WO2019007609A1 - Lenkgetriebe - Google Patents

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WO2019007609A1
WO2019007609A1 PCT/EP2018/064682 EP2018064682W WO2019007609A1 WO 2019007609 A1 WO2019007609 A1 WO 2019007609A1 EP 2018064682 W EP2018064682 W EP 2018064682W WO 2019007609 A1 WO2019007609 A1 WO 2019007609A1
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WO
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bearing
pinion shaft
pinion
stop
stop element
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/064682
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jens-Uwe Hafermalz
Dennis Fuechsel
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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Priority to EP18731374.7A priority patent/EP3649037A1/de
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • 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
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    • F16H2057/126Self-adjusting during operation, e.g. by a spring
    • F16H2057/127Self-adjusting during operation, e.g. by a spring using springs

Definitions

  • the invention relates to a steering gear for a steering system, in particular for a power steering system, a motor vehicle.
  • 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 bearing in the region of the other end is then designed with a defined mobility (so-called “floating bearing") in order to allow the deflection caused by the pivoting movement.
  • the fixed bearing may in particular be provided on the drive side, while the floating bearing on the free end of the pinion shaft is provided.
  • 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.
  • a steering gear in which, however, the spring force for the springing is applied in the region of the floating bearing, is known for example from DE 10 2008 002 769 A1.
  • Pivot axis must be given in a defined minimum, the so-called basic game, to avoid the pinion shaft due to temperature-induced strains, due to changes in geometry made of plastic elements of the steering gear, in particular the gear and / or the pinion shaft, due to water absorption and as a result of To allow runout of the gear and / or the pinion shaft.
  • the basic game must be limited, since then when using the pinion shaft, a drive power is transmitted from a steering motor to the gear, the spring-loaded pinion shaft is pivoted due to the toothing forces in the direction of an increasing distance from the gear until a stop for this pivoting movement, the can be formed in particular by the floating bearing of the steering gear is reached.
  • the pinion as a sprocket is in the transmission of a drive power from a steering motor on the (screw) pinion shaft on the gear, the fferritzelwelle not only to the actual pivot axis of the fixed bearing but (to a small extent) and a vertical due to the Vernierungs introduced pivoted to this pivot axis located second axis, which is due to clearance or elastic deformability in the storage (especially in the fixed bearing) of the fferritzelwelle.
  • Transverse movement of the pinion shaft in the region of the movable bearing can be undesirable for various reasons.
  • the invention is based on the object for a steering gear, as known for example from DE 10 2009 054 655 A1, to provide a floating bearing, limited by the simplest possible structural design on the one hand, the basic game, and on the other hand, a transverse movement is prevented as possible.
  • a steering gear for a steering system of a motor vehicle, which has a housing, a toothed wheel, a pinion meshing with the toothed wheel, in particular a screw pinion, and a (screw) pinion shaft comprising the pinion.
  • the pinion shaft is mounted on one side of the pinion in a fixed bearing, by which the pinion shaft is pivotally mounted within the housing about a pivotally mounted (and in particular perpendicular) to the longitudinal axis of the pinion shaft pivot axis, wherein the pivot axis is oriented such that pivoting to a change in the distance between the axes of rotation of the gear and the pinion leads.
  • This bearing may preferably comprise a pivot bearing in which the pinion shaft is received.
  • the rotary bearing can comprise at least one inner bearing ring and an outer bearing ring and optionally, in a preferred embodiment as rolling and in particular ball bearings, a plurality of rolling elements, in particular balls, arranged between the bearing rings, wherein the pinion shaft is accommodated within the inner bearing ring of the rotary bearing ,
  • the pivot bearing and in particular the outer bearing ring of the pivot bearing of the fixed bearing can continue to be accommodated in a bearing sleeve.
  • the bearing may include a pivot ring having an outer ring and an inner ring, which are pivotally connected to each other via one or more torsion bars, wherein the inner ring connected to the bearing sleeve or integrally Part of this is and the outer ring in the housing of the steering gear (with respect to at least one, preferably with respect to all directions, ie
  • the pinion shaft of a steering system is mounted on the other side of the pinion in a floating bearing comprising a pivot bearing in which the pinion shaft is received, wherein for the pivot bearing (and thus also for the end of the pinion shaft received therein) a radial mobility within of the housing with respect to the guided by the fixed bearing pivoting movement (about the defined pivot axis) of the pinion shaft gewehristet.
  • the pivot bearing of the floating bearing of the steering gear according to the invention may comprise at least one inner bearing ring and an outer bearing ring and optionally, in a preferred embodiment as rolling and in particular as a ball bearing, a plurality of arranged between the bearing rings rolling elements, in particular balls, wherein the pinion shaft within the inner bearing ring is included.
  • a steering gear according to the invention, that the pinion is biased by a biased spring element against the gear, that by pivoting the pinion shaft about the guided through the bearing pivot axis, which increases the distance between the axes of rotation of the gear and the Ritzels leads, the bias of the
  • the spring element may in particular be formed by the fixed bearing itself, for example, by the embodiment already described having a one or more torsion bars
  • Such a steering system according to the invention is characterized in that the pivot bearing, in particular an outer bearing ring of the pivot bearing, the movable bearing is directly or indirectly connected to a stop element which is slidably and simultaneously secured against rotation within a (in particular formed directly from the housing) receiving space is arranged, said is limited by a stop between the stop member and a wall of the receiving space guided by the fixed bearing pivoting movement of the pinion shaft (and thus the basic game described). Furthermore, it is provided that the stop element and the receiving space are formed such that only when such a stop is formed, due to the interaction of then contacting
  • the stop element may preferably be designed in the form of an annular stop sleeve, in which the rotary bearing of the movable bearing, in particular an outer bearing ring thereof, is received.
  • the invention is based on the recognition that the pinion shaft is always pivoted in the transmission of a relevant high drive power due to the toothing forces until reaching the stop about the pivot axis defined by the fixed bearing. Accordingly, it may be sufficient to have a likewise resulting from the teeth forces, undesirable transverse movement of the pinion shaft in the region of the movable bearing only structurally block when the pinion shaft has been pivoted to reach the stop. This can be done in a structurally simple manner by a suitable shaping for the contact surfaces, on the one hand of the
  • Stop sleeve and on the other hand are formed by the wall of the receiving space can be achieved. It should be noted that despite this (in existing stop) interaction of the contact surfaces to prevent or block a transverse movement of the stop sleeve and thus the pinion shaft ensures that the pinion shaft spring back and thus can be moved out of the stop as soon as the pinion shaft applied drive power has been reduced sufficiently or has been eliminated.
  • contact surface is to be understood in accordance with the invention as including also very small, linear or punctiform contact surfaces, for example when the stop element or the wall of the receiving space forms a contact relationship with the stop edge.
  • Stop element and the contact surface of the wall of the receiving space are curved and / or angled, whereby the largest possible contact in the formation of the stop can be achieved.
  • Stop element and the wall of the receiving space are formed similarly curved or angled. This is understood to mean that, with a curvature, the orientation of the curvature and the radius of curvature in respectively adjacent contact areas are the same or the same. The same applies to an angle formed between two contact regions of the individual contact surfaces in an angled embodiment. Further preferably, it can be provided that in a curved configuration of the contact surfaces of the curvature angle over the entire peripheral portion of the individual contact surfaces is constant, they thus each form a portion of a cylindrical surface, which may have a positive effect in particular the manufacturability.
  • the wall of the receiving space is (at least) cylindrical in the area surrounding the abutment element and the abutment element preferably in the form of a stop sleeve has an annular main body, wherein on the wall of the receiving space and / or on the outside of the base body at least one projection forming the respective contact surface is provided.
  • Such a projection may in particular be integrated in one piece and in particular also of the same material in the wall of the receiving space or in the main body of the stop element.
  • a projection may preferably be provided that the contact surface of the stop element in the circumferential direction ends on both sides in front of that radial plane of the base body which is aligned parallel to the pivot axis defined by the fixed bearing.
  • Stop sleeve with annular main body be relevant to ensure sufficient mobility for the stop sleeve within the receiving space.
  • Steering gear can be provided that a rotatably disposed in the housing part of the fixed bearing, in one embodiment with a one or more
  • Torsionsstege having pivot ring, in particular the bearing sleeve and / or an outer bearing ring of the pivot bearing of the fixed bearing, via a one- or multi-part connecting element is directly or indirectly connected to an outer bearing ring of the pivot bearing and / or with the stop element of the movable bearing. This can be achieved on the one hand, that the restoring moment of the elastically twisted
  • Torsionsstege of the swivel ring of the fixed bearing (if this is designed accordingly) is no longer transmitted exclusively via the pivot bearing of the fixed bearing on the pinion shaft to press this against the gear, but resulting from the restoring moment swivel load of the bearing sleeve of
  • Steering gear can affect.
  • the connecting element can also be used in an advantageous manner, the rotationally secure arrangement of the stop element within the
  • the stop member is rotatably connected to the connecting element.
  • Steering gear can be provided that the connecting element is at least partially tubular.
  • the connecting element is tubular over its entire length and surrounds the pinion shaft, wherein a (preferably the only) arranged in the region of the pinion (through) opening is provided in the tube shell of the connecting element, which extends over a Part of the circumference and a portion of the length of the tubular jacket extends and allows engagement of the pinion with the gear.
  • a tubular connecting element is relatively (in particular based on the component weight) resistant to bending and torsion, which on the one hand an advantageous
  • Embodiment of a steering gear according to the invention can be provided that the connecting element with a preferably provided bearing sleeve of the fixed bearing and / or with the stop element of the movable bearing integral (ie at least directly immovably connected to each other) and preferably in one piece (ie not connected to each other via separate connecting elements), in particular uniform material, is formed.
  • the pivot bearing of the movable bearing is mounted directly or indirectly within an (end) portion of the connecting element and a (same or another) portion of the connecting element within the stop element designed as a stop sleeve of the movable bearing. This can in particular lead to a relatively good mountability of such a steering gear according to the invention.
  • the invention also relates to a steering system having a steering gear according to the invention and a steering motor connected to the pinion shaft of the steering gear in a rotationally driving manner.
  • the gear of the steering gear can continue to be rotatably or rotationally drivingly connected to a steering shaft, in particular a steering column, the steering system.
  • Such an inventive steering system can in particular as
  • the steering system in such a way that of the steering motor (always) the entire steering torque required for steering is generated (especially for a so-called steer-by-wire functionality of the steering system or the motor vehicle, in which no mechanical connection between a steering handle (if still provided) and the steerable wheels is present).
  • the invention also relates to a motor vehicle with an inventive
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an inventive steering gear.
  • FIG. 2 shows a cross section through the steering gear along the sectional plane II-II in FIG. 1;
  • FIG. Fig. 3 a stop sleeve of a loose bearing of the steering gear in a
  • Fig. 4 the stop sleeve in a view from the front
  • Fig. 5 a connecting element, a pivot ring of a fixed bearing of
  • Fig. 1 shows the essential components of an inventive
  • Steering gear This comprises a housing 1, within which a gear 2 and a meshing with the gear 2 pinion 3 are rotatably arranged in the form of a fferritzels.
  • the pinion 3 and the pinion 3 comprehensive (screw) pinion shaft 4 are integrally formed in the form of a worm.
  • the gear 2 is fixedly mounted on an output shaft 5 of the steering gear.
  • This output shaft 5 which has a toothing for a secure rotationally fixed connection with the gear 2 in the illustrated embodiment, for example, with a trained at least in one section as a rack handlebar, whereby the rack performs a translational movement in a known manner via Radlenkhebel (not shown) in a pivoting movement of steerable wheels (not shown) of the motor vehicle can be translated.
  • the output shaft 5 may also be a steering column of a power steering system, which is connected to a steering wheel and a steering pinion on the
  • Handlebar acts.
  • the pinion shaft 4 has a drive-side end over which this with the
  • Output shaft of a steering motor (not shown, for example, an electric motor) is connectable.
  • the 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 pinion shaft 4 about a pivot axis 7 (see Fig. 5).
  • This pivot axis 7 extends in FIG. 1 approximately perpendicular to the page level.
  • Such pivoting causes a deflection of the drive end opposite end of the pinion shaft 4, which is mounted there by means of a movable bearing 8 in a corresponding receptacle of the housing 1.
  • This floating bearing 8 is designed so that it allows the resulting from the pivoting of the pinion shaft 4 deflection of this end.
  • Both the fixed bearing 6 and the floating bearing 8 each comprise a pivot bearing in the form of a ball bearing 9.
  • inner bearing rings 10 of these ball bearings 9 the corresponding portions of the pinion shaft 4 are supported, while outer bearing rings 1 1 of the ball bearing 9 in each case a bearing device 12, 13th are stored, which in turn are accommodated in the housing 1.
  • the bearing devices 12, 13 are structurally designed so that they allow in the case of the fixed bearing 6, the pivoting of the pinion shaft 4 about the pivot axis 7 and in the case of the movable bearing 8, the deflection of the free end of the pinion shaft 4.
  • the bearing device 12 of the fixed bearing 6 comprises a bearing sleeve 14 with nikringförmigem cross section, the inner side in a first longitudinal section, the associated ball bearing 9 and in a second longitudinal section receives an inner ring 16 of a pivot ring 15.
  • This inner ring 16 of the pivot ring 15 is rotationally fixed and axially secured within the bearing sleeve 14 with the interposition of a support plate 17, wherein the inner ring 16 is supported on the outer bearing ring 1 1 of the ball bearing 9 of the fixed bearing 6.
  • the swivel ring 15 also comprises an outer ring 18 in addition to the inner ring 16.
  • the outer ring 18 is connected to the inner ring 16 via two torsion webs 19 (see FIG.
  • the outer ring 18, the inner ring 16 and the torsion bars 19 are preferably formed integrally from, for example, spring steel.
  • the two torsion bars 19 define the position of the pivot axis 7 about which the outer ring 18 is pivotable relative to the inner ring 16 of the pivot ring 15.
  • the torsion bars 19 of the pivot ring 15 not only allow pivoting of the outer ring 18 to the inner ring 16 and thus the pinion shaft 4 relative to the gear 2 and to the housing 1, but at the same time cause the spring force by which the pinion 3 of the pinion shaft 4 in the toothing of the gear 2 is pressed to the lowest possible backlash and thus a low noise during operation of the steering gear, especially in a so-called Komschen to reach.
  • the bearing device 13 of the floating bearing 8 comprises a stop element in the form of a stop sleeve 23, which is arranged movably within a receiving space 24 formed by the housing 1, that within a constructively defined basic game, the pivoting movement about the defined or formed by the fixed bearing 6 pivot axis. 7 is possible.
  • this basic game or this mobility in one direction by a complete or on each two edges of the individual teeth of pinion 3 and gear 2 occurring contact, which is caused by the spring load by means of the twisted torsion bars 19, and in the other direction by a stop , which are formed by a contact of contact surfaces 25, 26, on the one hand by the stop sleeve 23 and on the other hand by the receiving space 24 bounding wall of the housing 1, limited.
  • the receiving space 24 is cylindrical and consequently has a circular opening cross section (constant over the longitudinal extent).
  • the stop sleeve 23 comprises a
  • annular main body 27 of which on the outside two spaced-apart projections 28 rise, whose outer sides have part-cylindrical curved outer surfaces. These outer surfaces of the projections 28 in combination form the two-part contact surface 25 of the stop sleeve 23.
  • the radius of curvature of this contact surface 25 of the stop sleeve 23 corresponds to the radius of curvature of the receiving space 24 bounding wall, while the outer radius of curvature of the annular body 27 of the stop sleeve 23 is smaller than the radius of curvature of the receiving space 24 bounding wall.
  • Contact surface 26 of the wall of the receiving space 24 represent, contact.
  • Swivel axis 7 limited, but in addition a pivoting movement about an axis perpendicular to this pivot axis 7, the lateral (transverse) movement of the stop sleeve 23 and the end of the pinion shaft 4 received therein along a horizontal radial axis 30 of the main body of the stop sleeve 23rd
  • the contact surface 25 of the stop element 23 ends in the circumferential direction on both sides in front of the horizontal radial axis 30 and thus before that radial plane of the main body 27 of the stop sleeve 23, which is aligned parallel to the pivot axis 7 defined by the fixed bearing 6.
  • the steering gear further comprises a connecting element 31, which is integrated into the bearing sleeve 14 of the fixed bearing 6 (in one piece and of the same material) or designed as an extension thereof.
  • the extension member 31 is tubular with (partially) annular cross-section, wherein this forms a shell opening 32 which is arranged in a central portion with respect to the longitudinal axis of the connecting element 31 and extending over a Section of its scope extends.
  • a (tubular) end portion of the connecting element 31 extends into the floating bearing 8 of the steering gear, wherein the ball bearing 9 of the movable bearing 8 with the associated outer bearing ring 1 1 within this end portion of the
  • Connecting element 36 is mounted, while the end portion is in turn mounted inside the stop sleeve 23 of the movable bearing 8.
  • connecting element 31 By means of the connecting element 31 on the one hand ensures that the elastic restoring moments resulting from the torsion of the torsion bars 19 of the pivot ring 15 of the fixed bearing 6, not exclusively on the ball bearing 9 of the fixed bearing 6 are transmitted to the pinion shaft 4, resulting in a relatively high tilt load This ball bearing 9 would be connected. Rather, these are elastic

Abstract

Lenkgetriebe für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit: - einem Gehäuse (1), - einem Zahnrad (2), - einem mit dem Zahnrad (2) kämmenden Ritzel (3) und - einer das Ritzel (3) umfassenden Ritzelwelle (4), - wobei die Ritzelwelle (4) auf einer Seite des Ritzels (3) in einem Loslager (8) gelagert ist, das ein Drehlager umfasst, in dem die Ritzelwelle (4) aufgenommen ist, wobei für das Drehlager eine Beweglichkeit innerhalb des Gehäuses (1) hinsichtlich der durch das Festlager (6) geführten Schwenkbeweglichkeit der Ritzelwelle (4) gewähreistet ist, wobei das Drehlager des Loslagers (8) mit einem Anschlagelement verbunden ist, das verschiebbar und gleichzeitig drehgesichert innerhalb eines Aufnahmeraums (24) angeordnet ist, wobei durch einen Anschlag zwischen dem Anschlagelement und einer Wandung des Aufnahmeraums (24) die durch das Festlager (6) geführte Schwenkbeweglichkeit der Ritzelwelle (4) begrenzt ist, wobei das Anschlagelement und der Aufnahmeraum (24) derart ausgebildet sind, dass nur bei einem solchen Anschlag, infolge des Zusammenwirkens von dann kontaktierenden Kontaktflächen (25, 26) des Anschlagelements und der Wandung des Aufnahmeraums (24), zusätzlich eine Schwenkbeweglichkeit der Ritzelwelle (4) um eine senkrecht zu der Schwenkachse (7) ausgerichtete Achse blockiert ist.

Description

Lenkgetriebe
Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe für ein Lenksystem, insbesondere für ein Hilfskraftlenksystem, eines Kraftfahrzeugs.
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 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.
Ein Lenkgetriebe, bei dem die Federkraft für die Anfederung dagegen im Bereich des Loslagers aufgebracht wird, ist beispielsweise aus der DE 10 2008 002 769 A1 bekannt.
Die Schwenkbarkeit der Ritzelwelle um die durch das Festlager geführte
Schwenkachse muss in einem definierten Mindestmaß, dem sogenannten Grundspiel, gegeben sein, um ein Ausweichen der Ritzelwelle infolge von temperaturbedingten Dehnungen, infolge von Geometrieänderungen von aus Kunststoffen ausgebildeten Elementen des Lenkgetriebes, insbesondere des Zahnrads und/oder der Ritzelwelle, aufgrund einer Wasseraufnahme sowie infolge von Rundlaufabweichungen des Zahnrads und/oder der Ritzelwelle zu ermöglichen. Gleichzeitig muss das Grundspiel begrenzt sein, da dann, wenn mittels der Ritzelwelle eine Antriebsleistung von einem Lenkmotor auf das Zahnrad übertragen wird, die federbelastete Ritzelwelle infolge der Verzahnungskräfte in Richtung einer zunehmenden Entfernung von dem Zahnrad geschwenkt wird, bis ein Anschlag für diese Schwenkbewegung, der insbesondere durch das Loslager des Lenkgetriebes ausgebildet sein kann, erreicht ist.
Bei einer Ausgestaltung des Ritzels als Schraubritzel wird bei der Übertragung einer Antriebsleistung von einem Lenkmotor über die (Schraub-)Ritzelwelle auf das Zahnrad, die Schraubritzelwelle aufgrund der Verzahnungskräfte nicht nur um die eigentliche Schwenkachse des Festlagers sondern (in geringem Maße) auch um eine senkrecht zu dieser Schwenkachse gelegene zweite Achse geschwenkt, was auf Spiel beziehungsweise eine elastische Verformbarkeit in der Lagerung (insbesondere in dem Festlager) der Schraubritzelwelle zurückzuführen ist. Eine dadurch bewirkte
Querbewegung der Ritzelwelle im Bereich des Loslagers kann aus verschiedenen Gründen unerwünscht sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Lenkgetriebe, wie es beispielsweise aus der DE 10 2009 054 655 A1 bekannt ist, ein Loslager anzugeben, durch das bei möglichst einfacher konstruktiver Ausgestaltung einerseits das Grundspiel begrenzt, und andererseits eine Querbewegung möglichst verhindert wird.
Diese Aufgabe wird mittels eines Lenkgetriebes gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes sind
Gegenstände der abhängigen Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist ein Lenkgetriebe für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, das ein Gehäuse, ein Zahnrad, ein mit dem Zahnrad kämmendes Ritzel, insbesondere Schraubritzel, und eine das Ritzel umfassende (Schraub-)Ritzelwelle aufweist.
Die Ritzelwelle ist auf einer Seite des Ritzels in einem Festlager gelagert, durch das die Ritzelwelle innerhalb des Gehäuses schwenkbar um eine quer (und insbesondere senkrecht) zu der Längsachse der Ritzelwelle gelagerte Schwenkachse gelagert ist, wobei die Schwenkachse derart ausgerichtet ist, dass ein Schwenken zu einer Änderung der Distanz zwischen den Rotationsachsen des Zahnrads und des Ritzels führt. Dieses Festlager kann vorzugsweise ein Drehlager umfassen, in dem die Ritzelwelle aufgenommen ist. Das Drehlager kann hierzu zumindest einen inneren Lagerring und einen äußeren Lagerring sowie gegebenenfalls, bei einer bevorzugten Ausgestaltung als Wälz- und insbesondere als Kugellager, mehrere zwischen den Lagerringen angeordnete Wälzelemente, insbesondere Kugeln, umfassen, wobei die Ritzelwelle innerhalb des inneren Lagerrings des Drehlagers aufgenommen ist. Das Drehlager und insbesondere der äußere Lagerring des Drehlagers des Festlagers können weiterhin in einer Lagerhülse aufgenommen sein. Zudem kann das Festlager einen Schwenkring, der einen Außenring sowie einen Innenring aufweist, die über einen oder mehrere Torsionsstege verschwenkbar miteinander verbunden sind, umfassen, wobei der Innenring mit der Lagerhülse verbunden oder integraler Bestandteil von dieser ist und der Außenring in dem Gehäuse des Lenkgetriebes (bezüglich zumindest einer, vorzugsweise bezüglich sämtlicher Richtungen, d.h.
unbeweglich) festgelegt angeordnet ist.
Weiterhin ist die Ritzelwelle eines erfindungsgemäßen Lenksystems auf der anderen Seite des Ritzels in einem Loslager gelagert, das ein Drehlager umfasst, in dem die Ritzelwelle aufgenommen ist, wobei für das Drehlager (und damit auch für das darin aufgenommene Ende der Ritzelwelle) eine radiale Beweglichkeit innerhalb des Gehäuses hinsichtlich der durch das Festlager geführten Schwenkbeweglichkeit (um die definierte Schwenkachse) der Ritzelwelle gewähreistet ist. Das Drehlager des Loslagers des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes kann zumindest einen inneren Lagerring und einen äußeren Lagerring sowie gegebenenfalls, bei einer bevorzugten Ausgestaltung als Wälz- und insbesondere als Kugellager, mehrere zwischen den Lagerringen angeordnete Wälzelemente, insbesondere Kugeln, umfassen, wobei die Ritzelwelle innerhalb des inneren Lagerrings aufgenommen ist.
Weiterhin ist für ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe vorgesehen, dass das Ritzel mittels eines vorgespannten Federelements derart gegen das Zahnrad beaufschlagt ist, dass sich durch ein Schwenken der Ritzelwelle um die durch das Festlager geführte Schwenkachse, die zu einer sich vergrößernden Distanz zwischen den Rotationsachsen des Zahnrads und des Ritzels führt, die Vorspannung des
Federelements vergrößert. Das Federelement kann dabei insbesondere von dem Festlager selbst ausgebildet sein, beispielsweise durch die bereits beschriebene Ausgestaltung mit einem einen oder mehrere Torsionsstege aufweisenden
Schwenkring.
Ein solches Lenksystem ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Drehlager, insbesondere ein äußerer Lagerring des Drehlagers, des Loslagers mit einem Anschlagelement direkt oder indirekt verbunden ist, das verschiebbar und gleichzeitig drehgesichert innerhalb eines (insbesondere direkt von dem Gehäuse ausgebildeten) Aufnahmeraums angeordnet ist, wobei durch einen Anschlag zwischen dem Anschlagelement und einer Wandung des Aufnahmeraums die durch das Festlager geführte Schwenkbeweglichkeit der Ritzelwelle (und damit das beschriebene Grundspiel) begrenzt ist. Weiterhin ist vorgesehen, dass das Anschlagelement und der Aufnahmeraum derart ausgebildet sind, dass nur dann, wenn ein solcher Anschlag ausgebildet ist, infolge des Zusammenwirkens von dann kontaktierenden
Kontaktflächen des Anschlagelements und der Wandung des Aufnahmeraums, zusätzlich eine Schwenkbeweglichkeit der Ritzelwelle um eine senkrecht zu der durch das Festlager definierten Schwenkachse ausgerichtete Achse blockiert ist.
Das Anschlagelement kann vorzugsweise in Form einer ringförmigen Anschlaghülse ausgebildet sein, in der das Drehlager des Loslagers, insbesondere ein äußerer Lagerring davon, aufgenommen ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Ritzelwelle bei der Übertragung einer relevant hohen Antriebsleistung infolge der Verzahnungskräfte stets bis zum Erreichen des Anschlags um die durch das Festlager definierte Schwenkachse verschwenkt wird. Demnach kann es ausreichend sein, eine ebenfalls sich aus den Verzahnungskräften ergebende, unerwünschte Querbewegung der Ritzelwelle im Bereich des Loslagers nur dann strukturell blockieren zu lassen, wenn die Ritzelwelle auch bis zum Erreichen des Anschlags verschwenkt worden ist. Dies kann in konstruktiv einfacher Weise durch eine geeignete Formgebung für die Kontaktflächen, die einerseits von der
Anschlaghülse und andererseits von der Wandung des Aufnahmeraums ausgebildet sind, erreicht werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass trotz dieses (bei bestehendem Anschlag) Zusammenwirkens der Kontaktflächen zur Verhinderung beziehungsweise Blockierung einer Querbewegung der Anschlaghülse und damit der Ritzelwelle gewährleistet wird, dass die Ritzelwelle zurückfedern und damit aus dem Anschlag heraus bewegt werden kann, sobald die an der Ritzelwelle anliegende Antriebsleistung in ausreichendem Maße verringert wurde oder weggefallen ist.
Der Begriff„Kontaktfläche" ist erfindungsgemäß derart zu verstehen, dass darunter auch sehr kleine, linien- oder punktförmige Kontaktflächen fallen, beispielsweise wenn das Anschlagelement oder die Wandung des Aufnahmeraums eine Kontaktbeziehungsweise Anschlagkante ausbildet.
Zur Erzielung der erfindungsgemäßen Funktion kann ein erfindungsgemäßes
Lenkgetriebe und konkret können die Kontaktflächen des Anschlagelements und der Wandung des Aufnahmeraums in einer Vielzahl von unterschiedlichen
Ausgestaltungsformen ausgebildet sein.
Konstruktiv vorteilhaft ist eine solche Funktion dadurch umsetzbar, dass die
Kontaktfläche der Anschlaghülse und/oder die Kontaktfläche der Wandung des Aufnahmeraums gekrümmt und/oder abgewinkelt (vorzugsweise mit parallel zu der Längsachse der Ritzelwelle verlaufender Scheitellinie) ausgebildet ist/sind. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Anschlagelement und die damit über das Drehlager verbundene Ritzelwelle bei der Ausbildung des Anschlags zwischen dem Anschlagelement und der Wandung des Aufnahmeraums, eine„zentrierte" Position einnimmt, die im Wesentlichen bezüglich derjenigen Lage, die die Ritzelwelle im nicht mit einer Antriebsleistung belasteten Zustand einnimmt, querbewegungsfrei ist, so dass, bezogen auf diese beiden Endlagen für die Ritzelwelle, die Schwenkbewegung der Ritzelwelle auf ausschließlich ein Schwenken um die durch das Festlager definierte Schwenkachse beschränkt ist.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass sowohl die Kontaktfläche des
Anschlagelements als auch die Kontaktfläche der Wandung des Aufnahmeraums gekrümmt und/oder abgewinkelt ausgebildet sind, wodurch ein möglichst großflächiger Kontakt bei der Ausbildung des Anschlags erreicht werden kann.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Kontaktflächen des
Anschlagelement und der Wandung des Aufnahmeraums gleichartig gekrümmt oder abgewinkelt ausgebildet sind. Darunter wird verstanden, dass, bei einer Krümmung, die Ausrichtung der Krümmung und der Krümmungsradius in jeweils angrenzenden Kontaktbereichen gleich beziehungsweise gleich groß sind. Das gleiche gilt für einen zwischen zwei Kontaktbereichen der einzelnen Kontaktflächen ausgebildeten Winkel bei einer abgewinkelten Ausgestaltung. Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass bei einer gekrümmten Ausgestaltung der Kontaktflächen der Krümmungswinkel über den gesamten Umfangsabschnitt der einzelnen Kontaktflächen konstant ist, diese somit jeweils einen Abschnitt einer zylindrischen Fläche ausbilden, was sich positiv auf insbesondere die Herstellbarkeit auswirken kann.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes, kann vorgesehen sein, dass die Wandung des Aufnahmeraums zumindest in dem das Anschlagelement umgebenden Abschnitt (hauptsächlich) zylindrisch ist und das vorzugsweise in Form einer Anschlaghülse ausgebildete Anschlagelement einen kreisringförmigen Grundkörper aufweist, wobei an der Wandung des Aufnahmeraums und/oder außenseitig an dem Grundkörper mindestens ein die jeweilige Kontaktfläche ausbildender Vorsprung vorgesehen ist.
Ein solcher Vorsprung kann dabei insbesondere einstückig und insbesondere auch materialeinheitlich in die Wandung des Aufnahmeraums oder in den Grundkörper des Anschlagelements integriert sein. Um zu gewährleisten, dass die Ritzelwelle ausgehend von einem ausgebildeten Anschlag zwischen dem Anschlagelement und der Wandung des Aufnahmeraums unter dem Einfluss des Federelements zurückschwenken kann, wenn diese nicht mehr oder nur noch in einem verringerten Maße mit einer Antriebsleistung belastet wird, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Kontaktfläche des Anschlagelements in Umfangsrichtung beidseitig vor derjenigen Radialebene des Grundkörpers, die parallel zu der durch das Festlager definierten Schwenkachse ausgerichtet ist, endet. Dies kann insbesondere bei einer Ausgestaltung des Lenkgetriebes mit einem zylindrischen Aufnahmeraum sowie bei einer Ausgestaltung des Anschlagelements als
Anschlaghülse mit kreisringförmigem Grundkörper relevant sein, um eine ausreichende Beweglichkeit für die Anschlaghülse innerhalb des Aufnahmeraums zu gewährleisten.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen
Lenkgetriebes kann vorgesehen sein, dass ein drehfest in dem Gehäuse angeordneter Teil des Festlagers, bei einer Ausgestaltung mit einem einen oder mehrere
Torsionsstege aufweisenden Schwenkring insbesondere die Lagerhülse und/oder ein äußerer Lagerring des Drehlagers des Festlagers, über ein ein- oder mehrteiliges Verbindungselement direkt oder indirekt mit einem äußeren Lagerring des Drehlagers und/oder mit dem Anschlagelement des Loslagers verbunden ist. Dadurch kann einerseits erreicht werden, dass das Rückstellmoment der elastisch tordierten
Torsionsstege des Schwenkrings des Festlagers (sofern dieses entsprechend ausgestaltet ist) nicht mehr ausschließlich über das Drehlager des Festlagers auf die Ritzelwelle übertragen wird, um diese gegen das Zahnrad zu drücken, sondern die sich aus dem Rückstellmoment ergebende Schwenkbelastung der Lagerhülse des
Festlagers zusätzlich beziehungsweise primär über das Verbindungselement auf das Drehlager des Loslagers und damit auf das darin gelagerte Ende der Ritzelwelle übertragen wird. In Verbindung mit einem Kontakt zwischen dem Ritzel und dem Zahnrad, der zwischen dem Festlager und dem Loslager stattfindet, ergibt sich eine in dem Rückstellmoment der tordierten Torsionsstege begründete Belastung der Drehlager, die im Wesentlichen radial ausgerichtet ist. Eine Übertragung eines Kippmoments in relevanter Höhe, das auf diesem Rückstellmoment der Torsionsstege beruht, von den Drehlagern und insbesondere von dem Drehlager des Festlagers auf die Ritzelwelle ist daher nicht gegeben. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise, das Drehlager des Festlagers und/oder das Drehlager des Loslagers relativ klein zu dimensionieren, was sich positiv hinsichtlich der Größe und des Gewichts sowie hinsichtlich der Herstellungskosten eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes auswirken kann. Weiterhin kann ein in konstruktiver Hinsicht relativ einfach ausgestaltetes Drehlager, vorzugsweise ein einreihiges Radialkugellager, für das Festlager und/oder das Loslager gewählt werden, was sich ebenfalls positiv hinsichtlich der Größe und des Gewichts sowie hinsichtlich der Herstellungskosten eines erfindungsgemäßen
Lenkgetriebes auswirken kann.
Andererseits kann das Verbindungselement auch in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, die drehsichere Anordnung des Anschlagelements innerhalb des
Aufnahmeraums zu bewirken, wozu vorgesehen sein kann, dass das Anschlagelement drehfest mit dem Verbindungselement verbunden ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen
Lenkgetriebes kann vorgesehen sein, dass das Verbindungselement zumindest teilweise rohrförmig ausgebildet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Verbindungselement über seine gesamte Länge rohrförmig ausgebildet ist und die Ritzelwelle dabei umgibt, wobei eine (vorzugsweise die einzige) im Bereich des Ritzels angeordnete (Durchgangs-)Öffnung in dem Rohrmantel des Verbindungselements vorgesehen ist, die sich über einen Teil des Umfangs und einen Teil der Länge des Rohrmantels erstreckt und die einen Eingriff des Ritzels mit dem Zahnrad ermöglicht. Ein solches rohrförmiges Verbindungselement ist relativ (insbesondere bezogen auf das Bauteilgewicht) biege- und torsionssteif, was einerseits eine vorteilhafte
Übertragung einer Schwenkbelastung von dem Festlager auf das Loslager und andererseits die gewollte Drehsicherung für das Anschlagelement ermöglicht.
Bei einer insbesondere aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhaften
Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes kann vorgesehen sein, dass das Verbindungselement mit einer vorzugsweise vorgesehen Lagerhülse des Festlagers und/oder mit dem Anschlagelement des Loslagers integral (d.h. zumindest direkt unbeweglich miteinander verbunden) und vorzugsweise einstückig (d.h. nicht über separate Verbindungselemente miteinander verbunden), insbesondere auch materialeinheitlich, ausgebildet ist.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Drehlager des Loslagers innerhalb eines (End-)Abschnitts des Verbindungselements und ein (derselbe oder ein anderer) Abschnitt des Verbindungselements innerhalb des insbesondere als Anschlaghülse ausgebildeten Anschlagelement des Loslagers direkt oder indirekt gelagert ist. Dies kann insbesondere zu einer relativ guten Montierbarkeit eines solchen erfindungsgemäßen Lenkgetriebes führen.
Die Erfindung betrifft im Übrigen auch ein Lenksystem mit einem erfindungsgemäßen Lenkgetriebe sowie mit einem drehantreibend mit der Ritzelwelle des Lenkgetriebes verbundenen Lenkmotor. Das Zahnrad des Lenkgetriebes kann dabei weiterhin drehfest oder drehantreibend mit einer Lenkwelle, insbesondere einer Lenksäule, des Lenksystems verbunden sein.
Ein solches erfindungsgemäßes Lenksystem kann insbesondere als
Hilfskraftlenksystem ausgebildet sein, bei dem mittels des Lenkmotors ein
unterstützendes Drehmoment erzeugt werden kann, so dass ein von einem Fahrer eines das Hilfskraftlenksystem umfassenden Kraftfahrzeugs für ein Lenken des Kraftfahrzeugs auf die Lenksäule 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 (insbesondere für eine sogenannte Steer-by-Wire-Funktionalität des Lenksystems bzw. des Kraftfahrzeugs, bei der keine mechanische Verbindung zwischen einer Lenkhandhabe (sofern überhaupt noch vorgesehen) und den lenkbaren Rädern vorhanden ist).
Die Erfindung betrifft auch 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 Ausgestaltungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 : einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe;
Fig. 2: einen Querschnitt durch das Lenkgetriebe entlang der Schnittebene II - II in der Fig. 1 ; Fig. 3: eine Anschlaghülse eines Loslagers des Lenkgetriebes in einer
perspektivischen Ansicht;
Fig. 4: die Anschlaghülse in einer Ansicht von vorne; und
Fig. 5: ein Verbindungselement, einen Schwenkring eines Festlagers des
Lenkgetriebes sowie die Anschlaghülse des Lenkgetriebes in einer perspektivischen Ansicht.
Die Fig. 1 zeigt die wesentlichen Bestandteile eines erfindungsgemäßen
Lenkgetriebes. Dieses umfasst ein Gehäuse 1 , innerhalb dessen ein Zahnrad 2 sowie ein mit dem Zahnrad 2 kämmendes Ritzel 3 in Form eines Schraubritzels drehbar angeordnet sind. Das Ritzel 3 und eine das Ritzel 3 umfassende (Schraub-)Ritzelwelle 4 sind in Form einer Schnecke integral ausgebildet.
Das Zahnrad 2 ist fest auf einer Abtriebswelle 5 des Lenkgetriebes befestigt. Diese Abtriebswelle 5, die in dem gezeigten Ausgestaltungsbeispiel eine Verzahnung für eine sichere drehfeste Verbindung mit dem Zahnrad 2 aufweist, kann beispielsweise mit einer zumindest in einem Abschnitt als Zahnstange ausgebildeten Lenkstange kämmen, wodurch die Zahnstange eine Translationsbewegung durchführt, die in bekannter Weise über Radlenkhebel (nicht dargestellt) in eine Schwenkbewegung lenkbarer Räder (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs übersetzt werden kann. Bei der Abtriebswelle 5 kann es sich aber auch um eine Lenksäule eines Hilfskraftlenksystems handeln, die mit einem Lenkrad verbunden ist und über ein Lenkritzel auf die
Lenkstange wirkt.
Die Ritzelwelle 4 weist ein antriebsseitiges Ende auf, über das diese mit der
Abtriebswelle eines Lenkmotors (nicht dargestellt; z.B. ein Elektromotor) verbindbar ist. Im Bereich dieses antriebsseitigen Endes ist die Ritzelwelle 4 mittels einer ersten Lagerung in dem Gehäuse 1 gelagert. Diese Lagerung ist als Festlager 6 ausgebildet, das ein Verschwenken der Ritzelwelle 4 um eine Schwenkachse 7 (vgl. Fig. 5) zulässt. Diese Schwenkachse 7 verläuft dabei in der Fig. 1 in etwa senkrecht zur Blattebene. Ein solches Verschwenken bewirkt ein Auslenken des dem antriebsseitigen Ende gegenüberliegenden Endes der Ritzelwelle 4, die dort mittels eines Loslagers 8 in einer entsprechenden Aufnahme des Gehäuses 1 gelagert ist. Dieses Loslager 8 ist so ausgebildet, dass es die sich aus dem Verschwenken der Ritzelwelle 4 ergebende Auslenkung dieses Endes zulässt. Sowohl das Festlager 6 als auch das Loslager 8 umfassen jeweils ein Drehlager in Form eines Kugellagers 9. In inneren Lagerringen 10 dieser Kugellager 9 sind die entsprechenden Abschnitte der Ritzelwelle 4 gelagert, während äußere Lagerringe 1 1 der Kugellager 9 in jeweils einer Lagervorrichtung 12, 13 gelagert sind, die wiederum in dem Gehäuse 1 aufgenommen sind. Die Lagervorrichtungen 12, 13 sind konstruktiv so ausgebildet, dass diese im Fall des Festlagers 6 das Verschwenken der Ritzelwelle 4 um die Schwenkachse 7 und im Fall des Loslagers 8 das Auslenken des freien Endes der Ritzelwelle 4 ermöglichen.
Hierzu umfasst die Lagervorrichtung 12 des Festlagers 6 eine Lagerhülse 14 mit kreisringförmigem Querschnitt, die innenseitig in einem ersten Längsabschnitt das dazugehörige Kugellager 9 und in einem zweiten Längsabschnitt einen Innenring 16 eines Schwenkrings 15 aufnimmt. Dieser Innenring 16 des Schwenkrings 15 ist unter Zwischenschaltung einer Stützscheibe 17 drehfest und axial gesichert innerhalb der Lagerhülse 14 gelagert, wobei sich der Innenring 16 an dem äußeren Lagerring 1 1 des Kugellagers 9 des Festlagers 6 abstützt. Der Schwenkring 15 umfasst neben dem Innenring 16 noch einen Außenring 18. Der Außenring 18 ist über zwei Torsionsstege 19 (vgl. Fig. 5) mit dem Innenring 16 verbunden. Der Außenring 18, der Innenring 16 und die Torsionsstege 19 sind vorzugsweise einstückig aus beispielsweise Federstahl ausgebildet.
Eine axiale Lagesicherung des Kugellagers 9 des Festlagers 6 auf der Ritzelwelle 4 erfolgt unter Zwischenschaltung eines Druckstücks 20 mittels einer Schraube 21 , die in ein Innengewinde, das in das antriebsseitige Ende der Ritzelwelle 4 integriert ist, eingeschraubt ist. Eine axiale Lagesicherung des Außenrings 18 des Schwenkrings 15 innerhalb des Gehäuses 1 erfolgt mittels eines Schraubrings 22, 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 16 des Schwenkrings 15 verschwenkbar ist. Die Torsionsstege 19 des Schwenkrings 15 ermöglichen dabei nicht nur ein Verschwenken des Außenrings 18 zu dem Innenring 16 und damit der Ritzelwelle 4 relativ zu dem Zahnrad 2 beziehungsweise zu dem Gehäuse 1 , sondern bewirken gleichzeitig diejenige Federkraft, durch die das Ritzel 3 der Ritzelwelle 4 in die Verzahnung des Zahnrads 2 gedrückt wird, um ein möglichst geringes Getriebespiel und damit eine 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 Ritzelwelle 4 soweit infolge eines Kontakts mit dem Zahnrad 2 ausgelenkt wird, dass sich eine ausreichende Torsionsvorspannung der Torsionsstege 19 ergibt, wodurch die elastischen Rückstellmomente, die aus dieser Torsionsvorspannung der Torsionsstege 19 resultieren, entgegen dieser Auslenkung der Ritzelwelle 4 wirken und diese somit gegen das Zahnrad 2
beaufschlagen.
Die Lagervorrichtung 13 des Loslagers 8 umfasst ein Anschlagelement in Form einer Anschlaghülse 23, die derart beweglich innerhalb eines von dem Gehäuse 1 ausgebildeten Aufnahmeraums 24 angeordnet ist, dass in Grenzen eines konstruktiv definierten Grundspiels die Schwenkbeweglichkeit um die durch das Festlager 6 definierte beziehungsweise ausgebildete Schwenkachse 7 möglich ist. Dabei wird dieses Grundspiel beziehungsweise diese Beweglichkeit in einer Richtung durch einen vollständigen beziehungsweise an jeweils zwei Flanken der einzelnen Zähne von Ritzel 3 und Zahnrad 2 auftretenden Kontakt, der durch die Federbelastung mittels der tordierten Torsionsstege 19 bewirkt wird, und in der anderen Richtung durch einen Anschlag, der durch einen Kontakt von Kontaktflächen 25, 26, die einerseits von der Anschlaghülse 23 und andererseits von der den Aufnahmeraum 24 begrenzenden Wandung des Gehäuses 1 ausgebildet sind, begrenzt.
Wie sich insbesondere aus der Fig. 2 ergibt, ist der Aufnahmeraum 24 zylindrisch ausgebildet und weist folglich einen (über der Längserstreckung konstant großen) kreisförmigen Öffnungsquerschnitt auf. Die Anschlaghülse 23 umfasst einen
kreisringförmigen Grundkörper 27, von dem sich außenseitig zwei zueinander beabstandet angeordnete Vorsprünge 28 erheben, deren Außenseiten teilzylindrisch gekrümmte Außenflächen aufweisen. Diese Außenflächen der Vorsprünge 28 bilden in Kombination die zweiteilige Kontaktfläche 25 der Anschlaghülse 23 aus. Der
Krümmungsradius dieser Kontaktfläche 25 der Anschlaghülse 23 entspricht dabei dem Krümmungsradius der den Aufnahmeraum 24 begrenzenden Wandung, während der äußere Krümmungsradius des ringförmigen Grundkörpers 27 der Anschlaghülse 23 kleiner als der Krümmungsradius der den Aufnahmeraum 24 begrenzenden Wandung ist. Dadurch wird die erforderliche, durch das Festlager 6 geführte
Schwenkbeweglichkeit für die Ritzelwelle 4 und die damit verbundene Anschlaghülse 23 (in der Fig. 2 in den beiden durch die vertikale Radialachse 29 des Grundkörpers 27 der Anschlaghülse 23 beziehungsweise der Ritzelwelle 4 definierten Richtungen) ermöglicht, wobei bei der Ausbildung des Anschlags zwischen der Anschlaghülse 23 und der Wandung des Aufnahmeraums 24 die Kontaktflächen 25, 26, d.h. einerseits die Außenseiten der Vorsprünge 28 der Anschlaghülse 23 und andererseits die jeweils daran angrenzenden Abschnitte der Wandung des Aufnahmeraums 24, die die
Kontaktfläche 26 der Wandung des Aufnahmeraums 24 darstellen, kontaktieren.
Sobald beziehungsweise solange ein solcher Anschlag zwischen der Anschlaghülse 23 und der Wandung des Aufnahmeraums 24 ausgebildet ist, ist nicht nur die
Schwenkbeweglichkeit der Ritzelwelle 4 um die von dem Festlager 6 definierte
Schwenkachse 7 beschränkt, sondern zusätzlich eine Schwenkbewegung um eine zu dieser Schwenkachse 7 senkrechten Achse, die zu einer seitlichen (Quer-)Bewegung der Anschlaghülse 23 und des darin aufgenommenen Endes der Ritzelwelle 4 entlang einer horizontalen Radialachse 30 des Grundkörpers der Anschlaghülse 23
beziehungsweise der Ritzelwelle 4 gemäß der Fig. 2 führen würde, weil durch die gekrümmte Ausgestaltung der Kontaktflächen 25, 26 der Anschlaghülse 23 und der Wandung des Aufnahmeraums 24 der ausgebildete Anschlag auch bezüglich einer solchen Schwenkbewegung wirksam ist.
Wie sich aus der Fig. 2 ergibt, endet die Kontaktfläche 25 des Anschlagelements 23 in Umfangsrichtung beidseitig vor der horizontalen Radialachse 30 und damit vor derjenigen Radialebene des Grundkörpers 27 der Anschlaghülse 23, die parallel zu der durch das Festlager 6 definierten Schwenkachse 7 ausgerichtet ist. Dadurch wird gewährleistet, dass die Ritzelwelle 4 und damit auch die Anschlaghülse 23 durch die Wirkung der tordierten Torsionsstege 19 zurückschwenken kann (in der Fig. 2 nach unten), ohne dass es zu einem Anschlagen an einem Abschnitt der Wandung des Aufnahmeraums 24 bekommen würde, der unterhalb dieser Radialebene gelegen ist. Folglich wird ein solches Zurückschwenken durch die Ausgestaltung des Loslagers 8 des Lenkgetriebes nicht verhindert. Andererseits wird durch das Loslager 8 auch keine Querbewegung der Anschlaghülse 23 und des darin gelagerten Endes der Ritzelwelle 4 verhindert, solange kein Anschlag zwischen der Anschlaghülse 23 und der Wandung des Aufnahmeraums 24 ausgebildet ist. Dies ist unproblematisch, da das Lenkgetriebe derart ausgelegt ist, dass bei der Übertragung einer relevant hohen Antriebsleistung über die Ritzelwelle 4 infolge der Verzahnungskräfte die Ritzelwelle 4 stets um die von dem Festlager 6 definierte Schwenkachse 7 verschwenkt und demnach die
Anschlaghülse in der Fig. 2 nach oben ausgelenkt wird, bis ein solcher Anschlag ausgebildet ist, wobei dann auch immer eine ungewollte Querbewegung des in dem Loslager 8 gelagerten Endes der Ritzelwelle 4 durch diesen Anschlag verhindert ist. Das Lenkgetriebe umfasst weiterhin ein Verbindungselement 31 , das in die Lagerhülse 14 des Festlagers 6 (einstückig und materialeinheitlich) integriert beziehungsweise als Verlängerung von dieser ausgebildet ist. Wie sich aus den Fig. 1 und 5 ergibt, ist das Verlängerungselement 31 rohrförmig mit (teil-)kreisringförmigem Querschnitt ausgebildet, wobei dieses eine Mantelöffnung 32 ausbildet, die in einem mittigen Abschnitt bezüglich der Längsachse des Verbindungselements 31 angeordnet ist und die sich über einen Abschnitt von dessen Umfang erstreckt. Durch diese Mantelöffnung 32 kann ein Abschnitt des Zahnrads 2 in das von dem Verbindungselement 31 begrenzte und die Ritzelwelle 4 in dem u.a. das Ritzel 3 ausbildenden Abschnitt aufnehmende Innenvolumen ragen, um einen Eingriff des Zahnrads 2 mit dem Ritzel 3 zu ermöglichen.
Ein (rohrförmiger) Endabschnitt des Verbindungselements 31 erstreckt sich bis in das Loslager 8 des Lenkgetriebes, wobei das Kugellager 9 des Loslagers 8 mit dem dazugehörigen äußeren Lagerring 1 1 innerhalb dieses Endabschnitts des
Verbindungselements 36 gelagert ist, während der Endabschnitt wiederum innenseitig in der Anschlaghülse 23 des Loslagers 8 gelagert ist.
Mittels des Verbindungselements 31 wird einerseits erreicht, dass die elastischen Rückstellmomente, die aus der Torsion der Torsionsstege 19 des Schwenkrings 15 des Festlagers 6 resultieren, nicht ausschließlich über das Kugellager 9 des Festlagers 6 auf die Ritzelwelle 4 übertragen werden, was mit einer relativ hohen Kippbelastung dieses Kugellagers 9 verbunden wäre. Vielmehr werden diese elastischen
Rückstellmomente primär über die Lagerhülse 14 des Festlagers 6 und das damit integral verbundene Verbindungselement 36 auf das Kugellager 9 des Loslagers 8 übertragen.
Andererseits wird mittels des Verbindungselements 31 auch die bereits erwähnte Drehsicherung für die Anschlaghülse 23 realisiert, indem diese gegen ein Verdrehen gesichert mit dem Verbindungselement 31 verbunden ist, das wiederum gegen ein Verdrehen gesichert in das Festlager 6 integriert ist. Die drehsichere Verbindung zwischen dem Verbindungselement 31 und der Anschlaghülse 23 wird durch ein Eingreifen eines in Form einer Rastlasche ausgebildeten Sicherungsvorsprungs 33 der Anschlaghülse 23 in eine entsprechend positionierte Durchgangsöffnung 34 des Verbindungselements 31 bewirkt. Bezuqszeichenliste Gehäuse
Zahnrad
(Schraub-)Ritzel
(Schraub-)Ritzelwelle
Abtriebswelle des Lenkgetriebes
Festlager
Schwenkachse
Loslager
(Radial-)Kugellager
innerer Lagerring eines Kugellagers
äußerer Lagerring eines Kugellagers
Lagervorrichtung des Festlagers
Lagervorrichtung /Lagerbuchse des Loslagers
Lagerhülse
Schwenkring
Innenring des Schwenkrings
Stützscheibe
Außenring des Schwenkrings
Torsionssteg
Druckstück
Schraube
Schraubring
Anschlaghülse
Aufnahmeraum
Kontaktfläche der Anschlaghülse
Kontaktfläche der Wandung des Aufnahmeraums
Grundkörper der Anschlaghülse
Vorsprung der Anschlaghülse
vertikale Radialachse des Grundkörpers der Anschlaghülse / der Ritzelwelle horizontale Radialachse des Grundkörpers der Anschlaghülse / der Ritzelwelle Verbindungselement
Mantelöffnung
Sicherungsvorsprung der Anschlaghülse
Durchgangsöffnung des Verbindungselements

Claims

Patentansprüche: Lenkgetriebe für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit
- einem Gehäuse (1 ),
- einem Zahnrad (2),
- einem mit dem Zahnrad (2) kämmenden Ritzel (3) und
- einer das Ritzel (3) umfassenden Ritzelwelle (4),
- wobei die Ritzelwelle (4) auf einer Seite des Ritzels (3) in einem Festlager (6) gelagert ist, durch das die Ritzelwelle (4) innerhalb des Gehäuses (1 ) schwenkbar um eine quer zu der Längsachse der Ritzelwelle (4) gelagerte Schwenkachse (7) gelagert ist, wobei die Schwenkachse (7) derart ausgerichtet ist, dass ein Schwenken der Ritzelwelle (4) zu einer Änderung der Distanz zwischen den Rotationsachsen des Zahnrads (2) und des Ritzels
(3) führt,
- wobei die Ritzelwelle (4) auf der anderen Seite des Ritzels (3) in einem
Loslager (8) gelagert ist, das ein Drehlager umfasst, in dem die Ritzelwelle
(4) aufgenommen ist, wobei für das Drehlager eine Beweglichkeit innerhalb des Gehäuses (1 ) hinsichtlich der durch das Festlager (6) geführten
Schwenkbeweglichkeit der Ritzelwelle (4) gewähreistet ist,
- und wobei das Ritzel (3) mittels eines vorgespannten Federelements derart gegen das Zahnrad (2) beaufschlagt ist, dass sich durch ein Schwenken der Ritzelwelle (4), die zu einer sich vergrößernden Distanz zwischen den Rotationsachsen des Zahnrads (2) und des Ritzels (3) führt, die
Vorspannung des Federelements vergrößert,
dadurch gekennzeichnet, dass das Drehlager des Loslagers (8) mit einem Anschlagelement verbunden ist, das verschiebbar und gleichzeitig
drehgesichert innerhalb eines Aufnahmeraums (24) angeordnet ist, wobei durch einen Anschlag zwischen dem Anschlagelement und einer Wandung des Aufnahmeraums (24) die durch das Festlager (6) geführte
Schwenkbeweglichkeit der Ritzelwelle (4) begrenzt ist, wobei das
Anschlagelement und der Aufnahmeraum (24) derart ausgebildet sind, dass nur bei einem solchen Anschlag, infolge des Zusammenwirkens von dann kontaktierenden Kontaktflächen (25, 26) des Anschlagelements und der Wandung des Aufnahmeraums (24), zusätzlich eine Schwenkbeweglichkeit der Ritzelwelle (4) um eine senkrecht zu der Schwenkachse (7) ausgerichtete Achse blockiert ist.
2. Lenkgetriebe gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Anschlagelement als das Drehlager des Loslagers (8) aufnehmende
Anschlaghülse (23) ausgebildet ist.
3. Lenkgetriebe gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (25) des Anschlagelements und/oder die Kontaktfläche (26) der Wandung des Aufnahmeraums (24) gekrümmt und/oder abgewinkelt ausgebildet ist/sind.
4. Lenkgetriebe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kontaktfläche (25) des Anschlagelements und die Kontaktfläche (26) der Wandung des Aufnahmeraums (24) gleichartig gekrümmt oder abgewinkelt ausgebildet sind.
5. Lenkgetriebe gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Aufnahmeraums (24) zumindest in dem das Anschlagelement umgebenden Abschnitt zylindrisch ist und das Anschlagelement einen kreisringförmigen Grundkörper (27) aufweist,
6. Lenkgetriebe gemäß einem der Ansprüche 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (25) des Anschlagelements in Umfangsrichtung beidseitig vor derjenigen Radialebene des Grundkörpers (27), die parallel zu der durch das Festlager (6) definierten Schwenkachse (7) ausgerichtet ist, endet.
7. Lenkgetriebe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Festlager (6) ein Drehlager umfasst, in dem die Ritzelwelle (4) aufgenommen ist und das in einer Lagerhülse (14)
aufgenommen ist, und wobei das Festlager (6) weiterhin einen Schwenkring (15) umfasst, der einen Außenring (18) sowie einen Innenring (16) aufweist, die über einen oder mehrere Torsionsstege (19) verschwenkbar miteinander verbunden sind, wobei der Innenring (16) mit der Lagerhülse (14) verbunden oder in diese integriert ist und der Außenring (18) in dem Gehäuse (1 ) festgelegt angeordnet ist.
8. Lenkgetriebe gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein drehfest in dem Gehäuse (1 ) angeordneter Teil des Festlagers (6) über ein
Verbindungselement (31 ) mit einem äußeren Lagerring (1 1 ) des Drehlagers des Loslagers (8) und/oder mit dem Anschlagelement des Loslagers (8) verbunden ist.
Lenkgetriebe gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das
Anschlagelement direkt oder indirekt drehfest mit dem Verbindungselement (31 ) verbunden ist.
Lenkgetriebe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehlager des Loslagers (8) innerhalb eines Abschnitts des Verbindungselements (31 ) und ein Abschnitt des
Verbindungselements (31 ) innerhalb des Anschlagelements des Loslagers (8) gelagert ist.
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