Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Montage eines Riemens an zwei Riemenscheiben mit festem, nicht-verstellbarem Abstand zueinander.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Fahrzeuglenkung mit einem Riementrieb.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Die notwendige Riemenbreite kann vereinfacht linear nach der folgenden Beziehung bestimmt werden: b = a·F_TrumIst/F_TrumSoll

Hierbei stellt a die ursprüngliche Riemenbreite, b die gesuchte Riemenbreite, F_TrumIst die ermittelte Riementrumkraft, und F_TrumSoll eine vorgegebene Soll-Riementrumkraft dar.

Die Erfindung ermöglicht eine erhebliche konstruktive Vereinfachung von Fahrzeuglenkungen, bei denen ein die Lenkung unterstützendes Hilfsmoment über einen Riementrieb eingeleitet wird.

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.

Der Riementrieb dieser Fahrzeuglenkung weist vorzugsweise einen in seiner Breite nachträglich beschnittenen Riemen auf, was an dem Riemen in der Regel gut erkennbar ist.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist ein nach dem oben beschriebenen Verfahren abgestimmter Riemen vorgesehen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Seitenansicht eines Riementriebs mit einem festen, nicht-verstellbaren Achsabstand,

2 eine Ansicht von oben auf den Riementrieb nach 1, und in

3 eine schematische Ansicht einer Fahrzeuglenkung mit einem Riementrieb nach den 1 und 2.

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 F_Lager1 und F_Lager2 in den Lagern der Riemenscheiben 1 und 2.

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.

Vielmehr wird an dem montierten Riemen 3 im Betrieb die Kraft F_TrumIst im Riementrum ermittelt. Diese kann entweder unmittelbar gemessen werden oder aber z. B. aus einer der Lagerkräfte F_Lager1 und F_Lager2 bestimmt werden. Wesentlich ist, dass eine die tatsächliche Kraft F_TrumIst im Riementrum repräsentierende Größe gewonnen wird.

Diese wird zu einer Soll-Riementrumkraft F_TrumSoll 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.

Da der Riemen 3 vorzugsweise im montierten Zustand beschnitten wird, lassen sich über die Riemenbreite b die Lagerkräfte F_Lager1 und F_Lager2 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.

Die richtige Riemenbreite b wird vorzugsweise nach einer einfachen, linearen Beziehung bestimmt, nämlich: b = a·F_TrumIst/F_TrumSoll wobei a die ursprüngliche Riemenbreite bei der Montage, b die gesuchte Riemenbreite des abgestimmten Riemens, F_TrumIst die gemessene Riementrumkraft und F_TrumSoll eine vorgegebene Soll-Riementrumkraft repräsentiert.

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.

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.

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.

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.

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.

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