DE102016113802A1

DE102016113802A1 - Kraftunterstützungssystem mit Spindelmutter, Bremsverstärkungsaktor und Verfahren

Info

Publication number: DE102016113802A1
Application number: DE102016113802.9A
Authority: DE
Inventors: Eric D. Pattok; John S. Beam
Original assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Current assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2017-02-02
Also published as: CN106394655B; US10112593B2; CN106394655A; US20170028976A1

Abstract

Ein Kraftunterstützungssystem enthält einen Motor mit einer Rotorwelle, eine Antriebsriemenscheibe, die an der Rotorwelle angebracht ist, eine angetriebene Riemenscheibe, einen flexiblen Riemen, der ausgestaltet ist, um die Antriebsriemenscheibe mit der angetriebenen Riemenscheibe zu verbinden, und eine Kugelrollspindelanordnung. Die Kugelrollspindelanordnung enthält eine drehbare Kugelrollspindel, die zusammen mit der angetriebenen Riemenscheibe drehbar ist, eine Spindelmutter mit linearer Übersetzung, die die Kugelrollspindel umgibt, und eine Antirotationsvorrichtung, die angeordnet ist, um eine Drehung der Spindelmutter zu verhindern.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Anmeldung mit der Seriennummer 61/197,810, und mit dem Titel ”Power Assist System with Ball Nut, Brake Boost Actuator, and Method”, die unter § 119(e) 35 U.S.C. am 28. Juli 2015 eingereicht wurde und die durch Bezugnahme hier vollständig mit aufgenommen ist.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die folgende Beschreibung betrifft ein Kraftunterstützungssystem mit einer Riemenscheibenspindelmutter und insbesondere eine verbesserte Verpackung für eine Kugelrollspindel und eine Spindelmutter innerhalb des Kraftunterstützungssystems.
HINTERGRUND
In verschiedenen Industrien werden Hauptzylinder großflächig verwendet, aber speziell in der Kraftfahrzeugindustrie, wo sie in Verbindung mit einem zugehörigen Slave- oder Radbremszylinder, der an jedem der Räder des Fahrzeugs angeordnet ist, verwendet werden. Jedem Radbremszylinder wird druckbeaufschlagtes Fluid zugeführt, wenn ein Bediener, der das Bremspedal des Fahrzeugs niederdrückt, den Hauptzylinder betätigt. Obwohl eine manuelle Betätigung des Hauptzylinders bewirken kann, dass die gewünschte resultierende Aktion an dem zugehörigen Bremszylinder erzeugt wird, ist es oftmals wünschenswert, einen Kraftunterstützungsbetrieb des Hauptzylinders bereitzustellen.
Viele aktuelle Bremssysteme enthalten ein derartiges Kraftunterstützungsmerkmal, das einen Kraftmaschinenunterdruck verwendet, um die Arbeitsweise des Hauptzylinders zu verstärken. In einem System, bei dem kein Kraftmaschinenunterdruck zur Verfügung steht, etwa in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, wäre es wünschenswert, ein Kraftunterstützungsmerkmal bereitzustellen, das eine analoge Funktionalität wie diejenige von Unterdruckverfahren oder anderen Verstärkungsverfahren bereitstellt. Einige Verstärker haben einen Hauptzylinder bereitgestellt, der ein Verstärkungsmerkmal ohne Unterdruck in Kombination mit einem manuellen Betätigungsmerkmal aufweist, um einen kontinuierlichen Betrieb des Bremssystems in dem Fall sicherzustellen, dass das Verstärkungsmerkmal deaktiviert wird. Diese Verstärker benutzen eine Kugelrollspindel mit linearer Übersetzung zum Eingriff mit dem Hauptzylinder. Eine Spindelmutter dreht sich und überträgt Kraft von einer angetriebenen Riemenscheibe auf die Kugelrollspindel. Die Spindelmutter ist durch ein Spindelmutterlager gelagert. Diese Anordnung benötigt ein sehr großes Lager über der Spindelmutter, und der Lagerdurchmesser und der Motordurchmesser erzwingen eine weitere Distanz vom Mittelpunkt der Kugelrollspindel zum Mittelpunkt des Motors, was zu einer großen Gesamtverpackung des Verstärkers führt.
Es ist wünschenswert, ein Kraftunterstützungssystem mit einer Anordnung aus Spindelmutter und Kugelrollspindel bereitzustellen, die eine kleinere Verpackung bereitstellt, die kostengünstiger ist und weniger Geräusche als herkömmliche Kraftunterstützungssysteme erzeugt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Kraftunterstützungssystem enthält einen Motor mit einer Rotorwelle, eine an der Rotorwelle angebrachte Antriebsriemenscheibe, eine angetriebene Riemenscheibe, einen flexiblen Riemen, der ausgestaltet ist, um die Antriebsriemenscheibe mit der angetriebenen Riemenscheibe zu verbinden, und eine Kugelrollspindelanordnung. Die Kugelrollspindelanordnung enthält eine drehbare Kugelrollspindel, die zusammen mit der angetriebenen Riemenscheibe drehbar ist, eine Spindelmutter mit linearer Übersetzung, welche die Kugelrollspindel umgibt, und eine Antirotationsvorrichtung, die angeordnet ist, um eine Rotation der Spindelmutter zu verhindern.
Ein elektrisches Servolenkungssystem enthält das vorstehend beschriebene Kraftunterstützungssystem und eine Lenkgetriebeanordnung, wobei eine Drehung der angetriebenen Riemenscheibe durch die Antriebsriemenscheibe eine angetriebene Welle betätigt, die mit der Lenkgetriebeanordnung wirksam in Eingriff steht.
Ein Bremsverstärkungsaktor enthält ein Kraftunterstützungssystem, das einen Motor mit einer Rotorwelle, eine an der Rotorwelle angebrachte Antriebsriemenscheibe, eine angetriebene Riemenscheibe, einen flexiblen Riemen, der zur Verbindung der Antriebsriemenscheibe mit der angetriebenen Riemenscheibe ausgestaltet ist, und eine Kugelrollspindelanordnung enthält. Die Kugelrollspindelanordnung enthält eine drehbare Kugelrollspindel, die zusammen mit der angetriebenen Riemenscheibe drehbar ist, eine Spindelmutter mit linearer Übersetzung, welche die Kugelrollspindel umgibt, und eine Antirotationsvorrichtung, die angeordnet ist, um eine Rotation der Spindelmutter zu verhindern. Der Bremsverstärkungsaktor enthält ferner einen Hauptzylinder mit einem Vorratsbehälter und einem Kolben, wobei eine Rotation der Kugelrollspindel durch die angetriebene Riemenscheibe durch die Spindelmutter in eine lineare Bewegung des Kolbens umgesetzt wird.
Bei einem Verfahren zum linearen Verschieben einer angetriebenen Welle durch ein Kraftunterstützungssystem umfasst das Verfahren, dass eine Riemenscheibenanordnung zwischen einem Gehäuse und einer Abdeckung des Kraftunterstützungssystems angeordnet wird, wobei die Riemenscheibenanordnung eine Antriebsriemenscheibe, die um eine erste Längsachse herum drehbar ist, eine angetriebene Riemenscheibe, und einen flexiblen Riemen umfasst, der ausgestaltet ist, um die Antriebsriemenscheibe mit der angetriebenen Riemenscheibe zu verbinden; dass die angetriebene Riemenscheibe mit einer Kugelrollspindel verbunden wird, um die Kugelrollspindel zusammen mit der angetriebenen Riemenscheibe zu drehen; dass eine Spindelmutter mit einer Antirotationsvorrichtung an der Kugelrollspindel montiert wird; und dass die angetriebene Welle an der Spindelmutter angebracht wird.
Diese und andere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen besser offensichtlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Der Gegenstand, der als die Erfindung betrachtet wird, wird speziell dargelegt und in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung separat beansprucht. Die vorstehenden und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Kraftunterstützungssystems mit einer Riemenscheibenanordnung ist;
2 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Kraftunterstützungssystems ist;
3 eine Explosionsansicht einer Ausführungsform des Kraftunterstützungssystems ist;
4 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Nadellagers zur Verwendung in der Riemenscheibenanordnung des Kraftunterstützungssystems ist;
5 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Riemenscheibenanordnung ist, die zusammen mit dem Kraftunterstützungssystem angeordnet ist;
6 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Riemenscheibenanordnung ist, die zusammen mit dem Kraftunterstützungssystem angeordnet ist;
7–10 schematische Ansichten von verschiedenen Ausführungsformen der Riemenscheibenanordnung sind, die eine axiale Führung für das Kraftunterstützungssystem aufweisen;
11 eine schematische Ansicht einer Spannrolle und eines Riemens gemäß dem Stand der Technik ist;
12 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Spannrolle und eines Riemens für eine Riemenscheibenanordnung ist;
13 eine perspektivische Ansicht mit teilweisen Weglassungen des Kraftunterstützungssystems ist;
14 eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Servolenkungssystems ist, das das Kraftunterstützungssystem enthält; und
15 eine schematische Schnittansicht eines Bremsverstärkungsaktors ist, der das Kraftunterstützungssystem enthält.
GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug nun auf die Figuren, bei denen Ausführungsformen beschrieben werden, ohne diese zu beschränken, ist in 1 ein Kraftunterstützungssystem 10 gezeigt, wobei eine (in 2 und 3 gezeigte) Abdeckung 12 entfernt ist, um eine Riemenscheibenanordnung 14 zu zeigen. Die Riemenscheibenanordnung 14 enthält den Riemen 16, eine Antriebsriemenscheibe 18, eine angetriebene Riemenscheibe 20 und eine Spannrolle 22. Die Spannrolle 22 hält die Spannung des Riemens 16 aufrecht und sie enthält eine Spannrollenriemenscheibe 24 und ein Lager 26, das auf einer Spannrollenwelle 28 gelagert ist. Die Riemenscheiben 18, 20, 24 sind an einem Gehäuse 30 für einen Motor 32 und eine Kugelrollspindelanordnung 34 angeordnet, etwa eine, die eine Spindelmutter, eine Kugelrollspindel und Kugeln enthält, wie nachstehend weiter beschrieben wird.
Mit weiterer Bezugnahme auf 2 und 3 ist eine Ausführungsform von Komponenten dargestellt, die in dem Gehäuse 30 untergebracht sind. Die Abdeckung 12 kann an dem Gehäuse 30 unter Verwendung einer Befestigungsvorrichtung 36, etwa Schrauben oder dergleichen, befestigt sein. Die Abdeckung 12 ermöglicht einen leichten Zugriff auf den Riemen 16 und auf die Riemenscheiben 18, 20, 24 bei der Spannoperation während der Montage. Das Gehäuse 30 enthält eine Antriebssektion 38 und eine angetriebene Sektion 40. In der Antriebssektion 38 ist mindestens ein Motor 32 angeordnet. Der Motor 32 kann ein Elektromotor sein und er kann einen Motorstator 42 und einen Motorrotor 44 enthalten, wobei die Rotorwelle 46 durch Lager 47, 48 positioniert wird. In einer Ausführungsform kann der Motor 32 ein Gleichstrom-Permanentmagnetmotor sein und ein Motordrehsensor 72 ist daran befestigt. Wie gezeigt, kann die Rotorwelle 46 im Wesentlichen axial parallel zu einer angetriebenen Welle 50 positioniert sein (die an der Kugelrollspindelanordnung 34 angebracht ist), jedoch kann die Orientierung der angetriebenen Welle 50 mit Bezug auf die Rotorwelle 46 verändert werden. Eine Motorscheibe 52 deckt zumindest die Antriebssektion 38 des Gehäuses 30 ab. Die Rotorwelle 46 kann von dem Gehäuse 30 aus durch die Motorscheibe 52 hindurch nach außen herausragen und die Antriebsriemenscheibe 18 kann außerhalb des Gehäuses 30, aber innerhalb der Abdeckung 12 an der Rotorwelle 46 befestigt sein. Die Spannrollenwelle 28 ist an der Motorscheibe 52 angebracht oder verläuft durch diese hindurch, um die Spannrollenriemenscheibe 24 daran abzustützen. Die Spannrollenriemenscheibe 24 ist an der Spannrollenwelle 28 durch die Verwendung eines Nadellagers 26 befestigt, wie nachstehend weiter beschrieben wird.
In der angetriebenen Sektion 40 ist die Kugelrollspindelanordnung 34 untergebracht. Die Kugelrollspindelanordnung 34 kann entweder eine Drehung der angetriebenen Riemenscheibe 20 in eine Drehung einer angetriebenen Welle 50 übersetzen oder sie kann alternativ eine Drehung der angetriebenen Riemenscheibe 20 in eine lineare Bewegung der angetriebenen Welle 50 übersetzen. In der dargestellten Ausführungsform ist eine Kugelrollspindelanordnung 34 mit einer Umsetzung einer Drehbewegung in eine lineare Bewegung veranschaulicht. Dadurch dass die Kugelrollspindelanordnung 34 eine spiralförmige Rollbahn 65 zur Auflage von Kugeln zwischen der Kugelrollspindel 60 und der Spindelmutter 56 enthält, setzt sie eine Drehbewegung mit geringer Reibung in eine lineare Bewegung um. In der Kugelrollspindelanordnung 34 ist außerdem ein Kugelrückführungssystem 55 enthalten. Die umlaufenden Kugeln bewegen sich innerhalb der spiralförmigen Rollbahn 65 und das Kugelrückführungssystem 55 verhindert, dass die Kugeln aus dem Ende der Kugelrollspindelanordnung 34 herausfallen, wenn sie das Ende der Rollbahn 65 erreichen.
Ein Stößel 54 mit linearer Übersetzung ist an der Spindelmutter 56 angebracht oder einstückig damit ausgeführt, um die angetriebene Welle 50 axial zu bewegen. Wie dargestellt, erstreckt sich der Stößel 54 entlang der Längsachse der Kugelrollspindel 60, jedoch können andere Verbindungen zwischen der Spindelmutter 56 und der angetriebenen Welle 50 untergebracht werden. Die Spindelmutter 56 kann durch eine Antirotationsvorrichtung 58 am Drehen gehindert werden, etwa durch eine Antirotationshülse 58 mit sich radial erstreckenden Flügeln 59, die sich der Länge nach parallel zu einer Längsachse 57 der Kugelrollspindelanordnung 34 erstrecken und die in Nuten in dem Gehäuse 30 derart befestigt sein können, dass die Antirotationsvorrichtung 58 und die damit verbundene Spindelmutter 56 innerhalb des Gehäuses 30 nicht drehbar sind. Die sich der Länge nach erstreckenden Flügel 59 verhindern eine Längsbewegung der Spindelmutter 56 innerhalb des Gehäuses 30 nicht und sind stattdessen innerhalb des Gehäuses der Länge nach verschiebbar. Obwohl die Spindelmutter 56 mit Bezug auf das Gehäuse 30 drehfest ist, ist sie der Länge nach mit Bezug auf das Gehäuse 30 beweglich. Die Flügel 59 können sich wie gezeigt im Wesentlichen über eine Länge der Antirotationshülse 58 hinweg erstrecken, jedoch können alternative Ausführungsformen einer Antirotationsvorrichtung 58 bereitgestellt werden, um die Spindelmutter 56 an einer Rotation innerhalb des Gehäuses 30 zu hindern. Das Gehäuse 30 steht in Wirkeingriff mit der Spindelmutter 56, um zu verhindern, dass sich die Spindelmutter 56 bezüglich des Gehäuses 30 dreht. Die Kugelrollspindel 60 ist innerhalb der Spindelmutter 56 zur Rotation darin positioniert. Die Kugelrollspindel 60 ist mit der angetriebenen Riemenscheibe 20 derart verbunden, dass eine Drehung der angetriebenen Riemenscheibe 20 die Kugelrollspindel 60 entsprechend dreht. Zwischen der Kugelrollspindel 60 und der angetriebenen Riemenscheibe 20 können ein Anschlag 62, ein Lager 64, ein Gewindehaltering 66 mit äußeren Laufflächen und ein Gewindehaltering 68 mit inneren Laufflächen angeordnet sein, welche an der Kugelrollspindel 60 und an der angetriebenen Riemenscheibe 20 durch die Verwendung einer Befestigungsvorrichtung 70, etwa eines Bolzens, befestigt sind. Alternativ können andere mechanische Verbindungen verwendet werden, um eine Drehung von der angetriebenen Riemenscheibe 20 auf die Kugelrollspindelanordnung 34 zu übertragen. Die Kugelrollspindel 60 wird durch das Lager 64 in dem Gehäuse 30 abgestützt. Die Kugelrollspindel 60 kann in Längsrichtung innerhalb des Gehäuses 30 fest sein, etwa durch das Lager 64, aber dennoch innerhalb und mit Bezug auf das Gehäuse 30 drehbar sein. Folglich dreht sich die Kugelrollspindel 60 und überträgt Kraft von der angetriebenen Riemenscheibe 20 auf die Spindelmutter 56. Wenn sich die Kugelrollspindel 60 in einer Ausführungsform in eine Drehrichtung 61 dreht, bewegt sich die Spindelmutter 56 entsprechend in eine Längsrichtung 63, um entsprechend eine angetriebene Welle 50 in eine Längsrichtung zu bewegen.
Durch Ausführungsformen der Spindelmutter 56 mit linearer Übersetzung sind Vorteile der Ausführungsformen der Kugelrollspindelanordnung 34 zu erkennen. Da die Kugelrollspindel 60 sich anstelle der Spindelmutter 56, die einen größeren Durchmesser aufweist, dreht, ist das Kraftunterstützungssystem 10 mit einer geringeren Massenträgheit ausgestattet. Im System 10 gibt es weniger Geräusche, weil sich die Spindelmutter 56 nicht dreht, was bedeutet, dass die Rückführung 56 der Kugeln mit einer viel geringeren Geschwindigkeit abläuft. Die Spindelmutter 56 mit linearer Übersetzung ist weniger komplex als eine drehbare Spindelmutter. Außerdem kann das Riemenscheibensystem 14 aufgrund der Anordnung der Kugelrollspindelanordnung 34 an einer Rückseite des Gehäuses 30 (entgegengesetzt zu einer Vorderseite des Gehäuses 30, an der der Motordrehsensor 72 vorgesehen ist und die angetriebene Welle 50 angebracht ist) positioniert werden, was die Verpackungsgröße des Kraftunterstützungssystems 10 verringert.
Das Kugellager 4 (siehe 11) wird innerhalb einer Spannrollenriemenscheibe 3 auf herkömmliche Weise verwendet, um zu verhindern, dass Stirnseiten der Spannrolle 1 an einem Gehäuse reiben. Die hier beschriebenen Ausführungsformen einer Spannrolle 22 beinhalten jedoch ein Nadellager 26 aus Kostengründen und der leichten Herstellbarkeit wegen. Eine Ausführungsform eines Nadellagers 26 ist ferner in 4 gezeigt, jedoch können andere Arten von Nadellagern eingebaut sein. Das dargestellte Nadellager 26 enthält eine Vielzahl von Nadelwalzen 74 und einen Käfig 76. Der Käfig 76 kann Endringe 78, 80 enthalten, die durch eine Vielzahl von Querstäben 82 verbunden sind, um eine Vielzahl von Walzenaufnahmefenstern auszubilden. Da die Nadelwalzen 74 über keinerlei Art von radial nach außen verlaufenden Vorsprüngen verfügen, welche verhindern könnten, dass sich die Spannrolle 22 in der Richtung der Längsachse 84 der Spannrolle 22 bewegt, bringt die Verwendung eines Nadellagers 26 anstelle des Kugellagers 4 das Problem mit sich, dass es potentiell möglich ist, dass die Stirnseiten 86, 88 (siehe 5) der Spannrolle 22 an dem Gehäuse 30 oder an der Abdeckung 12 reiben, wodurch Schleifgeräusche und Reibung verursacht werden. Zur Beseitigung dieses Problems enthalten Ausführungsformen der Riemenscheibenanordnung 14 eine axiale Führung 90, welche eine Längsbewegung der Spannrolle 22 entlang der Längsachse 84 beschränkt. Die axiale Führung 90 kann an mindestens einer Riemenscheibe bereitgestellt sein – an einer oder mehreren von der Spannrollenriemenscheibe 24, der Antriebsriemenscheibe 18 und der angetriebenen Riemenscheibe 20. Insbesondere kann die axiale Führung 90 Flansche 92 enthalten, die mit benachbarten Riemenscheiben zusammenarbeiten, um zu verhindern, dass die Spannrolle 22 an dem Gehäuse 30 (einschließlich der Motorscheibe 52) und der Abdeckung 12 reibt. Wenn sich die Flansche 92 an der Antriebsriemenscheibe 18 und/oder der angetriebenen Riemenscheibe 20 befinden, überlagern die Flansche 92 zumindest teilweise die Spannrollenriemenscheibe 24. Da die Antriebsriemenscheibe 18 und die angetriebene Riemenscheibe 20 an relativen Stellen in Längsrichtung befestigt sind, verhindert das Führen der Spannrollenriemenscheibe 24 mit Bezug auf eine Stelle in Längsrichtung der Antriebsriemenscheibe 18 und der angetriebenen Riemenscheibe 20, dass sich die Spannrolle 22 in eine Längsrichtung entweder auf das Gehäuse 30 oder auf die Abdeckung 12 zu bewegt.
Wie in 2 und 3 deutlicher gezeigt ist, enthält eine Ausführungsform der Riemenscheibenanordnung 14 die angetriebene Riemenscheibe 20 mit zwei Flanschen 92, einem ersten Flansch 94, der sich teilweise über die erste Stirnseite 86 der Spannrolle 22 erstreckt (diese teilweise überlagert), und mit einem zweiten Flansch 96, der sich teilweise über die zweite Stirnseite 88 der Spannrolle 22 erstreckt (diese teilweise überlagert). Die erste Stirnseite 86 der Spannrolle 22 ist der Motorscheibe 52 zugewandt, und die zweite Stirnseite 88 der Spannrolle 22 ist der Abdeckung 12 zugewandt. Folglich ist der erste Flansch 94 zwischen der Spannrolle 22 und der Motorscheibe 52 angeordnet und der zweite Flansch 96 ist zwischen der Spannrolle 22 und der Abdeckung 12 angeordnet.
5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform der Riemenscheibenanordnung 14, bei der die Antriebsriemenscheibe 18 den ersten Flansch 94 enthält, der teilweise zwischen der Spannrolle 22 und der Motorscheibe 52 angeordnet ist, und die angetriebene Riemenscheibe 20 den zweiten Flansch 96 enthält, der teilweise zwischen der Spannrolle 22 und der Abdeckung 12 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform müssen die Achse für die Antriebsriemenscheibe 18 und die Achse für die angetriebene Riemenscheibe 20 nahe genug beieinander liegen, um die Überlagerung mit der Spannrolle 22 sicherzustellen. Folglich wird auch mit der Verwendung des Nadellagers 26 in der Spannrolle 22 verhindert, dass die Spannrolle 22 bei der Verwendung an dem Gehäuse 30 (einschließlich der Motorscheibe 52) und der Abdeckung 12 reibt.
Andere Ausführungsformen zum Verhindern, dass Stirnseiten 86, 88 der Spannrolle 22 an dem Gehäuse 30 und der Abdeckung 12 reiben, sind in 7 bis 10 gezeigt. 7 zeigt eine Ausführungsform mit einem Flansch 92 an der Antriebsriemenscheibe 18 und einem Flansch 92 an der angetriebenen Riemenscheibe 20, 8 zeigt eine Ausführungsform mit zwei Flanschen 92 an der Antriebsriemenscheibe 18, 9 zeigt eine Ausführungsform mit zwei Flanschen 92 an der angetriebenen Riemenscheibe 20, und 10 zeigt eine Ausführungsform mit zwei Flanschen 92 an der Spannrollenriemenscheibe 24. Obwohl es nicht dargestellt ist, können andere Ausführungsformen zum Verhindern, dass die Spannrolle 22 an dem Gehäuse 30 und an der Abdeckung 12 reibt, das Bereitstellen eines Flansches 92 an der Spannrollenriemenscheibe 24 und eines Flansches 92 an der Antriebsriemenscheibe 18 oder eines Flansches 92 an der Spannrollenriemenscheibe 24 und eines Flansches an der angetriebenen Riemenscheibe 20 enthalten. Ausführungsformen können sogar drei oder mehr Flansche 92 enthalten, etwa das Bereitstellen von ersten und zweiten Flanschen an sowohl der Antriebsriemenscheibe 18 als auch der angetriebenen Riemenscheibe 20, oder von zwei Flanschen 92 an der Antriebsriemenscheibe 18 und einem Flansch 92 an der angetriebenen Riemenscheibe 20, oder einen Flansch 92 an der Spannrollenriemenscheibe 24 und einen Flansch 92 an sowohl der Antriebsriemenscheibe 18 als auch der angetriebenen Riemenscheibe 20 usw. Solange folglich die Spannrolle 22 in einer Längsbewegung zu dem Gehäuse 30 und zu der Abdeckung 12 hin durch mindestens erste und zweite Flansche 94, 96 beschränkt ist, die sich von einem oder mehreren von der Spannrollenriemenscheibe 24, der Antriebsriemenscheibe 18 und der angetriebenen Riemenscheibe 20 aus erstrecken, wird die Spannrolle 22 nicht zu dem Gehäuse 30 und der Abdeckung 12 hin driften und daran reiben, wodurch das Risiko von Schleifgeräuschen und Reibung reduziert wird. Ferner wird angemerkt, dass die lineare Oberflächengeschwindigkeit der Riemenscheiben 18, 20, 24 gleich ist; so wird ein Rutschen beseitigt oder zumindest im Wesentlichen beseitigt.
11 zeigt eine herkömmliche Spannrolle 1 mit Bezug auf einen zu spannenden Riemen 2. Die Spannrolle 1 enthält eine Spannrollenriemenscheibe 3, ein Kugellager 4 (Details sind nicht gezeigt) mit einer Kugellagerachse 5, eine Schraube 6 mit einer Schraubenachse 7 und einen exzentrischen Nocken (radial innerhalb der Spannrollenriemenscheibe 3). In einer derartigen Anordnung müssen sowohl der exzentrische Nocken als auch die Spannrollenriemenscheibe 3 kundenspezifisch gefertigt werden, was die Kosten der Spannrolle 1 erhöht. Die Schraube 6 ist sowohl ein Kipppunkt für die Exzentrizität als auch eine Klammer. Eine Drehung des exzentrischen Nockens um die Schraubenachse 7 herum bewirkt, dass sich die Lagerachse 5 näher zu dem Riemen 2 hin bewegt. Der Riemen 2 wird von der Spannrollenriemenscheibe 3 kontaktiert, welche an das Lager 4 gedrückt wird. Folglich spannt eine exzentrische Drehung der Spannrolle 1 an dem exzentrischen Nocken den Riemen 2. Das Kugellager 4 wird verwendet, um zu verhindern, dass Stirnseiten der Spannrollenriemenscheibe 3 an einem Gehäuse reiben.
12 zeigt eine Ausführungsform der Spannrolle 22. Die Spannrolle 22 ist angeordnet, um den Riemen 16 unter Verwendung der Spannrollenriemenscheibe 24 zu spannen. Im Gegensatz zum Stand der Technik dreht sich die Spannrolle 22 teilweise um eine Motorachse 33 der Rotorwelle 46 des Motors, wie durch Pfeil 11 angezeigt ist, um die zum Spannen des Riemens 16 benötigte Exzentrizität bereitzustellen. Dies wird unter Verwendung der Spannrollenwelle 28 bewerkstelligt, die in der Motorscheibe 52 befestigt ist, wie mit Bezug auf 1, 3 und 13 beschrieben ist. Die Spannrolle 22 enthält ferner das Nadellager 26, das eine Nadellagerachse 27 aufweist. Das Nadellager 26 stellt im Vergleich mit dem Kugellager 4 Kostenvorteile bereit und dessen Aufnahme in der Spannrolle 22 wird unter Verwendung der axialen Führung 90 ermöglicht. Ein Drehen der Motorscheibe 52 um die Motorachse 33 herum bewirkt, dass sich die Lagerachse 27 näher zu dem Riemen 16 hin bewegt. Der Riemen 16 wird durch die Spannrollenriemenscheibe 24 kontaktiert, welche auf das Lager 26 aufgeschnappt ist.
Mit weiterer Bezugnahme auf 1, 3, 6 und 13 wird eine Bewegung der Spannfunktion der Spannrolle 22 weiter beschrieben. Die Motorscheibe 52 ist unter Verwendung einer Vielzahl von Befestigungsvorrichtungen 53, etwa Schrauben, an dem Gehäuse 30 befestigt. Die Motorscheibe 52 kann an dem Gehäuse 30 an einer Position wählbar befestigt werden, die einer gewünschten Spannung des Riemens 16 entspricht. Das heißt, dass die Position der Motorscheibe 52 mit Bezug auf das Gehäuse 30 eingestellt werden kann, um entsprechend eine Position der Spannrolle 22 einzustellen. Die dargestellte Ausführungsform enthält drei Befestigungsvorrichtungen 53, jedoch kann eine alternative Anzahl von Befestigungsvorrichtungen 53 verwendet werden. Die Motorscheibe 52 enthält ferner eine entsprechende Anzahl von Befestigungsvorrichtungs-Aufnahmeschlitzen 51 zur Aufnahme der Befestigungsvorrichtungen 53 dort hindurch, und um zudem eine voreingestellte Distanz der Drehbewegung der Motorscheibe 52 mit Bezug auf die Motorachse 33 zu ermöglichen. Die Schlitze 51 können eine bogenförmige Form und eine Länge aufweisen. Wie dargestellt, enthält jede der Befestigungsvorrichtungen 53 einen Schaftabschnitt, der sich durch die Schlitze 51 hindurch und in eine jeweilige Aufnahmeöffnung in dem Gehäuse 30 hinein erstreckt, und einen Kopfabschnitt, der zumindest einen Teil der Motorscheibe 52 überlagert, um die Motorscheibe 52 auf dem Gehäuse 30 zu führen. Der Schaftabschnitt enthält Gewindegänge, die zu Gewindegängen in der Aufnahmeöffnung in dem Gehäuse 30 zum Verschrauben passen, so dass die Befestigungsvorrichtungen 53 innerhalb der Aufnahmeöffnungen verschraubt werden können. Jedoch können die Befestigungsvorrichtungen 53 teilweise aus den Aufnahmeöffnungen herausgeschraubt werden, um eine Drehbewegung der Motorscheibe 52 mit Bezug auf das Gehäuse 30 zu ermöglichen. Die Drehbewegung der Motorscheibe 52 ist durch die Länge der Aufnahmeschlitze 51 begrenzt, da die Enden der Aufnahmeschlitze 51 an den Schaft der Befestigungsvorrichtungen 53 anstoßen, wenn ein Drehen der Scheibe 52 an dem Schaft vorbei versucht wird. Da die Motorscheibe 52 die Spannrollenwelle 28 trägt (13), kann sich die Spannrolle 22 nicht weiter als die Länge des Schlitzes 51 drehen (bewegen/verschieben), wenn die Motorscheibe 52 um die Motorachse 33 herum gedreht wird. Sobald eine gewünschte Position der Spannrollenwelle 28 gewählt ist, können die Befestigungsvorrichtungen 53 die Motorscheibe 52 an dem Gehäuse 30 an einer beliebigen Stelle innerhalb der Schlitze 51 befestigen, um den Kontaktdruck der Spannrolle 22 auf den Riemen 16 einzustellen, wodurch die Spannung des Riemens 16 nach Bedarf eingestellt wird. Das Lager 48 ist konzentrisch mit der Rotorwelle 46 und innerhalb der Motorscheibe 52 konzentrisch angeordnet, so dass die Motorachse 33 während einer Drehung der Motorscheibe 52 nicht verschoben wird, wodurch die Spannungsjustierung der Spannrolle 22 vereinfacht wird.
Die Riemenscheibenanordnung 14 benötigt den kundenspezifisch gefertigten exzentrischen Nocken des Standes der Technik nicht, wodurch ein Teil beseitigt wird. Außerdem ist das Nadellager 26 weniger kostspielig als das Kugellager 4. Ferner benötigt die Spannrolle 22 die separate Schraube 6 zum Befestigen der Spannrollenriemenscheibe 24 an der gespannten Stelle entlang des Riemens 16 nicht, wodurch ein zusätzliches Teil beseitigt wird. Folglich stellt die Riemenscheibenanordnung 14 und das Kraftunterstützungssystem 10 eine kostengünstigere Lösung als der in 11 gezeigte Stand der Technik bereit.
Das vorstehend beschriebene Kraftunterstützungssystem 10, das die Riemenscheibenanordnung 14 mit der in Längsrichtung geführten Spannrolle 22 aufweist, kann in eine Anzahl verschiedener Anwendungen eingebaut werden, etwa ohne Einschränkung in Fahrzeuganwendungen, die ein elektrisches Servolenkungssystem und ein elektrisches Bremsverstärkungssystem umfassen. In einer Ausführungsform, wie sie etwa in 14 gezeigt ist, kann das Kraftunterstützungssystem 10 in einem Lenkungssystem 110 verwendet werden, etwa einem elektrischen Servolenkungssystem. Das System 110 enthält ein Lenkrad 112, das von dem Fahrer eines Fahrzeugs bedient wird. Das Lenkrad 112 ist mit einem Ende einer Lenksäule verbunden, die bei 114 schematisch angezeigt ist. Ein Einschlagen des Lenkrads 112 dreht die Lenksäule 114. Das andere Ende der Lenksäule 114 ist mit einer Eingabewelle 116 einer Lenkgetriebeanordnung, die allgemein bei 118 angezeigt ist, verbunden. Die Lenkgetriebeanordnung 118 übersetzt eine Drehbewegung der Eingabewelle 116 in eine lineare Bewegung von Spurstangen 120 und 122, die sich von Enden der Lenkgetriebeanordnung 118 aus erstrecken. Die Spurstangen 120 und 122 sind mit (nicht gezeigten) Fahrzeugrädern derart verbunden, dass eine lineare Bewegung der Spurstangen 120 und 122 einen Lenkeinschlag der Räder verursacht.
Die Lenkgetriebeanordnung 118 kann ein beliebiger geeigneter Mechanismus zum Umsetzen der Drehbewegung der Eingabewelle 116 in eine lineare Bewegung der Spurstangen 120 und 122 sein. Die Spurstangen 120 und 122 sind mit einem (nicht gezeigten) Lenkungselement verbunden, das innerhalb einer Bohrung verschoben wird, die in einem Gehäuse 126 der Lenkgetriebeanordnung 118 ausgebildet ist. Das Lenkungselement enthält einen (nicht gezeigten) Zahnstangenabschnitt mit einer darin ausgebildeten Folge von Zahnstangenzähnen, die mit einem (nicht gezeigten) Ritzelzahnrad kämmen, das mit der Eingabewelle 116 gekoppelt ist. Ein Drehen des Ritzelzahnrads bewegt den Zahnstangenabschnitt des Lenkungselements in eine lineare Richtung. Eine Bewegung des Lenkungselements bewirkt eine lineare Bewegung der Spurstangen 120, 122, wodurch die Räder eingeschlagen werden.
Die Anordnung 10 enthält ferner eine Antriebseinheit, etwa einen Elektromotor 32. Die Antriebseinheit bewirkt eine axiale Bewegung des Lenkungselements, um eine Unterstützungskraft zusätzlich zu der manuellen Kraft bereitzustellen, die von dem Fahrer über das Lenkrad 112, die Lenksäule 114 und die Lenkgetriebeanordnung 118 eingegeben wird. Im Fall, dass der Elektromotor 32 nicht in der Lage ist, eine axiale Bewegung des Lenkungselements zu bewirken, ermöglicht die mechanische Verbindung zwischen dem Eingabeelement 116 und dem Lenkungselement eine manuelle Lenkung des Fahrzeugs. Der Motor 32 ist über einen Controller 133 mit einer elektrischen Stromquelle 131 verbunden. Die Stromquelle 131 kann eine beliebige geeignete Stromquelle sein, etwa die Batterie des Fahrzeugs oder das elektrische Ladungssystem. Der Motor 32 wird durch den Controller 133 betätigt und gesteuert, um die gewünschte Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung der Rotorwelle 46 des Motors 32 bereitzustellen. Der Controller 133 kann ein beliebiger geeigneter Mechanismus sein, etwa ein Mikroprozessor, der die Geschwindigkeit des Motors 32 sowie die Drehrichtung des Motors 32 entsprechend der Lenkrichtung der Räder variieren kann. Das Gehäuse 30 (und die Abdeckung 12) können die vorstehend beschriebene Riemenscheibenanordnung 14 umschließen, wobei der Motor 30 eine Ausgabewelle 46 enthält, die mit der Antriebsriemenscheibe 18 der Riemenscheibenanordnung 14 drehbar gekoppelt ist. Die angetriebene Riemenscheibe 20 der Riemenscheibenanordnung 14 steht in einem Dreheingriff mit der Kugelrollspindelanordnung 34, welche mit dem Schraubenabschnitt des vorstehend beschriebenen Lenkungselements in einem Rotationseingriff stehen kann. Die Lenkgetriebeanordnung 118 kann außerdem derart angeordnet sein, dass eine lineare Betätigung der Spindelmutter 56 verwendet wird, um eine lineare Bewegung der Spurstangen 120, 122 zu unterstützen.
Die Antriebsriemenscheibe 18 und die angetriebene Riemenscheibe 20 sind miteinander über den flexiblen Riemen 16 drehbar verbunden. Jede der Riemenscheiben 18, 20 weist eine Außenoberfläche auf, die mit einer Innenseite des Riemens 16 in Eingriff steht. Die Oberflächen der Riemenscheiben 18, 20 und die Innenseite des Riemens 16 können eine beliebige geeignete Kontur oder Textur aufweisen, die zum Sicherstellen eines Greifkontakts zwischen dem Riemen 16 und den Riemenscheiben 18, 20 beiträgt. Beispielsweise können die Oberflächen der Riemenscheiben 18, 20 und der Innenseite des Riemens 16 darin ausgebildete zueinander passende Zähne und Kerben enthalten.
Der Riemen 16 ist ziemlich genau um die Außenumfänge der Riemenscheiben 18, 20 herum angepasst. Daher verursacht eine Drehbewegung der Antriebsriemenscheibe 18 eine Drehung der angetriebenen Riemenscheibe 20. Die Durchmesser der Riemenscheiben 18 und 20 können eine beliebige geeignete Dimension aufweisen, um ein beliebiges gewünschtes ”Übersetzungsverhältnis” bereitzustellen, so dass sich die Drehgeschwindigkeit der Antriebsriemenscheibe 18 von der Drehgeschwindigkeit der angetriebenen Riemenscheibe 20 unterscheidet. Die Schleife des Riemens 16 um die Antriebsriemenscheibe 18 und die angetriebene Riemenscheibe 20 herum definiert zwei nicht abgestützte Riemenseiten oder Abschnitte, welche nicht in Kontakt mit den Riemenscheiben 18 und 20 stehen und sich zwischen den Riemenscheiben 18 und 20 erstrecken.
Der Riemen 16 kann aus einem beliebigen geeigneten Material oder einer Kombination von Materialien bestehen, das bzw. die flexibel genug ist, um eine Schleife um die Riemenscheiben 18 und 20 herum zu bilden und einen Eingriff mit den Außenoberflächen der Riemenscheiben 18 und 20 während einer Drehung derselben aufrechtzuerhalten. Der Riemen kann ein Keilriemen oder ein Zahnriemen sein oder der Riemen kann aus einzelnen Gliedern bestehen, die eine Kette bilden. Der Riemen 16 kann aus einem Elastomermaterial bestehen und er kann interne Verstärkungselemente aus Metall enthalten.
Die vorstehend beschriebene Spannrollenriemenscheibe 24 steht mit mindestens einem der nicht abgestützten Abschnitte an einer durchhängenden Seite des Riemens 16 in Eingriff. Die Spannrolle 22 kann durch eine Drehung der Motorscheibe 52 befestigt sein und unter Verwendung der Befestigungsvorrichtungen 53 mit der gewählten korrekten Spannung des Riemens 16 befestigt sein, um in einen Abschnitt an der durchhängenden Seite des Riemens 16 einzugreifen. Alternativ können zwei Spannrollen 22 bereitgestellt sein, um mit zwei Seitenabschnitten des Riemens 16 in Eingriff zu treten (etwa mit einer Innenseite des Riemens 16 und mit einer Außenseite des Riemens 16). Die spezielle Anordnung der Spannrolle 22 mit Bezug auf den Riemen 16 kann variiert werden. Die Spannrolle 22 wird außerdem in Längsrichtung mit Bezug auf die Antriebsriemenscheibe 18 und die angetriebene Riemenscheibe 20 durch die axiale Führung 90 wie vorstehend beschrieben geführt.
In einer Ausführungsform, bei der das vorstehend beschriebene Kraftunterstützungssystem 10, das die Riemenscheibenanordnung 14 mit der in Längsrichtung geführten Spannrolle 22 aufweist, in ein elektrisches Bremsverstärkungssystem 210 eingebaut ist (15), kann das Gehäuse 30 Abschnitte des Motors 32 sowie die Riemenscheibenanordnung 14 zum Übertragen einer Drehung der Rotorwelle 46 auf eine angetriebene Riemenscheibe 20 umschließen, welche wiederum einen Abschnitt eines Bremsverstärkungsaktors 212 bewegt. Beispielsweise kann der Bremsverstärkungsaktor 212 mit Bezug auf 15 einen Hauptzylinder 214 enthalten, der mit dem Motor 32 des Kraftunterstützungssystems 10 durch eine Kugelrollspindelanordnung 34 verbunden ist. Der Hauptzylinder 214 kann die vorstehend beschriebene Spindelmutter 56 (und/oder die Kugelrollspindel 60) enthalten, die durch die angetriebene Riemenscheibe 20 angetrieben werden kann. Die Kugelrollspindelanordnung 34 stellt allgemein eine lineare Eingabe einer Fahreranwendungskraft für den Hauptzylinder 214 und das Verstärkungssystem 210 bereit. Das System 210 ermöglicht, dass eine Bremseingabekraft von einer linearen Bewegung der Kugelrollspindelanordnung 34 auf den Hauptzylinder 214 aufgebracht wird. Der Hauptzylinder 214 enthält eine Bohrung 216 und einen Vorratsbehälter 218 (teilweise gezeigt), der an dem Gehäuse 30 angebracht sein kann. Der Hauptzylinder 214 kann allgemein ein Hauptkörperelement 220, den Vorratsbehälter 218, einen Montageflansch 222, einen Kolben 224 und eine Rückstellfeder 226 enthalten. Die Feder 226 kann eine Rückstellvorspannung für den Kolben 224 bereitstellen. Das Hauptkörperelement 220 und der Flansch 222 können als ein einziges einstückiges Element ausgebildet sein. Der Flansch 222 ermöglicht das Anbringen des Hauptzylinders 214 an dem Gehäuse 30. Das Hauptkörperelement 220 kann ein allgemein zylindrisches Element sein und es kann die längliche axiale Bohrung 216 oder Kammer definieren, in welcher der Kolben 224 verschiebbar angeordnet ist. Der Vorratsbehälter 218 speichert und liefert Bremsfluid. Die Bohrung 216 des Körperelements 220 steht in Fluidverbindung mit dem Vorratsbehälter 218. Eine Bewegung (ein Vorrücken nach innen) des Kolbens 224 innerhalb der Bohrung 216 liefert einen Bremsfluidanwendungsdruck an eine zugehörige entfernte Bremsenanordnung durch einen Auslass 228. Ein Ausgabeende der Kugelrollspindelanordnung 34 kann die Kraft, die dadurch bereitgestellt wird, dass entweder der Fahrzeugbediener ein Bremspedal niederdrückt und/oder der Motor 32 und die Kugelrollspindelanordnung 34 betrieben werden, an den Kolben 224 übertragen. Auf diese Weise addieren sich die Fahreranwendungskraft und die Verstärkungskraft. Wenn die Kugelrollspindelanordnung 34 die linear betätigte Spindelmutter 56 enthält, kann insbesondere eine Bewegung der Spindelmutter 56 mit dem Kolben 224 für eine lineare Bewegung des Kolbens 224 innerhalb der Bohrung 216 gekoppelt werden.
Es sind zwar zwei Ausführungsformen zum Verwenden der Riemenscheibenanordnung 14 innerhalb von Fahrzeug-Kraftunterstützungssystemen 10 beschrieben worden, jedoch kann die Riemenscheibenanordnung 14 außerdem in anderen Anwendungen eingesetzt werden, die hier nicht beschrieben sind.
Nachstehend werden einige Ausführungsformen der vorstehenden Offenbarung offengelegt:
Ein Kraftunterstützungssystem, das enthält: einen Motor mit einer Rotorwelle; eine Antriebsriemenscheibe, die an der Rotorwelle angebracht ist; eine angetriebene Riemenscheibe; einen flexiblen Riemen, der ausgestaltet ist, um die Antriebsriemenscheibe mit der angetriebenen Riemenscheibe zu verbinden; und eine Kugelrollspindelanordnung, die enthält: eine drehbare Kugelrollspindel, die zusammen mit der angetriebenen Riemenscheibe drehbar ist; eine Spindelmutter mit linearer Übersetzung, welche die Kugelrollspindel umgibt; und eine Antirotationsvorrichtung, die angeordnet ist, um eine Drehung der Spindelmutter zu verhindern.
Das Kraftunterstützungssystem einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen, das ferner eine angetriebene Welle enthält, die an der Spindelmutter angebracht ist, wobei die angetriebene Welle durch die Spindelmutter außerhalb des Kraftunterstützungssystems linear verschoben wird.
Das Kraftunterstützungssystem einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen, das ferner einen Stößel enthält, der an der Spindelmutter angebracht ist, wobei sich der Stößel entlang einer Längsachse der Kugelrollspindel erstreckt und zum Anbringen an der angetriebenen Welle ausgestaltet ist.
Das Kraftunterstützungssystem einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen, das ferner ein Gehäuse enthält, wobei das Gehäuse eine Antriebssektion und eine angetriebene Sektion enthält, wobei der Motor in der Antriebssektion angeordnet ist und die Kugelrollspindelanordnung in der angetriebenen Sektion angeordnet ist.
Das Kraftunterstützungssystem einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen, das ferner ein Lager enthält, das die Kugelrollspindel an dem Gehäuse abstützt, wobei das Lager eine Längsbewegung der Kugelrollspindel mit Bezug auf das Gehäuse zumindest im Wesentlichen verhindert.
Das Kraftunterstützungssystem einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen, wobei die Antriebsriemenscheibe, die angetriebene Riemenscheibe und der Riemen außerhalb des Gehäuses angeordnet sind.
Das Kraftunterstützungssystem einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen, das ferner eine Abdeckung enthält, wobei die Antriebsriemenscheibe, die angetriebene Riemenscheibe und der Riemen zwischen der Abdeckung und dem Gehäuse angeordnet sind.
Das Kraftunterstützungssystem einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen, das ferner eine Spannrolle enthält, die eine Spannrollenriemenscheibe, die mit dem Riemen in Eingriff steht, und ein Nadellager enthält.
Das Kraftunterstützungssystem einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen, wobei die Spannrolle ferner eine Spannrollenwelle mit einer Wellenachse aufweist, und das Nadellager an der Spannrollenwelle befestigt ist, wobei die Riemenscheibenanordnung ferner eine axiale Führung enthält, die ausgestaltet ist, um eine Längsbewegung der Spannrolle entlang der Wellenachse zu beschränken.
Das Kraftunterstützungssystem einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen, wobei die Riemenscheibenanordnung zwischen dem Gehäuse und einer Abdeckung angeordnet ist, wobei die axiale Führung ausgestaltet ist, um einen Kontakt der Spannrolle mit dem Gehäuse und mit der Abdeckung zu blockieren.
Das Kraftunterstützungssystem einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen, wobei die axiale Führung mindestens zwei Flansche enthält, wobei sich die mindestens zwei Flansche von der Antriebsriemenscheibe und/oder von der angetriebenen Riemenscheibe und/oder von der Spannrollenriemenscheibe aus erstrecken.
Das Kraftunterstützungssystem einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen, das ferner eine Scheibe, die zumindest teilweise mit Bezug auf eine Längsachse der Rotorwelle drehbar ist, und eine Spannrolle enthält, wobei die Spannrolle eine Spannrollenriemenscheibe und eine Spannrollenwelle umfasst, wobei die Spannrollenriemenscheibe mit dem Riemen in Eingriff gestellt werden kann und die Spannrollenwelle mit Bezug auf die Scheibe starr angeordnet ist, wobei eine Spannung des Riemens eingestellt wird, indem die Spannrollenwelle und die Scheibe um die Längsachse herum gedreht werden.
Das Kraftunterstützungssystem einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen, das ferner ein Gehäuse enthält, wobei der Motor in dem Gehäuse aufgenommen ist, wobei die Scheibe an dem Gehäuse in mehr als einer Drehposition mit Bezug auf das Gehäuse und die Rotorachse befestigt werden kann.
Das Kraftunterstützungssystem einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen, wobei die Spannrolle ferner ein Nadellager enthält, das an der Spannrollenwelle befestigt ist, wobei die Spannrollenriemenscheibe um das Nadellager herum drehbar ist.
Das Kraftunterstützungssystem einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen, wobei die Antirotationsvorrichtung mindestens einen sich in Längsrichtung erstreckenden Flügel enthält, der innerhalb des Gehäuses der Länge nach verschiebbar ist.
Eine elektrisches Servolenkungssystem, das das Kraftunterstützungssystem einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen enthält; und eine Lenkgetriebeanordnung, wobei eine Drehung der angetriebenen Riemenscheibe durch die Antriebsriemenscheibe eine angetriebene Welle betätigt, die mit der Lenkgetriebeanordnung in Wirkeingriff steht.
Ein Bremsverstärkungsaktor, der ein Kraftunterstützungssystem einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen und einen Hauptzylinder enthält, der einen Vorratsbehälter und einen Kolben enthält, wobei eine Drehung der Kugelrollspindel durch die angetriebene Riemenscheibe durch die Spindelmutter in eine lineare Bewegung des Kolbens umgesetzt wird.
Der Bremsverstärkungsaktor einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen, der ferner eine Spannrolle mit einer Spannrollenriemenscheibe und einem Nadellager enthält, wobei die Spannrollenriemenscheibe mit dem Riemen in Eingriff steht.
Der Bremsverstärkungsaktor einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen, der ferner eine Scheibe, die zumindest teilweise mit Bezug auf eine Längsachse der Rotorwelle drehbar ist, und eine Spannrolle enthält, wobei die Spannrolle eine Spannrollenriemenscheibe und eine Spannrollenwelle enthält, wobei die Spannrollenriemenscheibe mit dem Riemen in Eingriff gestellt werden kann und die Spannrollenwelle mit Bezug auf die Scheibe starr angeordnet ist, wobei eine Spannung des Riemens durch Drehen der Spannrollenwelle und der Scheibe um die Längsachse herum eingestellt wird.
Ein Verfahren zum linearen Verschieben einer angetriebenen Welle durch ein Kraftunterstützungssystem, wobei das Verfahren umfasst, dass eine Riemenscheibenanordnung zwischen einem Gehäuse und einer Abdeckung des Kraftunterstützungssystems angeordnet wird, wobei die Riemenscheibenanordnung eine Antriebsriemenscheibe, die um eine erste Längsachse herum drehbar ist, eine angetriebene Riemenscheibe, und einen flexiblen Riemen umfasst, der ausgestaltet ist, um die Antriebsriemenscheibe mit der angetriebenen Riemenscheibe zu verbinden, dass die angetriebene Riemenscheibe mit einer Kugelrollspindel verbunden wird, um die Kugelrollspindel zusammen mit der angetriebenen Riemenscheibe zu drehen; dass eine Spindelmutter mit einer Antirotationsvorrichtung der Kugelrollspindel zusammengebaut wird; und dass die angetriebene Welle an der Spindelmutter angebracht wird.
Das Verfahren einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Anordnen der Riemenscheibenanordnung ferner umfasst, dass eine Scheibe, die zumindest teilweise mit Bezug auf die erste Längsachse drehbar ist, und eine Spannrolle bereitgestellt werden, die eine Spannrollenriemenscheibe und eine Spannrollenwelle enthält, wobei die Spannrollenriemenscheibe mit dem Riemen in Eingriff gestellt werden kann und die Spannrollenwelle mit Bezug auf die Scheibe starr angeordnet ist; wobei das Verfahren ferner umfasst, dass eine Spannung des Riemens eingestellt wird, indem die Spannrolle und die Scheibe um die erste Längsachse herum gedreht werden.
Das Verfahren einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen, wobei die Spannrolle ferner ein Nadellager enthält, das an der Spannrollenwelle befestigt ist, wobei die Spannrollenriemenscheibe um das Nadellager herum drehbar ist.
Das Verfahren einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen, wobei die angetriebene Welle ein Kolben für einen Bremsverstärkungsaktor ist.
Die Verwendung der Begriffe ”einer/eine/eines” und ”der/die/das” und ähnlicher Bezüge im Kontext des Beschreibens der Erfindung (speziell im Kontext der folgenden Ansprüche) ist so aufzufassen, dass sowohl der Singular als auch der Plural abgedeckt wird, sofern es nicht hier anderweitig angegeben ist oder diesem durch den Kontext klar widersprochen wird. Außerdem wird ferner darauf hingewiesen, dass die Begriffe ”erster”, ”zweiter” und dergleichen hier keinerlei Reihenfolge, Menge oder Bedeutung beschreiben, sondern stattdessen verwendet werden, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Der Modifikator ”in etwa”, der in Verbindung mit einer Menge verwendet wird, enthält den angegebenen Wert und weist die Bedeutung auf, die durch den Kontext vorgegeben wird (beispielsweise enthält er das Fehlerausmaß, das mit einer Messung der speziellen Menge verbunden ist).
Obwohl die Erfindung im Detail in Verbindung mit nur einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es leicht zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf diese offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Stattdessen kann die Erfindung modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Variationen, Veränderungen, Substitutionen oder äquivalenten Anordnungen aufzunehmen, die hier vorstehend nicht beschrieben wurden, welche aber mit dem Geist und dem Umfang der Erfindung übereinstimmen. Obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, versteht es sich zudem, dass Aspekte der Erfindung nur einige der beschriebenen Ausführungsformen enthalten können. Folglich darf die Erfindung nicht so aufgefasst werden, dass sie auf die vorstehende Beschreibung beschränkt ist.

Claims

Kraftunterstützungssystem (10), umfassend: einen Motor (32) mit einer Rotorwelle (46); eine Antriebsriemenscheibe (18), die an der Rotorwelle (46) angebracht ist; eine angetriebene Riemenscheibe (20); einen flexiblen Riemen (16), der ausgestaltet ist, um die Antriebsriemenscheibe (18) mit der angetriebenen Riemenscheibe (20) zu verbinden; und eine Kugelrollspindelanordnung (34), enthaltend: eine drehbare Kugelrollspindel (60), die zusammen mit der angetriebenen Riemenscheibe (20) drehbar ist; eine Spindelmutter (56) mit linearer Übersetzung, welche die Kugelrollspindel (60) umgibt; und eine Antirotationsvorrichtung (58), die angeordnet ist, um eine Drehung der Spindelmutter (56) zu verhindern.
Kraftunterstützungssystem (10) nach Anspruch 1, das ferner eine angetriebene Welle (50) umfasst, die an der Spindelmutter (56) angebracht ist, wobei die angetriebene Welle (50) durch die Spindelmutter (56) außerhalb des Kraftunterstützungssystems (10) linear verschoben wird.
Kraftunterstützungssystem (10) nach Anspruch 2, das ferner einen Stößel (54) umfasst, der an der Spindelmutter (56) angebracht ist, wobei sich der Stößel (54) entlang einer Längsachse (57) der Kugelrollspindel (60) erstreckt und zum Anbringen an der angetriebenen Welle (50) ausgestaltet ist.
Kraftunterstützungssystem (10) nach Anspruch 3, wobei der Stößel (54) zusammen mit der Spindelmutter (56) linear verschiebbar ist und bezüglich eines Gehäuses (30) des Kraftunterstützungssystems (10) nicht drehbar ist.
Kraftunterstützungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei ein Drehen der angetriebenen Riemenscheibe (20) die Kugelrollspindel (60) dreht.
Kraftunterstützungssystem (10) nach Anspruch 1, das ferner ein Gehäuse (30) umfasst, wobei das Gehäuse (30) eine Antriebssektion (38) und eine angetriebene Sektion (40) enthält, wobei der Motor (32) in der Antriebssektion (38) angeordnet ist und die Kugelrollspindelanordnung (34) in der angetriebenen Sektion (40) angeordnet ist.
Kraftunterstützungssystem (10) nach Anspruch 6, das ferner ein Lager (64) umfasst, welches die Kugelrollspindel (60) an dem Gehäuse (30) abstützt, wobei das Lager (64) eine Längsbewegung der Kugelrollspindel (60) mit Bezug auf das Gehäuse (30) im Wesentlichen verhindert.
Kraftunterstützungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei die Antirotationsvorrichtung (58) mindestens einen sich in Längsrichtung erstreckenden Flügel (59) enthält, der in Längsrichtung innerhalb des Gehäuses (30) verschiebbar ist.
Kraftunterstützungssystem (10) nach Anspruch 1, das ferner eine Kugelrückführung (55) umfasst, die außerhalb der Spindelmutter (56) und innerhalb eines Gehäuses (30) des Kraftunterstützungssystems positioniert ist.
Kraftunterstützungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei das Kraftunterstützungssystem (10) innerhalb eines elektrischen Servolenkungssystems (110) angeordnet ist, das eine Lenkgetriebeanordnung (118) enthält, wobei eine Drehung der angetriebenen Riemenscheibe (20) durch die Antriebsriemenscheibe (18) eine angetriebene Welle (50) betätigt, die mit der Lenkgetriebeanordnung (118) wirksam in Eingriff steht.
Kraftunterstützungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei das Kraftunterstützungssystem (10) innerhalb eines Bremsverstärkungsaktors (212) angeordnet ist, der einen Hauptzylinder (214) mit einem Vorratsbehälter (218) und einem Kolben (224) enthält, wobei eine Drehung der Kugelrollspindel (60) durch die angetriebene Riemenscheibe (20) durch die Spindelmutter (56) in eine lineare Bewegung des Kolbens (224) umgesetzt wird.
Verfahren zum linearen Verschieben einer angetriebenen Welle (50) durch ein Kraftunterstützungssystem (10), wobei das Verfahren umfasst, dass: eine Riemenscheibenanordnung (14), die eine Antriebsriemenscheibe (18), die um eine erste Längsachse (33) herum drehbar ist, eine angetriebene Riemenscheibe (20) und einen flexiblen Riemen (16) umfasst, der ausgestaltet ist, um die Antriebsriemenscheibe (18) mit der angetriebenen Riemenscheibe (20) zu verbinden, angeordnet wird; die angetriebene Riemenscheibe (20) mit einer Kugelrollspindel (60) verbunden wird, um die Kugelrollspindel (60) zusammen mit der angetriebenen Riemenscheibe (20) zu drehen; eine Spindelmutter (56) mit einer Antirotationsvorrichtung (58) an der Kugelrollspindel (60) montiert wird; und die angetriebene Welle (50) an der Spindelmutter (56) angebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Kraftunterstützungssystem (10) einen Motor (32) enthält, wobei der Motor (32) die Antriebsriemenscheibe (18) dreht.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die angetriebene Riemenscheibe (20) um eine zweite Längsachse (57) herum drehbar ist und die Spindelmutter (56) entlang der zweiten Längsachse (57) linear verschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Anbringen der angetriebenen Welle (50) an der Spindelmutter (56) umfasst, dass ein Stößel (54), der sich von der Spindelmutter (56) aus erstreckt, mit der angetriebenen Welle (50) verbunden wird.