DE102021115350B4

DE102021115350B4 - Lenkwellen-Klemmjoch mit Komponente zur Bolzenblockierung

Info

Publication number: DE102021115350B4
Application number: DE102021115350.6A
Authority: DE
Inventors: Michael E. Partyka; William D. Cymbal; William Knight
Original assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Current assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2020-06-22
Filing date: 2021-06-14
Publication date: 2022-12-29
Anticipated expiration: 2041-06-15
Also published as: DE102021115350A1; US11305808B2; US20210394814A1

Abstract

Lenkungsanordnung, umfassend:eine Ritzelwelle (30);ein Klemmjoch (10), das eine Zentralöffnung (32) zum axialen Aufnehmen der Ritzelwelle (30) definiert und eine Ansenkung (36) zum Aufnehmen eines Befestigungselements, das die Ritzelwelle (30) mit dem Joch (10) koppelt, definiert; undeine Blockieranordnung (20), die an dem Klemmjoch (10) fixiert ist, wobei die Blockieranordnung (20) umfasst:ein elastisches Element (42), das einen ersten Schenkel (44), einen zweiten Schenkel (46) und ein Verbindungsende (48) aufweist und direkt mit dem Klemmjoch (10) gekoppelt ist, wobei der erste Schenkel (44) und der zweite Schenkel (46) des elastischen Elements (42) innerhalb jeweiliger Nuten angeordnet sind, die durch das Klemmjoch (10) definiert werden, und wobei das elastische Element (42) durch Wärmeverstemmung an dem Klemmjoch (10) gesichert ist; undein Blockierelement (70), das mit dem ersten Schenkel (44) und dem zweiten Schenkel (46) des elastischen Elements (42) gekoppelt ist, wobei das Blockierelement (70) zwischen einer blockierenden Position und einer nicht blockierenden Position drehbar ist, wobei die blockierende Position die Ansenkung (36) in einer Ausgangsposition blockiert, und in der nicht blockierenden Position bei Kontakt mit der Ritzelwelle (30) drehbar ist, um von der Ansenkung (36) frei zu kommen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Offenbarung betrifft allgemein Lenkungsanordnungen und konkreter eine Komponente zur Bolzenblockierung für ein Lenkwellen-Klemmjoch sowie ein Verfahren zum Zusammenbauen einer Lenkungsanordnung.
HINTERGRUND
Ein typischer Zusammenbauvorgang für ein Automobil umfasst das Zusammenbauen einer Fahrzeugkarosserie und eines Fahrgestells an unterschiedlichen Stellen. An einer oder mehreren Stellen werden die Fahrzeugkarosserie und das Fahrgestell zusammengefügt und die Fahrzeugkarosserie wird auf dem Fahrgestell montiert. Eines der Systeme, die verbunden werden müssen, nachdem die Fahrzeugkarosserie und das Fahrgestell zusammengebaut wurden, ist eine Zwischenwelle, die mit einem Lenkungssystem gekoppelt wird, etwa mit einem Lenkgetriebe oder mit einem Zahnstangen-/Ritzel-Mechanismus.
Um die Zwischenwelle und das Lenkungssystem zu koppeln, wird ein Klemmjoch in der Zwischenwelle mit einem Klemmbolzen an dem Lenkungssystem, zum Beispiel an einer Ritzelwelle, befestigt, wie beispielsweise aus DE 40 13 810 A1 bekannt. Aufgrund des schwierigen Zugangs zu dem Klemmbolzen und der Menge an Zeit, die für diesen Vorgang zugeteilt ist, ist es eine technische Herausforderung für einen Monteur, die Verbindung der Zwischenwelle und des Lenkungssystems auf robuste Weise zu erreichen.
Es sind mehrere Fälle aufgetreten, in denen die Bedienperson den Klemmbolzen festgezogen hat, um die Ritzelwelle mit der Zwischenwelle an einer konkreten Stelle zu koppeln, nur um danach festzustellen, dass die Zwischenwelle und die Ritzelwelle nicht korrekt zusammengebaut wurden. Dies führt wiederum zu einer Zunahme der Zeit, die der Überprüfung der Verbindungen der Zwischenwelle und des Lenkungssystems gewidmet wird. Außerdem wurden, sogar nach solchen zusätzlichen Messungen, die während der Überprüfung durchgeführt wurden, Fälle berichtet, in denen die zwei Teile (Lenkwelle und Ritzelwelle) nach dem Zusammenbau getrennt wurden.
ZUSAMMENFASSUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und gleichzeitig robuste Montage und Kopplung einer Zwischenwelle mit einem Lenkungssystem zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Lenkungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Weitere Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlicher werden.
Figurenliste
Der Gegenstand, der als die Erfindung betrachtet wird, ist insbesondere in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung dargelegt und konkret beansprucht. Die vorstehenden und weitere Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich, in welchen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Klemmjochs einer Zwischen-Lenkwelle ist;
2 eine perspektivische zerlegte Ansicht einer Bolzen-Blockieranordnung für das Klemmjoch ist;
3 eine Querschnittsansicht des Klemmjochs ist, wobei die Bolzen-Blockieranordnung in einer blockierenden Position ist;
4 eine Querschnittsansicht des Klemmjochs ist, wobei die Bolzen-Blockieranordnung in einer nicht blockierenden Position ist;
5 eine perspektivische Ansicht eines Klemmjochs ist, die das Metallmaterial veranschaulicht, das an Stellen für die Bolzen-Blockieranordnung geformt oder verstemmt ist;
6 eine Aufrissansicht des Klemmjochs ist, die das Metallmaterial veranschaulicht, das an Stellen für die Bolzen-Blockieranordnung geformt oder verstemmt ist;
7 eine perspektivische Ansicht der Bolzen-Blockieranordnung gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung ist; und
8 eine weitere perspektivische Ansicht der Bolzen-Blockieranordnung von 7 ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nun bezugnehmend auf die Figuren wird die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben. Es sollte klar sein, dass die offenbarten Ausführungsformen rein zur Veranschaulichung der vorliegenden Offenbarung dienen und in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden können. Verschiedene Elemente der offenbarten Ausführungsformen können kombiniert oder weggelassen werden, um weitere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu bilden. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabgetreu; einige Elemente können überskaliert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind die hierin offenbarten spezifischen strukturellen und funktionellen Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern rein als repräsentative Grundlage, um einen Fachmann in die Lage zu versetzen, die vorliegende Offenbarung auf verschiedene Arten umzusetzen.
1 veranschaulicht ein Klemmjoch 10, das eine Bolzen-Blockieranordnung 20 umfasst. Das Klemmjoch 10 kann verwendet werden, um die Kopplung einer Lenkwelle und einer Zahnstangen-/Ritzel-Anordnung eines Lenkungssystems zu unterstützen, wie hierin beschrieben wird. In einer solchen Ausführungsform ist das Klemmjoch 10 wirkmäßig mit einer Lenkwelle (nicht dargestellt) gekoppelt und soll mit einer Ritzelwelle 30 (in den 3 und 4 teilweise dargestellt) zusammengebaut werden, die Teil einer Zahnstangen-/Ritzel-Anordnung ist.
Das Klemmjoch 10 definiert einen Raum, in welchen die Ritzelwelle 30 eingeführt werden soll, um mit dem Klemmjoch 10 und somit auf indirekte Weise mit der Lenkwelle gekoppelt zu werden Es ist wünschenswert, die Ritzelwelle 30 und das Klemmjoch 10 an einer spezifischen axialen Position der Ritzelwelle 30 zu koppeln. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen erleichtern eine präzise und zuverlässige Kopplung an einer solchen gewünschten Position.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird dort die Bolzen-Blockieranordnung 20 für das Klemmjoch 10 veranschaulicht. Die Bolzen-Blockieranordnung 20 umfasst ein elastisches Element 42, das in einer im Wesentlichen U-förmigen Gestalt ausgebildet ist. Die U-förmige Gestalt des elastischen Elements 42 wird durch einen ersten Schenkel 44, einen zweiten Schenkel 46 und ein Verbindungsende 48 definiert. Das Verbindungsende 48 fügt den ersten Schenkel 44 und den zweiten Schenkel 46 zusammen. Die Bolzen-Blockieranordnung 20 umfasst auch einen Klipp 50. Der Klipp 50 ist im Wesentlichen U-förmig, mit einer ersten Wand 52, einer zweiten Wand 54 und einer Verbindungswand 56, wobei die Verbindungswand 56 die erste Wand 52 und die zweite Wand 54 zusammenfügt.
Das elastische Element 42 ist an dem Klipp 50 angebracht. Insbesondere umfasst der Klipp 50 ein Paar von Einführlöchern 58, die innerhalb der ersten Wand 52 definiert sind. Jedes der Einführlöcher 58 ist dimensioniert, um einen von dem ersten und zweiten Schenkel 44, 46 des elastischen Elements 42 aufzunehmen. In 2 ist nur eines der Einführlöcher 58 dargestellt, doch 1 ist transparent dargestellt, um beide Einführlöcher 58 zu veranschaulichen. Der erste Schenkel 44 und der zweite Schenkel 46 erstrecken sich durch die Einführlöcher 58 zu der zweiten Wand 54 des Klipps 50 hin und darüber hinaus. Der erste Schenkel 44 erstreckt sich durch ein Austrittsloch 60, das in der zweiten Wand 54 des Klipps definiert ist. Der zweite Schenkel 46 erstreckt sich durch einen ausgeschnittenen Abschnitt 62 des Klipps 50. Der ausgeschnittene Abschnitt 62 ist eine Öffnung, die größer ist als das Austrittsloch 60, und ist ein Ausschnitt von Material aus der zweiten Wand 54 und der Verbindungswand 56. Mit anderen Worten ist der ausgeschnittene Abschnitt 62 eine durchgehende Öffnung, wobei ein Abschnitt davon in der zweiten Wand 54 liegt und der andere Abschnitt in der Verbindungswand 56 liegt. Der ausgeschnittene Abschnitt 62 erlaubt es dem zweiten Schenkel 46, sich während der Betätigung der Bolzen-Blockieranordnung 20 aufwärts zu bewegen, wie aus der Beschreibung hierin noch deutlich wird.
Ein Blockierelement 70 umfasst ein Paar von Öffnungen 72, wobei jede der Öffnungen dimensioniert ist, um einen von dem ersten und zweiten Schenkel 44, 46 des elastischen Elements 42 aufzunehmen. Das Blockierelement 70 befindet sich benachbart zu der zweiten Wand 54 des Klipps 50 - oder geringfügig davon beabstandet. Wie in 1 dargestellt, koppelt der Klipp 50 die Bolzen-Blockieranordnung 20 mit dem Klemmjoch 10.
Wie in den 1 und 5 dargestellt, definiert das Klemmjoch 10 eine Zentralöffnung 32, die dazu ausgestaltet ist, die Ritzelwelle 30 aufzunehmen. Die 1, 5 und 6 veranschaulichen einen Schlitz 34, der sich von der Zentralöffnung 32 durch eine Wand des Klemmjochs 10 erstreckt. Die Zentralöffnung 32 und der Schlitz 34 definieren eine durchgehende Öffnung. Wie in 1 dargestellt, erstreckt sich eine Ansenkung 36 durch das Klemmjoch 10. Die Ansenkung 36 erstreckt sich um eine Achse, die senkrecht auf eine Achse der Zentralöffnung 32 steht. Die Ansenkung 36 ist dimensioniert, um einen Bolzen oder ein ähnliches mechanisches Befestigungselement aufzunehmen, um die Ritzelwelle 30 in einer gewünschten axialen Position zu verriegeln, sobald sie in die Zentralöffnung 32 eingeführt ist. Wie hierin beschrieben stellt die Bolzen-Blockieranordnung 20 sicher, dass die Ritzelwelle 30 in einer solchen gewünschten Position ist.
3 und 4 veranschaulichen ein Fortschreiten der axialen Einführung der Ritzelwelle 30 zu einer gewünschten axialen Position relativ zu dem Klemmjoch 10 hin. Aufgrund der Verbindung des Blockierelements 70 mit dem elastischen Element 42 ist das Blockierelement 70 innerhalb des Schlitzes 34 des Klemmjochs 10 drehbar. Der erste Schenkel 44 des elastischen Elements 42 ist eine Drehachse des elastischen Elements 42 und des Blockierelements 70. Die Verbindung des zweiten Schenkels 46 mit dem Blockierelement 70 spannt das Blockierelement vor, so dass es sich zu einer blockierenden Position (3) innerhalb des Schlitzes 34 hin dreht, wodurch die Einführung eines Befestigungselements durch die Ansenkung 36 verhindert wird. Wenn die Ritzelwelle 30 mit dem Blockierelement 70 in Kontakt gelangt und axial vorrückt (von 3 zu 4), wird die Federkraft des elastischen Elements 70 überwunden und das Blockierelement 70 wird in eine nicht blockierende Position gedreht (4). Die nicht blockierende Position erlaubt es, dass ein Befestigungselement, etwa ein Bolzen (z. B. ein Klemmbolzen), durch die Ansenkung 36 hindurch und in den Schlitz 34 des Klemmjochs 10 geführt wird. Der ausgeschnittene Abschnitt 62 des Klipps 50 schafft Bewegungsfreiheit für den zweiten Schenkel 46 und das Blockierelement 70. Unterdessen führen die Löcher des Klipps 50, innerhalb derer der erste Schenkel 44 gesichert wird, dazu, dass der erste Schenkel 44 als eine Achse wirkt, wie vorstehend beschrieben wurde.
5 und 6 zeigen eine Ausführungsform der Bolzen-Blockieranordnung 20, die den vorstehend beschriebenen Klipp 50 nicht umfasst. In den 1, 5 und 6 sind die Schenkel 44, 46 des elastischen Elements 42 innerhalb von Nuten angeordnet, die in der Oberfläche des Klemmjochs 10 ausgebildet sind. Das elastische Element 42 weist Sicherungsmerkmale auf, die durch Metallmaterial oder verstemmtes Metall an dem Klemmjoch 10 an den Stellen, die mit der Bezugszahl 90 versehen sind, gebildet sind, um das elastische Element 42 an dem Klemmjoch 10 zu sichern. Während die genauen Stellen 90 der Wärmeverstemmung in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung variieren können, liegen die Stellen 90 nahe dem Verbindungsende 48 des elastischen Elements 42.
Unter Bezugnahme auf 7 und 8 sind der erste Schenkel 44 und der zweite Schenkel 46 des elastischen Elements 42 so dargestellt, dass sie auf einer ebenen Oberfläche 49 des Klemmjochs 10 ruhen. Dies unterscheidet sich vom Ruhen innerhalb der Nuten, wie es in den 1, 5 und 6 dargestellt ist.
In jeder der offenbarten Ausführungsformen befindet sich die Ritzelwelle 30 an der korrekten Stelle, das heißt, in einem vorbestimmten Abstand im Inneren des Klemmjochs 10, die Ansenkung 36 für das Befestigungselement ist nicht eingeschränkt, was zu einer Verbindung in einer gewünschten Position führt. Das Befestigungselement (z. B. ein Bolzen) kann nur dann festgezogen werden, um die Ritzelwelle 30 und das Klemmjoch 10 zu koppeln, wenn das Blockierelement 70 sich bewegt hat, um einen freien Pfad durch die Ansenkung 36 hindurch bereitzustellen, was eine fehlerfreie Anordnung sicherstellt.
Die Ansenkung 36 wird durch das Blockierelement 70 der Bolzen-Blockieranordnung 20 über einen Bereich von blockierenden Positionen verstellt. Das Blockierelement 70 wird während des axialen Einbaus der Ritzelwelle 30 schließlich in einem ausreichend großen Ausmaß gedreht, um einen freien Pfad durch die Ansenkung 36 hindurch bereitzustellen, so dass ein Bolzen eingebaut und festgezogen werden kann, um das Klemmjoch 10 und die Ritzelwelle 30 zu koppeln.
In einigen Ausführungsformen muss die Bolzen-Blockieranordnung 20 nach dem Zusammenbau nicht entfernt werden, und die Anordnung 20 beeinträchtigt die Klemmeigenschaften des Jochs nicht.
Während die Erfindung in Verbindung mit einer nur begrenzten Anzahl von Ausführungsformen im Detail beschrieben wurde, ist ohne weiteres klar, dass die Erfindung nicht auf diese offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Varianten, Abwandlungen, Substitutionen oder äquivalenten Anordnungen einzubeziehen, die vorstehend nicht beschrieben wurden, die jedoch ebenfalls dem Geist und Umfang der Erfindung entsprechen. Während verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, sollte außerdem klar sein, dass Aspekte der Erfindung nur einige der beschriebenen Ausführungsformen umfassen können. Dementsprechend ist die Erfindung nicht als durch die vorstehende Beschreibung eingeschränkt anzusehen.

Claims

Lenkungsanordnung, umfassend: eine Ritzelwelle (30); ein Klemmjoch (10), das eine Zentralöffnung (32) zum axialen Aufnehmen der Ritzelwelle (30) definiert und eine Ansenkung (36) zum Aufnehmen eines Befestigungselements, das die Ritzelwelle (30) mit dem Joch (10) koppelt, definiert; und eine Blockieranordnung (20), die an dem Klemmjoch (10) fixiert ist, wobei die Blockieranordnung (20) umfasst: ein elastisches Element (42), das einen ersten Schenkel (44), einen zweiten Schenkel (46) und ein Verbindungsende (48) aufweist und direkt mit dem Klemmjoch (10) gekoppelt ist, wobei der erste Schenkel (44) und der zweite Schenkel (46) des elastischen Elements (42) innerhalb jeweiliger Nuten angeordnet sind, die durch das Klemmjoch (10) definiert werden, und wobei das elastische Element (42) durch Wärmeverstemmung an dem Klemmjoch (10) gesichert ist; und ein Blockierelement (70), das mit dem ersten Schenkel (44) und dem zweiten Schenkel (46) des elastischen Elements (42) gekoppelt ist, wobei das Blockierelement (70) zwischen einer blockierenden Position und einer nicht blockierenden Position drehbar ist, wobei die blockierende Position die Ansenkung (36) in einer Ausgangsposition blockiert, und in der nicht blockierenden Position bei Kontakt mit der Ritzelwelle (30) drehbar ist, um von der Ansenkung (36) frei zu kommen.
Lenkungsanordnung nach Anspruch 1, wobei das Blockierelement (70) sich in einem Schlitz (34) befindet, der durch das Klemmjoch (10) definiert wird.
Lenkungsanordnung nach Anspruch 1, wobei das elastische Element (42) zumindest zum Teil aus Federstahl gebildet ist.
Lenkungsanordnung nach Anspruch 1, wobei das elastische Element (42) in einer U-förmigen Gestalt ausgebildet ist.
Lenkungsanordnung nach Anspruch 1, wobei das elastische Element (42) zumindest ein Sicherungsmerkmal aufweist, das durch Metallmaterial oder verstemmtes Metall an dem Klemmjoch (10) gebildet ist.
Lenkungsanordnung nach Anspruch 5, wobei das elastische Element (42) Sicherungsmerkmale aufweist, die durch Metallmaterial oder verstemmtes Metall an dem Klemmjoch (10) nahe dem Verbindungsende (48) des elastischen Elements (42) gebildet sind.
Lenkungsanordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Klipp (50), der mit dem Klemmjoch (10) gekoppelt ist, wobei das elastische Element (42) mit dem Klipp (50) gekoppelt ist.
Lenkungsanordnung nach Anspruch 7, wobei der Klipp (50) eine erste Wand (52), eine zweite Wand (54) und eine Verbindungswand (56) umfasst, wobei die erste Wand (52) ein Paar von Einführlöchern (58) definiert, die zweite Wand (54) ein Austrittsloch (60) definiert, und die zweite Wand (54) und die Verbindungswand (56) einen ausgeschnittenen Abschnitt (62) definieren.
Lenkungsanordnung nach Anspruch 8, wobei der erste Schenkel (44) des elastischen Elements (42) sich durch eines der Einführlöcher (58) und das Austrittsloch (60) erstreckt, wobei der zweite Schenkel (46) des elastischen Elements (42) sich durch eines der Einführlöcher (58) und den ausgeschnittenen Abschnitt (62) erstreckt.
Lenkungsanordnung nach Anspruch 1, wobei das Befestigungselement ein Klemmbolzen ist.
Lenkungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Ansenkung (36) sich entlang einer Bohrungsachse erstreckt und die Zentralöffnung (32) sich entlang einer Öffnungsachse erstreckt, wobei die Bohrungsachse senkrecht auf die Öffnungsachse orientiert ist.
Verfahren zum Zusammenbauen einer Lenkungsanordnung, umfassend: Positionieren eines Blockierelements (70) innerhalb eines Schlitzes (34) eines Klemmjochs (10), um eine Ansenkung (36), die durch das Klemmjoch (10) definiert wird, zu blockieren; Koppeln des Blockierelements (70) mit einem ersten Schenkel (44) und einem zweiten Schenkel (46) eines elastischen Elements (42); direktes Koppeln des elastischen Elements (42) mit dem Klemmjoch (10), wobei der erste Schenkel (44) und der zweite Schenkel (46) des elastischen Elements (42) innerhalb jeweiliger Nuten angeordnet sind, die durch das Klemmjoch (10) definiert werden, und wobei das elastische Element (42) durch Wärmeverstemmung an dem Klemmjoch (10) gesichert ist; Einführen einer Ritzelwelle (30) in eine Zentralöffnung (32), die durch das Klemmjoch (10) definiert wird; Inkontaktbringen des Blockierelements (70) mit der Ritzelwelle (30); Drehen des Blockierelements (70) durch Einführen der Ritzelwelle (30), so dass es außerhalb der Ansenkung (36) liegt; und Einführen eines Befestigungselements durch die Ansenkung (36), um die axiale Position der Ritzelwelle (30) relativ zu dem Klemmjoch (10) zu fixieren.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das elastische Element (42) indirekt mit einem Klipp (50), der an dem Klemmjoch (10) gesichert ist, mit dem Klemmjoch (10) gekoppelt ist.