EP3710335A1 - Verfahren zur herstellung einer lagervorrichtung für ein festlager eines lenkgetriebes eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer lagervorrichtung für ein festlager eines lenkgetriebes eines kraftfahrzeugs

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Publication number
EP3710335A1
EP3710335A1 EP18781984.2A EP18781984A EP3710335A1 EP 3710335 A1 EP3710335 A1 EP 3710335A1 EP 18781984 A EP18781984 A EP 18781984A EP 3710335 A1 EP3710335 A1 EP 3710335A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bearing
ring
bearing sleeve
pivot
sleeve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18781984.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Axel Bormann
Andreas Ritter
Jens-Uwe Hafermalz
Sabine BLANKL
Stephan Wanner
Thorben CASPERS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3710335A1 publication Critical patent/EP3710335A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0409Electric motor acting on the steering column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/042Housings for rolling element bearings for rotary movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/02Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/021Shaft support structures, e.g. partition walls, bearing eyes, casing walls or covers with bearings
    • F16H57/022Adjustment of gear shafts or bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C2226/00Joining parts; Fastening; Assembling or mounting parts
    • F16C2226/10Force connections, e.g. clamping
    • F16C2226/14Force connections, e.g. clamping by shrink fit, i.e. heating and shrinking part to allow assembly
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C23/00Bearings for exclusively rotary movement adjustable for aligning or positioning
    • F16C23/06Ball or roller bearings
    • F16C23/08Ball or roller bearings self-adjusting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2361/00Apparatus or articles in engineering in general
    • F16C2361/61Toothed gear systems, e.g. support of pinion shafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/06Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/067Fixing them in a housing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/02Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/021Shaft support structures, e.g. partition walls, bearing eyes, casing walls or covers with bearings
    • F16H2057/0213Support of worm gear shafts

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a bearing device for a fixed bearing of a steering gear of a motor vehicle.
  • the invention further relates to a bearing device produced by means of such a method, a steering gear comprising such a bearing device and a steering system, in particular a power steering system, with such a steering gear.
  • the known power steering systems are based on a steering gear that translates the drive power of a hydraulic or electric steering motor and transmits, for example, the steering column.
  • Such steering gears are regularly formed in the form of a screw gear and in particular as fferradgetriebe or worm gear. These include a gear which is directly or indirectly connected to the steering column, as well as a meshing therewith, via a shaft driven by the steering motor pinion.
  • Gear elements formed due to wear and / or due to a setting of the material in gears made of plastic. Especially with a
  • the pinion shaft is pivotally mounted about an axis which is perpendicular to the longitudinal axis of the pinion shaft and at a distance from the meshing engagement of pinion and gear, and is pressed by means of one or more spring elements against the gear , The pivoting of the pinion shaft is doing regularly in one of the two
  • the storage in the region of the other end is then carried out with a defined mobility (so-called “floating bearing") to the by allow the pivoting movement caused deflection.
  • the fixed bearing may in particular be provided on the drive side, while the floating bearing is provided at the free end of the pinion shaft.
  • Pressing the pinion to the gear can be integrated both in the movable bearing and in the fixed bearing.
  • Such a steering gear in which the spring force is generated for the springing by means of the fixed bearing for example, from DE 10 2009 054 655 A1 known.
  • the rolling bearing which receives the pinion shaft in the region of the fixed bearing to store outside in a pivot sleeve.
  • Swivel sleeve includes a bearing sleeve which receives the rolling bearing largely free of play, and an outer ring which is held largely free of play in a receptacle of a housing of the steering gear, wherein the outer ring and the bearing sleeve are connected via a plurality of torsion webs, upon rotation of the outer ring to the bearing sleeve be twisted. After assembly of the steering gear, the torsion bars are twisted in such a way that the elastic restoring effect generated thereby causes the springing of the pinion shaft.
  • the invention was based on the object, a steering gear, as it is known in principle from the cited documents, with respect to the described
  • a method for producing a bearing device for a fixed bearing of a steering gear of a motor vehicle is provided, wherein the
  • a pivot bearing comprising an inner bearing ring, which is provided for receiving a pinion shaft of the steering gear, and an outer bearing ring which is received in a bearing sleeve, and a pivot ring having an outer ring and an inner ring, which has one or more torsion bars are pivotally connected to each other, wherein the inner ring are arranged outside of the bearing sleeve within the bearing sleeve and provided for supporting the bearing device in a housing of the steering gear outer ring. It is provided that at least the outer bearing ring of the pivot bearing and the inner ring of the
  • Swivel ring are positioned within the bearing sleeve between two axial stops of the bearing sleeve and then the bearing sleeve is melted in a portion of its longitudinal extension and brought to solidification again.
  • the melting takes place at least partially, preferably completely.
  • this also makes it possible, at least one, preferably both of the axial stops of the bearing sleeve easily and inexpensively by reshaping in each case an end portion of a tubular workpiece from which the bearing sleeve is made to train.
  • Such forming to form one or both axial stops can be done, for example, by tumbling, which is also known as radial rivets.
  • the bearing sleeve is melted by means of a laser beam.
  • the thermal energy required to melt the material of the bearing sleeve in the section provided for this purpose can be introduced in a particularly precisely localized and metered manner.
  • the same purpose may serve if, as may preferably be provided, at least during the solidification of the melted
  • Section of the bearing sleeve the two separated by this section sections of the bearing sleeve by applying corresponding forces, preferably by means of a correspondingly designed mounting device, are acted upon in the direction towards each other.
  • the / which is also located within the bearing sleeve between the two axial stops is / are limited.
  • the latter can in particular for the outer race of the pivot bearing, in particular in its configuration as
  • Friction resistance could lead to the relative movement between the two bearing rings.
  • An inventive steering gear for a steering system of a motor vehicle comprises in addition to a bearing device produced by a method according to the invention for a fixed bearing at least one gear, a meshing with the gear
  • Screw pinion and a pinion shaft comprising the pinion gear, wherein the pinion shaft on one side of the fferritzel in the inventively produced
  • Bearing device of the fixed bearing is mounted and wherein the outer ring of the
  • Steering gear is arranged fixed.
  • a method for producing such a steering gear comprises at least the assembly of the associated components.
  • a steering system according to the invention comprises at least one steering gear according to the invention as well as a steering motor connected in rotation with the pinion shaft.
  • the gear of the steering gear can also be rotatably or rotationally drivingly connected to a steering shaft, in particular a steering column, the steering system.
  • the steering system according to the invention can in particular as a power steering system
  • a method for producing such a steering system comprises at least the assembly of the associated components.
  • the invention further relates to a motor vehicle with a steering system according to the invention.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an inventive steering gear.
  • FIG. 2 shows the bearing device of the fixed bearing of the steering gear according to FIG. 1 in a view from the front
  • Fig. 3 the storage device in a longitudinal section.
  • Fig. 1 shows the essential components of a steering gear according to the invention for a steering system of a motor vehicle.
  • This comprises a housing 1, within which a gear 2 and a meshing with the gear 2 fferritzel 3 are mounted.
  • a ringritzelwelle 4 are integrally formed in the form of a screw.
  • the gear 2 is fixedly mounted on an output shaft 5 of the steering gear.
  • This output shaft 5, which has in the illustrated embodiment, a toothing for a rotationally fixed connection with the gear 2, at one end a steering pinion (not shown) include, for example, with a trained at least in one section as a rack handlebar (not shown), whereby the steering rod performs a translational movement during a rotation of the output shaft 5, which can be translated in a known manner via wheel steering (not shown) in a pivoting movement of steered wheels (not shown) of the motor vehicle.
  • the output shaft 5 but it may also be a steering column of the power steering system, which is rotatably connected to a steering wheel (not shown) and via a steering pinion (not shown) acts on a handlebar.
  • the screw pinion shaft 4 has a drive-side end via which it is connectable to the output shaft of a steering motor, not shown, (e.g., an electric motor).
  • a steering motor not shown, (e.g., an electric motor).
  • the screw pinion shaft 4 is mounted in the housing 1 by means of a first bearing.
  • This bearing is designed as a fixed bearing 6, which allows a pivoting of the screw pinion shaft 4 about a pivot axis 7 (see Fig. 2). This pivoting causes a deflection of the
  • the fixed bearing 6 comprises a bearing device 9, which has been produced by means of a method according to the invention.
  • This bearing device 9 and a bearing device 10 of the floating bearing 8 each comprise a pivot bearing 1 1, 12 in the form of a ball bearing.
  • inner bearing rings 13 of these pivot bearings 11, 12 are associated portions of the SSritzelwelle 4 stored, while outer bearing rings 14 of the pivot bearings 11, 12 are mounted in each of the storage devices 9, 10, which in turn are accommodated in the housing 1.
  • the storage devices 9, 10 are structurally designed so that these in the case of the fixed bearing 6, the pivoting of the fferritzelwelle 4 to the
  • Swivel axis 7 and in the case of the floating bearing 8 allow the deflection of the free end of the SSritzelwelle 4.
  • the bearing device 9 of the fixed bearing 6 comprises a bearing sleeve 15 with
  • annular cross-sectional surfaces the inner side in a first longitudinal section, the rotary bearing 11 and in a second longitudinal section an inner ring 17 of a Swing ring 16 receives.
  • the inner ring 17 of the swivel ring 16 is under
  • the outer ring 18 is connected to the inner ring 17 via two torsion bars 19 (see Fig. 2), with the torsion bars 19 extending through correspondingly positioned through holes 26 of the bearing sleeve 15 (cf. Fig. 2).
  • the outer ring 18, the inner ring 17 and the torsion bars 19 are preferably formed integrally from, for example, spring steel.
  • a ringritzelwelle 4 takes place with the interposition of a coupling piece 22 by means of a screw 23 which is screwed into an internal thread, which is integrated into the corresponding end of the sortedritzelwelle 4.
  • the coupling piece 22 also serves to transmit a drive power of the steering motor to the fferritzelwelle 4, what these are rotatably connected to each other. This rotationally fixed connection is achieved by engagement of an external toothing of the screw pinion shaft 4 in a complementary internal toothing of the coupling piece 22.
  • the two torsion bars 19 define the position of the pivot axis 7, by which the outer ring 18 relative to the inner ring 17 to achieve a springing of the
  • pivot axis 7 does not run through the center of the pivot ring 16 and thus the cross section of the SSritzelwelle 4, but radially offset thereto (see Fig. 2).
  • the pivot axis 7 thus does not intersect the longitudinal axis 25 of the SSritzelwelle 4.
  • the torsion bars 19 of the swivel ring 16 not only allow pivoting of the outer ring 18 to the inner ring 17 and thus the SSritzelwelle 4 relative to the gear 2 and the housing 1, but at the same time cause the spring force by which the sprocket 3 of the ringritzelwelle 4 in the Gearing of the gear 2 is pressed in order to achieve the lowest possible backlash and thus the lowest possible noise during operation of the steering gear, in particular in a so-called Komlenken.
  • This spring force results from the fact that during assembly of the steering gear, the fferritzelwelle 4 is deflected so far as a result of contact with the gear 2 that a
  • the bearing device 9 of the fixed bearing 6 For the preparation of the bearing device 9 of the fixed bearing 6 is provided to provide a tubular workpiece for forming the bearing sleeve 15 and a first of the axial stops 20, specifically the adjacent to the pivot bearing 11 located stop 20, by forming a first end portion of the workpiece, so that this end portion projects radially inwards.
  • the second axial stop 20 is formed by a forming and thereby the components received within the bearing sleeve 15, i. the outer bearing ring 14 of the pivot bearing 11 or the entire pivot bearing 11, the inner ring 17 of the pivot ring 16 and the entire pivot ring 16 and the support plate 21, secured in position.
  • arranged components is optionally not yet realized.

Landscapes

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Abstract

Es ist ein Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung (9) für ein Festlager eines Lenkgetriebes eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, wobei die Lagervorrichtung (9) ein Drehlager (11), das einen inneren Lagerring (13), der zur Aufnahme einer Ritzelwelle des Lenkgetriebes vorgesehen ist, und einen äußeren Lagerring (14), der in einer Lagerhülse (15) aufgenommen ist, sowie einen Schwenkring (16) umfasst, der einen Außenring (18) sowie einen Innenring (17) aufweist, die über einen oder mehrere Torsionsstege zueinander schwenkbar verbunden sind, wobei der Innenring (17) innerhalb der Lagerhülse (15) und der zur Lagerung der Lagervorrichtung (9) in einem Gehäuse des Lenkgetriebes vorgesehene Außenring (18) außerhalb der Lagerhülse (15) angeordnet sind. Vorgesehen ist, dass zumindest der äußere Lagerring (14) des Drehlagers (11) und der Innenring (17) des Schwenkrings (16) innerhalb der Lagerhülse (15) zwischen zwei axialen Anschlägen (20) der Lagerhülse (15) positioniert werden und anschließend die Lagerhülse (15) in einem Abschnitt (28) seiner Längserstreckung aufgeschmolzen und wieder zur Erstarrung gebracht wird. Durch die zweifache Änderung des Aggregatszustandes von fest zu flüssig und anschließend von flüssig zu fest infolge des Aufschmelzens und des wieder Erstarrens wird eine Reduzierung der Länge der Lagerhülse (15) erreicht, durch die die bereits zwischen den Anschlägen (20) angeordneten Komponenten gegeneinander beaufschlagt beziehungsweise verspannt werden, wodurch eine Spielfreiheit der Anordnung dieser Komponenten innerhalb der Lagerhülse (15) realisiert werden kann, die eine ungewollte Geräuschentwicklung im Betrieb eines eine solche Lagervorrichtung (9) umfassenden Lenkgetriebes vermeidet.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Laqervorrichtunq für ein Festlaqer eines Lenkgetriebes eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung für ein Festlager eines Lenkgetriebes eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft weiterhin eine mittels eines solchen Verfahrens hergestellte Lagervorrichtung, ein eine solche Lagervorrichtung umfassendes Lenkgetriebe sowie ein Lenksystem, insbesondere ein Hilfskraftlenksystem, mit einem solchen Lenkgetriebe.
Bei den meisten Kraftfahrzeugen werden Hilfskraftlenksysteme verbaut, die beim Lenken ein unterstützendes Drehmoment erzeugen und dadurch das von dem Fahrer auf die Lenksäule aufzubringende Lenkmoment reduzieren.
Die bekannten Hilfskraftlenksysteme basieren auf einem Lenkgetriebe, das die Antriebsleistung eines hydraulischen oder elektrischen Lenkmotors übersetzt und auf beispielsweise die Lenksäule überträgt. Derartige Lenkgetriebe sind regelmäßig in Form eines Schraubwälzgetriebes und insbesondere als Schraubradgetriebe oder Schneckengetriebe ausgebildet. Diese umfassen ein Zahnrad, das direkt oder indirekt mit der Lenksäule verbunden ist, sowie ein damit kämmendes, über eine Welle von dem Lenkmotor angetriebenes Ritzel.
Als problematisch bei derartigen Lenkgetrieben hat sich Getriebespiel gezeigt, das sich aufgrund von Bauteiltoleranzen, unterschiedlichen Wärmedehnungen der
Getriebeelemente, aufgrund von Verschleiß und/oder aufgrund eines Setzens des Materials bei Zahnrädern aus Kunststoff ausbildet. Insbesondere bei einem
sogenannten Wechsellenken, d.h. bei einem direkt aufeinander folgenden Lenken mit wechselnder Lenkeinschlagsrichtung, erzeugt ein solches Getriebespiel unerwünschte Geräusche, die aus dem sich abwechselnden Anlegen gegenüberliegender Flanken der Zähne von Ritzel und Zahnrad resultieren.
Bekannt ist, dieses Getriebespiel dadurch zu eliminieren, dass die Ritzelwelle schwenkbar um eine Achse, die senkrecht zur der Längsachse der Ritzelwelle und in einem Abstand zu dem Verzahnungseingriff von Ritzel und Zahnrad verläuft, gelagert ist und mittels eines oder mehrerer Federelemente gegen das Zahnrad gedrückt wird. Die Schwenkbarkeit der Ritzelwelle wird dabei regelmäßig in eine der zwei
Lagerungen, über die die Ritzelwelle endseitig gelagert ist, integriert. Diese Lagerung wird als„Festlager“ bezeichnet. Die Lagerung im Bereich des anderen Endes ist dann mit einer definierten Beweglichkeit ausgeführt (sogenanntes„Loslager“), um die durch die Schwenkbewegung hervorgerufene Auslenkung zu ermöglichen. Das Festlager kann insbesondere antriebsseitig vorgesehen sein, während das Loslager an dem freien Ende der Ritzelwelle vorgesehen ist. Das oder die Federelemente zum
Andrücken des Ritzels an das Zahnrad können dabei sowohl in das Loslager als auch in das Festlager integriert sein.
Ein solches Lenkgetriebe, bei dem die Federkraft für die Anfederung mittels des Festlagers erzeugt wird, ist beispielsweise aus der DE 10 2009 054 655 A1 bekannt. Bei diesem Lenkgetriebe ist vorgesehen, das Wälzlager, das die Ritzelwelle im Bereich des Festlagers aufnimmt, außenseitig in einer Schwenkhülse zu lagern. Die
Schwenkhülse umfasst eine Lagerhülse, die das Wälzlager weitgehend spielfrei aufnimmt, und einen Außenring, der weitgehend spielfrei in einer Aufnahme eines Gehäuses des Lenkgetriebes gehalten ist, wobei der Außenring und die Lagerhülse über mehrere Torsionsstege verbunden sind, die bei einem Verdrehen des Außenrings zu der Lagerhülse tordiert werden. Nach der Montage des Lenkgetriebes sind die Torsionsstege derart tordiert, dass die dadurch erzeugte elastische Rückstellwirkung die Anfederung der Ritzelwelle bewirkt.
Ausgestaltungen von Lenkgetrieben, die zu demjenigen gemäß der
DE 10 2009 054 655 A1 ähnlich sind, sind aus der DE 10 2008 040 673 A1 und der
DE 10 2012 103 146 A1 bekannt.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Lenkgetriebe, wie es grundsätzlich aus den genannten Druckschriften bekannt ist, hinsichtlich des beschriebenen
Geräuschverhaltens zu verbessern.
Diese Aufgabe wird mittels einer Lagervorrichtung für ein Festlager, die durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 hergestellt wurde, gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Herstellen einer Lagervorrichtung für ein Festlager eines Lenkgetriebes eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, wobei die
Lagervorrichtung ein Drehlager, das einen inneren Lagerring, der zur Aufnahme einer Ritzelwelle des Lenkgetriebes vorgesehen ist, und einen äußeren Lagerring, der in einer Lagerhülse aufgenommen ist, sowie einen Schwenkring umfasst, der einen Außenring sowie einen Innenring aufweist, die über einen oder mehrere Torsionsstege zueinander schwenkbar verbunden sind, wobei der Innenring innerhalb der Lagerhülse und der zur Lagerung der Lagervorrichtung in einem Gehäuse des Lenkgetriebes vorgesehene Außenring außerhalb der Lagerhülse angeordnet sind. Vorgesehen ist, dass zumindest der äußere Lagerring des Drehlagers und der Innenring des
Schwenkrings innerhalb der Lagerhülse zwischen zwei axialen Anschlägen der Lagerhülse positioniert werden und anschließend die Lagerhülse in einem Abschnitt seiner Längserstreckung aufgeschmolzen und wieder zur Erstarrung gebracht wird. Bezüglich der Wandstärke der Lagerhülse erfolgt das Aufschmelzen dabei zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig.
Durch die zweifache Änderung des Aggregatszustandes von fest zu flüssig und anschließend von flüssig zu fest infolge des Aufschmelzens und des wieder Erstarrens wird eine Reduzierung der Länge der Lagerhülse erreicht, durch die die bereits zwischen den Anschlägen angeordneten Komponenten, d.h. zumindest der äußere Lagerring des Drehlagers und der Innenring des Schwenkrings, gegeneinander beaufschlagt beziehungsweise verspannt werden, wodurch eine Spielfreiheit der Anordnung dieser Komponenten innerhalb der Lagerhülse realisiert werden kann, die einer ungewollten Geräuschentwicklung im Betrieb eines eine solche Lagervorrichtung umfassenden Lenkgetriebes vermeidet.
Durch die nachträgliche Verkürzung der Lagerhülse, die durch das Aufschmelzen und das zur Erstarrung Bringen erreicht wird, wird ermöglicht, einen oder mehrere zuvor erfolgende Schritte im Rahmen einer Herstellung einer erfindungsgemäßen
Lagervorrichtung auf relativ einfache und damit kostengünstige Weise durchzuführen. Dies gilt insbesondere hinsichtlich der Ausbildung der axialen Anschläge der
Lagerhülse, zwischen denen zumindest der äußere Lagerring des Drehlagers und der Innenring des Schwenkrings positioniert werden und mittels denen diese
(Teil-)Komponenten der Lagervorrichtung zumindest nach der erfindungsgemäß bewirkten Verkürzung der Lagerhülse gegeneinander beaufschlagt werden. Bei der Ausbildung dieser Anschläge der Lagerhülse muss aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen, nachträglichen Verkürzung der Lagerhülse nicht darauf geachtet werden, bereits schon dann eine Spielfreiheit für die zwischen diesen angeordneten Komponenten zu erzielen.
Insbesondere wird dadurch auch ermöglicht, zumindest einen, vorzugsweise beide der axialen Anschläge der Lagerhülse einfach und kostengünstig durch ein Umformen jeweils eines Endabschnitts eines rohrförmigen Werkstücks, aus dem die Lagerhülse hergestellt wird, auszubilden. Ein solches Umformen zur Ausbildung eines oder der beiden axialen Anschläge kann dabei beispielsweise durch Taumeln, das auch als Radialnieten bekannt ist, erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Lagerhülse mittels eines Laserstrahls aufgeschmolzen wird. Dadurch kann die thermische Energie, die zum Aufschmelzen des Werkstoffs der Lagerhülse in dem dazu vorgesehenen Abschnitt erforderlich ist, besonders exakt lokal begrenzt sowie dosiert eingebracht werden.
Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass zumindest während des zur
Erstarrung Bringens des aufgeschmolzenen Abschnitts der Lagerhülse der äußere Lagerring des Drehlagers und der Innenring des Schwenkrings, vorzugsweise sämtliche zwischen den axialen Anschlägen der Lagerhülse angeordnete
(Teil-)Komponenten des Festlagers, durch ein Aufbringen entsprechender Kräfte, vorzugsweise mittels einer entsprechend ausgelegten Montagevorrichtung, direkt oder indirekt gegeneinander beaufschlagt werden. Dadurch kann erreicht werden, dass sich die Lagerhülse beim Erstarren des zuvor aufgeschmolzenen Abschnitts möglichst weitgehend verkürzt und dementsprechend nach dem Erstarren die zwischen den axialen Anschlägen der Lagerhülse angeordneten Komponenten unter einer relativ hohen axialen Verspannung montiert sind.
Dem gleichen Zweck kann dienen, wenn, wie dies vorzugsweise vorgesehen sein kann, zumindest während des zur Erstarrung Bringens des aufgeschmolzenen
Abschnitts der Lagerhülse die zwei durch diesen Abschnitt voneinander separierten Abschnitte der Lagerhülse durch ein Aufbringen entsprechender Kräfte, vorzugsweise mittels einer entsprechend ausgelegten Montagevorrichtung, in Richtung aufeinander zu beaufschlagt werden.
Um zu gewährleisten, dass durch das Verspannen der innerhalb der Lagerhülse zwischen den axialen Anschlägen angeordneten Komponenten eine ungewollte Geräuschentwicklung während der gesamten vorgesehen Nutzungsdauer des
Festlagers trotz Verschleißes verhindert wird, sollte vorzugsweise vorgesehen sein, dass die durch das Verspannen beaufschlagten Komponenten der Lagervorrichtung oder Abschnitte davon zumindest teilweise derart ausgebildet sind, dass infolge der Beaufschlagung mit der durch die erfindungsgemäß bewirkte Verkürzung der
Lagerhülse erzeugten Verspannkraft eine relevante elastische Deformation erzielt wird, so dass durch eine dadurch hervorgerufene Rückstellwirkung ein verschleißbedingtes Nachstellen und folglich eine dauerhafte Spielfreiheit der verspannten Komponenten erreicht wird.
Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, eine durch das Verspannen der innerhalb der Lagerhülse aufgenommenen Komponenten bewirkte, elastische Deformation möglichst auf eine oder mehrere Elemente, insbesondere auf einen oder die beiden axialen Anschläge der Lagerhülse und/oder auf ein oder mehrere extra hierfür vorgesehene Rückstellelemente, das/die ebenfalls innerhalb der Lagerhülse zwischen den beiden axialen Anschlägen angeordnet ist/sind, zu beschränken. Dadurch kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die übrigen zwischen den axialen Anschlägen der Lagerhülse verspannt angeordneten Komponenten und somit insbesondere der Innenring des Schwenkrings und der äußeren Lagerring des Drehlagers relativ steif beziehungsweise starr ausgebildet werden können, was sich positiv hinsichtlich deren struktureller Ausgestaltung und/oder hinsichtlich einer durch diese Komponenten bewirkten Funktionalität auswirken kann. Letzteres kann insbesondere für den äußeren Lagerring des Drehlagers, insbesondere bei dessen Ausgestaltung als
Wälzlager/Kugellager bedeutsam sein, weil eine erhebliche Deformation eines
Lagerrings eines solchen Drehlagers zu einer erheblichen Erhöhung des
Reibungswiderstands für die Relativbewegung zwischen den zwei Lagerringen führen könnte.
Durch die vorzugsweise vorgesehene Herstellung eines oder der beiden axialen Anschläge der Lagerhülse durch ein Umformen können Anschläge erzeugt werden, die relativ leicht elastisch auslenkbar sind, was einen weiteren Vorteil derart ausgebildeter Anschläge der Lagerhülse darstellt.
Ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs umfasst neben einer durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellten Lagervorrichtung für ein Festlager zumindest ein Zahnrad, ein mit dem Zahnrad kämmendes
Schraubritzel und eine das Schraubritzel umfassende Ritzelwelle, wobei die Ritzelwelle auf der einen Seite des Schraubritzels in der erfindungsgemäß hergestellten
Lagervorrichtung des Festlager gelagert ist und wobei der Außenring des
Schwenkrings der Lagervorrichtung direkt oder indirekt in einem Gehäuse des
Lenkgetriebes festgelegt angeordnet ist. Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Lenkgetriebes umfasst zumindest die Montage der dazugehörigen Komponenten. Ein erfindungsgemäßes Lenksystem umfasst zumindest ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe sowie einen drehantreibend mit der Ritzelwelle verbundenen Lenkmotor. Das Zahnrad des Lenkgetriebes kann weiterhin drehfest oder drehantreibend mit einer Lenkwelle, insbesondere einer Lenksäule, des Lenksystems verbunden sein. Das erfindungsgemäße Lenksystem kann insbesondere als Hilfskraftlenksystem
ausgebildet sein, durch das mittels des Lenkmotors ein unterstützendes Drehmoment erzeugt werden kann, so dass ein von einem Fahrer eines das Hilfskraftlenksystem umfassenden Kraftfahrzeugs auf die Lenksäule für ein Lenken des Kraftfahrzeugs aufzubringendes Lenkmoment reduziert (ggf. temporär auch bis auf null) ist. Alternativ dazu besteht auch die Möglichkeit, das Lenksystem derart auszubilden, dass von dem Lenkmotor stets das gesamte für ein Lenken erforderliche Lenkmoment erzeugt wird. Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Lenksystems umfasst zumindest die Montage der dazugehörigen Komponenten.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Lenksystem.
Die unbestimmten Artikel („ein“,„eine“,„einer“ und„eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden
Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 : einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe;
Fig. 2: die Lagervorrichtung des Festlagers des Lenkgetriebes gemäß der Fig. 1 in einer Ansicht von vorne; und
Fig. 3: die Lagervorrichtung in einem Längsschnitt.
Die Fig. 1 zeigt die wesentlichen Bestandteile eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs. Dieses umfasst ein Gehäuse 1 , innerhalb dessen ein Zahnrad 2 sowie ein mit dem Zahnrad 2 kämmendes Schraubritzel 3 gelagert sind. Das Schraubritzel 3 und eine das Schraubritzel 3 umfassende
Schraubritzelwelle 4 sind in Form einer Schnecke integral ausgebildet. Das Zahnrad 2 ist fest auf einer Abtriebswelle 5 des Lenkgetriebes befestigt. Diese Abtriebswelle 5, die im gezeigten Ausgestaltungsbeispiel eine Verzahnung für eine drehfeste Verbindung mit dem Zahnrad 2 aufweist, kann an einem Ende ein Lenkritzel (nicht dargestellt) umfassen, das beispielsweise mit einer zumindest in einem Abschnitt als Zahnstange ausgebildeten Lenkstange (nicht dargestellt) kämmt, wodurch die Lenkstange bei einer Rotation der Abtriebswelle 5 eine Translationsbewegung durchführt, die in bekannter Weise über Radlenkhebel (nicht dargestellt) in eine Schwenkbewegung gelenkter Räder (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs übersetzt werden kann. Bei der Abtriebswelle 5 kann es sich aber auch um eine Lenksäule des Hilfskraftlenksystems handeln, die mit einem Lenkrad (nicht dargestellt) drehfest verbunden ist und die über ein Lenkritzel (nicht dargestellt) auf eine Lenkstange wirkt.
Die Schraubritzelwelle 4 weist ein antriebsseitiges Ende auf, über das diese mit der Abtriebswelle eines nicht dargestellten Lenkmotors (z.B. ein Elektromotor) verbindbar ist. Im Bereich dieses antriebsseitigen Endes ist die Schraubritzelwelle 4 mittels einer ersten Lagerung in dem Gehäuse 1 gelagert. Diese Lagerung ist als Festlager 6 ausgebildet, das ein Schwenken der Schraubritzelwelle 4 um eine Schwenkachse 7 (vgl. Fig. 2) zulässt. Dieses Schwenken bewirkt ein Auslenken des dem
antriebsseitigen Ende gegenüber liegenden, freien Endes der Schraubritzelwelle 4, die dort mittels eines Loslagers 8 gelagert ist. Dieses Loslager 8 ist so ausgebildet, dass es die sich aus dem Schwenken der Schraubritzelwelle 4 ergebende Auslenkung dieses freien Endes der Schraubritzelwelle 4 in Grenzen zulässt.
Das Festlager 6 umfasst eine Lagervorrichtung 9, die mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt worden ist. Diese Lagervorrichtung 9 und eine Lagervorrichtung 10 des Loslagers 8 umfassen jeweils ein Drehlager 1 1 , 12 in Form eines Kugellagers.
In inneren Lagerringen 13 dieser Drehlager 11 , 12 sind dazugehörige Abschnitte der Schraubritzelwelle 4 gelagert, während äußere Lagerringe 14 der Drehlager 11 , 12 in jeweils den Lagervorrichtungen 9, 10 gelagert sind, die wiederum in dem Gehäuse 1 aufgenommen sind. Die Lagervorrichtungen 9, 10 sind konstruktiv so ausgebildet, dass diese im Fall des Festlagers 6 das Schwenken der Schraubritzelwelle 4 um die
Schwenkachse 7 und im Fall des Loslagers 8 das Auslenken des freien Endes der Schraubritzelwelle 4 ermöglichen.
Die Lagervorrichtung 9 des Festlagers 6 umfasst eine Lagerhülse 15 mit
kreisringförmigen Querschnittsflächen, die innenseitig in einem ersten Längsabschnitt das Drehlager 11 und in einem zweiten Längsabschnitt einen Innenring 17 eines Schwenkrings 16 aufnimmt. Der Innenring 17 des Schwenkrings 16 ist unter
Zwischenschaltung einer Stützscheibe 21 drehtest und axial gesichert innerhalb der Lagerhülse 15, konkret zwischen zwei axialen Anschlägen 20 der Lagerhülse 15, angeordnet, wobei sich der Innenring 17 des Schwenkrings 16 einerseits an der Stützscheibe 21 und andererseits an dem äußeren Lagerring 14 des Drehlagers 11 abstützt. Der Schwenkring 16 umfasst neben dem Innenring 17 noch einen Außenring 18. Dieser Außenring 18 ist über zwei Torsionsstege 19 (vgl. Fig. 2) mit dem Innenring 17 verbunden, wobei sich die Torsionsstege 19 durch entsprechend positionierte Durchgangsöffnungen 26 der Lagerhülse 15 erstrecken (vgl. Fig. 2). Der Außenring 18, der Innenring 17 und die Torsionsstege 19 sind vorzugsweise einstückig aus beispielsweise Federstahl ausgebildet.
Eine axiale Lagesicherung des Drehlagers 11 des Festlagers 6 auf der
Schraubritzelwelle 4 erfolgt unter Zwischenschaltung eines Kupplungsstücks 22 mittels einer Schraube 23, die in ein Innengewinde, das in das entsprechende Ende der Schraubritzelwelle 4 integriert ist, eingeschraubt ist. Das Kupplungsstück 22 dient auch der Übertragung einer Antriebsleistung des Lenkmotors auf die Schraubritzelwelle 4, wozu diese drehfest miteinander verbunden sind. Diese drehfeste Verbindung wird durch ein Eingreifen einer Außenverzahnung der Schraubritzelwelle 4 in eine komplementäre Innenverzahnung des Kupplungsstücks 22 erreicht.
Eine axiale Lagesicherung des Außenrings 18 des Schwenkrings 16 innerhalb des Gehäuses 1 erfolgt mittels eines Schraubrings 24, der ein Außengewinde aufweist, das in ein entsprechendes Innengewinde des Gehäuses 1 eingeschraubt ist.
Die zwei Torsionsstege 19 definieren die Lage der Schwenkachse 7, um die der Außenring 18 relativ zu dem Innenring 17 zur Erzielung einer Anfederung der
Schraubritzelwelle 4 schwenkbar ist. Die Torsionsstege 19 und damit die
Schwenkachse 7 verlaufen dabei jedoch nicht durch das Zentrum des Schwenkrings 16 und damit des Querschnitts der Schraubritzelwelle 4, sondern radial versetzt dazu (vgl. Fig. 2). Die Schwenkachse 7 schneidet somit nicht die Längsachse 25 der Schraubritzelwelle 4. Durch den radialen Versatz der Torsionsstege 19 zu dem
Zentrum des Schwenkrings 16 wird die Schwenkachse 7 in die Nähe des
Außenumfangs der Schraubritzelwelle 4 verlagert, wodurch die Ausbildung von Reaktionsmomenten, die sich infolge der beim Verzahnungseingriff von Schraubritzel 3 und Zahnrad 2 ergebenden Verzahnungskräfte in Verbindung mit dem Abstand der Wirkungslinie dieser Verzahnungskräfte von der Schwenkachse 7 ergeben
beziehungsweise ergeben würden, verringert oder vermieden werden kann.
Die Torsionsstege 19 des Schwenkrings 16 ermöglichen nicht nur ein Schwenken des Außenrings 18 zu dem Innenring 17 und damit der Schraubritzelwelle 4 relativ zu dem Zahnrad 2 beziehungsweise zu dem Gehäuse 1 , sondern bewirken gleichzeitig die Federkraft, durch die das Schraubritzel 3 der Schraubritzelwelle 4 in die Verzahnung des Zahnrads 2 gedrückt wird, um ein möglichst geringes Getriebespiel und damit eine möglichst geringe Geräuschentwicklung im Betrieb des Lenkgetriebes, insbesondere bei einem sogenannten Wechsellenken, zu erreichen. Diese Federkraft ergibt sich daraus, dass bei der Montage des Lenkgetriebes die Schraubritzelwelle 4 soweit infolge eines Kontakts mit dem Zahnrad 2 ausgelenkt wird, dass sich eine
ausreichende Torsion der Torsionsstege 19 ergibt, wodurch die elastischen
Rückstellmomente, die aus der Torsion der Torsionsstege 19 resultieren, entgegen dieser Auslenkung der Schraubritzelwelle 4 wirken und diese somit gegen das Zahnrad 2 beaufschlagen.
Zur Herstellung der Lagervorrichtung 9 des Festlagers 6 ist vorgesehen, ein rohrförmiges Werkstück zur Ausbildung der Lagerhülse 15 bereitzustellen und einen ersten der axialen Anschläge 20, konkret den zu dem Drehlager 11 benachbart gelegenen Anschlag 20, durch Umformen eines ersten Endabschnitts des Werkstücks auszubilden, so dass dieser Endabschnitt radial nach innen ragt. Anschließend wird das Drehlager 1 1 , der Innenring 17 des Schwenkrings 16 sowie die Stützscheibe 21 ausgehend von dem noch offenen, d.h. noch keinen axialen Anschlag 20 ausbildenden Ende in die Lagerhülse 15 eingesetzt. Daraufhin wird auch der zweite axiale Anschlag 20 durch ein Umformen ausgebildet und dadurch die innerhalb der Lagerhülse 15 aufgenommenen Komponenten, d.h. der äußere Lagerring 14 des Drehlagers 11 beziehungsweise das gesamte Drehlager 11 , der Innenring 17 des Schwenkrings 16 beziehungsweise der gesamte Schwenkring 16 sowie die Stützscheibe 21 , lagegesichert. Eine Spielfreiheit zwischen den innerhalb der Lagerhülse 15
angeordneten Komponenten ist dabei gegebenenfalls noch nicht realisiert.
Anschließend wird mittels eines Laserstrahls 27 die Lagerhülse 15 in einem Abschnitt 28 seiner Längserstreckung, der in der Fig. 3 dargestellt ist, vollumfänglich und über die gesamte Wandstärke der Lagerhülse 15 aufgeschmolzen und wieder zur
Erstarrung gebracht. Durch diese zweifache Änderung des Aggregatszustands des Materials der Lagerhülse 15 in diesem Abschnitt 28 wird eine Verkürzung der Länge der Lagerhülse 15 realisiert, durch die die innerhalb der Lagerhülse 15 angeordneten Komponenten infolge der dann unter einem definierten Druck vorliegenden Anlage des äußeren Lagerrings 14 des Drehlagers 1 1 und der Stützscheibe 21 an dem jeweils angrenzenden axialen Anschlag 20 der Lagerhülse 15 verspannt werden. Dadurch wird dann eine Spielfreiheit der Komponenten der Lagervorrichtung 9 realisiert, die im Betrieb des Lenkgetriebes eine ungewollte Geräuschentwicklung vermeidet.
Bezuqszeichenliste Gehäuse
Zahnrad / Schraubrad / Schneckenrad
Schraubritzel / Schnecke
Schraubritzelwelle
Abtriebswelle
Festlager
Schwenkachse
Loslager
Lagervorrichtung des Festlagers
Lagervorrichtung des Loslagers
Drehlager des Festlagers
Drehlager des Loslagers
innerer Lagerring eines Drehlagers
äußerer Lagerring eines Drehlagers
Lagerhülse
Schwenkring
Innenring des Schwenkrings
Außenring des Schwenkrings
Torsionssteg
axialer Anschlag der Lagerhülse
Stützscheibe
Kupplungsstück
Schraube
Schraubring
Längsachse der Schraubritzelwelle
Durchgangsöffnung der Lagerhülse
Laserstrahl
Abschnitt der Längserstreckung der Lagerhülse

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung (9) für ein Festlager (6) eines Lenkgetriebes eines Kraftfahrzeugs, wobei die Lagervorrichtung (9) ein
Drehlager (11 ), das einen inneren Lagerring (13), der zur Aufnahme einer Ritzelwelle (4) des Lenkgetriebes vorgesehen ist, und einen äußeren Lagerring (14), der in einer Lagerhülse (15) aufgenommen ist, sowie einen Schwenkring (16) umfasst, der einen Außenring (18) sowie einen Innenring (17) aufweist, die über einen oder mehrere Torsionsstege (19) schwenkbar verbunden sind, wobei der Innenring (17) innerhalb und der Außenring (18) außerhalb der Lagerhülse (15) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der äußere Lagerring (14) des Drehlagers (11 ) und der Innenring (17) des Schwenkrings (16) innerhalb der Lagerhülse (15) zwischen zwei axialen Anschlägen (20) der Lagerhülse (15) positioniert werden und anschließend die Lagerhülse (15) in einem Abschnitt (28) seiner Längserstreckung über den vollen Umfang aufgeschmolzen und wieder zur Erstarrung gebracht wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der axialen Anschläge (20) der Lagerhülse (15) durch ein Umformen eines Endabschnitts eines rohrförmigen Werkstücks, aus dem die Lagerhülse (15) hergestellt wird, ausgebildet wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Lagerhülse (15) mittels eines Laserstrahls (27) aufgeschmolzen wird
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest während des zur Erstarrung Bringens des aufgeschmolzenen Abschnitts (28) der Lagerhülse (15) der äußere Lagerring (14) des Drehlagers (1 1 ) und der Innenring (17) des Schwenkrings (16) gegeneinander beaufschlagt werden.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest während des zur Erstarrung Bringens des aufgeschmolzenen Abschnitts (28) der Lagerhülse (15) die zwei durch diesen Abschnitt voneinander separierten Abschnitte der Lagerhülse (15) in Richtung aufeinander zu beaufschlagt werden.
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