DE102017207708A1

DE102017207708A1 - Festlager, Lenkgetriebe und Lenksystem

Info

Publication number: DE102017207708A1
Application number: DE102017207708.5A
Authority: DE
Inventors: Jens-Uwe Hafermalz; Dennis Füchsel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2017-05-08
Publication date: 2018-11-08
Also published as: CN110582652A; US20200055540A1; WO2018206305A1; CN110582652B

Abstract

Ein Festlager 6 für ein Lenkgetriebe umfasst ein Drehlager 9, das einen inneren Lagerring 11, der zur Aufnahme einer Ritzelwelle des Lenkgetriebes vorgesehen ist, und einen äußeren Lagerring 12, der in einer Lagerhülse 15 aufgenommen ist, aufweist. Weiterhin umfasst das Festlager 6 einen Schwenkring 16, der einen Außenring 20 sowie einen Innenring 17 aufweist, die über einen oder mehrere Torsionsstege verschwenkbar verbunden sind, wobei der Innenring 17 mit der Lagerhülse 15 verbunden ist und der Außenring 20 zur Lagerung des Festlagers 6 in einem Gehäuse des Lenkgetriebes vorgesehen ist. Ein solches Festlager 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring 17 und der äußere Lagerring 12 des Drehlagers 9 zwischen einem axialen Anschlag 19 der Lagerhülse 15 und einem Spannring 18 verspannt, d.h. mit einer definierten Vorspannkraft beaufschlagt, angeordnet sind. Durch das Verspannen des Innenrings 17 des Schwenkrings 16 und des äußeren Lagerrings 12 des Drehlagers 9 zwischen dem axialen Anschlag 19 der Lagerhülse 15 und dem Spannring 18 kann Spiel zwischen diesen innerhalb der Lagerhülse 15 aufgenommenen Elementen eliminiert werden, wodurch verhindert werden kann, dass durch eine Beweglichkeit dieser Elemente innerhalb der Lagerhülse 15 im Betrieb eines ein solches Festlager 6 umfassenden Lenkgetriebes ungewollte Geräusche entstehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Festlager für ein Lenkgetriebe. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Lenkgetriebe mit einem solchen Festlager sowie ein Lenksystem mit einem solchen Lenkgetriebe für ein Kraftfahrzeug. Bei dem Lenksystem kann es sich insbesondere um ein Hilfskraftlenksystem handeln.
Bei den meisten Kraftfahrzeugen werden Hilfskraftlenksysteme verbaut, die beim Lenken ein unterstützendes Drehmoment erzeugen und dadurch das von dem Fahrer auf eine Lenksäule des Kraftfahrzeugs aufzubringende Lenkmoment reduzieren.
Die bekannten Hilfskraftlenksysteme basieren auf einem Lenkgetriebe, das die Antriebsleistung eines hydraulischen oder elektrischen Lenkmotors übersetzt und auf beispielsweise die Lenksäule überträgt. Derartige Lenkgetriebe sind regelmäßig in Form eines Schraubwälzgetriebes und insbesondere als Schraubradgetriebe oder Schneckengetriebe ausgebildet. Diese umfassen ein Zahnrad, das direkt oder indirekt mit der Lenksäule verbunden ist, sowie ein damit kämmendes, über eine Welle von dem Lenkmotor angetriebenes Ritzel.
Als problematisch bei derartigen Lenkgetrieben hat sich Getriebespiel gezeigt, das sich aufgrund von Bauteiltoleranzen, unterschiedlichen Wärmedehnungen der Getriebeelemente, aufgrund von Verschleiß und/oder aufgrund eines Setzens des Materials bei Zahnrädern aus Kunststoff ausbildet. Insbesondere bei einem sogenannten Wechsellenken, d.h. bei einem direkt aufeinanderfolgenden Lenken mit wechselnder Lenkeinschlagsrichtung, erzeugt ein solches Getriebespiel unerwünschte Geräusche, die insbesondere aus dem abwechselnden Anlegen gegenüberliegender Flanken der Zähne von Ritzel und Zahnrad resultieren.
Bekannt ist, dieses Getriebespiel dadurch zu eliminieren, dass die Ritzelwelle verschwenkbar um eine Achse, die senkrecht zur der Längsachse der Ritzelwelle und in einem Abstand zu dem Verzahnungseingriff von Ritzel und Zahnrad verläuft, gelagert ist und mittels eines oder mehrerer Federelemente gegen das Zahnrad gedrückt wird. Die Verschwenkbarkeit der Ritzelwelle wird dabei regelmäßig in eine der zwei Lagerungen, über die die Ritzelwelle endseitig gelagert ist, integriert. Diese Lagerung wird als „Festlager“ bezeichnet. Die Lagerung im Bereich des anderen Endes ist dann mit einem definierten Spiel ausgeführt (sogenanntes „Loslager“), um die durch die Schwenkbewegung hervorgerufene Auslenkung zu ermöglichen. Das Festlager ist regelmäßig antriebsseitig vorgesehen, während das Loslager an dem freien Ende der Ritzelwelle vorgesehen ist. Das oder die Federelemente zum Andrücken des Ritzels an das Zahnrad können dabei sowohl in das Loslager als auch das Festlager integriert sein.
Ein solches Lenkgetriebe, bei dem die Federkraft für die Anfederung mittels des Festlagers erzeugt wird, ist beispielsweise aus der DE 10 2009 054 655 A1 bekannt. Bei diesem Lenkgetriebe ist vorgesehen, das Wälzlager, das die Ritzelwelle im Bereich des Festlagers aufnimmt, innerhalb einer Schwenkhülse zu lagern. Die Schwenkhülse umfasst eine Lagerhülse, die das Wälzlager weitgehend spielfrei aufnimmt, und einen Außenring, der weitgehend spielfrei in einer Aufnahme eines Gehäuses des Lenkgetriebes gehalten ist, wobei der Außenring und die Lagerhülse über mehrere Torsionsstege verbunden sind, die bei einem Verdrehen von Außenring zu Lagerhülse tordiert werden. Nach der Montage des Lenkgetriebes sind die Torsionsstege derart tordiert, dass die dadurch erzeugte elastische Rückstellwirkung die Anfederung der Ritzelwelle bewirkt.
Ausgestaltungen von Lenkgetrieben, die zu demjenigen der DE 10 2009 054 655 A1 ähnlich sind, sind aus der DE 10 2008 040 673 A1 , der EP 2 836 416 B1 und der EP 2 836 417 B1 bekannt.
Auch bei den aus den genannten Druckschriften bekannten Lenkgetrieben kann sich unter Umständen ein ungewolltes Geräuschverhalten, insbesondere nach einer längeren Nutzungsdauer der Lenkgetriebe, zeigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lenkgetriebe, wie es grundsätzlich aus der DE 10 2009 054 655 A1 , der DE 10 2008 040 673 A1 , der EP 2 836 416 B1 und der EP 2 836 417 B1 bekannt ist, hinsichtlich des erwähnten Geräuschverhaltens zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Festlager gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Festlagers, ein Lenkgetriebe mit einem solchen Festlager sowie ein Lenksystem mit einem solchen Lenkgetriebe sind Gegenstände der Patentansprüche 7 bis 10. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des erfindungsgemäßen Festlagers und damit des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes und des erfindungsgemäßen Lenksystems sowie bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der abhängigen Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
Ein erfindungsgemäßes Festlager für ein Lenkgetriebe umfasst ein Drehlager, insbesondere ein Wälzlager und vorzugsweise ein Kugellager, das einen inneren Lagerring, der zur Aufnahme einer Ritzelwelle des Lenkgetriebes vorgesehen ist, und einen äußeren Lagerring, der in einer Lagerhülse aufgenommen ist, aufweist. Weiterhin umfasst das Festlager einen Schwenkring, der einen Außenring sowie einen Innenring aufweist, die über einen oder mehrere Torsionsstege verschwenkbar verbunden sind, wobei der Innenring (indirekt) mit der Lagerhülse verbunden ist und der Außenring zur Lagerung des Festlagers in einem Gehäuse des Lenkgetriebes vorgesehen ist. Ein solches Festlager ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring und der äußere Lagerring des Drehlagers (direkt oder indirekt) zwischen einem axialen Anschlag der Lagerhülse und einem Spannring verspannt, d.h. mit einer definierten Vorspannkraft beaufschlagt, angeordnet sind. Die Vorspannkraft kann dabei vorzugsweise mindestens 10 kN, besonders bevorzugt mindestens 15 kN und beispielsweise ca. 18 kN betragen.
Durch das Verspannen des Innenrings des Schwenkrings und des äußeren Lagerrings des Drehlagers zwischen dem axialen Anschlag der Lagerhülse und dem Spannring kann Spiel zwischen diesen innerhalb der Lagerhülse aufgenommenen Elementen eliminiert werden, wodurch verhindert werden kann, dass durch eine Beweglichkeit dieser Elemente innerhalb der Lagerhülse im Betrieb eines erfindungsgemäßen, ein solches Festlager umfassenden Lenkgetriebes ungewollte Geräusche entstehen.
Um zu gewährleisten, dass durch das vorzugsweise einmalig und insbesondere im Rahmen einer Herstellung des Festlagers erfolgte und dann unverändert aufrechtgehaltene Verspannen eine ungewollte Geräuschentwicklung während der gesamten vorgesehen Nutzungsdauer des Festlagers trotz Verschleißes verhindert wird, sollte vorzugsweise vorgesehen sein, dass die durch das Verspannen beaufschlagten Elemente des Festlagers oder Abschnitte davon derart ausgebildet sind, dass infolge der Beaufschlagung mit der definierten Vorspannkraft eine relevante elastische Deformation erzielt wird, so dass durch eine dadurch hervorgerufene Rückstellwirkung ein verschleißbedingtes Nachstellen und folglich eine dauerhafte Spielfreiheit der verspannten Elemente erreicht werden kann.
Hierzu kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der axiale Anschlag von einem durch Umformen ausgebildeten, radial nach innen weisenden Endabschnitt der Lagerhülse ausgebildet ist. Ein solcher axialer Anschlag der Lagerhülse kann sich bei gleichzeitig einfacher Herstellbarkeit der Lagerhülse durch ein vorteilhaftes beziehungsweise relativ stark ausgeprägtes Verformungsverhalten infolge der Beaufschlagung durch die Vorspannkraft auszeichnen und folglich als elastisches Rückstellelement wirken, das ein Nachstellen der verspannten Elemente infolge von Verschleiß vorteilhaft gewährleisten kann. Infolge einer Ausgestaltung des axialen Anschlags als primär genutztes elastisches Rückstellelement kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die übrigen verspannten Elemente und somit (ggf. u.a.) der Innenring des Schwenkrings und der äußeren Lagerring des Drehlagers relativ steif beziehungsweise starr ausgebildet werden können, was sich positiv hinsichtlich deren struktureller Ausgestaltung und/oder hinsichtlich einer durch diese Elemente (mit-)bewirkten Funktionalität auswirken kann. Letzteres kann insbesondere für den äußeren Lagerring des Drehlagers, insbesondere bei dessen Ausgestaltung als Wälzlager/Kugellager bedeutsam sein, weil eine erhebliche Deformation eines Lagerrings eines solchen Drehlagers zu einer erheblichen Erhöhung des Reibungswiderstands für die Relativbewegung zwischen den zwei Lagerringen führen könnte.
Besonders vorteilhaft kann sich eine Nutzung des axialen Anschlags als elastisches Rückstellelement demnach dann auswirken, wenn, wie dies grundsätzlich bevorzugt vorgesehen ist, zwischen dem axialen Anschlag der Lagerhülse und dem Spannring ausschließlich der Innenring und die äußere Lagerring des Drehlagers und folglich kein weiteres Element verspannt angeordnet ist. Ein Vorteil einer solchen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Festlagers liegt u.a. in einer besonders kompakten Form des Festlagers.
Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, zwischen dem axialen Anschlag der Lagerhülse und dem Spannring, der vorzugsweise als ringförmige Spannscheibe ausgebildet sein kann, ein oder mehrere weitere Elemente anzuordnen. Insbesondere kann eines oder können mehrere dieser weiteren Elemente auch primär dafür vorgesehen sein, als elastisches Rückstellelement zu wirken, das somit gezielt infolge des Verspannens in einem relevanten Maße elastisch deformiert werden soll.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Festlagers kann vorgesehen sein, dass der Spannring innerhalb der Lagerhülse angeordnet ist. Dadurch kann sich zum einen eine relativ kompakte Ausgestaltung des Festlagers ergeben. Weiterhin kann sich dadurch die Herstellung eines erfindungsgemäßen Festlagers vereinfachen, weil durch die Anordnung des Spannrings innerhalb der Lagerhülse selbsttätig eine Positionierung beziehungsweise Zentrierung des Spannrings einstellen kann.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Festlager nach der Herstellung abschließend verspannt ausgebildet ist und somit keine Möglichkeit vorgesehen ist, die Verspannung nachträglich und insbesondere nach einer längeren Nutzungsdauer des Festlagers beziehungsweise eines das Festlager umfassenden Lenkgetriebes verändern zu können (was jedoch grundsätzlich auch umsetzbar ist). Dadurch kann das erfindungsgemäße Festlager konstruktiv einfach ausgestaltet und folglich kostengünstig hergestellt werden.
Ein dauerhaftes Sicherstellen der Verspannung im Rahmen der Herstellung kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass der Spannring im Rahmen der Herstellung mit der definierten Vorspannkraft beaufschlagt wird, wodurch die zwischen diesem und dem axialen Anschlag angeordneten Elemente gegen den axialen Anschlag gedrückt werden, und noch unter Aufrechterhaltung dieser Vorspannkraft der Spannring bezüglich der Lagerhülse fixiert und insbesondere direkt mit der Lagerhülse verbunden wird. Dies kann vorzugsweise stoffschlüssig und insbesondere durch Verschweißen, vorzugsweise mittels Laserschweißens, realisiert werden, was eine kostengünstige Möglichkeit der Herstellung darstellt. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Spannring formschlüssig und/oder kraftschlüssig bezüglich der Lagerhülse zu fixieren und insbesondere direkt mit der Lagerhülse zu verbinden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, den Spannring mit einem Außengewinde zu versehen, das in ein Innengewinde der Lagerhülse geschraubt werden kann, so dass durch ein mehr oder weniger weites Einschrauben des Spannrings in die Lagerhülse das Verspannen der hierfür vorgesehenen Elemente mit der definierten Vorspannkraft (infolge einer elastischen Rückstellwirkung) erreicht wird.
Um im Rahmen der Herstellung eines erfindungsgemäßen Festlagers eine auf den Spannring aufgebrachte Vorspannkraft vorteilhaft abstützen zu können, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Lagerring außenseitig mindestens einen Stützvorsprung ausbildet. Dieser Stützvorsprung kann sich vorzugsweise über den gesamten Umfang der Lagerhülse oder zumindest den größten Teil davon erstrecken, um ein Verkanten der Lagerhülse infolge der Abstützung zu vermeiden. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Stützvorsprung in der Nähe desselben axialen Endes der Lagerhülse angeordnet ist, an dem auch der Spannring vorgesehen ist, wodurch für denjenigen Abschnitt der Lagerhülse, der sich von dem Stützvorsprung bis zu dem entsprechenden anderen axialen Ende der Lagerhülse erstreckt, ein vorteilhaftes Deformationsverhalten erreicht werden kann.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Festlagers ist vorgesehen, dass das Drehlager und der Innenring des Schwenkrings innerhalb der Lagerhülse positioniert werden, wobei diese zwischen dem axialen Anschlag der Lagerhülse und dem Spannring angeordnet werden und anschließend eine definierte Vorspannkraft erzeugt wird, die sowohl von der Lagerhülse als auch von dem Spannring abgestützt wird, wodurch der Innenring des Schwenkrings und der äußere Lagerring des Drehlagers zwischen dem axialen Anschlag der Lagerhülse und dem Spannring verspannt wird.
Ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs umfasst neben einem erfindungsgemäßen Festlager zumindest ein Zahnrad, ein mit dem Zahnrad kämmendes Schraubritzel und eine das Schraubritzel umfassende Ritzelwelle, wobei die Ritzelwelle auf der einen Seite des Schraubritzels in dem erfindungsgemäßen Festlager gelagert ist und wobei der Außenring des Schwenkrings des Festlagers direkt oder indirekt in einem Gehäuse des Lenkgetriebes festgelegt angeordnet ist.
Ein erfindungsgemäßes Lenksystem umfasst zumindest ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe sowie einen drehantreibend mit der Ritzelwelle verbundenen Lenkmotor. Das Zahnrad des Lenkgetriebes kann weiterhin drehfest oder drehantreibend mit einer Lenkwelle, insbesondere einer Lenksäule, des Lenksystems verbunden sein. Das erfindungsgemäße Lenksystem kann insbesondere als Hilfskraftlenksystem ausgebildet sein, durch das mittels des Lenkmotors ein unterstützendes Drehmoment erzeugt werden kann, so dass ein von einem Fahrer eines das Hilfskraftlenksystem umfassenden Kraftfahrzeugs auf die Lenksäule für ein Lenken des Kraftfahrzeugs aufzubringendes Lenkmoment reduziert (ggf. temporär auch bis auf null) ist. Alternativ dazu besteht auch die Möglichkeit, das Lenksystem derart auszubilden, dass von dem Lenkmotor (stets) das gesamte für ein Lenken erforderliche Lenkmoment erzeugt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Lenksystem.
Die unbestimmten Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

1: einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe;
2: das Festlager des Lenkgetriebes gemäß der 1 in einer Ansicht von vorne; und
3: einen Längsschnitt durch das Festlager gemäß der 2.

Die 1 zeigt die wesentlichen Bestandteile eines Lenkgetriebes eines erfindungsgemäßen Lenksystems. Dieses umfasst ein Gehäuse 1, innerhalb dessen ein Zahnrad 2 sowie ein mit dem Zahnrad 2 kämmendes Schraubritzel 3 drehbar angeordnet sind. Das Schraubritzel 3 und eine das Schraubritzel 3 umfassende (Schraub-)Ritzelwelle 4 sind in Form einer Schnecke integral ausgebildet.
Das Zahnrad 2 ist fest auf einer Abtriebswelle 5 des Lenkgetriebes befestigt. Diese Abtriebswelle 5, die in dem gezeigten Ausgestaltungsbeispiel eine Verzahnung für eine drehfeste Verbindung mit dem Zahnrad 2 aufweist, kann beispielsweise mit einer zumindest in einem Abschnitt als Zahnstange ausgebildeten Lenkstange kämmen, wodurch die Zahnstange eine Translationsbewegung durchführt, die in bekannter Weise über Radlenkhebel (nicht dargestellt) in eine Schwenkbewegung lenkbarer Räder (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs übersetzt werden kann. Bei der Abtriebswelle 5 kann es sich aber auch um eine Lenksäule eines Hilfskraftlenksystems handeln, die mit einem Lenkrad verbunden ist und über ein Lenkritzel auf die Lenkstange wirkt.
Die Schraubritzelwelle 4 weist ein antriebsseitiges Ende auf, über das diese mit der Abtriebswelle (nicht dargestellt) eines Lenkmotors (z.B. ein Elektromotor) verbindbar ist. Im Bereich dieses antriebsseitigen Endes ist die Schraubritzelwelle 4 mittels einer ersten Lagerung in dem Gehäuse 1 gelagert. Diese Lagerung ist als Festlager 6 ausgebildet, das ein Verschwenken der Schraubritzelwelle 4 um eine Schwenkachse 7 (vgl. 2) zulässt. Dieses Verschwenken bewirkt ein Auslenken des dem antriebsseitigen Ende gegenüberliegenden Endes der Schraubritzelwelle 4, die dort mittels eines Loslagers 8 in einer entsprechenden Aufnahme des Gehäuses 1 gelagert ist. Dieses Loslager 8 ist so ausgebildet, dass es die sich aus dem Verschwenken der Schraubritzelwelle 4 ergebende Auslenkung dieses Endes der Schraubritzelwelle 4 in Grenzen zulässt.
Sowohl das Festlager 6 als auch das Loslager 8 umfassen jeweils ein Drehlager 9, 10 in Form eines Kugellagers. In inneren Lagerringen 11 dieser Drehlager 9, 10 ist jeweils ein Abschnitt der Schraubritzelwelle 4 gelagert, während äußere Lagerringe 12 der Drehlager 9, 10 in jeweils einer Lagervorrichtung 13, 14 gelagert sind, die wiederum in dazugehörigen Aufnahmen des Gehäuses 1 aufgenommen sind. Die Lagervorrichtungen 13, 14 sind konstruktiv so ausgebildet, dass diese, im Fall des Festlagers 6, das Verschwenken der Schraubritzelwelle 4 um die Schwenkachse 7 oder, im Fall des Loslagers 8, das Auslenken des freien Endes der Schraubritzelwelle 4 ermöglichen.
Hierzu umfasst die Lagervorrichtung 13 des Festlagers 6 eine Lagerhülse 15 mit kreisringförmigem Querschnitt, die innenseitig in einem ersten Längsabschnitt den äußeren Lagerring 12 des Drehlagers 9 und in einem zweiten Längsabschnitt einen Innenring 17 eines Schwenkrings 16 aufnimmt. Der Innenring 17 des Schwenkrings 16 ist unter anderem durch die Wirkung eines scheibenförmigen Spannrings 18 drehfest und axial gesichert innerhalb der Lagerhülse 15 gelagert, wobei sich der Innenring 17 an dem äußeren Lagerring 12 des Drehlagers 9 abstützt. Konkret wird der Innenring 17 des Schwenkrings 16, belastet auf einer Seite durch den Spannring 18, gegen eine Seite des äußeren Lagerrings 12 des Drehlagers 9 gedrückt, der wiederum auf seiner anderen Seite an einem axialen Anschlag 19, der durch einen nach innen umgebogenen und dadurch radial ausgerichteten Endabschnitt der Lagerhülse 15 gebildet ist, abgestützt ist.
Der Schwenkring 16 umfasst neben dem Innenring 17 noch einen Außenring 20. Der Außenring 20 ist über zwei Torsionsstege 21 (vgl. 2) mit dem Innenring 17 verbunden. Der Außenring 20, der Innenring 17 und die Torsionsstege 21 sind vorzugsweise einstückig aus beispielsweise Federstahl ausgebildet.
Eine axiale Lagesicherung des Drehlagers 9 auf der Schraubritzelwelle 4 erfolgt unter Zwischenschaltung eines Kupplungsstücks 22 mittels einer Schraube 23, die in ein Innengewinde, das in das antriebsseitige Ende der Schraubritzelwelle 4 integriert ist, eingeschraubt ist. Das Kupplungsstück 22 dient auch der Übertragung einer Antriebsleistung des Lenkmotors auf die Schraubritzelwelle 4, wozu diese drehfest miteinander verbunden sind. Diese drehfeste Verbindung wird durch ein Eingreifen einer Außenverzahnung 27 der Schraubritzelwelle 4 in eine komplementäre Innenverzahnung des Kupplungsstücks 22 erreicht.
Eine axiale Lagesicherung des Außenrings 20 des Schwenkrings 16 innerhalb des Gehäuses 1 erfolgt mittels eines Schraubrings 24, der ein Außengewinde aufweist, das in ein komplementäres Innengewinde des Gehäuses 1 eingeschraubt ist.
Die zwei Torsionsstege 21 definieren die Lage der Schwenkachse 7, um die der Außenring 20 relativ zu dem Innenring 17 verschwenkbar ist. Die Torsionsstege 21 und damit die Schwenkachse 7 verlaufen dabei jedoch nicht durch das Zentrum des Schwenkrings 16 und damit auch nicht durch das Zentrum des Querschnitts der Schraubritzelwelle 4, sondern radial versetzt dazu (vgl. 2). Die Schwenkachse 7 schneidet somit nicht die Längsachse 25 der Schraubritzelwelle 4. Durch den radialen Versatz der Torsionsstege 21 zu dem Zentrum des Schwenkrings 16 wird die Schwenkachse 7 in die Nähe des Außenumfangs der Schraubritzelwelle 4 verlagert, wodurch eine Ausbildung von Reaktionsmomenten, die sich infolge der beim Verzahnungseingriff von Schraubritzel 3 und Zahnrad 2 ergebenden Verzahnungskräfte in Verbindung mit dem Abstand der Wirkungslinie dieser Verzahnungskräfte von der Schwenkachse 7 ergeben beziehungsweise ergeben würden, verringert oder vermieden werden kann. Zur möglichst vollständigen Vermeidung dieser Reaktionsmomente ist vorgesehen, dass die Schwenkachse 7 innerhalb derjenigen Tangentialebene liegt, die in dem Berührpunkt der beiden Teilbeziehungsweise Wälzkreise von Zahnrad 2 und Schraubritzel 3 ausgebildet ist.
Die Torsionsstege 21 des Schwenkrings 16 ermöglichen nicht nur ein Verschwenken des Außenrings 20 zu dem Innenring 17 und damit der Schraubritzelwelle 4 relativ zu dem Zahnrad 2 beziehungsweise zu dem Gehäuse 1, sondern bewirken gleichzeitig diejenige Federkraft, durch die das Schraubritzel 3 der Schraubritzelwelle 4 in die Verzahnung des Zahnrads 2 gedrückt wird, um ein möglichst geringes Getriebespiel und damit eine geringe Geräuschentwicklung im Betrieb des Lenkgetriebes, insbesondere beim sogenannten Wechsellenken, zu erreichen. Diese Federkraft ergibt sich daraus, dass bei der Montage des Lenkgetriebes die Schraubritzelwelle 4 soweit infolge eines Kontakts mit dem Zahnrad 2 ausgelenkt wird, dass sich eine ausreichende Torsion der Torsionsstege 21 ergibt, wodurch die elastischen Rückstellmomente, die aus der Torsion der Torsionsstege 21 resultieren, entgegen dieser Auslenkung der Schraubritzelwelle 4 wirken und diese somit gegen das Zahnrad 2 beaufschlagen.
Um im Betrieb des Lenkgetriebes und insbesondere auch über die gesamte vorgesehene Nutzungsdauer des Lenkgetriebes eine ungewollte Geräuschentwicklung infolge einer Relativbewegung der innerhalb der Lagerhülse 15 aufgenommenen Elemente (Innenring 17 des Schwenkrings 16 und äußerer Lagerring 12 des Drehlagers 9) zu vermeiden ist vorgesehen, dass der Innenring 17 des Schwenkrings 16 und der äußere Lagerring 12 des Drehlagers 9 zwischen dem Spannring 18 und dem axialen Anschlag 19, der von der Lagerhülse 15 ausgebildet ist, verspannt angeordnet sind.
Hierzu ist im Rahmen der Herstellung des als zusammenhängende Einheit zur Integration in das Lenkgetriebe vorgesehenen Festlagers 6 vorgesehen, dass zunächst das Drehlager 9, anschließend der Innenring 17 des Schwenkrings 16 und abschließend der Spannring 18 innerhalb der Lagerhülse 15 positioniert werden und daraufhin auf den Spannring 18 eine in Richtung des axialen Anschlags 19 wirkende Vorspannkraft Fv (möglichst vollumfänglich) aufgebracht wird (vgl. 3), die zu dem Verspannen der innerhalb der Lagerhülse 15 aufgenommen Elemente führt, wobei diese auf den Spannring 18 ausgeübte Vorspannkraft Fv abgestützt wird, indem die Lagerhülse 15 an einem Widerlager (nicht dargestellt) abgestützt wird (vgl. Reaktionskraft F_R in der 3). Die Lagerhülse 15 bildet hierfür außenseitig einen beziehungsweise mehrere Stützvorsprünge 26 aus, die sich (zusammengenommen) über den größten Teil des Umfangs der Lagerhülse 15 erstrecken und die an demjenigen axialen Ende der Lagerhülse 15 angeordnet sind, an dem auch der Spannring 18 innerhalb der Lagerhülse 15 positioniert ist. Ebenso wie der axiale Anschlag 19 der Lagerhülse 15 können auch die Stützvorsprünge 26 durch Umformen eines axialen Endabschnitts der Lagerhülse 15 ausgebildet worden sein.
Noch während die Vorspannkraft Fv aktiv auf den Spannring 18 aufgebracht wird, wird der Spannring 18 dauerhaft mit der Lagerhülse 15 verbunden, beispielsweise durch Verschweißen, insbesondere mittels Laserschweißens. Dadurch wird das Verspannen des Innenrings 17 des Schwenkrings 16 und des äußeren Lagerrings 12 des Drehlagers 9 zwischen dem Spannring 18 und dem axialen Anschlag 19 der Lagerhülse 15 dauerhaft aufrechtgehalten.
Durch das Aufbringen der Vorspannkraft Fv auf den Spannring 18, wodurch dieser mit entsprechend hoher Kraft gegen den Innenring 17 des Schwenkrings 16 und dieser wiederum gegen den äußeren Lagerring 12 des Drehlagers 9 gedrückt wird, der wiederum an dem axialen Anschlag 19 der Lagerhülse 15 abgestützt ist, wird (insbesondere) der axiale Anschlag 19 der Lagerhülse 15 elastisch in einem relevanten Maße deformiert, wodurch sichergestellt wird, dass auch zum Ende einer vorgesehenen Nutzungsdauer des Lenkgetriebes noch eine spielfreie Anordnung des Innenrings 17 des Schwenkrings 16 und des äußeren Lagerrings 12 des Drehlagers 9 zwischen dem Spannring 18 und dem axialen Anschlag 19 gegeben ist, da durch die Rückstellwirkung des elastisch deformierten axialen Anschlags 19 der Lagerhülse 15 ein verschleißbedingtes Nachstellen des Innenrings 17 des Schwenkrings 16 sowie des äußeren Lagerrings 12 des Kugellagers 9 erfolgt.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Zahnrad
3: Schraubritzel
4: (Schraub-)Ritzelwelle
5: Abtriebswelle
6: Festlager
7: Schwenkachse
8: Loslager
9: Drehlager des Festlagers
10: Drehlager des Loslagers
11: Innerer Lagerring eines Drehlagers
12: Äußerer Lagerring eines Drehlagers
13: Lagervorrichtung des Festlagers
14: Lagervorrichtung des Loslagers
15: Lagerhülse
16: Schwenkring
17: Innenring des Schwenkrings
18: Spannring
19: axialer Anschlag der Lagerhülse
20: Außenring des Schwenkrings
21: Torsionssteg
22: Kupplungsstück
23: Schraube
24: Schraubring
25: Längsachse der Schraubritzelwelle
26: Stützvorsprung
27: Außenverzahnung der Schraubritzelwelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009054655 A1 [0006, 0007, 0009]
DE 102008040673 A1 [0007, 0009]
EP 2836416 B1 [0007, 0009]
EP 2836417 B1 [0007, 0009]

Claims

Festlager (6) für ein Lenkgetriebe mit einem Drehlager (9), das einen inneren Lagerring (11), der zur Aufnahme einer Ritzelwelle (4) des Lenkgetriebes vorgesehen ist, und einen äußeren Lagerring (12), der in einer Lagerhülse (15) aufgenommen ist, umfasst, sowie mit einem Schwenkring (16), der einen Außenring (20) sowie einen Innenring (17) aufweist, die über einen oder mehrere Torsionsstege (21) verschwenkbar verbunden sind, wobei der Innenring (17) mit der Lagerhülse (15) verbunden ist und der Außenring (20) zur Lagerung des Festlagers (6) in einem Gehäuse (1) des Lenkgetriebes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (17) und der äußere Lagerring (12) des Drehlagers (9) zwischen einem axialen Anschlag (19) der Lagerhülse (15) und einem Spannring (18) verspannt angeordnet sind.
Festlager (6) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Anschlag (19) von einem durch Umformen ausgebildeten Endabschnitt der Lagerhülse (15) ausgebildet ist.
Festlager (6) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem axialen Anschlag (19) der Lagerhülse (15) und dem Spannring (18) ausschließlich der Innenring (17) und der äußere Lagerring (12) des Drehlagers (9) angeordnet sind.
Festlager (6) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die das Verspannen bewirkende Vorspannkraft mindestens 8 kN oder mindestens 15 kN oder 18 kN beträgt.
Festlager (6) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannring (18) innerhalb der Lagerhülse (15) angeordnet ist.
Festlager (6) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülse (15) außenseitig einen Stützvorsprung (26) ausbildet.
Festlager (6) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannring (18) mit der Lagerhülse (15) verschweißt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Festlagers (6) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehlager (9) und der Innenring (17) des Schwenkrings (16) innerhalb der Lagerhülse (15) zwischen dem axialen Anschlag (19) der Lagerhülse (15) und dem Spannring (18) positioniert werden und eine definierte Vorspannkraft erzeugt wird, um den Innenring (17) des Schwenkrings (16) und den äußeren Lagerring (12) des Drehlagers (9) zwischen dem axialen Anschlag (19) der Lagerhülse (15) und dem Spannring (18) zu verspannen.
Lenkgetriebe für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Zahnrad (2), einem damit kämmenden Schraubritzel (3) und einer das Schraubritzel (3) umfassenden Ritzelwelle (4), wobei die Ritzelwelle (4) auf der einen Seite des Schraubritzels (3) in einem Festlager (6) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 gelagert ist und wobei der Außenring (20) des Schwenkrings (16) des Festlagers (6) direkt oder indirekt in einem Gehäuse (1) des Lenkgetriebes gelagert ist.
Lenksystem mit einem Lenkgetriebe gemäß Anspruch 9 und einem drehantreibend mit der Ritzelwelle (4) des Lenkgetriebes verbundenen Lenkmotor.