DE102017129429A1

DE102017129429A1 - Schneckengetriebe

Info

Publication number: DE102017129429A1
Application number: DE102017129429.5A
Authority: DE
Inventors: Herbert Erhardt; Seryas Mohammad
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2019-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schneckengetriebe umfassend eine Schneckenwelle (15) mit einer Schnecke (16) und ein Schneckenrad (17), das mit der Schnecke (16) in Eingriff steht, wobei die Schneckenwelle (15) durch mindestens ein Wälzlager (2) in einem Gehäuse (3) gelagert ist, wobei das Wälzlager (2) im Gehäuse (3) in radiale Richtung (r) elastisch verschieblich angeordnet ist. Um verbessert Bauteiltoleranzen und Verschleiß ausgleichen zu können, die insbesondere in einem Lenkgetriebe auftreten, sieht die Erfindung vor, dass das Wälzlager (2) im Gehäuse (3) zusätzlich in axiale Richtung (a) elastisch verschieblich angeordnet ist, wobei das Wälzlager (2) relativ zum Gehäuse (3) sowohl in radiale (r) als auch in axiale Richtung (a) vorgespannt angeordnet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Schneckengetriebe umfassend eine Schneckenwelle mit einer Schnecke und ein Schneckenrad, das mit der Schnecke in Eingriff steht, wobei die Schneckenwelle durch mindestens ein Wälzlager in einem Gehäuse gelagert ist, wobei das Wälzlager im Gehäuse in radiale Richtung elastisch verschieblich angeordnet ist.
Hintergrund der Erfindung
Ein Schneckengetriebe dieser Art wird insbesondere in einem Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeugs benötigt. Wesentlich ist hier, dass auch bei auftretendem Verschleiß sowie aufgrund von Bauteiltoleranzen Spielfreiheit garantiert wird, so dass die Lenkung präzise arbeitet.
Ein gattungsgemäßes Schneckengetriebe ist in der DE 10 2010 000 845 A1 offenbart. Hier wird die Lagerung in einem Schraubradgetriebe einer Lenkung eines Kraftfahrzeugs beschrieben, wobei das hier zum Einsatz kommende Ritzel einseitig durch ein Lager gelagert wird, welches in radiale Richtung verschieblich angeordnet ist. Hierdurch kann das Ritzel (Schnecke) auf das Gegenrad (Schneckenrad) gedrückt und so Verschleiß ausgeglichen werden.
Eine ähnliche Lösung zeigt die DE 10 2008 041 112 A1 . Hier wird ein in radiale Richtung bewegliches Loslager mit einstellbarer Anfederung beschrieben.
Wenngleich bereits mit den vorbekannten Lösungen ein Ausgleich von Verschleiß stattfinden kann und auch Bauteiltoleranzen ausgeglichen werden können, sind diese teilweise noch nicht hinreichend gestaltet, um unter allen Betriebs- bzw. Montagebedingungen einen Ausgleich aller Toleranzen sowie von Verschleiß gewährleisten zu können.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Schneckengetriebe so fortzubilden, dass verbessert Bauteiltoleranzen und Verschleiß ausgeglichen werden können. Dies soll insbesondere im Anwendungsfall von Lenkgetriebe von Kraftfahrzeugen genutzt werden können.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager im Gehäuse zusätzlich in axiale Richtung elastisch verschieblich angeordnet ist, wobei das Wälzlager relativ zum Gehäuse sowohl in radiale als auch in axiale Richtung vorgespannt angeordnet ist.
Dabei sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass das Wälzlager in einem Hülsenelement aufgenommen ist, welches im Gehäuse angeordnet ist, wobei das Hülsenelement in radiale Richtung wirksame radiale Federmittel sowie in axiale Richtung wirksame axiale Federmittel aufweist.
Das Hülsenelement weist dabei bevorzugt einen hohlzylindrischen Abschnitt auf, der zur Aufnahme des Wälzlagers ausgebildet ist, wobei die in radiale Richtung wirksamen radialen Federmittel als teilweise freigeschnittene Materialabschnitte des hohlzylindrischen Abschnitts ausgebildet sind, die aus der Ebene des hohlzylindrischen Abschnitts radial nach außen herausgebogen sind. Dabei sind vorzugsweise mehrere radiale Federmittel über den Umfang des hohlzylindrischen Abschnitts verteilt angeordnet. Ferner können auch mehrere, vorzugsweise zwei, in axiale Richtung aufeinander folgende Reihen an radialen Federmitteln angeordnet sein.
Das Hülsenelement weist weiterhin bevorzugt in einem axialen Endbereich mindestens einen sich in radiale Richtung erstreckenden Materialabschnitt auf, der eine axiale Anlage für das Wälzlager bildet, wobei die in axiale Richtung wirksamen axialen Federmittel als aus dem Materialabschnitt in axiale Richtung herausgebogene Abschnitte ausgebildet sind.
Das Hülsenelement kann ferner Mittel zur axialen Festlegung des Wälzlagers im Hülsenelement aufweisen. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Mittel zur axialen Festlegung des Wälzlagers durch teilweise freigeschnittene Materialabschnitte im hohlzylindrischen Abschnitt des Hülsenelements gebildet werden, die aus der Ebene des hohlzylindrischen Abschnitts radial nach innen herausgebogen sind. Hierdurch wird eine Anzahl Schnappnasen gebildet, mit denen das Wälzlager nach Art einer Schnappverbindung axial in Position gehalten wird, wobei die Montage des Wälzlagers in das Hülsenelement durch axiales Einschieben erfolgen kann, bis besagte Schnappnasen einrasten und das Wälzlager in Position halten. Hierbei sind bevorzugt mehrere derartige Schnappnasen (gleichmäßig) über den Umfang verteilt vorgesehen. Durch diese Ausgestaltung wird auch eine Transportsicherung realisiert.
Das Hülsenelement kann an einer Umfangsstelle eine Unterbrechung aufweisen, wobei die Stoßstellen des Hülsenelements an der Umfangsstelle (insbesondere im montierten Zustand des Wälzlagers im Hülsenelement) durch eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere durch eine Verschweißung, miteinander verbunden sind. Hierdurch ist insbesondere ein sicherer Transport der vormontierten Einheit bestehend aus Wälzlager und Hülsenelement gewährleistet.
Das Wälzlager ist vorzugsweise ein Rillenkugellager.
Das Schneckengetriebe ist bevorzugt Bestandteil eines Lenkgetriebes eines Kraftfahrzeugs. Hierbei kann es sich insbesondere um elektrisch unterstützte Lenkungen handeln (Electric Power Steering Column).
Da die radialen Federelemente im Gehäuse bei einer konkreten Anwendung eine definierte Position einnehmen müssen, kann eine Lasche (Lappen) am Hülsenelement vorgesehen werden. Dies ermöglicht in einfacher Weise, bei der Montage des Hülsenelements dieses in der richtigen Position einzubauen.
Durch die vorgeschlagene Lösung wird eine elastische Vorspannung des Lagers sowohl in radiale als auch in axiale Richtung gewährleistet, so dass ein verbesserter Ausgleich von Bauteiltoleranzen und Verschleiß erfolgen kann. Damit kann die Schneckenwelle zum Schneckenrad vorgespannt werden, um das System spielfrei zu halten. Insbesondere wird im System auch eine elastische axiale Vorspannung der Schneckenwelle gewährleistet. Die axial wirkenden Federelemente dienen gleichzeitig für die axiale Abstützung des Lagers.
Das Hülsenelement besteht vorzugsweise aus Stahl.
Bei der Montage des Wälzlagers, das im Hülsenelement montiert ist, wird die gewünschte Vorspannung in radiale und axiale Richtung eingestellt, wofür die radial und axial wirkenden Federelemente dienen.
Figurenliste
In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

1 im Radialschnitt ein Schneckengetriebe, das Bestandteil eines Lenkgetriebes eines Kraftfahrzeugs ist,
2 im Radialschnitt das (linke) Wälzlager der Lageranordnung des Schneckengetriebes gemäß 1 (wobei alle Funktionselemente zur Verdeutlichung in die Schnittebene verlegt sind),
3 in perspektivischer Darstellung einen Teil eines Hülsenelements, in dem das Wälzlager gemäß 2 aufgenommen ist,
4 in axiale Richtung betrachtet das Hülsenelement, in dem das Wälzlager gemäß 2 aufgenommen ist, und
5 ein Teil des Hülsenelements in der Ansicht „C“ gemäß 4.

Ausführliche Beschreibung der Figuren
In 1 ist eine Lageranordnung 1 zu sehen, die Bestandteil des Lenkgetriebes eines Kraftfahrzeugs ist. Dabei wird beispielsweise durch einen am rechten axialen Ende der Schneckenwelle 15 angeordneten Elektromotor die Schneckenwelle 15 samt Schnecke 16 gedreht; die Schnecke 16 steht im Eingriff mit dem Schneckenrad 17, welches eine entsprechende Lenkbewegung erfährt. Die Schneckenwelle 15 ist auf der rechten Seite mit einem Schwenklager 18 gelagert, welches in gewissem Umfang Schwenkbewegungen zulässt. Auf der linken Seite ist die Schneckenwelle 15 durch ein Wälzlager 2 in Form eines Rillenkugellagers gelagert. Das Wälzlager 2 ist dabei in ein Gehäuse 3 eingebaut.
Details zum Wälzlager 2 und seinem Einbau ins Gehäuse 3 gehen aus 2 hervor. Weitere Einzelheiten hierzu zeigen die 3 bis 5.
In 2 ist zu erkennen, dass das Wälzlager 2 nicht direkt ins Gehäuse 3 eingebaut ist, sondern mittels eines Hülsenelements 4. Das Hülsenelement 4 hat einen hohlzylindrischen Abschnitts 7, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des (Außenrings des) Wälzlagers 2 entspricht. Die Festlegung des Wälzlagers 2 im Hülsenelement 4 in axiale Richtung wird zur einen Seite hin durch einen Materialabschnitt 9 des Hülsenelements 4 bewerkstelligt, der am einen axialen Endbereich 8 des Hülsenelements 4 angeordnet ist und der sich in radialer Richtung r nach innen erstreckt und so eine axiale Anlagefläche für den Außenring des Wälzlagers 2 bildet. Von diesen Materialabschnitten 9 sind, wie es aus 4 ersichtlich ist, drei gleichmäßig über den Umfang des Hülsenelements 4 verteilt vorgesehen; natürlich ist es grundsätzlich auch möglich mehr oder weniger als drei Materialabschnitte über den Umfang vorzusehen.
Zur anderen axialen Richtung wird das Wälzlager 2 und namentlich dessen Außenring durch Mittel 10 zur axialen Festlegung des Wälzlagers 2 fixiert. Bei diesen Mitteln 10 handelt es sich um mehrere um den Umfang des Hülsenelements 4 herum angeordnete Materialabschnitte, die durch einen Stanzvorgang freigeschnitten und dann radial nach innen umgebogen sind, wie es aus 3 ersichtlich ist.
Das Wälzlager 2 kann demgemäß in axiale Richtung a in 2 von links in das Hülsenelement 4 eingeschoben werden, bis die Mittel 10, als Schnappverbindung fungierend, einrasten und das Wälzlager 2 axial im Hülsenelement 4 festlegen.
Wesentlich ist, dass das Hülsenelement 4 sowohl mit radialen Federmitteln 5 als auch mit axialen Federmitteln 6 versehen ist. Demgemäß wird bei der Montage des Hülsenelements 4 samt Wälzlager 2 in das Gehäuse 3 eine elastische Anordnung sowohl in axiale Richtung a als auch in radiale Richtung r erreicht.
Die radialen Federmitteln 5 bestehen, wie es am besten aus der Zusammenschau der 2 und 3 ersichtlich ist, durch frei gestanzte Materialabschnitte des hohlzylindrischen Abschnitts 7, die radial nach außen aus der Ebene des Abschnitts 7 herausgebogen sind. Bei Anlage des radial außenliegenden Endes der radialen Federmittel 5 am Gehäuse ergibt sich demgemäß eine Elastizität der Lagerung in radiale Richtung r.
In ähnlicher Weise sind die axialen Federmitteln 6 durch in axiale Richtung a aus den Materialabschnitten 9 herausgebogene Abschnitte realisiert, die folglich bei Anlage an einer entsprechenden Anlagefläche im Gehäuse die elastische Wirkung in axiale Richtung a herstellen (hierzu kann ein in 1 nicht dargestellter Lagerdeckel als Anschlag dienen, der ans Gehäuse 3 angeschraubt ist).
Das Hülsenelement 4 kann an einer Umfangsstelle 11 (siehe 4 und 5) eine Unterbrechung aufweisen, an der folglich zwei Stoßstellen 12 und 13 zusammentreffen. Nach der Montage des Wälzlagers 2 ins Hülsenelement 4 kann der Bereich der beiden Stoßstellen 12 und 13 mit einer stoffschlüssigen Verbindung (Verschweißung) 14 miteinander verbunden sein.
Es ist natürlich gleichermaßen möglich, die genannte stoffschlüssige Verbindung schon vor der Montage des Wälzlagers 2 ins Hülsenelement 4 vorzunehmen. In diesem Falle wird dann das Wälzlager 2 in das Hülsenelement 4 eingeschoben, welches bereits einen geschlossenen Ring bildet.
Am Hülsenelement 4 ist im Ausführungsbeispiel noch eine Lasche 19 angeordnet (siehe insbesondere 4), die es beim Montagevorgang erleichtert, das Hülsenelement 4 in der richtigen Position ins Gehäuse 3 einzubauen.
Bezugszeichenliste

1: Lageranordnung
2: Wälzlager (Rillenkugellager)
3: Gehäuse
4: Hülsenelement
5: radiale Federmittel
6: axiale Federmittel
7: hohlzylindrischer Abschnitt
8: axialer Endbereich des Hülsenelements
9: Materialabschnitt
10: Mittel zur axialen Festlegung des Wälzlagers
11: Umfangsstelle
12: Stoßstelle
13: Stoßstelle
14: stoffschlüssige Verbindung (Verschweißung)
15: Schneckenwelle
16: Schnecke
17: Schneckenrad
18: Schwenklager
19: Lasche
r: radiale Richtung
a: axiale Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010000845 A1 [0003]
DE 102008041112 A1 [0004]

Claims

Schneckengetriebe umfassend eine Schneckenwelle (15) mit einer Schnecke (16) und ein Schneckenrad (17), das mit der Schnecke (16) in Eingriff steht, wobei die Schneckenwelle (15) durch mindestens ein Wälzlager (2) in einem Gehäuse (3) gelagert ist, wobei das Wälzlager (2) im Gehäuse (3) in radiale Richtung (r) elastisch verschieblich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (2) im Gehäuse (3) zusätzlich in axiale Richtung (a) elastisch verschieblich angeordnet ist, wobei das Wälzlager (2) relativ zum Gehäuse (3) sowohl in radiale (r) als auch in axiale Richtung (a) vorgespannt angeordnet ist.
Schneckengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (2) in einem Hülsenelement (4) aufgenommen ist, welches im Gehäuse (3) angeordnet ist, wobei das Hülsenelement (4) in radiale Richtung (r) wirksame radiale Federmittel (5) sowie in axiale Richtung (a) wirksame axiale Federmittel (6) aufweist.
Schneckengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenelement (4) einen hohlzylindrischen Abschnitt (7) aufweist, der zur Aufnahme des Wälzlagers (2) ausgebildet ist, wobei die in radiale Richtung (r) wirksamen radialen Federmittel (5) als teilweise freigeschnittene Materialabschnitte des hohlzylindrischen Abschnitts (7) ausgebildet sind, die aus der Ebene des hohlzylindrischen Abschnitts (7) radial nach außen herausgebogen sind, wobei vorzugsweise mehrere radiale Federmittel (5) über den Umfang des hohlzylindrischen Abschnitts (7) verteilt angeordnet sind.
Schneckengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, vorzugsweise zwei, in axiale Richtung (a) aufeinander folgende Reihen an radialen Federmitteln (5) angeordnet sind.
Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenelement (4) in einem axialen Endbereich (8) mindestens einen sich in radiale Richtung (r) erstreckenden Materialabschnitt (9) aufweist, der eine axiale Anlage für das Wälzlager (2) bildet, wobei die in axiale Richtung (r) wirksamen axialen Federmittel (6) als aus dem Materialabschnitt (9) in axiale Richtung (a) herausgebogene Abschnitte ausgebildet sind.
Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenelement (4) Mittel (10) zur axialen Festlegung des Wälzlagers (2) im Hülsenelement (4) aufweist.
Schneckengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (10) zur axialen Festlegung des Wälzlagers (2) durch teilweise freigeschnittene Materialabschnitte im hohlzylindrischen Abschnitt (7) des Hülsenelements (4) gebildet werden, die aus der Ebene des hohlzylindrischen Abschnitts (7) radial nach innen herausgebogen sind.
Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenelement (4) an einer Umfangsstelle (11) eine Unterbrechung aufweist, wobei die Stoßstellen (12, 13) des Hülsenelements (4) an der Umfangsstelle (11) durch eine stoffschlüssige Verbindung (14), insbesondere durch eine Verschweißung, miteinander verbunden sind.
Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (2) ein Rillenkugellager ist.
Schneckengetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie Bestandteil eines Lenkgetriebes eines Kraftfahrzeugs ist.