DE102012212273A1

DE102012212273A1 - Lenkgetriebe und Vorrichtung zur Einstellung der Lage einer Zahnstange in dem Lenkgetriebe

Info

Publication number: DE102012212273A1
Application number: DE201210212273
Authority: DE
Inventors: Dieter Adler; Philipp Schlehuber; Alexander Zernickel; Harald Hochmuth
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2014-01-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe mit einem Gehäuse, mit einer in dem Gehäuse entlang einer Zahnstangenlängsachse verschiebbaren Zahnstange, mit mindestens einem gegen die Zahnstange vorgespannten Druckstück und mit zumindest einer Vorrichtung zur Einstellung der Lage der Zahnstange in dem Lenkgetriebe, wobei die Vorrichtung wenigstens das Druckstück, mindestens eine Druckfeder und wenigstens ein Gegenlager aufweist, und dabei die Druckfeder in eine erste Richtung gegen das Gegenlager und in eine andere Richtung gegen das Druckstück vorgespannt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe mit einem Gehäuse, mit einer in dem Gehäuse entlang einer Zahnstangenlängsachse verschiebbaren Zahnstange, mit mindestens einem gegen die Zahnstange vorgespannten Druckstück und mit zumindest einer Vorrichtung zur Einstellung der Lage der Zahnstange in dem Lenkgetriebe, wobei die Vorrichtung wenigstens das Druckstück, mindestens eine Druckfeder und wenigstens ein Gegenlager aufweist, und dabei die Druckfeder in eine erste Richtung gegen das Gegenlager und in eine andere Richtung gegen das Druckstück vorgespannt ist.
Hintergrund der Erfindung
Bekannte Zahnstangenlenkungen von Kraftfahrzeugen weisen eine Zahnstange auf, die quer zur Fahrtrichtung verschiebbar in einem Gehäuse eines Lenkgetriebes gelagert ist. Die Zahnstange wirkt in bekannter Weise über Spurstangen auf Lenkhebel. Die Zahnstange weist eine Verzahnung auf, die mit der Verzahnung an einer Lenkwelle bzw. an einem gelenkig mit einer Lenkwelle verbundenen Stummel einer Lenkwelle im Zahneingriff steht. Schwenkungen oder Drehungen der Lenkwelle bewirken das Verschieben der Zahnstange in dem Gehäuse und damit der Spurstangen quer zur Fahrrichtung. Letztere wirken auf die Lenkhebel, über welche die Fahrzeugräder geschwenkt werden.
Der Eingriff der Lenkwellenverzahnung und der Verzahnung der Zahnstange ist mittels eines Druckstückes spielfrei gehalten, welches durch eine sich am Gehäuse des Lenkgetriebes abstützende Druckfeder elastisch gegen die Zahnstange vorgespannt ist. Die Vorspannung bewirkt in der Anordnung den Ausgleich fertigungs- und verschleißbedingter Spiele, so dass beispielsweise Klappergeräusche vermieden werden können. Darüber hinaus werden mittels der elastischen Vorspannungen von Unebenheiten der Fahrbahn ausgehende Stöße gedämpft.
Die von der Verzahnung abgewandte Seite der Zahnstange ist in der Regel durch ein Halbrund- oder ein Trapezprofil gebildet und kann auch als Rücken bezeichnet werden. Bekannte Druckstücke weisen jeweils ein diesem Profil angepasstes gabelförmiges Maul auf, mit denen die Druckstücke auf dem Profil aufsitzen, das Profil seitlich übergreifen und an dem Profil auch seitlich anliegen können. Die Zahnstange sollte bei vorgespannten Druckstück möglichst eng in dem Maul geführt sein um Klappergeräusche zu vermeiden.
US 6,644,432 B1 zeigt eine Lenkeinrichtung, in der ein von einem Elektromotor angetriebener Kugelgewindetrieb die Zahnstange während der Lenkbewegungen der Lenkwelle quer zur Fahrtrichtung verschiebt. Dazu ist auf der Zahnstange eine Gewindespindel ausgebildet, die von einer Spindelmutter umgriffen ist. Die Spindelmutter ist mit einem Antriebsrad verbunden, auf dem ein Antriebsriemen eines Riementriebs sitzt. Der Riementrieb ist eine getriebliche Verbindung zwischen dem Elektromotor und dem Kugelgewindetrieb. Der Gewindetrieb weist zwischen der Gewindespindel und der Gewindemutter Kugeln auf. Die Kugeln durchlaufen in einer endlosen Reihe den Gewindetrieb in einem durch die Gewindemutter und die Gewindespindel begrenzten Kugelkanal und werden am Ende des Kugelkanals in einem Umkehrkanal der Gewindemutter wieder an den Anfang des Kugelkanals zurückgeführt. Der Kugelkanal ist nach außen durch das Gewinde der Spindelmutter und nach innen durch eine Kugelrille des Teils der Gewindespindel begrenzt, welcher momentan von dem Gewinde der Gewindemutter umgeben ist.
Die Gewindemutter ist mittels eines Radiallagers in einem zylindrischen Lagersitz des Gehäuses drehbar gelagert, wobei der Außenring des Radiallagers fest in dem Gehäuse sitzt. In idealen Anordnungen liegen die Längsachse der Zahnstange, die Rotationsachse der Gewindemutter, die Rotationsachse des Radiallagers und die Symmetrieachse des Lagersitzes aufeinander. In der Praxis trifft dieser Fall jedoch selten zu. Weiterhin sind in der Regel sowohl das Stützlager als auch der Kugelgewindetrieb aus Gründen der Reibung mit kleinen Spielen versehen.
Im Fahrbetrieb werden in derartigen Anordnungen je nach Lage der Zahnstange oft unerwünschte Klappergeräusche wahrgenommen, die aus zu großen Spielen im System resultieren. In anderen Fällen können die Bauteile aufgrund ungünstiger Toleranzlagen verspannt sein, was zu nicht akzeptablen Reibwiderständen führt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung sieht ein Lenkgetriebe vor, das in einem Gehäuse eine Zahnstange aufweist, welche in dem Gehäuse entlang einer Zahnstangenlängsachse verschiebbar ist und gegen welche ein Druckstück vorgespannt ist. Die Zahnstangenlängsachse ist in der Regel quer zum Fahrzeug ausgerichtet. Das Druckstück ist in eine Richtung quer zur Zahnstangenlängsachse gegen den Rücken der Zahnstange vorgespannt. Die Verlängerung der Hauptachse kann dabei die Zahnstangenlängsachse schneiden oder mit Abstand an dieser vorbei verlaufen. Außerdem ist die Hauptachse wahlweise Symmetrieachse eines außenzylindrischen Führungsabschnitts des Druckstücks, das vorzugsweise außenzylindrisch ausgeführt ist. Alternativ kann die Hauptachse Längsachse eines ansonsten quer zu der Hauptachse möglicherweise außen beliebig unsymmetrisch oder symmetrisch ausgeführten Druckstückes sein. Die Hauptachse des Druckstückes und die Symmetrieachse des außenzylindrischen Führungsabschnittes können aufeinander liegen oder mit Abstand zueinander verlaufen. Vorzugsweise ist das Druckstück, mit Ausnahme des gabelförmigen Mauls, außenzylindrisch ausgeführt. In der Regel schneidet die Hauptachse des Druckstückes die Zahnstangenlängsachse.
Das erfindungsgemäße Lenkgetriebe ist außerdem mit einer Vorrichtung zur Einstellung der Lage einer Zahnstange versehen, welche das Druckstück, wenigstens einen Exzenterring, mindestens eine Druckfeder und ein Gegenlager für die Druckfeder aufweist. Die Druckfeder ist in eine erste Richtung gegen das Gegenlager und in eine andere Richtung gegen das Druckstück, vorzugsweise gleichgerichtet mit der Hauptachse, vorgespannt. Das Gegenlager ist in Richtung der Zahnstange beweglich einstellbar an dem Gehäuse gehalten. Unter "beweglich einstellbar" ist zu verstehen, dass das Gegenlager durch Einstellbewegungen, beispielsweise durch Verdrehen wahlweise auch durch Verschieben in Richtung des Druckstücks oder von diesem weggerichtet quer zur Zahnstangenlängsachse in eine Position solange bewegbar ist, bis die Druckfeder ausreichend gegen das Druckstück vorgespannt ist.
Mittel, durch die das Gegenlager an dem Gehäuse gehalten ist, sind wahlweise lochartige Führungen, Innen- oder Außengewinde, Längs- oder Quernuten, durch Prägen oder Stemmen plastisch verdrängtes Material, Kleber, Sicherungsscheiben und Sicherungslappen, Splinte usw..
Das Gegenlager ist vorzugsweise eine Mutter mit Außengewinde, die in ein Innengewinde des Gehäuses geschraubt ist oder der Exzenterring. Die Länge des Innengewindes entspricht dabei mindestens der Einschraublänge für das Außengewinde der Mutter zuzüglich der Länge eines Gewindeabschnittes, welcher für das Einstellen der Vorspannung der Druckfeder vorgesehen ist.
Der Exzenterring weist entweder einen hohlen Abschnitt auf oder ist ein hohles Bauteil. In dem hohlen Abschnitt oder in dem hohlen Bauteil ist das Druckstück entweder ganz oder teilweise geführt. Dazu ist der hohle Abschnitt des Exzenterrings mit einer Innenkontur versehen, die wenigstens teilweise als Führung für das Druckstück innenzylindrisch ausgeführt ist. Symmetrieachse der innenzylindrischen Führung ist die Symmetrieachse des außenzylindrischen Führungsabschnittes des Druckstückes. Das Druckstück ist mit seinem außenzylindrischen Führungsabschnitt in der innenzylindrischen Führung des Exzenterrings eng geführt aber entlang der Symmetrieachse seines außenzylindrischen Führungsabschnitts beweglich. Zwischen dem Druckstück und der innenzylindrischen Führung kann wenigstens ein elastisches Element vorgespannt sein, um die fertigungsbedingten Spiele zwischen der innenzylindrischen Führung und dem außenzylindrischen Führungsabschnitt auszugleichen. Ein derartiges Element ist beispielsweise ein O-Ring.
Die Außenkontur des Exzenterrings ist zumindest an einem Führungsabschnitt außenzylindrisch. Die Symmetrieachse dieses Führungsabschnittes verläuft nicht auf der Hauptachse des Druckstücks, sondern mit Abstand achsparallel (exzentrisch) zur Hauptachse und damit auch exzentrisch achsparallel zur Symmetrieachse der innenzylindrischen Führung des Exzenterrings. Die Symmetrieachse des Führungsabschnittes entspricht der Symmetrieachse einer innenzylindrischen Führung im Gehäuse.
Der Exzenterring ist verdrehbar in der innenzylindrischen Führung des Gehäuses möglichst eng geführt. Zwischen dem Exzenterring und der innenzylindrischen Führung des Gehäuses kann wahlweise mindestens ein elastisches Element vorgespannt angeordnet sein, um die fertigungsbedingten Spiele in dem Führungssitz auszugleichen. Ein derartiges Element ist beispielsweise ein O-Ring.
Der Exzenterring ist um die Symmetrieachse in der innenzylindrischen Führung des Gehäuses verdrehbar geführt. Wird der Exzenterring verdreht, nimmt dieser das Druckstück zwangsweise mit, da die Symmetrieachse des außenzylindrischen Führungsabschnitts des in der innenzylindrischen Führung des Exzenterrings geführten Druckstücks exzentrisch zur Symmetrieachse des außenzylindrischen Abschnitts des Exenterrings verläuft.
Betrachtet man beliebige quer zu den Symmetrieachsen verlaufende Querschnittsebenen durch die Führungsabschnitte, so ist der außenzylindrische Führungsabschnitt des Druckstückes bzw. die innenzylindrische Führung im Exenterring durch einen Kreis beschrieben, der in einem weiteren Kreis angeordnet ist, wobei der weitere Kreis den außenzylindrischen Führungsabschnitt des Exzenterrings oder die innenzylindrische Führung im Gehäuse beschreibt. Radiale Spiele zwischen dem jeweiligen Führungsabschnitt und der dazugehörigen Führung bleiben bei dieser Betrachtung unberücksichtigt. Der Mittelpunkt des Kreises, der den außenzylindrischen Führungsabschnitt des Exzenterrings bzw. die innenzylindrische Führung im Gehäuse beschreibt, liegt mit Abstand zu dem Mittelpunkt des Kreises, durch welchen der außenzylindrische Führungsabschnitt des Druckstücks bzw. die innenzylindrische Führung im Exzenter beschrieben ist.
Beim Verdrehen des Exzenterrings und damit des außenzylindrischen Führungsabschnittes am Exzenterring in der innenzylindrischen Führung des Gehäuses, bewegt sich der Mittelpunkt des den außenzylindrischen Führungsabschnitt des Druckstückes beschreibenden Kreises auf einem Teil einer Kreisbahn, die um das Zentrum der innenzylindrischen Führung des Gehäuses bzw. um das Zentrum des außenzylindrischen Führungsabschnitts verläuft. Dadurch wird das Druckstück quer zur Richtung seiner Hauptachse verlagert. Der Radius dieser Kreisbahn ist durch den Abstand vorgegeben, den die achsparallel verlaufenden Symmetrieachsen des außenzylindrischen Führungsabschnitts des Exzenterrings und die innenzylindrische Führung des Exzenterrings zueinander aufweisen.
Wie anfangs erwähnt, sitzt das Druckstück mit einem gabelartig ausgebildeten Maul auf dem Rücken der Zahnstange auf und übergreift das Profil seitlich. Dabei liegen sich die Gabelenden des Führungsmauls an einem Teil des Rückens quer zur Hauptachse des Druckstücks gegenüber. Verlagerungen des Druckstücks durch Verdrehen des Exzenterrings führen zwangsläufig dazu, dass eines der Gabelenden an dem Rücken seitlich der Zahnstange anliegt und somit das Druckstück immer parallel zur Achse der Zahnstange ausrichtet.
Die Zahnstange ist, wie anfangs erläutert, in ihren Lagerstellen fertigungs- und montagebedingt mit Spielen geführt, die Ursachen für Geräusche sein können.
In Zahnstangenlenkungen mit Kugelgewindetrieben können die Zahnstangen so verlagert werden, dass sich der Kugelkanal zwischen Gewindespindel und Gewindemutter verengt und die Kugeln diesen spielfrei durchlaufen. Das ist möglich, weil sich die Zahnstange unter dem Zwang des Druckstücks gegenüber der Gewindemutter verlagert. Die Gewindemutter kann, vorbehaltlich eines Lagerspiels des Radiallagers der Verlagerung der Zahnstange nicht folgen. Darüber hinaus kann das Spiel in dem Radiallager durch Verlagerung oder Schräglage der Zahnstange unter dem Zwang des Druckstücks kompensiert werden. Dabei wird der Innenring gegenüber dem Außenring verkippt. Die Zahnstange wird beispielsweise durch das Druckstück um Winkel in Größenordnungen von 0,02° bis 0,3° verkippt.
Mit erfindungsgemäßen Druckstücken und deren Einstellvorrichtungen können einerseits Zahnstangen in Lenkgetrieben spielfrei vorgespannt und andererseits auch absichtlich verkippt bzw. quer zu ihrer Längsachse ausgelenkt werden, so dass Klappergeräusche durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorspanneinrichtung deutlich reduzierbar sind.
Das wird dadurch bewirkt, dass der Exzenterring beim Einstellvorgang am Lenkgetriebe solange verdreht und das Druckstück damit, wie zuvor beschrieben, quer verlagert wird, bis eines der Gabelenden des Führungsmauls seitlich an dem Rücken zum Anliegen kommt und darüber hinaus durch dieses Gabelende die Zahnstange schräg oder quer der ursprünglichen Ausrichtung ihrer Zahnstangenlängsachse verlagert wird, bis diese auf Anschlag spielfrei verschoben oder verkippt ist.
Der Exzenterring ist entweder oberhalb des Rückens der Zahnstange auf das Druckstück aufgesetzt und schließt damit endseitig eben, ballig oder beliebig anders gestaltet ab oder umgreift das Druckstück vollständig. In diesem Fall weist der Exzenterring Freimachungen auf die ebenso wie das Ende des Drückstücks ein gabelförmig gestaltet sind. Die Gabelenden des Exzenterrings liegen sich an dieser Freimachung einander an dem Rücken gegenüber – wobei diese Gabelenden die Gabelenden des Druckstücks und einen Teil des Rückens der Zahnstange zwischen sich nehmen.
Mit erfindungsgemäßen Druckstücken und den Vorrichtungen können einerseits Zahnstangen in Lenkgetrieben spielfrei vorgespannt und andererseits auch absichtlich verkippt bzw. quer zu ihrer Längsachse ausgelenkt werden, so dass Klappergeräusche durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung deutlich reduzierbar sind.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
1 zeigt einen längs entlang einer Lenkwellenachse 11 geschnitten dargestellten Längsschnitt eines Teils eines Lenkgetriebes 20 einer erfindungsgemäßen Zahnstangenlenkung. 2 zeigt einen nicht maßstäblich dargestellten Querschnitt der Zahnstangenlenkung entlang der Linie II-II in 1.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist ein Stummel 1 einer nicht vollständig dargestellten Lenkwelle mittels eines Kugellagers 2 und eines Nadellagers 3 in einem Gehäuse 4 gelagert. Der Stummel 1 weist eine ritzelartige Verzahnung 6 auf, die im Zahneingriff mit einer Verzahnung 7 einer Zahnstange 5 steht. Die ritzelartige Verzahnung 6 ist um eine Lenkwellenachse 12 der Lenkwelle und zwischen den Lagern 2 und 3 an dem Stummel 1 ausgebildet. Die Verzahnung 7 der Zahnstange ist an einer dem Stummel 1 zugewandten Seite der Zahnstange 5 ausgebildet und mit der Zahnstange 5 entlang einer in die Bildebene senkrecht hinein verlaufende Zahnstangenlängsachse 11 in dem Gehäuse 4 beweglich. Dabei ist die Zahnstangenlängsachse 11 quer zur Lenkwellenachse 12 ausgerichtet und verläuft mit einem Abstand A zu dieser.
Wie aus den 1 und 2 hervorgeht, ist das Gehäuse 4 an einem ersten Führungssitz mit einer innenzylindrischen Führung 2a versehen, in welcher ein außenzylindrischer Führungsabschnitt 19a eines Exzenterrings 19 geführt ist. Ein Druckstück 9 ist in einem zweiten Führungssitz mit einem außenzylindrischen Führungsabschnitt 17 in einer innenzylindrischen Führung 19b des Exzenterrings 19 geführt. Diese beiden Führungssitze sind exzentrisch parallel zueinander ausgerichtet.
Die Symmetrieachse 19a’ des außenzylindrischen Führungsabschnitts 19a des Exzenterrings 19 entspricht der Symmetrieachse 2a’ der innenzylindrischen Führung 2a in dem Gehäuse 4, wie aus 2 hervorgeht. Die Hauptachse 14 des Druckstücks 9 verläuft in dem mit 1 gezeigten Schnitt durch das Lenkgetriebe 20 quer zu Lenkwellenachse 12 und quer zur Zahnstangenlängsachse 11. Außerdem verläuft die Hauptachse 14, die der Symmetrieachse 19b’ der innenzylindrischen Führung 19b entspricht, mit dem Abstand E parallel zur Symmetrieachse 19a’ des außenzylindrischen Führungsabschnitts 19a des Exzenterrings 19. Sie entspricht auch der Symmetrieachse 17’ des außenzylindrischen Führungsabschnitts 17 des Druckstückes 9. Die vorhergehenden Ausführungen zu den 1 und 2 schließen möglichen Achsversatz des jeweiligen außenzylindrischen Führungsabschnitts 17 bzw. 19a zu der jeweiligen innenzylindrischen Führung 2a bzw. 19b aufgrund von fertigungs- und montagebedingten Spielen in den Führungssitzen aus.
2: Der Mittelpunkt M des Kreises, mit welchem in der Bildebene nach 2 der außenzylindrische Führungsabschnitt 17 dargestellt und der von den Achsen 14, 17b’ und 19b’ durchstoßen ist, liegt auf einer gedachten und in 2 gestrichelt angedeuteten Kreisbahn 21. Das Zentrum Z der Kreisbahn 21 ist senkrecht von den Achsen 19a und 2a durchstoßen. Wird der Exzenterring 19 um einen Teilwinkel eines Vollwinkels von 360° der Kreisbahn 21 um die Symmetrieachse 19a verdreht, wird das Druckstück 9 durch den Exzenterring 19 mitgenommen und verschoben. Dabei wandert der Mittelpunkt M auf der Kreisbahn 21. Der Weg, den der Mittelpunkt M dabei auf der Kreisbahn 21 zurücklegt, ist im Bogenmaß durch den gleichen Teilwinkel bestimmt, um welchen der Exzenterring 19 verdreht wurde.
1: Das Druckstück 9 liegt mit einem gabelförmig ausgebildeten Maul 22 an einem Rücken 8 der Zahnstange 5 an und übergreift diesen. Der Rücken 8 ist von der Verzahnung 7 der Zahnstange 5 abgewandt. Die Gabelenden 22a des Mauls 22 liegen sich an einem Abschnitt des Rückens 8 gegenüber. Der Exzenterring 19 weist in der Darstellung nicht sichtbare gabelartig begrenzte Freimachungen im Bereich des Rückens 8 und im Bereich des Mauls 22 auf, welche hinsichtlich ihrer Gestalt dem gabelförmig ausgebildeten Maul 22 entsprechen können, jedoch der Abstand zwischen den gabelförmigen Enden der Freimachung um ein vorbestimmtes Maß größer ist als das Maul 22 zwischen seinen Gabelenden 22a weit ist. Das Verschieben des Druckstücks 9 bewirkt, dass sich die Zahnstange 5 schräg stellt oder gegen den Rücken 8 verschoben wird, dass wenigstens eines der Gabelenden 22a gegen den Rücken 8 vorgespannt wird und die Zahnstange 5 innerhalb möglicher Spiele verkippt oder vorspannt. In eine Zahnstangenlenkung mit Kugelgewindetrieb bewirkt das Verschieben des Druckstücks, dass sich die Zahnstange 5 schräg stellt und innerhalb möglicher Spiele im Kugelgewindetrieb verkippt, damit das Spiel verkleinert oder die Zahnstange verspannt. Das vorbestimmte Maß entspricht deshalb mindestens einem Wert, der die ungehinderte Schrägstellung oder Verschiebung des Druckstücks 9 für diesen Zweck sicherstellt. Das Druckstück richtet sich mit dem gabelförmigen Maul nach der neu eingestellten Achse der Zahnstange aus. Weitere Erläuterungen dazu sind aus der folgenden Beschreibung zu 5 zu entnehmen.
Eine Druckfeder 10 ist quer zur Lenkwellenachse 12 zwischen dem Druckstück 9 und einem Gegenlager 13' so eingespannt, dass das Druckstück 9 entlang der Hauptachse 14 quer zur Lenkwellenachse 12 und quer zur Zahnstangenlängsachse 11 gegen den Rücken 8 elastisch vorgespannt ist. Dabei ist die Druckfeder 10 quer zur Zahnstangenlängsachse 11 an dem Gegenlager 13’ abgestützt, welches in diesem Fall eine in das Gehäuse 4 geschraubte Mutter 13 ist.
Dem Druckstück 9 ist eine Vorrichtung zur Einstellung der Lage einer Zahnstange zugeordnet, über welche die Vorspannung des Druckstückes 9 gegenüber der Zahnstange 5 einstellbar ist. Die Einstellvorrichtung ist in diesem Fall durch das Druckstück 9, die Druckfeder 10 und durch ein Gegenlager beispielsweise durch die Mutter 13 gebildet. Die Mutter 13 weist ein Außengewinde 15 auf, mit dem diese in ein Innengewinde 16 des Gehäuses 4 geschraubt ist. Die Einschraubtiefe der Mutter 13 in das Innengewinde 16 in Richtung Zahnstange 5 bestimmt, in Abhängigkeit der Federrate der Druckfeder 10, die Vorspannung des Druckstücks 9 gegen die Zahnstange 5.
3 zeigt einen Ausschnitt eines Lenkgetriebes in einer Schnittdarstellung durch ein Gehäuse 4 längs einer Zahnstange 5. Die Zahnstange 5 ist mit einer Verzahnung 7 versehen. Eine Vorrichtung 23 zur Einstellung der Lage einer Zahnstange 5 in dem Gehäuse 4 steckt in einem Loch 30 des Gehäuses 4 und liegt mit einem gabelförmigen Maul 22 an dem Rücken 8 der Zahnstange 5 an. Das Loch 30 weist eine innenzylindrische Führung 2a und ein Innengewinde 16 auf. An einem Exzenterring 24 ist ein außenzylindrischer Führungsabschnitt 19a ausgebildet, mit dem der Exenterring 24 in der innenzylindrischen Führung 2a geführt ist. Der Exzenterring 24 weist eine Umfangsnut 27 auf, in der ein O-Ring 28 sitzt. Der O-Ring 28 ist vollumfänglich gegen die innenzylindrische Führung 2a des Gehäuses 4 vorgespannt, so dass der Exzenterring 24 spielfrei in der innenzylindrischen Führung 2a sitzt.
Eine Mutter 29 sichert die Vorrichtung 23 in ihrer Position und in dem Gehäuse 4. Dazu weist die Mutter 29 ein Außengewinde 15 auf, mit dem diese in das Innengewinde 16 geschraubt ist. Die Länge L des Gewindes 16 entspricht mindestens der Breite des Außengewindes 15 der Mutter 29 zuzüglich eines Verstellweges, um den die Mutter 29 zwecks Einstellung gegen den Widerstand der Druckfeder 10 in Richtung Zahnstange 5 eingeschraubt werden muss.
Zwischen dem Exzenterring 24 und der Mutter 29 ist die Schraubensicherung 31 ausgebildet, über welche der Exzenterring 24 nach einem Einstellvorgang gegenüber der Zahnstange 5 in Position gehalten wird.
Ein in der Darstellung nach 3 nicht sichtbares Druckstück 25 ist von dem Exzenterring 24 verdeckt, weil das Druckstück 25, wie aus 4 hervorgeht, vollständig in dem Exzenterring 24 geführt ist.
In 4 ist die Vorrichtung 23 teilweise geschnitten dargestellt. Die Vorrichtung 23 Exzenterring 24, ein Druckstück 25 und eine Druckfeder 26 aufweisende Darüber hinaus ist in 4 eine Mutter 29 mit einem Außengewinde 15 gezeigt, welche die Vorrichtung 23 in Position hält und die zwecks der Schraubensicherung 31 über eine Sicherungsverzahnung im Eingriff mit einer entsprechenden Gegenverzahnung an dem Exzenterring 24 steht.
Das Druckstück 25 sitzt mit einem äußeren Führungsabschnitt 17 in einer innenzylindrischen Führung 19b des Exzenterrings 24. An dem Druckstück 25 ist eine Umfangsnut 34 ausgebildet, in der ein O-Ring 35 sitzt. Der O-Ring 35 ist zwischen dem Druckstück 25 und der innenzylindrischen Führung 19b elastisch vorgespannt. Über den O-Ring 35 ist ein spielfreier Sitz des Druckstücks 25 in dem innenzylindrischen Führungsabschnitt 19b des Exzenterrings sichergestellt.
Der Druckfeder 26 sind zwei Aufgaben zugeordnet. Einerseits sichert, wie schon beschrieben, die Druckfeder 26 eine geeignete Vorspannung des Druckstücks 25 gegen die Zahnstange 5 ab. Das Gegenlager 13’ für die Druckfeder 26 ist in diesem Fall ein Boden 32 des Exzenterrings 24. Andererseits wird über die Druckfeder 26 den Exzenterring 24 in Richtung der Mutter 29 gepresst, wobei diese mit ihrer Gegenverzahnung der Schraubensicherung 31 in der Sicherungsverzahnung der Mutter 29 verrastet und dort gegen Verdrehungen arretiert gehalten wird. Zum Verdrehen des Exzenterring 24 muss die Arretierung des Exzenterrings 24 an der Mutter 29 aufgehoben werden.
Der Boden 32 des Exzenterrings 24 hat ein, beispielsweise als ein Innensechskant ausgeführtes, sacklochartiges Steckprofil 33 als Stellmittel für den Exenterring 24. Geeignet sind alle Formen von Steckprofilen, in die ein geeignetes Schwenkwerkzeug passt, über welches der Exzenterring 24 um die Symmetrieachse 19a’ seines außenzylindrischen Führungsabschnittes 19a verdreht werden kann. Um den Exzenterring 24 verdrehen zu können, muss dieser, einen Einbau nach 3 vorausgesetzt, zunächst in Richtung der Zahnstange 5 um den Weg S gegen das Druckstück 25 verschoben werden. Dabei wird der Formschluss der Verzahnungen der Schraubensicherung 31 und somit die Arretierung aufgehoben. Dazu ist zweckmäßigerweise das Schwenkwerkzeug zu benutzen. Über das Schwenkwerkzeug können in dem sacklochartigen Steckprofil 33 gegen die Federkraft der Druckfeder 26 die Kräfte auf den Boden 32 der Exenterhülse 24 aufgebracht werden, durch die sich der Exzenterring 24 aus der Arretierung lösen lässt und dann gleich verdreht werden kann. Nach dem Einstellvorgang arretiert der Exzenterring 24 durch die Wirkung der Druckfeder 26.
4 und 4a: Das Steckprofil 33 ist über eine zentrale Öffnung 36 in der Mutter 29 zugängig.
4a zeigt eine Draufsicht entsprechend der in 4 mit dem X-Pfeil markierten Richtung auf die Vorrichtung 23, in der die Mutter 29, die zentrale Öffnung 36 und ein Sechskant 37 der Mutter 29 sichtbar sind. Wahlweise kann die zentrale Öffnung auch einen Innensechskant oder ein anderes Formschlusselement aufweisen, mit Hilfe dessen die Mutter 29 in das Gehäuse 4 geschraubt bzw. über das die Mutter 29 durch Verdrehen um die im Bild senkrechte Symmetrieachse 2a verstellt werden kann.
Zur Erläuterung der Verhältnisse von Symmetrien und Exzentrizitäten an der Vorrichtung 23 und dem Lenkgetriebe wird wieder auf 2 verwiesen, deren nicht maßstäbliche Darstellung auch dem Schnitt durch das Lenkgetriebe entlang der Linie II-II in 3 entspricht. Darüber hinaus werden dazu ergänzend die 3 und 5 hinzugezogen.
5 zeigt eine Draufsicht entsprechend der in 4 mit dem Y-Pfeil markierten Richtung auf die Vorrichtung 23. Im Vordergrund verläuft die Zahnstange 5, wobei die nicht zeichnerisch dargestellte Verzahnung der Zahnstange 5 in diesem Fall aus der Bildebene heraus stehen würde. Der Rücken der Zahnstange 5 ist dementsprechend in dieser Darstellung nicht sichtbar. Das Druckstück 9 aus der Vorrichtung nach 1 oder das Druckstück 25 der Vorrichtung 23 ist in dieser Ansicht von hinten gegen den Rücken der Zahnstange 5 gespannt, wobei im Maul 22 eine Gleitscheibe 38 aus Kunststoff zwischen dem Rücken und dem Druckstück 25 angeordnet ist. Die Gleitscheibe 38 weist strahlenförmig ausgerichtete Kanäle 38a auf, die als Schmierstoffspeicher vorgesehen sind.
Die Gabelenden 22a des gabelförmigen Mauls 22 liegen seitlich der Zahnstange 5 sich an dem Rücken der Zahnstange 5 gegenüber. Das Öffnungsmaß Q des Mauls 22 entspricht der mit diesem Maß Q gleichgerichteten Breite der Zahnstange 5 bzw. des Rückens zuzüglich eines Bauraums für die Gleitscheibe 38 und inklusive eines fertigungs- und montagebedingten Spiels. Die Exenterhülse 19 bzw. 24 umgibt das Druckstück 9 bzw. 24 umfangsseitig vollständig. Die Freimachungen 39 und 40 des Exzenterrings 19 bzw. 24 im Bereich des Rückens und im Bereich des Mauls 22 sind durch die Flanken 39a und 29b und 40a und 40b begrenzt. Die Weite zwischen den Flanken 39a und 39b bzw. 40a und 40b der jeweiligen Freimachung 39 bzw. 40 ist durch die Öffnungswinkel Ω39 bzw. Ω40 zwischen den Flanken 39a und 39b bzw. 40a und 40b bestimmt und weiter als die des Mauls 22. Die vorbestimmte Weite entspricht deshalb mindestens einem Wert, der die ungehinderte Verschiebung und Schrägstellung des Druckstücks 9 bzw. 25 und/oder der Zahnstange 5 sicherstellt.
2, 3 und 5: Die Symmetrieachse 19a’ des außenzylindrischen Führungsabschnitts 19a des Exzenterrings 24 entspricht der Symmetrieachse 2a’ der innenzylindrischen Führung 2a in dem Gehäuse 4. Die Hauptachse 14 des Druckstücks 25 verläuft quer zur Zahnstangenlängsachse 11. Außerdem verläuft die Hauptachse 14, die der Symmetrieachse 19b’ der innenzylindrischen Führung 19b entspricht, mit dem Abstand E parallel zur Symmetrieachse 19a’ des außenzylindrischen Führungsabschnitts 19a des Exzenterrings 24. Sie entspricht auch der Symmetrieachse 17’ des außenzylindrischen Führungsabschnitts 17 des Druckstücks 25. Die vorhergehenden Ausführungen zu den 2 und 3 schließen möglichen Achsversatz des jeweiligen außenzylindrischen Führungsabschnitts 17 bzw. 19a zu der jeweiligen innenzylindrischen Führung 2a bzw. 19b aufgrund von fertigungs- und montagebedingten Spielen in den Führungssitzen aus. In 5 sind mögliche Spiele mittels der Ringspalte 41 und 42 angedeutet, wobei der Ringspalt 41 zwischen dem außenzylindrischen Führungsabschnitt 17 und der innenzylindrischen Führung 19b dem Exzenterring 24 und der Ringspalt 42 zwischen dem außenzylindrischen Führungsabschnitt 19a dem Exzenterring 24 und der innenzylindrischen Führung 2a im Gehäuse 4 ausgebildet ist.
2: Der Mittelpunkt M des Kreises, mit welchem in der Bildebene nach 2 der außenzylindrische Führungsabschnitt 17 dargestellt und der von den Achsen 14, 17b’ und 19b’ durchstoßen ist, liegt auf einer gedachten und in 2 gestrichelt angedeuteten Kreisbahn 21. Das Zentrum Z der Kreisbahn 21 ist senkrecht von den Achsen 19a und 2a durchstoßen. Wird der Exzenterring 25 um einen Teilwinkel eines Vollwinkels von 360° der Kreisbahn 21 um die Symmetrieachse 19a verdreht, wird das Druckstück 25 durch den Exzenterring 24 mitgenommen und verschoben. Dabei wandert der Mittelpunkt M auf der Kreisbahn 21. Der Weg, den der Mittelpunkt M dabei auf der Kreisbahn 21 zurücklegt, ist im Bogenmaß durch den gleichen Teilwinkel bestimmt, um welchen der Exzenterring 24 verdreht wurde.
In 6 ist eine einen Exzenterring 43, ein Druckstück 25 und eine Druckfeder 26 aufweisende Vorrichtung 44 zur Einstellung der Lage einer Zahnstange teilweise geschnitten dargestellt. Darüber hinaus ist in 6 eine Mutter 45 mit einem Außengewinde 15 gezeigt, welche die Vorrichtung 44 in dem Gehäuse 4 in Position hält. Das Druckstück 25 sitzt mit einem äußeren Führungsabschnitt 17 in einer innenzylindrischen Führung 19b des Exzenterrings 43. An dem Druckstück 25 ist eine Umfangsnut 34 ausgebildet, dem Druckstück 25 ist eine Umfangsnut 34 ausgebildet, in der ein O-Ring 35 sitzt. Der O-Ring 35 ist zwischen dem Druckstück 25 und der innenzylindrischen Führung 19b elastisch vorgespannt. Über den O-Ring 35 ist ein spielfreier Sitz des Druckstücks 25 in dem innenzylindrischen Führungsabschnitt 19b des Exzenterrings 43 sichergestellt.
Die Druckfeder 26 sichert, wie schon beschrieben, im Einbau eine geeignete Vorspannung des Druckstücks 25 gegen eine Zahnstange ab. Das Gegenlager 13’ für die Druckfeder 26 ist in diesem Fall die Mutter 45.
6 und 7: Aus einem Boden 46 des Exzenterrings 43 stehen als Stellmittel für den Exzenterring 43 mindestens zwei stiftartig ausgebildete Stell- und Arretierstifte 47 hervor, welche durch Führungsbahnen 48 der Mutter 45 hindurchragen. Geeignet sind alle Formen von Stell- und Arretierstiften 47, an denen mit einem geeigneten Schwenkwerkzeug angegriffen werden kann und über die der Exzenterring 43 um die Symmetrieachse 19a’ seines außenzylindrischen Führungsabschnittes 19a verdreht werden kann. Nach dem Einstellvorgang werden die Stell- und Arretierstifte 47 beispielsweise durch plastisches Verformen festgehalten.
7 zeigt eine Draufsicht entsprechend der in 6 mit dem Z-Pfeil markierten Richtung auf die Vorrichtung 44, in der die Mutter 45 und ein Sechskant 37 der Mutter 45 sichtbar sind. Der Sechskant 37 kann wahlweise der dargestellte Innensechskant oder auch ein Außensechskant oder ein anderes Formschlusselement sein, mit Hilfe dessen die Mutter 45 in das Gehäuse 4 geschraubt bzw. verdreht werden kann.
Zur Erläuterung der Verhältnisse von Symmetrien und Exzentrizitäten an der Vorrichtung 44 und einem nicht weiter beschriebenen Lenkgetriebe wird wieder auf 2 verwiesen, deren nicht maßstäbliche Darstellung auch dem Schnitt durch das Lenkgetriebe entlang der Linie II-II in 6 entspricht.
8 zeigt stark vereinfacht einen Teil einer Lenkung in einem Längsschnitt entlang der Zahnstangenlängsachse 11 einer Zahnstange 5. Ein von einem nicht dargestellten Elektromotor angetriebener Kugelgewindetrieb 50 greift an der Zahnstange 5 an. Dazu ist auf der Zahnstange 5 eine Gewindespindel 49 ausgebildet, die von einer Spindelmutter 51 umgriffen ist. Ein Stummel 1 einer Lenkwelle weist eine ritzelartige Verzahnung 6 auf, die im Zahneingriff mit einer Verzahnung 7 der Zahnstange 5 steht. Die ritzelartige Verzahnung 6 ist um eine Lenkwellenachse 12 der Lenkwelle ausgebildet. Die Verzahnung 7 der Zahnstange ist an einer dem Stummel 1 zugewandten Seite der Zahnstange 5 ausgebildet und wie auch die Gewindespindel 49 mit der Zahnstange 5 entlang der Zahnstangenlängsachse 11 in dem Gehäuse 4 beweglich. Dabei ist die Zahnstangenlängsachse 11 quer zur Lenkwellenachse 12 ausgerichtet und verläuft mit einem Abstand zu dieser.

Der Kugelgewindetrieb 50 weist zwischen der Gewindespindel 49 und der Gewindemutter 51 Kugeln 52 auf. Die Kugeln 52 durchlaufen in einer endlosen Reihe den Gewindetrieb 50 in einem durch die Gewindemutter 51 und die Gewindespindel 49 begrenzten Kugelkanal 53 und werden am Ende des Kugelkanals 53 in einem in 8 nicht sichtbaren Umkehrkanal der Gewindemutter 51 wieder an den Anfang des Kugelkanals 53 zurückgeführt. Der Kugelkanal 53 ist nach außen durch das Gewinde der Spindelmutter 51 und nach innen durch eine Kugelrille des Teils der Gewindespindel 49 begrenzt, welcher momentan von dem Gewinde der Gewindemutter 51 umgeben ist. Auf die Zahnstange 5 wirkt eines der zuvor beschriebenen Druckstücke 9 oder die Vorrichtungen 23 bzw. 44 zum Einstellen der Lage der Zahnstange 5. Bezugszeichen

1	Stummel	27	Umfangsnut
2	Kugellager	28	O-Ring
2a	innenzylindrische Führung im Gehäuse	29	Mutter
2a’	Symmetrieachse der innenzylindrischen Führung des Ge häuses	30	Loch
3	Nadellager	31	Schraubensicherung
4	Gehäuse	32	Boden des Exzenterrings
5	Zahnstange	33	sacklochartiges Steckprofil
6	ritzelartige Verzahnung der Lenkwelle	34	Umfangsnut
7	Verzahnung der Zahnstange	35	O-Ring
8	Rücken der Zahnstange	36	Zentrale Öffnung in der Mutter
9	Druckstück	37	Sechskant der Mutter
10	Druckfeder	38	Kunststoffscheibe
11	Zahnstangenlängsachse	38a	Schmierstoffkanäle
12	Lenkwellenachse	39	Freimachung des Exzenterrings
13	Mutter	39a	Flanke der Freimachung des Exzenterrings
13’	Gegenlager	39b	Flanke der Freimachung des Exzenterrings
14	Hauptachse des Druckstücks	40a	Flanke der Freimachung des Exzenterrings
15	Außengewinde	40b	Flanke der Freimachung des Exzenterrings
16	Innengewinde	41	Ringsspalt
17	außenzylindrischer Führungsabschnitt am Druckstück	42	Ringsspalt
17’	Symmetrieachse des außenzylindrischen Führungsabschnitts des Druckstücks	43	Exzenterring
18	nicht belegt	44	Vorrichtung zur Einstellung der Lage einer Zahnstange
19	Exzenterring	45	Mutter
19a	außenzylindrischer Führungsabschnitt am Exzenterrings	46	Boden des Exenterrings
19a’	Symmetrieachse des außenzylindrischen Führungsabschnitts des Exzenterrings	47	Stell- und Arretierstifte
19b	innenzylindrische Führung im Exzenterring	48	Führungsbahnen
19b’	Symmetrieachse der innenzylindrischen Führung des Exzenterrings	49	Gewindespindel
20	Lenkgetriebe	50	Kugelgewindetrieb
21	Kreisbahn	51	Spindelmutter
22	Maul	52	Kugel
22a	Gabelende des Mauls	53	Kugelkanal
23	Vorrichtung zur Einstellung der Lage einer Zahnstange
24	Exzenterring
25	Druckstück
26	Druckfeder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6644432 B1 [0005]

Claims

Lenkgetriebe (20) mit einem Gehäuse (4), mit einer in dem Gehäuse (4) entlang einer Zahnstangenlängsachse (11) verschiebbaren Zahnstange (5), mit mindestens einem gegen die Zahnstange (5) vorgespannten Druckstück (9, 25) und mit zumindest einer Vorrichtung (23, 44) zur Einstellung der Lage der Zahnstange (5) in dem Lenkgetriebe (20), wobei die Vorrichtung (23, 44) wenigstens das Druckstück (9, 25) einen Exzenterring (19, 24, 43) mindestens eine Druckfeder (10, 26) und wenigstens ein Gegenlager (13’) aufweist, und dabei die Druckfeder (10, 26) in eine erste Richtung gegen das Gegenlager (13’) und in eine andere Richtung gegen das Druckstück (9, 25) vorgespannt ist und wobei das Gegenlager (13’) in Richtung der Zahnstange (5) beweglich mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei der Exzenterring (19, 24, 43) in einer ersten innenzylindrischen Führung (2a) des Gehäuses (4) verdrehbar geführt ist und eine innenzylindrische zweite Führung (19b) aufweist, in welcher das Druckstück (9, 25) beweglich geführt ist, und wobei eine erste Symmetrieachse (2a’) der ersten Führung (2a) und eine zweite Symmetrieachse (19b’) der zweiten Führung (19b) mit Abstand zueinander parallel ausgerichtet sind.
Lenkgetriebe (20) nach Anspruch 1, in welchem der Exzenterring (19, 24, 43) zumindest einen ersten außenzylindrischen Führungsabschnitt (19a) aufweist und mit diesem in der ersten Führung (2a) verdrehbar geführt ist, wobei eine dritte Symmetrieachse (19a’) des ersten außenzylindrischen Führungsabschnitts (19a) mit Abstand parallel zu der zweiten Symmetrieachse (19b’) ausgerichtet ist.
Lenkgetriebe (20) nach Anspruch 1, in welchem das Druckstück (9, 25) mit einem zweiten außenzylindrischen Führungsabschnitt (17) in der zweiten Führung (19b) geführt ist, wobei eine vierte Symmetrieachse (17’) des zweiten außenzylindrischen Führungsabschnitts (17) mit Abstand parallel zur dritten Symmetrieachse (19a’) ausgerichtet ist.
Lenkgetriebe (20) nach Anspruch 1, 2, oder 3, in welchem die Zahnstange einen dem Druckstück zugewandten Rücken (8) aufweist, gegen den zumindest partiell ein Maul (22) des Druckstücks (9, 25) vorgespannt ist..
Lenkgetriebe (20) nach Anspruch 1, in welchem das Gegenlager (13’) eine in das Gehäuse (4) geschraubte Mutter (13, 29) ist.
Lenkgetriebe (20) nach Anspruch 1, in welchem das Gegenlager (13’) durch den Exzenterring (24) gebildet ist.
Lenkgetriebe (20) nach Anspruch 5 oder 6, in welchem zwischen der Mutter (13, 29) und dem Exenterring (24, 43) eine Arretierung ausgebildet ist.
Vorrichtung (23, 44) zur Einstellung der Lage einer Zahnstange in einem Lenkgetriebe nach Anspruch 1, in der der Exzenterring (19, 24, 43) das Druckstück (9, 25) umfangsseitig um die zweite Symmetrieachse (19b’) vollständig umfasst.
Vorrichtung (23, 44) zur Einstellung der Lage einer Zahnstange in einem Lenkgetriebe nach Anspruch 1, wobei der Exzenterring (24, 43) wenigstens ein Stellmittel aufweist, mit dem die Lage der Zahnstange 5 durch Verdrehen des Exzenterrings (24, 43) um eine dritte Symmetrieachse (19a’) eines ersten außenzylindrischen Führungsabschnitts (19a) des Exzenterrings (24, 43) verdrehbar einstellbar ist.
Vorrichtung (23, 44) nach Anspruch 1 oder 7, in der der Exzenterring (19, 24, 43) Freimachungen (39, 40) aufweist, die gabelförmig gestaltet sind, wobei sich Flanken (39a, 39b, 40a, 40b) der Freimachungen (39, 40) sich an einem Teil des Rückens (8) einander gegenüber liegen.