WO2011104217A1

WO2011104217A1 - Schraubradgetriebe für eine lenkung eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: WO2011104217A1
Application number: PCT/EP2011/052567
Authority: WO
Inventors: Dennis FÜCHSEL; Ekkehard Kneer; Jens Hafermalz; Arne Kuhlen; Marco Grau
Original assignee: Zf Lenksysteme Gmbh
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2011-09-01
Also published as: DE102010002285A1; CN102770327A; JP2013520626A; US8646351B2; US20130206497A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schraubradgetriebe (1) für eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs mit einem Schraubritzel (2), welches in ein Schraubrad (3) eingreift. Vorgesehen ist eine Vorspannungseinrichtung (4) mit einem vorgespannten Druckstück (5), welches das Schraubritzel (2) in eine Verzahnung des Schraubrades (3) drückt. Die Vorspannungseinrichtung (4) umfasst ein Gehäuseteil (10), welches einen Abschnitt mit einem Innengewinde (18a) aufweist, in dem ein Nachstellglied (11) eingeschraubt ist, wobei das Nachstellglied (11) durch eine Nachstellfeder (12) in Richtung auf das Druckstück (5) mit einer Kraft beaufschlagt ist. Das Druckstück (5) ist zwischen dem Schraubritzel (2) und dem Nachstellglied (11) mittels einer Führungskontur (13) in dem Gehäuseteil (10) axial verschiebbar geführt. Ferner ist ein Vorspannungsmittel (6) vorgesehen, welches zwischen dem Nachstellglied (11) und dem Druckstück angeordnet ist, und das Duckstück (5) gegen das Schraubritzel (2) drückt. Das Druckstück weist Führungsglieder (19) auf, welche in axial verlaufende Führungsabschnitte (15) einer Führungskontur (14) des Nachstellglieds (11) axial beweglich eingreifen. Die Führungsglieder (19) verlassen die axial verlaufenden Führungsabschnitte (15) in Richtung auf das Schraubritzel (2), wenn der Abstand zwischen dem Druckstück (5) und dem Nachstellglied (11) einen definierten Wert übersteigt.

Description

Schraubradgetriebe für eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Schraubradgetriebe, insbesondere ein Schneckengetriebe, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft ferner eine elektrische Hilfskraftlenkung mit einem Schraubradgetriebe gemäß Anspruch 10.

Aus der DE 101 61 715 A1 ist ein gattungsgemäßes Schraubradgetriebe in der Ausgestaltung eines Schneckengetriebes für den Einsatz in einer elektrischen

Hilfskraftlenkung bekannt.

Das in der DE 101 61 715 A1 beschriebene Schneckengetriebe ist in einem Gehäuse angeordnet und weist eine Schnecke sowie ein Schneckenrad auf. Die Schnecke ist mittels einer Kupplung mit einer Antriebswelle eines elektrischen Antriebsmotors verbunden. Bei der dort gezeigten Konstruktion ist die Schnecke senkrecht zur Drehachse schwenkbar und in einem Schwenk- bzw. Pendellager gelagert, wodurch das Verzahnungsspiel während der gesamten Lebensdauer des Getriebes konstant gehalten werden kann. Hierzu wird die Schnecke radial mit einer Vorspannungskraft beaufschlagt und permanent gegen die Verzahnung des Schneckenrads (bzw. des Schraubrads) gedrückt. Es hat sich bei solchen Konstruktionen gezeigt, dass

Drehrichtungswechsel bzw. Lastwechsel im Getriebe zusammen mit einem

vorhandenen Zahnflankenspiel dazu führen können, dass die Zahnflanken des

Schraubritzels bzw. der Schnecke mit den Zahnflanken des Schraubrads bzw. des Schneckenrads aufeinander prallen und schlagende Geräusche verursachen. Trotzdem sollte bei der Montage kein zu geringes Zahnflankenspiel eingestellt werden, da dies negativen Einfluss auf den Wirkungsgrad sowie den Verschleiß des Getriebes haben kann. Außerdem können dadurch die Rückführungseigenschaften einer

Hilfskraftlenkung verschlechtert werden, was wiederum das Lenkgefühl beim Fahrer verschlechtert.

Die maximale Vorspannung, mit der die Schnecke in das Schneckenrad gedrückt werden kann, ist begrenzt, da es ansonsten zu einer Verklemmung des

Schneckenradgetriebes kommen würde. Die bei elektrischen Lenksystemen eingesetzten Schraubräder- bzw. Schneckenräder sind häufig aus Kunststoff gefertigt. Über die Gebrauchsdauer unterliegen diese

Kunststoffteile einem Setzen bzw. einem Verschleiß. Damit die Anfederung der

Schnecken gegen das Schneckenrad über die gesamte Gebrauchsdauer gewährleistet ist, wird bei den aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannten Schraubrad- bzw. Schneckengetrieben im Neuzustand eine sehr große Anfederkraft aufgebracht, die sich im Laufe der Gebrauchsdauer durch eine Verzahnungsspielzunahme verringert. Dies führt im Neuzustand zu Reibungserhöhungen und somit zu Wirkungsgradnachteilen im Getriebe.

Zum weiteren Stand der Technik wird auf die DE 10 2008 000 506 A1 verwiesen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik zu lösen, insbesondere eine einfache und kostengünstig zu realisierende Lösung zu schaffen, bei der die Reibung im Getriebe minimiert wird, ein verbesserter Wirkungsgrad erreicht werden kann, die Anfederkraft über die

Gebrauchsdauer möglichst konstant ist und eine ungewollte Geräuschentwicklung im Getriebe weitgehend reduziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst.

Eine vorteilhafte elektrische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge ergibt sich aus

Anspruch 10.

Die erfindungsgemäße Lösung führt zu einer Reibungsminimierung im Getriebe und erhöht den Wirkungsgrad, da eine kontinuierliche Anfederung mit nahezu

gleichbleibender Anfederkraft während der gesamten Gebrauchsdauer erreicht wird. Es ist nicht notwendig, dass im Neuzustand eine sehr große Anfederkraft aufgebracht wird. Durch die kontinuierliche Anfederung mit einer nahezu gleichbleibenden Anfederkraft werden zudem Klappergeräusche bzw. störende Geräusche über die gesamte

Gebrauchsdauer vermieden bzw. weitgehend reduziert. Aufgrund des einfachen

Aufbaus der erfindungsgemäßen Lösung werden die Anforderungen an die Montage reduziert. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, dass montageseitig keine Einstellung der Anfederung des Schraubritzels bzw. der Schnecke erforderlich ist, da sich die notwendige Anfederung durch die erfindungsgemäße Lösung selbständig einstellt.

Die erfindungsgemäße Lösung erhöht die Robustheit des Schraubradgetriebes und somit der gesamten Hilfskraftlenkung. Aufgrund der sich durch die Erfindung

ergebenden selbsttätigen Kompensation von Achsabstandsänderungen sind nur noch geringe Anfederungskräfte erforderlich.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine Toleranz-, Verschleiß- und

Temperaturkompensation im Verzahnungseingriff zwischen dem Schraubritzel und dem Schraubrad über die gesamte Lebensdauer.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Funktion "Realisierung des Grundspiels", um insbesondere Temperaturausdehnungen sowie Rundlauftoleranzen zu

kompensieren, und die Funktion "Realisierung der Nachstellung", um insbesondere ein Nachstellen zum Beispiel aufgrund von Setzen oder Verschleiß in den

Verzahnungskomponenten zu ermöglichen, in besonders vorteilhafter Weise

voneinander getrennt.

Das erfindungsgemäße Schraubradgetriebe für eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise für eine elektrische Lenkung, insbesondere eine elektrische

Hilfskraftlenkung eines Kraftfahrzeugs, weist ein Schraubritzel auf, welches in ein Schraubrad eingreift. Vorgesehen ist dabei eine Vorspannungseinrichtung mit einem vorgespannten Druckstück, welches das Schraubritzel in eine Verzahnung des

Schraubrads drückt.

Die Vorspannungseinrichtung umfasst dabei ein Gehäuseteil, welches einen Abschnitt mit einem Innengewinde aufweist, in das ein Nachstellglied eingeschraubt ist. Das eingeschraubte Nachstellglied ist dabei durch eine Nachstellfeder in Richtung auf das Druckstück mit einer Kraft beaufschlagt.

Ferner ist das Druckstück erfindungsgemäß zwischen dem Schraubritzel und dem Nachstellglied angeordnet und mittels einer Führungskontur in dem Gehäuseteil axial verschiebbar geführt. Die Führungskontur in dem Gehäuseteil ist dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass das Druckstück in dem Gehäuseteil verdrehsicher geführt ist. Wesentlich für die Erfindung ist dabei zunächst, dass die Führungskontur eine definierte Bewegungsbahn des Druckstücks in dem Gehäuseteil vorgibt, vorzugsweise handelt es sich bei der vorgegebenen Bewegungsbahn um eine ausschließlich axiale Bewegung des Druckstücks in dem Gehäuseteil.

Von Vorteil ist es, wenn die Führungskontur im Gehäuseteil durch wenigstens zwei axial verlaufende Nuten ausgebildet ist, in denen Führungselemente des Druckstücks axial verschiebbar angeordnet sind. Das Einbringen von zwei axial verlaufenden Nuten lässt sich besonders einfach realisieren. Entsprechende Führungselemente, vorzugsweise an der Außenseite des Druckstücks, lassen sich ebenfalls einfach herstellen. Es hat sich gezeigt, dass zwei Nuten ausreichend sind, um eine besonders vorteilhafte stabile axiale Führung des Druckstücks zu erreichen. Das Druckstück wird somit axial und verdrehsicher in dem Gehäuseteil geführt. Grundsätzlich könnte die Führungskontur auch nur durch eine axial verlaufende Nut realisiert werden oder aber auch durch mehr als zwei Nuten.

Es ist selbstverständlich auch möglich, die Führungskontur im Gehäuseteil entweder als Vorsprünge oder als Nuten auszubilden. Beide Lösungen sind hier denkbar. Das

Druckstück muss dann entsprechend korrespondierende Gegenelemente aufweisen.

Von Vorteil ist es, wenn es sich bei dem Gehäuseteil, welches die Führungskontur für das Druckstück aufweist, um ein Gehäuseteil handelt, das mit dem Gehäuseteil identisch ist, in dem das Innengewinde für das Nachstellglied eingebracht ist.

Grundsätzlich kann es sich hierbei jedoch auch um zwei getrennte Gehäuseteile handeln, die dann vorzugsweise miteinander verbindbar sind.

Erfindungsgemäß ist ferner ein Vorspannungsmittel vorgesehen, welches zwischen dem Nachstellglied und dem Druckstück angeordnet ist und das Druckstück gegen das Schraubritzel drückt. Das Druckstück kann dabei zu dem Nachstellglied axial

vorgespannt beweglich sein.

Die Aufgabe der Vorspannungseinrichtung ist es, das Schraubritzel in allen

Betriebszuständen mit einer genau definierten Kraft in Richtung Schraubrad zu beaufschlagen. Die Vorspannungseinrichtung beaufschlagt das Schraubritzel hierzu vorzugsweise mit einer radial wirkenden Kraft. Die Beaufschlagung mit einer möglichst genau definierten Kraft ist vorteilhaft, um einerseits einen möglichst guten Wirkungsgrad für das Getriebe zu erzielen und andererseits die Belastung der Verzahnung des Getriebes gering zu halten. Die Vorspannungseinrichtung soll dabei vorzugsweise verschiedene Einflussfaktoren kompensieren, welche fertigungsbedingt vorhanden sind oder während des Betriebs des Schraubradgetriebes auftreten. Hierzu ist vorzugsweise ein gewisses Grundspiel durch die Vorspannungseinrichtung zu realisieren, um eine Temperaturausdehnung sowie Rundlauftoleranzen der Komponenten des

Schraubradgetriebes ausgleichen zu können. Innerhalb dieses Grundspiels sollte die Druckkraft der Vorspannungseinrichtung eine genau definierte Untergrenze sowie eine definierte Obergrenze nicht unter- bzw. überschreiten.

Das Grundspiel wird erfindungsgemäß durch das Druckstück realisiert, welches zu dem Nachstellglied vorgespannt und axial beweglich ist.

Des weiteren soll die Vorspannungseinrichtung den Verschleiß des

Schraubradgetriebes sowie speziell das Setzen des Zahnkranzes, insbesondere eines Kunststoffzahnkranzes des Schraubrads sowie gegebenenfalls weitere

Bauteiltoleranzen automatisch kompensieren können.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Druckstück Führungsglieder aufweist, welche in axial verlaufende Führungsabschnitte einer Führungskontur des

Nachstellglieds axial beweglich eingreifen, wobei die Führungsglieder die axial verlaufenden Führungsabschnitte in Richtung auf das Schraubritzel verlassen, wenn der Abstand zwischen dem Druckstück und dem Nachstellglied einen definierten Wert übersteigt.

Dabei kann vorgesehen sein, dass sich die Führungsglieder des Druckstücks in den axial verlaufenden Führungsabschnitten befinden, wenn das Druckstück bis zu einem Endanschlag eingefedert ist oder eine zum Ausgleichen von Temperaturschwankungen und Rundlauffehlern typische Ausgleichsbewegung durchführt. Die Führungskontur mit den axial verlaufenden Führungsabschnitten ermöglicht dabei eine axiale Bewegung des Druckstücks relativ zum Nachstellglied. Die Führungskontur mit den axial verlaufenden Führungsabschnitten ist für das Grundspiel verantwortlich und lässt über die Länge der axialen Führungsabschnitte eine gewisse axiale Bewegung des

Druckstücks zu. Ist ein bestimmter Weg absolviert bzw. wenn der Abstand zwischen dem Druckstück und dem Nachstellglied einen definierten Wert übersteigt, verlässt das Druckstück mit seinen Führungsgliedern die axial verlaufenden Führungsabschnitte des Nachstellglieds. Dadurch wird die Rotationsbewegung des Nachstellglieds freigegeben, d. h. es wird erreicht, dass sich das Nachstellglied in dem Innengewinde des

Gehäuseteils drehen kann. Das Nachstellglied wird durch die Kraft der Nachstellfeder verdreht und bewegt sich in Richtung Schraubritzel bzw. Schraubrad. Die Drehung des Nachstellglieds in dem Innengewinde des Gehäuseteils, d. h. die Schraubenbewegung des Nachstellglieds ist so lange möglich, bis die Führungsglieder des Druckstücks in nachfolgende Führungsabschnitte des Nachstellglieds einrasten. Hierdurch wird die Drehbewegung gestoppt und es herrscht wieder der Zustand des Grundspiels. Durch den Abstand der über den Umfang verteilten axial verlaufenden Führungsabschnitte und durch die Steigung des Innengewindes des Gehäuseteils kann der Weg eines Nachstellzyklus geregelt werden.

Vorzugsweise weist das Nachstellglied eine Führungskontur mit mehreren,

vorzugsweise mit konstantem Abstand über den gesamten Umfang verteilten axial verlaufenden Führungsabschnitten auf.

Vorzugsweise weist das Druckstück zwei oder mehr Führungsglieder auf, die jeweils in einen axial verlaufenden Führungsabschnitt eingreifen.

Grundsätzlich ist es auch möglich, das Druckstück mit nur einem Führungsglied zu realisieren. Es hat sich zur Erhöhung der Stabilität jedoch als vorteilhaft herausgestellt, wenigstens zwei Führungsglieder vorzusehen. Die Führungsglieder können dabei bevorzugt an gegenüberliegenden Stellen der Innenwandung des Druckstücks ausgebildet sein.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die axial verlaufenden Führungsabschnitte der Führungskontur mit konstantem Abstand ringförmig umlaufend über den Umfang des Nachstellglieds verteilt angeordnet sind und das Druckstück wenigstens zwei Führungsglieder aufweist, die in zwei Führungsabschnitten axial beweglich angeordnet sind.

Die axial verlaufenden Führungsabschnitte sind vorzugsweise als Führungsnuten ausgebildet. Vorzugsweise können die axial verlaufenden Führungsabschnitte, vorzugsweise in einer Ausgestaltung als Führungsnuten, durch dazwischenliegende Führungsrippen voneinander getrennt sein bzw. hierdurch gebildet werden.

Die axial verlaufenden Führungsabschnitte können entweder als Erhebungen oder vorzugsweise als Nuten in dem Nachstellglied ausgebildet sein. Insofern die axial verlaufenden Führungsabschnitte als Nuten realisiert sind, bietet es sich an, die in die Nuten eingreifenden Führungsglieder des Druckstücks als hervorstehende

Führungsnasen auszubilden. Diese können dann vorzugsweise an der Innenwand des vorzugsweise stutzenförmigen Druckstücks im Bereich des Endes des Druckstücks ausgebildet sein, das dem Nachstellglied zugewandt ist.

Ein selbständiges Nachstellen wird durch die erfindungsgemäße

Vorspannungseinrichtung beim Auftreten von Verschleiß bzw. beim Setzen in der Verzahnung dadurch realisiert, dass die Nachstellfeder das Nachstellglied axial in Richtung auf das Druckstück drückt. Diese Kraft wird durch das Innengewinde des Gehäuseteils bzw. das entsprechende Außengewinde des Nachstellglieds in eine Rotationsbewegung umgewandelt. Das Nachstellglied kann sich in dem Innengewinde des Gehäuseteils nur auf einer schraubenförmigen Bahn bewegen bzw. eine

Rotationsbewegung durchführen. Da das Nachstellglied über eine Führungskontur mit dem Druckstück verbunden ist und das Druckstück über eine weitere Führungskontur in dem Gehäuseteil so gelagert ist, dass dieses lediglich axial verschoben werden kann, kann das Nachstellglied zunächst keine Rotationsbewegung durchführen.

Die Rotationsbewegung, die durch die Kraft der Nachstellfeder ausgeführt werden könnte, wird dadurch behindert, dass das Druckstück Führungsglieder, vorzugsweise Führungsnasen aufweist, die in der Führungskontur des Nachstellgliedes gelagert sind. Die Rotationsbewegung des Nachstellglieds wird jedoch nur blockiert, so lange sich das Druckstück mit dessen Führungsgliedern in den axial verlaufenden

Führungsabschnitten der Führungskontur des Nachstellglieds befindet (Grundspielbereich). In diesem Bereich befinden sich die Führungsglieder dann, wenn das Druckstück bis zu einem Endanschlag eingefedert ist oder wenn das Druckstück lediglich typische Ausgleichsbewegungen durchführt, die zum Ausgleich von

Temperaturschwankungen und zum Ausgleich von Rundlauffehlern dienen.

Bei einer Vergrößerung des Spiels zwischen dem Schraubritzel und dem Schraubrad, z. B. durch Verschleiß, wird das Druckstück von dem Vorspannungsmittel weiter in

Richtung Schraubrad gedrückt. Ist ein bestimmter Weg absolviert, verlässt das

Druckstück mit seinen Führungsgliedern die axial verlaufenden Führungsabschnitte. Nun ist eine Rotationsbewegung möglich. Dadurch kann sich das Nachstellglied durch die Kraft der Nachstellfeder verdrehen und bewegt sich auf einer schraubenförmigen Bahn in Richtung Schraubrad. Durch diese Bewegung können die Führungsglieder des Druckstücks wieder in einen axialen Führungsabschnitt gedrückt werden, wodurch die Drehbewegung des Nachstellglieds gestoppt wird. Somit ist eine kontinuierliche

Nachstellung gewährleistet, sobald das Spiel zwischen Schraubritzel und Schraubrad den Grundspielbereich verlässt. Bei dem Führungsabschnitt, in den ein Führungsglied wieder gedrückt wird, handelt es sich im Regelfall um einen Führungsabschnitt, der dem Führungsabschnitt in Drehrichtung nachfolgt, den das Führungsglied vorher verlassen hat.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung wird auch erreicht, dass sich das

Nachstellglied nicht in eine von dem Druckstück abgewandten Richtung bewegen kann.

Von Vorteil ist es, wenn das Vorspannungsmittel, welches zwischen dem Nachstellglied und dem Druckstück angeordnet ist, als Druckfeder ausgebildet ist, deren Enden sich an gegenüberliegenden Stirnseiten des Druckstücks und des Nachstellgliedes abstützen. Dadurch lässt sich in besonders einfacher Weise eine Behausung für die Druckfeder schaffen. Ferner hat sich eine Druckfeder als besonders geeignet

herausgestellt, eine Vorspannung zu erzeugen, die für die Aufrechterhaltung eines möglichst konstanten Grundstückspieles geeignet ist.

Von Vorteil ist es, wenn das Druckstück stutzenförmig ausgebildet ist, so dass das Vorspannungsmittel bzw. vorzugsweise die Druckfeder im Inneren des Stutzens angeordnet werden kann. Von Vorteil ist es ferner, wenn das Nachstellglied und das Druckstück einen Endanschlag zur Wegbegrenzung des Druckstücks ausbilden. Der Endanschlag dient dazu, ein Zurückweichen des Druckstücks in eine von dem Schraubritzel abgewandte Richtung zu begrenzen. In einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung kann dabei vorgesehen sein, dass der Endanschlag ein elastisches Dämpferelement aufweist. Das elastische Dämpferelement kann dabei an einer geeigneten Stelle des Druckstücks und/oder an einer geeigneten Stelle des Nachstellglieds ausgebildet sein.

Vorzugsweise wird der Endanschlag dadurch realisiert, dass das Druckstück mit seiner druckfederseitigen Stirnfläche, d. h. der Stirnfläche, die dem Schraubritzel abgewandt ist, gegen das Nachstellglied fährt. Somit wird in einfacher Weise der Weg entgegen des Schraubrads begrenzt.

Von Vorteil ist es, wenn das Innengewinde des Gehäuseteils nicht selbsthemmend ist. Dadurch wird in einfacher Weise ermöglicht, dass, wenn die Führungsglieder des Druckstücks die axial verlaufenden Führungsabschnitte verlassen haben, eine

Rotationsbewegung des Nachstellglieds im Gehäuseteil selbständig stattfindet und somit Achsabstandsänderungen im Getriebe kompensiert werden können.

Um eine einfache Nachstellung zu ermöglich, ist es von Vorteil, wenn ein Ende des Schraubritzels in einem Loslager gelagert ist. Eine geeignete Ausgestaltung eines Loslagers ergibt sich beispielsweise aus der DE 10 2005 035 020 A1 und der DE 10 2007 055 814 A1 . Vorzugsweise ist das Loslager dabei in einer Lagerbuchse bzw. einer Schwenkbuchse radial so fixiert, dass das Schraubritzel in Richtung des Schraubrads verschwenkbar ist.

Damit das Lager des Schraubritzels durch die Vorspannungseinrichtung entsprechend radial bewegt werden kann, ist auch die Ausbildung einer einfach vorstellbaren und deshalb nicht näher dargestellten Nut oder eines Langlochs denkbar. Möglich ist außerdem der Einsatz eines Schwenk- oder Pendellagers.

Zur Lagerung des Schraubritzels ist vorzugsweise ein zweites Lager vorgesehen, welches das Schraubritzel vorzugsweise am anderen Ende lagert. Hierbei ist der Einsatz eines Festlagers von Vorteil, welches vorzugsweise einen kleinen Schwenkwinkel zulässt, so dass die durch die Vorspannungseinrichtung bewirkte Schwenkbewegung des Schraubritzels nicht behindert wird. Die festlagerseitige

Lagerung des Schraubritzels erfolgt vorzugsweise durch ein Wälzlager.

Vorzugsweise ist auch auf der Loslagerseite ein Wälzlager vorgesehen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Außenring des Wälzlagers in einer vorstehend

beschriebenen Lagerbuchse oder einer Schwenkbuchse radial fixiert ist.

Von Vorteil ist es, wenn die Vorspannungseinrichtung das Schraubritzel über das Loslager in die Verzahnung des Schraubrads drückt.

Vorzugsweise sind das Druckstück, die Druckstückfeder (Vorspannungsmittel), das Nachstellglied und die Nachstellfeder in dieser Reihenfolge ausgehend von dem

Schraubritzel axial hintereinander angeordnet. Die Federelemente üben dabei eine axiale Kraft in Richtung auf das Schraubritzel aus, so dass das Schraubritzel radial mit einer in Richtung auf das Schraubrad wirkenden Kraft belastet wird. Die

Druckstückfeder (Vorspannungsmittel) wird dabei vorzugsweise wenigstens teilweise durch das vorzugsweise in diesem Bereich stutzenförmig ausgebildete Druckstück außenseitig umfasst.

Von Vorteil ist es, wenn das Schraubradgetriebe als Schneckengetriebe ausgebildet ist, wobei das Schraubrad als Schneckenrad und das Schraubritzel als Schnecke ausgebildet ist und wobei die Schnecke mit dem Schneckenrad in Eingriff steht.

Das Druckstück ist vorzugsweise als Druckbolzen ausgebildet. Bei der Nachstellfeder handelt es sich vorzugsweise um eine Druckfeder. Das das Nachstellglied

aufnehmende Gehäuseteil ist vorzugsweise als Stutzen ausgebildet, welcher eine Umfangswandung und ein Bodenteil aufweist.

Ferner ist es von Vorteil, wenn eine elektrische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit einem Schraubradgetriebe bzw. einem Schneckenradgetriebe realisiert wird, das eines oder mehrere Merkmale des vorstehend beschriebenen Schraubradgetriebes bzw. Schneckengetriebes aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den weiteren abhängigen Ansprüchen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung phnzipmäßig dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen prinzipmäßigen Aufbau eines Schraubradgetriebes mit einer

erfindungsgemäßen Vorspannungseinrichtung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorspannungseinrichtung gemäß der Linie II-II der Fig. 3;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorspannungseinrichtung aus Pfeilrichtung III der Fig. 2;

Fig. 4 einen weiteren Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße

Vorspannungseinrichtung, welcher gegenüber dem in Fig. 2 dargestellten Längsschnitt um 90° versetzt ist;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Nachstellglieds der erfindungsgemäßen Vorspannungseinrichtung; und

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Druckstücks der erfindungsgemäßen Vorspannungseinrichtung.

Der grundsätzliche Aufbau eines Schraubradgetriebes bzw. eines Schneckengetriebes, insbesondere auch für dessen Einsatz in einer elektrischen Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge, ist aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt, wozu beispielsweise auf die DE 101 61 715 A1 und die DE 10 2008 000 506 A1 verwiesen wird, weshalb nachfolgend nur die für die Erfindung wesentlichen Merkmale näher beschrieben werden. Hinsichtlich einer vorteilhaften Gestaltung eines Loslagers wird beispielsweise auf die in der DE 10 2007 055 814 A1 und die in der DE 10 2005 035 020 A1 beschriebenen Lösungen verwiesen.

Im Rahmen der Erfindung und des nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiels soll durch die Offenbarung der Erfindung anhand eines Schraubradgetriebes analog auch ein Schneckengetriebe als offenbart angesehen werden. Dabei entspricht das

Schraubritzel der Schnecke und das Schraubrad dem Schneckenrad. Fig. 1 zeigt ein Schraubradgetriebe 1 einer nicht näher dargestellte Lenkung, insbesondere einer elektrischen Hilfskraftlenkung eines Kraftfahrzeugs. Das

Schraubradgetriebe 1 weist dabei ein Schraubritzel 2 auf, welches in ein Schraubrad 3 eingreift. Das Schraubrad 3 ist im Ausführungsbeispiel aus Kunststoff gebildet.

Vorgesehen ist eine Vorspannungseinrichtung 4, welche mit einem vorgespannten Druckstück 5 versehen ist. Das Druckstück ist im Ausführungsbeispiel als Druckbolzen 5 ausgebildet. Der Druckbolzen 5 ist durch ein Vorspannungsmittel, im

Ausführungsbeispiel eine Druckfeder 6, vorgespannt und drückt das Schraubritzel 2 in eine Verzahnung des Schraubrads 3.

Die Lagerung des Schraubritzels 2 erfolgt festlagerseitig durch ein Wälzlager 7, welches einen kleinen Schwenkwinkel zulässt. Das Schraubritzel 2 kann an diesem Ende über eine Kupplung mit einer Antriebswelle eines elektrischen Antriebsmotors verbunden sein. Das andere Ende des Schraubritzels 2 ist in einem Loslager 8 gelagert. Im

Ausführungsbeispiel ist das Loslager 8 ebenfalls durch ein Wälzlager realisiert. Der Außenring des Loslagers 8 wird in einer Lagerbuchse 9 radial fixiert. Die Lagerbuchse 9 ist vorzugsweise in Richtung des Schraubrads 3 verschwenkbar.

Das Schraubritzel 2 wird über das Loslager 8 durch die Vorspannungseinrichtung 4 mit einer bestimmten Kraft in die Verzahnung des Schraubrads 3 gedrückt.

Wie sich aus den Figuren 2 bis 6 ergibt, weist die Vorspannungseinrichtung 4 ein Gehäuseteil 10, ein Nachstellglied 1 1 , eine Nachstellfeder 12 sowie das bereits beschriebene Druckstück 5 und die Druckfeder 6 für das Grundspiel auf. Das

Gehäuseteil 10 ist im Ausführungsbeispiel als Stutzen ausgebildet. Die Nachstellfeder 12 ist im Ausführungsbeispiel als Druckfeder ausgebildet.

Das Druckstück 5 weist ein stutzenförmiges, dem Nachstellglied 1 1 zugewandtes Endstück auf, welches die Druckfeder 6 aufnimmt.

Das Druckstück 5 ist über eine Führungskontur 13 axial verschiebbar mit dem

Gehäuseteil 10 verbunden. Eine von dem Schraubritzel 2 abgewandte Stirnseite des Druckstücks 5 drückt gegen eine Druckfeder 6, welche sich wiederum an dem Nachstellglied 1 1 bzw. einer

Stirnseite des Nachstellglieds 1 1 abstützen. Das Druckstück 5 ist zusätzlich mit dem Nachstellglied 1 1 über eine weitere Führungskontur 14 verbunden. Diese

Führungskontur 14 besitzt eine Mehrzahl von axial verlaufenden Führungsabschnitten 15, die eine axiale Bewegung des Druckstücks 5 relativ zu dem Nachstellglied 1 1 zulassen.

Die axial verlaufenden Führungsabschnitte 15 sind mit konstantem Abstand über den gesamten Umfang des Nachstellgliedes 1 1 verteilt. Die axial verlaufenden

Führungsabschnitte 15 sind als Nuten ausgebildet, zwischen denen Führungsrippen 16 in Axialrichtung verlaufen.

Die axial verlaufenden Führungsabschnitte 15 der Führungskontur 14 sind für das Grundspiel verantwortlich, wodurch eine gewisse axiale Bewegung des Druckstücks 5 relativ zu dem Nachstellglied 1 1 gewährleistet wird. Sind nur geringe Kräfte wirksam, ist die Druckfeder 6 im Einsatz und kompensiert z. B. Rundlauftoleranzen und

Wärmeausdehnungen. Wirken größere Kräfte durch z. B. erhöhte Abweiskräfte in der Verzahnung, wird die Druckfeder 6 bis zu einem Endanschlag 17

zusammengeschoben. Der Endanschlag 17 wird im Ausführungsbeispiel dadurch realisiert, dass das Druckstück 5 mit seiner druckfederseitigen Stirnfläche gegen das Nachstellglied 1 1 fährt. Das Nachstellglied 1 1 weist hierzu im Ausführungsbeispiel vorzugsweise eine Stufe auf, gegen die die Stirnfläche des Druckstücks 5 anschlagen kann. Dadurch wird eine Wegbegrenzung des Druckstücks 5 bzw. der Druckfeder 6 erreicht, so dass der Weg entgegen des Schraubrads 3 begrenzt ist.

In den Figuren 5 und 6 sind die den Endanschlag 17 bildenden Endanschlagsflächen des Druckstücks 5 bzw. des Nachstellglieds 1 1 mit den Bezugszeichen 17a bzw. 17b bezeichnet.

Wie sich ferner aus einer Zusammenschau der Figuren 2, 4 und 5 ergibt, weist das Gehäuseteil 10 ein nicht selbsthemmendes Innengewinde 18a auf, über welches das Nachstellglied 1 1 aufgenommen ist. Das Nachstellglied 1 1 weist hierzu ein

korrespondierendes Außengewinde 18b auf (siehe Fig. 5). Zwischen dem Nachstellglied 1 1 und dem Gehäuseteil 10, vorzugsweise einem Boden des Gehäuseteils 10, ist die Nachstellfeder 12 angebracht bzw. aufgenommen. Die

Nachstellfeder 12 übt aufgrund ihrer Vorspannung eine Kraft auf das Nachstellglied 1 1 aus. Diese Kraft wird durch das Innengewinde 18a in eine Rotationsbewegung umgewandelt. Da das Nachstellglied 1 1 im Druckstück 5 geführt ist und das Druckstück 5 nur eine Axialbewegung zulässt (axiale Führungskontur 13 im Gehäuseteil 10), ist die Bewegung von der Führungskontur 14 in dem Nachstellglied 1 1 abhängig (siehe Figur 5). Solange sich das Druckstück 5 im Bereich der Führungskontur 14 bzw. der axial verlaufenden Führungsabschnitte 15 bewegt, also der Abstand zwischen dem

Druckstück 5 und dem Nachstellglied 1 1 einen definierten Wert nicht übersteigt

(Grundspielbereich), ist das Nachstellglied 1 1 gegen Verdrehen gesperrt. Bei

Vergrößerung des Spiels (z. B. durch Verschleiß) wird das Druckstück 5 von der Druckfeder 6 weiter in Richtung Schraubrad 3 gedrückt. Ist ein bestimmter Weg absolviert bzw. sobald ein definierter Abstand zwischen dem Druckstück 5 und dem Nachstellglied 1 1 überstiegen ist, verlässt das Druckstück 5 mit seinen

Führungsgliedern 19 die axial verlaufenden Führungsabschnitte 15. Durch Verlassen der axialen Führungsabschnitte 15 der Führungskontur 14, wird eine

Rotationsbewegung möglich. Dadurch wird das Nachstellglied 1 1 durch die Kraft der Nachstellfeder 12 verdreht und bewegt sich in Richtung Schraubrad 3. Durch diese Bewegung werden die Führungsglieder 19 des Druckstücks 5 wieder in den

Grundspielbereich, d. h. einen nachfolgenden Führungsabschnitt 15 der

Führungskontur 14, gedrückt, wodurch die Drehbewegung gestoppt wird. Somit ist eine kontinuierliche Nachstellung gewährleistet, sobald das Spiel den Grundspielbereich verlässt.

Im Ausführungsbeispiel sind die Führungsrippen 16 ringförmig umlaufend am

Außenumfang des Nachstellglieds 1 1 ausgebildet, so dass jeweils zwischen zwei Führungsrippen 16 ein axial verlaufender Führungsabschnitt 15 ausgebildet ist. Die Führungsglieder 19 sind im Ausführungsbeispiel am Innenumfang des Druckstücks 5 als Führungsnasen 19 ausgebildet und stehen nach innen über. Die Führungsnasen 19 sind dabei an dem Ende des Druckstücks 5 ausgebildet, welches dem Nachstellglied 1 1 zugewandt ist. Die Führungskontur 14 mit ihren axial verlaufenden Führungsabschnitten 15 ist bezüglich deren Länge im Ausführungsbeispiel in Fig. 5 mit "X" bezeichnet. Dem Fachmann ist geläufig, welche Werte sich für "X" eignen, um sicherzustellen, dass eine Nachstellung erst dann auftritt, wenn das Verzahnungsspiel zu groß wird. Diese Werte können individuell an das Getriebe oder den zu erwartenden Verschleiß bzw. die Temperaturschwankungen und die Rundlauffehler angepasst sein.

Die Führungskontur 13 im Gehäuseteil 10, welche die axiale Bewegung des

Druckstücks 5 in dem Gehäuseteil 10 vorgibt, ist durch zwei Führungsbahnen, die wiederum als Führungsnuten in dem Gehäuseteil 10 realisiert sind, dargestellt (siehe Figuren 2 und 3). Das Druckstück 5 weist Führungselemente 20 auf, die in die

Führungskontur 13 bzw. deren Führungsnuten eingreifen und korrespondierend ausgebildet sind, vorzugsweise als schienenformige Vorsprünge bzw. Nasen oder Nut- /Federverbindungselemente.

Bezugszeichenliste

1 Schraubradgetriebe

2 Schraubritzel

3 Schraubrad

4 Vorspannungseinrichtung

5 Druckstück

6 Vorspannungsmittel/Druckfeder

7 Festlager (Wälzlager)

8 Loslager (Wälzlager)

9 Lagerbuchse

10 Gehäuseteil

1 1 Nachstellglied

12 Nachstellfeder

13 Führungskontur (im Gehäuseteil 10)

14 Führungskontur (im Nachstellglied 1 1 )

15 axiale Führungsabschnitte

16 Führungsrippen

17 Endanschlag

17a Endanschlagsfläche des Druckstücks

17b Endanschlagsfläche des Nachstellglieds

18a Innengewinde im Gehäuseteil

18b Außengewinde des Nachstellglieds

19 Führungsglied

20 Führungselement

Claims

Ansprüche

1 . Schraubradgetriebe für eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs mit einem Schraubritzel, welches in ein Schraubrad eingreift, wobei eine Vorspannungseinrichtung mit einem vorgespannten Druckstück vorgesehen ist, welches das Schraubritzel in eine

Verzahnung des Schraubrades drückt, dadurch gekennzeichnet, dass

a) die Vorspannungseinrichtung (4) ein Gehäuseteil (10) umfasst, welches einen Abschnitt mit einem Innengewinde (18a) aufweist, in dem ein Nachstellglied (1 1 ) eingeschraubt ist, wobei das Nachstellglied (1 1 ) durch eine Nachstellfeder (12) in Richtung auf das Druckstück (5) mit einer Kraft beaufschlagt ist,

b) das Druckstück (5) zwischen dem Schraubritzel (2) und dem Nachstellglied (1 1 ) mittels einer Führungskontur (13) in dem Gehäuseteil (10) axial

verschiebbar geführt ist,

c) ein Vorspannungsmittel (6) vorgesehen ist, welches zwischen dem

Nachstellglied (1 1 ) und dem Druckstück (5) angeordnet ist, und das Druckstück (5) gegen das Schraubritzel (2) drückt,

d) das Druckstück (5) Führungsglieder (19) aufweist, welche in axial verlaufende Führungsabschnitte (15) einer Führungskontur (14) des Nachstellglieds (1 1 ) axial beweglich eingreifen, wobei die Führungsglieder (19) die axial verlaufenden Führungsabschnitte (15) in Richtung auf das Schraubritzel (2) verlassen, wenn der Abstand zwischen dem Druckstück (5) und dem Nachstellglied (1 1 ) einen definierten Wert übersteigt.

2. Schraubradgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des Schraubritzels (2) in einem Loslager (8) gelagert ist.

3. Schraubradgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die

Vorspannungseinrichtung (4) das Schraubritzel (2) über das Loslager (8) in die

Verzahnung des Schraubrads (3) drückt.

4. Schraubradgetriebe nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskontur (13) im Gehäuseteil (10) durch wenigstens zwei axial verlaufende Nuten ausgebildet ist, in denen Führungselemente (20) des Druckstücks (5) axial verschiebbar angeordnet sind.

5. Schraubradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannungsmittel als Druckfeder (6) ausgebildet ist, deren Enden sich an gegenüberliegenden Stirnseiten des Druckstücks (5) und des Nachstellglieds (1 1 ) abstützen.

6. Schraubradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachstellglied (1 1 ) und das Druckstück (5) einen Endanschlag (17) zur Wegbegrenzung des Druckstücks (5) ausbilden.

7. Schraubradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewinde (18a) des Gehäuseteils (10) nicht selbsthemmend ist.

8. Schraubradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die axial verlaufenden Führungsabschnitte (15) der Führungskontur (14) mit konstantem Abstand ringförmig umlaufend über den Umfang des Nachstellgliedes (1 1 ) verteilt angeordnet sind und das Druckstück (5) wenigstens zwei Führungsglieder (19) aufweist, die in zwei Führungsabschnitten (15) axial beweglich angeordnet sind.

9. Schraubradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubradgetriebe (1 ) als Schneckengetriebe ausgebildet ist, wobei das Schraubrad (3) als Schneckenrad und das Schraubritzel (2) als Schnecke ausgebildet ist und wobei die Schnecke mit dem Schneckenrad in Eingriff steht.

10. Elektrische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit einem Schraubradgetriebe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.