DE102010056049B4

DE102010056049B4 - Getriebe, Kraftfahrzeuglenkung und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010056049B4
Application number: DE102010056049.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Blumberg; Ernst Wilske
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2021-08-12
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: DE102010056049A1

Abstract

Getriebe (10) mit einem Gehäuse (20) und zumindest einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Lager (22) zur um eine Längsachse (I) drehbaren Lagerung eines Maschinenelements, wobei das Lager (22) einen Lagerinnenring (221) und einen Lageraußenring (222) aufweist und der Lagerinnenring (221) mit dem Maschinenelement verbunden ist und der Lageraußenring (222) in eine Gehäuseinnenkontur (201) des Gehäuses (20) eingefasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausrichtung des Maschinenelements gegenüber dem Gehäuse (20) zwischen dem Lageraußenring (222) und der Gehäuseinnenkontur (201) eine Ausrichtungsscheibe (16) angeordnet ist, wobei die Ausrichtungsscheibe (16) an ihrer der Gehäuseinnenkontur (201) zugewandten Seite eine kalottenförmige Wölbung aufweist und die Gehäuseinnenkontur (201) an einer der Ausrichtungsscheibe (16) zugewandten Fläche eine mit der Form der Ausrichtungsscheibe (16) korrespondierende kalottenförmige Wölbung aufweist, und der Lageraußenring (222) zwischen der Ausrichtungsscheibe (16) und zumindest einem Klemmelement (18) eingespannt ist, wobei das Klemmelement (18) mit Befestigungsmitteln am Gehäuse (20) fixiert ist und der Lageraußenring (222) mit einem Spiel (26) zu der Gehäuseinnenkontur (201) eingepasst ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere ein Lenkgetriebe, eine Kraftfahrzeuglenkung und ein Kraftfahrzeug mit diesem Getriebe mit einem Gehäuse und zumindest einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Lager zur um eine Längsachse drehbaren Lagerung eines Maschinenelements, wobei das Lager einen Lagerinnenring und einen Lageraußenring aufweist und der Lagerinnenring mit dem Maschinenelement verbunden ist und der Lageraußenring in eine Gehäuseinnenkontur des Gehäuses eingefasst ist.
Grundsätzlich sind Getriebe bekannt, die eine Schiefstellung eines Maschinenelements ohne Verspannung des Maschinenelements in einem Gestell ermöglichen sollen. So zeigt die EP 2 049 383 B1 eine Servolenkung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem Servomotor, die ein axial verlagerbares Bauelement über eine in einem Gestell drehbar und axial unverschiebbar gelagerte Mutter antreibt. Die Mutter ist in einem Radiallager in einem Gestell gelagert. Ein Lagerring oder Träger des Radiallagers ist unter Zwischenlage eines Elements mit elastomeren Eigenschaften an dem Gestell abgestützt. Das Radiallager stützt sich mit seinem Innenring unmittelbar an der Mutter und mit seinem Außenring unmittelbar mittels eines Fortsatzes an dem Gestell ab. Das Element mit elastomeren Eigenschaften ist dabei auf eine Scheibe aufvulkanisiert.
GB 180 737 A , US 2,572,411 A , DE 102 10 938 A1 , DD 2 26 628 A5 sowie die DE 10 2009 020 554 A1 offenbaren jeweils innerhalb eines Gehäuses angeordnete Lager zur Aufnahme eines um seine Längsachse drehbaren Maschinenelements. Ein Lageraußenring des Lagers oder ein den Lageraußenring passend aufnehmendes Zwischenstück weisen eine Wölbung auf, die mit einer korrespondierenden Wölbung einer Innenwandung des Gehäuses in Anlagekontakt steht.
Aus der DE 1 152 623 ist eine Servolenkung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der ein balliger Ring bewirken soll, dass ein Lager verspannungsfrei eingestellt werden kann. Der Ring ist dabei zwischen einer Schraube und dem Lager in Art einer Unterlegscheibe angeordnet.
Der vorliegenden Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe der eingangs genannten Art hinsichtlich einer verspannungsfreien Lageranordnung und einer Zusammenbaubarkeit zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Getriebe mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen, einer Kraftfahrzeuglenkung gemäß Anspruch 7 mit diesem Getriebe und einem Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 8 mit diesem Getriebe.
Das erfindungsgemäße Getriebe umfasst ein Gehäuse und zumindest ein innerhalb des Gehäuses angeordneten Lager zur um eine Längsachse drehbaren Lagerung eines Maschinenelements. Das Lager weist dabei einen Lagerinnenring und einen Lageraußenring auf. Der Lagerinnenring ist mit dem Maschinenelement verbunden und der Lageraußenring ist in eine Gehäuseinnenkontur des Gehäuses eingefasst. Es ist vorgesehen, dass zur Ausrichtung des Maschinenelements zwischen dem Lageraußenring und der Gehäuseinnenkontur eine Ausrichtungsscheibe angeordnet ist. Dabei weist die Ausrichtungsscheibe an ihrer der Gehäuseinnenkontur zugewandten Seite eine kalottenförmige Wölbung auf und die Gehäuseinnenkontur weist an einer der Ausrichtungsscheibe zugewandten Fläche eine mit der Form der Ausrichtungsscheibe korrespondierende kalottenförmige Wölbung auf. Der Lageraußenring ist zwischen der Ausrichtungsscheibe und zumindest einem Klemmelement eingespannt und das Klemmelement ist mit Befestigungsmitteln am Gehäuse fixiert und mit einem Spiel zu der Gehäuseinnenkontur eingepasst.
Hiermit ist es vorteilhaft ermöglicht, die unvermeidlich bei der Herstellung des Getriebegehäuses auftretenden Toleranzen auszugleichen. Eine für das Lager schädliche ungleichmäßige Verspannung des Lagers während der Montage kann vorteilhaft vermieden werden, auch wenn die Stirnfläche des Lagers und die Gehäuseinnenkontur nicht ganz parallel zueinander stehen.
In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Getriebes ist vorgesehen, dass das zumindest eine Klemmelement und die Gehäuseinnenkontur an einander zugewandten Flächen miteinander korrespondierende, kalottenförmige Wölbungen aufweisen.
Mit der kalottenförmigen Wölbung des wenigstens einen Klemmelements und der entsprechenden Wölbung der Gehäuseinnenkontur an der dem Klemmelement zugewandten Fläche, ist in montiertem Zustand in vorteilhafter Weise Spannung von dem Klemmelement genommen, da das Klemmelement auch in winkeligen Verbauungssituationen großflächig oder ganzflächig am Gehäuse anliegen kann.
In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Getriebes ist vorgesehen, dass die Befestigungsmittel Winkelausgleichsschrauben sind.
Mit Winkelausgleichsschrauben als Normbauteile ist vorteilhaft eine einfache und kostengünstige Befestigungsmöglichkeit geschaffen, die eine Fixierung des wenigstens einen Klemmelements in unterschiedlichen vorgegebenen Winkeln zum Gehäuse zulässt.
In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Getriebes ist vorgesehen, dass das Lager ein Wälzlager ist.
Hiermit ist es vorteilhaft ermöglicht, die Lagerung als Festlager oder Loslager auszuführen, da Wälzlager für beide Optionen in passenden Ausgestaltungen als Normteile existieren.
In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Getriebes ist vorgesehen, dass die Gehäuseinnenkontur durch Einlagen oder Auflagen gebildet ist.
Hiermit ist es vorteilhaft ermöglicht zumindest Teile der Gehäuseinnenkontur aus Materialien zu bilden, die für die Einfassung des Lagers günstigere Eigenschaften aufweisen als das Material des Gehäuses selbst. So sind Materialkombinationen ermöglicht, die bei geringem Gesamtgewicht des Getriebes beste Festigkeits- und Stabilitätswerte der Lagereinfassung bieten.
Zudem ermöglicht die Verwendung von Einlagen oder Auflagen es, die Einlagen oder Auflagen in einem anderen Herstellungsverfahren als das Gehäuse selbst zu erzeugen und somit geringere Toleranzen in der Herstellung der Lagereinfassung zu erzielen.
In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Getriebes ist vorgesehen, dass das Maschinenelement eine Kugelumlaufmutter und eine in der Kugelumlaufmutter geführte Gewindespindel ist.
Hiermit ist das erfindungsgemäße Getriebe vorteilhaft als Lenkgetriebe anzuwenden. Das Getriebe bietet vorteilhaft ein verbessertes Anlenkgefühl für den Nutzer.
Das erfindungsgemäße Getriebe ist bevorzugt in einem Kraftfahrzeug angeordnet. Die zuvor genannten Vorteile des erfindungsgemäßen Getriebes als Baugruppe kommen so dem Kraftfahrzeug mit dem Getriebe als Bauteil zugute.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes Getriebe einer Ausführung als Lenkgetriebe in einer Schnittdarstellung;
2 eine Oberseite einer Klemmscheibe des erfindungsgemäßen Getriebes und
3 eine Unterseite der Klemmscheibe des erfindungsgemäßen Getriebes.

In 1 ist beispielhaft und nicht beschränkend ein erfindungsgemäßes Getriebe 10 in einer Ausführung als Lenkgetriebe gezeigt. Das Getriebe 10 beherbergt in seinem Gehäuse 20 zumindest eine um eine Längsachse I drehbare Lagerung eines Maschinenelements. In 1 stellt eine Kugelumlaufmutter 14, in der eine Gewindespindel 12 geführt ist, das Maschinenelement dar. Erfindungsgemäß kann das Maschinenelement auch eine Welle oder Nabe oder dergleichen sein.
Das Maschinenelement, in 1 die Kugelumlaufmutter 14, ist drehbar über ein Lager 22 innerhalb des Gehäuses 20 gelagert. Das Lager 22 ist vorzugsweise ein Wälz- oder Kugellager und weist einen Lagerinnenring 221 und einen Lageraußenring 222 auf. Der Lagerinnenring 221 ist fest, vorzugsweise mit einer Presspassung, mit dem Maschinenelement verbunden. Der Lageraußenring 222 ist mit einem Spiel 26 in das Gehäuse 20 eingepasst. Das Gehäuse 20 ist dazu mit einer Gehäuseinnenkontur 201 versehen, die als Einfassung für das Lager 22 ausgebildet ist.
Die Gehäuseinnenkontur 201 ist so ausgeformt, dass das Lager 22 in Richtung quer zur Längsachse I das Spiel 26 aufweist. In eine Richtung längs zur Längsachse I weist die Gehäuseinnenkontur 201 ein Lagerbett 202 auf. Das Lagerbett 202 weist dabei eine kalottenförmige Wölbung auf. Zwischen dem Lagerbett 202 und dem Lageraußenring 222 ist eine Ausrichtungsscheibe 16 angeordnet.
Erfindungsgemäß ist es auch vorgesehen, dass das Gehäuse 20 Einlagen oder Auflagen aufweist, durch die die Gehäuseinnenkontur 201 gebildet wird. Auch das Lagerbett 202 und weitere kalottenförmige Wölbungen können durch Ein- und/oder Auflagen gebildet sein.
Die Ausrichtungsscheibe 16 weist einen mittig angeordneten Durchlass zur Durchführung des Maschinenelements, hier der Gewindespindel 12, auf. Die Ausrichtungsscheibe 16 ist auf der zum Lager 22 gewandten Seite der Form der Stirnseite des Lageraußenringes 222 angepasst und damit bevorzugt eben ausgeführt. Die Ausrichtungsscheibe 16 weist auf der dem Lager 22 abgewandten und dem Lagerbett 202 zugewandten Seite eine der Form des Lagerbettes 202 angepasste Form auf. Die Form des Lagerbettes 202 bildet dabei die Negativform der dem Lagerbett 202 zugewandten Seite der Ausrichtungsscheibe 16 ab. Weist das Lagerbett 202 eine kalottenförmige Auswölbung auf, ist die dem Lagerbett 202 zugewandte Seite der Ausrichtungsscheibe 16 entsprechend mit einer kalottenförmigen Einwölbung versehen. Bevorzugt und in 1 dargestellt weist das Lagerbett 202 eine kalottenförmige Einwölbung auf und die dem Lagerbett 202 zugewandte Seite der Ausrichtungsscheibe 16 weist eine dazu korrespondierende kalottenförmige Auswölbung auf. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen Formschluss in verschiedenen Winkeln zwischen dem Lager 22 und dem Lagerbett 202 in einer Richtung längs zur Längsachse I.
Der Lageraußenring 222 ist zwischen der Ausrichtungsscheibe 16 und einem als ringförmige Klemmscheibe ausgebildeten Klemmelement 18 angeordnet. Das Klemmelement 18 fixiert die Anordnung des Lagers 22 in einem variabel festlegbaren Winkel. Das Klemmelement 18 ist dazu mit Befestigungselementen, bevorzugt mit Winkelausgleichsschrauben 24, am Gehäuse 20 befestigt. Die erfindungsgemäße Anordnung gemäß 1 stellt somit ein Festlager mit einem einzelnen Freiheitsgrad dar.
Das Klemmelement 18 kann erfindungsgemäß, wie die Ausrichtungsscheibe 16, mit einer kalottenförmigen Wölbung versehen sein, die mit einer entsprechenden Ausformung der Gehäuseinnenkontur 201 korrespondiert. Auch dabei bildet die Form der Gehäuseinnenkontur 201 die Negativform der der Gehäuseinnenkontur 201 zugewandten Seite des Klemmelements 18.
Ein derart ausgeformtes Klemmelement 18 ist beispielhaft und nicht beschränkend in den 2 und 3 gezeigt. In 2 ist eine Klemmscheibenoberseite 182 eines scheibenförmigen Klemmelements 18 und in 3 eine Klemmscheibenunterseite 181 eines scheibenförmigen Klemmelements 18 gezeigt.
Das scheibenförmige Klemmelement 18 weist eine mittige Aussparung 187 und radial angeordnete Schraubenlöcher 183 auf, bevorzugt sechs Schraubenlöcher 183, durch die die Befestigungsmittel ragen und das Klemmelement 18 mit dem Gehäuse 20 verbinden können. Zur Auflage der Befestigungsmittel, insbesondere der Winkelausgleichsschrauben 24, sind um die Schraubenlöcher 183 Vorprägungen 184 vorgesehen. Diese sind je nach Schraubenkopfform ausgebildet. In 2 weisen die Vorprägungen 184 eine ebene Oberfläche auf.
Die in 3 gezeigte Klemmscheibenunterseite 181 weist zur Auflage auf den Lageraußenring 222 entlang der Aussparung 187 eine radial angeordnete Auflagefläche 185 auf. Die Auflagefläche 185 ist auf der zum Lager 22 gewandten Seite der Form des Lageraußenringes 222 angepasst und damit bevorzugt eben ausgeführt. Um die Auflagefläche 185 herum ist die Klemmscheibe an der Klemmscheibenunterseite 181 mit einer Wölbung 186 versehen. Diese Wölbung 186 ist bevorzugt kalottenförmig ausgeprägt.
Bezugszeichenliste

10: Getriebe
12: Gewindespindel
14: Kugelumlaufmutter
16: Ausrichtungsscheibe
18: Klemmelement
181: Klemmscheibenunterseite
182: Klemmscheibenoberseite
183: Schraubenloch
184: Vorprägung
185: Auflagefläche
186: Wölbung
187: Aussparung
20: Gehäuse
201: Gehäuseinnenkontur
202: Lagerbett
22: Lager
221: Lagerinnenring
222: Lageraußenring
24: Winkelausgleichsschraube
26: Spiel
I: Längsachse

Claims

Getriebe (10) mit einem Gehäuse (20) und zumindest einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Lager (22) zur um eine Längsachse (I) drehbaren Lagerung eines Maschinenelements, wobei das Lager (22) einen Lagerinnenring (221) und einen Lageraußenring (222) aufweist und der Lagerinnenring (221) mit dem Maschinenelement verbunden ist und der Lageraußenring (222) in eine Gehäuseinnenkontur (201) des Gehäuses (20) eingefasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausrichtung des Maschinenelements gegenüber dem Gehäuse (20) zwischen dem Lageraußenring (222) und der Gehäuseinnenkontur (201) eine Ausrichtungsscheibe (16) angeordnet ist, wobei die Ausrichtungsscheibe (16) an ihrer der Gehäuseinnenkontur (201) zugewandten Seite eine kalottenförmige Wölbung aufweist und die Gehäuseinnenkontur (201) an einer der Ausrichtungsscheibe (16) zugewandten Fläche eine mit der Form der Ausrichtungsscheibe (16) korrespondierende kalottenförmige Wölbung aufweist, und der Lageraußenring (222) zwischen der Ausrichtungsscheibe (16) und zumindest einem Klemmelement (18) eingespannt ist, wobei das Klemmelement (18) mit Befestigungsmitteln am Gehäuse (20) fixiert ist und der Lageraußenring (222) mit einem Spiel (26) zu der Gehäuseinnenkontur (201) eingepasst ist.
Getriebe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Klemmelement (18) und die Gehäuseinnenkontur (201) an einander zugewandten Flächen miteinander korrespondierende, kalottenförmige Wölbungen aufweisen.
Getriebe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel Winkelausgleichsschrauben (24) sind.
Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (22) ein Wälzlager ist.
Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseinnenkontur (201) durch Einlagen oder Auflagen gebildet ist.
Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinenelement eine Kugelumlaufmutter (14) und eine in der Kugelumlaufmutter (14) geführte Gewindespindel (12) ist.
Kraftfahrzeuglenkung mit einem Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Kraftfahrzeug mit einem Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.