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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schnecke oder ein Schraubritzel für ein Lenksystem eines Fahrzeugs. Im Stand der Technik sind Schnecken bzw. Schraubritzel mit oder ohne globoidische Verzahnung bekannt. Das Dokument
DE 102013013606 A1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung globoider Schnecken, wobei die zu fertigende Schnecke von mindestens einer Walze mit Zähnen durch eine translatorische und/oder rotatorische Bewegung in Walzenachsrichtung und gleichzeitige Drehung der Schnecke um die Schneckenachse so umgeformt wird, dass ein Zahnprofil entsteht.
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Offenbarung der Erfindung
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Schnecken bzw. Schraubritzel mit einer Verzahnung erfordern eine sehr aufwändige Herstellung. Bislang werden die Schnecken bzw. Schraubritzel aus einem Rohling als volles Bauteil gefertigt, wobei die Schnecke bzw. das Schraubritzel durch ein Wälzverfahren bzw. ein Wälzschälverfahren hergestellt werden kann. Die Schnecke bzw. das Schraubritzel wird daher aus einem Stück hergestellt.
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Eine Aufgabe ist daher, Schnecken bzw. Schraubritzel mit oder ohne eine globoidische Verzahnung zur Verfügung zu stellen, die einfach herstellbar sind.
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Als erste Ausführungsform der Erfindung wird eine Schnecke für ein Lenksystem eines Fahrzeugs zur Verfügung gestellt, umfassend: eine Verzahnung und ein Grundkörper, wobei die Verzahnung mit dem Grundkörper durch einen Kraft- oder Formschluss verbunden ist. Die Schnecke kann als Schraubritzel ausgeführt sein.
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Durch den zweiteiligen Aufbau der Schnecke bzw. des Schraubritzels ist es möglich, das Wälzschälverfahren anzuwenden, wodurch eine einfache Herstellung sichergestellt werden kann. Außerdem können durch den erfindungsgemäßen Aufbau größere und damit standzeitfestere Werkzeuge zur Herstellung eingesetzt werden. Vorteilhafterweise kann ein modulares System mit dem Grundkörper und der Verzahnung aufgebaut werden, wodurch eine große Vielfalt an Schnecken bzw. Schraubritzel mit wenigen Einzelteilen sichergestellt werden kann. Außerdem können für den mindestens zweiteiligen Aufbau der Schnecke bzw. des Schraubritzels mehrere unterschiedliche Werkstoffe verwendet werden. Hierdurch kann eine vorteilhafte Werkstoffkombination ausgewählt werden. In besonderen Fällen ist erst durch die getrennte Fertigung von Grundkörper und Verzahnung die Herstellungsart des Wälzschälens möglich.
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Als zweite Ausführungsform der Erfindung wird ein Getriebe für ein Lenksystem eines Fahrzeugs zur Verfügung gestellt, umfassend eine Schnecke nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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Als dritte Ausführungsform der Erfindung wird ein Lenksystem für ein Fahrzeug mit einem Getriebe nach Anspruch 7 zur Verfügung gestellt.
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Beispielhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Schnecke zur Verfügung gestellt, wobei der Kraftschluss als Presssitz ausgebildet ist.
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Die Verbindung von Verzahnung und Grundkörper kann durch einen Kraftschluss, insbesondere einen Presssitz, erfolgen. In einer alternativen Ausführungsform erfolgt die Verbindung als Formschluss.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Schnecke zur Verfügung gestellt, wobei die Verzahnung globoidisch oder als Globoid ausgeformt ist.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Schnecke zur Verfügung gestellt, wobei die Verzahnung und der Grundkörper unterschiedliche Werkstoffe aufweisen.
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Beispielsweise kann der Grundkörper aus einem zähen Element bestehen, wodurch sich eine Schnecke bzw. ein Schraubritzel ergibt, die eine hohe Lebensdauer aufweist.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Schnecke zur Verfügung gestellt, wobei die Schnecke einen Wellenbund oder einen Lagersitz umfasst.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Schnecke zur Verfügung gestellt, wobei die Verzahnung als Verzahnungsrohr ausgeführt sein.
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Ein Verzahnungsrohr ist ein Hohlkörper, der eine Verzahnung am Außenbund umfasst und je nach Ausführung durchgehend hohl ist oder an einem Ende verschlossen, so dass hier noch ein Lagersitz mit ausgeführt werden kann.
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Als eine Idee der Erfindung kann angesehen werden, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, wodurch Schnecken bzw. Schraubritzel mit einer Verzahnung, wobei die Verzahnung globoidisch sein kann, auf eine einfache Weise herstellbar sind. Hierbei wird insbesondere die Schnecke bzw. das Schraubritzel aus zwei Elementen zusammengesetzt. Vorteilhafterweise kann derart auch die Herstellung der einzelnen Teile, insbesondere des Teils mit der Verzahnung vereinfacht werden. Das Teil mit der Verzahnung kann ohne Lagersitz bzw. Wellenbund ausgeführt sein, wodurch ein Lagersitz bzw. ein Wellenbund nicht als ein hinderlicher „Anschlag“ für ein Wälzschälwerkzeug während der Bearbeitung des Teils mit der Verzahnung agieren kann. Das Wälzschälwerkzeug kann daher über die gesamte Länge des zu bearbeitenden Teils verfahren und die Laufverzahnung anbringen. Hierdurch können Wälzschälwerkzeuge mit einem großen Radius eingesetzt werden. Derartige Wälzschälwerkzeuge mit großem Radius weisen eine hohe Standzeit auf. Außerdem kann hierdurch eine hohe Präzision der Herstellung gewährleistet bzw. ermöglicht werden.
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Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
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Figurenliste
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen
- 1 eine schematische Darstellung der Herstellung einer Schnecke bzw. eines Schraubritzels des Stands der Technik,
- 2 eine Verzahnung 3 ohne Lagersitz bzw. ohne Wellenbund, das durch eine Einpresskraft auf einen Grundkörper 2 aufgebracht ist,
- 3 eine Verzahnung 3 mit einem Lagersitz 7 bzw. mit einem Wellenbund, das durch eine Einpresskraft auf einen Grundkörper 2 aufgebracht ist,
- 4 einen Globoid als Verzahnung 3, der mit einem Grundkörper 2 verpresst ist,
- 5 eine globoidische Verzahnung 3, die mit einem Grundkörper 2 verpresst ist,
- 6 die Einpressung einer globoidischen Verzahnung 3 auf einen Grundkörper 2,
- 7 eine Schnecke 1 als Globoid und
- 8 eine globoidisch ausgeformte Schnecke 1.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt die Herstellung einer Schnecke 1 eines Getriebes mit einem Wälzschälwerkzeug 11 bzw. einem Wälzfräser. Die Bearbeitung der Schnecke 1 durch das Wälzschälwerkzeug 11 ist dabei durch den Lagersitz 6 behindert, da es zwischen dem Wälzschälwerkzeug 6 und dem axialen Bund des Lagersitzes 6 im Bereich 8 zu einer Kollision kommen kann. Hierdurch ergibt sich, dass als Wälzschälwerkzeug 11 nur ein solches mit geringem Radius verwendet werden kann, um eine weite axiale Bearbeitung der Schnecke 1 zu ermöglichen, ohne dass es dabei zu einer Kollision mit dem Lagersitz 6 kommen kann. Nachteilig bei einem Wälzschälwerkzeug 11 mit einem kleinen Radius ist die Tatsache, dass Wälzschälwerkzeuge mit kleinem Durchmesser bzw. Radius eine geringere Standzeit aufweisen im Vergleich mit Wälzschälwerkzeugen mit einem großen Durchmesser bzw. Radius.
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2 zeigt einen Grundkörper 2 mit einem Lagersitz 6, wobei eine Verzahnung 3 auf den Grundkörper 2 aufgesetzt werden kann. Durch die anfängliche Trennung von Verzahnung 3 und Grundkörper 2 kann eine ungehinderte Bearbeitung der Verzahnung 3 durch Wälzschälwerkzeuge erfolgen. Insbesondere ist ein Lagersitz 6 mit einem hervorstehenden Bund nicht mehr hinderlich. Vorteilhafterweise können dadurch Wälzschälwerkzeuge verwendet werden, die einen großen Radius aufweisen und daher eine hohe Standzeit haben.
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3 zeigt einen Grundkörper 2 mit einem Festlagersitz 6 und einer Verzahnung 3 mit einem Loslagersitz 7. Vorteilhafterweise ist der Festlagersitz 6 an dem Grundkörper angeordnet und stört daher nicht bei der Herstellung der Laufverzahnung der Schnecke. Die Anordnung des Loslagersitzes 7 an der Verzahnung 3 kann nicht zu einer Behinderung bei der Herstellung der Laufverzahnung führen, da der Loslagersitz 7 einen zu geringen Durchmesser aufweist, um als Anschlag für ein Wälzschälwerkzeug bei der Herstellung der Laufverzahnung wirken zu können. Es kann wieder vorteilhafterweise ein Wälzschälwerkzeug mit großem Durchmesser verwendet werden, wodurch neben der hohen Standzeit des Wälzschälwerkzeugs auch eine hohe Präzision der hergestellten Laufverzahnung sichergestellt werden kann. In besonderen Fällen ist erst durch die getrennte Fertigung von Grundkörper und Verzahnung die Herstellungsart des Wälzschälens möglich. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass eine Reduktion der Variantenvielfalt ermöglicht wird, da je nach Kundenanforderung die gewünschte Variante „zusammengesteckt“ werden kann.
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4 zeigt eine zusammengesetzte Schnecke 1 oder Schraubritzel, wobei die Schnecke 1 oder Schraubritzel als Globoid ausgeführt ist. Die Verzahnung 3 kann auf einem Verzahnungsrohr 9 aufgebracht sein und ist durch einen Presssitz auf dem Grundkörper 2 aufgesetzt. Bei einem Globoid ist die Gefahr der Kollision deutlich geringer bzw. nicht vorhanden, da sich ein Festlagersitz hinter einer äußeren Flanke des Globoids befindet.
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5 zeigt in einem Längsschnitt eine zusammengesetzte Schnecke 1 oder Schraubritzel, wobei die Schnecke 1 oder Schraubritzel eine globoidische Verzahnung 3 aufweist. Bei einer globoidischen Verzahnung 3 kann eine Kollisionsgefahr 8 mit einem Wälzschälwerkzeug bestehen. Vorteilhafterweise wird daher die Verzahnung 3 getrennt von dem Grundkörper 2 mit Festlagersitz 6 bearbeitet.
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6 zeigt die Montage der Verzahnung 3 auf den Grundkörper 2 mit einer Aufpresskraft 5.
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7 zeigt eine Schnecken 1 - Schneckenrad 9 -Anordnung, wobei die Schnecke 1 als Globoid ausgeführt ist.
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8 zeigt eine Schnecken 1 - Schneckenrad 9 -Anordnung, wobei die Schnecke 1 globoidisch ausgeführt ist. Der Unterschied zwischen einem Globoid als Schnecke 1 und einer globoidischen Schnecke kann darin gesehen werden, dass der Globoid über seine gesamte Längsausdehnung einen konstanten Abstand zum Schneckenrad 9 einhält, wobei dies für eine globoidische Schnecke 1 nicht zutrifft. Stattdessen weist eine globoidisch ausgeführte Schnecke 1 einen Bereich entlang ihrer Längsausdehnung auf, der im Eingriff mit dem Schneckenrad 9 steht und zwei weitere Bereiche, vor und hinter dem ersten Bereich, die nicht im Eingriff mit dem Schneckenrad 9 sind.
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Es sei angemerkt, dass der Begriff „umfassen“ weitere Elemente oder Verfahrensschritte nicht ausschließt, ebenso wie der Begriff „ein“ und „eine“ mehrere Elemente und Schritte nicht ausschließt.
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Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erhöhung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013013606 A1 [0001]
