschiedliche Wärmedehnungen zu kompensieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine technische Alternative für die Abstützung der Kugelgewindemutter im Lenkgetriebegehäuse aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch eine elektromechanische Lenkung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Das Wälzlager ist lediglich mit seinem radial abstehenden Flansch am Lenkgetriebegehäuse festgelegt. Der Außenring des Wälzlagers selbst ist damit vom Lenkgetriebegehäuse entkoppelt. Temperaturbedingte Änderungen der Abmessungen des Lenkgetriebegehäuses und des Wälzlagers sind damit ohne Einfluss auf das Lagerspiel des Wälzlagers und damit auf die Haptik und Akustik der Lenkung.
Dies ermöglicht es, ein Wälzlager mit einem vergleichsweise kleinen Lagerspiel zu verwenden, wodurch sich die akustischen Eigenschaften weiter verbessern lassen.
Zudem ist es möglich, das Material für das Lenkgetriebegehäuse weitgehend frei zu wählen. Insbesondere kann dieses beispielsweise aus Leichtmetall hergestellt werden, wohingegen das Wälzlager aus einem Wälzlagerstahl gefertigt ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine räumliche Teilansicht einer elektromechanischen Lenkung im Bereich der Lagerung der Kugelgewindemutter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine Schnittansicht der Lagerung aus 1.
Das Ausführungsbeispiel in den 1 und 2 zeigt eine elektromechanische Lenkung 1 vom Typ mit einer Kugelgewindemutter 2. Die Kugelgewindemutter 2 dient dazu, ein rotatorisches Antriebsmoment eines nicht näher dargestellten Elektromotors in eine translatorische Bewegungskomponente an einer Zahnstange 3 umzusetzen, um den Fahrer beim Lenken zu unterstützen. Die Kugelgewindemutter 2 sowie die Zahnstange 3 sind hierzu mit Kugellaufrillen 4 und 5 versehen, in denen eine Vielzahl von Kugeln 6 umlaufend angeordnet sind. Aus Gründen des Verschleißes ist die Kugelgewindemutter 2 aus einem Wälzlagerstahl hergestellt.
Zwischen dem Elektromotor und der drehbar gelagerten, jedoch ortsfest gehaltenen Kugelgewindemutter 2 ist ein Riementrieb mit einem motorseitigen Riemenrad und einem mutterseitigen Riemenrad 7 angeordnet. Das Riemenrad 7 auf Seiten der Kugelgewindemutter 2 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel unmittelbar auf dem Außenumfang der Kugelgewindemutter 2 ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, an der Kugelgewindemutter ein separates Riemenrad anzuflanschen. Weiterhin kann anstelle eines Riementriebs auch ein anderes Getriebe vorgesehen sein, um das Antriebsmoment des Elektromotors auf die Kugelgewindemutter 2 zu übertragen.
Die Kugelgewindemutter 2 stützt sich über ein Wälzlager 8 im Lenkgetriebegehäuse 9 ab. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck genau ein Wälzlager 8 vorgesehen, das an einem axialen Endabschnitt der Kugelgewindemutter 2 sitzt. Das Wälzlager weist einen inneren Laufring 10 sowie einen äußeren Laufring 11 auf, zwischen denen eine Vielzahl von Kugeln 12 aufgenommen sind. Vorzugsweise ist der innere Laufring 10 integral am Außenumfang der Kugelgewindemutter 2 ausgebildet. Der äußere Laufring 11 befindet sich an einem Außenkörper 13, der in seiner Grundform an die Außenkörper herkömmlicher Rillenkugellager erinnert. Im Unterschied zu letzteren ist an dem Außenkörper 13 jedoch zusätzlich ein radial abstehender Flansch 14 ausgebildet, vorzugsweise angeformt, so dass am Außenumfang des Außenkörpers 13 eine Schulter 15 entsteht. Die Radialerstreckung des Flanschs 14 gemessen von der Schulter 15 beträgt vorzugsweise mindestens das 1,7-fache des Abstands zwischen der Schulter 15 und der Innenöffnung des Außenkörpers.
Der Flansch 14 ist mit seinem Außenumfang in einer Ausnehmung 16 des Lenkgetriebegehäuses 9 aufgenommen und zentriert. Weiterhin sind an dem Flansch 14 zur Zahnstange 3 parallele Befestigungsöffnungen 17 vorgesehen, über welche der Flansch 14 mittels Bolzen 18 oder dergleichen am Lenkgetriebegehäuse 9 festgelegt wird.
Zwischen der Schulter 15 des Außenkörpers 13 und dem Lenkgetriebegehäuse 9 ist ein Zwischenraum 19 vorgesehen, so dass das Wälzlager 8 in nächster Umgebung der äußeren Laufbahn 11 radial nicht abgestützt ist, d.h. die Schulter 14 nicht gegen das Lenkgetriebegehäuse 9 anliegt bzw. freigestellt ist.
Der Zwischenraum 19 ist so bemessen, dass über den gesamten Betriebstemperaturbereich der Lenkung zwischen dem Außenkörper 12 des Wälzlagers 8 und dem Lenkgetriebegehäuse 9 stets ein zumindest minimaler Spalt erhalten bleibt.
Hierdurch werden temperaturbedingte Zwängungen zwischen dem Wälzlager 8 und dem Lenkgetriebegehäuse 9, die zu einer Veränderung des Lagerspiels des Wälzlagers 8 führen könnten, vermieden. Die durch die Zentrierung des Flanschs 14 auftretenden temperaturbedingten Veränderungen der Abmessungen wirken sich, weil von der äußeren Laufbahn 11 entfernt, nicht mehr nachteilig auf das Lagerspiel aus.
Durch die vorstehend erläuterte Konfiguration der Lagerung werden temperaturbedingte Einflüsse sowohl auf die haptischen als auch auf die akustischen Eigenschaften einer elektromechanischen Lenkung verringert.
Da zwischen dem Lenkgetriebegehäuse 9 und dem Wälzlager 8 größere Dehnungsunterschiede zugelassen bzw. kompensiert werden können, ist es überdies möglich, das Lenkgetriebegehäuse 9 und das Wälzlager 8 aus Werkstoffen mit deutlich verschiedenen Wärmedehnungskoeffizienten zu fertigen, ohne dass sich die haptischen und akustischen Eigenschaften beeinträchtigt.
Bezugszeichenliste

1: elektromechanische Lenkung
2: Kugelgewindemutter
3: Zahnstange
4: Kugellaufrillen
5: Kugellaufrillen
6: Kugel
7: Riemenrad
8: Wälzlager
9: Lenkgetriebegehäuse
10: innere Laufbahn
11: äußere Laufbahn
12: Kugel
13: Außenkörper
14: Flansch
15: Schulter
16: Ausnehmung
17: Öffnung
18: Bolzen
19: Zwischenraum

Claims

Elektromechanische Lenkung, umfassend: – ein Lenkgetriebegehäuse (9), – eine Kugelgewindemutter (2), und – ein Wälzlager (8), über das die Kugelgewindemutter (2) drehbar in dem Lenkgetriebegehäuse (9) gelagert ist, wobei das Wälzlager (8) an seinem Außenkörper (13) einen radial abstehenden Flansch (14) aufweist und lediglich mit diesem Flansch (14) am Lenkgetriebegehäuse (9) festgelegt ist, wobei der Flansch (14) des Wälzlagers (8) mit seinem Außenumfang im Lenkgetriebegehäuse (9) zentriert ist, und wobei zwischen dem Außenkörper (13) des Wälzlagers (8) und dem Lenkgetriebegehäuse (9) ein Zwischenraum (19) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (19) derart bemessen ist, dass über den gesamten Betriebstemperaturbereich der Lenkung zwischen dem Außenkörper (13) des Wälzlagers (8) und dem Lenkgetriebegehäuse (9) ein zumindest minimaler Spalt erhalten bleibt.
Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (14) mittels Bolzen (18) am Lenkgetriebegehäuse (9) befestigt ist.
Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelgewindemutter (2) über genau ein Wälzlager (8) im Lenkgetriebegehäuse (9) gelagert ist.
Elektromechanische Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (8) eine innere Laufbahn (10) aufweist, die integral am Außenumfang der Kugelgewindemutter (2) ausgebildet ist.