DE102020119281A1

DE102020119281A1 - Wellenanordnung und Lenkgetriebe mit einer Wellenanordnung

Info

Publication number: DE102020119281A1
Application number: DE102020119281.9A
Authority: DE
Inventors: Dimitri Epstein; Dirk Lettow; Sven Kirschbaum
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2022-01-27
Also published as: US20230264737A1; WO2022017766A1; JP2023536403A; CN116133932A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wellenanordnung (1) für ein Lenkgetriebe mit einer Eingangswelle (2), mit einer Ausgangswelle (3) und mit einem Torsionsstab (5), wobei der Torsionsstab (5) drehfest mit der Eingangswelle (2) in einem eingangsseitigen Verbindungsbereich (13) der Wellenanordnung (1) verbunden ist, wobei der Torsionsstab (5) drehfest mit der Ausgangs-welle (3) in einem ausgangsseitigen Verbindungsbereich der Wellenanordnung (1) verbunden ist, und wobei der eingangsseitige Verbindungsbereich von dem ausgangsseitigen Verbin-dungsbereich beabstandet ist. Die Wellenanordnung (1) weist erfindungsgemäß eine Drehsi-cherung auf, wobei die Drehsicherung eine Verdrehung der Eingangswelle (2) relativ zu der Ausgangswelle (3) auf einen maximalen Drehwinkel begrenzt und bei einem Erreichen des maximalen Drehwinkels ein Drehmoment von der Eingangswelle (2) auf die Ausgangswelle (3) übertragen kann. Die Erfindung betrifft ferner ein Lenkgetriebe mit der vorangehend be-schriebenen Wellenanordnung (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellenanordnung für ein Lenkgetriebe mit einer Eingangswelle, mit einer Ausgangswelle und mit einem Torsionsstab, wobei der Torsionsstab drehfest mit der Eingangswelle in einem eingangsseitigen Verbindungsbereich der Wellenanordnung verbun-den ist, wobei der Torsionsstab drehfest mit der Ausgangswelle in einem ausgangsseitigen Verbindungsbereich der Wellenanordnung verbunden ist, und wobei der eingangsseitige Ver-bindungsbereich von dem ausgangsseitigen Verbindungsbereich beabstandet ist. Die Erfin-dung betrifft ferner ein Lenkgetriebe mit einer Wellenanordnung.
Bei der Lenkung eines Fahrzeugs müssen Lenkkräfte von einem Lenkrad zu Rädern des Fahrzeugs übertragen werden. Dies erfolgt mittels eines Lenkgetriebes. Lenkgetriebe weisen in der Regel einen Torsionsstab auf, der ein bei der Lenkung gewünschtes Spiel bereitstellt. Bei einem Torsionsstab handelt es sich um ein drehelastisches Element. Dieses verbindet zwei Wellen des Lenkgetriebes, wie etwa eine lenkradseitige Eingangswelle mit einer räder-seitigen Ausgangswelle. Die Ausgangswelle kann unmittelbar mit einem Gewinde, Ritzeln oder dergleichen versehen sein, damit die rotatorische Bewegung der Ausgangswelle in eine Linearbewegung umgesetzt werden kann.
Lenkgetriebe mit Torsionsstäben sind aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt die DE 10 2011 017 150 A1 eine Lenksäule mit zwei Wellenabschnitten, die mittels eines Torsi-onsstabs gekoppelt sind. Der Torsionsstab ist drehelastisch und innerhalb der Wellenabschnit-te angeordnet. Diese Anordnung sieht keinen Sicherheitsmechanismus für den Fall vor, wenn der Torsionsstab, beispielsweise aufgrund von Materialermüdung oder Überbeanspruchung, brechen sollte. Dies hätte einen Ausfall der Lenkung zur Folge.
Die DE 10 2014 212 367 A1 beschreibt ein Lenkgetriebe mit einer Lenkeingangswelle und einer über einen Torsionsstab mit der Lenkeingangswelle gekoppelten Ritzelwelle. Die Lenk-eingangswelle ist in einem Gehäuse gelagert. Das Gehäuse weist ein Sperrelement auf. Falls die Lenkstange bricht, begrenzt das Sperrelement eine axiale Bewegung der Lenkeingangs-welle. Dadurch wird verhindert, dass in einem solchen Fall ein Magnet des Lenkgetriebes mit einem Stützlager, in dem die Lenkeingangswelle geführt ist, kollidieren kann.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu Grunde, eine Wellenanordnung mit einem Torsionsstab bereitzustellen, die eine höhere Betriebssicherheit innehat. Ferner liegt der Erfin-dung die Aufgabe zugrunde, ein Lenkgetriebe bereitzustellen, bei dem auch weiterhin eine sichere Lenkung selbst bei einer Beschädigung eines Torsionsstabs des Lenkgetriebes mög-lich ist.
Die Aufgaben werden gelöst durch eine Wellenanordnung nach Anspruch 1 sowie durch ein Lenkgetriebe nach Anspruch 16. Die Unteransprüche betreffen verschiedene voneinander unabhängige, vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung, deren Merkmale vom Fachmann im Rahmen des technisch Sinnvollen frei miteinander kombiniert werden können.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Wellenanordnung für ein Lenkgetriebe vorgeschlagen. Die Wellenanordnung weist eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle und ei-nen Torsionsstab auf, wobei der Torsionsstab drehfest mit der Eingangswelle in einem ein-gangsseitigen Verbindungsbereich der Wellenanordnung verbunden ist. Ferner ist der Torsi-onsstab drehfest mit der Ausgangswelle in einem ausgangsseitigen Verbindungsbereich der Wellenanordnung verbunden Schließlich ist der eingangsseitige Verbindungsbereich von dem ausgangsseitigen Verbindungsbereich beabstandet. Die Wellenanordnung weist erfindungs-gemäß eine Drehsicherung auf, die eine Verdrehung der Eingangswelle relativ zu der Ausgangswelle auf einen maximalen Drehwinkel begrenzt und bei einem Erreichen des maxima-len Drehwinkels ein Drehmoment von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle übertragen kann.
Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, die Wellenanordnung durch das Vorsehen einer erfindungsgemäßen Drehsicherung so auszugestalten, dass die grundsätzlich gewünschte Verdrehung der beiden Elemente Eingangswelle und Ausgangswelle auf ein Maximum be-grenzt wird. Hierdurch wird bereits vorteilhaft die Gefahr eines Bruchs des Torsionsstabs er-heblich reduziert. Ferner werden auch die negativen Konsequenzen auf die Betriebssicherheit des Gesamtsystems in erheblichem Maße begrenzt, denn selbst wenn der Torsionsstab ein-mal versagen sollte, dann wird die Übertragung der Drehbewegung weiterhin durch die erfin-dungsgemäße Drehsicherung übernommen. Somit ist es gewährleistet, dass sogar bei einem Bruch des Torsionsstabs weiterhin eine Lenkung möglich ist.
Die Drehsicherung lässt eine Verdrehung der Eingangswelle relativ zu der Ausgangswelle bis hin zu dem maximalen Drehwinkel zu. Bei der Verdrehung der Eingangswelle relativ zu der Ausgangswelle kann es sich erfindungsgemäß um eine Drehung um eine Längsachse der Wellenanordnung handeln. Wird der Torsionsstab beschädigt, so ist es möglich, dass dieser kein Drehmoment mehr von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle übertragen kann. In diesem Fall sorgt die Drehsicherung dafür, dass der maximale Drehwinkel zwischen der Ein-gangswelle und der Ausgangswelle nicht überschritten wird. Die Drehsicherung gewährleistet ferner, dass der Torsionsstab nicht zu weit verdreht wird, wodurch dieser beschädigt werden kann. Bei dem Torsionsstab kann es sich erfindungsgemäß um ein stabförmiges, drehelasti-sches Federelement handeln. Dieser wird bei der Verdrehung der Eingangswelle relativ zu der Ausgangswelle entlang seiner Länge zwischen dem eingangsseitigen Verbindungsbereich und dem ausgangsseitigen Verbindungsbereich drehelastisch verformt.
Vorteilhaft kann die Drehsicherung derart eingerichtet sein, dass das von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle zu übertragende Drehmoment ausschließlich über die Drehsicherung übertragen wird.
Die Drehsicherung ist vorzugsweise durch einen mit der Eingangswelle drehfest verbundenen Sicherheitsstift und durch eine Aussparung in der Ausgangswelle gebildet, wobei ein Abschnitt des Sicherheitsstifts in die Aussparung hineinragend angeordnet ist, und wobei die Ausspa-rung so dimensioniert ist, dass zwischen einer Wandung der Aussparung und dem Sicher-heitsstift ein Spiel besteht, das die Verdrehung der Eingangswelle relativ zu der Ausgangswel-Ie zulässt. Zwischen dem Sicherheitsstift und der Wandung der Aussparung besteht somit ein Abstand bzw. Freiraum, der die Verdrehung der Eingangswelle relativ zu der Ausgangswelle erlaubt. Erst, wenn der Sicherheitsstift an der Wandung anschlägt, ist die Verdrehung nicht weiter möglich. Bei dem Sicherheitsstift sind unterschiedliche geometrische Formen möglich, bevorzugt weist er aber eine Zylinderform auf. Ebenso sind bei der Aussparung verschiedene geometrische Formen möglich, die jedoch der Form des Sicherheitsstifts angepasst sein soll-ten. Die Aussparung kann beispielsweise sich durch die Ausgangswelle in einer Richtung quer zur Achse der Ausgangswelle vollständig und weiter bevorzugt zentral erstreckend, beispiels-weise als Durchgangsbohrung, ausgeführt sein und der Sicherheitsstift kann vollständig durch die Aussparung hindurchgeführt sein. Wenn die Ausgangswelle im Bereich der Aussparung beispielswiese innen hohl ausgebildet ist, dann kann die Aussparung auf beiden gegenüberlie-genden Mantelflächen-Abschnitten der Hohlwelle ausgebildet sein.
Es ist vorteilhaft, wenn die Aussparung zueinander gegenüberliegende Sicherheitsflächen aufweist, an denen der Sicherheitsstift bei der Verdrehung der Eingangswelle relativ zu der Ausgangswelle zum Anliegen kommen kann, wobei der Abstand und/oder die Winkellage der Sicherheitsflächen zueinander den maximalen Drehwinkel festlegt bzw. festlegen. So kann die Aussparung zum Beispiel abschnittsweise einen keilförmigen Querschnitt aufweisen, der eine Verdrehung der Eingangswelle relativ zu der Ausgangswelle in gewissen Grenzen er-laubt. Die Aussparung kann dabei vorteilhaft von der außenseitigen Umfangsfläche der Ausgangswelle in Richtung Achse der Ausgangswelle gesehen keilförmig verlaufend ausgebildet sein. Die Aussparung kann dann also auf der jeweiligen außenseitigen Mantelfäche der Aus-gangswelle eine größerer Öffnungsweite aufweisen als auf dem jeweiligen der Achse zuge-wandten innenliegenden Fläche des Mantelflächen-Abschnitts der Ausgangswelle.
Bevorzugt weist die Eingangswelle eine eingangsseitige Eingangswellen-Bohrung auf, in wel-cher ein Abschnitt des Sicherheitsstifts spielfrei aufgenommen ist. Unter einer Bohrung soll im Kontext der vorliegenden Erfindung ein beliebiger in einem Element angelegter Hohlraum zu verstehen sein, unabhängig davon, wie dieser erzeugt wurde. Die eingangsseitige Eingangs-wellen-Bohrung ist besonders bevorzugt quer zur Achse der Eingangswelle und zentral ver-laufend angeordnet und erstreckt sich vorzugsweise vollständig durch die Eingangswelle. Es ist erfindungsgemäß möglich, dass die eingangsseitige Eingangswellen-Bohrung einen kreis-förmigen Querschnitt aufweist, wobei der Sicherheitsstift zylinderförmig ist. Der Sicherheits-stift kann in die eingangsseitige Eingangswellen-Bohrung eingeschoben und bei Bedarf aus dieser entnommen werden. Vorzugsweise sind das Zentrum der eingangsseitige Eingangswellen-Bohrung und der zuvor beschriebenen Aussparung in der Ausgangswelle in Überein-stimmung zueeinander ausgerichtet.
Vorzugsweise verbindet der Sicherheitsstift den Torsionsstab in dem eingangsseitigen Verbin-dungsbereich drehfest mit der Eingangswelle. Der Sicherheitsstift dient somit nicht nur der Sicherung der Eingangswelle gegenüber der Ausgangswelle, sondern stellt auch die drehfeste Verbindung zwischen der Eingangswelle und dem Torsionsstab her. Dies wird bevorzugt so umgesetzt, dass der Torsionsstab eine eingangsseitige Torsionsstab-Bohrung aufweist, in der ein Abschnitt des Sicherheitsstifts spielfrei aufgenommen ist. Der Sicherheitsstift kann somit in der eingangsseitigen Eingangswellen-Bohrung und in der eingangsseitigen Torsionsstab-Bohrung abschnittsweise angeordnet sein, wobei ein weiterer Abschnitt des Sicherheitsstifts in der Aussparung angeordnet ist. Vorzugsweise sind die eingangsseitige Eingangswellen-Bohrung und die eingangsseitige Torsionsstab-Bohrung fluchtend miteinander ausgerichtet. Es ist gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung auch möglich, dass der Sicherheits-stift nicht dazu verwendet wird, um die Eingangswelle mit dem Torsionsstab zu verbinden. Dann kann beispielsweise ein weiteres Verbindungsmittel wie ein Verbindungsstift oder der-gleichen in die Eingangswelle und den Torsionsstab eingesteckt sein.
Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Ausgangswelle in dem ausgangsseiti-gen Verbindungsbereich eine ausgangsseitige Ausgangswellen-Bohrung aufweist und der Torsionsstab in dem ausgangsseitigen Verbindungsbereich eine ausgangsseitige Torsions-stab-Bohrung aufweist, wobei ein Verbindungsstift abschnittsweise in der ausgangsseitigen Ausgangswellen-Bohrung und der ausgangsseitigen Torsionsstab-Bohrung jeweils spielfrei aufgenommen ist. Auf diese Weise kann der Torsionsstab mit der Ausgangswelle drehfest verbunden werden. Es sind im Sinne der vorliegenden Erfindung jedoch auch anderweitige Möglichkeiten denkbar, wie der Torsionsstab mit der Ausgangswelle verbunden sein kann.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist die Ausgangswelle einen sich in Längsrichtung der Ausgangswelle erstreckenden Durchgang auf, in dem der Torsionsstab wenigstens zu einem großen Teil angeordnet ist. Innerhalb des Durchgangs wird der Torsi-onsstab bei der Verdrehung der Eingangswelle relativ zu der Ausgangswelle elastisch ver-formt. Da der Torsionsstab innerhalb der Ausgangswelle angeordnet ist, kann die Wellenano-rdnung eine vergleichsweise kurze Bauform aufweisen, denn es muss kein zusätzlicher Ab-stand für den Torsionsstab, beispielsweise zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswel-Ie, vorgesehen werden. Es ist erfindungsgemäß möglich, dass der Torsionsstab zumindest mit dem Teil, der sich von dem eingangsseitigen Verbindungsbereich zu dem ausgangsseiti-gen Verbindungsbereich erstreckt, in dem Durchgang der Ausgangswelle angeordnet ist. Der Torsionsstab kann erfindungsgemäß aber auch in andere Bereiche der Ausgangswelle er-streckt sein. Gemäß einer Variante der Erfindung kann der Torsionsstab ferner aus einem Ende der Ausgangswelle herausragen. Vorzugsweise sind auf die entlang der Achse des Tor-sionsstabs gesehenen Länge bezogen wenigstens 70 %, bevorzugt wenigstens 80 %, weiter bevorzugt wenigstens 90 %, insbesondere wenigstens 95 %, des Torsionsstabs in dem Durchgangs der Ausgangswelle angeordnet.
Die Eingangswelle weist an ihrem der Ausgangswelle zugewandten Ende vorzugsweise einen Aufnahmeraum auf, der zumindest einen Endabschnitt der Ausgangswelle aufnimmt. Zur Verbindung der Eingangswelle mit der Ausgangswelle kann die Ausgangswelle somit in den Aufnahmeraum der Eingangswelle eingeschoben werden. Der Aufnahmeraum kann bei-spielsweise zylinderförmig ausgebildet sein. Der Aufnahmeraum kann weiterhin vorteilhaft als Sacklochbohrung ausgebildet sein. Dabei ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Drehsicherung auf Höhe des Aufnahmeraums angeordnet. Zum Beispiel kann der vorhergehend beschriebene Sicherheitsstift auf Höhe des Aufnahmeraums in die Ein-gangswelle und in die Ausgangswelle gesteckt sein.
Bevorzugt ist nicht nur der Endabschnitt der Ausgangswelle von der Eingangswelle aufge-nommen, sondern der Torsionsstab ist auch auf Höhe des Aufnahmeraums innerhalb der Ausgangswelle angeordnet. Dies bedeutet, dass ein Ende des Torsionsstabs auf Höhe des Aufnahmeraums innerhalb des Endabschnitts der Ausgangswelle angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist die drehfeste Verbindung zwischen dem Torsionsstab und der Eingangswelle auf Höhe des Aufnahmeraums ausgebildet. Dazu kann der Sicherheitsstift erfindungsgemäß auf Höhe des Aufnahmeraums in Bohrungen sowohl der Eingangswelle als auch des Torsi-onsstabs eingesteckt sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bildet das die drehfeste Verbin-dung in dem eingangsseitigen Verbindungsbereich zwischen dem Torsionsstab und der Ein-gangswelle ausbildende Bauteil der Wellenanordnung außerdem einen Teil der Drehsiche-rung. Bei dem Bauteil kann es sich um den vorhergehend beschriebenen Sicherheitsstift oder ein vergleichbares Sperrelement handeln. Die genaue Ausgestaltung der Drehsicherung ist bei dieser Ausführungsform jedoch frei wählbar und beschränkt sich nicht auf die vorab be-schriebene Variante, bei der die Ausgangswelle eine Aussparung aufweist, in der ein Ab-schnitt des Sicherheitsstifts angeordnet ist.
Bei der Ausgangswelle handelt es sich vorzugsweise um eine Gewindespindel. Eine Gewin-despindel ist mit einem Außengewinde versehen. Das Außengewinde erstreckt sich bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt zumindest über einen Abschnitt der Gewindespindel zwi-schen dem eingangsseitigen Verbindungsbereich und dem ausgangsseitigen Verbindungsbe-reich. Bei einem Lenkgetriebe sitzt auf dem Außengewinde der Gewindespindel meist eine Mutter (auch Kugelumlaufmutter genannt) auf, die in dem Lenkgetriebe so eingehaust ist, dass sie nicht drehbar ist. Bei Rotation der Gewindespindel wird die Mutter deshalb axial ent-lang der Gewindespindel verlagert. Die Mutter kann zum Beispiel mit einem Lenkstockhebel gekoppelt sein, über den Lenkkräfte auf Räder eines Fahrzeugs übertragen werden. Die er-findungsgemäße Wellenanordnung kann prinzipiell jedoch auch auf anderen Einsatzgebieten Verwendung finden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Lenkgetriebe beschrieben, das mit der vorangehend beschriebenen Wellenanordnung ausgestattet ist. Dieses Lenkgetriebe ist vor-zugsweise so ausgebildet, dass Kräfte von einem Lenkrad auf die Eingangswelle der Wellen-anordnung übertragen werden können. Die Eingangswelle ist mit der Ausgangswelle der Wel-lenanordnung mittels des Torsionsstabs elastisch gekoppelt. Falls der Torsionsstab zerbricht oder aus sonstigen Gründen seine Kopplungsfunktion nicht mehr erfüllen kann, ist über das Lenkgetriebe trotzdem weiterhin eine Lenkung möglich. Dies wird durch die Drehsicherung der Wellenanordnung ermöglicht, die eine Verdrehung der Eingangswelle relativ zu der Aus-gangswelle auf einen maximalen Drehwinkel begrenzt und bei einem Erreichen des maxima-len Drehwinkels ein Drehmoment von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle übertragen kann.
Die Zeichnungen stellen eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dar. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wellenanordnung für ein Lenkgetriebe in einer Seitenansicht,
2 eine schematische Darstellung einer Ausgangswelle der Wellenanordnung in einer Seitenansicht,
3 eine schematische Darstellung der Wellenanordnung in einer Schnittansicht,
4 eine schematische Darstellung einer Drehsicherung der Wellenanordnung in einer Schnittansicht und
5 eine schematische Darstellung, der Drehsicherung der Wellenanordnung in einer weiteren Schnittansicht.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wellenanordnung 1 für ein Lenkgetriebe in einer Seitenansicht. Die Wellenanordnung 1 weist eine Eingangswelle 2 und eine Ausgangswelle 3 auf, wobei es sich bei der Ausgangswelle 3 um eine Gewindespin-del handelt. Die Ausgangswelle 3 ist mit einem Außengewinde 4 versehen. Bei der Verwen-dung der Wellenanordnung 1 in einem Lenkgetriebe kann auf dem Außengewinde 4 bei-spielsweise eine Mutter (auch Kugelumlaufmutter genannt) aufsitzen, die sich bei Rotation der Ausgangswelle 3 axial entlang der Ausgangswelle 3 entlangbewegt und die mit einem Lenk-stockhebel des Lenkgetriebes gekoppelt sein kann. Die Wellenanordnung 1 weist ferner einen Torsionsstab 5 auf. Der Torsionsstab 5 ist größtenteils innerhalb der Ausgangswelle 3 bezie-hungsweise der Eingangswelle 2 angeordnet und ragt in 1 aus der Ausgangswelle 3 leid-glich mit einem kleinen Abschnitt heraus.
Die Ausgangswelle 3 ist in einen (in 1 nicht zu erkennenden) Aufnahmeraum der Ein-gangswelle 2 eingesteckt. In einem Abschnitt der Eingangswelle 2, der den Aufnahmeraum aufweist, steckt ferner ein Sicherheitsstift 6. Der Sicherheitsstift 6 verbindet zum einen die Eingangswelle 2 drehfest mit dem Torsionsstab 5. Zum anderen begrenzt der Sicherheitsstift 6 eine Verdrehung der Eingangswelle 2 relativ zu der Ausgangswelle 3 auf einen maximalen Drehwinkel. Die Wellenanordnung 1 weist ferner einen Verbindungsstift 7 auf. Dieser Verbin-dungsstift 7 steckt in einem der Eingangswelle 2 entgegengesetzten Ende der Ausgangswelle 3. Der Verbindungsstift 7 verbindet den Torsionsstab 5 drehfest mit der Ausgangswelle 3.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Ausgangswelle 3 der Wellenanordnung. Die Ausgangswelle 3 weist eine ausgangsseitige Ausgangswellen-Bohrung 8 zur Aufnahme des hier nicht dargestellten Verbindungsstifts 7 auf. Ein Endabschnitt 9 der Ausgangswelle 3 ist etwas schmaler ausgebildet als sonstige Abschnitte der Ausgangswelle 3. Der Endabschnitt 9 der Ausgangswelle 3 kann in die Eingangswelle eingesteckt sein. In dem Endabschnitt 9 be-findet sich eine Aussparung 10. Durch diese wird der hier in 2 ebenfalls nicht dargestellte Sicherheitsstift 6 hindurchgeführt.
3 zeigt eine schematische Darstellung der Wellenanordnung 1 in einer Schnittansicht. Der Schnitt verläuft entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1. Nachfolgend wird die Funktions-weise der Wellenanordnung 1 näher erläutert. Die Eingangswelle 2 weist einen Aufnahme-raum11 auf. In den Aufnahmeraum 11 der Eingangswelle 2 ist der Endabschnitt 9 der Aus-gangswelle 3 eingesteckt. Die Ausgangswelle 3 weist einen Durchgang 12 auf, in dem der Torsionsstab 5 angeordnet ist. Der Torsionsstab 5 ist in einem eingangsseitigen Verbindungs-bereich 13 der Wellenanordnung 1 mit der Eingangswelle 2 drehfest mittels des Sicherheits-stifts 6 verbunden. Der Sicherheitsstift 6 sitzt spielfrei in einer eingangsseitigen Eingangswellen-Bohrung 14 der Eingangswelle 2 und in einer eingangsseitigen Torsionsstab-Bohrung 15 des Torsionsstabs 5. Der Torsionsstab 5 ist ferner in einem ausgangsseitigen Verbindungsbe-reich 16 der Wellenanordnung 1 mit der Ausgangswelle 3 drehfest mittels des Verbindungs-stifts 7 verbunden. Der Verbindungsstift 7 sitzt spielfrei in der ausgangsseitigen Ausgangswel-Ien-Bohrung 8 der Ausgangswelle 3 und einer ausgangsseitigen Torsionsstab-Bohrung 17 des Torsionsstabs 5. Die Eingangswelle 2 ist somit mit der Ausgangswelle 3 über den Torsions-stab 5 verbunden. Da der Torsionsstab 5 drehelastisch ist, ist eine Drehbewegung der Ein-gangswelle 2 relativ zu der Ausgangswelle 3 möglich.
Die Eingangswelle 2 soll aber relativ zu der Ausgangswelle 3 nicht zu weit drehbar sein. Ins-besondere in dem Fall, dass der Torsionsstab 5 beschädigt wird, soll sichergestellt sein, dass von der Eingangswelle 2 noch immer ein Drehmoment auf die Ausgangswelle 3 übertragen werden kann. Dies gewährleistet der Sicherheitsstift 6. Der Sicherheitsstift 6 ist durch die Aussparung 10 der Ausgangswelle 3 hindurchgeführt. Die Aussparung 10 ist so dimensioniert, dass zwischen dem Sicherheitsstift 6 und einer Wandung der Aussparung 10 ein Spiel be-steht, das eine Verdrehung der Eingangswelle 2 relativ zu der Ausgangswelle 3 bis hin zu ei-nem maximalen Drehwinkel zulässt. Dies geht aus den 4 und 5 hervor. Die Aussparung 10 und der Sicherheitsstift 6 bilden gemeinsam eine Drehsicherung der Wellenanordnung 1.
4 zeigt eine schematische Darstellung der Drehsicherung 18 der Wellenanordnung in ei-ner Schnittansicht. Der Schnitt verläuft entlang der Schnittlinie C-C aus 3. Die Drehsiche-rung 18 ist durch die Aussparung 10 und den Sicherheitsstift 6 gebildet. Die Aussparung 10 befindet sich in dem Endabschnitt 9 der Ausgangswelle 3. Der Sicherheitsstift 6 ist durch die Aussparung 10 hindurchgeführt. Zwischen dem Sicherheitsstift 6 und einer Wandung der Aussparung 10 sind Freiräume 19 vorhanden, die eine Bewegung des Sicherheitsstift 6 in der Aussparung 10 erlauben. Somit ist es möglich, die Eingangswelle 2 relativ zu der Ausgangs-welle 3 zu verdrehen, bis ein maximaler Drehwinkel erreicht ist, bei dem der Sicherheitsstift 6 an Sicherheitsflächen 20 (5) der Aussparung 10 zum Anliegen kommt.
5 zeigt eine schematische Darstellung der Drehsicherung 18 der Wellenanordnung in ei-ner weiteren Schnittansicht. Dieser Schnitt verläuft entlang der Schnittlinie B-B aus 1. Der Sicherheitsstift 6 sitzt spielfrei in der eingangsseitigen Eingangswellen-Bohrung 14 der Ein-gangswelle 2 und in der eingangsseitigen Torsionsstab-Bohrung 15 des Torsionsstabs 5. Der Sicherheitsstift 6 ist ferner durch die Aussparung 10 der Ausgangswelle 3 hindurchgeführt. Zwischen Sicherheitsflächen 20 der Aussparung 10 und dem Sicherheitsstift 6 befinden sich Freiräume 19. Somit ist es möglich, die Eingangswelle 2 relativ zu der Ausgangswelle 3 zu verdrehen, bis der Sicherheitsstift 6 an den Sicherheitsflächen 20 zum Anliegen kommt. Auf diese Weise wird vermieden, dass der Torsionsstab 5 zu weit verdreht wird, und, falls der Tor-sionsstab 5 einmal versagt, kann eine Übertragung eines Drehmoments von der Eingangs-welle 2 auf die Ausgangswelle 3 über den Sicherheitsstift 6 erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: Wellenanordnung
2: Eingangswelle
3: Ausgangswelle
4: Außengewinde
5: Torsionsstab
6: Sicherheitsstift
7: Verbindungsstift
8: Ausgangsseitige Ausgangswellen-Bohrung
9: Endabschnitt
10: Aussparung
11: Aufnahmeraum
12: Durchgang
13: Eingangsseitiger Verbindungsbereich
14: Eingangsseitige Eingangswellen-Bohrung
15: Eingangsseitige Torsionsstab-Bohrung
16: Ausgangsseitiger Verbindungsbereich
17: Ausgangsseitige Torsionsstab-Bohrung
18: Drehsicherung
19: Freiraum
20: Sicherheitsfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011017150 A1 [0003]
DE 102014212367 A1 [0004]

Claims

Wellenanordnung (1) für ein Lenkgetriebe mit einer Eingangswelle (2), mit einer Aus-gangswelle (3) und mit einem Torsionsstab (5), wobei der Torsionsstab (5) drehfest mit der Eingangswelle (2) in einem eingangsseitigen Verbindungsbereich (13) der Wellen-anordnung (1) verbunden ist, wobei der Torsionsstab (5) drehfest mit der Ausgangs-welle (3) in einem ausgangsseitigen Verbindungsbereich (16) der Wellenanordnung (1) verbunden ist, und wobei der eingangsseitige Verbindungsbereich (13) von dem aus-gangsseitigen Verbindungsbereich (16) beabstandet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenanordnung (1) eine Drehsicherung (18) aufweist, wobei die Drehsicherung (18) eine Verdrehung der Eingangswelle (2) relativ zu der Ausgangswelle (3) auf einen maximalen Drehwinkel begrenzt und bei einem Erreichen des maximalen Drehwinkels ein Drehmoment von der Eingangswelle (2) auf die Ausgangswelle (3) übertragen kann.
Wellenanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehsiche-rung (18) durch einen mit der Eingangswelle (2) drehfest verbundenen Sicherheitsstift (6) und durch eine Aussparung (10) in der Ausgangswelle (3) gebildet ist, wobei ein Abschnitt des Sicherheitsstifts (6) in die Aussparung (10) hineinragend angeordnet ist, und wobei die Aussparung (10) so dimensioniert ist, dass zwischen einer Wandung der Aussparung (10) und dem Sicherheitsstift (6) ein Spiel besteht, das die Verdrehung der Eingangswelle (2) relativ zu der Ausgangswelle (3) zulässt.
Wellenanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (10) zueinander gegenüberliegende Sicherheitsflächen (20) aufweist, an denen der Si-cherheitsstift (6) bei der Verdrehung der Eingangswelle (2) relativ zu der Ausgangswel-Ie (3) zum Anliegen kommen kann, wobei der Abstand und/oder die Winkellage der Sicherheitsflächen (20) zueinander den maximalen Drehwinkel festlegt/festlegen.
Wellenanordnung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein-gangswelle (2) eine eingangsseitige Eingangswellen-Bohrung (14) aufweist, in welcher ein Abschnitt des Sicherheitsstifts (6) spielfrei aufgenommen ist.
Wellenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsstift (6) den Torsionsstab (5) in dem eingangsseitigen Verbin-dungsbereich (13) drehfest mit der Eingangswelle (2) verbindet.
Wellenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsstab (5) eine eingangsseitige Torsionsstab-Bohrung (15) aufweist, in der ein Abschnitt des Sicherheitsstifts (6) spielfrei aufgenommen ist.
Wellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangswelle (3) in dem ausgangsseitigen Verbindungsbereich (16) eine ausgangsseitige Ausgangswellen-Bohrung (8) aufweist und der Torsionsstab (5) in dem ausgangsseitigen Verbindungsbereich (16) eine ausgangsseitige Torsions-stab-Bohrung (17) aufweist, wobei ein Verbindungsstift (7) abschnittsweise in der aus-gangsseitigen Ausgangswellen-Bohrung (8) und der ausgangsseitigen Torsionsstab-Bohrung (17) jeweils spielfrei aufgenommen ist.
Wellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangswelle (3) einen sich in Längsrichtung der Ausgangswelle (3) erstreckenden Durchgang (12) aufweist, in dem der Torsionsstab (5) wenigstens zu einem großen Teil angeordnet ist.
Wellenanordnung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsions-stab (5) zumindest mit dem Teil, der sich von dem eingangsseitigen Verbindungsbe-reich (13) zu dem ausgangsseitigen Verbindungsbereich (16) erstreckt, in dem Durch-gang (12) der Ausgangswelle (3) angeordnet ist.
Wellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (2) an ihrem der Ausgangswelle zugewandten Ende einen Aufnahmeraum (11) aufweist, der zumindest einen Endabschnitt (9) der Aus-gangswelle (3) aufnimmt.
Wellenanordnung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehsi-cherung (18) auf Höhe des Aufnahmeraums (11) angeordnet ist.
Wellenanordnung (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsstab (5) auf Höhe des Aufnahmeraums (11) innerhalb der Ausgangswelle (3) angeordnet ist.
Wellenanordnung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die drehfeste Verbindung zwischen dem Torsionsstab (5) und der Eingangswelle (2) auf Höhe des Aufnahmeraums (11) ausgebildet ist.
Wellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die drehfeste Verbindung in dem eingangsseitigen Verbindungsbe-reich (13) zwischen dem Torsionsstab (5) und der Eingangswelle (2) ausbildende Bau-teil der Wellenanordnung (1) außerdem einen Teil der Drehsicherung (18) bildet.
Wellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangswelle (3) als eine Gewindespindel ausgebildet ist.
Lenkgetriebe mit einer Wellenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15.