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Die Erfindung betrifft Zahnstangenlenkgetriebe, aufweisend eine Lenkwelle mit einem Lenkritzel und einem endseitigen Ritzelzapfen, der in einem Ritzellager gelagert ist.
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Zahnstangenlenkungen werden seit langem in der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt. Bei Zahnstangenlenkungen wird allgemein das Lenkdrehmoment ausgehend vom Lenkrad über eine Lenksäule und ein Lenkritzel (Verzahnungsbereich), das Teil der Ritzeleinheit ist, in die Lenkung eingeleitet. Das Lenkritzel steht dabei in Eingriff mit einem gezahnten Abschnitt einer Zahnstange und wandelt die Drehbewegung des Lenkrads in eine üblicherweise horizontale Linearbewegung zum Verschwenken der gelenkten Räder um.
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Zur Lenkkraftunterstützung kann hierbei ein Servoantrieb zum Einsatz kommen, der an geeigneten Stellen innerhalb des Lenkkraftflusses angeordnet werden kann.
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Die Lenkwelle weist einen Ritzelzapfen auf, der zur drehbeweglichen Lagerung der Lenkwelle innerhalb des Ritzelgehäuses in einem Ritzellager angeordnet und dort durch eine aufgeschraubte Mutter und einen Ritzeldeckel gehalten ist.
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Weiter weist das Lenkgetriebe in der Regel ein Gleitsteingehäuse mit einem darin angeordneten Gleitstein, einem Vorspannelement und einem Gleitsteindeckel auf. Zur Gewährleistung des Eingriffs zwischen der Zahnstange und dem Verzahnungsabschnitt der Lenkwelle ist der Gleitstein mittels des Vorspannmittels gegen die Lenkwelle vorgespannt. Der Gleitstein und das zugehörige Vorspannelement sind in dem Gleitsteingehäuse angeordnet, das sich auf der dem Verzahnungsabschnitt abgewandten Seite der Lenkwelle befindet. Der Gleitsteindeckel dient dazu einen festen Anschlag für das Vorspannelement zu bilden.
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Aus der
DE 10 2012 101 306 A1 zeigt eine gattungsgemäße Zahnstangenlenkung. Es ist ein Verfahren zur Montage eines Ritzellagers beschrieben, welches mittels eines Einsetzrings entgegen der Montagerichtung festgelegt wird. Dieser Einsetzring stellt zum Beispiel eine solche zusätzliche Komponente in dem Lenkgetriebe dar, der Kosten und Aufwand der Herstellung erhöht.
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Üblicherweise wird zwischen einem Lagerinnenring des Ritzellagers und dem Ritzelzapfen bzw. dessen Außenfläche eine sehr eng tolerierte Spielpassung toleriert. Dieses Spiel ermöglicht allerdings potentielle Mikrobewegungen, wodurch die Gefahr des Lösens der Verbindung besteht. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass der Ritzelzapfen in einer Position fixiert wird, in der er einseitig anliegt. Hierdurch kann die Verzahnung ungleichförmig abrollen und es kann hierdurch zu Drehmomentschwankungen beim Rotieren des Ritzels kommen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Zahnstangenlenkgetriebe für eine Zahnstangenlenkung zu schaffen, die dazu beiträgt, die genannten Nachteile zu vermeiden. Insbesondere soll bei einfacher Montage ein möglichst präziser Lauf der Verzahnung gewährleistet sein. Ein Lösen der Schraubverbindung durch eingeleitete radiale Kräfte, unter Beibehaltung der Fügbarkeit bei der Montage soll möglichst ausgeschlossen sein.
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Die Erfindung wird durch ein Zahnstangenlenkgetriebe, aufweisend eine Lenkwelle mit einem Verzahnungsbereich und einem endseitigen Ritzelzapfen, der in einem Ritzellager gelagert ist, gelöst, wobei eine Außenfläche des Ritzelzapfens und eine Innenfläche des Ritzellagers derart ausgeführt sind und zusammenwirken, dass im Endmontagezustand entlang einer Kontaktfläche zwischen der Außenfläche des Ritzelzapfens und der Innenfläche des Ritzellagers eine Kombination aus Spiel- und Presspassung ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß ist zum einfachen, leichten Fügen der Ritzeleinheit bzw. der Lenkwelle in das dafür vorgesehene Ritzellager eine Spielpassung zwischen einer Innenfläche eines Lagerinnenrings und einer Außenfläche des Lagerzapfens vorgesehen. Um den Laufanforderungen Rechnung zu tragen, ist die Außenkontur des Lagerzapfens vorzugsweise im an die Verzahnung angrenzenden Bereich derart gestaltet, dass im Endmontagezustand ein Pressverband entsteht. Durch diese Art des Fügens ist eine sehr nah an der theoretisch genauen Achse orientierte Fügung sichergestellt.
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Zu diesem Zweck weist die Außenkontur bzw. die Außenfläche des Ritzelzapfens entlang seiner Längsachse Bereiche unterschiedlichen Durchmessers auf. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Durchmesser des Ritzelzapfens nahe dem Verzahnungsbereich, also maximal von seinem freien Ende entfernt, am größten.
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Die Erfindung eignet sich insbesondere für Ritzelzapfen einer Zahnstangenlenkung, bei der das untere Ritzellager als Festlager ausgeführt ist. Durch das Anziehen der Ritzelmutter wird das Ritzellager, üblicherweise ein Kugellager, in den als Presspassung ausgelegten Durchmesser gedrückt und dadurch vorteilhafterweise zentriert. Hierdurch erfolgt eine optimale Montage des Ritzels, wodurch ein guter Lauf sichergestellt und Mikrobewegungen des Ritzels zum Lager ausgeschlossen sind.
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Die Durchmesseränderung des Ritzelzapfens entlang der Längsachse kann kontinuierlich oder diskontinierlich verlaufen.
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Alternativ ist es auch möglich, dass die Außenfläche des Ritzelzapfens über die gesamte Länge den gleichen Durchmesser und die Innenfläche des Ritzellagers Durchmesserunterschiede aufweist.
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Schließlich ist auch eine Mischform denkbar, bei der sowohl der Ritzelzapfen als auch die Innenfläche des Ritzellagers Durchmesserunterschiede entlang ihrer Längsachsen aufweisen.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren erläutert. Diese sind nur beispielhaft zu verstehen und sollen die Erfindung nicht begrenzen. Es zeigen:
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1: eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung eines Zahnstangenlenkgetriebes von außen,
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2: eine Lenkwelle,
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3: eine vergrößerte Darstellung des Bereichs C aus 2,
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4: einen Ausschnitt eines zusammengesetzten Lenkgetriebes
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1 zeigt eine vereinfachte Prinzipdarstellung eines Zahnstangenlenkgetriebes 20 von außen. Erkennbar ist ein Zahnstangengehäuse 22, in dem eine Zahnstange 24 gelagert ist. Weiterhin ist das Ritzelgehäuse 26 gezeigt, in dem eine Lenkwelle 28 geführt ist. Weiterhin ist innerhalb eines Gleitsteingehäuses 32 ein Gleitstein 30 angeordnet. Erkennbar sind darüber hinaus ein und ein Gleitsteindeckel 34.
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2 zeigt die Lenkwelle 28. Erkennbar sind insbesondere ein Torsionsstab 36, ein Verzahnungsbereich 38 (das Lenkritzel) und ein sich daran anschließender endseitiger Ritzelzapfen 40. Die Lenkwelle 28 und der Ritzelzapfen 40 weisen eine Längsachse X-X auf.
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3 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Ritzelzapfens 40 aus 2. Erkennbar ist, dass der Ritzelzapfen 40 auf seiner Außenfläche Bereiche unterschiedlichen Durchmessers aufweist. Ausgehend von seinem freien Ende schließt sich im gezeigten Ausführungsbeispiel an einen ersten Bereich 42 mit einem ersten Durchmesser A mit einem geringeren Wert ein zweiter Bereich 44 mit einem Durchmesser B mit einem größeren Wert an, der Durchmesser nimmt in Richtung des Verzahnungsbereichs 38 zu. Der zweite Bereich 44 bewirkt den Pressverband im Endmontagezustand. Im gezeigten Ausführungsbeispiel schließt sich an den ersten Bereich 42 zunächst ein Übergangsbereich 46 an, über den der Durchmesser entlang der Längsachse X-X in Richtung des Verzahnungsbereichs 38 kontinuierlich zum zweiten Bereich 44 hin ansteigt.
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4 verdeutlicht den Endmontagezustand der Lenkwelle 28. Der Ritzelzapfen 40 ist in einem Ritzellager 48 gelagert, dass durch eine Ritzelmutter 50 gehalten ist. Weiterhin ist ein Ritzeldeckel 52 gezeigt, der das Ritzellager 4 umgibt.
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Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst auch weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012101306 A1 [0006]
