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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein Lenkgetriebe einer Lenkung, insbesondere einer Lenkung für ein Kraftfahrzeug, das ein Druckausgleichselement umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kunststoffgehäuse für ein solches Gehäuse für ein Lenkgetriebe.
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Als Lenkung wird eine Vorrichtung bezeichnet, die bspw. bei Kraftfahrzeugen dazu dient, die Fahrtrichtung zu beeinflussen. Dabei wird eine vom Fahrer an einem Lenkrad eingeleitete Lenkbewegung u. a. über ein Lenkgetriebe auf angelenkte Räder übertragen. Diese Lenkgetriebe sind regelmäßig von einem Gehäuse umgeben.
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Als Gehäuse für Lenkgetriebe werden zu einem großen Teil Aluminiumdruckgussgehäuse als Lenkgehäuse verwendet, die durch Kunststoffgehäuse ergänzt werden. Die Verbindung zwischen den Aluminiumgehäusen und den Kunststoffgehäusen erfolgt in vielen Fällen durch Schrauben. Dabei werden üblicherweise die Bohrungen im Kunststoffgehäuse durch Metallhülsen verstärkt, um ein Kriechen des Kunststoffs und damit ein Lockern der Schrauben zu verhindern. Zur Abdichtung des Kunststoffgehäuses zum Aluminiumgehäuse wird oftmals ein O-Ring eingesetzt, der eine technisch ausgereift Abdichtung darstellt. O-Ringe sind ringförmige Dichtungselemente mit einem runden bzw. O-förmigen Querschnitt.
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Damit die O-Ring-Abdichtung in dem fahrzeugüblichen Temperaturbereich von –40 °C bis +120 °C sicher funktioniert, muss der verwendete Kunststoff eine ähnliche Wärmedehnung wie das Aluminium haben. Weiterhin muss der Kunststoff die Festigkeitsanforderungen der Lenkung im Fahrzeug erfüllen. Aus diesem Grund sind die Kunststoffe in vielen Ausführungen durch Füllstoffe verstärkt.
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Bei allgemeinen Anwendungen werden Kunststoffe oftmals mit anderen Bauteilen über Schnappelemente, die eine Schnappfunktion erfüllen, verbunden. Dabei wird eine Kunststofflasche gedehnt, die dann in einen Hinterschnitt des anderen Bauteils einrastet. Dabei wird die gute Dehnfähigkeit vom Kunststoff genutzt. Wenn bei einem Lenkgetriebe Schnappelemente für die Verbindung angewendet werden sollen, müssen die Kunststofflaschen sehr lang sein, da die Dehnfähigkeit der verstärkten Kunststoffe stark reduziert ist. Für diese langen Kunststofflaschen ist im Fahrzeug jedoch regelmäßig kein Bauraum vorhanden.
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Weiterhin ist zu beachten, dass die Fixierung der Kunststoffteile, bspw. der Kunststoffgehäuse am Lenkgehäuse, sicher und kostengünstig sein sollte. Dies kann ebenfalls durch Schnappelemente realisiert werden. Diese Schnappelemente müssen sich relativ zum Grundkörper des Kunststoffgehäuses radial in eine Nut des Lenkgehäuses verschieben lassen, um eine sichere Fixierung des Kunststoffgehäuses gewährleisten zu können.
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Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass im Lenksystem, da die Lenkung in einem großen Temperaturbereich betrieben wird, durch die unterschiedlichen Ausdehnungen der Luft ein schwankender Luftdruck entstehen kann. Diese Luftdruckschwankungen können bspw. das Verhalten des Faltenbalgs negativ beeinflussen. Dadurch kann dieser z. B. an der Spurstange schleifen und zerstört werden.
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Die Druckschrift
DE 199 17 392 A1 beschreibt eine Servolenkung mit einer Entlüftung. Die Servolenkung weist eine in einem Lenkgehäuse längsverschieblich angeordnete Zahnstange, der Zahnstange zugeordnete Spurstangen und wenigstens eine mit dem Lenkgehäuse einerseits und der benachbarten Spurstange andererseits verbundene Manschette auf. Die Manschette ist wenigstens teilweise aus einem gasdurchlässigen, wasserabweisenden Material gefertigt.
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Aus der Druckschrift
DE 602 01 804 T2 ist eine Zahnstangenlenkung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Die Zahnstangenlenkung weist ein Gehäuse auf, das aus zwei Teilen besteht, die miteinander unter Zwischenschaltung einer Dichtung zusammengebaut sind. Die Dichtung ist zumindest teilweise aus einem luftdurchlässigen Material gefertigt, um einen Ausgleich zwischen den Drücken innerhalb und außerhalb der Lenkung zu ermöglichen.
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Die Druckschrift
EP 1 476 345 B1 beschreibt eine Zahnstangenlenkung für Kraftfahrzeuge, die eine längs verschiebbare, in einem Lenkgetriebegehäuse gelagerte Zahnstange aufweist. In dem Lenkgetriebegehäuse ist mindestens ein Druckausgleichselement integriert, wobei dieses in einem Druckstück integriert ist.
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Vor diesem Hintergrund wird ein Gehäuse für ein Lenkgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Kunststoffgehäuse gemäß Anspruch 7 vorgestellt. Ausführungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
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Es wird ein Gehäuse für ein Lenkgetriebe vorgestellt, das ein Lenkgehäuse und ein Kunststoffgehäuse umfasst, wobei das Kunststoffgehäuse einen Grundkörper aus einem Kunststoff aufweist, auf dem eine Elastomerschicht aufgebracht ist, auf der mindestens ein Verschlusselement in Ausgestaltung stoffschlüssig und/oder formschlüssig aufgebracht ist. Weiterhin ist mindestens ein Druckausgleichselement, bspw. eine Membran, vorgesehen, welche eine Öffnung im Kunststoffgehäuse verschließt. Das Druckausgleichselement, bspw. die Membran, ist luftdurchlässig, verhindert aber den Durchgang anderer Stoffe.
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Elastomere sind formfeste, elastisch verformbare Kunststoffe. In Ausgestaltung ist die Schicht aus einem thermoplastischen Elastomer oder einem Silikonwerkstoff gefertigt. Diese Elastomerschicht ist bspw. durchgängig über den gesamten Umfang des Grundkörpers vorgesehen. Auf diese Weise kann die Elastomerschicht wirksam eine Dichtfunktion übernehmen.
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Wenigstens eines der Verschlusselemente kann als Schnappelement ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann am Gehäuse wenigstens eines der Verschlusselemente als Verriegelungselement ausgebildet sein.
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Weiterhin kann wenigstens eines der Verschlusselemente als Drehverriegelungselement ausgebildet sein.
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In Ausgestaltung umfasst das Kunststoffgehäuse zusätzlich einen O-Ring.
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Das Lenkgehäuse kann aus einem metallischen Werkstoff bestehen. Alternativ kann das Lenkgehäuse auch aus einem Kunststoff gefertigt sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung verfügt das mindestens eine Verschlusselement über eine Sicherung. Diese Sicherung kann bspw. einen Formschluss, z. B. mit einem Bolzen, und/oder einen Kraftschluss, z. B. durch Federkraft, bereitstellen.
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Darüber hinaus kann eine Einrichtung zur Demontage des Gehäuses, bspw. Vertiefungen, vorgesehen sein.
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Es wird weiterhin ein Kunststoffgehäuse für ein Gehäuse für ein Lenkgetriebe, insbesondere für ein Gehäuse der vorstehend beschriebenen Art, vorgestellt, mit einem Grundkörper, auf dem eine Elastomerschicht aufgebracht ist, auf der mindestens ein Verschlusselement in Ausgestaltung stoffschlüssig und/oder formschlüssig aufgebracht ist. Diese Elastomerschicht kann aus einem thermoplastischen Elastomer oder aus einem Silikonwerkstoff gefertigt sein. Es ist weiterhin ein Druckausgleichselement vorgesehen, das eine Öffnung im Kunststoffgehäuse schließt. Damit das Druckausgleichselement, bspw. eine Membran, über die gesamte Lebenszeit sicher befestigt ist, kann es zwischen dem Grundkörper und der Elastomerschicht angeordnet sein.
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Der Grundkörper und das Verschlusselement können aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen. Die Schicht aus elastischem Material kann aus einem thermoplastischen Elastomer oder einem Silikonwerkstoff gefertigt sein.
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Es wird darüber hinaus ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffgehäuses für ein Gehäuse eines Lenkgetriebes vorgestellt, bei dem in einem ersten Schritt ein Grundkörper und mindestens ein Verschlusselement hergestellt werden und in einem zweiten Schritt eine Elastomerschicht bspw. über einen Angusspunkt in einem Angussprozess aufgebracht wird, die den Grundkörper und das mindestens eine Verschlusselement miteinander verbindet.
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Bei der Herstellung kann die Membran mit eingespritzt werden.
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Als Material für die Elastomerschicht wird bspw. ein thermoplastisches Elastomer oder auch ein Silikonwerkstoff verwendet.
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In dem ersten Schritt kann ein Spritzgussprozess durchgeführt werden.
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In dem zweiten Schritt kann ein Schirmanguss oder Stangenanguss durchgeführt werden.
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Bei dem in einem ersten Schritt hergestellten Grundkörper kann auch das Verschlusselement so hergestellt werden, dass ein Verbindungssteg zwischen beiden entsteht. Dadurch werden beide Elemente in einem Spritzgussprozess hergestellt und haben schon die gewünschte Position mit einem Abstand zueinander, ohne einen zusätzlichen Ausrichtprozess oder Montageprozess anzuwenden. Im zweiten Schritt wird eine Elastomerschicht zwischen dem Grundkörper und dem Verschlusselement aufgebracht, welches den Verbindungssteg auch umschließen kann.
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Das auf die vorstehend beschriebene Art hergestellte Kunststoffgehäuse kann mit einem Lenkgehäuse verbunden werden, um das Gehäuse eines Lenkgetriebes zu bilden.
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Es wird weiterhin eine Anordnung zum Herstellen eines Kunststoffgehäuses für ein Gehäuse eines Lenkgetriebes, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens der vorstehend beschriebenen Art, vorgestellt, mit einer oberen Werkzeughälfte und einer unteren Werkzeughälfte und einem Angusskanal zum Aufbringen einer Schicht aus einem elastischen Material.
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Diese Anordnung kann für einen Stangenanguss oder einen Schirmanguss ausgelegt sein.
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Mit dem vorgestellten Gehäuse wird eine dichte feste Verbindung mit geringem Bauraum zwischen einem Kunststoffgehäuse und einem Gehäuse, vorzugsweise aus Metall, im speziellen aus Aluminiumdruckguss gewährleistet. Dies kann über eine Schnappfunktion, ggf. mit Sicherung der Schnappelemente, eine Drehverriegelungsfunktion und/oder eine Riegelfunktion erfolgen.
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Die erforderliche Bewegungsmöglichkeit wird durch eine elastische Schicht bzw. Komponente, die bspw. aus einem Silikonwerkstoff oder einem thermoplastischen Elastomer gefertigt ist, zwischen dem Grundkörper und den Schnapp- bzw. Riegelelementen erreicht. Wenn der Grundkörper und das Verschlusselement durch den Herstellprozess mit einem Verbindungssteg gekoppelt sind, wird der Verbindungssteg so dimensioniert, dass er die Bewegungsmöglichkeit nicht behindert. Beim Montageprozess in das Gehäuse kann der Verbindungssteg brechen. Wenn der Verbindungssteg bricht, ist dies unkritisch, da das Verschlusselement über die Elastomerschicht in Ausgestaltung stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Grundkörper verbunden ist.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn diese elastische Schicht zur Abdichtung zwischen den beiden Gehäusen genutzt werden kann.
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Die Verschlusselemente, nämlich die Schnapp- und/oder Verriegelungselemente können formschlüssige Elemente besitzen, die für die Demontage des Gehäuses eingesetzt werden.
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Es wird somit eine dichte feste Verbindung mit geringem Bauraum zwischen einem Kunststoffgehäuse und einem bspw. aus Metall, insbesondere aus Aluminium, gefertigten Gehäuse, über eine Riegelfunktion gewährleistet. Gleichzeitig wird über dieses Bauteil auch ein Luftaustausch gewährleistet.
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Die in Ausgestaltung vorgesehene Membran kann sich zwischen den beiden Kunststoffkomponenten des Kunststoffgehäuses bzw. des Schnappdeckels befinden und wird so in ihrer Lage über die Lebensdauer fixiert. Beide Kunststoffkomponenten haben in Ausgestaltung an der Stelle, an der die Membran sitzt, eine Bohrung, so dass der Luftaustausch stattfinden kann. Über der Membran und der Bohrung kann das außen liegende Kunststoffteil, der Grundkörper, des Schnappdeckels eine Haube mit Schlitzen bilden, die einen Schutz für die Membran darstellt. Die Schlitze können so angeordnet sein, dass ein Spritzwasserschutz gegeben und gleichzeitig ein guter Luftaustausch gewährleistet ist.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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1 zeigt eine Ausführung des beschriebenen Gehäuses für ein Lenkgetriebe.
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2 zeigt einen Ausschnitt aus 1.
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3 zeigt ein Kunststoffgehäuse in einer perspektivischen Ansicht von oben.
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4 zeigt das Kunststoffgehäuse aus 3 in einer Ansicht von unten.
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5 zeigt das Kunststoffgehäuse in einer Schnittansicht.
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6 zeigt das Kunststoffgehäuse in einer weiteren Schnittansicht.
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1, 2 zeigen eine Ausführungsform des beschriebenen Gehäuses 10 für ein Lenkgetriebe. Die Darstellung zeigt ein Lenkgehäuse 12 bspw. aus einem metallischen Werkstoff, Schnappelemente 14, eine Elastomerschicht 16, einen O-Ring 18 und einen Grundkörper 20 aus einem Kunststoff. Die Schnappelemente 14, die Elastomerschicht 16, der O-Ring 18 und der Grundkörper 20 bilden ein Kunststoffgehäuse 22
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Dieses Kunststoffgehäuse 22 besteht somit aus dem regelmäßig verstärkten Grundkörper 20, der bspw. aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt ist und die Festigkeitsanforderungen und auch eine ähnliche Wärmedehnung wie das Lenkgehäuse 12 besitzt. An diesem Grundkörper 20 stützt sich ein Dichtelement, der O-Ring 18 und/oder die Elastomerschicht 16, radial ab. Auf diesem Grundkörper 20 ist durch einen Stoffschluss und oder Formschluss ein elastischer Kunststoffwerkstoff, wie zum Beispiel ein Silikonwerkstoff oder ein thermoplastisches Elastomer, der/das die Elastomerschicht 16 bildet, durch einen Spritzgussprozess angebracht.
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Diese Elastomerschicht 16 und/oder der O-Ring 18 stützen sich radial am Grundkörper 20 ab und können dadurch über die Verpressung zum Lenkgehäuse 12 eine Dichtwirkung erzeugen. Auf der Elastomerschicht 16 befinden sich mehrere Schnappelemente 14, die in eine Lenkgehäusenut 19 des Lenkgehäuses 12 einrasten können. Die Verbindung zwischen der Elastomerschicht 16 und dem Schnappelement 14 erfolgt bspw. durch einen Stoffschluss und/oder einen Formschluss.
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Bei der Schnappfunktion kann die Elastomerschicht 16 die notwendige Verformung der Schnappelemente 14 gegenüber dem Grundkörper 20 in einem kleinen Bauraum realisieren, ohne dass die zulässige Dehnung überschritten wird. Um das Kunststoffgehäuse 22 spielfrei in dem Lenkgehäuse 12 zu fixieren, kann die Dimensionierung der Bauteile so gewählt werden, dass die Schnappelemente 14 im montierten Zustand axial vorgespannt sind, wenn sie in einer Lenkgehäusenut 19 eingerastet sind. Dies wird dadurch erreicht, dass die Elastomerschicht 16 axial verpresst wird.
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In der Elastomerschicht 16 ist deshalb eine Nut oder eine Vertiefung vorhanden, die im montierten Zustand das Elastomer aufnehmen kann, das durch die Verpressung verdrängt wird. Die Schnappelemente 14 können an der Oberfläche Erhebungen oder Vertiefungen aufweisen. Durch diese formschlüssigen Konturen können die Schnappelemente 14 durch ein Werkzeug aus der Lenkgehäusenut 19 aus dem Lenkgehäuse 12 gezogen werden. Wenn die Schnappelemente 14 aus der Lenkgehäusenut 19 gezogen sind, kann das Kunststoffgehäuse 22 demontiert werden. Diese Demontage des eingeschnappten Kunststoffgehäuses 22 ist vorteilhaft, wenn eine Reparatur oder eine komplette Zerlegung der gesamten Lenkung durchzuführen ist.
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In dem Grundkörper 20 befindet sich eine Öffnung, welche durch eine Membran 21 als Druckausgleichselement verschlossen wird. Die Membran 21 wird durch eine Klebeverbindung von der Innenseite des Getriebes an dem Grundkörper 20 befestigt.
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2 zeigt einen Ausschnitt aus 1. Die Darstellung zeigt das Lenkgehäuse 12, das Schnappelement 14, die Elastomerschicht 16, den O-Ring 18 und den Grundkörper 20. Zu erkennen ist, dass im Lenkgehäuse 12 ein axialer Anschlag 15 für das Kunststoffgehäuse 22, das eine Kunststoffbaugruppe darstellt, vorgesehen ist. Die Elastomerschicht 16 wird axial verformt, wenn das Schnappelement 14 in die Lenkgehäusenut 19 einrastet.
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3, 4, 5, 6 zeigen zeigt eine Ausführung eines Kunststoffgehäuses, das insgesamt mit der Bezugsziffer 50 bezeichnet ist. Die Darstellung zeigt einen Grundkörper 52 aus Kunststoff. Zusätzlich sind vier Schnappelemente 56 und eine Elastomerschicht 58 vorgesehen. In der Elastomerschicht 58 und im Grundkörper 52 ist eine Öffnung, welche durch eine Membran 70 verschlossen wird.
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4 zeigt das Kunststoffgehäuse 50 aus 3 in einer Ansicht von unten. Zu erkennen ist der Grundkörper 52, in dem die Haube 54 ausgebildet ist. In dieser Haube 54 sind in der Seitenwand Schlitze 60 eingebracht. Die Schlitze 60 sind so ausgestaltet und eingerichtet, dass ein Spritzwasserschutz gegeben ist. Gleichzeitig ist ein guter Luftaustausch gewährleistet.
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Bei dieser Ausführung verlaufen die Schlitze 60 im Umfang der Haube 54 abschnittsweise. Diese sind so eingebracht, dass diese langgestreckte Öffnungen bilden. Die Öffnungen können auch um 90 ° gedreht angebracht werden, um eine gute Herstellbarkeit zu gewährleisten.
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5 zeigt das Kunststoffgehäuse 50 in einer Schnittdarstellung. Zu erkennen sind der Grundkörper 52, in dem die Haube 54 mit Schlitzen 60 ausgebildet ist, und die Elastomerschicht 58. Zwischen der Elastomerschicht 58 und dem Grundkörper 52 ist eine Membran 70 vorgesehen. Diese gewährleistet mit den Schlitzen 60 und einer Öffnung 72 in der Elastomerschicht 58 einen Luftaustausch und damit Druckausgleich. In der Nut vom Grundkörper 52 stützt sich ein O-Ring 51 ab. Das Schnappelement 56 ist geschnitten dargestellt. Das Schnappelement 56 hat eine Bohrung und eine Nut, wodurch es formschlüssig mit der Elastomerschicht 58 verbunden ist.
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In 6 ist das Kunststoffgehäuse 50 ebenfalls in einer Schnittansicht im eingebauten Zustand mit dem Lenkgehäuse 12 dargestellt. Zu erkennen ist die Anordnung der Membran 70 zwischen der Elastomerschicht 58 und dem Grundkörper 52. Weiterhin ist in der Darstellung ein geschnittenes Schnappelement 56 zu erkennen, welches in der Nut 13 des Lenkgehäuses 12 eingerastet ist.
