DE102009016212A1 - Elektromechanische Lenkung mit koaxialem Motor - Google Patents
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Abstract
Eine elektromechanische Lenkung umfasst ein Lenkgetriebegehäuse (2), eine Lenkstange (3), die sich durch das Lenkgetriebegehäuse (2) erstreckt, eine Antriebseinheit (8) mit einer Kugelgewindemutter (9), die mit der Lenkstange (3) in Eingriff steht, und einen koaxial zu der Lenkstange (3) angeordneten Elektromotor (7) mit einem Stator (13) und einem Rotor (14). Der Rotor (14) ist an der Antriebseinheit (8) und der Stator (13) an dem Lenkgetriebegehäuse (2) angeordnet. Die Antriebseinheit (8) ist axial in das Lenkgetriebegehäuse (9) einschiebbar. An einem Endabschnitt (15) der Antriebseinheit (8) ist ein Stützring (19) angeordnet, dessen Außendntspricht. Dies ermöglicht eine sichere Zusammenführung der am Lenkgetriebegehäuse und der Antriebseinheit bereits vormontierten Komponenten des Elektromotors. Die erfindungsgemäße Lösung ist kostengünstig und prozesssicher. Sie beeinträchtigt das Gesamtgewicht der Lenkung minimal und stört das Betriebsverhalten nicht.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Lenkung, umfassend ein Lenkgetriebegehäuse, eine Lenkstange, die sich durch das Lenkgetriebegehäuse erstreckt, eine Antriebseinheit mit einer Kugelgewindemutter, die mit der Lenkstange in Eingriff steht, und einen koaxial zu der Lenkstange angeordneten Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator. Dabei sind der Rotor an der Antriebseinheit und der Stator an dem Lenkgetriebegehäuse angeordnet. Zudem ist die Antriebseinheit axial in das Lenkgetriebegehäuse einschiebbar.
- Lenkungen dieser Bauart sind unter anderem aus der
EP 0 963 900 A1 , derDE 102 23 863 A1 und derDE 103 36 856 A1 bekannt. Bei derartigen Lenkungen wird das Antriebsmoment des Elektromotors über einen Kugelgewindetrieb an der Lenkstange zur Wirkung gebracht, welche über Spurstangen mit den Fahrzeugrädern gekoppelt ist, um den Fahrer eines Kraftfahrzeugs beim Lenken zu unterstützen, aktive Lenkungseingriffe vorzunehmen oder im Fall einer fehlenden mechanischen Kopplung zwischen einem Lenkrad und der Lenkstange vom Fahrer vorgegebene Lenkbefehle in entsprechende Axialbewegungen der Lenkstange umzusetzen. - Bei der Montage von Lenkungen mit koaxialem Motor, bei denen Rotor und Stator des Elektromotors separat voneinander am Lenkgetriebegehäuse sowie einer in dieses einzuschiebenden Einheit montiert werden, besteht das Problem der Beschädigung von Rotor und Stator. Aufgrund der engen Toleranzen der Baugruppen „Lenkgetriebegehäuse” und „Antriebseinheit” und der hohen Kräfte infolge des Magnetfelds kann ein Anschlagen der Rotorblechpakete am Stator nicht ausgeschlossen werden.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen. Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, montagebedingte Beschädigung von Rotor und Stator zu vermeiden.
- Diese Aufgabe wird durch eine elektromechanische Lenkung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Lenkung zeichnet sich dadurch aus, dass an einem Endabschnitt der Antriebseinheit ein Stützring angeordnet ist, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Stators, jedoch größer als der Außendurchmesser des Rotors ist.
- Dies ermöglicht auf überraschend einfache Art und Weise eine sichere Zusammenführung der am Lenkgetriebegehäuse und der Antriebseinheit bereits vormontierten Komponenten des Elektromotors.
- Die erfindungsgemäße Lösung beeinträchtigt das Gesamtgewicht der Lenkung minimal. Zudem ist der Stützring im zusammengebauten Zustand der Lenkung ohne Wirkung. Er stört das Betriebsverhalten der Lenkung nicht.
- Die erfindungsgemäße Lösung ist zudem kostengünstig und prozesssicher.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
-
1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer elektromechanischen Lenkung nach der Erfindung, -
2 eine Längsschnitt der Lenkung im betriebsfertigen Zustand, -
3 eine Längsschnitt der Lenkung während des Zusammenführens der Antriebseinheit mit dem Lenkgetriebegehäuse, und in -
4 eine Schnittansicht eines Stützrings. - Das Ausführungsbeispiel nach den
1 bis3 zeigt eine elektromechanische Fahrzeuglenkung1 , die hier beispielhaft als Zahnstangenlenkung mit Hilfsantrieb für ein Personkraftfahrzeug ausgebildet ist. - Die Fahrzeuglenkung
1 umfasst ein Lenkgetriebegehäuse2 , durch das sich eine Lenkstange3 erstreckt. An den Enden der Lenkstange3 ist jeweils eine zu einem lenkbaren Fahrzeugrad führende Spurstange4 über ein Spurstangengelenk5 angeschlossen. - In das Lenkgetriebegehäuse
2 leitet eine Lenksäule6 , die mit einem Lenkrad verbunden ist. Die Lenksäule6 weist ein Ritzel auf, das innerhalb des Lenkgetriebegehäuses2 mit einem verzahnten Abschnitt der Lenkstange3 kämmt, um einen vom Fahrer am Lenkrad aufgebrachten Lenkbefehl in eine Axialbewegung der Lenkstange3 umzusetzen. - Weiterhin ist ein Elektromotor
7 vorgesehen, der koaxial um die Lenkstange3 angeordnet ist. Der Elektromotor7 ist in dem Lenkgetriebegehäuse2 aufgenommen und an diesem abgestützt. Über den Elektromotor7 kann an der Lenkstange3 eine Hilfskraft bereitgestellt werden, um den Fahrer beim Lenken zu unterstützen. Bei einem Ausfall der elektrischen Lenkkraftunterstützung kann das Fahrzeug weiterhin manuell gelenkt werden. In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels ist es möglich, einen fahrerseitigen Lenkbefehl bzw. die Stellung des Lenkrads ausschließlich mittels Sensoren zu erfassen und die erfassten Stellungsinformationen, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Steuereinrichtung, zur Ansteuerung des Elektromotors7 zu verwenden. - Die Fahrzeuglenkung umfasst weiterhin eine Antriebseinheit
8 mit einer Kugelgewindemutter9 , die mit der Lenkstange3 in Eingriff steht. Über die Kugelgewindemutter9 wird ein Antriebsmoment des Elektromotors7 in eine Axialkraft an der Lenkstange3 übersetzt. Die Kugelgewindemutter9 ist an ihrem Innenumfang mit einem Kugelgewindeabschnitt10 versehen, welcher über nicht näher dargestellte Kugeln mit einem Kugelgewindeabschnitt11 der Lenkstange3 kämmt. Bei einer Rotation der Kugelgewindemutter9 wird folglich die Lenkstange3 axial verschoben. Anstelle einer Kugelgewindemutter9 kann alternativ auch eine Rollengewindemutter vorgesehen sein. - Der Elektromotor
7 weist einen an einer Hohlwelle12 der Antriebseinheit8 angeordneten Rotor14 sowie einen um diesen angeordneten Stator13 auf. Während der Stator13 im Lenkgetriebegehäuse2 axial und drehfest abgestützt ist, weist der Rotor14 einen Drehfreiheitsgrad auf. Hierzu ist die Hohlwelle12 an zwei axial voneinander beabstandeten Endabschnitten15 und16 , die beidseits axial aus dem Stator13 hinausragen, über jeweils ein Lager17 bzw.18 im Lenkgetriebegehäuse2 drehbar gelagert. Wie2 zeigt, sind die Lager17 und18 , die vorzugsweise als Wälzlager ausgeführt sind, axial zu beiden Seiten des Elektromotors7 bzw. Stators13 angeordnet. - Bei der Montage bildet das Lenkgetriebegehäuse
2 mit dem Stator13 und dem Lager17 eine Baueinheit, in die die Antriebseinheit8 , welche unter anderem die Kugelgewindemutter9 , die mit dieser lösbar verbundene Hohlwelle12 sowie den Rotor14 des Elektromotors7 und das einschubseitige Lager18 umfasst, axial eingeschoben wird. - An dem zuerst einzuschiebenden Endabschnitt
15 der Antriebseinheit8 ist ein fester bzw. harter Stützring19 angeordnet, der in4 näher dargestellt ist. Der Außendurchmesser des Stützrings19 ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Stators13 , so dass beim Zusammenführen des Lenkgetriebegehäuses2 mit der Antriebseinheit8 letztere über den Stützring19 im Stator13 des Elektromotors7 geleitet wird und somit nicht Verkanten kann. Die Antriebseinheit8 bzw. der Deckel20 werden beim Zusammenführen koaxial zum Lenkgetriebegehäuse2 geführt. Hierdurch wird eine versehentliche Beschädigung des Elektromotors7 während der Montage verhindert. - Wie
4 zeigt, wird zur Ermöglichung eines sauberen Zusammenführens der Stützring19 an seinem Außenumfang mit einer ringförmigen Erhebung20 sowie an diese angrenzenden Fasen20 ausgebildet. Vorzugsweise ist der Stützring19 aus einem Kunststoff, insbesondere Hartkunststoff, gefertigt, der sich durch eine ausreichende Abriebfestigkeit auszeichnet. - Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stützring
19 auf den zuerst einzuschiebenden Endabschnitt15 der Antriebseinheit8 aufgepresst. Er grenzt axial unmittelbar an den Rotor14 an. Zudem ist der Stützring19 derart positioniert, dass sich dieser im zusammengebauten Zustand der Lenkung1 außer Eingriff mit dem Stator13 des Elektromotors7 befindet. - Der Endabschnitt
15 kann soweit über den Stützring19 verlängert sein, dass dieser bei der Montage mit dem Innenring des inneren Lagers17 in Eingriff gelangt, bevor der Stützring19 den Stator13 verlässt. - Das einschubseitige Lager
18 weist einen Außenring22 auf, der gleichzeitig als Gehäusedeckel des Lenkgetriebegehäuses2 dient, um eine axiale Öffnung23 desselben zu verschließen. Alternativ kann der Außenring auch an einem Gehäusedeckel festgelegt sein. Der Gehäusedeckel und das Lenkgetriebegehäuse2 sind abschnittsweise aneinander axial geführt. Wie4 zeigt, kann hierzu an dem Gehäusedeckel bzw. dem Außenring23 ein Zentrierabsatz24 ausgebildet sein, der in die Öffnung23 eingreift. - Analog können der Innenring
25 des Wälzlagers18 und die Kugelgewindemutter9 in einem Stück hergestellt sein. - Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle durch die Ansprüche definierten Ausgestaltungen.
-
- 1
- elektromechanische Fahrzeuglenkung
- 2
- Lenkgetriebegehäuse
- 3
- Lenkstange
- 4
- Spurstange
- 5
- Spurstangengelenk
- 6
- Lenksäule
- 7
- Elektromotor
- 8
- Antriebseinheit
- 9
- Kugelgewindemutter
- 10
- Kugelgewindeabschnitt
- 11
- Kugelgewindeabschnitt
- 12
- Hohlwelle
- 13
- Statur
- 14
- Rotor
- 15
- erster axialer Endabschnitt
- 16
- zweiter axialer Endabschnitt
- 17
- inneres Lager
- 18
- einschubseitiges Lager
- 19
- Stützring
- 20
- Erhebung
- 21
- Fase
- 22
- Außenring
- 23
- axiale Öffnung
- 24
- Zentrierabsatz
- 25
- Innenring
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 0963900 A1 [0002]
- - DE 10223863 A1 [0002]
- - DE 10336856 A1 [0002]
Claims (9)
- Elektromechanische Lenkung, umfassend: ein Lenkgetriebegehäuse (
2 ), eine Lenkstange (3 ), die sich durch das Lenkgetriebegehäuse (2 ) erstreckt, eine Antriebseinheit (8 ) mit einer Kugelgewindemutter (9 ), die mit der Lenkstange (3 ) in Eingriff steht, und einen koaxial zu der Lenkstange (3 ) angeordneten Elektromotor (7 ) mit einem Statur (13 ) und einem Rotor (14 ), wobei der Rotor (14 ) an der Antriebseinheit (8 ) und der Statur (13 ) an dem Lenkgetriebegehäuse (2 ) angeordnet ist, und die Antriebseinheit (8 ) axial in das Lenkgetriebegehäuse (9 ) einschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Endabschnitt (15 ) der Antriebseinheit (8 ) ein Stützring (19 ) angeordnet ist, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Stators (13 ), jedoch größer als der Außendurchmesser des Rotors (14 ) ist. - Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (
19 ) aus einem Kunststoff gefertigt ist. - Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (
19 ) auf den Endabschnitt (15 ) der Antriebseinheit (8 ) aufgepresst ist. - Elektromechanische Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (
19 ) unmittelbar an den Rotor (14 ) des Elektromotors angrenzt. - Elektromechanische Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (
14 ) und der Stützring (19 ) an einer Hohlwelle (12 ) befestigt sind. - Elektromechanische Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (
19 ) an seinem Außenumfang eine ringförmige Erhebung (20 ) mit Fasen (21 ) ausbildet. - Elektromechanische Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (
19 ) derart positioniert ist, dass dieser im zusammengebauten Zustand der Lenkung außer Eingriff mit dem Stator (13 ) des Elektromotors (7 ) ist. - Elektromechanische Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (
8 ) ein Wälzlager (18 ) aufweist, dessen Außenring (22 ) an einem Gehäusedeckel festgelegt oder als Gehäusedeckel ausgebildet ist, der Gehäusedeckel eine axiale Öffnung (23 ) des Lenkgetriebegehäuses (2 ) verschließt und der Gehäusedeckel und das Lenkgetriebegehäuse (2 ) abschnittsweise aneinander axial geführt sind. - Elektromechanische Lenkung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (
25 ) des Wälzlagers (18 ) und die Kugelgewindemutter (9 ) in einem Stück hergestellt sind.
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2009
- 2009-04-03 DE DE102009016212.7A patent/DE102009016212B4/de not_active Expired - Fee Related
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