DE102012007329A1 - Shaft-hub-connection, particularly for fixing roller bearing in ball screw nut of electromechanical steering system of vehicle, has mounting ring, whose contact surfaces include angle in range of five degree to fifty degree with each other - Google Patents

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Abstract

The shaft-hub-connection has a component with an axial contact shoulder (110) and a circumferential groove (103) where another component is arranged at former component and retained at the axial contact shoulder. A mounting ring (104) retains at a flank (107) of the former component with a contact surface (114) and at latter component with another contact surface (115) to clamp the latter component with the axial contact shoulder of the former component. The contact surfaces of the mounting ring include an angle in the range of 5 degree to 50 degree with each other. Independent claims are included for the following: (1) a ball screw nut with a roller bearing, which has an inner ring; and (2) an electromechanical steering system with ball screw drive.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Welle-Nabe-Verbindung, umfassend eine Welle mit einer axialen Anlageschulter und einer umlaufenden Ringnut, eine an der Welle angeordnete Nabe, die an der axialen Anlageschulter abgestützt ist, und einen Befestigungsring, der sich mit einer ersten Anlagefläche an der Nabe und mit einer zweiten Anlagefläche an einer Flanke der Ringnut abstützt, um die Nabe mit der axialen Anlageschulter der Welle zu verspannen. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Kugelgewindemutter mit einem Wälzlager, die mittels einer solchen Welle-Nabe-Verbindung verbunden sind, sowie schließlich auf elektromechanische Lenkung mit Kugelgewindetrieb.The invention relates to a shaft-hub connection, comprising a shaft with an axial abutment shoulder and a circumferential annular groove, a shaft arranged on the hub, which is supported on the axial abutment shoulder, and a fastening ring which engages with a first abutment surface the hub and supported with a second abutment surface on an edge of the annular groove to clamp the hub with the axial abutment shoulder of the shaft. Furthermore, the invention relates to a ball screw nut with a rolling bearing, which are connected by means of such a shaft-hub connection, and finally to electromechanical steering with ball screw.
  • Dem Fachmann ist allgemein bekannt, Wälzlager mittels Sicherungsringen, Muttern oder dergleichen an Wellen oder Naben axial festzulegen. Ferner ist bekannt, eine Fixierung und Zentrierung mittels eines Pressverbands vorzunehmen.The person skilled in the art is generally aware of fixing rolling bearings axially by means of retaining rings, nuts or the like on shafts or hubs. Furthermore, it is known to perform a fixation and centering by means of a press fit.
  • In bestimmten Einbausituationen, wie beispielsweise der Befestigung eines Hauptlagers an einer Kugelgewindemutter in einer elektromechanischen Fahrzeuglenkung vgl. z. B. DE 10 2009 004 438 A1 , DE 10 2007 024 328 A1 oder EP 1 237 776 B2 ), ist aufgrund der auftretenden Axialkräfte eine hohe axiale Vorspannung des Lagerrings des Hauptlagers erforderlich. Im Hinblick auf ein präzises Lenkverhalten sowie eine hohe Lebensdauer der Lenkung müssen jedoch gleichwohl Verformungen der Wälzkörperlaufbahnen des Hauptlagers vermieden werden, da solche den Lauf der Wälzkörper beeinträchtigen würden.In certain installation situations, such as the attachment of a main bearing to a ball screw nut in an electromechanical vehicle steering, see. z. B. DE 10 2009 004 438 A1 . DE 10 2007 024 328 A1 or EP 1 237 776 B2 ), a high axial preload of the bearing ring of the main bearing is required due to the axial forces occurring. In view of a precise steering behavior and a long service life of the steering, however, deformations of the rolling element raceways of the main bearing must nevertheless be avoided, since such would adversely affect the running of the rolling elements.
  • Herkömmliche Wellensicherungsringe sind ungeeignet, da diese nicht in der Lage sind, große Axialkräfte abzustützen. Zudem weisen derartige Sicherungsringe in der Regel Axialspiel auf.Conventional shaft retaining rings are unsuitable because they are unable to support large axial forces. In addition, such retaining rings usually have axial play.
  • Eine Welle-Nabe-Verbindung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus DE 2 204 831 A bekannt. Mit einer solchen Welle-Nabe-Verbindung lässt sich eine Nabe spielfrei auf einer Welle festlegen, da durch die Umformung des Befestigungsrings jegliches Spiel in Axialrichtung aufgehoben wird. Bei der bekannten Welle-Nabe-Verbindung besteht jedoch das Problem, dass bei hohen Axialkräften der Befestigungsring gesprengt werden kann.A shaft-hub connection according to the preamble of claim 1 is made DE 2 204 831 A known. With such a shaft-hub connection, a hub can be set without play on a shaft, since any play in the axial direction is canceled by the deformation of the mounting ring. In the known shaft-hub connection, however, there is the problem that at high axial forces of the fastening ring can be blown up.
  • Wellenmuttern ermöglichen zwar eine stabilere spielfreie axiale Festlegung, benötigen jedoch einen verhältnismäßig großen Bauraum und führen zu einer Verspannung des Lagerrings, welche eine gewisse Verformung der Wälzkörperlaufbahn verursacht, wenn der Lagerring nicht sehr massiv ausgeführt wird. Zudem ist der Herstellung sehr aufwändig, da an der Welle ein Gewinde geschnitten werden muss. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Welle eine Kugelgewindemutter aus Wälzlagerstahl ist.Although shaft nuts allow a more stable backlash-free axial fixing, however, require a relatively large amount of space and lead to a tension of the bearing ring, which causes a certain deformation of the rolling body when the bearing ring is not made very solid. In addition, the production is very complicated, since a thread must be cut on the shaft. This applies in particular when the shaft is a ball screw nut made of bearing steel.
  • Es ist daher bereits versucht worden, den Lagerinnenring eines Hauptlagers einer Kugelgewindemutter unmittelbar in die Kugelgewindemutter zu integrieren (vgl. z. B. DE 10 2009 008 591 A1 oder DE 10 2009 037 872 A1 ), was jedoch Im Vergleich zum Einsatz von separaten Standard-Wälzlagern einer erheblichen zusätzlichen Fertigungsaufwand bedeutet.It has therefore already been attempted to integrate the bearing inner ring of a main bearing of a ball screw nut directly into the ball screw nut (cf. DE 10 2009 008 591 A1 or DE 10 2009 037 872 A1 ), which, however, compared to the use of separate standard bearings a significant additional manufacturing effort.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Alternativen zur herkömmlichen Hauptlagerbefestigung aufzuzeigen. Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, eine Welle-Nabe-Verbindung zu schaffen, welche eine hohe axiale Tragfähigkeit aufweist, einen geringen Bauraumbedarf besitzt, radial und axial spielfrei ist und Verformungen nabenseitiger Wälzkörperlaufbahnen vermeidet.The invention has for its object to provide alternatives to conventional main bearing attachment. In particular, the invention aims to provide a shaft-hub connection, which has a high axial load capacity, has a low space requirement, is free of radial and axial clearance and avoids deformations hub side Wälzkörperlaufbahnen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Welle-Nabe-Verbindung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Welle-Nabe-Verbindung umfasst ein erstes Bauteil mit einer axialen Anlageschulter und einer umlaufenden Ringnut, ein zweites Bauteil, das an dem ersten Bauteil angeordnet und an der axialen Anlageschulter abgestützt ist, und einen Befestigungsring, der sich mit einer ersten Anlagefläche an einer Flanke des ersten Bauteils und mit einer zweiten Anlagefläche an dem zweiten Bauteil abstützt, um das zweite Bauteil mit der axialen Anlageschulter des ersten Bauteils zu verspannen, wobei entweder das erste Bauteil eine Welle und das zweite Bauteil eine Nabe oder aber das erste Bauteil eine Nabe und das zweite Bauteil eine Welle ist. Dabei schließen erste und zweite Anlagefläche des Befestigungsrings einen Winkel im Bereich von 5° bis 50° miteinander ein.This object is achieved by a shaft-hub connection according to claim 1. The shaft-hub connection according to the invention comprises a first component with an axial abutment shoulder and a circumferential annular groove, a second component, which is arranged on the first component and supported on the axial abutment shoulder, and a fastening ring which is connected to a first contact surface on a Flank of the first component and with a second abutment surface on the second component is supported to clamp the second component with the axial abutment shoulder of the first component, wherein either the first component is a shaft and the second component is a hub or the first component is a hub and the second component is a shaft. In this case, first and second abutment surface of the fastening ring enclose an angle in the range of 5 ° to 50 ° with each other.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht bei spielfreier axialer Verspannung der beiden Bauteile eine hohe axiale Tragfähigkeit der Verbindung. Vorzugsweise wird der Befestigungsring durch ein axial und radial auf denselben einwirkendes Werkzeug zwischen der Ringnut und der Nabe verpresst. Durch die Verformung des Befestigungsrings können etwaige Fertigungstoleranzen problemlos ausgeglichen werden. Hierdurch lässt sich die Schnittstelle zwischen Welle und Nabe mit geringer Genauigkeit und damit kostengünstig fertigen. Der Befestigungsring ist ein in seiner Form einfaches und kostengünstig herstellbares Bauteil.The inventive solution allows for backlash-free axial clamping of the two components high axial load capacity of the compound. Preferably, the mounting ring is pressed by an axially and radially acting on the same tool between the annular groove and the hub. Due to the deformation of the mounting ring any manufacturing tolerances can be easily compensated. As a result, the interface between shaft and hub with low accuracy and thus can manufacture cost. The fastening ring is a simple and inexpensive to produce in its form component.
  • Aufgrund der speziellen Ausgestaltung der Anlageflächen wird einerseits eine gute Abstützung in der Ringnut ermöglicht. Andererseits ergibt sich auf Seiten des zweiten Bauteils eine günstige Krafteinleitung. Der Kraftfluss in dem zweiten Bauteil kann so im Wesentlichen parallel zur Längsachse des zweiten Bauteils und damit an einer an diesem gegebenenfalls vorhandenen Wälzkörperlaufbahn vorbeigeführt werden.Due to the special design of the contact surfaces, a good support in the annular groove is made possible on the one hand. On the other hand results in a favorable force on the part of the second component. The force flow in the second component can thus be substantially parallel to the longitudinal axis of the second component and thus be passed to an optionally present on this Wälzkörperlaufbahn.
  • Im Vergleich zu DE 2 204 831 A lassen sich deutlich größere Axialkräfte abstützen.Compared to DE 2 204 831 A can support significantly larger axial forces.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in further claims.
  • Vorzugsweise weist der Befestigungsring einen abgewinkelten Profilquerschnitt auf, wodurch sich der Anstellwinkel zwischen der ersten und zweiten Anlagefläche besonders einfach realisieren lässt. Grundsätzlich kann jedoch die Ausgestaltung des Befestigungsrings zwischen den Anlageflächen beliebig an die jeweilige Einbausituation angepasst sein. So ist beispielsweise anstatt einer Abwinkelung auch ein bogenförmiger Übergang möglich.Preferably, the fastening ring has an angled profile cross-section, whereby the angle of attack between the first and second contact surface can be realized particularly easily. In principle, however, the configuration of the fastening ring between the contact surfaces can be adapted as desired to the respective installation situation. Thus, for example, instead of a bend and a curved transition possible.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Befestigungsring einen Abschnitt mit konstantem Innendurchmesser und einen axial daran anschließenden Abschnitt mit sich verjüngendem Innendurchmesser auf. Dabei ist die mit der Flanke der Ringnut in Eingriff stehende erste Anlagefläche an dem Abschnitt mit sich verjüngendem Innendurchmesser angeordnet und die mit der Nabe in Eingriff stehende zweite Anlagefläche an dem Abschnitt mit konstantem Innendurchmesser angeordnet. Dies ermöglicht auf einfache Art und Weise eine besonders günstige Krafteinleitung in die Nabe mit im Wesentlichen achsparallelem Kraftfluss sowohl in dem Abschnitt mit konstantem Innendurchmesser als auch in der angrenzenden Nabe.According to a further advantageous embodiment, the fastening ring has a section with a constant inner diameter and an axially adjoining section with a tapering inner diameter. At this time, the first abutment surface engaging with the flank of the annular groove is disposed at the tapered inner diameter portion, and the second abutment surface engaging with the hub is disposed at the constant inner diameter portion. This allows in a simple manner a particularly favorable introduction of force into the hub with a substantially axis-parallel force flow both in the section with a constant inner diameter and in the adjacent hub.
  • Für den Fall, dass das erste Bauteil eine Nabe und das zweite Bauteil eine Welle ist, gilt dies analog. Der Befestigungsring weist in diesem Fall einen Abschnitt mit konstantem Außendurchmesser und einen axial daran anschließenden Abschnitt mit sich vergrößerndem Außendurchmesser auf, wobei die mit der Flanke der Ringnut in Eingriff stehende erste Anlagefläche an dem Abschnitt mit sich vergrößerndem Außendurchmesser angeordnet ist und die mit der Welle in Eingriff stehende zweite Anlagefläche an dem Abschnitt mit konstantem Außendurchmesser angeordnet ist.In the event that the first component is a hub and the second component is a shaft, this applies analogously. The fastening ring in this case has a section with a constant outer diameter and an axially adjoining section with an enlarging outer diameter, wherein the flank of the annular groove engaging first contact surface is arranged on the section with increasing outer diameter and the shaft with in Engaging second abutment surface is disposed on the portion of constant outer diameter.
  • Bevorzugt ist der Befestigungsring mit der Ringnut verpresst, wodurch sich eine spielfreie Festlegung ohne großen Aufwand verwirklichen lässt.Preferably, the fastening ring is pressed with the annular groove, whereby a play-free determination can be realized without much effort.
  • Vorzugsweise füllt der Befestigungsring im verformten Zustand die Ringnut aus. Dies begünstigt eine hohe axiale Tragfähigkeit der Verbindung.Preferably, the fastening ring fills out the annular groove in the deformed state. This promotes a high axial load capacity of the connection.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung liegt die zweite Anlagefläche des Befestigungsrings in einer Ebene flächig an dem zweiten Bauteil an. Dies ermöglicht eine gute Reproduzierbarkeit der Krafteinleitung in das zweite Bauteil sowie des Kraftflusses in demselben.According to a further advantageous embodiment, the second contact surface of the fastening ring in a plane is flat against the second component. This allows a good reproducibility of the introduction of force into the second component and of the force flow in the same.
  • Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die Flanke der Ringnut, welche die erste Anlagefläche des Befestigungsrings abstützt, zur Radialrichtung des ersten Bauteils mit einem Anstellwinkel im Bereich von 5° bis 50° angewinkelt. Ferner weist das zweite Bauteil eine Stützfläche zur Abstützung der zweiten Anlagefläche des Befestigungsrings auf, wobei diese Stützfläche sich in Radialrichtung des ersten Bauteils erstreckt.According to a further preferred embodiment, the flank of the annular groove, which supports the first abutment surface of the fastening ring, is angled relative to the radial direction of the first component with an angle of attack in the range of 5 ° to 50 °. Furthermore, the second component has a support surface for supporting the second contact surface of the fastening ring, wherein this support surface extends in the radial direction of the first component.
  • Der Befestigungsring kann im einfachsten Fall als zylindrische Hülse ausgeführt sein, die abschnittsweise in die Ringnut gedrängt ist. Vorzugsweise bildet jedoch der Abschnitt mit konstantem Innen- bzw. Außendurchmesser an seinem zur Nabe weisenden Ende einen radial abstehenden Flansch aus, dessen Stirnseite die zweite Anlagefläche ist. Hierdurch wird eine weiter erhöhte Tragfähigkeit erzielt, da ein Absprengen des Befestigungsrings verhindert wird. Der Befestigungsring kann in diesem Fall mit einem L-förmigen Profilquerschnitt hergestellt werden, dessen hülsenförmiger Abschnitt jenseits des Flanschs wiederum zumindest abschnittsweise in die Ringnut gedrängt ist.The fastening ring can be designed in the simplest case as a cylindrical sleeve, which is partially pushed into the annular groove. Preferably, however, forms the portion with a constant inner or outer diameter at its end facing the hub a radially projecting flange, whose end face is the second bearing surface. As a result, a further increased load capacity is achieved since a break-off of the mounting ring is prevented. The mounting ring can be made in this case with an L-shaped profile cross-section, the sleeve-shaped portion beyond the flange is in turn at least partially urged into the annular groove.
  • Weist das zweite Bauteil eine Wälzkörperlaufbahn auf, so können die Anlageflächen wie folgt auf einen radialen Abstand h0 der Wälzkörperlaufbahn zum Sitz des zweiten Bauteils an dem ersten Bauteil abgestimmt werden, um den Kraftfluss im Wesentlichen an der Wälzkörperlaufbahn vorzuleiten und Verformungen der Wälzkörperlaufbahn nach dem axialen Festlegen des zweiten Bauteils gering zu halten. Dazu ist die Wanddicke h3 eines zylindrischen Abschnitts, welcher die zweite Anlagefläche ausbildet oder an einen die zweite Anlagefläche aufweisenden Flansch anschließt, kleiner oder gleich h0 und/oder die maximale radiale Hohe h2 des Kontakts der axialen Anlageschulter mit dem zweiten Bauteil beträgt h0 +/– 10%. Aus der axialen Festlegung verbleiben allenfalls geringe, rein axiale Verformungen, welche sich in einer beherrschbaren Verminderung des Axialspiels des Wälzlagers niederschlagen. Da die Einspannverhältnisse sehr gut reproduzierbar sind, lässt sich die Verminderung des Axialspiels des Wälzlagers durch Auslegung des Lagers kompensieren.If the second component has a rolling body raceway, then the contact surfaces can be tuned to a radial distance h 0 of the rolling body raceway for seating the second component on the first component as follows, in order to forward the force flow substantially to the rolling body raceway and to deform the rolling body raceway after the axial movement Set the second component to keep low. For this purpose, the wall thickness h 3 of a cylindrical portion forming the second abutment surface or adjoining a flange having the second abutment surface is less than or equal to h 0 and / or the maximum radial height h 2 of the contact of the axial abutment shoulder with the second component is h 0 +/- 10%. From the axial fixing remain at most low, purely axial deformations, which are reflected in a controllable reduction of the axial play of the bearing. Since the clamping conditions are very well reproducible, the reduction of the axial play of the rolling bearing can be compensated by designing the bearing.
  • In einer bevorzugten Ausführungsvariante dient die vorstehend erläuterte Welle-Nabe-Verbindung dazu, ein Wälzlager an einer Kugelgewindemutter axial festzulegen. In diesem Fall ist die Welle die Kugelgewindemutter und die Nabe ein Innenring des Wälzlagers. Jedoch sind auch andere Einsatzzwecke möglich, bei denen hohe Axialkräfte auftreten. Beispielsweise kann ein Ritzel in gleicher Art und Weise an einer Welle gesichert werden.In a preferred embodiment variant, the above-described shaft-hub connection serves to axially fix a roller bearing on a ball screw nut. In this case, the shaft is the ball screw nut and the hub is an inner ring of the rolling bearing. However, other purposes are possible in which high axial forces occur. For example, a pinion can be secured to a shaft in the same way.
  • Die vorstehend erläuterte Erfindung entstand im Kontext mit den besonderen Anforderungen an elektromechanische Lenkungen, welche im Übertragungsweg zwischen einer Motorwelle eines Elektromotors und einem Spindelabschnitt einer Zahnstange der Lenkung eine in einem Lenkgetriebegehäuse abgestützte Kugelgewindemutter umfassen.The above-described invention has arisen in the context of the particular requirements of electromechanical steering systems which comprise in the transmission path between a motor shaft of an electric motor and a spindle portion of a rack of the steering a ball screw nut supported in a steering gear housing.
  • Die Erfindung ermöglicht insbesondere eine elektromechanische Lenkung mit einem Kugelgewindetrieb, dessen Kugelgewindemutter über ein Wälzlager an einem Lenkgetriebegehäuse drehbar gelagert und axial festgelegt ist, wobei ein Innenring des Wälzlagers mittels einer Welle-Nabe-Verbindung der vorstehend erläuterten Art an einem Außenumfangsabschnitt der Kugelgewindemutter befestigt ist, derart, dass die Kugelgewindemutter die Welle und der Innenring die Nabe der Welle-Nabe-Verbindung darstellt.In particular, the invention provides an electromechanical steering having a ball screw whose ball screw nut is rotatably supported and axially fixed to a steering gear housing via a rolling bearing, an inner ring of the rolling bearing being fixed to an outer peripheral portion of the ball screw nut by means of a shaft-hub connection of the type described above. such that the ball screw nut is the shaft and the inner ring is the hub of the shaft-hub connection.
  • Hierdurch wird mit geringem Aufwand eine axial spielfreie Befestigung des Wälzlagers an der Kugelgewindemutter erzielt, die sich durch eine hohe Tragfähigkeit und eine sehr geringe Beeinflussung des Lagerspiels des Wälzlagers auszeichnet. Dies konnte mit herkömmlichen Lösungen bisher nur sehr aufwändig realisiert werden. Eine solche spielfreie Befestigung ist jedoch für die Lebensdauer und das Betriebsverhalten einer elektromechanischen Lenkung von großer Bedeutung, so dass durch die erfindungsgemäße Lösung ein merklicher Fortschritt erzielt wird.As a result, with little effort, an axially play-free attachment of the rolling bearing is achieved on the ball screw nut, which is characterized by a high load capacity and a very low influence on the bearing clearance of the bearing. Up to now, this has only been possible to a great extent with conventional solutions. However, such a backlash-free attachment is for the life and performance of an electromechanical steering of great importance, so that a significant progress is achieved by the inventive solution.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing. The drawing shows in:
  • 1 eine schematische Darstellung einer elektromechanischen Lenkung mit Kugelgewindetrieb, 1 a schematic representation of an electromechanical steering with ball screw,
  • 2 eine Detailansicht des Kugelgewindetriebs einschließlich Lagerung, 2 a detailed view of the ball screw including storage,
  • 3 eine Ansicht der Kugelgewindemutter mit montiertem Wälzlager und Befestigungsring, 3 a view of the ball screw nut with mounted rolling bearing and mounting ring,
  • 4 Kugelgewindemutter, Wälzlager und Befestigungsring vor der Montage 4 Ball screw nut, roller bearing and mounting ring before assembly
  • 5 eine Detailansicht des Befestigungsrings im verpressten Zustand, 5 a detailed view of the mounting ring in the pressed state,
  • 6 eine Detailansicht des Befestigungsrings vor dem Verpressen, 6 a detailed view of the mounting ring before pressing,
  • 7 eine Detailansicht zur Darstellung der Lage der Wälzkörperlaufbahn, und in 7 a detailed view showing the position of the rolling element raceway, and in
  • 8 eine weitere Ausführungsform mit modifiziertem Befestigungsring. 8th Another embodiment with modified mounting ring.
  • Die Erfindung steht im Kontext mit einer in 1 schematisch dargestellten elektromechanischen Fahrzeuglenkung 1 ohne jedoch auf eine solche beschränkt zu sein.The invention is in the context of an in 1 schematically illustrated electromechanical vehicle steering 1 without, however, being limited to such.
  • Die Lenkung 1 weist ein Lenkgetriebegehäuse 2 auf, durch das sich eine Lenkstange 3 erstreckt. An der Lenkstange 3 greift ein Lenkungsritzel 4 an, um einen vom Fahrer an einer Lenkungshandhabe 5 aufgebrachten Lenkbefehl an die Fahrzeugräder 6 zu übertragen. Weiterhin weist die Lenkung einen Elektromotor 7 zur Erzeugung eines Lenkunterstützungsmoments auf. Der Elektromotor 7 kann, wie dargestellt, achsparallel zur Lenkstange 3 angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, den Elektromotor 7 koaxial zur Lenkstange 3 oder gegebenenfalls auch an anderer Stelle, beispielsweise an einer Lenksäule, anzuordnen.The steering 1 has a steering gear housing 2 on, through which a handlebar 3 extends. At the handlebar 3 engages a steering pinion 4 to a by the driver at a steering handle 5 applied steering command to the vehicle wheels 6 transferred to. Furthermore, the steering has an electric motor 7 for generating a steering assist torque. The electric motor 7 can, as shown, axially parallel to the handlebar 3 be arranged. However, it is also possible to use the electric motor 7 coaxial with the handlebar 3 or possibly also elsewhere, for example on a steering column.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Antriebsmoment des Elektromotors 7 über eine Getriebestufe 8 und einen Kugelgewindetrieb 9 als Axialkraft an der Lenkstange 3 zur Wirkung gebracht. Die Getriebestufe 8 ist hier beispielhaft als Riementrieb ausgebildet, wobei ein erstes Riemenrad an einer Abtriebswelle des Elektromotors 7 und ein zweites Riemenrad an einer Kugelgewindemutter 10 des Kugelgewindetriebs 9 angeordnet ist. Über den Kugelgewindetrieb 9 wird ein rotatorisches Antriebsmoment des Elektromotors 7 in eine translatorische Bewegungskomponente an der Zahnstange 3 übersetzt, um den Fahrer beim Lenken zu unterstützen.In the illustrated embodiment, the drive torque of the electric motor 7 via a gear stage 8th and a ball screw 9 as axial force on the handlebar 3 brought to action. The gear stage 8th is here exemplified as a belt drive, wherein a first pulley on an output shaft of the electric motor 7 and a second pulley on a ball screw nut 10 of the ball screw 9 is arranged. About the ball screw 9 becomes a rotary drive torque of the electric motor 7 in a translational motion component on the rack 3 translated to assist the driver in steering.
  • Zur Ansteuerung des Elektromotors 7 dient ein Lenkungssteuergerät 11, das ein Stellsignal für den Elektromotor 7 generiert und dazu unter anderem das vom Fahrer aufgebrachte Lenkmoment berücksichtigt. Dieses Lenkmoment kann beispielsweise mit einer Drehmomentmesseinheit 12 an einer Lenksäule 13 gemessen werden, welche die Lenkungshandhabe 5 mechanisch mit der Lenkstange 3 koppelt.For controlling the electric motor 7 serves a steering controller 11 , which is a control signal for the electric motor 7 generated and, among other things, taken into account by the driver applied steering torque. This steering torque, for example, with a torque measuring unit 12 on a steering column 13 be measured, which the steering handle 5 mechanically with the handlebar 3 coupled.
  • 2 zeigt die Getriebestufe 8 sowie die Abstützung des Kugelgewindetriebs 9 innerhalb eines lediglich teilweise dargestellten Lenkgetriebegehäuses 2. Wie bereits erwähnt, kann die Getriebestufe 8 beispielsweise als Riementrieb ausgeführt sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Riementrieb einen Riemen 17, ein antreibendes Riemenrad 18, das fest mit einer Abtriebswelle 19 des Motors 7 gekoppelt ist, sowie ein angetriebenes Riemenrad 20, das fest mit der Kugelgewindemutter 10 des Kugelgewindetriebs 9 gekoppelt ist. Die Kugelgewindemutter 10, die an ihrem Innenumfang gewindeartige Kugellaufrillen 21 ausbildet, steht dabei mit der Lenkstange 3 über nicht näher dargestellte Kugeln in Gewindeeingriff und ist in dem Lenkgetriebegehäuse 2 über ein Wälzlager 22 drehbar gelagert und axial festgelegt. 2 shows the gear stage 8th and the support of the ball screw 9 within a steering gear housing only partially shown 2 , As already mentioned, the gear stage 8th be executed for example as a belt drive. In the illustrated embodiment, the belt drive comprises a belt 17 , a driving pulley 18 that is fixed to an output shaft 19 of the motor 7 coupled, and a driven pulley 20 firmly with the ball screw nut 10 of the ball screw 9 is coupled. The Ball screw nut 10 , the thread-like ball grooves on its inner circumference 21 training, stands with the handlebar 3 via balls, not shown in threaded engagement and is in the steering gear housing 2 via a rolling bearing 22 rotatably mounted and fixed axially.
  • Das Wälzlager 22 weist einen Innenring 23 und einen Außenring 24 auf.The rolling bearing 22 has an inner ring 23 and an outer ring 24 on.
  • Zur Festlegung des Außenrings 24 des Wälzlagers 22 dient hier beispielhaft eine Lagerklemmscheibe 25, welche mittels Spannbolzen 26 mit dem Lenkgetriebegehäuse 2 verspannt ist. Die Lagerklemmscheibe 25 ist ein einfacher Ring, der beispielsweise aus Blech ausgestanzt ist. Sie weist für Spannbolzen 17 entsprechende Durchgangsöffnungen auf, welche mit Befestigungsöffnungen 27 des Lenkgetriebegehäuses 2 korrespondieren. Der Außenring 24 des Wälzlagers 22 kann jedoch auch auf andere Art und Weise im Lenkgetriebegehäuse 2 festgelegt werden.For fixing the outer ring 24 of the rolling bearing 22 serves as an example a Lagerklemmscheibe 25 , which by means of clamping bolts 26 with the steering gear housing 2 is tense. The bearing clamping disc 25 is a simple ring that is punched out of sheet metal, for example. It points for clamping bolts 17 corresponding through holes, which with mounting holes 27 of the steering gear housing 2 correspond. The outer ring 24 of the rolling bearing 22 However, in other ways in the steering gear housing 2 be determined.
  • Die spielfreie Befestigung des Innenrings 23 des Wälzlagers 22 an der aus Wälzlagerstahl gefertigten Kugelgewindemutter 10 soll nachfolgend anhand der 3 bis 7 näher erläutert. werden, welche sich auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer Welle-Nabe-Verbindung mit hoher axialer Tragfähigkeit beziehen.The backlash-free attachment of the inner ring 23 of the rolling bearing 22 on the ball bearing nut made of bearing steel 10 will be explained below on the basis of 3 to 7 explained in more detail. which relate to a first embodiment of a shaft-hub connection with high axial load capacity.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel stellen die Kugelgewindemutter 10 die Welle 101 und der Innenring 23 des Wälzlagers 22 die Nabe 102 der im Folgenden näher erläuterten Welle-Nabe-Verbindung dar.In the illustrated embodiment, the ball screw nut 10 the wave 101 and the inner ring 23 of the rolling bearing 22 the hub 102 the shaft-hub connection explained in more detail below.
  • Die Welle 101 weist eine umlaufende Ringnut 103 auf, mit der ein Befestigungsring 104 verpresst ist. Der Befestigungsring 104 ist somit in der Ringnut 103 festgelegt und stützt die an der Welle 101 angeordnete Nabe 102 axial ab.The wave 101 has a circumferential annular groove 103 on, with a fixing ring 104 is compressed. The fastening ring 104 is thus in the annular groove 103 sets and supports those on the shaft 101 arranged hub 102 axially.
  • Die Nabe 102 bildet an ihrer zu dem Befestigungsring 104 weisenden Stirnseite eine ebene axiale Stützfläche 105 aus, die sich in Radialrichtung der Welle 101 und der Nabe 102 erstreckt und eine flächige Anlage des Befestigungsrings 104 gestattet. Die axiale Stützfläche 105 schließt mit der Radialrichtung somit einen Winkel von 0° ein. Ein herkömmliches Standard-Wälzlager 22 kann ohne weitere Bearbeitung am Innenring 23 zum Einsatz kommen.The hub 102 forms at her to the mounting ring 104 pointing end face a flat axial support surface 105 out, extending in the radial direction of the shaft 101 and the hub 102 extends and a flat attachment of the mounting ring 104 allowed. The axial support surface 105 thus closes with the radial direction an angle of 0 °. A conventional standard rolling bearing 22 can without further processing on the inner ring 23 be used.
  • Die Ringnut 103 der Welle 101 weist eine der Nabe 102 axial gegenüberliegende erste Flanke 107 auf, die mit einem Anstellwinkel α im Bereich vom 5° bis 50° zur Radialrichtung der Nabe 102 angeordnet ist. Im Hinblick auf die Abstützung besonders bevorzugte Winkel liegen im Bereich von 15° bis 35°. Kleinere Winkel erfordern eine verhältnismäßig große Axiallänge der Nut und des Rings, um eine hinreichende Tragfähigkeit zu erzielen. Größere Winkel sind bei kurzer Axiallänge im Hinblick auf ein etwaiges Absprengen des Rings unter Last sowie auf die Erzeugung radialer Kraftkomponenten an der Nabe 102 weniger günstig. Die Axiallänge des unverformten Befestigungsrings 104 beträgt bevorzugt etwa 15 bis 30% des Innendurchmessers desselben. Bei Wellenmessern im Bereich von 30 bis 50 mm können Befestigungsringe 104 mit einer Axiallänge von etwa 7 bis 11 mm zum Einsatz kommen.The ring groove 103 the wave 101 has one of the hub 102 axially opposite first flank 107 on, with an angle of attack α in the range of 5 ° to 50 ° to the radial direction of the hub 102 is arranged. With regard to the support particularly preferred angles are in the range of 15 ° to 35 °. Smaller angles require a relatively large axial length of the groove and the ring in order to achieve a sufficient load capacity. Larger angles are at short axial length with respect to any ring breakage under load, as well as the generation of radial force components at the hub 102 less favorable. The axial length of the undeformed mounting ring 104 is preferably about 15 to 30% of the inner diameter thereof. For ripples in the range of 30 to 50 mm, fixing rings can be used 104 be used with an axial length of about 7 to 11 mm.
  • Die erste Flanke 107 der Ringnut 103 geht im Nutgrund über eine Krümmung 108 in eine zweite Flanke 109 der Ringnut 103 über.The first flank 107 the ring groove 103 goes in the groove base over a curvature 108 into a second flank 109 the ring groove 103 above.
  • Die zweite Flanke 109 läuft zum Sitz 106 für die Nabe 102 an der Welle 101, wobei der Nutauslauf axial beabstandet vor der Nabe 102 endet, d. h. der Sitz 106 axial über die Nabe 102 hinausreicht. Der Anstellwinkel der zweiten Flanke 109 zur Radialrichtung ist mit β bezeichnet und liegt im Bereich von 45° bis 85° Grad, vorzugsweise im Bereich von 60° bis 80° Grad. Vorzugsweise ist der Anstellwinkel β der zweiten Flanke 109 dem Betrag nach größer als der Anstellwinkel α der ersten Flanke 107.The second flank 109 runs to the seat 106 for the hub 102 on the shaft 101 wherein the Nutauslauf axially spaced in front of the hub 102 ends, ie the seat 106 axially over the hub 102 extends. The angle of attack of the second flank 109 to the radial direction is denoted by β and is in the range of 45 ° to 85 ° degrees, preferably in the range of 60 ° to 80 ° degrees. Preferably, the angle of attack β of the second flank 109 the amount greater than the angle of attack α of the first edge 107 ,
  • Der zwischen der Stützfläche 105 der Nabe 102 und der hierzu angewinkelten ersten Flanke 107 der Ringnut 103 eingepresste Befestigungsring 104 verspannt die Stützfläche 105 der Nabe 102 und die erste Flanke 107 der Ringnut 103 axial gegeneinander, wobei der umgeformte Befestigungsring 104, wie in 5 gezeigt, die Ringnut 103 vollständig ausfüllt.The between the support surface 105 the hub 102 and the first edge flanked for this purpose 107 the ring groove 103 pressed-in fixing ring 104 braces the support surface 105 the hub 102 and the first flank 107 the ring groove 103 axially against each other, wherein the deformed mounting ring 104 , as in 5 shown the ring groove 103 completely filled out.
  • 6 zeigt den noch unverformten Befestigungsring 104 vor dem Verpressen. Dieser wird nach Aufschieben der Nabe 102 auf den Sitz 106 der Welle 101 bis auf Anschlag gegen die axiale Anlageschulter 110 der Welle 101 ebenfalls aufgeschoben. Anschließend verfährt ein Presswerkzeug P axial gegen eine im Bereich der Ringnut 103 liegende Kante 111 des Befestigungsrings 104. An der Kante 111 kann gegebenenfalls eine Abschrägung vorgesehen werden, wobei Keilwinkel von 15 bis 35° im Hinblick auf das Hineindrücken in die Ringnut 103 besonders vorteilhaft sind. Gleichzeitig werden das Presswerkzeug P und das Werkstück, nämlich die Bauteile 101, 102 und 104, relativ zueinander gedreht. Hierdurch wird der Befestigungsring 104 radial und axial durch die Kontur am Presswerkzeug P verformt und abschnittsweise in die Ringnut 103 gedrängt. Hieraus resultiert eine axiale Vorspannug des Befestigungsrings 104 und somit die axiale Sicherung der Nabe 102 an der Welle 101 durch den formschlüssigen Ring 104. 6 shows the still undeformed mounting ring 104 before pressing. This is after pushing the hub 102 on the seat 106 the wave 101 until it stops against the axial abutment shoulder 110 the wave 101 also deferred. Subsequently, a pressing tool P moves axially against one in the region of the annular groove 103 lying edge 111 of the fastening ring 104 , At the edge 111 If appropriate, a chamfer can be provided, wherein wedge angle of 15 to 35 ° with respect to the pushing into the annular groove 103 are particularly advantageous. At the same time, the pressing tool P and the workpiece, namely the components 101 . 102 and 104 , rotated relative to each other. As a result, the fastening ring 104 deformed radially and axially by the contour of the pressing tool P and partially in the annular groove 103 crowded. This results in an axial Vorspannug the mounting ring 104 and thus the axial securing of the hub 102 on the shaft 101 through the positive-locking ring 104 ,
  • Infolge des Verpressens ergibt sich an dem Befestigungsring 104 ein abgewinkelter Profilquerschnitt. Der Befestigungsring 104 besitzt im eingebauten Zustand in einen Abschnitt 112 mit konstantem Innendurchmesser und einen axial daran anschließenden Abschnitt 113 mit sich verjüngendem Innendurchmesser. Dabei ist eine mit der ersten Flanke 107 der Ringnut in Eingriff stehende erste Anlagefläche 114 an dem Abschnitt 113 mit sich verjüngendem Innendurchmesser angeordnet und die mit der Nabe 102 in Eingriff stehende zweite Anlagefläche 115 an dem Abschnitt 112 mit konstantem Innendurchmesser angeordnet ist. Die erste und zweite Anlagefläche 114, 115 des Befestigungsrings 104 schließen einen Winkel im Bereich von 5° bis 50° miteinander ein. Besonders günstig ist ein Winkel im Bereich von 15° bis 35° und besonders bevorzugt im Bereich von 20° bis 30°.As a result of the compression results at the mounting ring 104 an angled profile cross-section. The fastening ring 104 has a section when installed 112 With constant inner diameter and an axially adjacent section 113 with tapered inner diameter. There is one with the first flank 107 the annular groove engaging first contact surface 114 at the section 113 arranged with a tapered inner diameter and with the hub 102 engaging second abutment surface 115 at the section 112 is arranged with a constant inner diameter. The first and second contact surface 114 . 115 of the fastening ring 104 include an angle in the range of 5 ° to 50 ° with each other. An angle in the range of 15 ° to 35 ° and particularly preferably in the range of 20 ° to 30 ° is particularly favorable.
  • Für eine optimale Wirkung in Axialrichtung empfiehlt es sich ferner, die Abmessungen der Ringnut 103 nicht nur hinsichtlich der oben beschriebenen Winkel, sondern auch hinsichtlich der Krümmung 108 im Nutgrund sowie der Nuttiefe T aufeinander abzustimmen, wobei dies auch vom Wellendurchmesser abhängig ist. Bei Wellendurchmessern in der Größenordnung von 20 bis 60 mm empfiehlt sich für die Krümmung 108 im Nutgrund ein Krümmungsradius R im Bereich von 0,8 mm bis 1,5 mm bei einer Nuttiefe T von 1,2 bis 2,0 mm.For an optimal effect in the axial direction, it is also recommended, the dimensions of the annular groove 103 not only in terms of the angles described above, but also in terms of curvature 108 in the bottom of the groove and the groove depth T match each other, and this is also dependent on the shaft diameter. For shaft diameters in the order of 20 to 60 mm is recommended for the curvature 108 in the groove base a radius of curvature R in the range of 0.8 mm to 1.5 mm at a groove depth T of 1.2 to 2.0 mm.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet die Welle 101 eine Anlageschulter 110 als Axialanschlag für die Nabe 102 aus, so dass sich die Nabe 102 in einer ersten Axialrichtung gegen die Anlageschulter 110 und in einer entgegengesetzten zweiten Axialrichtung gegen den Befestigungsring 104 abstützt. Dabei ist die Nabe 102 zwischen der Anlageschulter 110 und dem Befestigungsring 104 spielfrei gehalten, da durch die Umformung des Befestigungsrings 104 bei der Montage jegliches Axialspiel aufgehoben wird.In the illustrated embodiment, the shaft forms 101 a contact shoulder 110 as axial stop for the hub 102 out, so that's the hub 102 in a first axial direction against the abutment shoulder 110 and in an opposite second axial direction against the mounting ring 104 supported. This is the hub 102 between the contact shoulder 110 and the mounting ring 104 held free of play, as by the deformation of the mounting ring 104 during assembly any axial play is canceled.
  • Die Krafteinleitung in die Nabe 102 erfolgt im Wesentlichen bis auf Höhe einer an der Nabe 102 ausgebildeten Wälzkörperlaufbahn 116. Die Abstützung an der Anlageschulter 110 erfolgt unterhalb der Wälzkörperlaufbahn 116. Hierdurch wird der axiale Kraftfluss an der Wälzkörperlaufbahn 116 im Wesentlichen vorbeigeleitet, so dass das Laufverhalten nicht oder allenfalls geringfügig und gut beherrschbar beeinflusst wird.The force introduction into the hub 102 takes place essentially up to the height of one at the hub 102 trained rolling body career 116 , The support on the contact shoulder 110 takes place below the rolling body raceway 116 , As a result, the axial force flow at the rolling body raceway 116 essentially bypassed, so that the running behavior is not or at most slightly influenced and manageable.
  • In 7 ist der radiale Abstand der Wälzkörperlaufbahn 116 zum Sitz 106 der Nabe 102 an der Welle 101 mit h0 bezeichnet. Die maximale radiale Höhe h1 der zweiten Anlagefläche 115 des Befestigungsrings 104 über dem Sitz 106 an der Welle 101 beträgt Bauteils h0 +/– 25%.In 7 is the radial distance of the rolling body raceway 116 to the seat 106 the hub 102 on the shaft 101 with h 0 respectively. The maximum radial height h 1 of the second contact surface 115 of the fastening ring 104 over the seat 106 on the shaft 101 component h is 0 +/- 25%.
  • Ferner beträgt die maximale radiale Höhe h2 des Kontakts der axialen Anlageschulter 110 mit der Nabe 102 Bauteil h0 +/– 25%.Further, the maximum radial height h 2 of the contact of the axial abutment shoulder 110 with the hub 102 Component h 0 +/- 25%.
  • Der Befestigungsring des ersten Ausführungsbeispiels bildet an seinem Abschnitt 112 mit konstantem Innendurchmesser an seinem zur Nabe 102 weisenden Ende einen radial abstehenden Flansch 117 aus, dessen Stirnseite die zweite Anlagefläche 115 ist. Die radiale Höhe h1 entspricht dabei der Höhe des Flanschs 117. Der Flansch 117 versteift den Befestigungsring 117 und verhindert ein Absprengen. Durch den Flansch 117 wird somit die axiale Tragfähigkeit der Welle-Nebe-Verbindung zusätzlich erhöht.The fastening ring of the first embodiment forms at its portion 112 with constant inside diameter at its hub 102 pointing end a radially projecting flange 117 from whose front side the second contact surface 115 is. The radial height h 1 corresponds to the height of the flange 117 , The flange 117 stiffens the fastening ring 117 and prevents it from breaking off. Through the flange 117 Thus, the axial load capacity of the shaft-Nebe connection is additionally increased.
  • An den Flansch 117 schließt rückseitig noch im Bereich des Abschnitts 112 mit konstantem Innendurchmesser ein zylindrischer Abschnitt 118 an, welcher den Kraftfluss wesentlich mit beeinflusst, da die axiale Dicke des Flanschs 117 der radialen Wanddicke am zylindrischem Abschnitt 118 entspricht und dementsprechend gering ist. Der Flansch 117 geht in einer Krümmung 119 in den Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 118 über, wobei der Krümmungsradius der Krümmung 119 maximal 1 bis 1,5 mm beträgt. Die radiale Wanddicke des zylindrischen Abschnitts 118, die in 7 mit h3 bezeichnet ist, ist kleiner oder maximal gleich der Sitzhöhe h0 der Wälzkörperlaufbahn 116. Vorzugsweise liegt h3 im Bereich von 35 bis 75% von h0. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt h3 50 bis 60% von h0.To the flange 117 closes at the back in the area of the section 112 with constant inside diameter a cylindrical section 118 on, which significantly influences the power flow, since the axial thickness of the flange 117 the radial wall thickness at the cylindrical portion 118 corresponds and accordingly is low. The flange 117 goes in a curve 119 in the outer periphery of the cylindrical portion 118 over, where the radius of curvature of the curvature 119 maximum 1 to 1.5 mm. The radial wall thickness of the cylindrical section 118 , in the 7 H 3 is designated smaller or at most equal to the seat height h 0 of the rolling body raceway 116 , Preferably, h 3 is in the range of 35 to 75% of h 0 . In the illustrated embodiment, h 3 is 50 to 60% of h 0 .
  • 8 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel lediglich durch die Ausgestaltung des Befestigungsrings 104' unterscheidet. In diesem Fall ist kein Flansch 117 vorgesehen, so dass die radiale Höhe h1 der zweiten Anlagefläche 115 der Wanddicke h3 des zylindrischen Abschnitts 118 entspricht. Der Abschnitt 112 mit konstantem Innendurchmesser weist in diesem Fall auch einen konstanten Außendurchmesser auf. Die maximale radiale Höhe h1 der zweiten Anlagefläche 115 sowie die Wanddicke h3 sind kleiner oder gleich h0. Vorzugsweise betragen h1 und h3 lediglich 35 bis 75% von h0. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 sind h1 und h3 mit 50 bis 60% von h0 gewählt. 8th shows a second embodiment, which differs from the first embodiment only by the configuration of the mounting ring 104 ' different. In this case, there is no flange 117 provided so that the radial height h 1 of the second bearing surface 115 the wall thickness h 3 of the cylindrical portion 118 equivalent. The section 112 with constant inner diameter in this case also has a constant outer diameter. The maximum radial height h 1 of the second contact surface 115 and the wall thickness h 3 are less than or equal to h 0 . Preferably h 1 and h 3 are only 35 to 75% of h 0 . In the embodiment according to 8th h 1 and h 3 are chosen to be 50 to 60% of h 0 .
  • Der Befestigungsring 104 bzw. 104' ist im unverformten Zustand, das heißt vor seiner Montage in der Ringnut 103 als einfacher rotationssymmetrischer Körper ausgestaltet, der einen L-förmigen oder rechteckigen Profilquerschnitt, jedoch auch andere Profilquerschnittsformen aufweisen kann. Im nicht montierten Zustand weist der Befestigungsring 104 bzw. 104' eine Durchgangsöffnung auf, deren Innendurchmesser zu dem Außendurchmesser der Welle 101 im Bereich der Ringnut 103 vorzugsweise mit einer Spielpassung toleriert ist. Der Befestigungsring 104 besteht aus einem umformbaren Material, vorzugsweise aus ungehärtetem Stahl. Er kann als Drehteil oder besonders kostengünstig als Stanz-Biegeteil hergestellt werden.The fastening ring 104 respectively. 104 ' is in the undeformed state, that is before its installation in the annular groove 103 designed as a simple rotationally symmetrical body, which may have an L-shaped or rectangular profile cross-section, but also other profile cross-sectional shapes. When not assembled, the mounting ring points 104 respectively. 104 ' a through hole whose inner diameter to the outer diameter of the shaft 101 in the area of the annular groove 103 is preferably tolerated with a clearance fit. The fastening ring 104 consists of a deformable material, preferably of unhardened steel. It can be produced as a turned part or particularly cost-effective as a stamped and bent part.
  • Die dargestellte Welle-Nabe-Verbindung, wie sie in den 3 bis 8 dargestellt ist, lässt sich nicht nur zur Befestigung eines Innenrings 23 an einer Kugelgewindemutter 10 verwenden. Vielmehr kann auf entsprechende Art und Weise beispielsweise auch der Außenring 24 des Wälzlagers 22 im Lenkgetriebegehäuse 2 axial festgelegt oder generell eine Welle an einer mit einer Ringnut versehenen Nabe axial festgelegt werden. The illustrated shaft-hub connection, as shown in the 3 to 8th is shown, not only for fixing an inner ring 23 on a ball screw nut 10 use. Rather, in a corresponding manner, for example, the outer ring 24 of the rolling bearing 22 in the steering gearbox 2 axially fixed or generally a shaft are fixed axially on a provided with an annular groove hub.
  • Die Erfindung wurde vorstehend anhand von zwei Ausführungsbeispielen sowie weiterer Abwandlungen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.The invention has been explained in more detail above with reference to two exemplary embodiments and further modifications. However, it is not limited thereto, but includes all the embodiments defined by the claims.
  • BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 11
    Lenkungsteering
    22
    LenkgetriebegehäuseSteering gear housing
    33
    Lenkstangehandlebars
    44
    Lenkungsritzelsteering gear
    55
    LenkungshandhabeSteering handle
    66
    Fahrzeugradvehicle
    77
    Elektromotorelectric motor
    88th
    Getriebestufegear stage
    99
    KugelgewindetriebBall Screw
    1010
    KugelgewindemutterBall screw nut
    1111
    LenkungssteuergerätSteering control unit
    1212
    Drehmomentsensortorque sensor
    1313
    Lenksäulesteering column
    1717
    Riemenbelt
    1818
    antreibendes Riemenraddriving pulley
    1919
    Antriebswelledrive shaft
    2020
    angetriebenes Riemenraddriven pulley
    2121
    KugellaufrillenBall tracks
    2222
    Wälzlagerroller bearing
    2323
    Innenringinner ring
    2424
    Außenringouter ring
    2525
    LagerklemmscheibeBearing clamping disc
    2626
    Spannbolzenclamping bolt
    2727
    Befestigungsöffnungfastening opening
    2828
    AußenumfangsabschnittOuter peripheral portion
    101101
    Wellewave
    102102
    Nabehub
    103103
    Ringnutring groove
    104104
    Befestigungsringfixing ring
    105105
    Stützflächesupport surface
    106106
    SitzSeat
    107107
    erste Flankefirst flank
    108108
    Krümmungcurvature
    109109
    zweite Flankesecond flank
    110110
    Anlageschultercontact shoulder
    111111
    Kanteedge
    112112
    Abschnitt mit in Axialrichtung konstantem InnendurchmesserSection with axially constant internal diameter
    113113
    Abschnitt mit sich in Axialrichtung verjüngendem InnendurchmesserSection with axially tapering inner diameter
    114114
    erste Anlageflächefirst contact surface
    115115
    zweite Anlageflächesecond contact surface
    116116
    Wälzkörperlaufbahnrolling body
    117117
    Flanschflange
    118118
    zylindrischer Abschnittcylindrical section
    119119
    Krümmungcurvature
    h0 h 0
    Höhe (radial) Wälzkörperlaufbahn 116 über Sitz 106 Height (radial) rolling element raceway 116 over seat 106
    h1 h 1
    max. Höhe (radial) Flansch 117 über Sitz 106 Max. Height (radial) flange 117 over seat 106
    h2 h 2
    max. Höhe (radial) Kontaktfläche der Anlageschulter 110 über Sitz 106 Max. Height (radial) contact surface of the abutment shoulder 110 over seat 106
    h3 h 3
    Wanddicke des zylindrischen AbschnittsWall thickness of the cylindrical section
    PP
    Presswerkzeugpress tool
    αα
    Anstellwinkel der ersten Flanke 107 zur RadialrichtungAngle of attack of the first flank 107 to the radial direction
    ββ
    Anstellwinkel der zweiten Flanke 109 zur RadialrichtungIncident angle of the second flank 109 to the radial direction
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    • DE 102009004438 A1 [0003] DE 102009004438 A1 [0003]
    • DE 102007024328 A1 [0003] DE 102007024328 A1 [0003]
    • EP 1237776 B2 [0003] EP 1237776 B2 [0003]
    • DE 2204831 A [0005, 0012] DE 2204831 A [0005, 0012]
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Claims (10)

  1. Welle-Nabe-Verbindung, insbesondere zur Festlegung eines Wälzlagers an einer Kugelgewindemutter, umfassend: ein erstes Bauteil mit einer axialen Anlageschulter (110) und einer umlaufenden Ringnut (103), ein zweites Bauteil, das an dem ersten Bauteil angeordnet und an der axialen Anlageschulter (103) abgestützt ist, und einen Befestigungsring (104), der sich mit einer ersten Anlagefläche (114) an einer Flanke (107) des ersten Bauteils und mit einer zweiten Anlagefläche (115) an dem zweiten Bauteil abstützt, um das zweite Bauteil mit der axialen Anlageschulter (110) des ersten Bauteils zu verspannen, wobei entweder das erste Bauteil eine Welle (101) und das zweite Bauteil eine Nabe (102) oder aber das erste Bauteil eine Nabe und das zweite Bauteil eine Welle ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Anlagefläche (114, 115) des Befestigungsrings (104) einen Winkel im Bereich von 5° bis 50° miteinander einschließen.Shaft-hub connection, in particular for fixing a roller bearing on a ball screw nut, comprising: a first component with an axial abutment shoulder ( 110 ) and a circumferential annular groove ( 103 ), a second component which is arranged on the first component and on the axial abutment shoulder ( 103 ) is supported, and a fastening ring ( 104 ), which is connected to a first contact surface ( 114 ) on a flank ( 107 ) of the first component and with a second contact surface ( 115 ) is supported on the second component to the second component with the axial abutment shoulder ( 110 ) of the first component, wherein either the first component is a shaft ( 101 ) and the second component a hub ( 102 ) or the first component is a hub and the second component is a shaft, characterized in that the first and second contact surfaces ( 114 . 115 ) of the fastening ring ( 104 ) enclose an angle in the range of 5 ° to 50 ° with each other.
  2. Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsring (104) einen abgewinkelten Profilquerschnitt aufweist.Shaft-hub connection according to claim 1, characterized in that the fastening ring ( 104 ) has an angled profile cross-section.
  3. Welle-Nabe-Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass das erste Bauteil eine Welle (101) und das zweite Bauteil eine Nabe (102) ist, der Befestigungsring (104) einen Abschnitt (112) mit konstantem Innendurchmesser und einen axial daran anschließenden Abschnitt (113) mit sich verjüngendem Innendurchmesser aufweist, wobei die mit der Flanke (107) der Ringnut (103) in Eingriff stehende erste Anlagefläche (114) an dem Abschnitt (113) mit sich verjüngendem Innendurchmesser angeordnet ist und die mit der Nabe (102) in Eingriff stehende zweite Anlagefläche (115) an dem Abschnitt (112) mit konstantem Innendurchmesser angeordnet ist, und für den Fall, dass das erste Bauteil eine Nabe und das zweite Bauteil eine Welle ist, der Befestigungsring einen Abschnitt mit konstantem Außendurchmesser und einen axial daran anschließenden Abschnitt mit sich vergrößerndem Außendurchmesser aufweist, wobei die mit der Flanke der Ringnut in Eingriff stehende erste Anlagefläche an dem Abschnitt mit sich vergrößerndem Außendurchmesser angeordnet ist und die mit der Welle in Eingriff stehende zweite Anlagefläche an dem Abschnitt mit konstantem Außendurchmesser angeordnet ist.Shaft-hub connection according to claim 1 or 2, characterized in that in the event that the first component is a shaft ( 101 ) and the second component a hub ( 102 ), the fastening ring ( 104 ) a section ( 112 ) with a constant inner diameter and an axially adjoining section ( 113 ) having a tapered inner diameter, wherein the flank ( 107 ) of the annular groove ( 103 ) engaging first abutment surface ( 114 ) on the section ( 113 ) is arranged with a tapering inner diameter and with the hub ( 102 ) engaging second abutment surface ( 115 ) on the section ( 112 ) is arranged with a constant inner diameter, and in the case that the first component is a hub and the second component is a shaft, the mounting ring has a portion with a constant outer diameter and an axially adjoining portion with increasing outer diameter, wherein the flank the annular groove engaging first abutment surface is disposed on the enlarging outer diameter portion, and the second abutment surface engaging with the shaft is disposed on the constant outer diameter portion.
  4. Welle-Nabe-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsring (104) mit der Ringnut (103) verpresst ist.Shaft-hub connection according to one of claims 1 to 3, characterized in that the fastening ring ( 104 ) with the annular groove ( 103 ) is compressed.
  5. Welle-Nabe-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anlagefläche (115) des Befestigungsrings (104) in einer Ebene flächig an dem zweiten Bauteil anliegt.Shaft-hub connection according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second bearing surface ( 115 ) of the fastening ring ( 104 ) lies flat against the second component in a plane.
  6. Welle-Nabe-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanke (107) der Ringnut (103), welche die erste Anlagefläche (114) des Befestigungsrings (104) abstützt, zur Radialrichtung des ersten Bauteils mit einem Anstellwinkel im Bereich von 5° bis 50° angewinkelt ist, und das zweite Bauteil eine Stützfläche (105) zur Abstützung der zweiten Anlagefläche (115) des Befestigungsrings (104) aufweist, und diese Stützfläche (105) sich in Radialrichtung des ersten Bauteils erstreckt.Shaft-hub connection according to one of claims 1 to 5, characterized in that the flank ( 107 ) of the annular groove ( 103 ), which the first contact surface ( 114 ) of the fastening ring ( 104 ) is angled to the radial direction of the first component with an angle of attack in the range of 5 ° to 50 °, and the second component has a support surface ( 105 ) for supporting the second contact surface ( 115 ) of the fastening ring ( 104 ), and this support surface ( 105 ) extends in the radial direction of the first component.
  7. Welle-Nabe-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (112) mit konstantem Innen. bzw. Außendurchmesser an seinem zum zweiten Bauteil weisenden Ende einen radial abstehenden Flansch (117) ausbildet, dessen Stirnseite die zweite Anlagefläche (115) ist.Shaft-hub connection according to one of claims 1 to 6, characterized in that the section ( 112 ) with constant inside. or outer diameter at its end pointing to the second component a radially projecting flange ( 117 ), whose end face the second contact surface ( 115 ).
  8. Welle-Nabe-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil eine Wälzkörperlaufbahn (116) aufweist, welche radial einen Abstand h0 zum Sitz (106) des zweiten Bauteils an dem ersten Bauteil aufweist, wobei die Wanddicke h3 eines zylindrischen Abschnitts (118), welcher die zweite Anlagefläche (115) ausbildet oder an einen die zweite Anlagefläche (115) aufweisenden Flansch (117) anschließt, kleiner oder gleich h0 ist, und/oder die maximale radiale Höhe h2 des Kontakts der axialen Anlageschulter (110) mit dem zweiten Bauteil h0 +/– 10% beträgt.Shaft-hub connection according to one of claims 1 to 7, characterized in that the second component is a rolling body track ( 116 ), which radially a distance h 0 to the seat ( 106 ) of the second component on the first component, wherein the wall thickness h 3 of a cylindrical portion ( 118 ), which the second contact surface ( 115 ) or to a second contact surface ( 115 ) having flange ( 117 ), is less than or equal to h 0 , and / or the maximum radial height h 2 of the contact of the axial abutment shoulder ( 110 ) with the second component h is 0 +/- 10%.
  9. Kugelgewindemutter mit Wälzlager, wobei ein Innenring (23) des Wälzlagers (22) mittels einer Welle-Nabe-Verbindung nach einem der vorgenannten Ansprüche an einem Außenumfangsabschnitt (28) der Kugelgewindemutter (10) befestigt ist, derart, dass die Kugelgewindemutter (10) die Welle (101) und der Innenring (23) die Nabe (102) der Welle-Nabe-Verbindung darstellt.Ball screw nut with rolling bearing, wherein an inner ring ( 23 ) of the rolling bearing ( 22 ) by means of a shaft-hub connection according to one of the preceding claims on an outer peripheral portion ( 28 ) of the ball screw nut ( 10 ), such that the ball screw nut ( 10 ) the wave ( 101 ) and the inner ring ( 23 ) the hub ( 102 ) represents the shaft-hub connection.
  10. Elektromechanische Lenkung mit Kugelgewindetrieb (9), dessen Kugelgewindemutter (10) über ein Wälzlager (22) an einem Lenkgetriebegehäuse (2) drehbar gelagert und axial festgelegt ist, wobei ein Innenring (23) des Wälzlagers (22) mittels einer Welle-Nabe-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 an einem Außenumfangsabschnitt (28) der Kugelgewindemutter (10) befestigt ist, derart, dass die Kugelgewindemutter (10) die Welle (101) und der Innenring (23) die Nabe (102) der Welle-Nabe-Verbindung darstellt.Electromechanical steering with ball screw ( 9 ) whose ball screw nut ( 10 ) via a rolling bearing ( 22 ) on a steering gear housing ( 2 ) is rotatably mounted and axially fixed, wherein an inner ring ( 23 ) of the rolling bearing ( 22 ) by means of a shaft-hub connection according to one of claims 1 to 8 at an outer peripheral portion ( 28 ) of the ball screw nut ( 10 ), such that the ball screw nut ( 10 ) the wave ( 101 ) and the inner ring ( 23 ) the hub ( 102 ) represents the shaft-hub connection.
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