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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Lenkgetriebe in einem Lenksystem
eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Derartige
Lenkgetriebe weisen im Übertragungsweg
zwischen der Lenkwelle, die den vom Fahrer gewünschten Fahrerlenkwinkel überträgt, und den
lenkbaren Rädern
des Fahrzeuges ein Lenkgetriebe auf, in welchem die Drehbewegung
der Lenkwelle in eine die Räder
beaufschlagende Stellbewegung umgesetzt wird. Bei Lenksystemen mit
elektromotorischer Servounterstützung
wird das Unterstützungsmoment über das
Lenkgetriebe in das Lenksystem eingespeist.
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Bedingt
durch Verschleiß,
Wärmedehnung und
Fertigungstoleranzen kann im Lenkgetriebe Spiel entstehen, das zu
einer unerwünschten
Geräuschentwicklung
führt.
Beispielsweise ergeben sich bei einem Zahnflankenspiel insbesondere
bei hoher Dynamik und wechselnder Rotationsrichtung unerwünschte Klappergeräusche. Auch
durch Lagerspiel eines Loslagers können derartige Geräusche entstehen.
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Man
ist daher bestrebt, die beweglichen Teile im Getriebe möglichst
spielfrei zu halten. Zugleich ist jedoch zur Minimierung der Reibung
auf eine geringe Belastung durch äußere Kräfte zu achten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen konstruktiven
Maßnahmen
ein Lenkgetriebe reibungsarm und mit geringem Spiel auszugestalten.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Unteransprüche
geben zweckmäßige Weiterbildungen
an.
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Das
erfindungsgemäße Lenkgetriebe
wird in Lenksystemen von Kraftfahrzeugen eingesetzt und befindet
sich im Übertragungsweg
zwischen Lenkwelle und lenkbaren Rädern des Fahrzeuges. Im Lenkgetriebe
befindet sich mindestens ein Loslager, bestehend aus einem beweglichen
Loslagerteil, das in einer gehäuseseitigen
Lagerstelle aufgenommen ist. Die Lagerstelle im Getriebegehäuse weist
eine Gleitbuchse für
das Loslagerteil auf, wobei auf Grund der Bewegungsmöglichkeit
des Loslagerteils in der Gleitbuchse grundsätzlich das Problem eines Lagerspiels
zwischen Loslagerteil und Innenseite der Gleitbuchse besteht. Zur
Reduzierung bzw. Eliminierung des Loslagerspiels ist eine Verstelleinrichtung
im Getriebegehäuse
angeordnet, die in Kontakt mit der Außenseite der Gleitbuchse steht
und diese mit einer Radialkraft beaufschlagt. Die Verstelleinrichtung
erlaubt das variable Erzeugen einer auf die Gleitbuchse radial nach
innen gerichteten Kraft, wodurch eine zumindest geringfügige Verformung
der üblicherweise aus
Metall gefertigten Gleitbuchse erreicht wird. Die im unbelasteten
Zustand ring- bzw. kreisförmige Gleitbuchse
wird durch die Kraftbeaufschlagung geringfügig verformt, wodurch die Innenseite
der Gleitbuchse einen nicht-runden Querschnitt einnimmt und die
Innenwand der Gleitbuchse bis zum Kontakt an der Außenseite
des Loslagerteils angenähert
wird, so dass das Loslagerspiel eliminiert wird.
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Die
Verstelleinrichtung ist beispielsweise als Verstellschraube oder
als Gewindestift ausgeführt, die
bzw. der im Getriebegehäuse
aufgenommen und deren bzw. dessen Position im Getriebegehäuse einstellbar
ist. Die Verstellschraube bzw. der Gewindestift ist in das Getriebegehäuse eingeschraubt
und kann manuell in Radialrichtung auf die Gleitbuchse verstellt
werden. Die Wirkrichtung der Verstelleinrichtung verläuft radial,
wobei die Wirklinie vorzugsweise die Achse der Gleitbuchse schneidet.
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Es
kann zweckmäßig sein,
in die Wandung der Gleitbuchse einen oder mehrere Schlitze oder sonstige
Ausnehmungen einzubringen, um die elastische Verformbarkeit der
Wandung der Gleitbuchse zu erhöhen,
so dass bereits eine geringere Verstellkraft der Verstelleinrichtung
ausreicht, um eine gewünschte
Verformung der Gleitbuchse zu erreichen. Grundsätzlich kann aber auf derartige
Ausnehmungen auch verzichtet werden, in diesem Fall ist die Wandung
der Gleitbuchse ohne derartige Ausnehmungen oder Schlitze ausgebildet.
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In
der Gleitbuchse ist vorzugsweise ein Kontaktring angeordnet, der
insbesondere aus Kunststoff besteht und bevorzugt in den Kontaktring
eingespritzt wird. Zur verbesserten Haftung können in die Gleitbuchse Ausnehmungen
für den
Kontaktring eingebracht sein, die mit dem Material des Kontaktringes ausgefüllt werden.
Derartige Ausnehmungen verbessern außerdem die Verformbarkeit der
Gleitbuchse.
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Der
Kontaktring weist vorteilhafterweise eine nicht-runde Querschnittsgestalt
auf, wobei der Innenquerschnitt des Kontaktrings zweckmäßigerweise quer
zur Kraftrichtung der Verstelleinrichtung länglich ausgebildet ist. Die
Verstelleinrichtung wirkt demnach über die Gleitbuchse auf die
Schmalseite des Kontaktringes. Grundsätzlich kommt aber auch ein kreisrunder
Querschnitt des unbelasteten Kontaktringes in Betracht oder eine
in Wirkrichtung der Verstelleinrichtung längliche Querschnittsgestalt.
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Des
Weiteren kann es zweckmäßig sein,
im Getriebegehäuse
eine Justiereinrichtung vorzusehen, die zusätzlich zu der Verstelleinrichtung
angeordnet ist und in unmittelbarem Kontakt mit der Außenseite
des Loslagerteils steht. Über
die Justiereinrichtung kann eine zusätzliche Radialkraft erzeugt werden,
die jedoch im Unterschied zu der Verstelleinrichtung nicht auf die
Gleitbuchse wirkt, sondern direkt auf die Wandung des Loslagerteils.
Dadurch wird das Loslagerteil in Richtung der Kraftbeaufschlagung in
den Sitz in der Gleitbuchse gepresst, so dass in Wirkrichtung der
Justiereinrichtung ebenfalls ein Loslagerspiel reduziert oder eliminiert
wird. Gegebenenfalls wird auch ein zusätzliches Spiel, welches innerhalb
des Loslagerteils zwischen beweglichen und unbeweglichen Teilen
des Loslagerteils entsteht, durch eine geringfügige Verformung des Loslagerteils
aufgrund der Radialkraft der Justiereinrichtung reduziert oder eliminiert.
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Die
Wirkrichtungen der Justiereinrichtungen und der Verstelleinrichtung
liegen bevorzugt senkrecht zueinander, so dass zum einen eine unmittelbare
radiale Kraftbeaufschlagung des Loslagerteils in einer ersten Radialrichtung über die
Justiereinrichtung erfolgt und zum andern eine indirekte radiale Kraftbeaufschlagung
durch die Verstelleinrichtung, welche in der zweiten Radialrichtung
auf die Außenseite
der Gleitbuchse wirkt und diese zumindest geringfügig verformt.
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Die
Justiereinrichtung ist bevorzugt mit einer radialen Verstellschraube
versehen, deren Radialposition – bezogen
auf die Lagerachse des Loslagerteils – im Getriebegehäuse des
Lenkgetriebes verstellbar ist. Die Verstellschraube wirkt direkt
oder indirekt auf die Wandung des Loslagerteils und bewirkt dadurch
die radiale Kraftbeaufschlagung, über die das Loslagerteil in
den Sitz in der Lagerstelle gepresst wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung umfasst die Justiereinrichtung ein Kontaktteil,
das in unmittelbarem Kontakt zur Wandung des Loslagerteils steht.
In Kombination mit der Justierschraube ist vorgesehen, dass die
Verstellschraube das Kontaktteil beaufschlagt und das Kontaktteil
in Berührung
mit dem Loslagerteil steht, so dass die Justierschraube selbst keinen
direkten Kontakt mit dem Loslagerteil hat, sondern dieses über das
Kontaktteil mit der radialen Kraft beaufschlagt. Die Zweiteilung
mit der Justierschraube einerseits und dem Kontaktteil andererseits
bietet den weiteren Vorteil, dass zwischen Justierschraube und Kontaktteil
ein Federelement eingesetzt werden kann, wodurch der Justiereinrichtung eine
sich selbst einstellende Funktion zukommt. Entsteht beispielsweise
während
des laufenden Betriebes auf Grund von Vibrationen, Stößen oder
dergleichen ein Spiel zwischen dem Loslagerteil und der aufnehmenden
Lagerstelle, so wird dieses durch die permanent wirkende Kraft des
Lagerelementes sofort kompensiert, da das Loslagerteil mit der Federkraft
in die Lagerstelle gepresst wird. In dieser Ausführung stellt die Verstellschraube
den Fußpunkt
für das
Federelement dar, dessen radialer Abstand zum Loslagerteil über eine
Verstellung der Schraube eingestellt werden kann, wodurch direkt
Einfluss auf die wirkende Federkraft genommen werden kann. Die Justierschraube
erlaubt ein regelmäßiges Nachjustieren, wobei
das Federelement für
eine permanente Kraftbeaufschlagung sorgt.
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Grundsätzlich ist
es aber auch möglich,
auf ein Federelement in der Justiereinrichtung zu verzichten und
die Kraftbeaufschlagung des Loslagerteils allein über die
Position der Justierschraube oder eines sonstigen Stellelementes
der Justiereinrichtung zu bewerkstelligen. Möglich ist aber auch eine Ausführung ohne
Justierschraube und nur mit einem Federelement, das ein Kontaktteil
an die Wandung des Loslagerteils drückt. In diesem Fall entfällt zwar die
Möglichkeit
einer Nachjustierung des Fußpunktes des
Federelementes, so dass im Fall eines Nachlassens der Federwirkung
das Federelement ersetzt werden muss.
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen,
der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 in
schematischer Darstellung ein Lenksystem in einem Kraftfahrzeug;
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2 einen
Schnitt durch ein Lenkgetriebe des Lenksystems in Bereich eines
Loslagers.
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Das
in 1 dargestellte Lenksystem 1 umfasst als
Lenkhandhabe ein Lenkrad 2, über den ein vom Fahrer vorgegebener
Lenkradwinkel δL in das Lenksystem eingespeist wird, eine
mit dem Lenkrad 2 verbundene Lenkwelle 3, ein
Lenkgetriebe 6 sowie ein Lenkgestänge 7, über das
in den lenkbaren Vorderrädern 8 ein
Radlenkwinkel δV eingestellt wird. Das Lenkgetriebe 6 ist
mit einer Lenkkraftunterstützungseinrichtung 9 versehen,
die beispielhaft als Elektromotor 9 ausgeführt ist;
in diesem Fall handelt es sich um ein elektromotorisch unterstütztes Lenksystem
(EPS).
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Das
Lenksystem 1 kann ggf. als aktives Lenksystem ausgestattet
sein und ein Überlagerungsgetriebe 4 in
der Lenkwelle 3 umfassen, mit dessen Hilfe dem vom Fahrer
vorgegebenen Lenkwinkel δL ein Überlagerungslenkwinkel δM zum
resultierenden Lenkwinkel δL' überlagert
wird, der als Eingangsgröße in das
Lenkgetriebe 6 eingeht. Dem Überlagerungsgetriebe 4 ist
ein elektrischer Stellmotor 5 zugeordnet. Auf das Überlagerungsgetriebe 4 einschließlich Stellmotor 5 kann
aber auch verzichtet werden; in diesem Fall erhält man ein passives Lenksystem,
das lediglich mit der Lenkkraftunterstützungseinrichtung 9 ausgestattet
ist.
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Wie
der Schnittdarstellung durch das Lenkgetriebe 6 gemäß 2 zu
entnehmen, ist in einem Getriebegehäuse 10 des Lenkgetriebes
eine Lagerstelle 11 ausgebildet, die aus einer im Getriebegehäuse 10 fest
verankerten Gleitbuchse 12 und einem in der Gleitbuchse 12 aufgenommenen
Kontaktring 13 besteht. In der Lagerstelle 11 ist
ein Loslagerteil 14 aufgenommen, das einen außen liegenden
Loslagerring 15 mit einem über Wälzkörper 17 drehbar gelagerten
Innenring 16 umfasst. Der Loslagerring 15 liegt
auf Kontakt zu dem Kontaktring 13, der Bestandteil der
Lagerstelle 11 ist.
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Das
Lenkgetriebe 6 ist mit einer Justiereinrichtung 18 ausgestattet, über die
das Loslagerteil 14 in die Lagerstelle 11 gepresst
wird. Die Justiereinrichtung 18 beaufschlagt den Loslagering 15 des
Loslagerteils 14 mit einer Radialkraft, die radial zur
Lagerlängsachse
verläuft
und diese schneidet. Die Justiereinrichtung 18 umfasst eine
Justierschraube 19, ein Kontaktteil 20, das in
einem Sitz 21 radial verstellbar gehalten ist, ein Federelement 22 sowie
ein Übertragungsteil 22.
Die Verstellrichtung sowohl der Verstellschraube 19 als
auch des Übertragungsteils 22 und des
Kontaktteils 20 verläuft
in Radialrichtung, ebenso die Wirkrichtung des Federelementes 22.
Die Justierschraube 19 ist gegenüber dem Getriebegehäuse 10 radial
verstellbar gehalten. Das Übertragungsteil 23 hält das Kontaktteil 20 und überträgt die Kraft
des Federelementes 23, das zwischen Justierschraube 19 und Übertragungsteil 23 angeordnet
ist. Das Kontaktteil 20 liegt auf Kontakt zur Außenseite
des Loslagerrings 15 und beaufschlagt diesen mit einer
Radialkraft. Die auf den Loslagerring 15 wirkende Radialkraft
wird zum einen bestimmt durch das Federelement 22 und zum
andern durch die radiale Position der Justierschraube 19,
die den Fußpunkt
des Federelementes 22 festlegt.
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Der
Kontaktring 13 in der Lagerstelle 11 besitzt einen
nicht-runden Innenquerschnitt, der in Radialrichtung – in Wirkrichtung
der Justiereinrichtung 18 – eine längliche Form besitzt. Dadurch
kann das Loslagerteil 14 in Wirkrichtung der Justiereinrichtung 18 geringfügig verschoben
werden, wobei ein Flankenkontakt quer zur Wirkrichtung der Justiereinrichtung
zwischen der Innenseite des Kontaktrings 13 und der äußeren Mantelfläche der
Gleitbuchse besteht. Dadurch wird Spiel zwischen dem Loslagerring 15 und
dem Sitz in der Lagerstelle 11 reduziert bzw. eliminiert.
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Im
Getriebegehäuse 10 ist
zusätzlich
zur Justiereinrichtung 18 eine Verstelleinrichtung 30 vorgesehen,
die als Verstellschraube 31 ausgeführt ist, welche verstellbar
im Getriebegehäuse
gehalten ist. Die Verstellschraube 31 weist beispielsweise
ein Feingewinde auf und kann durch Rotation an die Lagerstelle 11 translatorisch
angenähert
bzw. von dieser entfernt werden; die Betätigung der Verstellschraube
erfolgt vorzugsweise auf manuellem Wege.
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Die
Verstelleinrichtung 30 wirkt ebenso wie die Justiereinrichtung 18 in
Radialrichtung und beaufschlagt die Außenseite der vorzugsweise aus
Metall bestehenden Gleitbuchse 12. Die Wirkrichtung der Verstellrichtung 30 verläuft senkrecht
zur Wirkrichtung der Justiereinrichtung 18.
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Die
Verstellschraube 31 der Verstelleinrichtung 30 liegt
auf Kontakt zur Außenseite
der Gleitbuchse 12 und beaufschlagt diese mit einer radial zum
Zentrum der Gleitbuchse gerichteten Kraft. Auf diese Weise ist es
möglich,
durch geringfügige
Verformung der Gleitbuchse 12 einschließlich des darin aufgenommenen
Kontaktrings 13 ein eventuell bestehendes Loslagerspiel
zwischen der Außenwand des
Loslagerrings 15 und der Innenwand des Kontaktrings 13 zu
reduzieren bzw. zu eliminieren. Der Einbauraum des Loslagerteils 14 kann
auf diese Weise bis auf einen spielfreien Zustand eingeengt werden. Da
zugleich eine direkte Kraftbeaufschlagung des Loslagerteils 14 durch
die Justiereinrichtung 18 senkrecht zur Wirkrichtung der
Verstelleinrichtung 30 erfolgt, ist eine Reduzierung von
Spiel des Loslagerteils in der Lagerstelle 11 in zwei senkrecht
zueinander stehende Richtungen gegeben.
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- 1
- Lenksystem
- 2
- Lenkrad
- 3
- Lenkwelle
- 4
- Überlagerungsgetriebe
- 5
- Stellmotor
- 6
- Lenkgetriebe
- 7
- Lenkgestänge
- 8
- Vorderrad
- 9
- Lenkkraftunterstützungseinrichtung
- 10
- Getriebegehäuse
- 11
- Lagerstelle
- 12
- Gleitbuchse
- 13
- Kontaktring
- 14
- Loslagerteil
- 15
- Loslagerring
- 16
- Innenring
- 17
- Wälzkörper
- 18
- Justiereinrichtung
- 19
- Justierschraube
- 20
- Kontaktteil
- 21
- Sitz
- 22
- Federelement
- 23
- Übertragungsteil
- 30
- Verstelleinrichtung
- 31
- Verstellschraube