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Die Erfindung betrifft eine Lagerungsvorrichtung zur Lagerung einer Schnecke eines Lenkgetriebes, insbesondere für eine Kraftfahrzeuglenkung, mit einem in einem Innenring angeordneten Lager, wobei der Innenring mittels eines Steges an einen in einem Gehäuse angeordneten Außenring angebunden ist, und einem auf das Lager drückenden Federelement und ein Lenkgetriebe.
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Aus der
DE 10 2005 035 020 A1 ist eine gattungsgemäße Lagerungsvorrichtung mit einem radial bewegliches Loslager für eine Welle eines Getriebes bekannt, das in einer Aufnahme des Getriebes angeordnet ist. Die Welle trägt die Schnecke des als Schneckengetriebe ausgebildeten Getriebes. Das Loslager ist als Wälzlager ausgebildet, dessen Außenring in einem Innenring einer Schwenkbuchse gehalten ist. Der Innenring der Schwenkbuchse ist über ein Stützelement mit einem, den Innenring umgebenen Stützring schwenkbar verbunden. Das Loslager wird durch eine Anpresseinrichtung in radialer Richtung mit einer Anpresskraft beaufschlagt. Durch diese Anpresskraft wird die Schnecke in ein Schneckenrad gepresst.
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Die gattungsgemäße Lagerungsvorrichtung hat die Aufgabe, die Geräuschentwicklung bei Lenkbewegungen zu reduzieren. Die Geräuschentwicklung entsteht bei einem Zahnflankenwechsel zwischen einer Schnecke und einem in die Schnecke eingreifenden Schneckenrad, wenn zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad ein zu großes Spiel existiert. Zur Reduzierung der Geräuschentwicklung dienen das auf das Lager drückende Federelement und ein Federdämpfer. Der Federdämpfer muss bisher zur optimalen Reduzierung des Spiels zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad während des Montagevorgangs in das Gehäuse eingeschraubt und vom Montagepersonal manuell eingestellt werden. Zur Einstellung des Federdämpfers muss in das Gehäuse des Lenkgetriebes eine Gewindebohrung eingearbeitet werden. Insgesamt betrachtet erfordert die bisherige Lösung zur Reduzierung des Spiels zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad einen verhältnismäßig hohen Fertigungs- und Montageaufwand.
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Die Erfindung hat deshalb die Aufgabe eine gattungsgemäße Lagerungsvorrichtung dahingehend zu verbessern, dass der Fertigungs- und Montageaufwand deutlich verringert wird.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Lagerungsvorrichtung der eingangs genannten Art, bei der erfindungsgemäß das Federelement, der Innenring und der Außenring als ein Zweikomponentenspritzgussteil hergestellt sind.
Die bisher erforderliche Gewindebohrung kann entfallen. Folglich werden durch die erfindungsgemäße Lösung der Fertigungs- und der Montageaufwand deutlich reduziert.
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Die Federkennlinie des Federelements kann einen Bereich einer geringeren Federrate, in dem die Federkennlinie eine geringere Steigung aufweist, und einen Bereich einer größeren Federrate, in dem die Federkennlinie eine größere Steigung aufweist, besitzen. Vorzugsweise weist die Federkennlinie des Federelements zu Anfang den Bereich mit der geringen Steigung auf, an den sich der Bereich mit der größeren Steigung anschließt. Dieser Bereich wird wirksam, wenn das Federelement stärker verformt wird. Das Federelement reduziert im Bereich der geringeren Federrate das Spiel zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad, wobei die Reibung zwischen der Schnecke und dem Schneckenrad gering ist. Im Bereich der höheren Federrate wird das bei der Lenkbewegung erzeugte unerwünschte Geräusch durch das Federelement reduziert.
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Das Federelement kann aus einem Elastomer hergestellt werden. Das mittels des Elastomers gefertigte Federelement wird nach dem Einbau zunächst stark zusammengepresst. Elastomere Werkstoffe haben jedoch die Eigenschaft, dass sie bei einer hohen Druck- oder Zugbeanspruchung zum Kriechen neigen, wodurch sich die von dem Elastomer aufgebrachte Reaktionskraft reduziert. Folglich verringert sich in Folge des Kriechvorganges schon bald nach dem Einbau des Federelements die von ihm erzeugte Federkraft, so dass sich die Reibung zwischen einer Schnecke und einem Schneckenrad erwünschterweise ebenfalls reduziert. Durch die Verwendung des elastomeren Werkstoffes entfallen die bisher erforderlichen Einstellarbeiten des Federelements, da sich die optimalen Druckkräfte des Federelements aufgrund des Kriechvorganges von alleine einstellen. Folglich können zukünftig auch die Gewindebohrung im Gehäuse des Lenkgetriebes und ein Federdämpfer zur Einstellung des Spiels zwischen Schnecke und Schneckenrad entfallen.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Federelement aus einem Metall hergestellt werden. Im Gegensatz zu einem Elastomer, das eine progressive Federkennlinie aufweist, weist ein metallischer Werkstoff eine lineare Federkennlinie auf, die folglich im Betrieb eine geringere Steigung als der elastomere Werkstoff aufweist und somit abhängig von den jeweiligen Gegebenheiten zu bevorzugen sein kann.
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Für die Herstellung des Federelements können Werkstoffe mit unterschiedlichen Federkennlinien miteinander kombiniert werden. So ist es grundsätzlich auch möglich, dass das Federelement einen elastomeren und einen metallischen Werkstoff aufweist, um die erwähnten unterschiedlichen Federraten zu realisieren. Selbstverständlich können aber auch ausschließlich elastomere Werkstoffe miteinander kombiniert werden.
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Neben der Kombination verschiedener Werkstoffe zur Herstellung des Federelements können alternativ oder zusätzlich auch noch unterschiedliche konstruktive Ausgestaltungen des Federelements vorgesehen werden, um das Federelement mit unterschiedlichen Federkennlinien auszustatten. So kann das Federelement einen Bodenbereich größerer Dicke und einen daran angrenzenden Randbereich geringerer Stärke aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, dass das Federelement einen Bodenbereich größerer Dicke und einen daran angrenzenden Kopfbereich geringerer Stärke aufweist.
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Der Außenring kann eine Bohrung aufweisen, in den das Federelement einsteckbar ist. Somit weist das Federelement einen sicheren Sitz auf.
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Aus demselben Grund kann der Innenring ebenfalls eine Bohrung aufweisen.
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Ebenfalls aus Gründen eines sicheren Sitzes des Federelements, kann sich das Federelement auf dem Innenring abstützen. Ferner drückt das Federelement aufgrund seiner Pressung gegen den Innenring die Schnecke gegen das Schneckenrad.
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Das Elastomer kann ein thermoplastisch verarbeitbares oder ein vernetzbares Elastomer sein. Das thermoplastisch verarbeitbare Elastomer ist spritzgiesbar und preisgünstig, wohingegen das vernetzbare Elastomer eine geringere Kriechneigung aufweist. Selbstverständlich kann auch ein thermoplastisch verarbeitbares Elastomer mit einem vernetzbaren Elastomer kombiniert werden.
In einem anderen Ausführungsbeispiel wird der, Innenring und der Außenring aus einem Metallblech gefertigt und das Federelement auf das Metallblech aufvulkanisiert. Zusätzlich zu dem Federelement können auch ein Anschlagelement und der Steg aus einem Elastomer gefertigt werden. Diese lassen sich dann ebenfalls zusammen mit dem Federelement, dem Innenring und dem Außenring als ein Zweikomponentenspritzgussteil herstellen. Sowohl das Anschlagelement als auch der Steg können jedoch auch auf den Innenring und/oder den Außenring aufvulkanisiert werden, wenn der Innenring und/oder der Außenring aus einem Metallblech gefertigt sind.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Lenkgetriebe für eine Kraftfahrzeuglenkung, das erfindungsgemäß eine Lagerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lagerungsvorrichtung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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Im Einzelnen zeigen:
- 1 eine Schnittansicht durch ein Lenkgetriebe;
- 2 eine zweite Schnittansicht durch das Lenkgetriebe aus 1;
- 3 eine zweite Ausführungsform eines Federelements;
- 4 eine dritte Ausführungsform des Federelements.
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1 zeigt ein Lenkgetriebe 10 mit einer Schnecke 11 und einem in die Schnecke 11 eingreifenden Schneckenrad 12. Die Schnecke 11 ist mit einem Lager 13 und einem Lager 10 gelagert. Das Lager 13, das ein Festlager ist, weist einen konvex gewölbten Lageraußenring 15 auf, so dass die Schnecke 11 um das Lager 13 eine auf- und abschwingende Hin- und Herbewegung ausführen kann.
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Das Lager 14, das einen Lageraußenring 28 aufweist, ist von einem Innenring 20 umgeben (siehe 2). Der Innenring 20 ist mittels eines Steges 21 an einen Außenring 22 angebunden, wobei der Außenring 22 in einem Gehäuse 23 angeordnet ist. Aufgrund dieser Anordnung, insbesondere aufgrund des Steges 21, kann das Lager 14 entsprechend der Hin- und Herbewegung der Schnecke 11 auf- und abschwingen. Der Steg 21 ist vorzugsweise aus einem Elastomer gefertigt, um die schwingende Bewegung über einen sehr langen Zeitraum zuverlässig ausführen zu können. Gegenüber von dem Steg 21 ist ein Anschlagelement 24, das vorzugsweise ebenfalls aus einem Elastomer hergestellt ist, vorgesehen.
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Oberhalb des Anschlagelements 24 ist ein Federelement 25 angeordnet, das auf den Innenring 20 und somit auf das Lager 14 drückt. Durch den Druck des Federelements 25 auf das Lager 14 wird die Schnecke 11 gegen das Schneckenrad 12 gedrückt, wodurch ein Spiel zwischen dem Schneckenrad 12 von der Schnecke 11 und auch unerwünschte Geräusche, die durch einen Zahnflankenwechsel bei der Schnecke 11 und dem Schneckenrad 12 resultieren, während einer Lenkbewegung reduziert werden.
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Das Federelement 25 weist einen Bodenbereich 26 größerer Dicke und einen Randbereich 27 geringerer Stärke auf. Der Randbereich 27 mit der geringeren Stärke verleiht dem Federelement 25 eine geringere Federrate, wohingegen der Bodenbereich mit der größeren Dicke dem Federelement 25 eine höhere Federrate verleiht. Somit weist das Federelement 25 zwei unterschiedliche Federraten auf, die abhängig von der jeweiligen Pressung des Federelements 25 zum Tragen kommen.
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Aufgrund der auf- und abschwingenden Bewegung der Schnecke 11 drückt das Federelement 25 unterschiedlich stark auf das Lager 14. Bei einer geringeren Pressung des Federelements 25 entfaltet der die geringere Federrate aufweisende Randbereich 27 seine Wirkung, wodurch das Spiel zwischen der Schnecke 11 einem Schneckenrad 12 reduziert wird. Bei einer stärkeren Pressung des Federelements 25 entfaltet hauptsächlich der die höhere Federrate aufweisende Bodenbereich 26 seine Wirkung, so dass die unerwünschten Geräusche beim Zahnflankenwechsel reduziert werden.
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3 zeigt ein Federelement 30 mit einem dickeren Bodenbereich 31 und einem dünneren Randbereich 32, wobei der Übergangsbereich zwischen dem Bodenbereich 31 und dem Randbereich 32 von einem Wulst 33 umgeben ist. Durch diese spezielle geometrische Form erhält das Federelement 30 eine charakteristische Federkennlinie, die ebenfalls zwei unterschiedliche Federraten aufweist. Der Randbereich 32 weist eine geringere Federrate auf als der Bodenbereich 31. Da der Randbereich 32 jedoch eine kleinere Öffnung umschließt als der Randbereich 27 des Federelements 25 (siehe 2), weist das Federelement 30 im Randbereich 32 eine höhere Federrate auf als das Federelement 25 im Randbereich 27. Der Wulst 33 weist ebenfalls eine bestimmte Federrate auf, die größer ist als die Federrate im Randbereich 32. Ferner weist der Bodenbereich 31 des Federelements 30 eine größere Dicke auf als der Bodenbereich 26 des Federelements 25 (siehe 2), so dass das Federelement 25 im Bodenbereich 31 ebenfalls eine höhere Federrate aufweist als das Federelement 30 im Bodenbereich 31. Durch die spezielle Gestaltung der Federelemente 25, 30 und 40 werden spezielle Federkennlinien erzeugt, um das Spiel zwischen der Schnecke 11 und dem Schneckenrad 12 und die Geräuschreduzierung zu optimieren. Weitere, hier nicht dargestellte Ausgestaltungen der Federelemente sind selbstverständlich möglich.
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4 zeigt ein Federelement 40, das sich vom Federelement 30 durch einen kompakten Kopfbereich 41 unterscheidet. Der kompakte Kopfbereich 41 verleiht dem Federelement 40 eine höhere Federrate als der Randbereich 32 des Federelements 30.
