DE102009019189A1 - Verschluss-Schraubverbindung, Zahnstangenlenkung und Verfahren zum Einstellen eines Druckstücks einer Zahnstangenlenkung - Google Patents

Verschluss-Schraubverbindung, Zahnstangenlenkung und Verfahren zum Einstellen eines Druckstücks einer Zahnstangenlenkung Download PDF

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Abstract

Eine Verschluss-Schraubverbindung umfasst eine Verschlussschraube (11) aus Kunststoff mit einem Außengewinde (12) und eine Gewindeöffnung (14) mit einem Innengewinde (13) an einem Gehäuse oder dergleichen, in die die Verschlussschraube (11) eingeschraubt ist. Um die Gewindeöffnung (14) ist mindestens eine Ausnehmung (15) vorgesehen. Material der Verschlussschraube (11) ist in die mindestens eine Ausnehmung (15) verlagert, so dass eine Relativverdrehung zwischen der Gewindeöffnung (14) und der Verschlussschraube (11) unterbunden wird. Hierdurch wird eine schnelle und einfache Möglichkeit für die Einstellung des Druckstückspiels an einer Zahnstangenlenkung geschaffen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Verschluss-Schraubverbindung, umfassend eine Verschlussschraube aus Kunststoff mit einem Außengewinde, und eine Gewindeöffnung mit einem Innengewinde an einem Gehäuse oder dergleichen, in die die Verschlussschraube eingeschraubt ist.
  • Derartige Verschluss-Schraubverbindungen werden beispielsweise an Zahnstangenlenkungen zum Einstellen eines Druckstücks eingesetzt. Das Druckstück ist im Bereich eines Lenkungsritzels angeordnet und drückt die Zahnstange gegen das Lenkungsritzel. Dabei stützt sich das Druckstück an einer Verschlussschraube ab, die es ermöglicht, das Spiel des Druckstücks einzustellen. Die Einstellung erfolgt bei der Montage der Lenkung. Ist das Spiel eingestellt, wird die Verschlussschraube gegenüber dem Lenkgetriebegehäuse fixiert.
  • Bekannte Verschlussschrauben zum Einstellen des Druckstücks bestehen aus metallischen Werkstoffen und sind damit schwer und teuer. Zum Arretieren wird die Verschlussschraube verstemmt.
  • Weiterhin existieren Verschlussschrauben aus Kunststoff, bei denen die Arretierung über ein zweites Bauteil erfolgt, welches mit der Verschlussschraube verschweißt wird. Auch diese Lösung ist aufwändig und teuer.
  • Vor diesem Hintergrund liegt Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine schnelle und einfache Möglichkeit für die Einstellung des Druckstückspiels an einer Zahnstangenlenkung zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Verschluss-Schraubverbindung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Verschluss-Schraubverbindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass um die Gewindeöffnung mindestens eine Ausnehmung vorgesehen ist und dass Material der Verschlussschraube in die Ausnehmung verlagert und durch dieses eine Relativverdrehung zwischen der Gewindeöffnung und der Verschlussschraube unterbunden ist.
  • Durch den Einsatz einer Verschlussschraube aus Kunststoff, welche ohne zusätzliche Bauteile zur Arretierung auskommt, wird eine einfache und prozesssicher handhabbare Schraubverbindung ermöglicht. Korrespondierende Ausnehmungen lassen sich an einem üblicherweise gusstechnisch hergestellten Gehäuse ohne Zusatzaufwand anformen.
  • Das Kunststoffmaterial der Verschlussschraube kann insbesondere durch Warmverprägen, Ultraschalleinwirkung oder dergleichen in die Ausnehmungen verbracht werden.
  • Im Vergleich zu Verschlussschrauben aus Metall bietet die erfindungsgemäße Lösung erhebliche Kosten- und Gewichtsvorteile.
  • Im Vergleich zu mehrteiligen Ausführungen ist die erfindungsgemäße Lösung erheblich weniger aufwändig.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Verschluss-Schraubverbindung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
  • Wie eingangs erläutert, eignet sich die erfindungsgemäße Verschluss-Schraubverbindung insbesondere zur Einstellung eines Druckstücks einer Zahnstangenlenkung. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Einsatzzweck beschränkt. Vielmehr können erfindungsgemäße Verschluss-Schraubverbindungen überall dort eingesetzt werden, wo eine einfache, leichtgewichtige Verschlusskappe benötigt wird die, aus welchen Gründen auch immer, in ihrer Lage zum Gegenstück fixiert werden muss.
  • Die obengenannte Aufgabe wird weiterhin gemäß Patentanspruch 15 durch ein Verfahren zum Einstellen der Vorspannung eines Druckstücks einer Zahnstangenlenkung mittels einer das Druckstück abstützenden Verschlussschraube gelöst, bei dem eine Verschlussschraube aus Kunststoff in eine Gewindeöffnung eines Lenkgetriebegehäuses eingeschraubt wird, bis an dem Druckstück ein vorgegebenes Spiel eingestellt ist, und anschließend mindestens ein Abschnitt der Verschlussschraube mit mindestens einer im Bereich der Gewindeöffnung ausgebildeten Ausnehmung in Eingriff gebracht wird, wobei Kunststoffmaterial der Verschlussschraube in die Ausnehmung gelangt und eine Relativverdrehung zwischen der Verschlussschraube und der Gewindeöffnung hindert.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
  • 1 eine Schnittansicht einer Zahnstangenlenkung im Bereich des Eingriffs eines Lenkungsritzels mit einer Zahnstange,
  • 2 eine Außenansicht einer in ein Lenkungsgehäuse eingeschraubten Verschlussschraube,
  • 3 eine Ansicht auf eine Gewindeöffnung am Lenkungsgehäuse zur Aufnahme der Verschlussschraube, und in
  • 4 einen Schnittansicht der Verschluss-Schraubverbindung zwischen der Verschlussschraube und der Gewindeöffnung des Lenkungsgehäuses, wobei in der oberen Schnitthälfte die Verschlussschraube mit einer Ausnehmung am Lenkungsgehäuse warmverprägt ist.
  • Die erfindungsgemäße Verschluss-Schraubverbindung wird nachfolgend beispielhaft anhand einer Zahnstangenlenkung erläutert. Letztere ist in 1 im Schnitt dargestellt. Durch ein Lenkungsgehäuse 1 erstreckt sich eine Zahnstange 2, die mit einem Lenkungsritzel 3 in Eingriff steht. Dabei ist die Zahnstange 2 durch ein Druckstück 4 gegen das Lenkungsritzel 3 gedrückt. Das Druckstück 4 stützt sich seinerseits gegen eine Verschlussschraube 11 ab, die am Lenkungsgehäuse 1 festgelegt ist. Über die Einschraubetiefe der Verschlussschraube 11 im Lenkungsgehäuse 3 lässt sich das Spiel des Druckstücks 4 und damit das Spiel zwischen der Zahnstange 2 und dem Lenkungsritzel 3 kontrolliert einstellen. Zwischen dem Druckstück 4 und der Verschlussschraube 11 ist eine Feder 5 eingegliedert, welche das Druckstück 4 und die Verschlussschraube 11 auseinanderdrückt. Die Verschlussschraube 11 bildet innenseitig eine Ausnehmung 6 zur Abstützung der Feder 5 aus.
  • Die Schraubverbindung 10 zwischen der Verschlussschraube 11 und dem Lenkungsgehäuse 1 ist in besonderer Art und Weise ausgebildet.
  • Erfindungsgemäß kommt eine einteilige Verschlussschraube 11 aus Kunststoff zum Einsatz, welche mit ihrem Außengewinde 12 in ein Innengewinde 13 einer Gewindeöffnung 14 des Lenkungsgehäuses 1 eingeschraubt ist.
  • Um die Gewindeöffnung 14 des Lenkungsgehäuses 1 ist mindestens eine Ausnehmung 15 angeordnet, die an dem Lenkungsgehäuse 1 ausgebildet ist. Im montierten Zustand ist die Verschlussschraube 11 mit mindestens einer solchen Ausnehmung 15 warmverprägt. Dies bedeutet, dass Material der Verschlussschraube 11 durch Wärmeeintrag und plastische Verformung in die Ausnehmung 15 verlagert ist, so dass eine Relativverdrehung zwischen der Gewindeöffnung 14 und der Verschlussschraube 11 unterbunden wird. Die Verschlussschraube 11 ist somit in ihrer Position gegenüber dem Lenkungsgehäuse 1 arretiert. Hierdurch kann ein einmal eingestelltes Spiel des Druckstücks 4 aufrechterhalten werden.
  • Zum Einstellen der Vorspannung des Druckstücks 4 wird zunächst die vorstehend erwähnte einteilige Verschlussschraube 11 aus Kunststoff in die Gewindeöffnung 14 des Lenkungsgehäuses 1 eingeschraubt, bis an dem Druckstück 4 ein vorgegebenes Spiel eingestellt ist. An der Außenseite der Verschlussschraube 11 sind geeignete Werkzeugansätze 22 zum Ansetzen eines Drehwerkzeugs vorgesehen.
  • Anschließend wird mindestens ein Abschnitt der Verschlussschraube 11 verformt und dabei mit mindestens einer im Bereich der Gewindeöffnung 14 ausgebildeten Ausnehmung 15 in Eingriff gebracht, so dass Kunststoffmaterial der Verschlussschraube in diese Ausnehmung 15 gelangt und eine Relativverdrehung zwischen der Verschlussschraube 11 und der Gewindeöffnung 14 hindert. Als bevorzugte Verfahren eignen sich besonders das Warmverprägen und das Ultraschallschweißen. Jedoch können prinzipiell alle umformenden Verfahren verwendet werden, die bei Gewährleistung der Lage der Verschlussschraube eine Materialverlagerung in die Ausnehmungen gestatten. Vorzugsweise kommen solche Verfahren zum Einsatz, die mit einem Wärmeeintrag in das Kunststoffmaterial verbunden sind.
  • Die Ausnehmung bzw. Ausnehmungen 15 können im Prinzip beliebig angeordnet werden, solange gewährleistetet ist, dass Abschnitte der Verschlussschraube 11 mit diesen in Eingriff gebracht, beispielsweise verprägt werden können. Sie können unmittelbar an das Lenkungsgehäuse 1 angeformt werden, was fertigungstechnisch ohne Zusatzaufwand realisierbar ist, jedoch auch nachträglich um die Gewindeöffnung 14 in das Lenkungsgehäuse 1 eingebracht werden. Bei anderen Einsatzzwecken tritt an die Stelle des Lenkungsgehäuses 1 ein entsprechendes Gegenstück mit einer Gewindeöffnung 14.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel grenzt eine Ausnehmung 15 radial an die Gewindeöffnung 14 an und unterbricht zumindest abschnittsweise das Innengewinde 13 der Gewindeöffnung 14. Es ist jedoch auch denkbar, die Ausnehmung 15 mit einem kleinen Radialabstand zur Gewindeöffnung 14 anzuordnen, so dass das Innengewinde 13 nicht beeinträchtigt wird.
  • Insbesondere können die Ausnehmung bzw. Ausnehmungen 15 als zur Gewindeöffnung achsparallele Nuten 16 ausgebildet sein. Wie die 2 und 3 zeigen, können beispielsweise zwei einander gegenüberliegende Ausnehmungen bzw. Nuten am Lenkungsgehäuse 1 ausgebildet sein. Diese Nuten 16 sind bevorzugt durch verformtes Material 17 der Verschlussschraube 11 abgedichtet.
  • Ferner zeigt das Ausführungsbeispiel an der Verschlussschraube 11 einen Kragen 18, der den Rand der Gewindeöffnung 14 radial nach außen überragt und durch eine thermisch-plastische Verformung der Verschlussschraube 11 entstanden ist. Abschnitte dieses Kragens 18 reichen in die Ausnehmungen 15 hinein und bewirken so eine Verdrehsicherung. Wie die 2 und 4 zeigen, ist der Kragen 18 außerhalb der Ausnehmungen 15 durch Warmverprägen an Wandabschnitte um die Gewindeöffnung 14 angeschmiegt.
  • Weiterhin kann an der Verschluss-Schraubverbindung 10 zusätzlich eine Dichtung vorgesehen werden. In einem solchen Fall, der in 4 dargestellt ist, schließt an das Außengewinde 12 der Verschlussschraube 11 axial ein Zylinderabschnitt 19 an, an dem ein Dichtring 20, beispielsweise ein O-Ring, angeordnet ist. Die Ausnehmungen 15 bzw. Nuten 16 enden vor dem Dichtring 20. Entsprechend befindet sich am Lenkungsgehäuse 1 eine an das Innengewinde 13 anschließende Ringnut 21 für den Dichtring 20.
  • Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
    • 1
    Lenkungsgehäuse
    2
    Zahnstange
    3
    Lenkungsritzel
    4
    Druckstück
    5
    Feder
    6
    Ausnehmung
    10
    Verschluss-Schraubverbindung
    11
    Verschlussschraube
    12
    Außengewinde
    13
    Innengewinde
    14
    Gewindeöffnung
    15
    Ausnehmung
    16
    Nut
    17
    verformtes Material
    18
    Kragen
    19
    Zylinderabschnitt
    20
    Dichtring
    21
    Ringnut

Claims (15)

  1. Verschluss-Schraubverbindung, umfassend: – eine Verschlussschraube (11) aus Kunststoff mit einem Außengewinde (12), und – eine Gewindeöffnung (14) mit einem Innengewinde (13) an einem Gehäuse oder dergleichen, in die die Verschlussschraube (11) eingeschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, dass um die Gewindeöffnung (14) mindestens eine Ausnehmung (15) vorgesehen ist und dass Material der Verschlussschraube (11) in die mindestens eine Ausnehmung (15) verlagert und durch diese eine Relativverdrehung zwischen der Gewindeöffnung (14) und der Verschlussschraube (11) unterbunden ist.
  2. Verschluss-Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausnehmung (15) radial an die Gewindeöffnung (14) angrenzt und das Innengewinde (13) der Gewindeöffnung (14) zumindest abschnittsweise unterbricht.
  3. Verschluss-Schraubverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei einander gegenüberliegende Ausnehmungen (15) vorgesehen sind.
  4. Verschluss-Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung bzw. Ausnehmungen (15) als zur Gewindeöffnung (14) achsparallele Nuten (16) ausgebildet sind.
  5. Verschluss-Schraubverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (16) durch Material der Verschlussschraube (11) abgedichtet sind.
  6. Verschluss-Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussschraube (11) einen den Rand der Gewindeöffnung (14) radial nach außen überragenden Kragen (18) aufweist.
  7. Verschluss-Schraubverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (18) durch Warmverprägen an Wandabschnitte um die Gewindeöffnung (14) angeschmiegt ist.
  8. Verschluss-Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an das Außengewinde (12) axial ein Zylinderabschnitt (19) anschließt, an dem ein Dichtring (20) angeordnet ist.
  9. Verschluss-Schraubverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (15) bzw. Nut (16) vor dem Dichtring (20) endet.
  10. Verschluss-Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an das Innengewinde (13) der Gewindeöffnung (14) eine Ringnut (21) für einen Dichtring (20) anschließt.
  11. Verschluss-Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussschraube (11) innenseitig eine Ausnehmung (6) zur Abstützung einer Feder (5) aufweist.
  12. Verschluss-Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussschraube (11) mit der mindestens einen Ausnehmung (15) warmverprägt oder verschweißt ist.
  13. Zahnstangenlenkung, umfassend: – ein Druckstück (4), welches im Bereich eines Ritzels (3) diesem gegenüberliegend gegen eine Zahnstangen (2) gedrückt ist und – eine Verschluss-Schraubverbindung nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Verschlussschraube (11) das Druckstück (4) abstützt.
  14. Verfahren zum Einstellen der Vorspannung eines Druckstücks (4) einer Zahnstangenlenkung mittels einer das Druckstück (4) abstützenden Verschlussschraube (11), wobei eine Verschlussschraube (11) aus Kunststoff in eine Gewindeöffnung (14) eines Lenkungsgehäuses (1) eingeschraubt wird, bis an den Druckstück (4) ein vorgegebenes Spiel eingestellt ist, und anschließend mindestens ein Abschnitt der Verschlussschraube (11) durch Materialverlagerung mit mindestens einer im Bereich der Gewindeöffnung (14) ausgebildeten Ausnehmung (15) in Eingriff gebracht wird, wobei Kunststoffmaterial der Verschlussschraube (11) in die Ausnehmung (15) gelangt und eine Relativverdrehung zwischen der Verschlussschraube (11) und der Gewindeöffnung (14) hindert.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussschraube (11) durch Warmverprägen oder Ultraschallschweißen mit der bzw. den Ausnehmungen (15) in Eingriff gebracht wird.
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