DE102008001961A1

DE102008001961A1 - Aktuator für ein Lenksystem

Info

Publication number: DE102008001961A1
Application number: DE102008001961A
Authority: DE
Inventors: Arthur Rupp; Jürgen HÖRSCH; Jochen Nussbaumer; Andreas Kruttschnitt; Wolfgang Runge
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2008-05-26
Filing date: 2008-05-26
Publication date: 2009-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktuator für ein Lenksystem, insbesondere für eine Servolenkung eines Fahrzeugs, mit einem Servomotor (2) an einem Gestell (3), der über ein Zugmittelgetriebe (4) mit einem axial verlagerbaren Bauteil (5) des Lenksystems (6) unter Bildung einer Bewegungsschraube (7) wirkverbunden ist, wobei ein erstes Rad (8) des Zugmittelgetriebes (4) mit einer Welle (9) des Servomotors (2) wirkverbunden ist und ein zweites Rad (10) mit einer Mutter (11), die mit ihrem Muttergewinde (12) in Eingriff mit einem Spindelabschnitt (13) des axial vorverlagerbaren Bauteils (5) ist und axial unverschieblich in dem Gestell (3) gelagert ist, wirkverbunden ist. Um einen Aktuator für ein Lenksystem anzugeben, dessen Bauraumbedarf und Montageaufwand verringert ist, ist vorgesehen, dass das erste Rad einstückig mit der Welle (9) des Servomotors (2) gebildet ist und/oder das zweite Rad (10) einstückig mit der Mutter (11) gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktuator für ein Lenksystem, insbesondere für eine Servolenkung eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die DE 100 52 275 A1 beschreibt ein Lenksystem, das als Servolenkung für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist, wobei ein Aktuator aus einem Servomotor mit einem Zugmittelgetriebe eine axial unverschieblich in einem Gestell gelagerte Mutter antreibt. Die Mutter ist mit ihrem Muttergewinde in Eingriff mit einem Gewinde eines Spindelabschnitts eines axial verlagerbaren Bauteils, wodurch eine Bewegungsschraube gebildet ist. Das Zugmittelgetriebe ist als Keilriemengetriebe gebildet, und weist eine erste Riemenscheibe auf einer Welle des Servomotors und eine zweite Riemenscheibe auf der Mutter der Bewegungsschraube auf.
Der Bauraumbedarf und der Montageaufwand eines solchen Aktuators ist nicht minimiert. Zudem ist das Untersetzungsverhältnis des Zugmittelgetriebes durch die Durchmesser der Riemenscheiben begrenzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aktuator für ein Lenksystem anzugeben, dessen Bauraumbedarf und Montageaufwand verringert ist.
Die Aufgabe wird mit einem Aktuator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch dass das erste Rad oder Riemenscheibe auf der Welle des Servomotors einstückig mit der Welle gebildet ist und/oder das zweite Rad auf der Mutter der Bewegungsschraube einstückig mit der Mutter gebildet ist, bedarf es keiner Montage von Rädern oder Scheiben des Zugmittelgetriebes, insbesondere keiner Montage unter schwierigen Bedingungen bei aufgespanntem Zugmittel. Bei gleichem Untersetzungsverhältnis baut ein erfindungsgemäßes Zugmittelgetriebe kleiner als bei der Verwendung von Rädern oder Riemenscheiben.
Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das Zugmittelgetriebe ist in Abhängigkeit von der Art der Verwendung des Aktuators in dem Lenksystem als formschlüssiges Zugmittelgetriebe etwa als Zahnriemengetriebe oder als kraftschlüssiges Zugmittelgetriebe ausgeführt.
Das Zugmittelgetriebe lässt sich mit einem Keilriemen, Keilrippenriemen oder Zahnriemen, darstellen.
Es kann zweckmäßig sein, eine Riemenscheibe die einstückig mit der Motorwelle des Servomotors gebildet ist, mehrrillig zu bilden, wodurch eine sehr gute form- und kraftschlüssige Verbindung eines Riemens mit der Motorwelle ermöglicht ist, die das Motordrehmoment schlupffrei aufnimmt. Es kann zweckmäßig sein, die Riemenscheibe an der Mutter rillenlos auszubilden, um eine rein kraftschlüssige Verbindung herzustellen, die einen definierten Schlupf aufweist um vor Überlastung zu schützen. Es kann aber auch zweckmäßig sein, beide Riemenscheiben rillenlos auszubilden.
Ist der Aktuator beispielsweise als Stellglied einer Überlagerungslenkung angewandt, so ist es, um eine höhere Stellgenauigkeit zu ermöglichen, zweckmäßig, beide Riemenscheiben als Zahnriemenscheiben zu bilden. Das Zugmittel wird in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des Aktuators im montierten Zustand ohne Spannmittel im Dehnungsbetrieb betrieben, wobei die ungespannte Länge des Zugmittels kleiner als seine Betriebslänge ist. Ist das Zugmittel u. U. vorgestreckt, so ergeben sich im Betrieb keine bleibenden Längungen.
Der erfindungsgemäße Aktuator weist bevorzugt ein Untersetzungsverhältnis von 2:1 bis 3:1 auf.
Es kann auch zweckmäßig sein, insbesondere um eine steer- by – wire Lenkung mit einer elektromechanischen Redundanzebene darzustellen, mehrere, insbesondere zwei elektrische Servomotoren über je ein Zugmittel auf zwei einstückig mit der Mutter gebildete Riemenscheiben wirken zu lassen. Der oder die Servomotoren sind bevorzugt als Elektromotoren und als Synchronmaschinen ausgelegt.
Der Aktuator eignet sich insbesondere für den Einsatz in einem elektrischen Zahnstangen-Hilfskraftlenksystem.
Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben.
In der Zeichnung zeigt:
1 einen Längsschnitt durch eine Zahnstangen-Hilfskraftlenkung mit einem erfindungsgemäßen Aktuator.
In 1 ist in einem Längsschnitt ein als elektrische Zahnstangen-Hilfskraftlenkung 15 gebildetes, Lenksystem 6 für einen Personenkraftwagen gezeigt. In einem Gestell 3, das als zylinderförmiges Lenkgetriebegehäuse 16 gebildet ist, ist ein als Zahnstange 17 gebildetes, axial verlagerbares Bauteil 5 gelagert. Parallel zu der Zahnstange 17 ist an einem Radialflansch 18 des Lenkgetriebegehäuses 16 ein elektrischer Servomotor 2 mit seinem Gehäuse 19 durch Schraubbolzen 20 festgelegt. Die Zahnstange 17 kämmt an einem Verzahnungsabschnitt 21 mit einem Ritzel 22 einer Lenkwelle und weist ein Gewinde 23 an einem Spindelabschnitt 13 auf, welches in Eingriff mit einem als Kugelumlaufgewinde gebildeten Muttergewinde 12 einer axial unverschieblich in dem Lenkgetriebegehäuse 16 gelagerten Mutter 11 einer so gebildeten Bewegungsschraube ist.
Der Servomotor 2 weist eine einstückig mit seiner Welle 9 gebildetes erste Rad 8 auf. Das erste Rad 8 ist als Riemenscheibe zur Aufnahme eines Zugmittels 14 gebildet. Die Mutter 11 weist ein einstückig um ihren Umfang gebildetes zweites Rad 10 auf, das einstückig als Riemenscheibe mit der Mutter 11 gebildet ist. Ein Flachriemen 24 im Dehnungsbetrieb um beide Riemenscheiben geschlungen, bildet ein Zugmittelgetriebe 4 des Aktuators 1. Durch die einstückige Bauweise des ersten und zweiten Rades mit der Welle des Servomotors bzw. der Mutter des Kugelumlauftriebs sind kleinere Durchmesser der Riemenscheiben bei gleichem Untersetzungsverhältnis möglich und somit eine kompaktere Bauweise des Akteuros 1 und eine vereinfachte Montage des Aktuators 1.

1: Aktuator
2: Servomotor
3: Gestell
4: Zugmittelgetriebe
5: Bauteil, axial verlagerbar
6: Lenksystem
7: Bewegungsschraube
8: Rad, erstes
9: Welle
10: Rad, zweites
11: Mutter
12: Muttergewinde
13: Spindelabschnitt
14: Zugmittel
15: Hilfskraftlenksystem
16: Lenkgetriebegehäuse
17: Zahnstange
18: Radialflansch
19: Gehäuse, v. 2
20: Schraubbolzen
21: Verzahnungsabschnitt
22: Ritzel
23: Gewinde
24: Flachriemen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10052275 A1 [0002]

Claims

Aktuator für ein Lenksystem, insbesondere für eine Servolenkung eines Fahrzeugs, mit einem Servomotor (2) an einem Gestell (3), der über ein Zugmittelgetriebe (4) mit einem axial verlagerbaren Bauteil (5) des Lenksystems (6) unter Bildung einer Bewegungsschraube (7) wirkverbunden ist, wobei ein erstes Rad (8) des Zugmittelgetriebes (4) mit einer Welle (9) des Servomotors (2) wirkverbunden ist und ein zweites Rad (10) mit einer Mutter (11), die mit ihrem Muttergewinde (12) in Eingriff mit einem Spindelabschnitt (13) des axial verlagerbaren Bauteils (5) ist und axial unverschieblich in dem Gestell (3) gelagert ist, wirkverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rad (8) einstückig mit der Welle (9) des Servomotors (2) gebildet ist und/oder das zweite Rad (10) einstückig mit der Mutter (11) gebildet ist.
Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugmittelgetriebe (4) ein formschlüssiges oder kraftschlüssiges Zugmittelgetriebe ist.
Aktuator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zugmittel (14) des Zugmittelgetriebes (4) ein Keilriemen, Keilrippenriemen oder ein Zahnriemen ist.
Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erst Rad (8) und/oder das zweite Rad (10) des Zugmittelgetriebes (4) mehrrillig ausgebildet ist.
Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rad (8) und das zweite Rad (10) als Zahnriemenscheiben gebildet sind.
Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugmittelgetriebe (4) im montierten Zustand im Dehnungsbetrieb ohne Spannmittel für das Zugmittel (14) betrieben ist.
Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugmittelgetriebe (4) ein Untersetzungsverhältnis ins Langsame von etwa 2:1 bis 3:1 aufweist.
Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Zugmittel (14) auf das zweite Rad (10) wirken.
Aktuator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Zugmittel von einem Servomotor angetrieben ist.
Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Servomotor (2) ein Elektromotor ist.
Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (1) in einem elektrischen Hilfskraftlenksystem (15) eingesetzt ist.