DE102014212367A1

DE102014212367A1 - Lenkgetriebe mit einer Lenkeingangswelle und einer über einen Torsionsstab mit der Lenkeingangswelle gekoppelten Ritzelwelle

Info

Publication number: DE102014212367A1
Application number: DE102014212367.4A
Authority: DE
Inventors: Jens Rogall; Ludwig Rogall; Markus Drees
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-06-26
Filing date: 2014-06-26
Publication date: 2015-12-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe mit einer Lenkeingangswelle und einer über einen Torsionsstab mit der Lenkeingangswelle gekoppelten Ritzelwelle. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lenkgetriebe mit einer Lenkeingangswelle und einer über einen Torsionsstab mit der Lenkeingangswelle gekoppelten Ritzelwelle zur Verfügung zu stellen, bei welchem die Axialbewegung der Lenkeingangswelle unabhängig von dem Torsionsstab in Axialrichtung begrenzt ist, insbesondere unter Vermeidung zusätzlicher Verschraubungsstellen und unter möglichst geringer Veränderung der Serienfertigung. Gemäß einem erfindungsgemäßen Lenkgetriebe mit einer zumindest teilweise in einem Gehäuse (12) gelagerten Lenkeingangswelle (14), die über einen Torsionsstab (16) mit einer Ritzelwelle (18) verbunden ist, wobei ein auf einem Magnetabsatz (36) angeordneter Magnet (22) drehfest mit der Lenkeingangwelle (14) verbunden ist und wobei in einem Abstand (x) axial beabstandet zu dem Magnetabsatz (36) zwischen Lenkeingangwelle (14) und dem Gehäuse (12) ein Stützlager (26) in einem Lagerbereich der Lenkeingangswelle (14) angeordnet ist, ist in axialer Richtung zwischen dem Stützlager (26) und dem Magnetabsatz (36) ein Sperrelement (28) derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass eine axiale Relativbewegung der Lenkeingangswelle (14) gegenüber dem Gehäuse (12) unabhängig von der Verbindung der Lenkeingangswelle (14) mit der Ritzelwelle (18) mittels des Torsionsstabes (16) auf einen Betrag (y) begrenzt ist, wobei der Betrag (y) kleiner ist als der Betrag (x).

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe mit einer Lenkeingangswelle und einer über einen Torsionsstab mit der Lenkeingangswelle gekoppelten Ritzelwelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solchen Lenkungen weisen umfassen meist eine Hilfskraftlenkung, beispielsweise eine lenksäulenbasierten Hilfskraftlenkung mit einem elektromotorischen Eingriff an der Zahnstange.
Aus WO 00/68062 A1 ist ein Drehschieberventil für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen bekannt, wobei ein erstes Ventilelement mit einem Ventil-Ausgangsglied über einen als Drehstabfeder bezeichneten Torsionsstab und über eine Totgangkupplung verbunden sind und ein Ventilelement Steuerlängsnuten aufweist, die miteinander zur Steuerung eines Druckmittels zu und von zwei Arbeitsräumen eines Servomotors zusammenwirken.
Aus JP 2012-215201 A ist eine Verbindung einer Ausgangswelle mit einem Gehäuse eines Detektors bekannt, gemäß welcher ein Clip mit einem zylindrischen Abschnitt an einer zylindrischen Außenwand des Gehäuse befestigt ist und sich mit einem nach innen gebogenen Abschnitt an einer in der Ausgangswelle ausgebildeten Nut abstützt.
Aus DE 10 2011 017 150 A1 sind eine Welle-Nabe-Verbindung und eine Lenksäule mit einer solchen Welle-Nabe-Verbindung bekannt, gemäß welchen zwei Wellenabschnitte über einen Torsionsstab miteinander gekoppelt sind, wobei die Kopplung mindestens eines Wellenabschnitts mit dem Torsionsstab mittels einer Übermaßpassung realisiert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lenkgetriebe mit einer Lenkeingangswelle und einer über einen Torsionsstab mit der Lenkeingangswelle gekoppelten Ritzelwelle zur Verfügung zu stellen, bei welchem die Axialbewegung der Lenkeingangswelle unabhängig von dem Torsionsstab in Axialrichtung begrenzt ist, insbesondere unter Vermeidung zusätzlicher Verschraubungsstellen und unter möglichst geringer Veränderung der Serienfertigung.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe weist eine zumindest teilweise in einem Gehäuse gelagerte Lenkeingangswelle auf, die über einen Torsionsstab mit einer Ritzelwelle verbunden ist, wobei auf der Lenkeingangswelle ein auf einem Magnetabsatz angeordneter Magnet drehfest mit der Lenkeingangswelle verbunden ist und wobei in einem Abstand (x) axial beabstandet zu dem Magnetabsatz zwischen Lenkeingangswelle und dem Gehäuse ein Stützlager in einem Lagerbereich der Lenkeingangswelle angeordnet ist. Ferner ist in axialer Richtung zwischen dem Stützlager und dem Magnetabsatz ein Sperrelement derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass eine axiale Relativbewegung der Lenkeingangswelle gegenüber dem Gehäuse, insbesondere im Fall eines Torsionsstabbruchs, unabhängig von der Verbindung der Lenkeingangswelle mit der Ritzelwelle mithilfe des Torsionsstabes auf einen Betrag (y) begrenzt ist, wobei der Betrag (y) kleiner ist als der Betrag (x). Mit anderen Worten ausgedrückt, ist an einem erfindungsgemäßen Lenkgetriebe ein Sperrelement angeordnet oder ausgebildet, welches als Verliersicherung insbesondere im Falle eines Torsionsstabbruchs dient und verhindert, dass die Lenkeingangswelle in axialer Richtung so weit verschiebbar ist, dass es aufgrund einer Kollision des genannten Magneten mit dem Stützlager zu einer Schädigung des Stützlagers und/oder des Magneten kommt. Eine wie vorstehend beschriebene Kollision zwischen dem Magneten und des Stützlagers kann auch entstehen, wenn sich die Lenkeingangswelle festlagerseitig löst, beispielsweise weil sich ein Haltemittel des Festlagers, wie z.B. eine Quetschmutter, gelöst hat. Wie nachstehend im Detail noch anhand mehrere Ausführungsbeispiele erläutert werden wird, kann mithilfe eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes auf einfache Art und Weise mit nur geringem Fertigung- und/oder Montageaufwand die Axialbewegung einer Lenkeingangswelle auch im Falle eines Torsionsstabbruchs wirksam verhindert werden.
Wenn das Sperrelement derart angeordnet oder ausgebildet ist, dass des bei axialer Relativbewegung der Lenkeingangswelle zu dem Gehäuse mit der Stirnseite des Magnetabsatzes zur Anlage kommt, kann die Relativbewegung auf besonders einfache Art und Weise beschränkt werden. Der Magnetabsatz wird dann zum einen als Lagerelement für den Magneten und zum anderen als Widerlager für das Sperrelement genutzt.
Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann das Sperrelement eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes auch mindestens ein an der Lenkeingangswelle ausgebildeter oder angeordneter, radial nach außen hervorragender, separater Vorsprung oder Absatz sein, der zwischen dem Lagerbereich und dem Magnetabsatz ausgebildet ist. Ein solcher Vorsprung bzw. Absatz kann insbesondere so angeordnet und ausgelegt sein, dass die Relativbewegung zwischen der Lenkeingangswelle und dem Stützlager aufgrund der Position und Maße des Vorsprungs oder Absatzes auf einen sehr kleinen Verschiebeweg in axialer Richtung begrenzt ist, beispielsweise auf weniger als 5 mm, bevorzugt weniger als 3 mm und besonders bevorzugt weniger als 1,5 mm.
Insbesondere in dem vorstehend genannten Fall sollte der Vorsprung oder Absatz sich ausgehend von der Drehachse der Lenkeingangswelle in radialer Richtung weniger weit nach außen erstrecken als der Magnetabsatz an seiner Stirnseite, wenn eine Montage des Magneten auf der Lenkeingangswelle auch dann nicht beeinträchtigt sein soll, wenn diese über den separaten Vorsprung oder Absatz hinweg erfolgt.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes ist das Sperrelement außenseitig gegenüber dem Gehäuse festgelegt und innenseitig so gestaltet, dass es sich bei axialen Relativbewegungen an dem Magnetabsatz abstützt. Die Begriffe außenseitig und innenseitig sind vorliegend auf die radiale Richtung in Bezug auf die Lenkeingangswelle bezogen, auch wenn die Abstützung selbst in axialer Richtung erfolgt. Ein Vorteil einer solchen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes besteht darin, dass die Geometrie der Lenkeingangswelle und des Gehäuses sowie die Geometrie des Stützlagers und des Magneten für die Realisierung der Erfindung nicht verändert werden müssen. Es werden insofern der Bauraum und die Geometrie des bestehenden Lenkgetriebes für die Integration und Montage eines zusätzlichen Sperrelements genutzt.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes weist das Sperrelement innenseitig mindestens eine Kontaktfläche auf, die so angeordnet und ausgebildet ist, dass diese sich bei Einwirkung axial wirkender Kräfte radial nach innen bewegt bzw. verschiebt. Vorzugsweise sind in diesem Fall mehrere Kontaktflächen vorgesehen, die sich mit zunehmender Axialkraft zunehmend nach innen verschieben und somit eine Einschnürung bzw. Anpressung an die Lenkeingangswelle bewirken.
Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die Kontaktflächen aus einem oder mehreren federelastisch ausgebildeten, insbesondere kreisbogenförmigen, Abschnitten gebildet sind, welche aufgrund ihrer Geometrie und Anordnung in einer Richtung quer zur Drehachse der Lenkeingangswelle bei Einwirkung axial wirkender Kräfte eine radial nach innen wirkende Kraftkomponente aufweisen.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes ist das Sperrelement vollständig aus einem dünnwandigen, federelastischen Material hergestellt und/oder ringförmig ausgebildet. Als federelastisches Material eignet sich insbesondere Blechmaterial aus einem metallischen Werkstoff. Derartiges Blechmaterial lässt sich einfach und kostengünstig zuschneiden und umformen, insbesondere stanzen und biegen.
Die Fixierung eines Sperrelements gegenüber einem Gehäuse kann insbesondere dadurch erfolgen, dass das Sperrelement ein oder mehrere Rastarme umfasst, die in zur Fixierung des Sperrelements an dem Gehäuse ausgebildeten Lagerelementen im Gehäuse angeordnet sind, insbesondere an gegenüber einer Gehäuseinnenwand hervorragenden Lagerelementen. Solche Rastarme können insbesondere durch Ausstanzen und Umbiegen entsprechender Bereiche eines Sperrelements, insbesondere in – in radialer Richtung betrachtet – größeren Bereichen des Sperrelements, ausgebildet werden.
Schließlich wird darauf hingewiesen, dass bei einem erfindungsgemäßen Lenkgetriebe die Ausbildung eines oder mehrerer der folgenden Merkmale vorteilhaft ist:

a) Das Sperrelement umfasst ein rutschhemmendes Elastomer-Element, das außenseitig zum Gehäuse orientiert angeordnet ist. Ein solches Elastomer-Element kann insbesondere durch Anspritzen an ein Sperrelement hinzugefügt werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn ein solches Elastomer-Element Rillen in Umfangsrichtung aufweist, um einer Relativbewegung des Sperrelements relativ zu dem Gehäuse ausgehend von einer Soll-Position entgegenzuwirken.
b) Das Sperrelement ist aus einem dünnwandigen Material, insbesondere aus Blech, ausgebildet. Diesbezüglich sind insbesondere Blechdicken von maximal 5 mm, bevorzugt maximal 3 mm und besonders bevorzugt maximal 2 mm gemeint. Solche Bleche sind nicht nur kostengünstig verfügbar, sie lassen sich ferner auch einfach und in kurzer Zeit bearbeiten und umformen.
c) Das Sperrelement ist federelastisch ausgebildet. Eine federelastische Ausbildung hat den Vorteil, dass eine Sperrung nicht schlagartig und unter kurzfristiger Einwirkung von großen Kräften erfolgt, was zu einer Rissbildung in dem Gehäuse und/oder in der Lenkeingangswelle führen könnte. Im Falle einer federelastischen Ausbildung erfolgt eine Kraftaufnahme durch das Gehäuse und/oder durch die Lenkeingangswelle kontinuierlich ansteigend und somit materialschonend.
d) Das Sperrelement ist gehäuseseitig formschlüssig und/oder kraftschlüssig festgelegt. Eine formschlüssige Festlegung des Sperrelements hat den Vorteil, dass die Position und die Wirkung des Sperrelements relativ zu dem Gehäuse eindeutig festgelegt ist und Einbaufehlern somit entgegengewirkt wird. Es kann insbesondere eine optische Kontrolle erfolgen, ob das Sperrelement korrekt relativ zum Gehäuse festgelegt ist. Eine kraftschlüssige Festlegung des Sperrelements gegenüber dem Gehäuse hat den Vorteil, dass die Montage vereinfacht wird und insbesondere keine vorgegebene Positionierung des Sperrelements relativ zum Gehäuse eingehalten werden muss. Die Montage ist daher gegenüber einer formschlüssigen Montage deutlich vereinfacht.
e) Die Kontaktfläche(n) des Sperrelements und/oder die Halteelemente des Sperrelements sind durch Ausstanzen und/oder Biegen eines Blechs ausgebildet. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass ein derartiges Sperrelement besonders einfach und kostengünstig herstellbar ist. Ferner nehmen Bleche im Verhältnis zu anderen Werkstoffen relativ große Kräfte auf. Ferner weisen Bleche eine hohe Dauerhaltbarkeit auf, so dass auch nach vielen Lastwechseln und einer langen Lebensdauer nicht mit Ermüdungsbrüchen zu rechnen ist.
f) Das Innenmaß des Gehäuses zwischen dem Magnet und dem Stützlager ist größer als das größte Außenmaß des Magneten in radialer Richtung der Lenkeingangswelle betrachtet. In diesem Fall ist eine erfindungsgemäße Ausbildung eines Lenkgetriebes besonders vorteilhaft, da ohne ein Sperrelement in diesem Fall eine direkte Kollision des Magneten mit dem Stützlager zu befürchten ist, falls ein Torsionsstab bricht oder sich eine Lenkeingangswelle im Bereich des Festlagers aufgrund einer sich lösenden Quetschmutter in axialer Richtung verschieben lässt.
g) Der Betrag (y) ist aufgrund der Anordnung des Sperrelements auf maximal 5 mm begrenzt. Bevorzugt ist eine Begrenzung des Betrages (y) auf maximal 3 mm und besonders bevorzugt auf maximal 2 mm. Durch eine solche Begrenzung des Betrages (y) können die auf ein Sperrelement und auf die Lenkeingangswelle bzw. das Gehäuse wirkenden Kräfte reduziert werden, indem der mögliche Verschiebeweg ebenfalls begrenzt wird. Es muss davon ausgegangen werden, dass mit zunehmendem Weg, um welchen sich eine Lenkeingangswelle in axialer Richtung im Falle eines Torsionsstabbruchs oder im Falle einer sich festlagerseitig lösenden Lenkeingangswelle die Bewegungsgeschwindigkeit und die daraus resultierenden Kräfte zunehmen. Es ist daher erwünscht, dass der maximale Betrag (y) des Verschiebeweges deutlich begrenzt ist.

Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1–4 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes in Schnittdarstellungen (1 und 2) sowie ein Sperrelement davon in einer perspektivischen Darstellung (3) sowie ein Sperrelement zusammen mit einem Gehäuse in einer dreidimensionalen Darstellung (4),
5–7 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes in Schnittdarstellungen (5 und 6) sowie ein Sperrelement dieses Lenkgetriebes in einer dreidimensionalen Darstellung (7) und
8–10 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes in Schnittdarstellungen (8 und 9) sowie eine Detailansicht des in 9 mit (x) gekennzeichneten Bereiches (10).
In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes 10 mit einer zumindest teilweise in einem Gehäuse 12 gelagerten Lenkeingangswelle 14 gezeigt. Die Lenkeingangswelle 14 ist über einen Torsionsstab 16 mit einer Ritzelwelle 18 verbunden. Die Verbindung zwischen der Lenkeingangswelle 14 und dem Torsionsstab 16 erfolgt in bekannter Art und Weise über einen Querstift 20, welcher die Lenkeingangswelle 14 und den Torsionsstab 16 durchsetzt. Dadurch sind der Torsionsstab 16 und die Lenkeingangswelle 14 drehfest und verschiebefest miteinander verbunden. Das gegenüberliegende Ende des Torsionsstabes 16 ist in bekannter Art und Weise über eine nicht im Detail dargestellte Steckverzahnung mit der Ritzelwelle 18 verbunden. Die Verbindung zwischen Torsionsstab 16 und Ritzelwelle 18 kann alternativ mit Hilfe anderer bekannter Techniken erfolgen, insbesondere durch Verpressen (z.B. durch Ausbildung eines Presssitzes zwischen zwei runden Teilen), durch Kleben, Schweißen, Löten etc.
Als Eingang des in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Lenkgetriebes 10 ist die Lenkeingangswelle 14 anzusehen. Als Ausgang des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes 10 ist die Ritzelwelle 18 anzusehen, welche mit einer Zahnstange 46 kämmt, insbesondere um Lenkbewegungen von einem eingangsseitig des Lenkgetriebes 10 angeordneten Lenkrad auf ausgangsseitig des Lenkgetriebes 10 angeordnete, lenkbare Räder eines Kraftfahrzeuges zu übertragen.
Wie in 1 zu erkennen ist, ist auf der Lenkeingangswelle 14 ein Magnet 22 zusammen mit einem dünnen Blech 24 drehfest montiert. Dieser Magnet 22 wirkt mit einem diesen radial umgebenden Sensor 48 zusammen. Mit Hilfe des Sensors 48 und des Magneten 22 wird ein etwaiger Bedarf eines Lenkhilfsmomentes ermittelt, das insbesondere im Bereich der Lenksäule oder im Bereich einer Zahnstange mit Hilfe einer Lenkhilfsvorrichtung (insbesondere elektrisch und/oder hydraulisch) das von einem Fahrer ausgeübte Lenkmoment motorisch unterstützen kann.
Der Magnet 22 ist in der ersten Ausführungsform – wie in den 1 und 2 zu erkennen ist – auf einem separaten Magnetabsatz 36 montiert. In einem Abstand (x) axial beabstandet zu diesem Magnetabsatz 36 ist zwischen der Lenkeingangswelle 14 und dem Gehäuse 12 ein Stützlager 26 in einem Lagerbereich der Lenkeingangswelle 14 angeordnet (vgl. 2). Unmittelbar in axialer Richtung dem Stützlager 26 folgend ist eine Dichtung 50 angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform sind das Stützlager 26 und die Dichtung 50 eine vormontierte Einheit. Darüber hinaus ist in axialer Richtung zwischen dem Stützlager 26 und dem Magnet 22 ein Sperrelement 28 derart angeordnet, dass eine axiale Relativbewegung der Lenkeingangswelle 14 gegenüber dem Gehäuse 12 unabhängig von der Verbindung der Lenkeingangswelle 14 mit der Ritzelwelle 18 mittels des Torsionsstabes 16 auf einen Betrag (y) begrenzt, wobei der Betrag (y) erkennbar kleiner ist als der Betrag (x). In der in den 1–4 gezeigten Ausführungsform ist der Betrag (y) nur ca. 1 mm groß, wohingegen der Betrag (x) ein Mehrfaches hiervon beträgt. Der Betrag (x) ist insbesondere größer als 10 mm und kann auch größer als 20 mm sein.
Das Sperrelement 28 der ersten Ausführungsform ist in 3 als separates Bauteil in einer dreidimensionalen Darstellung gezeigt. Das Sperrelement 28 ist darüber hinaus in 4 zusammen mit dem Gehäuse 12 ebenfalls in einer dreidimensionalen Darstellung gezeigt.
Wie in 3 zu erkennen ist, ist das Sperrelement 28 aus einem dünnwandigen Material hergestellt. In der gezeigten Ausführungsform beträgt die Materialstärke 1 mm. Bevorzugte Materialstärken liegen im Bereich zwischen 0,1 mm und 5 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,5 mm und 2,5 mm. Das Sperrelement 28 ist ferner ringförmig ausgebildet, d.h. es weist eine innere, runde Kontur auf und eine äußere, ebenfalls runde Kontur. Die innere, runde Kontur ist in der gezeigten Ausführungsform – abgesehen von Ausnehmungen 32 – kreisförmig ausgebildet. Sie ist durch insgesamt fünf kreisbogensegmentartige Teilelemente 30 gebildet, die durch die Ausnehmungen 32 unterbrochen sind. Die Teilelemente 30 sind so in axialer Richtung umgebogen, dass deren Stirnseiten im in das Lenkgetriebe 10 eingebautem Zustand überwiegend in axiale Richtung der Lenkeingangswelle 14 ausgerichtet sind und insofern als Kontaktflächen 34 dienen, als diese bei axialer Verschiebung der Lenkeingangswelle 14 in Richtung des Pfeils B in 2 mit der Stirnseite des Magnetabsatzes 36 zur Anlage kommen. Dazu ist der Innendurchmesser des durch die Innenkanten der kreisförmig angeordneten Kontaktflächen 34 gebildeten Kreises geringfügig größer gewählt als der Außendurchmesser der Lenkeingangswelle 14 in dem Bereich, in welchem das Sperrelement 28 angeordnet ist. Dadurch berühren die Kontaktflächen 34 die Lenkeingangswelle 14 im Betrieb des Lenkgetriebes 10 nicht. Der Durchmesser des durch die Innenkanten der kreisförmig angeordneten Kontaktflächen 34 ist kleiner gewählt als der Außendurchmesser der Stirnseite eines Magnetabsatzes 36, der an der Lenkeingangswelle 14 ausgebildet ist und auf dem der Magnet 22 zusammen mit dem Blech 24 auf der Lenkeingangswelle 14 angeordnet ist. Dadurch kann die Stirnseite des Magnetabsatzes 36 als Anschlag bzw. Widerlager für die Kontaktflächen 34 fungieren, wenn es zu axialen Relativbewegungen zwischen der Lenkeingangswelle 14 und dem Gehäuse 12 kommt.
Wie in 3 ferner zu erkennen ist, sind an dem Sperrelement 28 drei Rastelemente 38 ausgebildet, die dazu dienen, das Sperrelement 28 – wie in 4 gezeigt – in Aufnahmeelementen 40 des Gehäuses 12 mit kreisförmiger Grundform formschlüssig zu fixieren. Das Sperrelement 28 kann dazu bei der Herstellung eines Gehäuses 12, insbesondere wenn dieses aus Kunststoff im Spritzgießverfahren hergestellt ist, in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt und an den Rastelementen 38 umspritzt werden. Dementsprechend können Rastelemente 38 auch anders als in 3 gezeigt ausgebildet werden, und/oder ein Sperrelement 28 kann lediglich kraftschlüssig gegenüber einem Gehäuse 12 festgelegt sein.
Kommt es bei der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßes Lenkgetriebes 10 aufgrund eines Bruchs des Torsionsstabes 16 (oder aus anderen Gründen) zu einer axialen Beweglichkeit der Lenkeingangswelle 14 relativ zum Gehäuse 12, ist eine – abgesehen von Reibungswiderstand weitestgehend widerstandslose – axiale Verschiebung der Lenkeingangswelle 14 in Richtung des Pfeils B in 2 aufgrund der wie vorstehend beschriebenen Anordnung lediglich um den Betrag (y) möglich, da dann der Magnetabsatz 36 mit der an dem Sperrelement 28 ausgebildeten Kontaktfläche 34 zur Anlage kommt und somit die Lenkeingangswelle 14 eine dem Pfeil B entgegengesetzt wirkende Widerstandskraft erfährt. Durch eine entsprechende federelastische Auslegung der Teilelemente 30, insbesondere aufgrund der Formgebung, der Materialauswahl und der Materialdimensionierung (Materialdicke), kann vorgesehen sein, dass das Sperrelement 28 um einen weiteren Betrag (y') (in den Figuren nicht dargestellt) in Richtung des Pfeils B nachgibt, wobei dabei die Widerstandskraft vorzugsweise mit zunehmendem Weg ansteigt. Die Summe der Beträge aus (y) und (y') sollte kleiner sein als der Betrag (x).
In den 5 bis 7 und 8 bis 10 sind eine zweite Ausführungsform (5–7) bzw. dritte Ausführungsform (8–10) eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes 10 dargestellt. Zur Erleichterung des Verständnisses werden im Folgenden für identische bzw. zumindest funktionsgleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in Verbindung mit dem in den 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel. Soweit diese Elemente in den 5 und 6 bzw. 8 und 9 identisch dargestellt sind wie in den 1 und 2, ist davon auszugehen, dass diese identisch sind. Auf eine nochmalige Beschreibung dieser Elemente wird daher im Folgenden verzichtet. Es wird insoweit auf die Beschreibung zu den 1–4 verwiesen.
Das in den 5 bis 7 zu erkennende Sperrelement 28 weist innenseitig eine ähnliche Geometrie auf wie das in 3 gezeigte Sperrelement 28 der ersten Ausführungsform. Es umfasst allerdings nicht fünf, sondern insgesamt sieben Teilelemente 30, die sich wiederum zu einer kreisförmigen Innenkontur mit Kontaktflächen 34 ergänzen, wobei die Kontaktflächen 34 überwiegend in axialer Richtung orientiert sind, d.h. die Normalen auf die Kontaktflächen 34 sind im Wesentlichen in axialer Richtung orientiert bzw. der Winkel zwischen den Normalen auf die Kontaktflächen 34 und der axialen Richtung ist kleiner als 45°. Zwischen den Teilelementen 30 sind wiederum Ausnehmungen 32 ausgebildet. Außenseitig ist an dem Sperrelement 28 ein Elastomer-Element 40 angeordnet. Es wurde in der gezeigten Ausführungsform nachträglich angespritzt. Das Elastomer-Element 40 weist mehrere Rillen auf, die sich in Umfangsrichtung über den gesamten Umfang erstrecken. Wie in den 5 und 6 zu erkennen ist, ist das Sperrelement 28 dazu ausgelegt, sich außenseitig an einer Gehäuseinnenwand 42 in einem Bereich abzustützen, der sich in Richtung des Pfeils B im weiteren Verlauf des Gehäuses 12 weiter verjüngt.
Dadurch ist das Sperrelement 28 bei Einwirkung von axialen Kräften in Richtung des Pfeils B gegenüber dem Gehäuse 12 fixiert, wenn es bei der Montage bereits mit ausreichender Kraft in Richtung des Pfeils B eingepresst und somit vorfixiert wurde. Falls axiale Kräfte auf die Lenkeingangswelle 14 in Richtung des Pfeils B auftreten und sich die Lenkeingangswelle 14 in dieser Richtung verschieben kann, stützt sich der Magnetabsatz 36 an den Kontaktflächen des Sperrelements 28 ab, sobald eine Verschiebung um den in 6 mit (y) gekennzeichneten Weg erfolgt ist. Durch eine entsprechend elastische Auslegung des Sperrelements 28 kann es zu weiteren Verschiebungen um den Betrag (y') (in den 5 bis 7 nicht eingetragen) kommen. Die Summe aus dem Betrag (y) und (y') sollte stets kleiner als der Betrag (x) sein, damit Schädigungen des Magneten 22 und/oder des Stützlagers 26 vermieden werden.
In den 9 und 10 ist eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes 10 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist an der Lenkeingangswelle 14 ein zusätzlicher Absatz 42 unmittelbar neben dem Stützlager 26 ausgebildet, dessen Stirnseite bzw. Fase als Sperrelement 28 dient. In der gezeigten Ausführungsform ist der Absatz 42 als Fase ausgebildet, deren Fläche parallel zu einer an dem Stützlager ausgebildeten Fase verläuft, die bei Eintreten der Sperrwirkung als Anlagefläche dient. Dadurch ist die Materialbeanspruchung im Falle einer axialen Sperrwirkung minimiert. Auch bei dieser Ausführungsform ist eine axiale Verschiebung der Lenkeingangswelle 14 in Richtung des Pfeils B auf den Betrag (y) beschränkt. Ohne den Absatz 42 wäre eine axiale Verschiebung um den Betrag (x) möglich gewesen. In diesem Fall wäre die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Stützlagers 26 aufgrund des großen Verschiebeweges und einer etwaigen hohen resultierenden Verschiebegeschwindigkeit nach dem Verschiebeweg (y) wahrscheinlich gewesen.
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
Bezugszeichenliste

10: Lenkgetriebe
12: Gehäuse
14: Lenkeingangswelle
16: Torsionsstab
18: Ritzelwelle
20: Querstift
22: Magnet
24: Blech
26: Stützlager
28: Sperrelement
30: Teilelement
32: Ausnehmung
34: Kontaktfläche
36: Magnetabsatz
38: Rastelement
40: Aufnahmeelement
42: Gehäuseinnenwand
44: Absatz
46: Zahnstange
48: Sensor
50: Dichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 00/68062 A1 [0002]
JP 2012-215201 A [0003]
DE 102011017150 A1 [0004]

Claims

Lenkgetriebe mit einer zumindest teilweise in einem Gehäuse (12) gelagerten Lenkeingangswelle (14), die über einen Torsionsstab (16) mit einer Ritzelwelle (18) verbunden ist, wobei ein auf einem Magnetabsatz (36) angeordneter Magnet (22) drehfest mit der Lenkeingangwelle (14) verbunden ist und wobei in einem Abstand (x) axial beabstandet zu dem Magnetabsatz (36) zwischen Lenkeingangwelle (14) und dem Gehäuse (12) ein Stützlager (26) in einem Lagerbereich der Lenkeingangswelle (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung zwischen dem Stützlager (26) und dem Magnetabsatz (36) ein Sperrelement (28) derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass eine axiale Relativbewegung der Lenkeingangswelle (14) gegenüber dem Gehäuse (12) unabhängig von der Verbindung der Lenkeingangswelle (14) mit der Ritzelwelle (18) mittels des Torsionsstabes (16) auf einen Betrag (y) begrenzt ist, wobei der Betrag (y) kleiner ist als der Betrag (x).
Lenkgetriebe nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (28) derart angeordnet oder ausgebildet ist, dass das Sperrelement (28) bei axialer Relativbewegung der Lenkeingangswelle (14) zu dem Gehäuse (12) mit der Stirnseite des Magnetabsatzes (36) zur Anlage kommt.
Lenkgetriebe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (28) mindestens ein an der Lenkeingangswelle (14) ausgebildeter oder angeordneter, radial nach außen hervorragender, separater Vorsprung oder Absatz ist, der zwischen dem Lagerbereich und dem Magnetabsatz (36) ausgebildet ist.
Lenkgetriebe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Vorsprungs oder Absatzes ausgehend von der Drehachse der Lenkeingangswelle (14) in radialer Richtung weniger weit nach außen erstreckt als der Magnetabsatzes (36) an seiner Stirnseite.
Lenkgetriebe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (28) außenseitig gegenüber dem Gehäuse (12) festgelegt und innenseitig so gestaltet ist, dass es sich bei axialen Relativbewegungen an dem Magnetabsatz (36) abstützt.
Lenkgetriebe nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (28) innenseitig mindestens eine Kontaktfläche (34) aufweist, die so angeordnet und ausgebildet ist, dass diese sich bei Einwirkung axial wirkender Kräfte radial nach innen bewegt.
Lenkgetriebe nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (34) aus einem oder mehreren federelastisch ausgebildeten Abschnitten gebildet sind.
Lenkgetriebe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (28) vollständig aus einem dünnwandigen, federelastischen Material hergestellt und/oder ringförmig ausgebildet ist.
Lenkgetriebe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (28) ein oder mehrere Rastarme umfasst, die zur Fixierung des Sperrelements (28) in an dem Gehäuse(12) ausgebildeten Lagerelementen aufgenommen sind.
Lenkgetriebe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein oder mehrere der folgenden Merkmale aufweist: a) Das Sperrelement (28) umfasst ein rutschhemmendes Elastomer-Element, das außenseitig zum Gehäuse (12) orientiert angeordnet ist, b) das Sperrelement (28) ist aus einem dünnwandigen Material ausgebildet, c) das Sperrelement (28) ist federelastisch ausgebildet, d) das Sperrelement (28) ist gehäuseseitig formschlüssig und/oder kraftschlüssig festgelegt, e) die Kontaktfläche(n) (34) des Sperrelements (28) und/oder die Halteelemente des Sperrelements (28) sind durch Ausstanzen und/oder Biegen eines Blechs (24) ausgebildet, f) das Innenmaß des Gehäuses (12) zwischen dem Magnet (22) und dem Stützlager (26) ist größer als das größte Außenmaß des Magneten (22), g) der Betrag (y) ist aufgrund der Anordnung des Sperrelements (28) auf maximal 5 mm begrenzt.