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Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs.
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Stand der Technik
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Elektrische, hydraulische oder elektrohydraulische Lenkunterstützungen, insbesondere für Nutzfahrzeuge, weisen in der Regel eine Getriebeeingangswelle und eine Getriebeausgangswelle auf. Diese Servolenkungen wandeln eine Rotationsbewegung einer Lenkspindel in eine Linearbewegung, die beispielsweise elektrisch und/oder hydraulisch verstärkt werden kann. Die Getriebeeingangswelle ist hierbei an einem ersten axialen Endabschnitt mit der Lenkspindel verbindbar und an einem zweiten axialen Endabschnitt mit der Getriebeausgangswelle verbunden.
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Des Weiteren ist in der Regel in einem in der Getriebeeingangswelle ausgebildeten Hohlraum ein Drehstab angeordnet, welcher die Getriebeeingangswelle mit der Getriebeausgangswelle verbindet und eine Relativbewegung der Getriebeeingangswelle zur Getriebeausgangswelle ermöglicht. Eine Drehmomentübertragung wird herkömmlicherweise durch ein Sperrglied ermöglicht, welches eine mechanische Verbindung zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle ist.
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DE 10 2013 105 219 A1 offenbart ein Lenkgetriebe für ein Lenksystem eines Fahrzeugs umfassend eine Abtriebswelle zur Drehmomentübertragung von einer Eingangswelle zu einem Lenkgestänge des Lenksystems, einen Flügel zur Erzeugung eines Drehmoments, wobei der Flügel fest mit der Abtriebswelle verbunden ist, und ein Kolbengehäuse mit einer ersten Kolbenkammer und einer zweiten Kolbenkammer, wobei der Flügel die erste Kolbenkammer von der zweiten Kolbenkammer abtrennt, und wobei sich der Flügel innerhalb des Kolbengehäuses bewegen kann, und wobei durch Befüllen der ersten und/oder der zweiten Kolbenkammer eine Kraft auf einen Flügel erzeugt wird, die zu dem Drehmoment führt, wobei das Drehmoment auf die Abtriebswelle übertragen wird.
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Herkömmlicherweise muss die Getriebeeingangswelle eine bestimmte Formgebung aufweisen, um eine effektive Drehmomentübertragung zwischen der Lenkspindel und der Getriebeausgangswelle zu ermöglichen. Die hierfür erforderlichen mechanischen Schnittstellen zwischen Getriebeeingangswelle und Lenkspindel sowie zwischen Getriebeeingangswelle und Getriebeausgangswelle bedingen jedoch einen hohen Herstellungsaufwand aufgrund einer komplexen Geometrie sowie hohen Anforderungen an eine Materialfestigkeit der Getriebeeingangswelle, was ebenfalls hohe Herstellungskosten verursacht.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Lenkgetriebe bereitzustellen, welches eine einfache Geometrie aufweist, einfach und kostengünstig herstellbar ist und eine hohe Materialfestigkeit aufweist.
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Die Aufgabe wird mit einem Lenkgetriebe für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Lenkgetriebe für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle, wobei die Getriebeeingangswelle an einem ersten axialen Endabschnitt mit einer Lenkspindel verbindbar und an einem zweiten axialen Endabschnitt mit der Getriebeausgangswelle verbunden ist, wobei die Getriebeeingangswelle eine in Axialrichtung kontinuierlich ausgebildete Außenverzahnung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, ein von der Lenkspindel auf die Getriebeeingangswelle ausgeübtes Drehmoment auf die Getriebeausgangswelle zu übertragen.
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Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, durch Ausbilden der Getriebeeingangswelle mit der in Axialrichtung kontinuierlich ausgebildeten Außenverzahnung eine geometrisch einfache Getriebeeingangswelle bereitzustellen, welche insbesondere an jeweiligen Endabschnitten ein gleiches Profil aufweist, sodass die Drehmomentübertragung von der Lenkspindel auf die Getriebeeingangswelle und von der Getriebeeingangswelle auf die Getriebeausgangswelle mittels der Außenverzahnung der Getriebeeingangswelle übertragen wird.
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Somit weist die Getriebeeingangswelle in vorteilhafter Weise geringe Herstellungskosten bei einfacher Geometrie sowie die Möglichkeit einer effektiven Drehmomentübertragung von der Lenkspindel auf die Getriebeausgangswelle auf.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Getriebeausgangswelle einen Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme der Getriebeeingangswelle aufweist, wobei der Aufnahmeabschnitt der Getriebeausgangswelle eine in Axialrichtung ausgebildete Innenverzahnung aufweist, welche mit der Außenverzahnung der Getriebeeingangswelle im Eingriff ist. Durch Vorsehen der Getriebeausgangswelle mit der entsprechenden Innenverzahnung, die das Gegenstück zu der Außenverzahnung der Getriebeeingangswelle bildet, kann eine effektive Drehmomentübertragung von der Getriebeeingangswelle auf die Getriebeausgangswelle mittels der jeweiligen Verzahnungen ermöglicht werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Getriebeeingangswelle in einen eine Innenverzahnung aufweisenden Aufnahmeabschnitt der Lenkspindel derart einfügbar ist, dass die Außenverzahnung der Getriebeeingangswelle mit einer Innenverzahnung der Lenkspindel in Eingriff bringbar ist. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Drehmomentübertragung von der Lenkspindel auf die Getriebeeingangswelle durch den Eingriff der Innenverzahnung der Lenkspindel mit der Außenverzahnung der Getriebeeingangswelle vorgesehen werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Getriebeeingangswelle im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist, wobei die Getriebeeingangswelle eine in Axialrichtung kontinuierlich ausgebildete Innenverzahnung aufweist. Die Innenverzahnung der Getriebeeingangswelle ist somit zusammen mit der Außenverzahnung der Getriebeeingangswelle in einfacher Art und Weise durch einen geeigneten Umformprozess herstellbar.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Getriebeausgangswelle zumindest abschnittsweise hohl ausgebildet ist, wobei in die Getriebeausgangswelle ein Drehstab eingefügt ist, welcher an einem ersten axialen Endabschnitt mit der Getriebeausgangswelle drehfest verbunden ist und an einem zweiten axialen Endabschnitt eine Außenverzahnung aufweist, welche mit der Innenverzahnung der Getriebeeingangswelle im Eingriff ist. Der Drehstab ermöglicht somit eine effektive Drehmomentübertragung von der Getriebeeingangswelle auf die Getriebeausgangswelle, insbesondere durch seine strukturelle Anpassung an die Geometrie der Getriebeeingangswelle.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Getriebeeingangswelle an dem zweiten axialen Endabschnitt einen im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten axialen Vorsprung aufweist, welcher einen gegenüber einem Außenverzahnungsabschnitt der Getriebeeingangswelle verminderten Durchmesser aufweist. Der zylindrisch ausgebildete axiale Vorsprung der Getriebeeingangswelle weist primär die Funktion der Positionierung der Getriebeeingangswelle in der Getriebeausgangswelle auf. Des Weiteren ermöglicht die dadurch vorhandene Abstufung des Durchmessers der Getriebeeingangswelle einen axialen Anschlag der Getriebeeingangswelle in der Getriebeausgangswelle.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Getriebeeingangswelle in der Lenkspindel axial verschiebbar ist. Somit weisen die derart ausgebildete Lenkspindel und die darin verschiebbar angeordnete Getriebeeingangswelle sowohl die Funktion der effektiven Drehmomentübertragung von der Lenkspindel auf die Getriebeeingangswelle auf, als auch die Fähigkeit, durch Fahrbahnunebenheiten verursachte Stöße und Vibrationen zu kompensieren.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Getriebeeingangswelle in dem Aufnahmeabschnitt der Getriebeausgangswelle durch einen O-Ring gesichert ist, welcher zumindest abschnittsweise in eine an einer Außenoberfläche der Getriebeeingangswelle ausgebildete erste Umfangsnut und zumindest abschnittsweise in eine an einer Innenoberfläche der Getriebeausgangswelle ausgebildete zweite Umfangsnut eingefügt ist. Der O-Ring sichert somit in vorteilhafter Weise die Getriebeeingangswelle in der Getriebeausgangswelle, sodass eine ungewollte Separierung auch im Schadensfall nicht möglich ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass an einer Außenoberfläche des im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten axialen Vorsprungs der Getriebeeingangswelle ein Nadellager zur Zentrierung der Getriebeeingangswelle in dem Aufnahmeabschnitt der Getriebeausgangswelle angeordnet ist. Die Getriebeeingangswelle ist somit in vorteilhafter Weise exakt in der Getriebeausgangswelle radial positionierbar, sodass beispielsweise bei Richtungswechseln der Lenkung, Vibrationen oder Stößen im Lenkgetriebe keinerlei Geräuschentwicklung entsteht.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Getriebeeingangswelle durch Kaltziehen, axiales Umformen, Zerspanen oder Gesenkschmieden ausgebildet ist. Die Getriebeeingangswelle, insbesondere die Innenverzahnung sowie die Außenverzahnung der Getriebeeingangswelle, ist somit effizient und kostengünstig herstellbar und ermöglicht in vorteilhafter Weise eine effektive Drehmomentübertragung.
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Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
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Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
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Figurenliste
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
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Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Lenkgetriebes für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung einer Getriebeeingangswelle des Lenkgetriebes für das Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine schematische Darstellung einer Getriebeausgangswelle, der Getriebeeingangswelle und einer Lenkspindel in montiertem Zustand gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 4 eine Längsschnittansicht des Lenkgetriebes für das Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
- 5 eine Längsschnittansicht des Lenkgetriebes sowie eine schematische Ansicht der in das Lenkgetriebe eingefügten Getriebeeingangswelle gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Lenkgetriebes für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Das Lenkgetriebe 1 für das Lenksystem des Kraftfahrzeugs weist eine Getriebeeingangswelle 10 und eine Getriebeausgangswelle 12 auf. Die Getriebeeingangswelle 10 ist an einem ersten axialen Endabschnitt 10a mit einer (in 1 schematisch dargestellten) Lenkspindel 14 verbindbar. Des Weiteren ist die Getriebeeingangswelle 10 im Montagezustand an einem zweiten axialen Endabschnitt 10b mit der Getriebeausgangswelle 12 verbunden.
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Die Getriebeeingangswelle 10 weist eine in Axialrichtung A kontinuierlich ausgebildete Außenverzahnung 10c auf. Die Außenverzahnung 10c ist dazu ausgebildet, einen von der Lenkspindel 14 auf die Getriebeeingangswelle 10 ausgeübtes Drehmoment auf die Getriebeausgangswelle 12 zu übertragen. Auf der Getriebeausgangswelle 12 ist des Weiteren ein Ritzel 30 angeordnet, welches mit einer Elektromotor-/Getriebeeinheit zur Lenkmomentunterstützung koppelbar ist.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Getriebeeingangswelle des Lenkgetriebes für das Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die Getriebeeingangswelle 10 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet. Die Getriebeeingangswelle 10 weist eine in Axialrichtung A kontinuierlich ausgebildete Innenverzahnung 10d auf. Alternativ kann die Innenverzahnung 10d beispielsweise lediglich in bestimmten axialen Abschnitten der Getriebeeingangswelle 10 angeordnet sein.
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Die Getriebeeingangswelle 10 weist einen zweiten axialen Endabschnitt 10b, einen im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten axialen Vorsprung 20 auf. Der zylindrisch ausgebildete axiale Vorsprung 20 weist einen gegenüber einem Außenverzahnungsabschnitt 10e der Getriebeeingangswelle 10 verminderten Durchmesser auf. Der Vorsprung 20 ist in der vorliegenden Ausführungsform an seiner Außenoberfläche kreisförmig bzw. zylindrisch ausgebildet und weist an seiner Innenoberfläche die Innenverzahnung 10d auf.
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Die Getriebeeingangswelle 10 ist vorzugsweise durch Kaltziehen ausgebildet. Alternativ kann die Getriebeeingangswelle 10 beispielsweise durch axiales Umformen, Zerspanen oder Gesenkschmieden ausgebildet sein.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Getriebeausgangswelle, der Getriebeeingangswelle und einer Lenkspindel in montiertem Zustand gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die Getriebeeingangswelle 10 ist in einen eine Innenverzahnung 14a aufweisenden Aufnahmeabschnitt 14b der Lenkspindel 14 einfügbar. Die Außenverzahnung 10c der Getriebeeingangswelle 10 ist somit mit der Innenverzahnung 14a der Lenkspindel 14 in Eingriff bringbar.
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Die Getriebeeingangswelle 10 ist dadurch in der Lenkspindel 14 axial verschiebbar.
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4 zeigt eine Längsschnittansicht des Lenkgetriebes für das Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die Getriebeausgangswelle 12 weist einen Aufnahmeabschnitt 16 zur Aufnahme der Getriebeeingangswelle 10 auf. Der Aufnahmeabschnitt 16 der Getriebeausgangswelle 12 weist eine in Axialrichtung A ausgebildete Innenverzahnung 16a auf. Die in Axialrichtung A ausgebildete Innenverzahnung 16a ist im Montagezustand des Lenkgetriebes mit der Außenverzahnung 10c der Getriebeeingangswelle 10 im Eingriff.
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Die Getriebeausgangswelle 12 ist zumindest abschnittsweise hohl ausgebildet. In die Getriebeausgangswelle 12 ist ein Drehstab 18 eingefügt, welcher an einem ersten axialen Endabschnitt 18a mit der Getriebeausgangswelle 12 drehfest verbunden ist. Ferner weist der Drehstab 18 an einem zweiten axialen Endabschnitt 18b eine Außenverzahnung 18c auf. Die Außenverzahnung 18c des Drehstabs 18 ist mit der Innenverzahnung 10d der Getriebeeingangswelle 10 im Eingriff.
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5 zeigt eine Längsschnittansicht des Lenkgetriebes sowie eine schematische Ansicht der in das Lenkgetriebe eingefügten Getriebeeingangswelle gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die Getriebeeingangswelle 10 ist in dem Aufnahmeabschnitt 16 der Getriebeausgangswelle 12 durch einen O-Ring 22 gesichert. Der O-Ring 22 ist hierbei zumindest abschnittsweise in eine an einer Außenoberfläche 10f der Getriebeeingangswelle 10 ausgebildete erste Umfangsnut 24 und zumindest abschnittsweise in eine an einer Innenoberfläche 12a der Getriebeausgangswelle 12 ausgebildete zweite Umfangsnut 26 eingefügt.
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An einer Außenoberfläche 20a des im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten axialen Vorsprungs 20 der Getriebeeingangswelle 10 ist ein Nadellager 28 zur Zentrierung der Getriebeeingangswelle 10 in den Aufnahmeabschnitt 16 der Getriebeausgangswelle 12 angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013105219 A1 [0004]
