DE102015105351B4 - Getriebe für eine Servolenkung und Servolenkung - Google Patents

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Abstract

Getriebe (1) für eine Servolenkung eines Fahrzeugs umfassend – eine mit einer Welle (9) drehfest verbundene Nabe (2), – einen am Umfang der Nabe (2) angeordneten ringförmigen Grundkörper (3), – einen an dem Grundkörper (3) angeordneten, außen mit Zähnen versehenen Radkranz (4), der aus einem elastischen Werkstoff besteht und in radialer Richtung elastisch verformbar ist, – mindestens eine verzahnte Antriebswelle (5), die mit dem verzahnten Radkranz (4) kämmt, – mindestens einen am Umfang der Nabe (2) befestigten ringförmigen Stützkörper (6), der derart eingerichtet ist, dass die maximale elastische Verformung des Radkranzes (4) in radialer Richtung beschränkt wird sowie – in Umfangsrichtung wirksame formschlüssige Verbindungsmittel (7) zwischen jedem Stützkörper (6) und dem Radkranz (4), die Relativbewegungen zwischen jedem Stützkörper (6) und dem Radkranz (4) in radialer Richtung zulassen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Getriebe für eine Servolenkung eines Fahrzeugs und eine Servolenkung.
  • Eine Servolenkung dient zur Reduzierung der Kraft, die zur Betätigung eines Lenkrades eines Kraftfahrzeuges erforderlich ist. Die Servolenkung unterstützt den Fahrer beim Lenken, in dem die vom Fahrer aufzubringende Kraft durch ein Hydrauliksystem oder einen Elektromotor unterstützt wird. Der Vorteil eines Elektromotors besteht darin, dass das unterstützende Moment abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit geändert werden kann.
  • Die DE 10 2006 049 498 A1 offenbart eine elektrisch angetriebene Servolenkung für Fahrzeuge. Zur Aufbringung einer Lenkhilfskraft dient ein elektrischer Servomotor, dessen Drehzahl von einem Schneckengetriebe reduziert wird. Üblicherweise ist die Schnecke auf der Motorwelle drehfest angeordnet und kämmt mit einem Schneckenrad, das auf einer Ausgangswelle festgelegt ist. Das Schneckenrad kann auf der Motorwelle drehelastisch festgelegt sein, um einen geräuscharmen Betrieb des Schneckenradgetriebes zu ermöglichen. Die Achsen der Motorwelle und des Schneckenrades verlaufen 90° versetzt zueinander, sodass das bekannte Schneckengetriebe einen relativ großen Bauraum benötigt.
  • Die DE 10 2012 018 952 A1 offenbart eine Servolenkung mit einem Elektroantrieb, die kompakter baut. Die kompaktere Bauweise resultiert insbesondere aus einer koaxialen Anordnung des Elektromotors um die Lenkstange. Die Servolenkung weist darüber hinaus einen koaxial zur Lenkwelle angeordnetes Untersetzungsgetriebe auf, dessen Eingangsseite mit dem Elektromotor gekoppelt ist. Das Untersetzungsgetriebe ist als Exzentergetriebe ausgestaltet. Die Ausgangsseite des Untersetzungsgetriebes wird auf eine Kugelgewindemutter übertragen, welche mit einem Gewindeabschnitt der Lenkstange in Eingriff steht.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe, insbesondere ein Untersetzungsgetriebe für eine Servolenkung zu schaffen, das ein reduziertes Spiel aufweist, einen automatischen Verschleißausgleich ermöglicht und die Übertragung hoher Momente von dem Motor auf die Lenkwelle bei zugleich kompakter Bauform erlaubt. Des Weiteren soll eine Servolenkung mit einem derartigen Getriebe angegeben werden.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Servolenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 22 gelöst.
  • Der in radialer Richtung elastisch verformbare Radkranz ermöglicht es, die Antriebswelle(n) des Getriebes derart anzuordnen, dass der Radkranz im Eingriffsbereich jeder Antriebswelle in radialer Richtung geringfügig verformt ist. Diese geringfügige Verformung in Richtung der Achse des Radkranzes reduziert das Spiel zwischen der Verzahnung der Antriebswelle und dem verzahnten Radkranz. Zugleich arbeitet das Getriebe besonders geräuscharm. Ein etwaiger Verschleiß des Getriebes wird durch den sich in radialer Richtung elastisch nach außen rückstellendem Radkranz automatisch ausgeglichen. Der elastisch verformbare Zahnkranz gleicht zudem geringe Achsfehler sowie Herstellungstoleranzen der Getriebeglieder aus.
  • Um die maximale elastische Verformung des Radkranzes in radialer Richtung im Eingriffsbereich der Antriebswelle zu beschränken, ist am Umfang der Nabe mindestens ein ringförmiger Stützkörper angeordnet.
  • Zwischen jedem Stützkörper und dem Radkranz sind zudem in Umfangsrichtung wirksame, formschlüssige Verbindungsmittel angeordnet, über die sich hohe Momente von dem Motor auf die Welle übertragen lassen. Um die elastische Verformbarkeit des Radkranzes zu ermöglichen, lassen die formschlüssigen Verbindungsmittel Relativbewegungen zwischen jedem Stützkörper und dem Radkranz in radialer Richtung zu.
  • Die Nabe und die Welle sind konstruktiv vorteilhaft durch eine Übermaßpassung (Presspassung) drehfest miteinander verbunden. Die drehfeste Verbindung kann jedoch auch formschlüssig, beispielsweise durch eine Passfederverbindung erfolgen.
  • Der den Radkranz tragende Grundkörper ist insbesondere als kreisringförmige Scheibe mit einer hohlzylindrischen Ausnehmung ausgestaltet, die konzentrisch zur Achse der Welle verläuft. Die Ausnehmung der Scheibe kann in einer Ausgestaltung der Erfindung stoffschlüssig mit der Nabe verbunden sein. Vorzugsweise bestehen Grundkörper und Nabe in diesem Fall aus demselben Werkstoff und bilden ein einheitliches Bauteil.
  • Um die elastische Verformung des Radkranzes unabhängig von dessen Anordnung an dem tragenden Grundkörper nicht zu beeinträchtigen, ist der als Scheibe ausgestaltete Grundkörpers in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ebenfalls in radialer Richtung elastisch verformbar. Die Verformbarkeit der Scheibe kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass in gegenüberliegende Stirnseiten der Scheibe in radialer Richtung versetzt zueinander jeweils mindestens eine umlaufende konzentrische Nut eingebracht ist. Die Nuttiefe beträgt vorzugsweise mehr als die Hälfte der Scheibendicke.
  • Der sich auf dem äußeren Rand der kreisringförmigen Scheibe abstützende Radkranz ist vorzugsweise als Hohlzylinder ausgeführt, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Scheibe entspricht. Sofern die Scheibe nicht in radialer Richtung elastisch verformbar ist, ist der äußere Rand der Scheibe vorzugsweise außermittig in Bezug auf die Höhe des Hohlzylinders an dessen innerer Mantelfläche angeordnet.
  • Sofern die Scheibe des Grundkörpers in radialer Richtung elastisch verformbar ist, ist der äußere Rand der Scheibe vorzugsweise mittig in Bezug auf die Höhe des Hohlzylinders an dessen innerer Mantelfläche angeordnet. Durch die mittige, symmetrische Anordnung werden Stützkräfte des Grundkörpers gleichmäßig in den elastisch verformbaren Radkranz eingeleitet. Der äußere Rand der Scheibe kann stoffschlüssig mit der inneren Mantelfläche des Radkranzes verbunden sein. Sofern der Grundkörper und der Radkranz aus übereinstimmendem Material bestehen, können sie als einheitliches Bauteil ausgeführt sein.
  • Die Antriebswelle kann konventionell als Schnecke mit einem oder mehreren Schraubengängen ausgestaltet sein. Der Wirkungsgrad des Getriebes lässt sich steigern, wenn die Antriebswelle eine Evoloidverzahnung aufweist, die mit einer Schrägverzahnung im Radkranz kämmt, deren Schrägungswinkel vorzugsweise im Bereich von 20° bis 40° liegt. Mit der Evoloidverzahnung lässt sich der Bauraum des Getriebes verkleinern. Der entscheidende Bauraumvorteil ergibt sich daraus, dass die Achsen vom Radkranz und Antriebswelle parallel zueinander verlaufen. Die Zähnezahl der Antriebswelle mit Evoloidverzahnung kann auf bis zu eins verringert werden. Hierdurch lässt sich das Modul erheblich vergrößern und damit die Belastung der Verzahnung der Antriebswelle reduzieren. Infolgedessen lässt sich das Getriebe mit größerer Untersetzung zugleich kompakter und leistungsstärker bauen.
  • Eine montagefreundliche und konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltung des Getriebes zeichnet sich dadurch aus, dass die Nabe quer zu ihrer Längsachse in einen ersten und einen zweiten Nabenteil geteilt ist, am Umfang jedes Nabenteils jeweils ein ringförmiger Stützkörper befestigt ist und sich der ringförmige Grundkörper zwischen den beiden Stützkörpern in radialer Richtung erstreckt. Der ringförmige Grundkörper ist insbesondere als in radialer Richtung elastisch verformbare Scheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 7 ausgestaltet, die mit ihren Seitenflächen an den beiden Stützkörpern anliegt.
  • Über die in Umfangsrichtung wirksamen, formschlüssigen Verbindungsmittel zwischen jedem Stützkörper und dem Radkranz wurden bisher keine näheren Angaben gemacht. Diese Verbindungsmittel weisen vorzugsweise mehrere in radialer Richtung zur Achse der Welle verlaufende Nuten sowie einen in jede Nut eingreifenden Mitnehmer auf. Die Mitnehmer sind in radialer Richtung in den Nuten verschiebbar und erlauben eine Relativbewegung zwischen jedem Stützkörper und dem Radkranz in radialer Richtung. Die in die Radialnuten eingreifenden Mitnehmer übertragen in Umfangsrichtung hohe Momente von dem Radkranz auf den an der Nabe befestigten Stützkörper und von dort auf die Lenkwelle.
  • Eine gleichmäßige Kraftübertragung von dem Radkranz auf den Stützkörper wird dadurch erreicht, dass in jedem Zahn des Radkranzes mindestens eine Nut angeordnet ist, die sich von der Innenmantelfläche des Radkranzes in Richtung des Zahnkopfes erstreckt und zur gleitenden Aufnahme eines Mitnehmers eingerichtet ist. Die Verbindungsmittel können jedoch auch kinematisch umgekehrt angeordnet sein, wobei an den Stirnflächen des Radkranzes über dessen Umfang mehrere Mitnehmer angeordnet sind, die in Nuten eines kreisringförmigen Abschnittes des profilierten Stützkörper eingreifen, wobei der kreisringförmige Abschnitt parallel zu den Stirnflächen liegt.
  • Sofern das vorstehend näher erläuterte Getriebe in einer Servolenkung für ein Fahrzeug zum Einsatz gelangt, ist dessen Nabe vorzugsweise unmittelbar mit der Lenkwelle der Lenkung drehfest verbunden. Hieraus resultiert eine kompakte Bauform ohne Zwischenschaltung weiterer Getriebeglieder. Sofern die mindestens eine Antriebswelle des Getriebes eine Evoloidverzahnung aufweist kann diese mit einem Motor gekoppelt werden, dessen Motorwelle parallel zur Lenkwelle der Servolenkung angeordnet ist. Durch die koaxiale Anordnung von Motor und Lenkwelle ergibt sich ein kompakter Aufbau der Servolenkung. Die nachteiligen, sich kreuzenden Achsen des Schneckengetriebes mit querab zur Lenkwelle hervorstehendem Motor werden vermieden.
  • Um ohne Bauraumvergrößerung des Getriebes noch höhere Drehmomente auf die Lenkwelle übertragen zu können, kämmen in einer Ausgestaltung der Erfindung mit dem verzahnten Radkranz mindestens zwei Antriebswellen, die über eine zusätzliche Stirnradgetriebestufe an einen einzigen Motor für sämtliche Antriebswellen gekoppelt sind. Vorzugsweise ist die Eingangsseite der Stirnradgetriebestufe derart angeordnet, dass der Abstand der Motorwelle zur Achse der Lenkwelle geringer ist als der Abstand zwischen den Antriebswellen und der Achse der Lenkwelle. Der zumeist in einem zylindrischen Gehäuse angeordnete Motor befindet sich dann in geringem Abstand parallel zur der Lenkwelle und ragt nicht über die Umfangskontur des Getriebes hinaus.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine erste Ausführungsform eines Getriebes für eine Servolenkung,
  • 2 eine Detaildarstellung eines profilierten Stützkörpers des Getriebes nach 1,
  • 3 eine zweite Ausführungsform eines Getriebes für eine Servolenkung,
  • 4 eine Detaildarstellung eines Radkranzes des Getriebes nach 3,
  • 5 eine Detaildarstellung eines Stützkörpers des Getriebes nach 3,
  • 6 eine Detaildarstellung eines Grundkörpers des Getriebes nach 3,
  • 7 eine dritte Ausführungsform eines Getriebes mit Darstellung einer zur Lenkwelle achsgleichen Antriebswelle und einem Elektromotor mit teilweise entfernten Gehäusedeckeln sowie ohne den vorderen Stützkörper,
  • 8 eine Detaildarstellung des vorderen Stützkörpers eines Getriebes nach 7,
  • 9 eine vierte Ausführungsform eines Getriebes mit einer Stirnradgetriebestufe, die eingangsseitig mit einem Elektromotor und ausgangsseitig mit zwei zur Lenkwelle achsgleichen Antriebswellen gekoppelt ist,
  • 10 das Getriebe nach 9 mit abgenommenen Gehäusedeckeln sowie ohne Darstellung des Motors zur Veranschaulichung des Aufbaus der Stirnradgetriebestufe,
  • 11 eine Detaildarstellung der Antriebswelle für die Getriebe nach den 7 bis 10 sowie
  • 12 eine Servolenkung umfassend eine Motor-Getriebeeinheit nach 9.
  • 1 zeigt ein Getriebe für eine Servolenkung eines Fahrzeuges umfassend eine Nabe (2), die mit einer in 1 nicht dargestellten Welle einer Lenkung (Lenkwelle 9) drehfest durch eine Übermaßpassung verbunden ist. Am äußeren Umfang der Nabe (2) ist ein ringförmiger Grundkörper (3) befestigt, der eine kreisringförmige Scheibe (3a) und eine konzentrische hohlzylindrische Ausnehmung (3b) aufweist. Die hohlzylindrische Ausnehmung (3b) ist stoffschlüssig mit der äußeren Mantelfläche der Nabe (2) verbunden. Abweichend zu der Darstellung in 1 können die Nabe (2) und der Grundkörper (3) auch einteilig ausgeführt sein.
  • Am äußeren Rand (3c) des Grundkörpers (3) ist ein hohlzylindrischer Radkranz (4) befestigt, der außen mit einer Schrägverzahnung (4a) versehen ist. Der umlaufende äußere Rand (3c) der Scheibe (3a) ist stoffschlüssig außermittig in Bezug auf die Breite (4b) des Radkranzes (4) an dessen innerer Mantelfläche befestigt.
  • Der Radkranz (4), der Grundkörper (3) sowie die Nabe (2) bestehen vorzugsweise aus Polyamid mit einem Elastizitätsmodul im Bereich zwischen 4.000 bis 10.000 N/mm2. Infolgedessen ist der lediglich einseitig eingespannte Radkranz (4) in radialer Richtung elastisch verformbar.
  • Das Getriebe (1) weist darüber hinaus eine Antriebswelle (5) mit Schraubengängen (5a) auf, die mit dem schrägverzahnten Radkranz (4) kämmt. Wie deutlich aus 1 erkennbar, kreuzen sich die Achsen (4d, 5b) von Radkranz (4) und Antriebswelle (5). Die Antriebswelle (5) ist an einen nicht dargestellten Elektromotor gekoppelt oder ist ein sich aus dem Motorgehäuse nach außen erstreckender Bestandteil der Motorwelle. Der Motor versetzt die Antriebswelle (5) um die Achse (5b) in Rotation.
  • Der Abstand zwischen den Achsen (4d und 5b) wird so eingestellt, dass der Radkranz (4) im Eingriffsbereich der Antriebswelle (5) in radialer Richtung geringfügig verformt ist. Hierdurch wird eine Vorspannung aufgebaut, die das Spiel in dem Getriebe reduziert und einen etwaigen Verschleiß der Verzahnung kompensiert. Des Weiteren gleicht der elastische Radkranz (4) Winkelfehler zwischen den Achsen (4d, 5b) sowie Herstelltoleranzen von Radkranz (4) und Antriebswelle (5) aus.
  • Ein am Umfang der Nabe (2) drehfest befestigter ringförmiger Stützkörper (6) ist derart eingerichtet, dass die maximale elastische Verformung des Radkranzes (4) in radialer Richtung beschränkt wird. Die maximale elastische Verformung wird dadurch beschränkt, dass die innere Mantelfläche (4c) des Radkranzes (4) an einer Stützfläche (6a) des Stützkörpers (6) anschlägt. In normalen Belastungssituationen des Getriebes (1) befindet sich zwischen der Stützfläche (6a) des Stützkörpers (6) und der inneren Mantelfläche (4c) des Radkranzes (4) jedoch stets ein ringförmiger Spalt (6b).
  • Der Stützkörper (6) dient jedoch nicht nur der Beschränkung der maximalen elastischen Verformung des Radkranzes (4), sondern auch der Übertragung von Drehmomenten zwischen dem Radkranz (4) und der Welle. Zu diesem Zweck sind zwischen dem Stützkörper (6) und dem Radkranz (4) in Umfangsrichtung wirksame formschlüssige Verbindungsmittel (7) angeordnet, die Relativbewegung zwischen dem Stützkörper (6) und dem Radkranz (4) in radialer Richtung zulassen. In jeden Zahn (4e) des Radkranzes (4) ist als ein Verbindungsmittel (7) eine Nut (7a) eingelassen, die sich von der inneren Mantelfläche (4c) des Radkranzes (4) in Richtung des Zahnkopfes (4f) erstreckt. In jede Nut (7a) greift in Umfangsrichtung formschlüssig ein an dem Stützkörper (6) angeordneter Mitnehmer (7b) ein. Zusätzlich zu den sich von der äußeren Mantelfläche (6a) radial nach außen erstreckenden Mitnehmern (7b) können an dem Stützkörper (6) stirnseitig weitere Mitnehmer angeordnet sein.
  • 3 zeigt ein zweites, bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Getriebes (1). Übereinstimmende Bauteile wie bei dem Getriebe nach 1 sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. Die Nabe (2) ist quer zur Längsachse der Nabe in einen ersten und zweiten Nabenteil (2a, 2b) geteilt. Am Umfang jedes Nabenteils (2a, 2b) ist jeweils ein ringförmiger Stützkörper (6) stoffschlüssig angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind Stützkörper (6) und Nabenteil (2a, b) einteilig ausgebildet. Der ringförmige Grundkörper (3) erstreckt sich zwischen den beiden Stützkörpern (6) in radialer Richtung nach außen. Der äußere Rand des als ringförmige Scheibe (3a) ausgebildeten Grundkörpers (3) liegt mittig in Bezug auf die Breite (4b) des Radkranzes (4) an dessen innerer Mantelfläche (4c) an. Die Scheibe (3a) ist in radialer Richtung elastisch verformbar. Hierzu ist in gegenüberliegende Stirnseiten (3d, 3e) (vgl. 6) der Scheibe (3a) in radialer Richtung versetzt zueinander jeweils eine umlaufende konzentrische Nut (3f, 3g) eingebracht (vergleiche 6).
  • Der Radkranz (4) ist, wie dies insbesondere aus 4 erkennbar ist, als Hohlzylinder ausgeführt. In jedem Zahn (4e) des Radkranzes (4) ist stirnseitig jeweils eine Nut (7a) angeordnet, die sich von der inneren Mantelfläche (4c) des Radkranzes (4) in Richtung des Zahnkopfes (4f) erstreckt.
  • An einem kreisringförmigen Abschnitt (6c) des Stützkörpers (6) sind über dessen Umfang eine der Anzahl der Zähne (4e) entsprechende Anzahl von Mitnehmern (7h) angeordnet, die in die Nuten (7a) in dem Radkranz (4) in Umfangsrichtung formschlüssig und radialer Richtung gleitend eingreifen.
  • Die Antriebswelle (5) weist im Ausführungsbeispiel nach 3 ebenfalls mehrere Schraubengänge (5a) auf und kämmt mit dem schrägverzahnten Radkranz (4).
  • Im Eingriffsbereich der Antriebswelle (5) wird der elastisch verformbare Radkranz (4) in radialer Richtung gegen die Rückstellkraft des elastisch verformbaren Grundkörpers (3) verformt, wodurch eine Vorspannung zwischen der Antriebswelle (5) und dem Radkranz (4) aufgebaut wird. Die Drehmomentübertragung von der Antriebswelle (5) auf die Lenkwelle erfolgt über die beiden Stützkörper (6) auf die zweigeteilte Nabe (2), die drehfest mit der Lenkwelle der Servolenkung verbunden ist. Zwischen der inneren Mantelfläche (4d) des im Eingriffsbereich der Antriebswelle (5) in radialer Richtung verformten Radkranzes und der Stützfläche (6a) des Stützkörpers (6) befindet sich ein Spalt (6b). Lediglich bei einer Überlastung des Getriebes wird die maximale elastische Verformung des Radkranzes (4) in radialer Richtung dadurch beschränkt, dass die innere Mantelfläche (4c) an der Stützfläche (6a) anschlägt.
  • Die in 7 dargestellte dritte Ausführungsform des Getriebes (1) ist zur Veranschaulichung mit teilweise abgenommenen Gehäusedeckeln und ohne den in Blickrichtung vorderen Stützkörper (6) dargestellt. Abweichend zum Ausführungsbeispiel nach 3 sind an den Stirnflächen des Radkranzes (4) gleichmäßig über dessen Umfang eine Vielzahl von Mitnehmern (7h) angeordnet, die in Nuten des kreisringförmigen Abschnittes (6c) des in 8 dargestellten vorderen Stützkörpers (6) eingreifen. An der gegenüberliegenden, im Gehäuse (8) befindlichen Stirnfläche des Radkranzes (4) sind ebenfalls über dessen Umfang eine Vielzahl von Mitnehmern (7h) angeordnet, die in die Nuten des kreisringförmigen Abschnittes (6c) des weiteren Stützkörpers (6) eingreifen.
  • Ein wesentlicher Unterschied zu der Ausführungsform nach 3 besteht darin, dass die von der Nabe (2) aufgenommene Lenkwelle (9) achsparallel zur der Antriebswelle (5) verläuft, die im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Evoloidverzahnung (5c) mit lediglich zwei Zähnen aufweist. Die Antriebswelle (5) ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einteilig mit der sich in das Motorgehäuse (8a) erstreckenden Motorwelle ausgebildet.
  • In der Ausführungsform nach 9 weist das Getriebe (1) zusätzlich eine Stirnradgetriebestufe (10) mit einer Eingangsseite (10a) und einer Ausgangsseite (10b) auf (vgl. 10), wobei die Eingangsseite (10a) mit der Motorwelle (11) und die Ausgangsseite (10b) mit den beiden Antriebswellen (5) gekoppelt ist. Beide Antriebswellen (5) weisen eine Evoloidverzahnung (5c) auf und sind an ihren Wellenenden jeweils mit einem gleich großen, schrägverzahntem Stirnrad (10c, d) drehfest verbunden. Die Stirnräder (10c, d) werden gleichsinnig von einem schrägverzahnten kleineren Ritzel (10e) in Drehung versetzt, das drehfest auf der Motorwelle (11) festgelegt ist.
  • Aus 9 ist erkennbar, dass der Abstand der Motorwelle (11) zur Achse (9a) der Lenkwelle (9) geringer ist, als der Abstand zwischen den Antriebswellen (5) und der Achse (9a).
  • Der in Verlängerung der Motorwelle (11) angeordnete Motor liegt bei der dieser Ausführungsform der Erfindung raumsparend hinter dem in 8 teilweise dargestellte Getriebegehäuse (8b) ohne über dessen äußeren Umfang hinaus zu ragen.
  • Das in 9, 10 dargestellte Getriebe ist für die Übertragung eines Drehmomentes von ca. 80 bis 100 Nm ausgelegt. Das Modul der Zähne des Radkranzes ist 2,5mm. Die Übersetzung zwischen den Antriebswellen (5) und dem elastischen Radkranz (4) mit Evoloidverzahnung i ist gleich 20:1. Die Übersetzung von dem Ritzel (10e) zu den beiden Stirnrädern (10c, 10d) beträgt i gleich 1,5:1, so dass sich eine Gesamtübersetzung des Getriebes (1) einschließlich der Stirnradgetriebestufe (10) von 30:1 ergibt. Durch die Verwendung von zwei Antriebswellen (5) kann das Getriebe (1) äußerst kompakt gebaut werden bei gleichzeitig höheren übertragbaren Drehmomenten.
  • 12 zeigt schließlich die Einbausituation der Motor-Getriebeeinheit (12) in einem Fahrzeug. Aus der schematischen Darstellung ist erkennbar, dass der in dem Motorgehäuse (8a) angeordnete Motor oberhalb der Lenkwelle (9) mit dem Getriebe (1) verbunden ist. Es ist erkennbar, dass der Fußraum des Fahrzeuges nicht durch Störkanten der Servolenkung beeinträchtigt wird. Bezugszeichenliste
    Nr. Bezeichnung
    1 Getriebe
    2 Nabe
    2a Nabenteil
    2b Nabenteil
    3 Grundkörper
    3a Scheibe
    3b Ausnehmung
    3c äußerer Rand
    3d, e Stirnseiten
    3f, g Nut
    4 Radkranz
    4a Schrägverzahnung
    4b Breite
    4c innere Mantelfläche
    4d Achse
    4e Zahn
    4f Zahnkopf
    4g Zahnfuß
    5 Antriebswelle
    5a Schraubengänge
    5b Achse
    5c Evoloidverzahnung
    6 Stützkörper
    6a Stützfläche
    6b Spalt
    6c kreisförmiger Abschnitt
    7 Verbindungsmittel
    7a Nut
    7b Mitnehmer
    8 Gehäuse
    8a Motorgehäuse
    8b Getriebegehäuse
    9 Welle
    9a Achse
    10 Stirnradgetriebestufe
    10a Eingangsseite
    10b Ausgangsseite
    10c, d Stirnrad
    10e Ritzel
    11 Motorwelle
    12 Motor-Getriebe-Einheit

Claims (25)

  1. Getriebe (1) für eine Servolenkung eines Fahrzeugs umfassend – eine mit einer Welle (9) drehfest verbundene Nabe (2), – einen am Umfang der Nabe (2) angeordneten ringförmigen Grundkörper (3), – einen an dem Grundkörper (3) angeordneten, außen mit Zähnen versehenen Radkranz (4), der aus einem elastischen Werkstoff besteht und in radialer Richtung elastisch verformbar ist, – mindestens eine verzahnte Antriebswelle (5), die mit dem verzahnten Radkranz (4) kämmt, – mindestens einen am Umfang der Nabe (2) befestigten ringförmigen Stützkörper (6), der derart eingerichtet ist, dass die maximale elastische Verformung des Radkranzes (4) in radialer Richtung beschränkt wird sowie – in Umfangsrichtung wirksame formschlüssige Verbindungsmittel (7) zwischen jedem Stützkörper (6) und dem Radkranz (4), die Relativbewegungen zwischen jedem Stützkörper (6) und dem Radkranz (4) in radialer Richtung zulassen.
  2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (2) und die Welle (9) durch eine Übermaßpassung drehfest miteinander verbunden sind.
  3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (2) und die Welle (9) formschlüssig drehfest miteinander verbunden sind.
  4. Getriebe nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (2) und die Welle (9) durch eine Passfederverbindung drehfest miteinander verbunden sind.
  5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) als kreisringförmige Scheibe (3a) mit einer konzentrischen hohlzylindrischen Ausnehmung (3b) ausgestaltet ist.
  6. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (3b) der Scheibe (3a) stoffschlüssig mit der Nabe (2) verbunden ist.
  7. Getriebe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (3a) in radialer Richtung elastisch verformbar ist.
  8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in gegenüberliegende Stirnseiten (3d, e) der Scheibe (3a) in radialer Richtung versetzt zueinander jeweils mindestens eine umlaufende konzentrische Nut (3f, g) angeordnet ist.
  9. Getriebe nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Radkranz (4) als Hohlzylinder ausgeführt ist.
  10. Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Rand (3c) der Scheibe (3a) außermittig in Bezug auf die Höhe des Hohlzylinders an dessen innerer Mantelfläche (4c) angeordnet ist.
  11. Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Rand (3c) der Scheibe (3a) mittig in Bezug auf die Höhe des Hohlzylinders an dessen innerer Mantelfläche (4c) angeordnet ist.
  12. Getriebe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Rand (3c) der Scheibe (3a) stoffschlüssig mit der inneren Mantelfläche (4c) verbunden ist.
  13. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (5) einen oder mehrere Schraubengänge (5a) aufweist.
  14. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (5) eine Evoloidverzahnung (5c) aufweist.
  15. Getriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Radkranz (4) eine Schrägverzahnung (4a) mit einem Schrägungswinkel im Bereich von 20° bis 40° aufweist.
  16. Getriebe nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (4d, 5b) von Radkranz (4) und Antriebswelle (5) parallel zueinander verlaufen.
  17. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass jede Antriebswelle (5) derart angeordnet ist, dass der Radkranz (4) im Eingriffsbereich jeder Antriebswelle (5) in radialer Richtung verformt ist.
  18. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass – die Nabe (2) quer zur Längsachse in einen ersten und einen zweiten Nabenteil (2a, b) geteilt ist, – am Umfang jedes Nabenteils (2a, b) jeweils ein ringförmiger Stützkörper (6) befestigt ist und – sich der ringförmige Grundkörper (3) zwischen den beiden Stützkörpern (6) in radialer Richtung erstreckt.
  19. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die in Umfangsrichtung wirksamen formschlüssigen Verbindungsmittel (7) mehrere in radialer Richtung verlaufende Nuten (7a) sowie einen in jede Nut engreifende Mitnehmer (7b) aufweisen.
  20. Getriebe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Zahn (4e) des Radkranzes (4) mindestens eine Nut (7a) angeordnet ist, die sich von der inneren Mantelfläche (4c) des Radkranzes (4) in Richtung des Zahnkopfes (4f) erstreckt und zur gleitenden Aufnahme eines Mitnehmers (7b) eingerichtet ist.
  21. Getriebe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stirnflächen des Radkranzes (4) über dessen Umfang verteilt mehrere Mitnehmer (7b) angeordnet sind, die in Nuten (7a) eines kreisringförmigen Abschnitts (6c) des Stützkörpers (6) eingreifen, der parallel zu den Stirnflächen liegt.
  22. Servolenkung für ein Fahrzeug umfassend ein Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1–21, dessen Nabe (2) mit einer Lenkwelle (9) der Lenkung drehfest verbunden ist.
  23. Servolenkung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (1) mindestens eine Antriebswelle (5) aufweist, die eine Evoloidverzahnung (5c) aufweist und mit einem Motor gekoppelt ist, dessen Motorwelle (11) parallel zur Lenkwelle (9) angeordnet ist.
  24. Servolenkung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (1) zusätzlich eine Stirnrad-Getriebestufe (10) mit einer Eingangsseite (10a) und einer Ausgangsseite (10b) aufweist, wobei die Eingangsseite (10a) mit der Motorwelle (11) und die Ausgangsseite (10b) mit sämtlichen Antriebswellen (5) gekoppelt sind.
  25. Servolenkung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnrad-Getriebestufe (10) derart angeordnet ist, dass der axiale Abstand der Motorwelle (11) zur Lenkwelle (9) geringer ist, als der axiale Abstand zwischen den Antriebswellen (5) und der Lenkwelle (9).
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