WO2014166742A1

WO2014166742A1 - Riemenscheibe und getriebemutter mit einer solchen riemenscheibe

Info

Publication number: WO2014166742A1
Application number: PCT/EP2014/056056
Authority: WO
Inventors: Robert Kolloch; Eduard Span; Rico ANDERSCH; Thomas ROGGOW
Original assignee: Trw Automotive Gmbh
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2014-10-16
Also published as: US20160047456A1; CN105121911B; CN105121911A; US9958050B2; DE102013103493A1

Abstract

Eine Riemenscheibe (20) für ein Getriebe, insbesondere für ein Lenkgetriebe, mit einem zylindrischen Körper (22), auf dessen Außenfläche eine Verzahnung (24) aus Kunststoff vorgesehen ist, und einem Befestigungsflansch (26), der mit Befestigungsöffnungen (28) versehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (24) einstückig mit dem zylindrischen Körper (22) ausgeführt ist.

Description

Riemenscheibe und Getriebemutter mit einer solchen Riemenscheibe

Die Erfindung betrifft eine Riemenscheibe für ein Getriebe, insbesondere für ein Lenkgetriebe, mit einem zylindrischen Körper, auf dessen Außenfläche eine Verzahnung aus Kunststoff vorgesehen ist, und einem Befestigungsflansch, der mit Befestigungsöffnungen versehen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Baugruppe mit einer Getriebemutter und einer solchen Riemenscheibe.

Eine Riemenscheibe der eingangs genannten Art ist aus der DE 10 2004 058 963 A1 bekannt. Sie ist drehfest und verschiebefest mit einer Kugelumlaufmutter gekoppelt, mit der wiederum eine Spindel gekoppelt ist. In die Verzahnung auf der Außenfläche der Riemenscheibe kann ein Zahnriemen eingreifen, der über eine weitere Riemenscheibe läuft, die wiederum mit einem Antriebsmotor gekoppelt ist. Das auf diese Weise gebildete Getriebe wird insbesondere bei elektromechanisch betätigten Zahnstangenlenkungen in Kraftfahrzeugen eingesetzt.

Bei dieser bekannten Riemenscheibe ist der zylindrische Körper aus Blech hergestellt, und die Verzahnung ist als Kunststoffteil auf der Außenfläche des zylindrischen Körpers ausgeführt. Um eine drehfeste Verbindung mit der Kugelmutter zu gewährleisten, kann der Befestigungsflansch mit mehreren Öffnungen versehen sein, durch die sich Befestigungselemente erstrecken, die in Öffnungen am Umfang der Kugelumlaufmutter eingreifen.

Ein ähnlicher Aufbau ist aus der DE 10 2006 059 946 A1 bekannt. Auch hier wird ein zylindrischer Körper verwendet, auf dessen Außenseite eine Verzahnung aufgebracht wird. Für den Grundkörper können Leichtmetalllegierungen oder auch Faserverbundwerkstoffe verwendet werden. Die Verzahnung wird aus einem Duroplast ausgeführt. Auf diese Weise soll insgesamt eine Gewichtseinsparung erhalten werden.

Aus dem Stand der Technik sind auch bereits Riemenscheiben bekannt, die vollständig aus Kunststoff bestehen. Beispiele finden sich in der DE 10 2007 049 1 14 A1 und der WO 201 1/1 17099 A1. Bei diesen Riemenscheiben ist es allerdings nicht mehr möglich, die Drehmomente zwischen der Riemenscheibe und der Getriebemutter über einen Befestigungsflansch zu übertragen. Stattdessen werden Welle-Nabe-Verbindungen verwendet, die auf Nut und Feder oder Spiralstifte zurückgreifen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Riemenscheibe der eingangs genannten Art bereitzustellen, die sich durch ein nochmals geringeres Gewicht und somit eine geringere Trägheitsmasse auszeichnet und die mit geringem Aufwand gefertigt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verzahnung einstückig mit dem zylindrischen Körper ausgeführt ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es auch bei der Verwendung eines Befestigungsflansches an der Riemenscheibe möglich ist, die auftretenden Drehmomente dann zu übertragen, wenn der zylindrische Körper und die Verzahnung aus ein und demselben Werkstoff bestehen. Es ist also nicht mehr notwendig, ein Verbundbauteil herzustellen. Auf diese Weise ergibt sich insgesamt ein sehr geringes Gewicht bei gleichzeitig geringem Herstellungsaufwand.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Riemenscheibe aus einem Kunststoff, insbesondere aus Phenolharz, besteht. Dieses Material zeichnet sich durch einen guten Kompromiss aus Kosten, Verarbeitbarkeit und mechanischer Eigenschaften aus.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Befestigungsflansch axial neben der Verzahnung angeordnet ist. Dies gewährleistet, dass die Befestigungsöffnungen gut zugänglich sind.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Befestigungsflansch in axialer Richtung über die Verzahnung übersteht. Dies ermöglicht, dass der Befestigungsflansch als Anlaufscheibe für den Zahnriemen dienen kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Befestigungsflansch mit einer Verstärkung im Bereich der Befestigungsöffnungen versehen ist. Die Verstärkung gewährleistet, dass die sich durch die Befestigungsöffnungen erstreckenden Befestigungselemente, beispielsweise Schrauben oder Bolzen, nicht lokal so hohe Belastungen auf das Material des Befestigungsflansches ausüben, dass es dort zu einem Kriechen kommt.

Die Verstärkung kann in einer Ausführungsform als Unterlegscheibe ausgeführt sein. Auf diese Weise ergeben sich geringe Kosten.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Verstärkung als umlaufender Verstärkungsring ausgeführt ist. Dies verringert den Herstellungsaufwand.

Am Flansch können in Richtung zur Verstärkung vorstehende Vorsprünge vorgesehen sein, die als Montagehilfe für die Verstärkung dienen. An der Verstärkung sind zu den Vorsprüngen korrespondierende Öffnungen vorgesehen, in die die Vorsprünge bei korrekter Positionierung eingreifen können.

Die Öffnungen und die Vorsprünge weisen vorzugsweise den gleichen Abstand von der Mittelachse des zylindrischen Körpers auf wie die Befestigungsöffnungen. Dies hat den Vorteil, dass die Öffnungen bei entsprechender Positionierung auch für Befestigungsmittel verwendet können, die zur Befestigung der Unterlegscheibe in den Befestigungsöffnungen montiert werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Verstärkung fest mit dem Befestigungsflansch verbunden ist. Dies erleichtert die Montage, da bei der Anbringung der Befestigungselemente nicht gewährleistet werden muss, dass sich die Verstärkung am richtigen Platz befindet.

Gemäß einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Verstärkung in den Befestigungsflansch eingegossen ist. Somit entfallen separate Schritte zur Montage der Verstärkung an der Riemenscheibe.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Verstärkung auf der Stirnseite des Befestigungsflansches freiliegt. Dies führt insbesondere dann zu einer Verringerung des Herstellungsaufwandes, wenn die Verstärkung in die Riemen- scheibe eingegossen wird, da sie in diesem Fall mit geringem Aufwand in der Spritzgussform gehalten werden kann. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Riemenscheibe als doppelwandiger Hohlkörper ausgeführt ist und die Verstärkung den Hohlkörper an einer Stirnseite verschließt. Bei dieser Ausgestaltung trägt die Verstärkung, die vorzugsweise aus Metall besteht, zur Stabilität der Riemen- scheibe bei, da sie im Bereich des Befestigungsflansches die beiden Wände der Riemenscheibe miteinander verbindet.

Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist auch eine Baugruppe mit einer Getriebemutter, die einen Montageflansch aufweist, der mit mehreren Montageöffnungen versehen ist, und einer Riemenscheibe der vorstehend genannten Art vorgesehen.

Zur Befestigung der Riemenscheibe an der Getriebemutter können Schrauben oder Rastbolzen vorgesehen sein, die sich durch die Befestigungsöffnungen im Befestigungsflansch der Riemenscheibe und die Montageöffnungen im Montageflansch der Getriebemutter erstrecken. Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:

- Figur 1 in einer perspektivischen, geschnittenen Ansicht eine erfindungsgemäße Baugruppe; - Figur 2 in einer Explosionsansicht die Bauteile der Baugruppe von Figur 1 ;

- Figur 3 in größerem Maßstab die Riemenscheibe, die Getriebemutter und ein Befestigungselement der Baugruppe aus Figur 1 ;

- Figur 4 in einer perspektivischen Ansicht eine Riemenscheibe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; - Figur 5 in einer perspektivischen Ansicht eine Riemenscheibe gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

- Figur 6 in einer perspektivischen Explosionsansicht eine Riemenscheibe gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

- Figur 7 in einer perspektivischen Ansicht die Riemenscheibe aus Figur 8 in montiertem Zustand; - Figur 8 in einer perspektivischen Explosionsansicht, einer perspektivischen Gesamtansicht und einer perspektivischen Schnittansicht eine Riemenscheibe gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung; und

- Figur 9 in einer perspektivischen Ansicht sowie einer perspektivischen Schnittansicht eine Riemenscheibe gemäß einer sechsten Ausführungsform der

Erfindung.

In den Figuren 1 bis 3 ist eine Getriebemutter 10 gezeigt, die Teil eines Lenkgetriebes sein kann und beispielsweise als Kugelumlaufmutter ausgeführt ist. Sie weist einen allgemein zylindrischen Grundkörper 12 auf, der mit einem umlaufenden Montageflansch 14 versehen ist. Im Montageflansch 14 sind mehrere Montageöffnungen vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden sechs Montageöffnungen verwendet, die gleichmäßig entlang dem Montageflansch voneinander beabstandet sind. Die Getriebemutter besteht vorzugsweise aus Metall. Es ist eine Riemenscheibe 20 vorgesehen, die einstückig aus Kunststoff ausgeführt ist, insbesondere aus einem Phenolharz. Die Riemenscheibe 20 weist einen zylindrischen Körper 22 auf, auf dessen Außenfläche eine Verzahnung 24 vorgesehen ist. An einer Stirnseite des zylindrischen Körpers 22 ist ein Befestigungsflansch 26 vorgesehen, der radial nach außen geringfügig über die Verzahnung 24 hervorsteht und radial nach innen deutlich über die Innenfläche des zylindrischen Körpers 22 ragt. In dem innerhalb des zylindrischen Körpers 22 liegenden Bereich des Befestigungsflansches 26 sind mehrere Befestigungsöffnungen 28 vorgesehen, die hinsichtlich Ausrichtung und Anzahl den Montageöffnungen 16 im Montageflansch 14 der Getriebemutter 10 entsprechen. Der Innendurchmesser des Befestigungsflansches 26 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser der Getriebemutter 10 axial neben dem Montageflansch 14.

Wenn die Riemenscheibe 20 auf der Getriebemutter 10 montiert ist, umschließt der zylindrische Körper 22 der Riemenscheibe einen Teil der Getriebemutter 10 konzentrisch (siehe insbesondere Figur 1 ). Zur Befestigung der Riemenscheibe 20 an der Getriebemutter 10 werden mehrere Befestigungselemente verwendet, die hier aus Rastbolzen 30 gebildet sind, in die jeweils ein Raststift 32 eingeschoben ist. Auf diese Weise ist eine drehfeste Verbindung zwischen der Riemenscheibe 20 und der Getriebemutter 10 gebildet. In Figur 4 ist eine zweite Ausführungsform der Riemenscheibe 20 gezeigt. Der Unterschied zur ersten Ausführungsform liegt darin, dass zur Befestigung der Riemenscheibe 20 an der Getriebemutter 10 mehrere Befestigungsschrauben 36 verwendet werden, die sich durch die Befestigungsöffnungen 28 im Befestigungsflansch 26 erstrecken. Auf die Befestigungsschrauben 36 werden Muttern aufgeschraubt, die im zylindrischen Spalt zwischen der Außenfläche der Getriebemutter 10 und der Innenfläche des zylindrischen Körpers 22 angeordnet sind.

Um zu gewährleisten, dass es im Bereich der Anlage der Schraubenköpfe am Befestigungsflansch 26 nicht zum Kriechen des Materials der Riemenscheibe 20 kommt, sind hier mehrere Verstärkungen 40 vorgesehen, die als Unterlegscheiben ausgeführt sind. Diese erhöhen die wirksame Abstützfläche zwischen Schraubenkopf und Befestigungsflansch, wodurch dort die Flächenpressung absinkt. In Figur 5 ist eine dritte Ausführungsform gezeigt. Diese unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform hinsichtlich der Ausgestaltung der Verstärkung 40. Bei der dritten Ausführungsform ist die Verstärkung 40 als umlaufender Ring ausgeführt, der insbesondere aus Metall bestehen kann. Die Abmessungen des Rings entsprechen im Wesentlichen den Abmessungen des Befestigungsflansches 26. Die Befestigungsschrauben 36 liegen mit ihrem Schraubenkopf auf der vom Befestigungsflansch 26 abgewandten Fläche des Rings an.

In den Figuren 6 und 7 ist eine vierte Ausführungsform gezeigt. Diese unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform dadurch, dass am Flansch 26 in Richtung zur Verstärkung 40 vorstehende Vorsprünge 54 vorgesehen sind. An der Verstärkung 40 sind zu den Vorsprüngen 54 korrespondierende Öffnungen 56 vorgesehen. Die Vorsprünge 54 sowie die Öffnungen 56 sind auf dem gleichen Radius um die Mittelachse des Körpers 22 angeordnet wie die Befestigungsöffnungen 28, weisen also den gleichen Abstand zur Mittelachse auf wie diese.

Die Öffnungen 56 erleichtern in Kombination mit den Vorsprüngen 54 die Positionierung der Verstärkung 40 auf dem Flansch 26 (Figur 7). Da die Öffnungen 56 den gleichen Radius aufweisen wie die Befestigungsöffnungen 28, können die Befestigungsschrauben 36 durch zusätzlich vorgesehen Öffnungen 56 in die Befestigungsöffnungen 28 geführt werden. Die Position und Anzahl der Öffnungen 56 ist also so gewählt, dass die Befestigungsöffnung 28 freigehalten sind bzw. zusätzliche Öffnungen 56 zu den Befestigungsöffnungen 28 korrespondieren.

In Figur 8 ist eine fünfte Ausführungsform der Riemenscheibe 20 gezeigt. Der Unterschied zur in Figur 5 gezeigten dritten Ausführungsform besteht darin, dass bei der fünften Ausführungsform die Riemenscheibe 20 als doppelwandiger Hohlkörper ausgeführt ist. Somit ist zwischen der Innenwand des zylindrischen Körpers 22 und der Außenwand, an der die Verzahnung 24 ausgeführt ist, ein Hohlraum 29 vorgesehen. Dieser ist auf der Seite des Befestigungsflansches 26 offen, sodass der Körper 22 problemlos entformt werden kann. Auf der Seite des Befestigungsflansches 26 ist hier die Verstärkung 40 angeordnet, die ähnlich wie die Verstärkung 40 bei der dritten Ausführungsform als vergleichsweise breiter Verstärkungsring ausgeführt ist, vorzugsweise aus Metall. Dadurch wird der Hohlkörper insgesamt stabilisiert.

In Figur 9 ist eine sechste Ausführungsform gezeigt. Diese unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform lediglich dadurch, dass die Verstärkung 40 fest mit der Riemenscheibe 20 verbunden ist und nicht, wie bei der fünften Ausführungsform, von außen aufgelegt wird. Um die Verstärkung 40 fest mit der Riemenscheibe zu verbinden, ist diese im Bereich ihres Befestigungsflansches auf der Innen- und der Außenseite jeweils mit einem überstehenden Rand 50 bzw. 52 versehen, die an der ringförmigen Innenfläche bzw. Außenfläche des Verstärkungsrings 40 anliegen. Der Verstärkungsring 40 ist dabei vorzugsweise bei der Herstellung der Riemenscheibe 20 in den Befestigungsflansch 26 eingegossen.

Claims

Patentansprüche

1 . Riemenscheibe (20) für ein Getriebe, insbesondere für ein Lenkgetriebe, mit einem zylindrischen Körper (22), auf dessen Außenfläche eine Verzahnung (24) aus Kunststoff vorgesehen ist, und einem Befestigungsflansch (26), der mit Befestigungsöffnungen (28) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (24) einstückig mit dem zylindrischen Körper (22) ausgeführt ist.

2. Riemenscheibe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Phenolharz, besteht.

3. Riemenscheibe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Befestigungsflansch (26) axial neben der Verzahnung (24) angeordnet ist.

4. Riemenscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (26) in axialer Richtung über die Verzahnung (24) übersteht.

5. Riemenscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (26) mit einer Verstärkung (40) im

Bereich der Befestigungsöffnungen (28) versehen ist.

6. Riemenscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung als Unterlegscheibe (40) ausgeführt ist.

7. Riemenscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung als umlaufender Verstärkungsring (40) ausgeführt ist.

8. Riemenscheibe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Flansch (26) in Richtung zum Verstärkungsring (40) vorstehende Vorsprünge (54) und am Verstärkungsring (40) zu den Vorsprüngen (54) korrespondierende Öffnungen (56) vorgesehen sind.

9. Riemenscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (56) und die Vorsprünge (54) den gleichen Abstand von der Mittelachse des zylindrischen Körpers (22) aufweisen wie die Befestigungsöffnungen (28).

10. Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (40) fest mit dem Befestigungsflansch (26) verbunden ist.

1 1 . Riemenscheibe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (40) in den Befestigungsflansch (26) eingegossen ist.

12. Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 5 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (40) auf der Stirnseite des Befestigungsflansches (26) freiliegt.

13. Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass sie als doppelwandiger Hohlkörper ausgeführt ist und die

Verstärkung (40) den Hohlkörper an einer Stirnseite verschließt.

14. Baugruppe mit einer Getriebemutter, die einen Montageflansch (14) aufweist, der mit mehreren Montageöffnungen (16) versehen ist, und mit einer Riemenscheibe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

15. Baugruppe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Schrauben

(36) vorgesehen sind, die sich durch die Befestigungsöffnungen (28) und die Montageöffnungen (16) erstrecken.

16. Baugruppe nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Rastbolzen (30, 32) vorgesehen sind, die sich durch die Befestigungsöffnungen (28) und die Montageöffnungen (16) erstrecken.