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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Unterstützungsmodul für ein Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs.
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Ein Kraftfahrzeug kann auf herkömmliche Weise mit einer Servolenkung ausgestattet sein, die es ermöglicht, den vom Fahrer zum Lenken aufzubringenden Kraftaufwand zu reduzieren.
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Ein solches Servolenksystem weist im Allgemeinen ein Lenkmodul auf, das eine Zahnstange, deren Enden über Spurstangen mit den gelenkten Rädern des Kraftfahrzeugs verbunden sind, und ein Unterstützungsmodul mit einem Unterstützungsmotor umfasst, der eine Ausgangswelle drehend antreibt, die mit einem Ritzel versehen ist, das mit der Zahnstange des Lenkmoduls in Eingriff steht: somit ist es möglich, ein Unterstützungsdrehmoment auf die Zahnstange zu übertragen, das sich zu dem vom Fahrer des Kraftfahrzeugs an dessen Lenkrad ausgeübten Drehmoment addiert, wodurch das Fahren erleichtert wird.
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Der Unterstützungsmotor treibt insbesondere eine Schneckenschraube an, die in einem Untersetzungsgetriebegehäuse mit einem Tangentenrad ineinandergreift, das mit der Ausgangswelle drehbar verbunden ist, wobei die Ausgangswelle im Innern des Untersetzungsgetriebegehäuses mittels zumindest eines mechanischen Wälzlagers drehbar gelagert ist, das von einem am Untersetzungsgetriebegehäuse zwischen dem Tangentenrad und dem Ritzel vorgesehenen Lager abgestützt wird.
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Dieses mechanische Wälzlager umfasst in der Regel mehrere Wälzkörper, die durch einen auf die Wälzkörper aufgeklipsten Trennkäfig aus Kunststoff auf Abstand zueinander gehalten werden, wobei diese Wälzkörper und dieser Trennkäfig in einem ringförmigen Wälzlagerraum angeordnet sind, der zwischen einem Innenring und einem koaxialen Außenring gebildet ist.
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In Falle einer hohen mechanischen Beanspruchung des mechanischen Wälzlagers, wie z.B. während einer signifikanten Fehlausrichtung der Ausgangswelle relativ zum Untersetzungsgetriebegehäuse, kann der Trennkäfig jedoch zumindest teilweise aus dem ringförmigen Wälzlagerraum ausgeworfen werden.
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Ein solcher Auswurf des Trennkäfigs kann danach zu einer Umgruppierung der Wälzkörper des mechanischen Wälzlagers im ringförmigen Wälzlagerraum und anschließend zu einer starken Reduzierung, oder sogar zu einem Totalverlust, der Drehführung der Ausgangswelle relativ zum Untersetzungsgetriebegehäuse führen.
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Um dieses Problem zu beheben, wird am mechanischen Wälzlager bekanntlich ein zwischen dem Innen- und Außenring angeordneter Flansch angebracht, der es ermöglicht, das Auswerfen des Trennkäfigs physikalisch zu unterbinden.
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Dieser Flansch kann z.B. durch Aufklipsen auf den Außenring oder den Innenring des mechanischen Wälzlagers befestigt werden, aber diese Lösung erfordert die Schaffung einer Rastnut auf einem der letzteren.
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Das Hinzufügen eines solchen Flansches am mechanischen Wälzlager erfordert somit eine Veränderung und Verkomplizierung der Struktur des mechanischen Wälzlagers und stellt somit einen erheblichen wirtschaftlichen Kostenfaktor dar.
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Eine weitere Lösung ist die Verwendung eines größeren mechanischen Wälzlagers, das eine größere Belastung und Fehlausrichtung der Ausgangswelle aufnehmen kann, was aber auch zusätzliche wirtschaftliche Kosten verursacht.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, alle oder einen Teil der oben genannten Nachteile dadurch zu beseitigen, dass eine Lösung vorgeschlagen wird, die es ermöglicht, den Trennkäfig des mechanischen Wälzlagers im ringförmigen Wälzlagerraum beizubehalten, ohne die Struktur des mechanischen Wälzlagers zu verändern.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kostengünstige Lösung vorzuschlagen.
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Hierzu wird ein Unterstützungsmodul für ein Servolenksystem eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, das ein Untersetzungsgetriebegehäuse umfasst, in dem ein Untersetzungsgetriebe montiert ist, das mit einer mit einem Ritzel versehenen Ausgangswelle drehfest verbunden ist, wie z. B. ein Untersetzungsgetriebe mit einer Schneckenschraube, die von einem Unterstützungsmotor angetrieben wird und mit einem Tangentenrad ineinandergreift, das drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist, wobei die Ausgangswelle im Innern des Untersetzungsgetriebegehäuses mittels zumindest eines mechanischen Wälzlagers um eine Längsachse drehbar montiert ist, das von einem Lager abgestützt wird, das am Untersetzungsgetriebegehäuse zwischen dem Tangentenrad und dem Ritzel vorgesehen ist,
wobei das mechanische Wälzlager mehrere Wälzkörper aufweist, die durch einen Trennkäfig in einem Abstand voneinander gehalten werden, wobei die Wälzkörper und der Trennkäfig in einem ringförmigen Wälzlagerraum angeordnet sind, der zwischen einem Innenring und einem koaxialen Außenring ausgebildet ist,
wobei der Trennkäfig aus dem ringförmigen Wälzlagerraum in einer Auswurfrichtung ausgeworfen werden kann,
wobei das Unterstützungsmodul dadurch gekennzeichnet ist, dass dieses zumindest ein Sperrelement mit zumindest einer Anschlagfläche umfasst, die dem ringförmigen Wälzlagerraum und in der Auswurfrichtung in einem Abstand gegenüberliegt, sodass zumindest eine der Anschlagflächen ein Auswerfen des Trennkäfigs aus dem ringförmigen Wälzlagerraum verhindert.
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Somit erfährt der Trennkäfig im Falle einer erheblichen mechanischen Beanspruchung des mechanischen Wälzlagers mögliche Verformungen, kann jedoch nicht aus dem ringförmigen Wälzlagerraum ausgeworfen werden, da die Bewegung dieses Trennkäfigs in Auswurfrichtung (parallel zur Längsachse) durch zumindest eine Anschlagfläche begrenzt wird, die dem ringförmigen Wälzlagerraum gegenüberliegend angeordnet ist.
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Aufgrund der vorhandenen spezifischen Formen im Untersetzungsgetriebegehäuse in Form von Sperrelementen, deren Anschlagfläche(n) die Bewegung des mechanischen Wälzlager-Trennkäfigs begrenzen, ist es möglich, das Auswerfen dieses Trennkäfigs aus dem ringförmigen Wälzlagerraum (ganz oder teilweise) zu verhindern.
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Folglich kann der Trennkäfig seine Funktion, die Wälzkörper des mechanischen Wälzlagers auf Abstand zueinander zu halten, auch bei starker mechanischer Beanspruchung des mechanischen Wälzlagers weiterhin erfüllen.
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Hierbei sei angemerkt, dass das erfindungsgemäße Unterstützungsmodul somit ein oder mehrere Sperrelemente umfassen kann, die jeweils eine oder mehrere Anschlagflächen aufweisen, die das Auswerfen des Trennkäfigs in diverse Richtungen verhindern.
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Gemäß einer Möglichkeit sind die Wälzkörper kugelförmige Kugeln und der Abstand ist kleiner oder gleich einem halben Durchmesser dieser Kugeln.
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Gemäß einer weiteren Möglichkeit ist der Abstand kleiner oder gleich 2 Millimeter.
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Somit ist die Anschlagfläche nahe genug am Innenring und am Außenring des mechanischen Wälzlagers positioniert, sodass der Trennkäfig nicht aus dem dazwischen liegenden ringförmigen Wälzlagerraum ausgeworfen werden kann.
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In einem Ausführungsbeispiel ist zumindest eine Anschlagfläche entlang der Längsachse zwischen dem mechanischen Wälzlager und dem Tangentenrad positioniert.
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Eine solche Positionierung einer Anschlagfläche ermöglicht es somit, ein Auswerfen des Trennkäfigs in Richtung des Tangentenrades zu sperren.
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Gemäß einer Möglichkeit ist die zumindest eine Anschlagfläche entlang der Längsachse zwischen dem mechanischen Wälzlager und dem Ritzel positioniert.
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Eine solche Positionierung einer Anschlagfläche ermöglicht es, ein Auswerfen des Trennkäfigs in Richtung des Ritzels (d. h. in einer dem Tangentenrad entgegengesetzten Richtung) zu sperren.
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Hierbei sei angemerkt, dass in der Praxis lediglich zumindest eine Anschlagfläche „auf einer Seite“ des mechanischen Wälzlagers entlang der Längsachse angeordnet werden muss, d. h. die Anschlagfläche(n) entweder zwischen dem mechanischen Wälzlager und dem Ritzel, oder zwischen dem mechanischen Wälzlager und dem Tangentenrad angeordnet werden muss(müssen).
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Während der Montage des mechanischen Wälzlagers wird der Trennkäfig nämlich im Allgemeinen auf die Wälzkörper geklipst und im Innern des ringförmigen Wälzlagerraums entweder zwischen den Wälzkörpern und dem Ritzel, oder zwischen den Wälzkörpern und dem Tangentenrad positioniert: der Trennkäfig kann somit nur in einer Auswurfrichtung, entweder in Richtung des Tangentenrades oder in Richtung des Ritzels, aus dem ringförmigen Wälzlagerraum ausgeworfen werden.
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Die Auswurfrichtung des Trennkäfigs ist demzufolge, je nach Einbaurichtung des mechanischen Wälzlagers im Lenkgehäuse, entweder auf das Tangentenrad oder auf das Ritzel gerichtet.
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Somit kann eine einzige Anschlagfläche, die dem ringförmigen Wälzlagerraum und auf der „rechten“ Seite des mechanischen Wälzlagers (d. h. entweder zwischen dem mechanischen Wälzlager und dem Ritzel, oder zwischen dem mechanischen Wälzlager und dem Tangentenrad, je nach Ausrichtung der Auswurfrichtung) gegenüberliegend angeordnet ist, ausreichen, um das Auswerfen des Trennkäfigs zu verhindern.
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Es ist auch denkbar, zumindest eine Anschlagfläche „auf jeder Seite“ des mechanischen Wälzlagers entlang der Längsachse, d. h. zwischen dem mechanischen Wälzlager und dem Ritzel, sowie zwischen dem mechanischen Wälzlager und dem Tangentenrad anzuordnen.
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Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, die Ausrichtung der Auswurfrichtung des Wälzlagerkäfigs zu kennen.
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Gemäß einer Möglichkeit ist das Sperrelement in das Untersetzungsgetriebegehäuse integriert.
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Es ist daher erforderlich, das Sperrelement so anzuordnen, dass, sobald die Ausgangswelle und das mechanische Wälzlager im Untersetzungsgetriebegehäuse montiert sind, die Anschlagfläche dem ringförmigen Wälzlagerraum zugewandt ist.
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Gemäß einer Möglichkeit ist das Sperrelement einstückig mit dem Untersetzungsgetriebegehäuse hergestellt.
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Gemäß einer weiteren Möglichkeit ist das Sperrelement durch ein Gießereiverfahren mit dem Untersetzungsgetriebegehäuse hergestellt.
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Die Fertigung des Sperrelements durch ein Gießereiverfahren ermöglicht somit ein kostengünstiges Integrieren dieses Sperrelements in das U ntersetzu ngsgetri ebegehäuse.
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Gemäß noch einer weiteren Möglichkeit ist das Sperrelement durch Schrauben, Schweißen oder Einpressen am Untersetzungsgetriebegehäuse befestigt.
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In einem Ausführungsbeispiel ist zumindest ein Sperrelement zwischen einer Schulter des Untersetzungsgetriebegehäuses und dem Außenring des mechanischen Wälzlagers eingefügt.
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Das Sperrelement kann z. B. die Form einer Unterlegscheibe aufweisen, die am Außenring anliegt und sich teilweise dem ringförmigen Wälzlagerraum zugewandt erstreckt.
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In einer Variante ist zumindest ein Sperrelement an der Ausgangswelle befestigt.
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Gemäß einer Möglichkeit ist das Sperrelement einstückig mit der Ausgangswelle gefertigt.
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Gemäß einem Merkmal ist das Sperrelement durch Schrauben, Schweißen oder Einpressen an der Ausgangswelle befestigt.
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Gemäß einer weiteren Möglichkeit ist zumindest ein Sperrelement zwischen einer Schulter der Ausgangswelle und dem Innenring eingefügt.
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Das Sperrelement kann z.B. die Form einer Unterlegscheibe aufweisen, die am Innenring anliegt und sich teilweise dem ringförmigen Wälzlagerraum zugewandt erstreckt.
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In einem Ausführungsbeispiel ist ein Sperrelement an einer Spannmutter befestigt, wobei diese Spannmutter im Lager zwischen dem mechanischen Wälzlager und dem Ritzel verschraubt ist, und am Außenring anliegt.
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Die Hauptfunktion dieser Spannmutter besteht darin, das mechanische Wälzlager im Lager des Untersetzungsgetriebegehäuses zu sperren: es ist möglich, die Struktur zu modifizieren, um dieser Spannmutter eine dem ringförmigen Wälzlagerraum zugewandte Anschlagfläche hinzuzufügen.
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Gemäß einem Merkmal ist das Sperrelement einstückig mit der Spannmutter hergestellt.
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Gemäß einem weiteren Merkmal ist das Sperrelement durch Schrauben, Schweißen oder Einpressen an der Spannmutter befestigt.
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Gemäß einer Möglichkeit ist zumindest ein Sperrelement zwischen der Spannmutter und dem Außenring eingefügt.
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In einer Variante ist ein Sperrelement an einem Crimp-Ring befestigt, wobei der Crimp-Ring im Innern des Lagers zwischen das mechanische Wälzlager und das Ritzel gecrimpt ist, und am Innenring anliegt.
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Dieser Crimp-Ring weist gleichermaßen wie die Spannmutter die Funktion auf, das mechanische Wälzlager im Lager des Untersetzungsgetriebegehäuses zu sperren: es ist auch möglich, dessen Struktur zu modifizieren, um diesem Crimp-Ring eine dem ringförmigen Wälzlagerraum zugewandte Anschlagfläche hinzuzufügen.
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Gemäß einem Merkmal ist das Sperrelement einstückig mit dem Crimp-Ring hergestellt.
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Gemäß einem weiteren Merkmal ist das Sperrelement durch Verschrauben, Verschweißen oder Einpressen am Crimp-Ring befestigt.
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Gemäß einer Möglichkeit ist zumindest ein Sperrelement zwischen dem Crimp-Ring und dem Innenring eingefügt.
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Somit kann das Sperrelement z.B. die Form einer Unterlegscheibe annehmen, die am Crimp-Ring oder der Spannmutter anliegt und sich teilweise dem ringförmigen Wälzlagerraum zugewandt erstreckt.
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In einem Ausführungsbeispiel weist zumindest ein Sperrelement eine auf der Längsachse zentrierte, ringförmige Anschlagfläche auf.
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Gemäß einer Möglichkeit weist zumindest ein Sperrelement mehrere unterschiedliche Anschlagflächen auf, wobei diese Anschlagflächen um die Längsachse angeordnet sind.
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Die Erfindung ermöglicht somit hinsichtlich der Art des zumindest einen Sperrelements und dessen Positionierung relativ zum mechanischen Wälzlager eine große Vielfalt von Ausführungsbeispielen.
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Das (Die) Sperrelement(e) kann (können) insbesondere:
- - zwischen dem mechanischen Wälzlager und dem Ritzel, oder zwischen dem mechanischen Wälzlager und dem Tangentenrad positioniert sein;
- - am Lenkgehäuse, an der Ausgangswelle, an der Spannmutter oder am Crimp-Ring befestigt sein, oder
- - aus einem zusätzlichen Element (z. B. vom Typ Unterlegscheibe) gebildet sein, das zwischen dem mechanischen Wälzlager und dem Lenkgehäuse, der Ausgangswelle, der Spannmutter oder dem Crimp-Ring eingefügt ist;
- - eine einzige ringförmige Anschlagfläche oder mehrere unterschiedliche Anschlagflächen aufweisen, die um die Längsachse angeordnet sind.
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Diese Ausführungsbeispiele können auch gemäß den jeweiligen Anwendungen miteinander kombiniert werden, um noch besser die Unmöglichkeit eines Auswurfs aus dem Trennkäfig zu gewährleisten.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei der Lektüre der nachstehenden detaillierten Beschreibung eines Beispiels einer nicht einschränkenden Implementierung mit Bezug auf die beigefügten Figuren offensichtlich, in denen:
- 1 eine Querschnittansicht eines Servolenksystems gemäß dem Stand der Technik zeigt;
- 2 eine Explosionsansicht eines mechanischen Wälzlagers mit einem Trennkäfig zeigt;
- 3 ist eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Unterstützungsmoduls zeigt;
- 4 eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Unterstützungsmoduls zeigt;
- 5 eine Querschnittsansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Unterstützungsmoduls zeigt;
- 6 eine Querschnittsansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Unterstützungsmoduls zeigt;
- 7 eine Querschnittsansicht eines fünften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Unterstützungsmoduls zeigt;
- 8 eine Querschnittsansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Unterstützungsmoduls zeigt;
- 9 eine Querschnittsansicht eines siebten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Unterstützungsmoduls zeigt;
- 10 eine Querschnittsansicht eines achten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Unterstützungsmoduls zeigt;
- 11 eine Querschnittsansicht eines neunten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Unterstützungsmoduls zeigt;
- 12 ist eine Querschnittsansicht eines zehnten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Unterstützungsmoduls zeigt;
- 13 eine Querschnittsansicht eines elften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Unterstützungsmoduls zeigt;
- 14 eine perspektivische Ansicht (14a) und eine Vorderansicht ( 14b) des ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Unterstützungsmoduls zeigt;
- 15 eine perspektivische Ansicht (15a) und eine Vorderansicht ( 15b) des ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Unterstützungsmoduls zeigt.
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1 zeigt ein Servolenksystem 1 für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Stand der Technik.
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Dieses Servolenksystem 1 umfasst insbesondere eine Ausgangswelle 2, die um eine Längsachse 22 in einem Untersetzungsgetriebegehäuse 3 drehbeweglich montiert ist.
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Diese Ausgangswelle 2 ist an einem Tangentenrad 23 befestigt, das mit einer Schneckenschraube 4 in Eingriff steht, wobei diese Schneckenschraube 4 selbst durch einen Unterstützungsmotor (nicht dargestellt) drehbeweglich angetrieben wird.
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Die Ausgangswelle 2 weist zudem ein Ritzel 24 auf, das mit einer Zahnstange 5 ineinandergreift, die in einem Lenkgehäuse 51 angeordnet ist: die Drehbewegung der Ausgangswelle 2 um die Längsachse 22 bewirkt somit eine Translationsbewegung der Zahnstange 5 in einer Richtung senkrecht zur Längsachse 22.
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Dieses Servolenksystem 1 ermöglicht somit die Übertragung eines Motordrehmoments auf die Zahnstange 5, das von einem Unterstützungsmotor (nicht dargestellt) auf die Schneckenschraube 4 übertragen wird, um das Lenken des Elektrofahrzeugs durch dessen Fahrer zu erleichtern.
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Die Ausgangswelle 2 ist insbesondere über ein mechanisches Wälzlager 6, das in einem Lager 31 des Untersetzungsgetriebegehäuses 3 angeordnet ist, am Untersetzungsgetriebegehäuse 3 montiert.
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Dieses mechanische Wälzlager 6 wird in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Innenring 61 und einem koaxialen und auf der Längsachse 22 zentrierten Außenring 62 gebildet.
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Der Raum zwischen diesem Innenring 61 und diesem Außenring 62 bildet einen ringförmigen Bewegungsraum 63, in dem Wälzkugeln 64 angeordnet sind.
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Diese Wälzkugeln 64 werden durch einen Trennkäfig 65, der ebenfalls im ringförmigen Wälzlagerraum 63 des mechanischen Wälzlagers 6 angeordnet ist, in einem Abstand voneinander gehalten.
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Das mechanische Wälzlager 6 ermöglicht somit die Drehbewegung der Ausgangswelle 2 um die Längsachse 22 relativ zum Untersetzungsgetriebegehäuse 3.
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Bei diesem Servolenksystem 1 gemäß dem Stand der Technik ist es möglich, dass nach einer erheblichen mechanischen Beanspruchung des mechanischen Wälzlagers 6 (z. B. nach einer Fehlausrichtung der Ausgangswelle 2 relativ zur Längsachse 22) der Trennkäfig 65 eine signifikante Verformung erfährt und aus dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 in einer mit der Längsachse 22 kollinearen Auswurfrichtung ausgeworfen wird.
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2 veranschaulicht in einer Explosionsansicht ein mechanisches Wälzlager 6 mit Wälzkugeln 64, die zwischen einem Innenring 61 und einem Außenring 62 angeordnet sind.
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Dieses mechanische Wälzlager 6 umfasst außerdem einen Schutz 68.
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Die Kugeln 64 werden durch einen Trennkäfig 65 in einem Abstand voneinander gehalten.
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Der Trennkäfig 65 weist eine Vorderseite 651 und eine gegenüberliegende Rückseite 652 auf, und umfasst Gehäuse 653, die in der Vorderseite 651 ausgebildet sind, wobei jedes dieser Gehäuse 651 eine zur Aufnahme einer Kugel 64 angepasste Form aufweist: der Trennkäfig wird dementsprechend durch dessen Vorderseite mit den Kugeln 64 „aufgeklipst“ (das heißt, durch Druck befestigt).
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Aufgrund seiner besonderen Struktur, wobei die Gehäuse 653 nur eine Öffnung an der Vorderseite 651 aufweisen, kann der Trennkäfig 65 nur durch eine Bewegung in einer Auswurfrichtung 654 von den Kugeln 64 gelöst werden.
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Die Ausrichtung dieser Auswurfrichtung 654 hängt somit von der Einbaurichtung des Trennkäfigs 65 im mechanischen Wälzlager 6 ab.
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Sobald das mechanische Wälzlager 6 im Lager 31 des Lenkgehäuses 51 positioniert ist, ist diese Auswurfrichtung 654 kollinear mit der Längsachse 22 und definiert die Auswurfbahn des Trennkäfigs 65 außerhalb des ringförmigen Wälzlagerraums 63: je nach der Einbaurichtung des Trennkäfigs im mechanischen Wälzlager 6 kann dieser entweder in Richtung des Tangentenrades 23 oder in Richtung des Ritzels 24 ausgeworfen werden.
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In Kenntnis der Ausrichtung dieser Auswurfrichtung 654 ist es daher erforderlich, ein Sperrelement nur auf einer Seite des mechanischen Wälzlagers 6 entlang der Längsachse 22, d. h entweder zwischen dem mechanischen Wälzlager 6 und dem Ritzel 24, oder zwischen dem mechanischen Wälzlager 6 und dem Tangentenrad 23 anzuordnen.
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Es sind darüber hinaus auch Ausführungsbeispiele mit mehreren Sperrelementen denkbar, die sowohl zwischen dem mechanischen Wälzlager 6 und dem Ritzel 24 als auch zwischen dem mechanischen Wälzlager 6 und dem Tangentenrad 23 angeordnet sind.
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3a veranschaulicht ein erfindungsgemäßes Servolenksystem 1, wobei 3b eine detaillierte Ansicht des Lagers 31 veranschaulicht.
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Im in dieser 3 dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Trennkäfig 65 in einer Auswurfrichtung 654 in Richtung des Tangentenrades 23 ausgeworfen werden.
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Das Untersetzungsgetriebegehäuse 3 umfasst ein Sperrelement 32, das zwischen dem Tangentenrad 23 und dem Lager 31 angeordnet ist, wobei dieses Sperrelement 32 eine Anschlagfläche 33 umfasst, die sich dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 des mechanischen Wälzlagers 6 zugewandt erstreckt.
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Diese Anschlagfläche 33 ist insbesondere senkrecht zu einer Auswurfachse 66 positioniert, welche die Flugbahn des Trennkäfigs 65 in der Auswurfrichtung 654 verkörpert.
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Die Anschlagfläche 33 schneidet diese Auswurfachse 66 in der Nähe des Kugellagers 6: auf diese Weise verhindert die Anschlagfläche 33 physikalisch eine Bewegung des Trennkäfigs 65 entlang der Auswurfachse 66 und in Richtung des Tangentenrades 23.
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Somit ermöglicht dieses Sperrelement 32, das Auswerfen des Trennkäfigs 65 aus dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 in Richtung des Tangentenrades 23 (zumindest teilweise) zu verhindern.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist das Sperrelement einstückig mit dem Untersetzungsgetriebegehäuse 3 hergestellt und wurde durch ein Gießereiverfahren mit diesem Untersetzungsgetriebegehäuse 3 gefertigt.
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Natürlich sind noch viele weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, insbesondere hinsichtlich der Form des Sperrelements 32 und seiner Anschlagfläche 33, sowie deren Anordnung relativ zum mechanischen Wälzlager 6 und zum ringförmigen Wälzlagerraum 63, denkbar.
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4 stellt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, bei dem ein Sperrelement 7, außerhalb des Untersetzungsgetriebegehäuses 3, durch Schrauben oder Schweißen oder sogar durch Einpressen an diesem befestigt ist.
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Dieses Sperrelement 7 weist eine Anschlagfläche 71 auf, die senkrecht zur Auswurfachse 66 und dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 des mechanischen Wälzlagers 6 zugewandt angeordnet ist.
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Auf diese Weise kann mit diesem Sperrelement 7 ein Auswerfen des Trennkäfigs 65 aus dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 entlang der Auswurfachse 66 und in Richtung des Tangentenrades 23 verhindert werden.
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5 veranschaulicht ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei das Sperrelement durch eine Unterlegscheibe 8 gebildet ist, die zwischen dem Außenring 62 des mechanischen Wälzlagers 6 und einer Schulter 34 des Untersetzungsgetriebegehäuses 3 eingefügt ist.
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Diese Unterlegscheibe 8 ist somit am Außenring 62 anliegend zwischen dem mechanischen Wälzlager 6 und dem Tangentenrad 23 positioniert und weist eine Anschlagfläche 81 auf, die sich senkrecht zur Auswurfachse 66 dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 zugewandt erstreckt.
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Wie zuvor ermöglicht diese vorhandene Unterlegscheibe 8 somit, das Auswerfen des Trennkäfigs 65 aus dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 in Richtung des Tangentenrades 23 physikalisch zu verhindern.
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Es ist z. B. denkbar, dass die Unterlegscheibe 8 aus einem Metall- oder Kunststoffmaterial gebildet ist.
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Hierbei sei angemerkt, dass es möglich ist, die zuvor beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispiele, z. B. durch Verbinden der Verwendung einer Unterlegscheibe 8 (außerhalb des Untersetzungsgetriebegehäuses 3), wie in 5 dargestellt, mit einem Sperrelement 32 (das am Untersetzungsgetriebegehäuse 3 befestigt ist), wie in 3 dargestellt, zu kombinieren, wobei dieses Sperrelement 32 einstückig mit der Schulter 34 hergestellt ist.
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Die folgenden 6 bis 8 veranschaulichen jeweils ein viertes, fünftes und sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei ein Sperrelement an der Ausgangswelle 2 befestigt ist und dazu eingerichtet ist, wie zuvor, ein Auswerfen des Trennkäfigs 65 in Richtung des Tangentenrades 23 zu verhindern.
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Im vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in 6 veranschaulicht ist, weist das Servolenksystem 1 insbesondere ein Sperrelement 9 auf, das einstückig mit der Ausgangswelle 2 hergestellt ist.
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Dieses Sperrelement 9 weist eine Anschlagfläche 91 auf, die sich dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 zugewandt erstreckt und die Auswurfachse 66 senkrecht schneidet: das Sperrelement 9 ermöglicht es auf diese Weise, eine Auswurfbewegung des Trennkäfigs 65 aus dem ringförmigen Wälzlagerraum 63, entlang der Auswurfachse 66 und in Richtung des Tangentenrades 23, zu verhindern.
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Hierbei sei angemerkt, dass dieses an der Ausgangswelle 2 befestigte Sperrelement 9 auch in deren Drehbewegung um die Längsachse 22 angetrieben wird.
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In dem in 7 veranschaulichten fünften Ausführungsbeispiel ist das Sperrelement 9, das gleichermaßen einstückig mit der Ausgangswelle 2 hergestellt ist, durch ein Sperrelement 18 außerhalb der Ausgangswelle 2 ersetzt und an dieser durch Schrauben, Schweißen oder Einpressen befestigt.
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Dieses Sperrelement 18 weist eine Anschlagfläche 181 auf, welche die Auswurfachse 66 schneidet und somit ein Auswerfen des Trennkäfigs 65 aus dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 in Richtung des Tangentenrads 23 verhindern kann.
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8 veranschaulicht ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei das Sperrelement die Form einer Unterlegscheibe 11 aufweist, die zwischen einer Schulter 25 der Ausgangswelle 2 und dem Innenring 61 des mechanischen Wälzlagers 6 positioniert ist, und eine Anschlagfläche 111 aufweist, die sich dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 zugewandt senkrecht zur Auswurfachse 66 erstreckt.
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Diese Unterlegscheibe 11 ermöglicht somit auf diese Weise, eine Auswurfbewegung des Trennkäfigs 65 aus dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 entlang der Auswurfachse 66 und in Richtung des Tangentenrades 23 zu verhindern.
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Die folgenden 9 bis 13 veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen ein geeignetes Sperrelement ermöglicht, ein Auswerfen des Trennkäfigs 65 aus dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 in Richtung des Ritzels 24, d. h. in einer Auswurfrichtung zu verhindern, die der in den zuvor in den 1 bis 7 beschriebenen Ausführungsbeispielen entgegengesetzt ist.
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Die folgenden 9, 10 und 11 veranschaulichen insbesondere ein siebtes, achtes bzw. neuntes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei ein Sperrelement an einer Spannmutter 10 befestigt ist, während die folgenden 12 und 13 ein zehntes bzw. elftes Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulichen, bei dem ein Sperrelement an einem Crimp-Ring 13 befestigt ist.
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Mit Bezug auf 9 umfasst das Lenksystem 1 ein Sperrelement 12, das einstückig mit einer Spannmutter 10 hergestellt ist, die im Innern des Lagers 31 des Untersetzungsgetriebegehäuses 3 zwischen dem mechanischen Wälzlager 6 und dem Ritzel 24 in Anlage an dieses mechanische Wälzlager 6 verschraubt ist.
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Die Funktion dieser Spannmutter 10 besteht darin, das mechanische Wälzlager 6 im Lager 31 des Untersetzungsgetriebegehäuses 3 in Position zu halten.
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In dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das mit der Spannmutter 10 einstückig gefertigte Sperrelement 12 eine Anschlagfläche 121 auf, die sich dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 zugewandt senkrecht zur Auswurfachse 66 erstreckt.
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Somit ermöglicht die Anschlagfläche 121 ein physikalisches Sperren einer Auswurfbewegung des Trennkäfigs 65 aus dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 in Richtung des Ritzels 24.
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In dem in 10 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das gleichermaßen einstückig mit der Spannmutter 10 gefertigte Sperrelement 12 durch ein Sperrelement 14 ersetzt, das sich außerhalb der Spannmutter 10 befindet und an dieser durch Verschrauben, Verschweißen oder Einpressen befestigt wird.
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Dieses Sperrelement 14 weist eine Anschlagfläche 141 auf, welche die Auswurfachse 66 schneidet und somit ein Auswerfen des Trennkäfigs 65 aus dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 in Richtung des Ritzels 24 verhindern kann.
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In dem in 11 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Sperrelement die Form einer Unterlegscheibe 15 auf, die zwischen der Spannmutter 10 und dem Außenring 62 des mechanischen Wälzlagers 6 positioniert ist und eine Anschlagfläche 151 aufweist, die sich in Richtung des ringförmigen Wälzlagerraums 63 senkrecht zur Auswurfachse 66 erstreckt.
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Auf diese Weise ermöglicht die Unterlegscheibe 15 somit, eine Auswurfbewegung des Trennkäfigs 65 aus dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 entlang der Auswurfachse 66 und in Richtung des Ritzels 24 zu verhindern.
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Hierbei sei zudem angemerkt, dass das in diesen 9 bis 11 vorhandene Sperrelement 32 am Untersetzungsgetriebegehäuse 3 befestigt ist, dessen Anschlagfläche 33 (wie zuvor beschrieben) eine Auswurfbewegung des Trennkäfigs 65 in die entgegengesetzte Richtung, d. h. in Richtung des Tangentenrades 23, verhindert.
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12 veranschaulicht ein zehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei ein Sperrelement 16 einstückig mit einem Crimp-Ring 13 hergestellt ist.
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Dieser Crimp-Ring 13 weist gleichermaßen wie die Spannmutter 10 die Funktion auf, das mechanische Wälzlager 6 im Lager 31 des Untersetzungsgetriebegehäuses 3 in Position zu halten, und ist üblicherweise zwischen dem mechanischen Wälzlager 6 und dem Ritzel 24 in Anlage am Innenring 61 positioniert.
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Dieses Sperrelement 16 weist eine Anschlagfläche 161 auf, welche die Auswurfachse 66 schneidet und es somit ermöglicht, ein Auswerfen des Trennkäfigs 65 aus dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 in Richtung des Ritzels 24 zu verhindern.
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In dem durch 13 veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist das Sperrelement alternativ die Form einer Unterlegscheibe 17 auf, die zwischen dem Crimp-Ring 13 und dem Innenring 61 des mechanischen Wälzlagers 6 positioniert ist, und weist eine Anschlagfläche 171 auf, die sich dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 zugewandt senkrecht zur Auswurfachse 66 erstreckt.
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Diese Unterlegscheibe 17 ermöglicht somit auf diese Weise, eine Auswurfbewegung des Trennkäfigs 65 aus dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 entlang der Auswurfachse 66 und in Richtung des Ritzels 24 zu verhindern.
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Hierbei sei angemerkt, dass es für jedes des zuvor beschriebenen und durch die vorhergehenden 2 bis 13 in Queransicht veranschaulichten Ausführungsbeispiele denkbar ist, dass die Anschlagfläche jedes berücksichtigten Sperrelements eine auf der Längsachse 22 zentrierte Ringform aufweist.
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Die 14a und 14b zeigen z. B. jeweils Darstellungen des durch die vorhergehende 3 beschriebenen Ausführungsbeispiels in einer Perspektiv- und einer Vorderansicht (entlang der Längsachse 22).
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In diesen Figuren weist die Anschlagfläche 33 des Sperrelements 32, die einstückig mit dem Reduziergehäuse 3 hergestellt ist, eine Ringform auf, welche die Ausgangswelle 22 umschließt und auf der Längsachse 22 zentriert ist: Diese Anschlagfläche 32 erstreckt sich somit über den gesamte Umfang des Außenrings 62 und verhindert dadurch jede Auswurfbewegung des Trennkäfigs 65 aus dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 des mechanischen Wälzlagers 6 entlang einer Auswurfachse, die dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 zugewandt ist und parallel zur Längsachse 22 in Richtung des Tangentenrades 23 verläuft.
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Umgekehrt ist es auch denkbar, dass das berücksichtigte Sperrelement in jedem der Ausführungsbeispiele der vorhergehenden 2 bis 13 mehrere unterschiedliche Anschlagflächen aufweist, wobei diese unterschiedlichen Anschlagflächen um die Längsachse 22 angeordnet sind.
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Die 15a und 15b zeigen z. B. jeweils Darstellungen des Ausführungsbeispiels, das durch die vorherige 3 in einer Perspektiv- und Vorderansicht (entlang der Längsachse 22) veranschaulicht ist.
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In dieser 15 weist das Sperrelement 32 (das am Untersetzungsgetriebegehäuse 3 befestigt ist) vier Anschlagflächen 33 auf, die rund um die Ausgangswelle 2 und in gleichem Abstand von der Längsachse 22 angeordnet sind.
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In dieser Konfiguration verhindern die Anschlagflächen 33 des Sperrelements 32 eine Auswurfbewegung des Trennkäfigs 65 aus dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 entlang mehrerer Auswurfachsen 66, die den Anschlagflächen 33 zugewandt angeordnet sind.
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Die Auswurfbewegungen des Trennkäfigs 65 entlang der Auswurfachsen 67, die zwischen diesen Anschlagflächen 33 positioniert sind (und daher keiner von diesen zugewandt sind), bleiben jedoch frei.
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Aufgrund der Steifigkeit und der Größe des Trennkäfigs 65 ist es jedoch sehr unwahrscheinlich, dass dieser in einem Zwischenraum, der zwei Anschlagflächen 33 trennt, vollständig aus dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 des mechanischen Wälzlagers 6 ausgeworfen werden kann: wenn ein Abschnitt des Trennkäfigs 65 entlang einer Auswurfachse 67 (die keiner Anschlagfläche 33 zugewandt ist) ausgeworfen werden sollte, würden andere benachbarte Abschnitte desselben Trennkäfigs 65 gemäß den Auswurfachsen 66 (die zumindest einer Anschlagfläche 33 zugewandt sind) ausgeworfen und dann mit einer oder mehreren Anschlagflächen 33 in Berührung kommen.
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Folglich wird das vollständige Auswerfen des Trennkäfigs 65 aus dem ringförmigen Wälzlagerraum 63 durch die Anschlagflächen 33 verhindert, selbst wenn sich diese nicht über den gesamten Umfang des mechanischen Wälzlagers 6 erstrecken.
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Die letztere Lösung hat den Vorteil, dass dank eines vorhandenen Sperrelements mit geringerer Fläche und daher weniger kostspieligen Anschlagflächen eine gute Führung der Ausgangswelle im Untersetzungsgetriebegehäuse 3 gewährleistet ist.
