WO2019101432A1 - Übertragungsgetriebe für eine lenkeinrichtung - Google Patents

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WO2019101432A1
WO2019101432A1 PCT/EP2018/077913 EP2018077913W WO2019101432A1 WO 2019101432 A1 WO2019101432 A1 WO 2019101432A1 EP 2018077913 W EP2018077913 W EP 2018077913W WO 2019101432 A1 WO2019101432 A1 WO 2019101432A1
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Steffen Schwarzer
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a transmission gear for a steering device and such a steering device, which is used in a motor vehicle.
  • a steering device or steering is a device used in vehicles Einrich, which serves to influence the direction of travel of the vehicle. Conventionally, in this one applied by a driver via a steering wheel hand torque is transmitted so that wheels of the vehicle are articulated according to the driver's request and thus the vehicle is controlled.
  • steering gear which are also referred to as transmission gear net, used. These transmitted as part of the steering a Drehbewe movement of the steering wheel in a translational movement of the tie rods of Len kung.
  • Transmission gears in steering which are also referred to as Lenkgetrie be divided into recirculating ball and Schneckenrad- or helical gear. These transmissions are particularly used in EPSdp (servo unit on a second pinion) and EPSc (servo unit on the Lenkkla) applications and need for use in the steering gear many compensation elements to fulfill the function in terms of acoustics, feel and life duration.
  • Transmission gears can be used to transfer from a steering handle, eg. A steering wheel, applied torque and the force applied by a servo motor auxiliary torque, for example.
  • a steering handle eg. A steering wheel
  • a servo motor auxiliary torque for example.
  • Document EP 1 006 040 B1 describes a vehicle steering device for turning steerable wheels of a vehicle.
  • the device comprises a manually rotatable input member and an output member which are interconnected via a torsion bar. It is further provided an electric motor, the sen driving force is transmitted to the output member via intermeshing gears. These gears are formed as a spiral or worm from.
  • the proposed transmission gear has a first gear and a second gear, which cooperate for transmitting a moment, wherein the moment is to be introduced via the first gear and is to be transmitted from the second gear to a pinion gear for a rack.
  • a longitudinal axis of the second gear defines an axial direction.
  • the first gear is designed as a screw with plane-parallel diameter.
  • the second gear is formed as a hypoid gear, which is made by a cycloid movement about a point P, which is offset from a longitudinal axis of the second gear.
  • first gear and the second gear are offset from each other zueinan arranged.
  • Axis offset means that the axis of the first gear, typically the axis of rotation of the first gear, is not aligned with an axis of the second gear. This will be explained below in connection with FIG. 9.
  • the second gear may be formed as a bevel gear.
  • a bevel gear ver the axes do not run parallel to each other, but intersect.
  • the basic form of the bevel gear is a truncated cone whose outer surface is toothed.
  • the Teeth regularly run straight in the direction of the generatrices.
  • hypoid wheel In the so-called hypoid wheel, however, they are curved.
  • hypoid gear can represent a modification of the bevel gear. In this case, the axles of drive and ring gear are offset, therefore do not intersect.
  • a cycloid also referred to as a cyclic curve, is the orbit that describes a circular point when rolling a circle on a guide curve.
  • Zyk loidgetrieben follows the contour of the cam disks equidistant from a cycloid.
  • the proposed transmission gear is designed as a hypoid gear and includes in design a bevel gear, which is designed as a hypoid wheel, such as a worm, which is plane-parallel, d. H. the screw has a plane-parallel diameter. This means that the diameter is constant and the worm does not taper.
  • Such a screw is easy to manufacture and allows gleichmäßi ge transmission of force in a large power range. Thus, a ge rings stress of the components is also possible.
  • the presented steering device typically comprises a steering handle, for example a steering wheel, for the steering of wheels and at least one gear ratio of the type described.
  • the transmission gear or Kings then nen for transmitting an applied via the steering handle hand moments and / or for transmitting a by a Servomotor applied th auxiliary torque can be used.
  • the transmission transmission described in one embodiment is a kind of bevel gear.
  • Bevel gear which are also referred to as an angle gear, are used for transmitting rotational movements and torques.
  • Sol che bevel gear generally include input and output shafts whose axes usually have a common point of intersection. The power transmission takes place in these typically by bevel gears. However, if there is an axial offset, this is referred to as hypoid gear. For hypoid Bevel gearboxes promote the associated rolling and sliding movement higher transmission ratios and thus better efficiency.
  • bevel gearboxes for example, straight-toothed bevel gears, beveled bevel gears or beveled bevel gears are used.
  • Bogenver toothed bevel gears are, for example, spiral bevel gears and hypoid bevel gears.
  • Hypoid bevel gears are a form of spiral bevel gears. These are characterized by the fact that the pinion and crown gear axes do not run together in one point. This means that the pinion axis is offset from the wheel axis in height. This offset is referred to as offsetting.
  • the pinion Due to the axial offset, the pinion has a larger spiral angle than the ring gear.
  • the resulting from the larger spiral angle larger Stirnmo module causes an increase in the pitch circle diameter of the hypoid pinion.
  • Increasing the spiral angle of the pinion increases the degree of coverage of the toothing.
  • the transfer gearbox described is characterized in that instead of a worm gear worm gear toothing a hypoid wheel is combined with a wedge bridge. This has the consequence that a lateral, ie an axial instead of a radial engagement situation of the meshing wheels is achieved. In addition to an axial offset displacement without correction of the teeth can be made before and thus installation space can be saved.
  • the proposed transmission gear allows a larger force range and thus a wider range of applications of the gears used.
  • a smaller space can be achieved by changing the arrangement of compo nents of the transmission gear. Due to a changed Bermmungsart in the gear parameters, a lower friction is achieved in the described steering device.
  • Due to the modified tooth shape of the toothing engagement is no longer used radially on the driving gear, but realized in the axial direction. This has the consequence that a larger coverage and thus a larger power transmission is possible.
  • the position of the engagement can be controlled with a modification of the axial position. In this way it is possible to make the space Klei ner.
  • the proposed transmission gearbox can be used anywhere where erradgetriebe or worm gear are used. This is the case, for example, with EPSdp, EPSp (rack-based steering system) and EPSc.
  • Figure 1 shows a steering device according to the prior art.
  • FIG. 2 shows a detail from FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a transmission transmission according to the prior art.
  • Figure 4 shows an embodiment of the proposed transmission gear.
  • FIG. 5 shows a transmission transmission in a sectional view.
  • FIG. 6 shows an embodiment of a hypoid wheel.
  • FIG. 7 shows a diagrammatic representation of a hypoid wheel and a worm.
  • Figure 8 shows a schematic representation of the hypoid wheel and the screw of Figure 7, which interlock.
  • FIG. 9 shows an embodiment of the transmission transmission described.
  • FIG. 10 shows a further embodiment of the transmission gear.
  • FIG. 1 shows a known steering device, which is generally designated by the reference numeral 10.
  • the illustration shows a rack 12, a steering shaft 14, which leads to a steering handle (not shown), a servo motor 16 and a transmission gear 18.
  • This transmission gear 18 transmits the auxiliary torque provided by the servo motor 16 on the rack 12.
  • the transmis transmission gear 18 transmits a rotational movement, which in turn is translated into a translational movement of the rack 12.
  • the transfer gear shown in Figure 1 18 is shown in Figure 2 increases as given.
  • the illustration shows a worm 30, via which the moment of the servomotor is initiated.
  • the worm 30 cooperates with a bevel gear 32, which in turn typically translates the rack via a drive pinion.
  • the above-described operation is also in the transmission transmission, as presented herein, given. This mode of operation is referred to in the transmission transmission presented.
  • the transmission gear 18 of Figure 2 has two compensation elements 34, which serve as springing and on the screw 30 and thus on the ele ment, which initiates the force applied by the servo motor or the applied Mo ment in the transmission gear 18, attack.
  • this springing has the disadvantages mentioned above.
  • FIG. 3 shows a transmission transmission according to the prior art, which is designated in total together with the reference numeral 50.
  • This transmission gear has a hypoid gear 52 and another gear 54, which cooperate for a power transmission.
  • the additional gear 54 is formed as a kege liges gear.
  • FIG 4 shows an embodiment of the proposed transmission gear, which is designated overall by the reference numeral 60.
  • This transmission gear 60 includes a hypoid gear 62 and a worm 64 having a plane-parallel diameter. This means that the diameter of the pebble 64 is con stant and this does not have a tapered shape as the gear 54 of Figure 3 has.
  • the special embodiment of the hypoid wheel 62 allows the use of such a screw 64th
  • FIG. 5 shows, in a sectional view, a transmission transmission, which is denoted overall by the reference numeral 70.
  • This transmission gear 70 has a hypoid gear 72 which is tapered and carries a toothing 74 made by a cycloid movement about a point P offset from a longitudinal axis of the hypoid gear 72.
  • the illustration also shows a worm 76 which cooperates with the hypoid gear 72, the worm 76 being designed with a plane-parallel diameter. This allows a simple and thus cost-effective manufacture ment and a high power transmission.
  • Figure 5 is thus generally shown how the engagement of hypoid gear 72 and worm 76 designed.
  • FIG 6 is a perspective view of an embodiment of a hypoid gear 80 which may be used in a transmission gear of the type described herein. Clearly visible is the arcuate course of the Gearing 82.
  • the illustrated hypoid wheel 80 can be easily produced from a plastic.
  • Figure 7 shows a schematic representation of a hypoid wheel 86, the Verzah tion 88 is shown only in a section, and a screw 90 which has a constant diameter.
  • FIG. 8 shows the hypoid wheel 86 and the worm 90 of FIG. 7 in use, i. H. These interlock to transmit a force or a moment.
  • the toothing 88 which is here arcuate or spirally formed.
  • the illustration shows a point P 92, designated 98a to 98 d lines of points of contact 1 to 4 starting from the rolling circle radius, a center line 94 of the screw 90 and a center 96 of the hypoid wheel 86.
  • the rolling radius is the radius of origin for the tool geometry ,
  • the illustration shows that the point P 92, around which a cycloid movement occurs during the manufacture of the hypoid wheel 86, is arranged offset to a longitudinal axis of the hypoid wheel 86.
  • FIG. 9 shows a further embodiment of the transmission gear, which is indicated overall by the reference numeral 100.
  • the illustration shows a Ers TES gear 102, which is formed in this case as a worm, and a two tes gear 104, which is designed here as a bevel gear.
  • This second gear 104 is formed as a hypoid wheel.
  • the two gears 102, 104 act together, so that an initiated by the first gear 102 torque is transmitted to the second gear 104.
  • the illustration also shows a bearing 106 for an output shaft 108 which is fixedly connected to the second gear 104 and the torque on this second tooth 104 transmitted torque derived. Furthermore, a toothing 110 of the second gear 104 and a rack 116 to recognize a steering device, wherein the rack 116 with a drive pinion 118 from the drive shaft 108 cooperates. The toothing 110 is arcuate. This results in a hypoid wheel.
  • the hypoid wheel as the second gear 104 allows the use of a plane-parallel screw as the first gear 102nd
  • a rotation axis 130 of the first gear 102 and an axis of rotation 132 of the second gear 104 is shown. Perpendicular to the axis of rotation 132 of the second gear 104 is a longitudinal axis 134 of the second gear 104. It can be seen that the axis of rotation 130 of the first gear does not intersect this longitudinal axis 134 is not in alignment with this, but is offset to this, as with a double arrow 136 is illustrated. The two gears 102 and 104 are thus arranged offset in axial direction to each other.
  • FIG. 10 shows yet another embodiment of the transfer gear, which is denoted overall by the reference numeral 200.
  • the illustration shows a first gear 202, which is formed in this case as a worm, and a second gear 204, which is designed as a hypoid wheel.
  • the two gears 202, 204 cooperate, so that a tes torque introduced by the first gear 202 is transmitted to the second gear 204.
  • the illustration also shows a bearing 206 for an output shaft 208 which is fixedly connected to the second gear 204 and the radiate torque on this second gear 204 derived. Furthermore, a toothing 210 of the second gear 204 and a rack 216 to recognize a steering device, wherein the rack 216 with a drive pinion 218 of the drive shaft 208 cooperates.
  • the second gear is slidably mounted in the axial direction, wherein additional Lich at least one element for applying a contact force is provided on the second gear, which acts in the axial direction towards the first gear.
  • the at least one element may be a spring or a body of one be elastomeric material.
  • the element may additionally be assigned an attenuator.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Übertragungsgetriebe (60) mit einem ersten Zahnrad und einem zweiten Zahnrad, die zum Übertragen eines Moments zusammenwirken, wobei das Moment über das erste Zahnrad einzuleiten ist und von dem zweiten Zahnradauf ein Antriebsritzel für eine Zahnstange zu übertragen ist, wobei eine Längsachse des zweiten Zahnrads eine axiale Richtung definiert, wobei das erste Zahnrad als Schnecke (64) mit planparallelen Durchmesser ausgebildet ist, und wobei das zweite Zahnradals Hypoid-Rad (62) ausgebildet ist, das durch eine Zykloid-Bewegung um einen Punkt P hergestellt ist, der versetzt zu einer Längsachse des zweiten Zahnrads, und wobei das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad achsversetzt zueinander angeordnet sind.

Description

Beschreibung
Titel
Übertragungsgetriebe für eine Lenkeinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Übertragungsgetriebe für eine Lenkeinrichtung und eine solche Lenkeinrichtung, die in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommt.
Stand der Technik
Eine Lenkeinrichtung bzw. Lenkung ist eine in Fahrzeugen eingesetzte Einrich tung, die zur Beeinflussung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs dient. Üblicher weise wird bei dieser ein von einem Fahrer über ein Lenkrad aufgebrachtes Handmoment so übertragen, dass Räder des Fahrzeugs entsprechend dem Fahrerwunsch angelenkt werden und damit das Fahrzeug gesteuert wird.
In Lenkungen werden Lenkgetriebe, die auch als Übertragungsgetriebe bezeich net werden, eingesetzt. Diese übertragen als Teil der Lenkung eine Drehbewe gung des Lenkrads in eine translatorische Bewegung der Spurstangen der Len kung.
Heute eingesetzte Übertragungsgetriebe in Lenkungen, die auch als Lenkgetrie be bezeichnet werden, teilen sich in Kugelumlaufgetriebe und Schneckenrad- bzw. Schraubradgetriebe auf. Diese Getriebe kommen insbesondere bei EPSdp (Servoeinheit an einem zweiten Ritzel) und EPSc (Servoeinheit an der Lenksäu le) Anwendungen zum Einsatz und benötigen zum Einsatz im Lenkgetriebe viele Ausgleichselemente, um die Funktion hinsichtlich Akustik, Haptik und Lebens dauer zu erfüllen. Übertragungsgetriebe können dazu eingesetzt werden, das von einer Lenkhandhabe, bspw. einem Lenkrad, aufgebrachte Handmoment und das von einem Servomotor aufgebrachte Hilfsmoment bspw. auf eine Zahnstan ge bei einer Zahnstangenlenkung zu übertragen. Die Druckschrift EP 1 006 040 Bl beschreibt eine Fahrzeuglenkvorrichtung zum Drehen lenkbarer Räder eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung umfasst ein manuell drehbares Eingabeglied und ein Ausgangsglied, die über eine Torsionsstange miteinander verbunden sind. Es ist weiterhin ein Elektromotor vorgesehen, des sen Antriebskraft über ineinandergreifende Zahnräder auf das Ausgangsglied übertragen wird. Diese Zahnräder sind als Spiroid- bzw. Schneckenradsatz aus gebildet.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden ein Übertragungsgetriebe nach Anspruch 1 und eine Lenkeinrichtung mit mindestens einem solchen Übertragungsgetriebe ge mäß Anspruch 10 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhän gigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
Das vorgestellte Übertragungsgetriebe weist ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad auf, die zum Übertragen eines Moments Zusammenwirken, wobei das Moment über das erste Zahnrad einzuleiten ist und von dem zweiten Zahnrad auf ein Antriebsritzel für eine Zahnstange zu übertragen ist. Eine Längsachse des zweiten Zahnrads definiert dabei eine axiale Richtung. Das erste Zahnrad ist als Schnecke mit planparallelem Durchmesser ausgebildet. Das zweite Zahnrad ist als Hypoid-Rad ausgebildet ist, das durch eine Zykloid-Bewegung um einen Punkt P hergestellt ist, der versetzt zu einer Längsachse des zweiten Zahnrads ist.
Weiterhin sind das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad achsversetzt zueinan der angeordnet. Achsversetzt bedeutet, dass die Achse des ersten Zahnrads, ty pischerweise die Drehachse des ersten Zahnrads, nicht in Flucht zu einer Achse des zweiten Zahnrads liegt. Dies wird nachstehend in Verbindung mit Figur 9 nä her erläutert.
Das zweite Zahnrad kann als Kegelrad ausgebildet sein. Bei einem Kegelrad ver laufen die Achsen nicht parallel zueinander, sondern schneiden sich. Die Grund form des Kegelrads ist ein Kegelstumpf, dessen Mantelfläche verzahnt ist. Die Zähne verlaufen regelmäßig gerade in Richtung der Mantellinien. Beim soge nannten Hypoid-Rad verlaufen diese hingegen bogenförmig. Das sogenannte Hypoid-Getriebe kann eine Abwandlung des Kegelradgetriebes darstellen. Bei diesem sind die Achsen von Antriebs- und Tellerrad versetzt, schneiden sich folglich nicht.
Eine Zykloide, die auch als zyklische Kurve bezeichnet wird, ist die Bahn, die ein Kreispunkt beim Abrollen eines Kreises auf einer Leitkurve beschreibt. In Zyk loidgetrieben folgt die Kontur der Kurvenscheiben äquidistant einer Zykloide.
Das vorgestellte Übertragungsgetriebe ist als Hypoid-Getriebe ausgebildet und umfasst in Ausgestaltung ein Kegelrad, das als Hypoid-Rad ausgebildet ist, so wie eine Schnecke, die planparallel ausgebildet ist, d. h. die Schnecke hat einen planparallelen Durchmesser. Dies bedeutet, dass der Durchmesser konstant ist und die Schnecke sich nicht verjüngt.
Eine derartige Schnecke ist einfach herzustellen und ermöglicht eine gleichmäßi ge Übertragung der Kraft in einem großen Kraftbereich. Somit wird auch eine ge ringe Beanspruchung der Bauteile ermöglicht.
Die vorgestellte Lenkeinrichtung umfasst typischerweise eine Lenkhandhabe, bspw. ein Lenkrad, zum Anlenken von Rädern sowie zumindest ein Überset zungsgetriebe der beschriebenen Art. Das oder die Übertragungsgetriebe kön nen dann zum Übertragen eines über die Lenkhandhabe aufgebrachten Hand moments und/oder zum Übertragen eines durch einen Servomotor aufgebrach ten Hilfsmoments eingesetzt werden.
Das beschriebene Übertragungsgetriebe stellt in Ausgestaltung eine Art eines Kegelradgetriebes dar. Kegelradgetriebe, die auch als Winkelgetriebe bezeichnet werden, dienen zum Übertragen von Drehbewegungen und Drehmomenten. Sol che Kegelradgetriebe umfassen grundsätzlich An- und Abtriebswellen, deren Achsen üblicherweise einen gemeinsamen Schnittpunkt besitzen. Die Kraftüber tragung erfolgt bei diesen typischerweise durch Kegelräder. Liegt jedoch ein Achsversatz vor, so wird dies als Hypoid-Getriebe bezeichnet. Bei Hypoid- Kegelradgetrieben begünstigen die damit verbundene Wälz- und Gleitbewegung höhere Übersetzungsverhältnisse und damit bessere Wirkungsgrade.
In Kegelradgetrieben kommen bspw. geradverzahnte Kegelräder, schrägver zahnte Kegelräder oder bogenverzahnte Kegelräder zum Einsatz. Bogenver zahnte Kegelräder sind bspw. Spiralkegelräder und Hypoid- Kegelräder.
Hypoid-Kegelräder sind eine Form der Spiralkegelräder. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass die Ritzel- und Tellerradachsen nicht in einem Punkt zusam menlaufen. Dies bedeutet, dass die Ritzelachse gegenüber der Radachse in der Höhe versetzt ist. Dieser Versatz wird als Achsversetzung bezeichnet.
Durch die Achsversetzung hat das Ritzel einen größeren Spiralwinkel als das Tellerrad. Der sich aus dem größeren Spiralwinkel ergebende größere Stirnmo dul bewirkt eine Vergrößerung des Teilkreisdurchmessers des Hypoid-Ritzels. Daraus ergibt sich eine höhere Belastbarkeit eines Hypoid-Getriebes gegenüber einem Spiralkegelradsatz. Daher verringern sich die Flächenpressungen auf den Zähnen. Durch die Vergrößerung des Spiralwinkels des Ritzels wird der Überde ckungsgrad der Verzahnung erhöht. Somit können bei gleichen Abmessungen höhere Übersetzungen als bei Spiralverzahnungen verwirklicht werden.
Das beschriebene Übertragungsgetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass anstel le einer Schneckenrad-Schnecke-Verzahnung ein Hypoid-Rad mit einer Schne cke kombiniert wird. Dies hat zur Folge, dass eine seitliche, also eine axiale an statt einer radialen Eingriffssituation der kämmenden Räder erreicht wird. Außer dem kann eine Achsversatz-Verschiebung ohne Korrektur der Verzahnung vor genommen und somit Einbauraum eingespart werden.
Das vorgestellte Übertragungsgetriebe ermöglicht einen größeren Kraftbereich und damit einen weiteren Einsatzbereich der eingesetzten Verzahnungen. Wei terhin kann ein kleinerer Bauraum durch eine geänderte Anordnung der Kompo nenten des Übertragungsgetriebes erreicht werden. Aufgrund einer veränderten Berührungsart in den Verzahnungsparametern wird in der beschriebenen Lenk einrichtung eine geringere Reibung erreicht. Zudem ist es möglich, weniger zu sätzliche Ausgleichselemente einzusetzen. Zu beachten ist, dass durch die geänderte Verzahnungsform der Verzahnungs eingriff nicht mehr radial auf dem treibenden Zahnrad eingesetzt, sondern in axialer Richtung realisiert. Das hat zur Folge, dass eine größere Überdeckung und damit eine größere Kraftübertragung ermöglicht wird. Durch die Verwendung eines axialen Eingriffs kann mit einer Modifikation der Achslage die Lage des Eingriffs gesteuert werden. Auf diese Weise wird es möglich, den Bauraum klei ner zu gestalten. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass beim Einsatz von Kunststoffen eine Machbarkeit mit dieser Verzahnung einfacher als bisher um setzbar wird.
Das vorgestellte Übertragungsgetriebe kann überall da eingesetzt werden, wo Schraubradgetriebe oder Schneckenradgetriebe zum Einsatz kommen. Dies ist bspw. bei EPSdp, EPSp (zahnstangenbasiertes Lenksystem) und EPSc der Fall.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Be schreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son dern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, oh ne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt eine Lenkeinrichtung nach dem Stand der Technik.
Figur 2 zeigt ein Detail aus Figur 1.
Figur 3 zeigt ein Übertragungsgetriebe nach dem Stand der Technik.
Figur 4 zeigt eine Ausführung des vorgestellten Übertragungsgetriebes.
Figur 5 zeigt in einem Schnittbild ein Übertragungsgetriebe. Figur 6 zeigt eine Ausführung eines Hypoid-Rades.
Figur 7 zeigt in schematischer Darstellung ein Hypoid-Rad und eine Schnecke.
Figur 8 zeigt in schematischer Darstellung das Hypoid-Rad und die Schnecke aus Figur 7, die ineinandergreifen.
Figur 9 zeigt noch eine Ausführung des beschriebenen Übertragungsgetriebes. Figur 10 zeigt eine weitere Ausführungsform des Übertragungsgetriebes. Ausführungsformen der Erfindung
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schema tisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Figur 1 zeigt eine bekannte Lenkeinrichtung, die insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Die Darstellung zeigt eine Zahnstange 12, einen Lenkschaft 14, der zu einer Lenkhandhabe (nicht dargestellt) führt, einen Servomotor 16 und ein Übertragungsgetriebe 18. Dieses Übertragungsgetriebe 18 überträgt das vom Servomotor 16 bereitgestellte Hilfsmoment auf die Zahnstange 12. Das Übertra gungsgetriebe 18 überträgt dabei eine Drehbewegung, die wiederum in eine translatorische Bewegung der Zahnstange 12 übersetzt wird.
Das in Figur 1 dargestellte Übertragungsgetriebe 18 ist in Figur 2 vergrößert wie dergegeben. Die Darstellung zeigt eine Schnecke 30, über die das Moment des Servomotors eingeleitet wird. Die Schnecke 30 wirkt mit einem Kegelrad 32 zu sammen, das wiederum typischerweise über ein Antriebsritzel die Zahnstange translatorisch bewegt.
Die vorstehend beschriebene Funktionsweise ist auch bei dem Übertragungsge triebe, wie dieses hierin vorgestellt wird, gegeben. Auf diese Funktionsweise wird bei dem vorgestellten Übertragungsgetriebe Bezug genommen. Das Übertragungsgetriebe 18 der Figur 2 verfügt über zwei Ausgleichselemente 34, die als Anfederung dienen und an der Schnecke 30 und damit an dem Ele ment, das die vom Servomotor aufgebrachte Kraft bzw. das aufgebrachte Mo ment in das Übertragungsgetriebe 18 einleitet, angreifen. Diese Anfederung hat jedoch die eingangs genannten Nachteile.
Figur 3 zeigt ein Übertragungsgetriebe nach dem Stand der Technik, das insge samt mit der Bezugsziffer 50 bezeichnet ist. Dieses Übertragungsgetriebe weist ein Hypoid-Rad 52 und ein weiteres Zahnrad 54 auf, die für eine Kraftübertra gung Zusammenwirken. Zu beachten ist, dass das weitere Zahnrad 54 als kege liges Zahnrad ausgebildet ist.
Figur 4 zeigt eine Ausführung des vorgestellten Übertragungsgetriebes, die ins gesamt mit der Bezugsziffer 60 bezeichnet ist. Dieses Übertragungsgetriebe 60 umfasst ein Hypoid-Rad 62 und eine Schnecke 64, die einen planparallelen Durchmesser hat. Dies bedeutet, dass der Durchmesser der Schecke 64 kon stant ist und diese nicht eine kegelige Form wie das Zahnrad 54 aus Figur 3 hat. Die besondere Ausgestaltung des Hypoid-Rads 62 ermöglicht den Einsatz einer solchen Schnecke 64.
Figur 5 zeigt in einer Schnittdarstellung ein Übertragungsgetriebe, das insgesamt mit der Bezugsziffer 70 bezeichnet ist. Dieses Übertragungsgetriebe 70 weist ein Hypoid-Rad 72 auf, das kegelig ausgebildet ist und eine Verzahnung 74 trägt, die durch eine Zykloid-Bewegung um einen Punkt P hergestellt ist, der versetzt zu einer Längsachse des Hypoid-Rads 72 ist.
Die Darstellung zeigt weiterhin eine Schnecke 76, die mit dem Hypoid-Rad 72 zusammenwirkt, wobei die Schnecke 76 mit einem planparallelen Durchmesser ausgeführt ist. Dies ermöglicht eine einfache und damit kostengünstige Herstel lung und eine hohe Kraftübertragung. In Figur 5 ist somit allgemein dargestellt, wie sich der Eingriff sich von Hypoid-Rad 72 und Schnecke 76 gestaltet.
Figur 6 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführung eines Hypoid- Rads 80, das in einem Übertragungsgetriebe der hierin beschriebenen Art zum Einsatz kommen kann. Deutlich zu erkennen ist der bogenförmige Verlauf der Verzahnung 82. Das dargestellte Hypoid-Rad 80 lässt sich einfach aus einem Kunststoff hersteilen.
Figur 7 zeigt in schematischer Darstellung ein Hypoid-Rad 86, dessen Verzah nung 88 nur in einem Abschnitt dargestellt ist, sowie eine Schnecke 90, die einen konstanten Durchmesser aufweist.
Figur 8 zeigt das Hypoid-Rad 86 und die Schnecke 90 aus Figur 7 im Einsatz, d. h. diese greifen ineinander, um eine Kraft bzw. ein Moment zu übertragen. Zu er kennen ist die Verzahnung 88, die hier bogen- bzw. spiralförmig ausgebildet ist. Weiterhin zeigt die Darstellung einen Punkt P 92, mit 98a bis 98 d bezeichnete Linien der Berührungspunkte 1 bis 4 ausgehend vom Rollkreisradius, eine Mittel linie 94 der Schnecke 90 und einen Mittelpunkt 96 des Hypoid-Rads 86. Der Rollkreisradius ist der Entstehungsradius für die Werkzeuggeometrie.
Die Darstellung verdeutlicht, dass der Punkt P 92, um den herum bei der Herstel lung des Hypoid-Rads 86 eine Zykloid-Bewegung erfolgt, versetzt zu einer Längsachse des Hypoid-Rads 86 angeordnet ist.
Figur 9 zeigt eine weitere Ausführungsform des Übertragungsgetriebes, welche insgesamt mit der Bezugsziffer 100 bezeichnet ist. Die Darstellung zeigt ein ers tes Zahnrad 102, das in diesem Fall als Schnecke ausgebildet ist, und ein zwei tes Zahnrad 104, das hier als Kegelrad ausgebildet ist. Dieses zweite Zahnrad 104 ist als Hypoid-Rad ausgebildet. Die beiden Zahnräder 102, 104 wirken zu sammen, so dass ein von dem ersten Zahnrad 102 eingeleitetes Moment auf das zweite Zahnrad 104 übertragen wird.
Die Darstellung zeigt weiterhin eine Lagerung 106 für eine Abtriebswelle 108, die fest mit dem zweiten Zahnrad 104 verbunden ist und das auf dieses zweite Zahn rad 104 übertragene Moment ableitet. Des Weiteren sind eine Verzahnung 110 des zweiten Zahnrads 104 und eine Zahnstange 116 einer Lenkeinrichtung zu erkennen, wobei die Zahnstange 116 mit einem Antriebsritzel 118 der Ab triebswelle 108 zusammenwirkt. Die Verzahnung 110 ist bogenförmig ausgebildet. Somit ergibt sich ein Hypoid- Rad. Das Hypoid-Rad als zweites Zahnrad 104 ermöglicht den Einsatz einer planparallelen Schnecke als erstes Zahnrad 102.
Weiterhin ist eine Drehachse 130 des ersten Zahnrads 102 und eine Drehachse 132 des zweiten Zahnrads 104 eingezeichnet. Senkrecht auf der Drehachse 132 des zweiten Zahnrads 104 steht eine Längsachse 134 des zweiten Zahnrads 104. Zu erkennen ist, dass die Drehachse 130 des ersten Zahnrads diese Längsachse 134 nicht schneidet also nicht in der Flucht dieser liegt, sondern zu dieser versetzt verläuft, wie mit einem Doppelpfeil 136 verdeutlicht ist. Die beiden Zahnräder 102 und 104 sind somit achsversetzt zueinander angeordnet.
Figur 10 zeigt noch eine weitere Ausführungsform des Übertragungsgetriebes, welche insgesamt mit der Bezugsziffer 200 bezeichnet ist. Die Darstellung zeigt ein erstes Zahnrad 202, das in diesem Fall als Schnecke ausgebildet ist, und ein zweites Zahnrad 204, das als Hypoid-Rad ausgebildet ist. Die beiden Zahnräder 202, 204 wirken zusammen, so dass ein von dem ersten Zahnrad 202 eingeleite tes Moment auf das zweite Zahnrad 204 übertragen wird.
Die Darstellung zeigt weiterhin eine Lagerung 206 für eine Abtriebswelle 208, die fest mit dem zweiten Zahnrad 204 verbunden ist und das auf dieses zweite Zahn rad 204 übertragene Moment ableitet. Des Weiteren sind eine Verzahnung 210 des zweiten Zahnrads 204 und eine Zahnstange 216 einer Lenkeinrichtung zu erkennen, wobei die Zahnstange 216 mit einem Antriebsritzel 218 der Ab triebswelle 208 zusammenwirkt.
Auch in dieser Darstellung ist die achsversetzende Positionierung der beiden Zahnräder 202 und 204 zu erkennen. Für die Komponenten trifft im Wesentlichen das zu, was bereits in Verbindung mit Figur 9 erläutert wurde.
Es kann bei den hierin gezeigten Ausführungen zusätzlich vorgesehen sein, dass das zweite Zahnrad in axialer Richtung verschiebbar gelagert ist, wobei zusätz lich mindestens ein Element zum Aufbringen einer Anpresskraft auf das zweite Zahnrad vorgesehen ist, die in axialer Richtung hin zu dem ersten Zahnrad wirkt. Das mindestens eine Element kann eine Feder oder ein Körper aus einem elastomeren Material sein. Dem Element kann zusätzlich ein Dämpfungsglied zugeordnet sein.

Claims

Ansprüche
1. Übertragungsgetriebe mit einem ersten Zahnrad (102, 202) und einem zweiten Zahnrad (104, 204), die zum Übertragen eines Moments Zusammenwirken, wo bei das Moment über das erste Zahnrad (102, 202) einzuleiten ist und von dem zweiten Zahnrad (104, 204) auf ein Antriebsritzel für eine Zahnstange (116, 216) zu übertragen ist, wobei eine Längsachse des zweiten Zahnrads (104, 204) eine axiale Richtung definiert, wobei das erste Zahnrad (102, 202) als Schnecke (64, 76, 90) mit planparallelen Durchmesser ausgebildet ist, und wobei das zweite Zahnrad (104, 204) als Hypoid-Rad (62, 72, 80, 86) ausgebildet ist, das durch ei ne Zykloid- Bewegung um einen Punkt P (92) hergestellt ist, der versetzt zu einer Längsachse des zweiten Zahnrads (104, 204) ist, und wobei das erste Zahnrad (102, 202) und das zweite Zahnrad (104, 204) achsversetzt zueinander angeord net sind.
2. Übertragungsgetriebe nach Anspruch 1, bei dem das zweite Zahnrad (104, 204) als Kegelrad ausgebildet ist.
3. Übertragungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das zweite Zahnrad (104, 204) in axialer Richtung verschiebbar gelagert ist, wobei zusätzlich mindes tens ein Element zum Aufbringen einer Anpresskraft auf das zweite Zahnrad (104, 204) vorgesehen ist, die in axialer Richtung hin zu dem ersten Zahnrad (102, 202) wirkt.
4. Übertragungsgetriebe nach Anspruch 3, bei dem das mindestens eine Ele ment eine Feder ist.
5. Übertragungsgetriebe nach Anspruch 3 oder 4, bei dem das mindestens eine Element ein Körper aus einem elastomeren Material ist.
6. Übertragungsgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem dem Ele ment ein Dämpfungsglied zugeordnet ist.
7. Übertragungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem ein Gehäu- se vorgesehen ist, in dem das Übertragungsgetriebe (60, 70, 100, 200) zumin dest abschnittsweise aufgenommen ist.
8. Übertragungsgetriebe nach Anspruch 7, das ein Antriebsritzel für eine Zahn stange (116, 216) aufweist, wobei das zweite Zahnrad (104, 204) mit dem An- triebsritzel verbunden ist und das Antriebsritzel mit mindestens einer Lagerung
(106, 206) in dem Gehäuse gelagert ist.
9. Übertragungsgetriebe nach Anspruch 8, bei dem die mindestens eine Lage rung (106, 206) als Kugellager ausgebildet ist.
10. Lenkeinrichtung mit mindestens einem Übertragungsgetriebe (60, 70, 100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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