DE102018001834A1

DE102018001834A1 - Lenkritzel

Info

Publication number: DE102018001834A1
Application number: DE102018001834.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Bidner; Roger Kollmeier; Milisav Radic
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2018-03-07
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2019-09-12

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist ein Lenkritzel (1), insbesondere zur Kopplung einer Lenkwelle und einer Zahnstange eines Kraftfahrzeugs, umfassend: ein Verzahnungselement (3) mit einem ersten und einem gegenüberliegenden zweiten Ende (17, 19), wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Ende (17, 19) ein Verzahnungsbereich (21) ausgebildet ist zum Eingriff mit einer Zahnstange, und ein Kopplungselement (7) mit einem Kopplungsbereich (55) zum Koppeln an eine Lenkwelle, wobei ein Zwischenelement (5) zwischen dem Verzahnungselement (3) und dem Kopplungselement (7) angeordnet ist, wobei das Zwischenelement (5) das Verzahnungselement (3) und das Kopplungselement (7) drehfest miteinander verbindet und wobei das Zwischenelement (5) aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Faserverbundkunststoff, ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenkritzel, insbesondere zur Kopplung einer Lenkwelle und einer Zahnstange eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Verzahnungselement mit einem ersten und einem gegenüberliegenden zweiten Ende, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Ende ein Verzahnungsbereich ausgebildet ist zum Eingriff mit einer Zahnstange, und ein Kopplungselement mit einem Kopplungsbereich zum Koppeln an eine Lenkwelle. Lenkritzel werden beispielsweise in der Automobilindustrie als Bauelemente verwendet, die u.a. die Bewegungen des Lenkrads auf das Lenkgetriebe übertragen.
Lenkritzel sind daher während ihres Einsatzes hohen Belastungen ausgesetzt. Das aus der US 7,478,822 B1 bekannte Lenkritzel ist einstückig ausgestaltet und aus einem Material gefertigt, das diesen hohen Belastungen standhält, sodass das Lenkritzel über längere Zeit zuverlässig genutzt werden kann.
Aus der DE 10 2011 079 274 A1 ist ein Lenkritzel bekannt, das zwei Elemente umfasst, ein Verzahnungselement und ein Kopplungselement, welche drehfest miteinander verbunden sind. Des Weiteren umfasst das Lenkritzel ein Wälzlager zur Lagerung des Lenkritzens im Gehäuse des Lenkgetriebes, wobei das Wälzlager zwischen dem Kopplungselement und dem Verzahnungselement angeordnet ist. Das Wälzlager wird einerseits durch einen Presssitz auf dem Verzahnungselement gehalten und andererseits durch das auf das Verzahnungselement aufgepresste Kopplungselement, welches somit direkt an dem Wälzlager anliegt und mit dem Verzahnungselement verbunden ist. Durch das Aufpressen des Kopplungselements auf das Verzahnungselement wird das Wälzlager ebenfalls fixiert.
Bevorzugt ist das Lenkritzel aus einem Material gefertigt, das eine hohe Festigkeit aufweist, beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff wie Stahl. Dies gewährleistet zwar eine zuverlässige Funktion und hohe Lebensdauer, allerdings weist der Lenkritzel ein hohes Gewicht auf.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lenkritzel, insbesondere zur Kopplung einer Lenkwelle und einer Zahnstange eines Kraftfahrzeugs, bereitzustellen, das ein geringeres Gewicht bei gleichzeitig hoher Festigkeit aufweist und einfach herzustellen ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Lenkritzel, insbesondere zur Kopplung einer Lenkwelle und einer Zahnstange eines Kraftfahrzeugs, bereitgestellt, umfassend: ein Verzahnungselement mit einem ersten und einem gegenüberliegenden zweiten Ende, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Ende ein Verzahnungsbereich ausgebildet ist zum Eingriff mit einer Zahnstange, ein Kopplungselement mit einem Kopplungsbereich zum Koppeln an eine Lenkwelle, wobei ein Zwischenelement zwischen dem Verzahnungselement und dem Kopplungselement angeordnet ist, wobei das Zwischenelement das Verzahnungselement und das Kopplungselement drehfest miteinander verbindet und wobei das Zwischenelement aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Faserverbundkunststoff, ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäße Lenkritzel umfasst somit neben einem Verzahnungselement und einem Kopplungselement ein Zwischenelement, welches das Verzahnungselement und das Kopplungselement miteinander verbindet. Jedes der drei Elemente ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet und weist eine Mittellängsachse auf, die im drehfest miteinander verbundenen Zustand mit der Längsachse des Lenkritzels übereinstimmt. Verzahnungselement, Zwischenelement und Kopplungselement können im drehfest miteinander verbundenen Zustand auch in axialer Richtung fest miteinander verbunden sein.
Eine derartige Ausgestaltung des Lenkritzels, umfassend drei Elemente, ermöglicht, dass das Zwischenelement aus einem anderen Material als das Verzahnungselement und/oder aus einem anderen Material als das Kopplungselement gefertigt werden kann. Dies ist vorteilhaft, da das Verzahnungselement und das Kopplungselement anderen Beanspruchungen ausgesetzt sind, als das Zwischenelement, das zwischen diesen Elementen angeordnet ist. Das Zwischenelement kann daher mit einem wesentlich leichteren Material als das Verzahnungselement und/oder das Kopplungselement ausgebildet werden. Das Zwischenelement ist vorzugsweise aus einem Kunststoff ausgebildet, beispielsweise aus einem thermoplastischen, z.B. PEEK, oder einem duroplastischen Hochleistungskunststoff.
Besonders bevorzugt ist das Zwischenelement aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff bzw. carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) gefertigt. Der CFK ist durch die Einbettung einer Vielzahl an Kohlenstofffasern in eine Kunststoff-Matrix, beispielsweise Epoxidharz, hergestellt. Anstelle von Kohlenstoffasern können auch beispielsweise Glasfasern, Aramidfasern oder Polyäthylenfasern verwendet werden. Vorteilhafterweise verringert sich durch die Verwendung von Faserverbundkunststoff die Masse und somit das Gewicht des Lenkritzels. Gleichzeitig weist das Lenkritzel aber aufgrund der Zugfestigkeit und der Steifigkeit der Kohlenstofffasern eine hohe Festigkeit auf. Die Verstärkungsfasern können im Zwischenelement in Form von Kurzfasern oder Langfasern vorliegen, was die Herstellung des Zwischenelements im Spritzguss ermöglicht. Die Verstärkungsfasern können jedoch auch als Endlosfasern im Zwischenelement vorliegen. Die Endlosfasern können als Faserrovings entsprechend der im Wesentlichen zylindrischen Form des Zwischenelements gewickelt, gestrickt oder gewebt werden. Es können auch vorgefertigte Gestricke oder Gewebe entsprechend der Form des Zwischenelements gewickelt bzw. angeordnet werden. Es können trockene Endlosfasern in einem weiteren Schritt mit bekannten Verfahren mit Harz impräginert werden, oder es können bereits imprägnierte Prepregs zur Herstellung des Zwischenelements verwendet werden. Das Imprägnieren und/oder das Aushärten des Kunststoffmaterials des Zwischenelements kann insbesondere zusammen mit dem Verzahnungselement und/oder zusammen mit dem Kopplungselement erfolgen. Auch Tapelegen ist als Herstellungsverfahren für das Zwischenelement denkbar. Ein Zwischenelement aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoff, insbesondere bei der Verwendung von Carbonfasern, weist höchste mechanische Eigenschaften auf, wodurch das Gewicht des Zwischenelements in besonders hohem Maße gesenkt werden kann.
Vorzugsweise sind das Verzahnungselement und/oder das Kopplungselement aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise aus Stahl, hergestellt. Somit sind die wesentlichen Bereiche des Lenkritzels, das Verzahnungselement und das Kopplungselement, die aufgrund des Eingriffs mit einer Zahnstange und der Koppelung an eine Lenkwelle besonders hohen Beanspruchungen, insbesondere hohen Flächenpressungen im Bereich der Verzahnungen, sowie Belastungen aufgrund von Kräften in axialer Richtung bzw. der Übertragung von Drehmomenten, ausgesetzt sind, aus einem Material mit einer hohen Festigkeit ausgebildet. Neben herkömmlichen Stahl sind beispielsweise auch Sinterwerkstoffe, beispielsweise metallische oder keramische Sinterwerkstoffe, oder Leichtmetalle als Werkstoff für die Ausgestaltung des Kopplungselements denkbar. Bei dem Material des Verzahnungselements und/oder des Kopplungselements handelt es sich vorzugsweise um Vollmaterial. Es können zur Gewichtsreduzierung jedoch auch Hohlräume im Inneren des Verzahnungselements und/oder des Kopplungselements vorgesehen sein.
Bevorzugt erfolgt das Verbinden des Zwischenelements mit dem Verzahnungselement und dem Kopplungselement mittels gemeinsamen Imprägnieren und/oder Aushärten des Kunststoffmaterials des Zwischenelements, insbesondere des Matrixmaterials des Zwischenelements, in einem Werkzeug. Das Material des Zwischenelements kann jedoch auch um das Verzahnungselement und/oder das Kopplungselement in einem Werkzeug umspritzt werden. Neben dem Umspritzen wäre aber auch ein Verpressen, Schrumpfen, Warmumformen, Aufrollieren denkbar. Auch ein Verkleben von Zwischenelement und Verzahnungselement und/oder ein Verkleben von Zwischenelement und Kopplungselement sind möglich. Vorzugsweise sind Zwischenelement und Verzahnungselement und/oder Zwischenelement und Kopplungselement über Antriebsprofile formschlüssig drehfest zueinander verbunden. Mittels der beschriebenen Herstellungsverfahren können das Verzahnungselement, das Zwischenelement und das Kopplungselement, die aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sind, zu dem Lenkritzel verbunden werden, wobei die mechanischen Eigenschaften des Lenkritzels gezielt an dessen Anforderungsprofil angepasst werden können. Dies ist vorteilhaft, da die einzelnen Elemente des Lenkritzels unterschiedlichen mechanischen Beanspruchungen, sowie aufgrund der unterschiedlichen Anordnungen in- oder außerhalb des Lenkgehäuses auch unterschiedlichen thermischen und/oder chemischen Beanspruchungen, unterliegen, und insbesondere hinsichtlich der Materialauswahl und/oder Ausgestaltung entsprechend optimiert werden können.
Das erfindungsgemäße Lenkritzel ist vorzugsweise zur Kopplung einer Lenkwelle und einer Zahnstange bzw. Lenkstange eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Lenkritzel auch in anderen Vorrichtungen zur Übertragung von Kräften und Drehmomenten zum Einsatz kommen. Der Verzahnungsbereich des Verzahnungselements kann ausgebildet sein für einen Eingriff mit einer Verzahnung der Zahnstange. Der Verzahnungsbereich kann eine Schneckenverzahnung, eine Schrägverzahnung oder eine Geradverzahnung aufweisen, die optional kegelförmig ausgebildet sein kann. Der Kopplungsbereich des Kopplungselements kann ausgebildet sein für einen Eingriff mit einer Verzahnung einer Lenkwelle. Der Kopplungsbereich kann eine Schneckenverzahnung, eine Schrägverzahnung oder eine Geradverzahnung aufweisen, die optional kegelförmig ausgebildet sein kann. Das Verzahnungselement kann an dem ersten Ende einen ersten Lagerbereich aufweisen, an den sich der Verzahnungsbereich anschließen kann. Gegenüberliegend zum ersten Lagerbereich kann sich an dem Verzahnungsbereich ein zweiter Lagerbereich anschließen. Der Verzahnungsbereich kann also zwischen dem ersten Lagerbereich und dem zweiten Lagerbereich des Verzahnungselements angeordnet sein. Zwischen dem zweiten Lagerbereich und dem zweiten Ende des Verzahnungselements kann ein Schaftbereich angeordnet sein. Der erste Lagerbereich kann beispielsweise ein Lagersitz für ein Loslager umfassen. Der zweite Lagerbereich kann beispielsweise einen Lagersitz für ein Festlager umfassen oder einen integral bzw. einstückig mit dem Verzahnungselement ausgebildeten Innenring eines Wälzlagers aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Zwischenelement einen inneren Hohlraum auf.
Das Zwischenelement ist vorzugsweise zylinderförmig ausgestaltet, mit einem Querschnitt, der vorzugsweise im Wesentlichen über den gesamten Bereich der Mittellängsachse zwischen einem ersten Endbereich und einem zweiten Endbereich des Zwischenelements einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser umfasst. Das Zwischenelement ist zumindest teilweise im Inneren, vorzugsweise im gesamten Inneren, zwischen dem ersten Endbereich und dem zweiten Endbereich hohl ausgestaltet und weist an den in Richtung der Mittellängsachse gegenüberliegenden Enden jeweils eine Öffnung auf. Dadurch ist ein innerer Hohlraum ausgebildet. Dies ist vorteilhaft, da zum einen die Masse des Zwischenelements und somit das Gesamtgewicht des Lenkritzels erheblich reduziert ist. Des Weiteren können das Verzahnungselement und das Kopplungselement über die beiden seitlichen Öffnungen von dem Zwischenelement aufgenommen werden und teilweise in dem inneren Hohlraum angeordnet werden. Dies ermöglicht ein einfaches Verbinden des Verzahnungselements und des Kopplungselements mit dem Zwischenelement durch ein gezieltes Ineinanderstecken, wobei die Mittellängsachsen der drei Elemente mit der Längsachse der Lenkritzels übereinstimmen. Dadurch, dass die beidseitigen Öffnungen des Zwischenelements durch das Kopplungselement und das Verzahnungselement verschlossen werden, kann vorteilhafterweise verhindert werden, dass Wasser ins Innere des Zwischenelements eindringt. Ein Zwischenelement mit einer im Wesentlichen hohlzylindrischen bzw. rohrförmigen Ausbildung ist ferner gut geeignet zur Übertragung von Drehmomenten, und ist zudem einfach in der Herstellung, insbesondere bei endlosfaserverstärkten Kunststoffen.
Vorzugsweise sind das Verzahnungselement und das Zwischenelement formschlüssig drehfest miteinander verbunden und/oder das Zwischenelement und das Kopplungselement sind formschlüssig drehfest miteinander verbunden.
Mit „formschlüssig drehfest“ ist gemeint, dass der Formschluss zwischen Verzahnungselement und Zwischenelement bzw. zwischen Kopplungselement und Zwischenelement zumindest in der Drehrichtung um die Längsachse (Drehachse) des Lenkritzels wirkt. Des Weiteren können das Verzahnungselement und das Zwischenelement in axialer Richtung fest miteinander verbunden sein und/oder das Zwischenelement und das Kopplungselement können in axialer Richtung fest miteinander verbunden sein, wobei die axiale Fixierung mittels Stoffschluss, Reibschluss und/oder Formschluss erfolgen kann. Im verbundenen Zustand des Lenkritzels kann das zweite Ende des Verzahnungselements in einen der beiden Endbereiche des Zwischenelements, vorzugsweise in den ersten Endbereich des Zwischenelements, eingeführt sein, und dort einen Formschluss aufweisen. Des Weiteren kann eines der beiden Enden des Kopplungselements, die in Richtung der Mittellängsachse des Kopplungselements gegenüberliegen, in den anderen der beiden Endbereiche des Zwischenelements, vorzugsweise in den zweiten Endbereich des Zwischenelements, eingeführt sein, und dort einen Formschluss aufweisen. Unter verbundener Zustand des Lenkritzels ist im Folgenden der Zustand gemeint, wenn das Verzahnungselement, das Zwischenelement und das Kopplungselement miteinander verbunden sind. Der Innendurchmesser des Zwischenelements, insbesondere der Innendurchmesser im ersten und im zweiten Endbereich des Zwischenelements, ist dabei vorzugsweise größer als der Außendurchmesser des Bereichs des Verzahnungselements bzw. des Bereichs des Verbindungselements, der an wenigstens eins der Enden des Verzahnungselements bzw. des Kopplungselements in Richtung der jeweiligen Mittellängsachse angrenzt. Dies ermöglicht ein einfaches Einführen des Verzahnungselements und des Kopplungselements in das Zwischenelement. Vorzugsweise sind der Innendurchmesser und der Außendurchmesser derart gewählt, dass die Innenwandung des Zwischenelements an der Außenwandung des Verzahnungselements und an der Außenwandung des Kopplungselements anliegt und diese gleichzeitig in axialer Richtung überlappt. Dies ermöglicht eine formschlüssige Verbindung der drei Elemente des Lenkritzels in allen Richtungen der zur Längsachse des Lenkritzels bzw. zu den jeweiligen Mittellängsachsen der drei Elemente senkrechten Ebene. Zusätzlich zu der formschlüssigen Verbindung können Verzahnungselement und Zwischenelement und/oder Kopplungselement und Zwischenelement mittels vorstehend beschriebener Verfahren stoffschlüssig und/oder reibschlüssig verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich können in dem Verzahnungselement und/oder in dem Kopplungselement Ausnehmungen, wie beispielsweise Nuten oder Kerben, ausgebildet sein, so dass durch Warmumformen und/oder Aufrollieren Material des Zwischenelements in diese Ausnehmungen gepresst werden können, um dort auszuhärten und eine formschlüssige Verbindung auszubilden.
Vorzugsweise sind das Verzahnungselement und das Zwischenelement über ein erstes Antriebsprofil drehfest miteinander verbunden und/oder das Zwischenelement und das Kopplungselement sind über ein zweites Antriebsprofil drehfest miteinander verbunden.
Im Verbindungsbereich von Verzahnungselement und Zwischenelement kann zumindest das Verzahnungselement oder das Zwischenelement ein Antriebsprofil aufweisen, das im verbundenen Zustand entsprechend mit dem Zwischenelement bzw. dem Verzahnungselement in Eingriff gebracht werden kann. Vorzugsweise weisen sowohl das Verzahnungselement als auch das Zwischenelement im Verbindungsbereich jeweils ein Antriebsprofil auf, die miteinander in Eingriff gebracht werden können bzw. die sich in der Konfiguration entsprechen. Beispielsweise kann die Außenkontur des Verzahnungselement im Verbindungsbereich ein Antriebsprofil aufweisen, und die Innenkontur des Zwischenelements im Verbindungsbereich ein entsprechendes Antriebsprofil aufweisen. Eine umgekehrte Konfiguration ist jedoch auch denkbar. Als Antriebsprofil kann jede Struktur dienen, die eine formschlüssige Übertragung eines Drehmoments zwischen Verzahnungselement und Zwischenelement ermöglicht. Das Antriebsprofil kann entsprechend polygonförmig, sternförmig, schlitzförmig etc., ausgebildet sein. Das Antriebsprofil des Verzahnungselements kann mittels Spanen und/oder Schmieden erzeugt werden. Das Antriebsprofil des Zwischenelements kann ebenfalls mittels Spanen erzeugt werden, kann jedoch auch mittels Umspritzen oder gemeinsamem Aushärten des Materials des Zwischenelements um ein entsprechendes Antriebsprofil des Verzahnungselements erzeugt werden.
Vorzugsweise umfasst das Verzahnungselement an dem zweiten Ende einen Verzahnungselementzapfen, wobei ein erster Endbereich des Zwischenelements eine erste Zapfenaufnahme aufweist, um den Verzahnungselementzapfen aufzunehmen.
Der Verzahnungselementzapfen erstreckt sich entlang der Mittellängsachse des Verzahnungselements und entlang der Längsachse des Lenkritzels im verbundenen Zustand. Das zweite Ende des Verzahnungselements ist das Ende des Verzahnungselements, das im verbundenen Zustand dem Zwischenelement zugewandt ist und mit diesem verbunden ist. Der erste Endbereich des Zwischenelement ist das Ende des Zwischenelements, das im verbundenen Zustand dem Verzahnungselement zugewandt ist und mit diesem verbunden ist. Der Verzahnungselementzapfen umfasst vorzugsweise einen Außendurchmesser, der geringer ist als der Innendurchmesser der ersten Zapfenaufnahme. In anderen Worten ist vorzugsweise der Außendurchmesser des Verzahnungselementzapfens geringer als der Innendurchmesser des ersten Endbereiches des Zwischenelements, der sich entlang der Mittellängsachse des Zwischenelements erstreckt. Auf vorteilhafte Weise kann das Zwischenelement den Verzahnungselementzapfen im Bereich der ersten Zapfenaufnahme aufnehmen und halten, sodass das Verzahnungselement über den Verzahnungselementzapfen mit dem Zwischenelement drehfest verbunden ist. Insbesondere überlappt die Umwandung des gesamten Bereichs der ersten Zapfenaufnahme, also die Innen- und Außenwandung der ersten Zapfenaufnahme, mit dem Verzahnungselementzapfen in axialer Richtung, sodass das Verzahnungselement zumindest teilweise, vorzugsweise im gesamten Bereich des Verzahnungselementzapfens, von der ersten Zapfenaufnahme des Zwischenelements umgeben ist. Zur formschlüssigen Übertragung von Drehmomenten weist der Verzahnungselementzapfen und/oder die erste Zapfenaufnahme vorzugsweise ein Antriebsprofil auf.
Vorzugsweise umfasst der Verzahnungselementzapfen ein polygonförmiges Außenprofil und die erste Zapfenaufnahme ein polygonförmiges Innenprofil.
Das Außenprofil des Verzahnungselementzapfens umfasst über wenigstens einen Teil seines Bereichs in Richtung der Mittellängsachse des Verzahnungselements wenigstens eine Materialerhebung in radialer Richtung und das Innenprofil der Zapfenaufnahme umfasst über wenigstens einen Teil seines Bereichs in Richtung der Mittellängsachse des Zwischenelements wenigstens eine Materialvertiefung in radialer Richtung. Vorzugsweise weist die wenigstens eine Materialerhebung des Verzahnungselementzapfens eine Höhe auf, die mit der Tiefe der wenigstens einen Materialvertiefung der Zapfenaufnahme übereinstimmt. Die wenigstens eine Materialerhebung kann beispielsweise in Form einer Rändelung und/oder in Form eines Noppens ausgestaltet sein, wobei sich die wenigstens eine Materialerhebung über einen Bereich des Verzahnungselementzapfens in Richtung der Mittellängsachse oder quer zur Mittellängsachse erstreckt. Vorzugsweise greift die wenigstens eine Materialerhebung des Verzahnungszapfens mit der wenigstens einen Materialvertiefung im verbundenen Zustand des Lenkritzels, wenn der Verzahnungselementzapfen in die Zapfenaufnahme des Zwischenelements eingeführt ist, ein. Dies ist vorteilhaft, da der Verzahnungselementzapfen in die erste Zapfenaufnahme eingeführt und drehfest befestigt werden kann. Die Verdrehfestigkeit wird durch die polygonförmige Ausgestaltung des Außenprofils des Verzahnungselementzapfen bzw. des Innenprofils der ersten Zapfenaufnahme zwischen dem Verzahnungselement und dem Zwischenelement auf vorteilhafte Weise verbessert.
Vorzugsweise umfasst das Kopplungselement einen Kopplungselementzapfen, wobei ein zweiter Endbereich des Zwischenelements eine zweite Zapfenaufnahme aufweist, um den Kopplungselementzapfen aufzunehmen.
Der Kopplungselementzapfen ist an dem Ende des Kopplungselements angeordnet, das im verbundenen Zustand dem Zwischenelement zugewandt ist und mit diesem verbunden ist. Der zweite Endbereich des Zwischenelements ist in Richtung der Mittellängsachse gegenüber von dem ersten Endbereich des Zwischenelements angeordnet. In anderen Worten ist der zweite Endbereich des Zwischenelement das Ende des Zwischenelements, das im verbundenen Zustand dem Kopplungselement zugewandt ist und mit diesem verbunden ist. Der Kopplungselementzapfen erstreckt sich entlang der Mittellängsachse des Kopplungselements und entlang der Längsachse des Lenkritzels im verbundenen Zustand. Der Kopplungselementzapfen umfasst vorzugsweise einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser der zweiten Zapfenaufnahme. In anderen Worten ist der Außendurchmesser des Kopplungselementzapfens vorzugsweise geringer als der Innendurchmesser des zweiten Endbereiches des Zwischenelements, der sich entlang der Mittellängsachse des Zwischenelements erstreckt. Dadurch kann auf vorteilhafte Weise der Aufnahmebereich des Zwischenelements den Kopplungselementzapfen aufnehmen und halten, sodass das Kopplungselement über den Kopplungselementzapfen mit dem Zwischenelement drehfest verbunden ist. Insbesondere überlappt die Umwandung des gesamten Bereichs der zweiten Zapfenaufnahme mit dem Kopplungselementzapfen in axialer Richtung, sodass das Kopplungselement zumindest teilweise, vorzugsweise im Bereich des Kopplungselementzapfens, von der zweiten Zapfenaufnahme des Zwischenelements umgeben ist. Zur formschlüssigen Übertragung von Drehmomenten weist der Kopplungselementzapfen und/oder die zweite Zapfenaufnahme vorzugsweise ein Antriebsprofil auf.
Vorzugsweise umfasst der Kopplungselementzapfen ein polygonförmiges Außenprofil, wobei die zweite Zapfenaufnahme des Zwischenelements ein polygonförmiges Innenprofil umfasst.
Das Außenprofil des Kopplungselementzapfen umfasst über wenigstens einen Teil seines Bereichs in Richtung der Mittellängsachse des Kopplungselements wenigstens eine Materialerhebung in radialer Richtung und das Innenprofil der zweiten Zapfenaufnahme umfasst über wenigstens einen Teil seines Bereichs in Richtung der Mittellängsachse des Zwischenelements wenigstens eine Materialvertiefung in radialer Richtung. Vorzugsweise weist die wenigstens eine Materialerhebung des Kopplungselementzapfens eine Höhe auf, die mit der Tiefe der wenigstens einen Materialvertiefung der Zapfenaufnahme übereinstimmt. Die wenigstens eine Materialerhebung des Kopplungselementzapfens kann beispielsweise in Form einer Rändelung und/oder in Form eines Noppens ausgestaltet sein, wobei sich die wenigstens eine Materialerhebung über einen Bereich des Kopplungselementzapfens in Richtung der Mittellängsachse oder quer zur Mittellängsachse erstreckt. Vorzugsweise greift die wenigstens eine Materialerhebung des Kopplungselementzapfens mit der wenigstens einen Materialvertiefung im zusammengesetzten Zustand des Lenkritzels, wenn der Kopplungselementzapfen in die zweite Zapfenaufnahme des Zwischenelements eingeführt ist, ein. Dies ist vorteilhaft, da der Kopplungselementzapfen in die zweite Zapfenaufnahme eingeführt und drehfest befestigt werden kann. Die Verdrehfestigkeit zwischen dem Kopplungselement und dem Zwischenelement wird durch die polygonförmige Ausgestaltung des Außenprofils des Kopplungselementzapfen bzw. des Innenprofils der zweiten Zapfenaufnahme auf vorteilhafte Weise verbessert.
Vorzugsweise umfasst das Verzahnungselement einen Innenring eines Wälzlagers, wobei der Innenring des Wälzlagers einstückig mit dem Verzahnungselement ausgebildet ist.
Der Innenring ist vorzugsweise beanstandet von dem ersten Ende und beanstandet von dem zweiten Ende des Verzahnungselements angeordnet. Vorzugsweise ist der Abstand des Innenrings zum zweiten Ende des Verzahnungselements geringer als der Abstand des Innenrings zum ersten Ende des Verzahnungselements, jeweils in Richtung der Mittellängsachse gesehen. So kommt die Außenwandung des ersten Endbereichs des Zwischenelements nicht in Kontakt mit dem Innenring im verbundenen Zustand des Lenkritzels. Mit anderen Worten, das Zwischenelement liegt im verbundenen Zustand des Lenkritzels nicht am Innenring des Wälzlagers an. Durch die einstückige Ausgestaltung des Verzahnungselements und des Innenrings des Wälzlagers, wird das Wälzlager sicher und fest an dem Lenkritzel gehalten und infolgedessen, wird der Lenkritzel sicher und fest mit einer Zahnstange verbunden. Das Zwischenelement muss daher keine Haltefunktion für den Innenring des Wälzlagers erfüllen, so dass sich sowohl für das Zwischenelement als auch für das Verzahnungselement vorteilhafterweise mehr Freiheiten bei der Ausgestaltung ergeben.
Vorzugsweise sind das Kopplungselement und das Zwischenelement verklebt und/oder das Zwischenelement und das Verzahnungselement sind verklebt.
Insbesondere sind die erste Zapfenaufnahme im ersten Endbereich des Zwischenelements mit dem Verzahnungselementzapfen und/oder die zweite Zapfenaufnahme im zweiten Endbereich des Zwischenelements mit dem Kopplungselementzapfen stoffschlüssig verbunden. Dies verhindert ein ungewolltes Lösen des Verzahnungselements und des Kopplungselements von dem Zwischenelement und verbessert die Festigkeit und Belastbarkeit des Lenkritzels. Gemäß der vorliegenden Beschreibung umfasst „verklebt“ auch einen Zustand, in dem das Material des Zwischenelements in einem Werkzeug zusammen mit dem Kopplungselement bzw. dem Verzahnungselement ausgehärtet wurde bzw. umspritzt wurde.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnungen erläutert, wobei

1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lenkritzels zeigt, wobei das Verzahnungselement, das Zwischenelement und das Kopplungselement nicht miteinander verbunden sind, und wobei das Verzahnungselement einen integral bzw. einstückig ausgebildeten Innenring eines Wälzlagers umfasst,
2 eine perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels aus 1 zeigt, wobei das Verzahnungselement, das Zwischenelement und das Kopplungselement miteinander verbunden sind,
3 eine Schnittansicht des Lenkritzels aus 2 zeigt, bei dem das Verzahnungselement, das Zwischenelement und das Kopplungselement miteinander verbunden sind,
4 eine Schnittansicht des Verzahnungselements des Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lenkritzels zeigt, wobei der zweite Lagerbereich des Verzahnungselements einen Lagersitz für ein Festlager umfasst.

Zunächst wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ein Ausführungsbeispiel eines Lenkritzels erläutert, bei dem das Verzahnungselement einen integral bzw. einstückig ausgebildeten Innenring eines Wälzlagers umfasst.
Wie den 1 und 2 zu entnehmen ist, umfasst das Lenkritzel 1 des Ausführungsbeispiels ein Verzahnungselement 3, ein Zwischenelement 5 und ein Kopplungselement 7, die sich jeweils entlang einer Mittellängsachse 9, 11, 13 erstrecken. Das Verzahnungselement 3 erstreckt sich entlang der ersten Mittellängsachse 9, das Zwischenelement erstreckt sich entlang der zweiten Mittellängsachse 11 und das Kopplungselement erstreckt sich entlang der dritten Mittellängsachse 13. Das Verzahnungselement 3 und das Kopplungselement 7 sind mit dem Zwischenelement 5 verbindbar, wobei im verbundenen Zustand die Längsachse 15 des Lenkritzels mit den Mittellängsachsen 9, 11, 13 des Verzahnungselements 3, des Zwischenelements 5 und des Kopplungselements 7 übereinstimmen. Das Zwischenelement 5 ist zwischen dem Verzahnungselement 3 und dem Kopplungselement 7 angeordnet und verbindet diese drehfest miteinander.
Das Verzahnungselement 3 erstreckt sich entlang der ersten Mittellängsachse 9 zwischen einem ersten Ende 17 und einem gegenüberliegenden zweiten Ende 19. Das Verzahnungselement 3 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet. An das erste Ende 17 grenzt ein erster Lagerbereich 21 an, die einen senkrecht zur ersten Mittellängsachse 9 gesehen kreisförmigen Querschnitt hat und konzentrisch um die erste Mittellängsachse 9 ausgebildet ist. Der erste Lagerbereich 21 umfasst einen Außendurchmesser, der geringer ist als der Außendurchmesser eines Verzahnungsbereichs 23 des Verzahnungselements 3, der zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 17, 19 angeordnet ist, um mit einer Zahnstange einzugreifen. Der Verzahnungsbereich 23 grenzt unmittelbar an den ersten Lagerbereich 21 in Richtung der ersten Mittellängsachse 9 an und weist ebenfalls einen senkrecht zur ersten Mittellängsachse 9 gesehen kreisförmigen Querschnitt auf.
Angrenzend an das zweite Ende 19 weist das Verzahnungselement 3 einen Verzahnungselementzapfen 25 auf, der einen senkrecht zur ersten Mittellängsachse 9 gesehenen polygonförmigen Querschnitt hat und sich entlang der ersten Mittellängsachse 9 an dem zweiten Ende 19 erstreckt. Der Verzahnungselementzapfen 25 weist ein polygonförmiges Außenprofil auf. Das Außenprofil des Verzahnungselementzapfens 25 weist wenigstens eine radiale Materialerhebung 27, vorzugsweise eine Vielzahl von radialen Materialerhebungen 27, auf, die sich um die gesamte Außenwandung 29 des Verzahnungselementzapfens 25 herum erstrecken. Die wenigstens eine Materialerhebung 27 kann beispielsweise in Form einer Rändelung und/oder in Form eines Noppens, ausgestaltet sein, die sich über einen Teilbereich des Verzahnungelementzapfens 25, bevorzugt über den gesamten Bereich des Verzahnungselementzapfens 25 in Richtung der ersten Mittellängsachse 9 oder quer zur ersten Mittellängsachse 9 erstreckt. Es ist auch denkbar, dass der Verzahnungselementzapfen 25 wenigstens eine radiale Materialvertiefung aufweist, vorzugsweise eine Vielzahl von radialen Materialvertiefungen, die sich um die gesamte Außenwandung 29 herum in Richtung der ersten Mittellängsachse 9 erstrecken. Der Verzahnungselementzapfen 25 weist mit der wenigstens einen Materialerhebung 27 einen Außendurchmesser 31 relativ zur ersten Mittellängsachse 9 auf, der geringer ist als der Außendurchmesser des Verzahnungsbereichs 23.
Das Zwischenelement 5 erstreckt sich entlang der zweiten Mittellängsachse 11 zwischen einem ersten Endbereich 33 und einem gegenüberliegenden zweiten Endbereich 35. Das Zwischenelement 5 ist zylindrisch ausgestaltet mit einem senkrecht zur zweiten Mittellängsachse 11 gesehen kreisförmigen Querschnitt mit einem Außendurchmesser, der relativ zur gesamten zweiten Mittellängsachse 11 zwischen dem ersten und zweiten Endbereich 33, 35 und im ersten und zweiten Endbereich 33, 35 gleich groß ist. Der erste Endbereich 33 ist vorzugsweise identisch zum zweiten Endbereich 35 ausgestaltet. Wie 3 zeigt, weist das Zwischenelement 5 zwischen dem ersten und zweiten Endbereich 33, 35 vorzugsweise einen inneren Hohlraum 36 auf, der im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.
Der erste Endbereich 33 des Zwischenelements 5 weist eine erste Zapfenaufnahme 37 auf, der ausgestaltet ist, um den Verzahnungselementzapfen 25 des Verzahnungselements 3 aufzunehmen. Die erste Zapfenaufnahme 37 weist ein Innenprofil auf, das polygonförmig ausgestaltet ist. Das Innenprofil weist wenigstens eine radiale Materialvertiefung 39, vorzugsweise eine Vielzahl von radialen Materialvertiefungen 39, auf, die sich um die gesamte Innenwandung 41 der ersten Zapfenaufnahme 37 herum in Richtung der zweiten Mittellängsachse 11 erstrecken. Die wenigstens eine Materialvertiefung 39 kann beispielsweise in Form einer Nut und/oder einer Rille ausgestaltet sein, die sich über einen Teilbereich der ersten Zapfenaufnahme 37, bevorzugt über den gesamten Bereich der ersten Zapfenaufnahme 37 in Richtung der zweiten Mittellängsachse 11 oder quer zur zweiten Mittellängsachse 11 erstreckt. Es ist auch denkbar, dass die erste Zapfenaufnahme 37 wenigstens eine radiale Materialerhebung aufweist, vorzugsweise eine Vielzahl von radialen Materialerhebungen, die sich um die gesamte Innenwandung 41 der ersten Zapfenaufnahme 37 herum in Richtung der zweiten Mittellängsachse 11 erstrecken. Die erste Zapfenaufnahme 37 weist mit der wenigstens einen Materialvertiefung 39 einen Innendurchmesser 42 relativ zur zweiten Mittellängsachse 11 auf, der mit dem Außendurchmesser 31 des Verzahnungselementzapfens 25 übereinstimmt.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine Materialvertiefung 39 der ersten Zapfenaufnahme 37 ein Abbild der wenigstens einen Materialerhebung 27 des Verzahnungselementzapfens 25 in einem Querschnitt quer zur Längsachse des Lenkritzels 1, sodass die wenigstens eine Materialerhebung 27 mit der wenigstens einen Materialvertiefung 39 eingreift, wenn der Verzahnungselementzapfen 25 von der ersten Zapfenaufnahme 37 aufgenommen wird, um das Verzahnungselement 3 mit dem ersten Endbereich 33 des Zwischenelements 5 zu verbinden. Weiter vorzugsweise weist der Bereich, über den sich die wenigstens eine Materialvertiefung 39 in Richtung oder quer zur zweiten Mittellängsachse 11 des Zwischenelements 5 erstreckt, eine Länge auf, die größer als die Länge oder gleich der Länge des Bereichs ist, über den sich die wenigstens eine Materialerhebung 27 in Richtung oder quer zur zweiten Mittellängsachse 9 des Verzahnungselements 3 erstreckt.
Der zweite Endbereich 35 des Zwischenelements 5 weist eine zweite Zapfenaufnahme 43 auf, die bevorzugt identisch zur ersten Zapfenaufnahme 37 ausgestaltet ist, um einen Kopplungselementzapfen 45 des Kopplungselements 7 aufzunehmen. Die zweite Zapfenaufnahme 43 weist ein Innenprofil auf, das polygonförmig ausgestaltet ist. Das Innenprofil der zweiten Zapfenaufnahme 43 weist wenigstens eine radiale Materialvertiefung 47, vorzugsweise eine Vielzahl von radialen Materialvertiefungen 47, auf, die sich um die gesamte Innenwandung 49 der zweiten Zapfenaufnahme 43 herum in Richtung der zweiten Mittellängsachse 11 erstreckt. Die wenigstens eine Materialvertiefung 47 kann beispielsweise in Form einer Nut und/oder einer Rille ausgestaltet sein, die sich über einen Teilbereich der zweiten Zapfenaufnahme 43, bevorzugt über den gesamten Bereich der zweiten Zapfenaufnahme 43 in Richtung der zweiten Mittellängsachse 11 oder quer zur zweiten Mittellängsachse 11 erstreckt. Es ist auch denkbar, dass die zweite Zapfenaufnahme 43 wenigstens eine radiale Materialerhebung aufweist, vorzugsweise eine Vielzahl von radialen Materialerhebungen, die sich um die gesamte Innenwandung 49 der zweiten Zapfenaufnahme 43 herum in Richtung der zweiten Mittellängsachse 11 erstreckt.
Das Kopplungselement 7 erstreckt sich entlang der dritten Mittellängsachse 13 zwischen einem ersten Ende 51 und einem gegenüberliegenden zweiten Ende 53. Das Kopplungselement 7 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet. An das erste Ende 51 grenzt ein Kopplungsbereich 55 an, der einen senkrecht zur dritten Mittellängsachse 13 gesehen kreisförmigen Querschnitt hat und zur Kopplung mit einer Lenkwelle ausgestaltet ist.
Angrenzend an das zweite Ende 53 weist das Kopplungselement 7 einen Kopplungselementzapfen 45 auf, der einen senkrecht zur dritten Mittellängsachse 11 gesehen polygonförmigen Querschnitt hat und sich entlang der dritten Mittellängsachse 11 zwischen dem Kopplungsbereich 55 und dem zweiten Ende 53 erstreckt. Der Kopplungselementzapfen 57 ist vorzugsweise identisch zum Verzahnungselementzapfen 25 ausgestaltet.
Der Kopplungselementzapfen 45 weist ein polygonförmiges Außenprofil auf. Das Außenprofil des Kopplungselementzapfens 45 weist wenigstens eine radiale Materialerhebung 59, vorzugsweise eine Vielzahl von radialen Materialerhebungen 59, auf, die sich um die gesamte Außenwandung 61 des Kopplungselementzapfens 45 herum erstrecken. Die wenigstens eine Materialerhebung 59 kann beispielsweise in Form einer Rändelung und/oder in Form eines Noppens ausgestaltet sein, die sich über einen Teilbereich des Kopplungselementzapfens 45, bevorzugt über den gesamten Bereich des Kopplungselementzapfens 45 in Richtung der dritten Mittellängsachse 13 oder quer zur dritten Mittellängsachse 13 erstreckt. Es ist auch denkbar, dass der Kopplungselementzapfen 45 wenigstens eine radiale Materialvertiefung aufweist, vorzugsweise eine Vielzahl von radialen Materialvertiefungen, die sich um die gesamte Außenwandung 61 herum in Richtung der dritten Mittellängsachse 13 erstrecken. Der Kopplungselementzapfen 45 weist mit der wenigstens einen Materialerhebung 59 einen Außendurchmesser relativ zur dritten Mittellängsachse 13 auf, der geringer ist als der Außendurchmesser des an den Kopplungselementzapfen 45 angrenzenden Kopplungsbereichs 55.
Die zweite Zapfenaufnahme 43 weist mit der wenigstens einen Materialvertiefung 47 einen Innendurchmesser relativ zur zweiten Mittellängsachse 11 auf, der mit dem Außendurchmesser des Kopplungselementzapfens 45 übereinstimmt. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Materialvertiefung 47 der zweiten Zapfenaufnahme 43 ein Abbild der wenigstens einen Materialerhebung 59 des Kopplungselementzapfens 45 in einem Querschnitt quer zur Längsachse des Lenkritzels 1, sodass die wenigstens eine Materialerhebung 59 mit der wenigstens einen Materialvertiefung 47 eingreift, wenn der Kopplungselementzapfen 45 von der zweiten Zapfenaufnahme 43 aufgenommen wird, um das Kopplungselement 7 mit dem zweiten Endbereich 35 des Zwischenelements 5 zu verbinden. Weiter vorzugsweise weist der Bereich, über den sich die wenigstens eine Materialvertiefung 47 in Richtung oder quer zur zweiten Mittellängsachse 11 des Zwischenelements 5 erstreckt eine Länge auf, die größer als die Länge oder gleich der Länge des Bereichs ist, über den sich die wenigstens eine Materialerhebung 59 in Richtung oder quer zur dritten Mittellängsachse 13 des Kopplungselements 7 erstreckt.
Das Lenkritzel 1 umfasst somit ein erstes und ein zweites Antriebsprofil 63, 65, wobei über das erste Antriebsprofil 63 der Verzahnungselementzapfen 25 von der ersten Zapfenaufnahme 37 des Zwischenelements 5 aufgenommen wird und das Verzahnungselement 3 mit dem Zwischenelement 5 drehfest miteinander verbunden wird. Des Weiteren wird über das zweite Antriebsprofil 65 der Kopplungselementzapfen 45 von der zweiten Zapfenaufnahme 43 des Zwischenelements 5 aufgenommen und das Kopplungselement 7 mit dem Zwischenelement 5 drehfest verbunden. Das Zwischenelement 5 ist mit dem Verzahnungselement 3 über das erste Antriebsprofil 63 formschlüssig drehfest miteinander verbunden. Das Zwischenelement 5 ist weiterhin über das zweite Antriebsprofil 65 mit dem Kopplungselement 7 formschlüssig drehfest miteinander verbunden. Das Zwischenelement 5 ist dabei vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Faserverbundkunststoff, bevorzugt aus einem glasfaserverstärkten oder carbonfaserverstärkten Kunststoff, gefertigt, wobei das Verzahnungselement 3 und das Kopplungselement 7 vorzugsweise aus einem anderen Werkstoff, vorzugsweise einem metallischen Werkstoff, beispielsweise Stahl, gefertigt sind. Weiter vorzugsweise ist das Zwischenelement 5 mit dem Verzahnungselement 3 und dem Kopplungselement 7 jeweils im Bereich des ersten Antriebsprofils 63 bzw. des zweiten Antriebsprofils 65 verklebt.
Wie den 1 bis 3 zu entnehmen ist, umfasst das Verzahnungselement 3 einen Innenring 67 mit einem Wälzlager 69, über welches das Lenkritzel 1 im Gehäuse eines Lenkgetriebes gelagert werden kann. Der Innenring 67 des Wälzlagers 69 ist vorzugsweise in einem zweiten Lagerbereich 68 zwischen dem Verzahnungsbereich 23 und einem Schaftbereich 24, der an den Verzahnungselementzapfen 25 in Richtung der Mittellängsachse 9 angrenzt, angeordnet. Der Schaftbereich 24 erstreckt sich vorzugsweise zylindrisch um die Mittellängsachse 9. Der Innenring 67 des Wälzlagers 69 ist einstückig mit dem Verzahnungselement 3, insbesondere einstückig mit dem zweiten Lagerbereich 68 des Verzahnungselements 3, ausgebildet. Es umgibt das Verzahnungselement 3 dadurch in einem Bereich, der beanstandet von dem ersten und zweiten Ende 17, 19 des Verzahnungselements 3 ist bzw. beabstandet von dem ersten Lagerbereich 21 und dem Verzahnungselementzapfen 25 ist. Der Innenring 67 weist einen senkrecht zur ersten Mittellängsachse 9 gesehen kreisförmigen Querschnitt auf und ist konzentrisch um die erste Mittellängsachse 9 ausgebildet. In Richtung der ersten Mittellängsachse 9, also in axialer Richtung, umfasst der Innenring 67 eine erste Materialerhebung 71 und eine zweite Materialerhebung 73, die in axialer Richtung beabstandet zueinander um das Verzahnungselement herum in radialer Richtung vorstehen, sodass eine Wälzkörperführung ausgebildet wird, welche die Wälzkörper zwischen der ersten und zweiten Materialerhebung 71, 73 hält und führt. Des Weiteren ist ein Außenring 75 vorgesehen, der die Wälzkörper umgibt, sodass die Wälzkörper zwischen dem Innenring 67 und dem Außenring 75 gehalten werden. Der Außenring 75 weist einen Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser des Innenrings 67.
In der 4 ist das Verzahnungselement 3' des Ausführungsbeispiels eines Lenkritzels gezeigt, bei dem der zweite Lagerbereich 68 einen Lagersitz 77, vorzugsweise einen Lagersitz 77 für ein Festlager, umfasst. Das Verzahnungselement 3' weist somit anstelle des Innenrings 67 und dessen Materialerhebungen 71, 73 den Lagersitz 77 im zweiten Lagerbereich 68 auf, der beanstandet von dem ersten und zweiten Ende 17, 19 des Verzahnungselements 3 ist bzw. beabstandet von dem ersten Lagerbereich 21 und dem Verzahnungselementzapfen 25 ist und ausgestaltet ist, um ein handelsübliches Wälzlager 69', im vorliegenden Fall ein Kugellager 69', mit Innenring 67' und Außenring 75', aufzunehmen, wobei der Innenring 67' nicht integral bzw. nicht einstückig mit dem Verzahnungselement 3' ausgebildet ist.
Das Kugellager 69' kann zwischen dem Verzahnungsbereich 23 und dem Schaftbereich 24 angeordnet werden und insbesondere mit einem Quetschring 79, einem Sicherungsring oder mittels einer Schraubverbindung gesichert werden. Der Quetschring 79 ist vorzugsweise angrenzend an den Innenring 67' in Richtung des zweiten Endes 19 des Verzahnungselements 3' angeordnet. Das handelsübliche Kugellager 69' kann ausgehend vom zweiten Ende 19 des Verzahnungselements 3' in axialer Richtung entlang der Längsachse 9 um das Verzahnungselement 3' herum in Richtung des ersten Endes 17 geführt werden und auf den Lagersitz 77 gepresst werden, wobei der Innenring 67' mit einer ersten Seite an eine seitliche Materialerhebung 81 des Lagersitzes 77 angrenzt bzw. anliegt. Die seitliche Materialerhebung 81 erstreckt sich in Umfangsrichtung des Verzahnungselements 3' um das Verzahnungselement 3' herum und ist vorzugsweise integral bzw. einstückig mit dem Verzahnungselement 3' ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, dass die seitliche Materialerhebung 81 nicht integral bzw. nicht einstückig mit dem Verzahnungselement 3' ausgebildet ist, sondern beispielsweise mit dem Verzahnungelement 3' verpresst oder verklebt ist.
Wenn das Kugellager 69' auf den Lagersitz 77 aufgesetzt bzw. aufgepresst ist, kann der Quetschring 79 ebenfalls von dem zweiten Ende 19 des Verzahnungselements 3' ausgehend in axialer Richtung entlang der Längsache 9 in Richtung des ersten Endes 17 geführt werden, bis er an eine der ersten Seite des Innenrings 67' gegenüberliegenden Seite des Kugellagers 69' angrenzt bzw. anliegt. Dies ist vorteilhaft, da das Kugellager 69' nicht nur durch die seitliche Materialerhebung 81 in axialer Richtung in Richtung des ersten Endes 17 des Verzahnungselements 3' gesichert ist, sondern zusätzlich durch den Quetschring 79 auch in Richtung des zweiten Endes 19 des Verzahnungselements 3'. Der Lagersitz 77 erstreckt sich somit vorzugsweise über einen axialen Bereich in Richtung der Längsachse 9 und wird vorzugsweise in axialer Richtung durch die seitliche Materialerhebung 81 an der ersten Seite des Innerings 67' begrenzt bzw. gesichert. Weiter vorzugsweise kann der Lagersitz 77 in axialer Richtung durch den Quetschring 79 an der der ersten Seite des Innenrings 67' gegenüberliegenden Seite begrenzt und somit zusätzlich gesichert werden.
Durch die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird durch das drehfeste Verbinden des Zwischenelements 5 mit dem Verzahnungselement 3 und mit dem Kopplungselement 7 über das erste und das zweite Antriebsprofil 63, 65 auf einfache Weise eine Übertragung von hohen Drehmomenten trotz des Einsatzes von Kunststoffmaterial ermöglicht. Das Zwischenelement 5 kann zusätzlich auf einfache Weise mit dem Verzahnungselement 3 und dem Kopplungselement 7 verklebt werden. Somit ist ein Lenkritzel 1 mit geringem Gewicht auf einfache Weise herstellbar, ohne dass die Festigkeit des Lenkritzels 1 eingeschränkt wird.
Bezugszeichenliste

1: Lenkritzel
3, 3': Verzahnungselement
5: Zwischenelement
7: Kopplungselement
9: Erste Mittellängsachse des Verzahnungselements
11: Zweite Mittellängsachse des Zwischenelements
13: Dritte Mittellängsachse des Kopplungselements
15: Längsachse des Lenkritzels
17: Erstes Ende des Verzahnungselements
19: Zweites Ende des Verzahnungselements
21: erster Lagerbereich
23: Verzahnungsbereich
24: Schaftbereich
25: Verzahnungselementzapfen
27: Materialerhebung des Verzahnungselementzapfens
29: Außenwandung des Verzahnungselementzapfens
31: Außendurchmesser des Verzahnungselementzapfens
33: Erster Endbereich des Zwischenelements
35: Zweiter Endbereich des Zwischenelements
36: Innerer Hohlraum
37: Erste Zapfenaufnahme
39: Materialvertiefung der ersten Zapfenaufnahme
41: Innenwandung der ersten Zapfenaufnahme
42: Innendurchmesser der ersten Zapfenaufnahme
43: Zweite Zapfenaufnahme
45: Kopplungselementzapfen
47: Materialvertiefung der zweiten Zapfenaufnahme
49: Innenwandung der zweiten Zapfenaufnahme
51: Erstes Ende des Kopplungselements
53: Zweites Ende des Kopplungselements
55: Kopplungsbereich
59: Materialerhebung des Kopplungselementzapfens
61: Außenwandung des Kopplungselementzapfens
63: Erstes Antriebsprofil
65: Zweites Antriebsprofil
67,67': Innenring
68: zweiter Lagerbereich
69,69': Wälzlager
71: Erste Materialerhebung des Innenrings
73: Zweite Materialerhebung des Innenrings
75,75': Außenring
77: Lagersitz
79: Quetschring
81: Seitliche Materialerhebung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7478822 B1 [0002]
DE 102011079274 A1 [0003]

Claims

Lenkritzel (1), insbesondere zur Kopplung einer Lenkwelle und einer Zahnstange eines Kraftfahrzeugs, umfassend: ein Verzahnungselement (3) mit einem ersten und einem gegenüberliegenden zweiten Ende (17, 19), wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Ende (17, 19) ein Verzahnungsbereich (21) ausgebildet ist zum Eingriff mit einer Zahnstange, ein Kopplungselement (7) mit einem Kopplungsbereich (55) zum Koppeln an eine Lenkwelle, wobei ein Zwischenelement (5) zwischen dem Verzahnungselement (3) und dem Kopplungselement (7) angeordnet ist, wobei das Zwischenelement (5) das Verzahnungselement (3) und das Kopplungselement (7) drehfest miteinander verbindet und wobei das Zwischenelement (5) aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Faserverbundkunststoff, ausgebildet ist.
Lenkritzel (1) nach Anspruch 1, wobei das Zwischenelement (5) einen inneren Hohlraum (36) aufweist.
Lenkritzel (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verzahnungselement (3) und das Zwischenelement (5) formschlüssig drehfest miteinander verbunden sind und/oder wobei das Zwischenelement (3) und das Kopplungselement (7) formschlüssig drehfest miteinander verbunden sind.
Lenkritzel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verzahnungselement (3) und das Zwischenelement (5) über ein erstes Antriebsprofil (63) drehfest miteinander verbunden sind und/oder wobei das Zwischenelement (5) und das Kopplungselement (7) über ein zweites Antriebsprofil (65) drehfest miteinander verbunden sind.
Lenkritzel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verzahnungselement (3) an dem zweiten Ende (19) einen Verzahnungselementzapfen (25) umfasst, wobei ein erster Endbereich (33) des Zwischenelements (5) eine erste Zapfenaufnahme (37) aufweist, um den Verzahnungselementzapfen (25) aufzunehmen.
Lenkritzel (1) nach Anspruch 5, wobei der Verzahnungselementzapfen (25) ein polygonförmiges Außenprofil umfasst und wobei die erste Zapfenaufnahme (37) ein polygonförmiges Innenprofil umfasst.
Lenkritzel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kopplungselement (7) einen Kopplungselementzapfen (45) umfasst, wobei ein zweiter Endbereich (35) des Zwischenelements (5) eine zweite Zapfenaufnahme (43) aufweist, um den Kopplungselementzapfen (45) aufzunehmen.
Lenkritzel nach Anspruch 7, wobei der Kopplungselementzapfen (45) ein polygonförmiges Außenprofil umfasst und wobei die zweite Zapfenaufnahme (43) des Zwischenelements (5) ein polygonförmiges Innenprofil umfasst.
Lenkritzel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verzahnungselement (3) einen Innenring (67) eines Wälzlagers (69) umfasst und wobei der Innenring (67) des Wälzlagers (69) einstückig mit dem Verzahnungselement (3) ausgebildet ist.
Lenkritzel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kopplungselement (7) und das Zwischenelement (5) verklebt sind und/oder wobei das Zwischenelement (5) und das Verzahnungselement (3) verklebt sind.