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Die
Erfindung betrifft eine Gelenkanordnung für ein Fahrzeug, mit einem Gelenk,
welches ein Gelenkgehäuse
und einen relativ zu diesem bewegbar gelagerten Gelenkzapfen aufweist,
einer einen Hohlraum aufweisenden Stange, die mit dem Gelenk verbunden
ist, einem zwischen dem Gelenk und der Stange angeordneten Ringelement,
einem einen Innenraum begrenzenden Dichtungsbalg, in dem das Gelenk
zumindest teilweise angeordnet ist, und einer gasdurchlässigen Verbindung,
welche den Hohlraum der Stange mit dem Innenraum des Dichtungsbalgs verbindet.
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Derartige
Gelenkanordnungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden
z. B. für Zahnstangenlenkungen
verwendet, wobei der Dichtungsbalg zumindest einen Teil der Gelenkanordnung
vor Umwelteinflüssen
und Verschmutzungen schützt.
Bei Bewegungen der Zahnstange kann es innerhalb des Dichtungsbalgs
zu Druckschwankungen kommen, die über die gasdurchlässige Verbindung ausgeglichen
werden können.
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Aus
der
JP 5-37644 U ist
eine Verbindung zwischen einer hohlen Stange und einem Gehäuse bekannt,
wobei in die Wandung der Stange stirnseitig eine Nut eingebracht
ist. Ferner sind an der Innenwandung der Stange zwei einander gegenüberliegende
Nuten im Bereich eines Gewindes ausgebildet.
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Aus
der
DE 43 31 291 C1 ist
eine Gelenkverbindung mit einem Kugelgelenkgehäuse bekannt, dass einstückig mit
einem axialen Anschlusszapfen verbunden ist, der über ein
Außengewinde
verfügt und
in eine hohle Zahnstange mit einem entsprechenden Innengewinde eingeschraubt
ist. Die Zahnstange liegt nach ihrer Montage an einem Radialflansch
an, in den der Anschlusszapfen kugelgelenkgehäuseseitig übergeht. In den Anschlusszapfen sind
Entlüftungsnuten
eingebracht, die in den Radialflansch übergehen.
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Nachteilig
an dieser Lösung
ist, dass die radialen Bereiche der Entlüftungsnuten in der Stirnfläche des
Radialflanschs verlaufen, die auch gleichzeitig als Auflagefläche beim
Gelenkverpressen dienen kann. Durch die Entlüftungsnuten wird diese Fläche verringert,
was wiederum zu Einschränkungen
bei der Auslegung führt.
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Aus
der
JP 3-8066 U ist
ein Kugelgelenk bekannt, dessen Gehäuseboden einen axial abgesetzten
Flansch mit einem axial vorstehenden Zapfen aufweist, der in eine
hohle Stange eingreift. In den mit einer Schlüsselfläche versehenen Flansch sind
Radialnuten eingebracht, welche in Axialnuten übergehen, die in der Mantelfläche des
Zapfens ausgebildet sind.
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Aus
der
JP 63-104173 U ist
eine Gelenkanordnung mit einem Gelenk bekannt, dass mittels eines
Zapfens über
eine Schraubverbindung mit einer hohlen Stange verbunden ist. In
dem Zapfen ist eine in einem Gewinde verlaufende Axialnut ausgebildet, die
in eine in einem Radialflansch des Zapfens ausgebildete Radialnut übergeht,
wobei zwischen dem mit einer Schlüsselfläche versehenen Radialflansch und
der Stange ein Ringelement angeordnet ist.
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Nachteilig
an den letzten beiden Lösungen ist,
dass durch Nuten in Kombination mit Schlüsselflächen komplizierte Konturen
entstehen, an denen Grate oder erhöhter Werkzeugverschleiß auftreten können. Ferner
kann der Dichtungsbalg nach der
JP 63-1041 73 U an dem Ringelement hängen bleiben und
dadurch beschädigt
werden.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
die eingangs genannte Gelenkanordnung derart weiterzubilden, dass
Einschränkungen
bei der Auslegung reduzierbar und Nuten in Schlüsselflächen vermeidbar sind.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer
Gelenkanordnung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen
sind in den Unteransprüchen
gegeben.
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Die
erfindungsgemäße Gelenkanordnung
für ein
Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, weist ein Gelenk, welches
ein Gelenkgehäuse
und einen relativ zu diesem bewegbar gelagerten Gelenkzapfen umfasst,
eine einen Hohlraum aufweisende Stange, die mit dem Gelenk verbunden
ist, ein zwischen dem Gelenk und der Stange angeordnetes Ringelement, einen
einen Innenraum begrenzenden Dichtungsbalg, in dem das Gelenkgehäuse des
Gelenks sowie ein Teil des in dem Gelenkgehäuse bewegbar gelagerten Gelenkzapfens
angeordnet sind, und eine gasdurchlässige Verbindung auf, welche
den Hohlraum der Stange mit dem Innenraum des Dichtungsbalgs verbindet,
wobei zumindest ein Teil der gasdurchlässigen Verbindung von wenigstens
einer an bzw. in dem Ringelement ausgebildeten Nut gebildet ist,
die in den Innenraum des Dichtungsbalgs mündet.
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Da
erfindungsgemäß die gasdurchlässige Verbindung über die
in dem Ringelement ausgebildete Nut in den Innenraum des Dichtungsbalgs
mündet, ist
es vermeidbar, im Verbindungsbereich zwischen dem Gelenk und der
Stange Luftleitnuten in einer der Stange zugewandten Stirnfläche des
Gelenks auszubilden. Da ferner das Ringelement ein zwischen dem Gelenk
und der Stange angeordnetes, separates Bauelement bildet, ist es
ebenfalls vermeidbar, die gasdurchlässige Verbindung durch eine
Schlüsselfläche hindurch
treten zu lassen. Insbesondere ist das Ringelement in dem von dem
Dichtungsbalg begrenzten Innenraum angeordnet.
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Das
Ringelement weist einen Rand auf, der eine sich durch das Ringelement
hindurch erstreckende Ausnehmung umschließt. Dabei kann das Ringelement
als Ring oder als Hülse
ausgestaltet sein, die regelmäßig eine
größere Längserstreckung als
ein Ring aufweist. Bevorzugt ist das Ringelement aber als Ringscheibe
ausgebildet. Ferner kann das Ringelement eine runde oder kreisförmige Außenumfangskontur
aufweisen. Ebenfalls ist es möglich, dass
die sich durch das Ringelement hindurch erstreckende Ausnehmung
rund oder kreisförmig
ausgebildet ist.
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Die
Nut kann in die sich durch das Ringelement hindurch erstreckende
Ausnehmung münden. Insbesondere
ist die Nut in einer Stirnseite des Ringelements ausgebildet und
erstreckt sich bevorzugt von der inneren, durchgehenden Ringausnehmung bis
hin zur Mantelfläche
des Rings. Dabei kann die Nut in einer der Stange zugewandten Stirnseite
des Ringelements ausgebildet sein, so dass die gasdurchlässige Verbindung
möglichst
kurz gehalten wird. Ferner können
mehrere Nuten an dem Ringelement ausgebildet sein.
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Die
Stange kann mit dem Gelenkzapfen verbunden sein, so dass das Ringelement
zwischen der Stange und dem Gelenkzapfen angeordnet ist und z. B.
auf diesem sitzt. Bevorzugt ist die Stange jedoch mit dem Gelenkgehäuse verbunden,
wobei das Ringelement zwischen dem Gelenkgehäuse und der Stange angeordnet
ist und insbesondere mit dem Gelenkgehäuse und/oder der Stange in
Kontakt steht. Dabei kann das Ringelement mit einer dem Gelenkgehäuse zugewandten
Stirnseite an einer der Stange zugewandten Stirnseite des Gelenkgehäuses anliegen.
Ferner kann das Ringelement mit einer der Stange zugewandten Stirnseite
an einer dem Gelenkgehäuse
zugewandten Stirnseite der Stange anliegen.
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Das
Ringelement kann einen Außendurchmesser
aufweisen, der kleiner oder gleich dem Außendurchmesser des Gelenkgehäuses ist.
Insbesondere weist das Ringelement denselben Außendurchmesser wie die Stange
auf. Somit kann die Gefahr reduziert werden, dass der Dichtungsbalg
an dem Ring hängen
bleibt und dadurch beschädigt
wird.
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Die
der Stange zugewandte Stirnseite des Gelenkgehäuses kann an einem Gehäuseboden
vorgesehen sein, der insbesondere einstückig mit dem Gelenkgehäuse ausgebildet
ist. Ferner weist das Gelenkgehäuse
bevorzugt eine von einer Gehäusewandung
begrenzte Gehäuseausnehmung
auf, in welcher der Gelenkzapfen sitzt. Der Boden kann dabei einer
Gehäuseöffnung abgewandt
sein oder gegenüber
hegen, durch welche hindurch sich der in dem Gelenkgehäuse gelagerte
Gelenkzapfen aus dem Gelenkgehäuse
heraus erstreckt.
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Das
Gelenkgehäuse
weist bevorzugt einen insbesondere einstückig mit diesem ausgebildeten axialen
Zapfen auf, der in den Hohlraum der Stange eingreift. Das Ringelement
kann in diesem Fall auf den axialen Zapfen aufgeschoben sein bzw.
auf diesem sitzen, so dass sich der axialen Zapfen durch die in
dem Ringelement vorgesehene, durchgehende Ausnehmung hindurch erstreckt.
Bevorzugt ist der Zapfen mit einem Außengewinde versehen und in
die Stange eingeschraubt, die dafür insbesondere ein Innengewinde
aufweist, welches mit dem Außengewinde
ineinander greift. Der Zapfen kann mit dem Boden verbunden oder
einstückig
mit diesem ausgebildet sein.
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Die
gasdurchlässige
Verbindung weist bevorzugt wenigstens eine sich zumindest mittelbar
an die Nut anschließende
zweite Nut auf, die zumindest bereichsweise oder vollständig innerhalb
der Stange verläuft
und in den Hohlraum der Stange mündet.
Dabei stehen die beiden Nuten insbesondere innerhalb oder im Bereich
der in dem Ringelement ausgebildeten, durchgehenden Ausnehmung miteinander
gasdurchlässig
in Verbindung, wobei diese Ausnehmung oder ein Teil derselben zwischengeschaltet
sein kann.
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Die
zweite Nut kann an der Innenwandung der Stange ausgebildet sein.
Da das Gelenkgehäuse aber
bevorzugt den in den Hohlraum eingreifenden Zapfen aufweist, ist
die zweite Nut auch in dessen Mantelfläche ausbildbar. Die zweite
Nut erstreckt sich dabei z. B. von einem dem Gelenkgehäuse abgewandten,
insbesondere freien Ende des Zapfens bis hin zu dem Ringelement
oder darüber
hinaus. Sind das Gelenk und die Stange miteinander verschraubt,
verläuft
die zweite Nut bevorzugt im oder im Bereich des Außengewindes
des Zapfens oder des Innengewindes der Stange. Ferner können mehrere
Nuten an dem Zapfen und/oder an der Innenwandung der Stange ausgebildet
sein.
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Die
in dem Ringelement ausgebildete (erste) Nut und die zweite Nut verlaufen
insbesondere nicht parallel zueinander. Bevorzugt verläuft die
zweite Nut in Richtung bzw. parallel zu einer Längsrichtung der Stange (axiale
Richtung), wohingegen die erste Nut quer, insbesondere senkrecht
zu dieser Längsrichtung
verlaufen kann (radiale Richtung). Ferner ist ein spiralförmiger Verlauf
der ersten und/oder zweiten Nut möglich.
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Die
Stange kann mit einem Lenkgetriebe verbunden sein und mittels des
Lenkgetriebes bewegt werden, insbesondere in Längsrichtung der Stange verschoben
werden. Dabei ist die Stange bevorzugt als Zahnstange ausgebildet,
die zusammen mit dem Lenkgetriebe eine Zahnstangenlenkung bzw. ein Zahnstangenlenkgetriebe
bildet. Der Dichtungsbalg kann einerseits an dem Lenkgetriebe oder
an einem Gehäuse
des Lenkgetriebes und andererseits an dem Gelenkzapfen oder an einem
mit diesem verbundenen Koppelglied dichtend anliegen.
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Das
Gelenk ist bevorzugt ein Kugelgelenk, so dass der Gelenkzapfen als
Kugelzapfen ausgebildet ist, der mit seiner Gelenkkugel drehbar
und schwenkbar in dem Gelenkgehäuse
gelagert ist.
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Der
innerhalb der Stange ausgebildete Hohlraum verläuft insbesondere in deren Längsrichtung und
erstreckt sich bevorzugt bis hin zu der dem Gelenk zugewandten Stirnseite
der Stange. Innerhalb der Stange kann der Hohlraum axial begrenzt
bzw. als Sackloch ausgebildet sein. Alternativ kann sich der Hohlraum
durch die Stange hindurch erstrecken. Ferner können mehrere Hohlräume in der
Stange vorgesehen sein.
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Ebenfalls
ist es möglich,
dass die Stange mit einem zweiten Gelenk verbunden ist und sich
zwischen diesen beiden Gelenken erstreckt. Dabei kann zwischen den
Gelenken und der Stange jeweils ein Ringelement mit einer in den
Innenraum einmündenden
Nut angeordnet sein, wobei die beiden Gelenke insbesondere gleichartig
aufgebaut sind.
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Da
die hier beschriebenen Nuten Teil einer gasdurchlässigen Verbindung
sind oder diese bilden, handelt es sich bevorzugt um freie Nuten.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der Zeichnung
zeigen:
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1:
eine teilweise Schnittansicht einer Zahnstangenlenkung,
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2:
eine Schnittansicht eines Kugelgelenks für die Zahnstangenlenkung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung,
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3:
mehrere Nutprofile,
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4:
mehrere Nutverläufe
und
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5:
unterschiedliche Nutanzahlen.
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Aus 1 ist
eine teilweise Schnittansicht einer Zahnstangenlenkung 1 ersichtlich,
wobei in einem Gehäuse 2 eines
Lenkgetriebes 3 eine Zahnstange 4 gelagert ist,
die mittels des Lenkgetriebes 3 in Richtung und in Gegenrichtung
des Pfeils 5 verschiebbar ist. Die Zahnstange 4 weist
eine Ausnehmung 6 auf und ist an einem Ende mit einem Kugelgelenk 7 verbunden.
Das Kugelgelenk 7 weist ein Gelenkgehäuse 8 und einen in
diesem drehbar und schwenkbar gelagerten Kugelzapfen 9 auf,
der mit einer Gelenkkugel 18 (siehe 2) in einer
Gehäuseausnehmung 16 (siehe 2)
sitzt, die in dem Gelenkgehäuse 8 ausgebildet
und von einer Wandung 17 (siehe 2) des Gelenkgehäuses 8 begrenzt
ist. Dabei erstreckt sich der Kugelzapfen 9 durch eine
in dem Kugelgelenkgehäuse 8 vorgesehene Öffnung 19 (siehe 2)
aus diesem heraus, wobei außerhalb
des Kugelgelenkgehäuses 8 an
dem Kugelzapfen 9 ein Dichtungsbalg 10 mit einem
Ende dichtend anliegt. Mit seinem anderen Ende liegt der Dichtungsbalg 10 dichtend
an dem Gehäuse 2 des
Lenkgetriebes 3 an, so dass zwischen den beiden Enden des
Dichtungsbalgs 10 ein von diesem begrenzter Innenraum 11 ausgebildet
ist, in dem das Kugelgelenkgehäuse 8,
ein Endbereich der Zahnstange 4 sowie ein Teil des Kugelzapfens 9 angeordnet
sind. Die Längsachse
der Zahnstange 4 ist dabei mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichnet,
wobei der Pfeil 5 parallel zu bzw. in Richtung der Längsachse 12 verläuft.
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Wird
die Zahnstange 4 mittels des Lenkgetriebes 3 in
Gegenrichtung des Pfeils 5 verschoben, so wird der Dichtungsbalg 10 zusammengedrückt bzw.
gestaucht, was zu einem Druckanstieg der in dem Innenraum 11 des
Dichtungsbalgs 10 vorhandenen Luft führen kann. Wird hingegen die
Zahnstange 4 mittels des Lenkgetriebes 3 in Richtung
des Pfeils 5 verschoben, so wird der als Faltenbalg ausgebildete
Dichtungsbalg 10 gestreckt bzw. gedehnt, was zu einem Druckabfall
der in dem Innenraum 11 des Dichtungsbalgs 10 vorhandenen
Luft führen
kann. Damit derartige Druckschwankungen ausgeglichen werden können, weist
die Zahnstangenlenkung 1 eine gasdurchlässige Verbindung 13 (siehe 2) auf,
welche den Hohlraum 6 der Zahnstange 4 mit dem
Innenraum 11 des Dichtungsbalgs 10 luftdurchlässig verbindet.
Somit kann durch den Hohlraum 6 Luft aus dem Innenraum 11 abgeführt oder
Luft dem Innenraum 11 zugeführt werden. Erstreckt sich
der Hohlraum 6 nicht durch die Zahnstange 4 hindurch, kann
die Luft z. B. über
das Gehäuse 2 des
Lenkgetriebes 3 umgeleitet werden.
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Aus 2 ist
das Kugelgelenk 7 der Zahnstangenlenkung 1 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung in Schnittansicht ersichtlich, wobei der Hohlraum 6 über die
gasdurchlässige
Verbindung 13 mit dem außerhalb des Kugelgelenkgehäuses 8 angeordneten
Innenraum 11 des hier nicht dargestellten Dichtungsbalgs 10 luftdurchlässig verbunden
ist.
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Das
Gelenkgehäuse 8 weist
einen insbesondere einstückig
mit diesem ausgebildeten axialen Zapfen 20 auf, der mit
einem Außengewinde
versehen ist und in den Hohlraum 6 der Zahnstange 4 eingreift.
Dabei ist im Bereich des dem Kugelgelenk 7 zugewandten
Endes der Zahnstange 4 an deren Innenwandung ein Innengewinde
ausgebildet, welches in das Außengewinde
des Zapfens 20 eingreift. Somit sind das Kugelgelenkgehäuse 8 und
die Zahnstange 4 über
eine Schraubverbindung miteinander verbunden.
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Zwischen
dem Kugelgelenkgehäuse 8 und der
Zahnstange 4 ist ein insbesondere als Ringscheibe ausgebildeter
Ring 21 angeordnet, der auf den Zapfen 20 aufgeschoben
ist bzw. auf diesem sitzt, wobei der Ring 21 mit einer
dem Gelenkgehäuse 8 zugewandten
Stirnseite an dem Gelenkgehäuse 8 anliegt.
Ferner liegt der Ring 21 mit einer der Zahnstange 4 zugewandten
Stirnseite an der Zahnstange 4 an.
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Die
gasdurchlässige
Verbindung 13 weist wenigstens eine an der Mantelfläche des
Zapfens 20 ausgebildete Nut 14 und wenigstens
eine in dem Ring 21 ausgebildete Nut 15 auf, die
im Bereich bzw. in einer in dem Ring 21 ausgebildeten,
durchgehenden Ausnehmung 22 (siehe 4) mit der
Nut 14 luftdurchlässig
in Verbindung steht. Dabei erstreckt sich die insbesondere axial
verlaufende Nut 14 bevorzugt von einer der Zahnstange zugewandten Stirnseite
des Gelenkgehäuses 8 bis
hin zu einer dem Gelenkgehäuse 8 abgewandten Stirnseite
des Zapfens 20 und mündet
in die Ausnehmung 6 ein. Ferner verläuft die Nut 14 zumindest
abschnittsweise im bzw. im Bereich des Außengewindes des Zapfens 20.
Die wenigstens eine Nut 15 erstreckt sich insbesondere
von der Ringausnehmung 22 bis hin zur Außenmantelfläche des
Rings 21 und mündet
einerseits in die Ringausnehmung 22 und andererseits in
den Innenraum 11 des hier nicht dargestellten Dichtungsbalgs 10 ein.
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Alternativ
kann die wenigstens eine Nut 15 ausgehend von der Ringausnehmung 22 auch
im radialen Abstand zu der Außenumfangskontur
oder der Außenmantelfläche des
Rings 21 enden. In diesem Fall ist die Nut 15 als
begrenzte Nut ausgebildet, die sich in radialer Richtung über eine
Außenumfangskontur
einer Anlagefläche
hinaus erstrecken kann, mit welcher die Stange 4 an dem
Ring 21 anlegt. Somit endet die begrenzte Nut bevorzugt
zwischen der Außenumfangskontur
der Anlagefläche
und der Außenumfangskontur
des Rings.
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Die
wenigstens eine Nut 15 verläuft insbesondere in radialer
Richtung und kann dabei eine der aus 3 ersichtlichen
Nutprofilformen 23, 24, 25 oder 26 und/oder
einen der aus 4 ersichtlichen Nutverläufe aufweisen.
Insbesondere ist aus 4 ersichtlich, dass die Nut 15 gemäß einer
Abwandlung der Ausführungsform
auch spiralförmig
verlaufen kann. Ferner zeigt 5, dass
eine unterschiedliche Anzahl von Nuten 15 in dem Ringelement 21 ausbildbar
ist. Für
die wenigstens eine Nut 14 sind dabei die den 3, 4 und 5 entnehmbaren
Nutprofilformen, Nutverläufe
und/oder Nutanzahlen entsprechend möglich.
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Obwohl
nicht gezeigt, kann innerhalb der Ausnehmung 16 zwischen
der Gelenkkugel 18 und der Gehäusewandung 17 eine
Lagerschale angeordnet sein, in der die Gelenkkugel 18 gelagert
ist.
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- 1
- Zahnstangenlenkung/Gelenkanordnung
- 2
- Gehäuse des
Lenkgetriebes
- 3
- Lenkgetriebe
- 4
- Zahnstange
- 5
- Pfeil
- 6
- Ausnehmung
in Zahnstange/Hohlraum
- 7
- Kugelgelenk
- 8
- Kugelgelenkgehäuse
- 9
- Kugelzapfen
- 10
- Dichtungsbalg
- 11
- Innenraum
des Dichtungsbalgs
- 12
- Längsachse
der Zahnstange
- 13
- luftdurchlässige Verbindung
- 14
- axiale
Nut
- 15
- radiale
Nut
- 16
- Ausnehmung
in Gehäuse
- 17
- Gehäusewandung
- 18
- Gelenkkugel
- 19
- Öffnung in
Kugelgelenkgehäuse
- 20
- Zapfen
an Gelenkgehäuse
- 21
- Ring
- 22
- Ausnehmung
in Ring
- 23
- Nutprofil
- 24
- Nutprofil
- 25
- Nutprofil
- 26
- Nutprofil