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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Fahrzeugtechnik und dort auf das Gebiet der Lenkgetriebe und deren akustische Entkopplung.
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Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf hierfür geeignete Entkopplungselemente.
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Lenkgetriebe dienen dazu, einen vom Fahrer an einer Lenkungshandhabe aufgebrachten Lenkbefehl in eine Lenkbewegung an den gelenkten Rädern eines Kraftfahrzeugs umzusetzen. In der Regel wird der Fahrer hierbei durch eine Servoeinrichtung unterstützt. Diese Servoeinrichtung kann beispielsweise ein Elektromotor sein, der am Gehäuse des Lenkgetriebes, gegebenenfalls auch an einer Lenksäule zwischen dem Lenkgetriebe und der Lenkungshandhabe angekoppelt ist.
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Konstruktionsbedingt kann durch die Funktion der Lenkunterstützung unerwünschter Körperschall erzeugt werden, der von der Servoeinrichtung über das Lenkgetriebegehäuse an die Fahrzeugkarosserie übertragen wird und sich unter Umständen in einer den Komfort beeinträchtigen Art und Weise für den Fahrer bemerkbar macht.
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Bei herkömmlichen Lenkgetriebebefestigungen wird einer Übertragung von Körperschall an die Fahrzeugkarosserie durch Elastomerlager begegnet, über die das Lenkgetriebegehäuse an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist. Im Verständnis der vorliegenden Anmeldung schließt der Begriff ”Fahrzeugkarosserie” an dieser angeordnete Hilfsrahmen und sonstige fest mit dieser verbundene Strukturen mit ein.
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Mit derartigen Elastomerlagern zwischen dem Lenkgetriebegehäuse und der Fahrzeugkarosserie lässt sich zwar eine gute akustische Entkopplung realisieren. Jedoch benötigen herkömmliche Elastomerlager verhältnismäßig viel Bauraum. Darüber hinaus führt die Ankopplung über Elastomerlager dazu, dass das Lenkgetriebe nicht mehr starr-, sondern viel mehr lastabhängig bewegbar an der Karosserie befestigt ist, sich somit gegenüber der Karosserie verwinden kann. Da die Lenkkräfte über das Lenkgetriebegehäuse am Fahrzeugaufbau abgestützt werden, resultiert aus einer elastischen Abstützung des Lenkgetriebegehäuses an der Fahrzeugkarosserie eine Beeinträchtigung der Lenkungshaptik, welche einen wichtigen Komfortaspekt darstellt.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, Lösungen zu schaffen, welche im Hinblick auf ein Lenkgetriebe mit Lenkunterstützung unter Vermeidung voluminöser Elastomerlager die Wahrnehmbarkeit von Geräuschemissionen im Bereich eines Fahrers gering halten.
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Diese Aufgabe wird durch ein Entkopplungselement gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Entkopplungselement in Form eines Maschinenelements ist aus einem flächigen Verbundwerkstoff hergestellt, der mindestens drei Schichten aufweist, wobei jeweils benachbarte Schichten aus unterschiedlichem Werkstoff bestehen.
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Durch den Einsatz eines derartigen Verbundwerkstoffs werden Entkopplungselemente ermöglicht, welche deutlich geringere Abmessungen als herkömmliche Elastomerlager aufweisen.
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Der Verbundwerkstoff ermöglicht darüber hinaus eine schnelle und einfache Formgebung unterschiedlichster Bauteilformen, wodurch erfindungsgemäße Entkopplungselemente nicht nur zwischen dem Lenkgetriebegehäuse und der Fahrzeugkarosserie, sondern auch beispielsweise innerhalb des Lenkgetriebes zum Einsatz kommen können.
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Weiterhin wird durch derartige Entkopplungselemente eine starre Verbindung zwischen den miteinander zu koppelnden Bauteilen ermöglicht. Hierdurch kann insbesondere ein Lenkgetriebegehäuse steifer an die Fahrzeugkarosserie angebunden werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Elastomerlagern werden hierdurch lastabhängige Relativbewegungen zwischen den Lenkgetriebegehäuse und der Fahrzeugkarosserie massiv verringert und dadurch die Haptik der Lenkung verbessert.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der der Verbundwerkstoff zwei Außenschichten und mindestens eine dazwischenliegende Zwischenschicht auf, wobei über die Außenschichten die Stabilität des Bauteils gewährleistet wird. Bevorzugt bestehen die Außenschichten jeweils aus einem Metall. Ferner ist mindestens eine Zwischenschicht aus Kunststoff vorgesehen. Durch einen derartigen Schichtaufbau lässt sich eine gute akustische Entkopplung bei gleichzeitig starrer Bauweise erzielen.
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Vorzugsweise ist die Schichtdicke der einzelnen Schichten jeweils kleiner als 1,5 Millimeter, so dass beispielsweise bei einem Dreischichtaufbau eine maximale Wanddicke von 4,5 Millimeter vorliegt. Dies bedeutet im Vergleich zu herkömmlichen Elastomerlagern einen deutlich verminderten Bauraumbedarf. Erfindungsgemäße Entkopplungselemente lassen sich auch unter beengten Raumverhältnissen unterbringen, insbesondere an Stellen, wo sich voluminöse Elastomerkörper aufgrund der räumlichen Gegebenheiten nicht mehr unterbringen ließen. Derart kompakte Entkopplungselemente können beispielsweise auch innerhalb eines Lenkgetriebegehäuses vorgesehen werden.
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Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung ist die Schichtdicke der aus Kunststoff bestehenden Schicht kleiner als 1,0 Millimeter. Durch die Zwischenschicht aus Kunststoff werden vor allem Phasengrenzen zu den benachbarten Schichten geschaffen, die aus anderen Werkstoffen bestehen. Solche Phasengrenzen sind geeignet, die Übertragung von Körperschall bzw. das Körperschallmaß zu vermindern. Darüber hinaus ermöglicht eine derart dünne Kunststoff-Zwischenschicht eine gute Umformbarkeit des Verbundwerkstoffs.
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Der Kunststoff der Zwischenschicht ist vorzugsweise ein Duroplast. Jedoch können für die Zwischenschicht auch andere Kunststoffe, beispielsweise Thermoplaste oder Elastomere verwenden werden.
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Wie bereits angedeutet, lassen sich aus dem flächigen Verbundwerkstoff Entkopplungselemente unterschiedlichster Formen verhältnismäßig einfach herstellen.
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Beispielsweise kann ein Entkopplungselement im einfachsten Fall als eine ebene Scheibe ausgebildet sein. Eine solche lässt sich beispielsweise durch Ausstanzen aus dem flächigen Verbundwerkstoff sehr einfach fertigen.
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Es ist jedoch auch möglich, das Entkopplungselement als Ring zu formen, der einen im Wesentlichen L- oder C-förmigen Ringquerschnitt aufweist.
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In gleicher Weise kann das Entkopplungselement auch als im Wesentlichen zylindrische Hülse ausgebildet sein.
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Entsprechend räumlich geformte Bauteile lassen sich herstellungstechnisch einfach durch Tiefziehen aus dem Verbundwerkstoff fertigen. Der diesbezügliche Aufwand ist deutlich geringer als die Herstellung separater Buchsen und deren Verbindung über einen zusätzlichen Elastomerkörper. Das Entkopplungselement kann dementsprechend ein durch Tiefziehen des flächigen Verbundwerkstoffs geformtes Bauteil sein. Die erfindungsgemäße Lösung gestattet damit nicht nur eine kompakte Bauweise sowie eine steife Anbindung, sondern darüber hinaus auch eine kostengünstige Fertigung.
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Die vorstehend erläuterten Entkopplungselemente ermöglichen insbesondere eine akustisch entkoppelte Befestigung eines Lenkgetriebes an einer Fahrzeugkarosserie. Eine entsprechende Lenkgetriebebefestigung umfassend hierzu eines oder mehrere Entkopplungselemente, welche in einer Klemmfuge zwischen einem Lenkgetriebegehäuse und einer Fahrzeugkarosserie und/oder in einer Klemmfuge zwischen dem Lenkgetriebegehäuse. und einer das Lenkgetriebegehäuse an der Fahrzeugkarosserie befestigenden Spannvorrichtung angeordnet ist bzw. sind. Eine derartige Lenkgetriebebefestigung gestattet im Vergleich zur herkömmlichen Elastomerlagern eine verwindungssteifere Befestigung des Lenkgetriebes an der Fahrzeugkarosserie bei Gewährleistung guter akustische Eigenschaften, geringem Bauraumbedarf und geringen Fertigungskosten.
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Es ist darüber hinaus möglich, zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften einer Lenkung eines oder mehrere Entkopplungselemente innerhalb der Lenkung einzusetzen, um Störgeräusche verursachende Komponenten akustisch zu isolieren.
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Bei einem Lenkgetriebe, welches ein Lenkgetriebegehäuse und einen Momentenwandler zur Konvertierung einer Drehbewegung in eine Translationsbewegung aufweist, ist es beispielsweise möglich, eine Körperschallweiterleitung vom Momentenwandler zum Lenkgetriebegehäuse zu bekämpfen, indem der Momentenwandler unter Zwischenschaltung eines oder mehrerer Entkopplungselemente an dem Lenkgetriebegehäuse befestigt ist. Eine solche akustische Entkopplung gestattet es, den Momentenwandler, beispielsweise einen Kugelgewindetrieb, mit weniger engen Bauteiltoleranzen herzustellen, woraus eine weitere Kostenersparnis resultiert. Zudem wird der Remontageaufwand in Bezug auf akustisch unbefriedigende Momentenwandler reduziert, da durch Einsatz der Entkopplungselemente auch noch Momentenwandler verwendbar sind, die ohne solche Entkopplungselemente den akustischen Qualitätsvorgaben nicht mehr entsprechen würden.
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Entkopplungselemente der vorgenannten Art können auch dazu verwendet werden, einen in oder an dem Lenkgetriebegehäuse befestigten Elektromotor gegenüber dem Lenkgetriebegehäuse akustisch zu isolieren. Hierzu kann ein Gehäuse des Motors als Entkopplungselement ausgebildet werden, das aus dem mehrschichtigen Verbundwerkstoff geformt ist. Der Elektromotor liegt in diesem Fall lediglich über Abschnitte dieses Gehäuses an dem Lenkgetriebegehäuse an, so dass eine Übertragung von Körperschall vom Motor zum Lenkgetriebegehäuse reduziert wird. Dies ermöglicht eine weitere akustische Verbesserung für den Fahrer eines Kraftfahrzeugs.
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Das Motorgehäuse lässt sich aus dem Verbundwerkstoff sehr einfach und kostengünstig beispielsweise durch Tiefziehen herstellen.
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Es ist jedoch auch möglich, das Motorgehäuse in herkömmlicher Art und Weise herzustellen und über separate Entkopplungselemente im oder am Lenkgetriebegehäuse abzustützen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine räumliche Ansicht eines Entkopplungselements nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine Teilschnittansicht des Entkopplungselements nach 1,
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3 eine Schnittansicht eines Entkopplungselements nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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4 eine Schnittansicht eines Entkopplungselements nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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5 eine Schnittansicht eines Entkopplungselements nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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6 eine Lenkgetriebebefestigung mit zwei Entkopplungselementen nach 1,
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7 eine Schnittansicht durch ein Lenkgetriebe im Bereich eines Momentenwandlers mit zwei Entkopplungselementen, und ein
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8 eine Schnittansicht durch ein Lenkgetriebe im Bereich eines Elektromotors, dessen Gehäuse als Entkopplungselement ausgebildet ist.
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Die 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Entkopplungselements 1 in Form eines Maschinenelements, das mit Vorteil an einem Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, um die Übertragung von Körperschall vom Lenkgetriebe zum Fahrer des Kraftfahrzeugs auf ein geringes, vorzugsweise unter die Wahrnehmungsschwelle fallendes Niveau zu vermindern.
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Das Entkopplungselement 1 ist aus einem flächigen Verbundwerkstoff hergestellt. Dieser Verbundwerkstoff weist mindestens drei Schichten auf, wobei jeweils benachbarte Schichten aus unterschiedlichem Werkstoff bestehen, so dass zwischen jeweils zwei benachbarten Schichten eine Phasengrenze geschaffen wird.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Verbundwerkstoff und damit das Entkopplungselement 1 aus zwei Außenschichten 2 und 4 sowie einer zwischen diesen angeordneten Zwischenschicht 3. In Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann jedoch auch eine größere Anzahl an Zwischenschichten vorgesehen sein. Beispielsweise können zwei, drei oder mehr Zwischenschichten zwischen den Außenschichten 2 und 4 vorhanden sein.
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Den Außenschichten 2 und 4 kommt dabei die Aufgabe zu, eine hinreichend steife Struktur zu schaffen, während über die Zwischenschicht 3 und die so geschaffene Phasengrenzen die Übertragung von Schall reduziert wird.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel bestehen die Außenschichten 2 und 4 aus Metall, während die Zwischenschicht 3 aus Kunststoff besteht. Insbesondere können beide Außenschichten 2 und 4 aus dem gleichen Werkstoff, beispielsweise Stahl bestehen. Es ist jedoch auch möglich, hierfür unterschiedliche Werkstoffe zu verwenden, beispielsweise eine Außenschicht aus Stahl und die andere Außenschicht aus einer Aluminiumlegierung vorzusehen.
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Die Schichtdicke der einzelnen Schichten ist jeweils kleiner als 1,5 Millimeter gewählt. Vorzugsweise ist die Zwischenschicht 3 dünner als die Außenschichten 2 und 4. Das Dickenverhältnis von Außenschicht 2 bzw. 4 zu Zwischenschicht 3 liegt im Bereich von 15:1 bis 1:1 und weiter bevorzugt im Bereich von 8:1 bis 4:1.
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Vorzugsweise ist Schichtdicke der aus Kunststoff bestehenden Zwischenschicht 3 kleiner als 1,0 Millimeter. Sie weist jedoch eine Mindestdicke von 0,1 Millimeter auf.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Schichtdicke der Außenschichten 2 und 4 jeweils 1,5 Millimeter, die Schichtdicke der Zwischenschicht 3 hingegen 0,3 Millimeter.
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Der Kunststoff ist ein Thermoplast, kann jedoch auch ein Elastomer oder Duroplast sein.
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Wie den 1 und 2 entnommen werden kann, ist das Entkopplungselement 1 des ersten Ausführungsbeispiels hutförmig mit einer zentralen Durchgangsöffnung 5 ausgebildet. Es weist dementsprechend einen sich im Wesentlichen in Radialrichtung erstreckenden Ringabschnitt 6 auf, der in einen im Wesentlichen zylindrischen Hülsenabschnitt 7 übergeht. Der Übergangsbereich 8 zwischen beiden Abschnitten 6 und 7 ist weich gekrümmt.
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Das Entkopplungselement 1 ist vorliegend als rotationssymmetrischer Körper dargestellt. Jedoch sind zur Anpassung an den jeweiligen Einsatzzweck auch andere Formen, beispielsweise unrunde Ausführungen möglich.
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Ein solches Bauteil lässt sich durch Tiefziehen aus dem flächigen Verbundwerkstoff herstellen. Hierzu wird aus dem Verbundwerkstoff zunächst eine Ronde ausgestanzt, welche dann in einem geeigneten Formwerkzeug in die dargestellte Bauteilform gebracht wird.
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3 zeigt anhand eines weiteren Ausführungsbeispiels eine alternative Formgebung für ein Entkopplungselement 101. Dieses weist den gleichen Schichtaufbau wie das Entkopplungselement 1 des ersten Ausführungsbeispiels auf, das heißt es sind wiederum zwei vor allem die erforderliche Stabilität bereitstellende Außenschichten 102 und 104, sowie eine zwischen diesen befindliche Zwischenschicht 103 aus einem anderen Werkstoff vorgesehen. Das Entkopplungselement 101 des zweiten Ausführungsbeispiels ist als flache Scheibe mit einer Durchgangsöffnung 105 ausgeführt. Die Schichten 102, 103 und 104 liegen dabei in Axialrichtung der Durchgangsöffnung 105 übereinander. Hinsichtlich deren Abmessungen und Materialauswahl wird auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen. Das in 3 dargestellte, scheibenförmige Entkopplungselement 101 wird vorzugsweise durch Ausstanzen aus einer Verbundwerkstoff-Platine gefertigt.
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4 zeigt eine weitere mögliche Formgebung eines erfindungsgemäßen Entkopplungselements 201, wobei hier wiederum drei Schichten 102, 103 und 104 dargestellt sind. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist das Entkopplungselement 201 anstatt eines L-förmigen Ringquerschnitts einen C-förmigen Ringquerschnitt auf. In Bezug auf die Schichtdicken und Materialauswahl darf wiederum auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen werden. Auch das in 4 dargestellte Entkopplungselement 201 wird vorzugsweise umformtechnisch, beispielsweise durch Tiefziehen hergestellt.
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5 zeigt eine weitere Formgebungsmöglichkeit eines erfindungsgemäßen Entkopplungselements 301, wobei lediglich zur Veranschaulichung fünf Schichten, nämlich zwei Außenschichten 302 und 304 sowie drei Zwischenschichten 303, 307 und 308 dargestellt sind. Benachbarte Schichten bestehen jeweils aus unterschiedlichem Werkstoff. Den Außenschichten 302 und 304 kommt wiederum die Funktion zu, die Stabilität des Bauteils zu gewährleisten, während die Zwischenschichten 303, 308 und 307 entsprechende Phasengrenzen bilden. Dabei kann die mittlere Zwischenschicht 308 beispielsweise aus Metall, die benachbarten Zwischenschichten 303 und 307 hingegen aus Kunststoff bestehen. In Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels können jedoch auch wie bei den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen insgesamt drei Schichten vorgesehen werden.
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Im Unterschied zu dem ersten und dritten Ausführungsbeispiel ist das Entkopplungselement 301 des vierten Ausführungsbeispiels als im Wesentlichen zylindrische Hülse ausgebildet. In Bezug auf die Schichtdicken und Materialauswahl darf wiederum auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen werden. Auch das in 4 dargestellte Entkopplungselement 301 wird vorzugsweise umformtechnisch, beispielsweise durch Walzen oder Rollen aus einem ursprünglich flachen Rohling aus Verbundwerkstoff hergestellt.
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Anhand der 6 bis 8 sollen nun verschiedene Einsatzmöglichkeiten für die vorstehend erläuterten Entkopplungselemente dargestellt werden.
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6 bezieht sich auf eine Lenkgetriebebefestigung eines Kraftfahrzeugs. Lenkgetriebe an sich bekannter Bauart werden üblicherweise mittels geeigneter, ebenfalls an sich bekannter Spannvorrichtungen an der Karosserie eines Kraftfahrzeugs befestigt. 6 zeigt einen Befestigungsabschnitt 11 eines Lenkgetriebegehäuses 10, der an einem Abschnitt einer Fahrzeugkarosserie 20 befestigt ist. Als Spannorgan 30 dient vorliegend beispielhaft eine Befestigungsschraube 31, die zum Zweck der Befestigung mit einer Mutter 32 verschraubt wird.
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Wie 6 zeigt, erstreckt sich die Befestigungsschraube 31 durch eine Öffnung 21 der Fahrzeugkarosserie 20 sowie eine Öffnung 12 an dem Befestigungsabschnitt 11 des Lenkgetriebegehäuses 10. Dabei stützt sich die Befestigungsschraube 31 mit einem Kopf 33 an der Fahrzeugkarosserie 20 ab, während ein Gewindeabschnitt 34 der Befestigungsschraube 31 mit der an dem Lenkgetriebegehäuse 10 abgestützten Mutter 32 verschraubt ist. Die Mutter 32 weist vorliegend einen hülsenförmigen Ansatz 35 auf, der sich in die Öffnung 12 des Lenkgetriebegehäuses 12 hinein erstreckt. Im Spannzustand ist hierdurch das Lenkgetriebegehäuse 10 gegen die Fahrzeugkarosserie 20 verspannt.
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In Klemmfugen zwischen dem Lenkgetriebegehäuse 10 und der Fahrzeugkarosserie 20 sowie zwischen dem Lenkgetriebegehäuse 10 und der Spannvorrichtung 30 ist jeweils ein Entkopplungselement 1 gemäß den oben erläuterten 1 und 2 angeordnet.
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Dabei erstrecken sich die Hülsenabschnitte 7 der Entkopplungselemente 1 von beiden Seiten in die Öffnung 12 des Befestigungsabschnitts 11 des Lenkgetriebegehäuses 10 hinein. Sie liegen mit einer Außenfläche 2 an der Innenwand der Öffnung 12 an. In gleicher Weise stützen sich die Außenflächen 4 der Entkopplungselemente 1 radial am Außenumfang der Mutter 32, insbesondere am Außenumfang des sich in die Öffnung 12 hinein erstreckenden Ansatzes 35 ab. Hierdurch ist die Mutter 32 in Radialrichtung in der Öffnung 12 fixiert.
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Ferner liegen die Ringabschnitte oder Entkopplungselemente 1 jeweils mit einer Außenfläche 2 an Wandabschnitte des Lenkgetriebegehäuses 10 an, welche die Öffnung 12 umgeben, während die jeweils gegenüberliegende Außenfläche 4 mit der Mutter 32 bzw. der Fahrzeugkarosserie 20 in Kontakt steht.
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Auf diese Weise ist der Befestigungsabschnitt 11 des Lenkgetriebegehäuses 10 sowohl gegenüber dem Spannorgan 30 als auch gegenüber der Fahrzeugkarosserie 20 akustisch entkoppelt. Weder das Spannorgan 30 noch die Fahrzeugkarosserie 20 stehen dabei in unmittelbarem Kontakt mit dem Lenkgetriebegehäuse 10.
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Innerhalb des Lenkgetriebegehäuses 10 entstehender Körperschall wird somit nicht oder allenfalls in einem nicht mehr störenden Ausmaß an die Fahrzeugkarosserie 20 überfragen.
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Durch den dünnwandigen, mehrschichtigen Aufbau des Entkopplungselements 1 bleibt der Befestigungsabschnitt 11 kompakt.
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Zudem ist die dargestellte Lenkgetriebebefestigung ausgesprochen verwindungssteif, was sich positiv auf die Haptik der Lenkung auswirkt und zu einem verbesserten bzw. präziseren Lenkgefühl führt.
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7 zeigt eine akustische Entkopplung eines Momentenwandlers 40 durch Einlegen von im Wesentlichen scheibenförmigen Entkopplungselementen aus mindestens dreilagigem Verbundwerkstoff in die Klemmfugen der Verbindung zwischen dem Momentenwandler 40 und dem Lenkgetriebegehäuse 10.
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Der Momentenwandler 40 dient der Konvertierung einer Drehbewegung in eine Translationsbewegung. Bei einer elektromechanischen Lenkung wird die Drehbewegung durch einen in 8 erkennbaren Elektromotor 50 erzeugt, welcher die jeweils erforderliche Lenkunterstützung bereitstellt. Das Antriebsmoment wird mittels des Momentenwandlers 40 in eine Axialkraft an einer Lenk- bzw. Zahnstange 13 übersetzt, wobei sich Letztere durch das Lenkgetriebegehäuse 10 erstreckt.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Momentenwandler 40 beispielhaft als ein Kugelgewindetrieb mit einer Kugelgewindemutter 41 und einem an der Lenk- bzw. Zahnstange 13 geformten Spindelabschnitt 42 dargestellt, wobei die Kugelgewindemutter 41 über Kugeln 43 mit dem Spindelabschnitt 42 in Eingriff steht. Die Kugelgewindemutter 41 ist in Axialrichtung A der Lenkstange 13 im Lenkgetriebegehäuse 10 festgelegt, jedoch über ein Wälzlager 44 gegenüber diesem drehbar. Sie ist unter Zwischenschaltung eines nicht näher dargestellten Getriebes, beispielsweise eines Zahnriementriebs, von dem Elektromotor 50 her angetrieben.
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Die Festlegung der Kugelgewindemutter 41 an dem Lenkgetriebegehäuse 10 erfolgt vorliegend unter Verwendung eines Spannrings 45, mit dem ein Lageraußenring 46 des Wälzlagers 44 unter Verwendung von Spannbolzen 47 axial mit dem Lenkgetriebegehäuse 10 verspannt wird. Über den Lageraußenring 46 und den Spannbolzen 47 kann prinzipiell Körperschall vom Kugelgewindetrieb zum Lenkgetriebegehäuse 10 übertragen werden. Dies wird durch die vorliegende Erfindung jedoch vermieden.
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Erfindungsgemäß ist zur akustischen Entkopplung die Kugelgewindemutter 41 gegenüber dem Lenkgetriebegehäuse 10 durch Entkopplungselemente 101 isoliert. Wie 7 zeigt, ist in der Klemmfuge zwischen dem Lageraußenring 46 und dem Lenkgetriebegehäuse 10 axial ein scheibenförmiges Entkopplungselement 101 vorn Typ nach 3 eingegliedert.
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In der Klemmfuge zwischen dem Lageraußenring 46 und dem Spannring 45 sitzt ein weiteres, im Wesentlichen scheibenförmiges Entkopplungselement 101, das zur Lagesicherung zusätzlich eine in seine Durchgangsöffnung hineinragende und in Richtung des Spannrings 45 abgewinkelte Nase 110 aufweist. Hierdurch wird eine Übertragung von Körperschall über die Brücke Spannring 45/Spannbolzen 47 vermieden.
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In Abwandlung der dargestellten Ausführung können ein oder mehrere Entkopplungselemente auch zwischen dem Kopf des Spannbolzens 47 und dem Spannring 45 eingegliedert sein. Ein solches Element kann beispielsweise als Ring mit mehreren Durchgangsöffnungen für die Spannbolzen 47 ausgebildet sein. Ferner ist es möglich, unter dem Kopf jedes Spannbolzens 47 ein scheibenförmiges Entkopplungselement in der Art einer Unterlegscheibe vorzusehen, welches jedoch im Unterschied zu herkömmlichen Unterlegscheiben aus dem oben beschriebenen mehrlagigen Verbundwerkstoff hergestellt ist.
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8 zeigt eine akustische Entkopplung des Elektromotors 50 gegenüber dem Lenkgetriebegehäuse 10. Der Elektromotor 50 ist in einer Öffnung 15 des Lenkgetriebegehäuses 10 aufgenommen. Er weist ein Gehäuse 51 auf, das vorliegend mit seinem Außenumfang gegen den Innenumfang der Öffnung 15 abgestützt ist.
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Erfindungsgemäß ist das Gehäuse 51 des Elektromotors 50 als Entkopplungselement 501 ausgebildet. Das Gehäuse 51 ist dementsprechend aus einem mehrschichtigen Verbundwerkstoff gefertigt, wie er oben bereits im Zusammenhang mit den in den 1 bis 5 dargestellten Entkopplungselementen erläutert wurde. Es weist zwei vorzugsweise metallische Außenschichten 502 und 504 zur Gewährleistung der Stabilität sowie mindestens eine zwischen diesen angeordnete Zwischenschicht 503 aus einem anderen Werkstoff auf, um entsprechende Phasengrenzen innerhalb des Materials zu schaffen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Außenschichten 502 und 504 aus Stahl, wohingegen die Zwischenschicht 503 aus Kunststoff besteht.
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Zur Vermeidung akustischer Brücken liegt der Elektromotor 50 lediglich über Abschnitte dieses Gehäuses 51 an dem Lenkgetriebegehäuse 10 an.
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In Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann auch ein herkömmliches Gehäuse verwendet werden, das dann unter Zwischenschaltung geeignet geformter Entkopplungselemente aus mehrlagigem Verbundwerkstoff der oben beschriebenen Art am Lenkgetriebegehäuse 10 abgestützt werden muss, um eine akustische Entkopplung zu erzielen.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist, wie bereits ausgeführt, die akustische Entkopplung in das Gehäuse 51 integriert, wodurch ein Bauteilmehraufwand vermieden wird. Auch herstellungstechnisch ist diese Lösung von Vorteil, da das Gehäuse 51 im Wesentlichen wie ein herkömmliches Gehäuse durch Tiefziehen aus einer Platine, vorliegend jedoch aus einer Platine aus Verbundwerkstoff, hergestellt werden kann.
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Die in den 6 bis 8 dargestellten Maßnahmen zur akustischen Entkopplung können an einem, Lenkgetriebe unabhängig voneinander oder aber in beliebiger Kombination eingesetzt werden. Es sei noch angemerkt, dass die beschriebenen Maschinenelement-Enkopplungselemente ohne frei schwingende Flächen auskommen und im Kraftfluss einer Spann- oder Klemmverbindung liegen.
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Die Erfindung wurde vorstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele und Abwandlungen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Entkopplungselement
- 2
- Außenschicht
- 3
- Zwischenschicht
- 4
- Außenschicht
- 5
- Durchgangsöffnung
- 6
- Ringabschnitt
- 7
- Hülsenabschnitt
- 8
- Übergangsbereich
- 10
- Lenkgetriebegehäuse
- 11
- Befestigungsabschnitt
- 12
- Öffnung
- 13
- Lenk- bzw. Zahnstange
- 15
- Motoraufnahmeöffnung
- 20
- Fahrzeugkarosserie
- 21
- Öffnung
- 30
- Spannvorrichtung
- 31
- Befestigungsschraube
- 32
- Mutter
- 33
- Kopf
- 34
- Gewindeabschnitt
- 35
- Ansatz
- 40
- Momentenwandler
- 41
- Kugelgewindemutter
- 42
- Spindelabschnitt
- 43
- Kugel
- 44
- Wälzlager
- 45
- Spannring
- 46
- Lageraußenring
- 47
- Spannbolzen
- 50
- Elektromotor
- 51
- Gehäuse
- 101
- Entkopplungselement
- 102
- Außenschicht
- 103
- Zwischenschicht
- 104
- Außenschicht
- 105
- Durchgangsöffnung
- 110
- Nase
- 201
- Entkopplungselement
- 202
- Außenschicht
- 203
- Zwischenschicht
- 204
- Außenschicht
- 205
- Durchgangsöffnung
- 301
- Entkopplungselement
- 302
- Außenschicht
- 303
- Zwischenschicht
- 304
- Außenschicht
- 305
- Durchgangsöffnung
- 307
- Zwischenschicht
- 308
- Zwischenschicht
- 501
- Entkopplungselement
- 502
- Außenschicht
- 503
- Zwischenschicht
- 504
- Außenschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2006/0278030 A1 [0007]
- US 6164405 A [0007]
- EP 1775195 A2 [0007]
- JP 2008030500 A [0007]
