WO2022073898A1 - Wellenkupplung mit notkupplungseigenschaft sowie lenkgetriebe und hilfskraftlenkung mit einer solchen wellenkupplung - Google Patents

Wellenkupplung mit notkupplungseigenschaft sowie lenkgetriebe und hilfskraftlenkung mit einer solchen wellenkupplung Download PDF

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WO2022073898A1
WO2022073898A1 PCT/EP2021/077228 EP2021077228W WO2022073898A1 WO 2022073898 A1 WO2022073898 A1 WO 2022073898A1 EP 2021077228 W EP2021077228 W EP 2021077228W WO 2022073898 A1 WO2022073898 A1 WO 2022073898A1
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WO
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coupling element
shaft
coupling
projections
steering
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Application number
PCT/EP2021/077228
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sven AUSMEIER
Julian LÜBBIG
Philipp MARXER
Johannes Steurer
Aaron TÄSCHLER
Original Assignee
Thyssenkrupp Presta Ag
Thyssenkrupp Ag
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
    • F16D3/54—Couplings comprising a chain or strip surrounding two wheels arranged side by side and provided with teeth or the equivalent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0409—Electric motor acting on the steering column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0421—Electric motor acting on or near steering gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
    • F16D3/72—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members with axially-spaced attachments to the coupling parts
    • F16D3/74—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members with axially-spaced attachments to the coupling parts the intermediate member or members being made of rubber or other rubber-like flexible material

Definitions

  • the invention relates to a shaft coupling for transmitting torque between a first shaft and a second shaft, the shaft coupling comprising a first coupling element that can be connected to the first shaft in a torque-proof manner, a second coupling element that can be connected to the second shaft in a torque-proof manner, and a third coupling element.
  • An operative connection is established between the first clutch element and the second clutch element by means of the third clutch element, so that a torque can be transmitted between the first shaft and the second shaft.
  • the invention also relates to a double pinion steering gear and an electronic power steering system with such a shaft coupling.
  • Elastomer couplings have a damping coupling element as a connecting element between the coupling elements to be arranged on the respective shaft ends and are therefore particularly suitable for use in applications that are susceptible to vibration and shock.
  • One area of application of such shaft couplings relates to steering systems, in particular in so-called double-pinion steering gears (also called dual-pinion steering gears) and in electromechanical power steering systems.
  • a dual-pinion steering gear is known from JP 2016112955 A, a connection to a motor being established via a clutch.
  • the areas of application mentioned are particularly safety-critical areas of application in which a failure of the clutch can not only lead to damage to the steering system, but also pose an acute danger to people affected by such a failure, such as the occupants of a motor vehicle.
  • the proposed solution provides a shaft coupling for transmitting torque between a first shaft and a second shaft.
  • a transmission of a torque between a first shaft and a second shaft is a transmission of a torque from the first shaft to the second shaft or from the second shaft to the first shaft.
  • the proposed shaft coupling comprises a first coupling element that can be connected to the first shaft in a torque-proof manner, a second coupling element that can be connected to the second shaft in a torque-proof manner, and a third coupling element, with an operative connection being established between the first coupling element and the second coupling element by means of the third coupling element, so that advantageously a torque can be transmitted between the first shaft and the second shaft.
  • the first coupling element has at least one projection extending in the axial direction and the second coupling element has at least one recess extending in the axial direction.
  • the at least one projection and the at least one recess are designed to engage in one another and to create an operative connection between the first clutch element and the second clutch element in the event of a functional impairment of the third clutch element, in particular in the event of a functional failure of the third clutch element, so that a torque is advantageously generated between the first shaft and can be transmitted to the second wave.
  • the first clutch element and the second clutch element thus advantageously provide means with the at least one projection and the at least one recess so that torque can still be transmitted between the first shaft and the second shaft if the third clutch element fails.
  • a flank of the at least one projection and a flank of the at least one recess work together.
  • a complete failure of the shaft coupling in the event of a functional impairment of the third coupling element is thus advantageously prevented, since the first coupling element and the second coupling element in particular, an emergency coupling property is provided, which preferably only comes into play when there is a functional impairment of the third coupling element.
  • the third coupling element provides the operative connection between the first coupling element and the second coupling element, there is advantageously no coupling via the at least one projection and the at least one recess.
  • a coupling between the first coupling element and the second coupling element advantageously takes place exclusively via the third coupling element and in particular not via an engagement of the at least one projection in the at least one recess.
  • the third coupling element has damping properties and advantageously provides a damping effect on the shaft coupling. Furthermore, it is provided in particular that the interlocking of the at least one projection and the at least one recess provides a rigid connection that has little or no damping.
  • the invention also provides in particular that the first shaft is a motor shaft and the second shaft is a worm shaft, a transmission of torque from the motor shaft to the worm shaft being provided, preferably in a dual-pinion gear arrangement in the area of the steering gear or else with a motor-assisted steering assistance in the area of the steering column.
  • An advantageous embodiment of the shaft coupling provides that the second coupling element has at least one projection extending in the axial direction and the first coupling element has at least one recess extending in the axial direction, the at least one projection of the second coupling element being designed to fit into the recess of the first intervene coupling element.
  • both the first coupling element and the second coupling element advantageously each have at least one first projection and at least one first recess.
  • the at least one projection preferably has an essentially triangular cross section, in particular in the form of an isosceles triangle. The corners of this triangular cross section are preferably rounded.
  • the design of this form of projections advantageously has a high level of stability, which is of particular advantage for torque transmission in the event of a failure of the third clutch element.
  • the at least one recess is designed with larger dimensions than the at least one projection, so that there is freedom of movement of the first coupling element relative to the second coupling element in the circumferential direction.
  • the first coupling element and the second coupling element are aligned with one another such that the at least one projection and the at least one recess do not contact each other.
  • the driven shaft rotate the first clutch element relative to the second clutch element, advantageously in such a way that a flank of the at least one projection rests against a flank of the at least one recess, so that an operative connection between the first clutch element and the second Coupling element is made and torque can be transmitted from the driven shaft to the next shaft.
  • the first coupling element and the second coupling element are of identical design.
  • costs can advantageously be saved during production, so that the shaft coupling becomes cheaper overall.
  • the first coupling element and the second coupling element are arranged correspondingly offset from one another, so that a projection faces a recess.
  • a plurality of projections are provided as the at least one projection and a plurality of recesses are provided as the at least one recess.
  • a further improved and fail-safe operative connection can thereby be produced between the first clutch element and the second clutch element.
  • a number of three projections and correspondingly three recesses has proven to be advantageous.
  • two, four or five projections and a corresponding number of recesses are also provided in an embodiment variant.
  • a further particularly advantageous embodiment provides that in the case of the first coupling element and in the case of the second coupling element, the projections and recesses are each arranged equally distributed in the circumferential direction.
  • the distances between the projections are preferably equidistant.
  • the distances between the recesses are also preferably equidistant.
  • a symmetry of the first coupling element and the second coupling element is also advantageous.
  • these configurations each allow a simpler construction of the shaft coupling, in particular since the alignment of the first coupling element with respect to the second coupling element is less prone to error.
  • markings are advantageously applied to the outside of the first coupling element and the second coupling element, in particular lines that are to be brought into alignment with one another when arranging.
  • the first coupling element and the second coupling element each have molded portions that extend outward in the radial direction
  • the third coupling element has molded portions that extend inward in the radial direction.
  • the projections of the first clutch element and the projections of the third clutch element and the projections of the second clutch element and the projections of the third clutch element are each designed to interact. In this way, the operative connection between the first and the second coupling element is advantageously established.
  • This type of interaction of the coupling elements has turned out to be particularly advantageous.
  • the projections of the coupling elements can be designed in particular as teeth.
  • the projections can have a curved profile, advantageously a parabolic or Gothic profile.
  • the projections of the first coupling element and the second coupling element are each arranged equally distributed in the circumferential direction and in particular the projections of the third coupling element are arranged corresponding to the projections of the first coupling element and the second coupling element in the circumferential direction.
  • the projections of the first clutch element and the projections of the third clutch element and the projections of the second clutch element and the projections of the third clutch element are mutually complementary positive-locking elements. This provides a particularly advantageous way for the coupling elements to work together.
  • the third clutch element is arranged to enclose the first clutch element and the second clutch element in the radial direction.
  • Such an arrangement has proven to be particularly advantageous.
  • possible damage to the third coupling element can be easily identified.
  • the contact surface between the third clutch element on the one hand and the first and the second clutch element on the other hand is advantageously large, so that advantageously relatively large torques can also be transmitted, in particular can be transmitted without slip.
  • a further advantageous embodiment of the shaft coupling provides that the first coupling element and the second coupling element each comprise a sintered material.
  • the first coupling element and the second coupling element are made of a sintered material.
  • the third coupling element comprises in particular a plastic or a fiber-reinforced plastic.
  • the third coupling element is made of a plastic, in particular a fiber-reinforced plastic.
  • the first coupling element or the second coupling element or the first coupling element and the second coupling element have a spline for non-rotatable connection with the corresponding shaft. This advantageously further contributes to a slip-free torque transmission from the input shaft to the output shaft.
  • first coupling element or the second coupling element or the first coupling element and the second coupling element are designed to be fixed to the corresponding shaft by a fastening means that can be introduced into the corresponding shaft at the end. This is advantageously a simple but efficient Arrangement of the first coupling element and / or the second coupling element provided.
  • the double pinion gear includes a steering gear housing in which a rack is mounted, which is connected to a steering shaft and a steering wheel of a motor vehicle via a first steering pinion of a first steering actuator.
  • a second steering pinion of a second steering actuator which is arranged at a distance from the first steering pinion in the longitudinal direction of the rack, is connected to a drive unit, in particular an electric motor, which advantageously causes steering assistance as an actuator.
  • the two steering pinions each mesh with a toothed area attached to the rack.
  • the second steering divider comprises a shaft coupling designed according to the invention, in particular for transmitting torque from a drive shaft of the electric motor to a shaft of the transmission, which transmits the rotary movement of the electric motor to the second steering pinion or the second pinion shaft.
  • the second steering divider of the double pinion steering gear comprises a housing area which is designed in such a way that the electric motor can be connected to the pinion shaft via a worm gear.
  • an electromechanical power steering system with a shaft coupling having the above-mentioned features, individually or in combination, is also proposed.
  • the electromechanical power steering system comprises an electric motor with a first shaft, in particular a motor shaft, a worm gear with a second shaft, in particular a worm shaft, the shaft coupling being connected to the first shaft and the second shaft, in particular to the motor shaft and the worm shaft, for the transmission of a Torque is connected.
  • the power steering is designed to be attached to a steering shaft.
  • an electric power-assisted drive of the power-assisted steering has a gear, preferably a worm gear, the output wheel of which is coupled in particular in a torque-proof manner to the steering shaft.
  • a drive unit is advantageously attached to the transmission on the input side.
  • the drive unit is a servomotor.
  • a shaft coupling designed according to the invention is advantageously attached to a rotor shaft of the drive unit on the transmission side.
  • FIG. 1 is a side view of an exploded drawing of an exemplary embodiment of a shaft coupling designed according to the invention
  • FIG. 2 shows a perspective view of an exemplary embodiment of a first coupling element designed according to the invention for a shaft coupling according to the invention
  • FIG. 3 shows the first coupling element according to FIG. 2 in a further perspective view
  • FIG. 4 shows a further representation of the first coupling element according to FIG. 2 in a front view
  • FIG. 5 shows a partially sectioned view along a longitudinal axis and a partially perspective representation of an arrangement of a first coupling element according to FIG. 2 in relation to a second coupling element of identical construction for forming a shaft coupling according to the invention
  • Figure 5a is a front view corresponding to Figure 2, sectioned through a coupling element, showing a first position of cooperation between the first and second coupling elements in the case of normal functioning of the third coupling element
  • Figure 5b is a front view as in Figure 2, sectioned through a coupling element, showing a second position of cooperation between the first and second coupling elements in the event of failure of the third coupling element;
  • FIG. 6 shows a schematic perspective representation of an exemplary embodiment of a double-pinion steering gear designed according to the invention
  • FIG. 8 shows a perspective view of an embodiment of a steering divider of a double-pinion steering gear designed according to the invention, as shown for example in FIG. 7;
  • FIG. 9 shows a sectional view of a steering divider according to FIG. 8.
  • FIG. 10 shows a steering divider according to FIG. 8 in an exploded view
  • FIG. 11 shows a perspective view of an exemplary embodiment of an electronic power steering system designed according to the invention.
  • the shaft coupling 1 shows an exemplary embodiment of a shaft coupling 1 for transmitting torque from a first shaft 2, in particular a motor shaft, to a second shaft 3, in particular a worm shaft, as an exploded view.
  • the first shaft 2 and the second shaft 3 have a common longitudinal axis L.
  • the shaft coupling 1 comprises a first coupling element 4 that can be connected to the first shaft 2 in a torque-proof manner, a second coupling element 5 that can be connected to the second shaft 3 in a torque-proof manner, and a third coupling element 6 for producing an operative connection between the first coupling element 4 and the second coupling element 5.
  • the first coupling element 4 and the second coupling element 5 each comprise a sintered material.
  • the third Coupling element 6 comprises a plastic.
  • the second clutch element 5 can be arranged on the second shaft 3 by means of a fastening means 16 .
  • a cover element 51 which, however, is not relevant to the shaft coupling 1 as such.
  • the third coupling element 6 is designed in this exemplary embodiment to be arranged in each case so as to enclose the first coupling element 4 and the second coupling element 5 in the radial direction.
  • the first coupling element 4 and the second coupling element 5 each have projections in the form of corrugations on their outer lateral surfaces.
  • the third coupling element 6, which is ring-shaped, has corresponding corrugations on its non-visible inner surface, whereby the connection of the third coupling element 6 with the first coupling element 4 and the second coupling element 5 when the third coupling element 6 is on the first coupling element 4 and the second coupling element 5 is applied is improved.
  • the first coupling element 4 of this shaft coupling 1 has a projection 7 extending in the axial direction, ie in the direction of the longitudinal axis L.
  • the second coupling element 5 of this shaft coupling 1 has a recess 10 extending in the axial direction, ie in the direction of the longitudinal axis L.
  • the first coupling element 4 and the second coupling element 5 are arranged relative to one another in such a way that the projection 7 of the first coupling element 4 is opposite the recess 10 of the second coupling element 5 .
  • the projection 7 and the recess 10 are designed to engage in one another and to produce an operative connection between the first clutch element 4 and the second clutch element 5 if the function of the third clutch element 6 is impaired, for example if the third clutch element 6 tears, so that torque can continue to be generated can be transferred from the first shaft 2 to the second shaft 3.
  • the recess 10 of the second coupling element 5 is designed with larger dimensions than the projection 7 of the first coupling element 4, so that a freedom of movement of the first coupling element 4 relative to the second coupling element 5 is formed in the circumferential direction.
  • the first coupling element 4 has three projections 7 extending in the axial direction and three recesses 9 extending in the axial direction.
  • the projections 7 and recesses 9 of the first coupling element 4 are each arranged equally distributed in the circumferential direction.
  • the projections 7 of the first coupling element 4 are designed to engage in corresponding recesses of the second coupling element.
  • the corresponding projections 8 of the second coupling element 5 are received by the recesses 9 of the first coupling element 4 in the construction of a shaft coupling according to the invention.
  • the projections 7, 8 of the coupling elements 4, 5 have an essentially triangular cross section in the form of an isosceles triangle. The corners are rounded.
  • the design of this form of projections 7, 8 advantageously has a high degree of stability, which is of particular advantage for torque transmission in the event of failure of the third clutch element.
  • the recesses 9, 10 of the coupling elements 4, 5 are dimensioned larger than the projections 7, 8 of the coupling elements 4, 5 that when forming a shaft coupling according to the invention, there is a freedom of movement for the first Coupling element 4 is formed relative to a second coupling element 5 which is structurally identical to the first coupling element 4 in the circumferential direction of the coupling elements 4, 5.
  • the first coupling element 4 and the second coupling element 5 also have projections 11, 12 extending outwards in the radial direction, which are arranged evenly distributed in the circumferential direction and are designed as positive-locking elements, in particular in the manner of a gear wheel or Gothic.
  • a third coupling element for forming a shaft coupling according to the invention has corresponding projections that extend inwards in the radial direction, wherein the projections 11 of the first coupling element 4 and the projections of the third coupling element and the projections 12 of the second coupling element 5 and the projections of the third coupling element are each designed to interact.
  • the projections 11 of the first coupling element 4 and the projections of the third coupling element and the projections 12 of the second coupling element 5 and the projections of the third coupling element are in particular mutually complementary positive-locking elements.
  • the first coupling element 4 and the second coupling element 5 also have a peripheral, protruding border 14 .
  • the third coupling element is arranged between the protruding border 14 of the first coupling element 4 and a corresponding protruding border of the second coupling element, with the protruding border 14 of the first coupling element 4 and the protruding border 14 of the second Coupling element 5 thereby represents a captive for the third coupling element.
  • first coupling element 4 in the exemplary embodiment shown in FIGS. 2 to 4 has a spline 17 for the non-rotatable connection with the corresponding shaft.
  • Normal operation is not present if a torque can no longer be transmitted via the connection to the third clutch element, in particular if the third clutch element is defective, for example if the third clutch element is torn.
  • FIG. 5 shows an example of an arrangement of a first coupling element 4, as explained with reference to FIGS.
  • the third coupling element 6 is not shown here.
  • 5 was cut through the second coupling element 5 along the longitudinal axis L in FIG.
  • the first coupling element 4 and the second coupling element 5 are arranged relative to one another in such a way that the projections 7 of the first coupling element 4 engage in the recesses 10 of the second coupling element 5 and the projections 8 of the second coupling element 5 engage in the recesses 9 of the first coupling element 4 engage.
  • the first coupling element 4 and the second coupling element 5 are aligned relative to one another in such a way that the projections 8 of the second coupling element 5 have freedom of movement in the recesses 9, which are larger than the projections 8, on both sides of a respective projection 8.
  • the side surfaces 81 of the projections 8 of the second clutch element 5 thus make contact with the side surfaces 91 of the recesses 9 of the first coupling element 4 and the side surfaces 71 of the projections 7 of the first coupling element 4, the side surfaces 101 of the recesses 10 of the second coupling element 5 do not.
  • FIG. 5a This first position of interaction is also shown in FIG. 5a in a front view.
  • the first coupling element 4 and the second coupling element 5 are aligned relative to one another in such a way that the projections 8 of the second coupling element 5 in the recesses 9, which are larger than the projections 8, on the sides of a each projection 8 have a freedom of movement 18 .
  • the third clutch element fails, in particular if the third clutch element no longer ensures synchronous operation of the first clutch element 4 and the second clutch element 5, the first clutch element 4 and the second clutch element 5 rotate relative to one another in such a way that the side surfaces 71, 81 of the Projections 7, 8 rest against the corresponding side surfaces 91, 101 of the recesses 9, 10, so that in this case a torque can be transmitted via the projection-recess connection.
  • This second position of interaction is shown in FIG. 5b in a front view. In Fig.
  • first coupling element 4 and the second coupling element 5 are aligned relative to one another in such a way that the projections 8 of the second coupling element 5 each have one of its side surfaces 81 and a side surface 91 of a respective recess 9 of the first Coupling element 4 contacted, and in this way a torque can be transmitted.
  • FIG. 6 an electromechanical power steering of a motor vehicle in the form of a double pinion steering gear 20 is shown in a schematic perspective view.
  • the steering has a steering wheel 21 which is connected to an upper steering shaft 22 and a lower steering shaft 23 .
  • the double pinion steering gear 20 comprises a first steering divider 30 and a second steering actuator 40.
  • the lower steering shaft 23 is non-rotatably connected to a steering pinion 42 of the second steering actuator 40, so that a torque is transmitted from the steering wheel 21 to the steering pinion 42 of the second steering actuator 40 can be.
  • the steering pinion 42 is in engagement with a toothed rack 26 which has a first toothed segment 27 .
  • a second toothed segment 28 is arranged at an axial distance next to the first toothed segment 27 . This is in meshing engagement with a pinion shaft 32 of the first steering actuator 30, wherein the pinion shaft 32 can be driven by a servo drive 31, not shown in detail.
  • the servo drive 31 supports the driver in his steering movement by introducing a torque into the pinion shaft 32 .
  • the meshing engagement between the pinion shaft 32 and the second toothed segment 28 generates a supporting axial force in the toothed rack 26 .
  • the first steering divider 30 comprises a shaft coupling 1 designed according to the invention, the steering divider 30 of the double-pinion steering gear 20 being explained in more detail below with reference to FIGS. 7 to 10 .
  • FIG. 7 shows a double-pinion steering gear 20 in a perspective representation that is more realistic than the representation according to FIG. 6 .
  • the toothed rack which is not visible in FIG. 7, is mounted in a gear housing 34 and is protected from external influences by bellows 29 at both ends of the toothed rack.
  • the gear housing 34 has a housing area 33 for the servo drive 31, in which the pinion shaft 32 is mounted.
  • the housing area 33 is designed in such a way that the servo drive 31 can be connected to the pinion shaft 32 via a worm gear.
  • the steering pinion 42 is mounted in the housing area 33 and is led out of the transmission housing 34 with a connection area 43 .
  • the connection area 43 is used for connection to a lower steering shaft 3, as shown in FIG.
  • the motor shaft of the servo drive 31 is advantageously connected to the worm shaft of the worm gear via a shaft coupling 1 designed according to the invention.
  • FIG. 8 shows the steering divider 30 of the double-pinion steering gear 20 according to FIG. 7 in an isolated, enlarged representation.
  • the connection of the servo drive 31 to the housing area 33, which includes the worm gear, can be seen in FIG.
  • the pinion shaft 32 is led out of the housing area 33 to act on a toothed rack 26 shown in Fig. 6.
  • FIG. 9 shows the steering divider 30 according to FIG. 8 in a sectional view.
  • the shaft coupling 1 can be seen in FIG. 9, by means of which torque can be transmitted from the first shaft 2 of the servo drive 31 to the second shaft 3 of the worm gear.
  • the shaft coupling 1 comprises a first coupling element 4 non-rotatably connected to the first shaft 2, a second coupling element 5 non-rotatably connected to the second shaft 3 and a third coupling element 6.
  • the first coupling element 4 and the second coupling element 5 can in particular, as with reference explained on Fig. 2 to Fig. 4, be formed.
  • first coupling element 4 and the second coupling element 5 each have projections that extend outwards in the radial direction and that the third coupling element 6 has projections that extend inwards in the radial direction, with the projections of the first coupling element 4 and the projections of the third Coupling element 6 and the projections of the second coupling element 5 and the projections of the third coupling element 6 are each designed to interact.
  • the first coupling element 4 and the second coupling element 5 also each have projections and recesses extending in the axial direction, the projections of the first coupling element 4 being designed to engage in the recesses of the second coupling element 5 and the projections of the second coupling element 5 being designed to do so are to engage in the recesses of the first coupling element 4.
  • the first coupling element 4 and the second coupling element 5 also each have a peripheral protruding border 14, 15, which serve as a means of securing the third coupling element 6 against loss.
  • the second coupling element 5 is also fixed to the shaft 3 by a fastening means 16, in particular a screw, introduced into the front side of the shaft 3 of the worm gear.
  • FIG. 10 shows an exploded drawing of a steering actuator 30 according to FIG.
  • the shaft coupling 1 comprises a first coupling element 4, a second coupling element 5 and a third coupling element 6, the first coupling element 4 and the second coupling element 5 being configured in particular as explained with reference to FIGS. 2 to 4.
  • the first coupling element 4 is arranged on the motor shaft 2 .
  • the second coupling element is arranged on the worm shaft 3 by means of a fastening means 16 .
  • the third coupling element 6 is designed to be arranged in the radial direction so as to enclose the first coupling element 4 and the second coupling element 5 in each case.
  • the shaft coupling 1 not only transmits the torque during normal operation, but also through the additional formation of recesses, in particular pockets, and the additional formation of projections, in particular pins, on the first coupling element 4, which in particular forms a first coupling half, and the second coupling element 5, which in particular forms a second clutch half, even if the third clutch element 6 enclosing the clutch halves, which is designed in particular as a damper, preferably as a damping belt, is damaged, for example torn.
  • the coupling halves, i.e. the first coupling element 4 and the second coupling element 5, wedge into one another and represent a secure connection.
  • the shaft coupling 1 comprises a sleeve 50 and a cover element 51 .
  • the sleeve 50 has a geometry which is designed to correspond to the inwardly extending projections of the third coupling element 6 and to the outwardly projecting projections of the first coupling element 4 and the second coupling element 5 .
  • the sleeve 50 is arranged in the third coupling element 6 in this exemplary embodiment.
  • the outer radius of the sleeve 50 essentially corresponds to the inner radius of the third coupling element 6 .
  • the outer radius of the third coupling element 6 also essentially corresponds to the inner radius of the covering element 51 in such a way that a tight, precisely fitting arrangement of the covering element 51 on the third coupling element 6 is made possible.
  • the outer radius of the cover element 51 also matches the inner radius of the connection area 35 surrounding the motor shaft 2, so that the cover element 51 can also be arranged on the connection area 35 so that it is protected from dust and moisture.
  • Fig. 11 shows an embodiment of an electromechanical power steering system 60 which is attached to a steering shaft 22 which is rotatably mounted about its longitudinal axis 100, the steering shaft axis.
  • the steering shaft 22 has an inner shaft 61 which is arranged in an outer shaft 62 in a torque-locking manner and is telescopically adjustable in the longitudinal direction. At its rear end with respect to the direction of travel, the steering shaft 22 has a fastening section 63 for attaching a steering wheel, not shown in FIG.
  • An electric power-assisted drive 64 has a gear 65, preferably a worm gear, whose output wheel is in particular non-rotatably coupled to the steering shaft 22, in particular to the inner shaft 61.
  • a drive unit 66 is attached to the gear 65 on the input side.
  • the drive unit 66 is a servo motor.
  • a shaft coupling 1 designed according to the invention is attached to the transmission side of the rotor shaft of the drive unit.
  • the shaft coupling 1 can be designed in particular as explained with reference to FIG. 10 for the steering divider 30 .

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wellenkupplung (1) zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einer ersten Welle (2) und einer zweiten Welle (3), umfassend ein erstes drehfest mit der ersten Welle (2) verbindbares Kupplungselement (4), ein zweites drehfest mit der zweiten Welle (3) verbindbares Kupplungselement (5) und ein drittes Kupplungselement (6), wobei mittels des dritten Kupplungselements (6) eine Wirkverbindung zwischen dem ersten Kupplungselement (4) und dem zweiten Kupplungselement (5) hergestellt ist. Das erste Kupplungselement (4) weist sich in Axialrichtung erstreckende Vorsprünge (7) auf und das zweite Kupplungselement (5) weist sich in Axialrichtung erstreckende Aussparungen (10) auf. Die Vorsprünge (7) und die Aussparungen (10) sind dabei ausgebildet, ineinanderzugreifen und bei einer Funktionsbeeinträchtigung des dritten Kupplungselements (6) eine Wirkverbindung zwischen dem ersten Kupplungselement (4) und dem zweiten Kupplungselement (5) herzustellen. Ferner betrifft die Erfindung ein Doppelritzel-Lenkgetriebe sowie eine elektromechanische Hilfskraftlenkung mit einer solchen Wellenkupplung.

Description

Wellenkupplung mit Notkupplungseigenschaft sowie Lenkgetriebe und Hilfskraftlenkung mit einer solchen Wellenkupplung
Die Erfindung betrifft eine Wellenkupplung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle, wobei die Wellenkupplung ein erstes drehfest mit der ersten Welle verbindbares Kupplungselement, ein zweites drehfest mit der zweiten Welle verbindbares Kupplungselement und ein drittes Kupplungselement umfasst. Mittels des dritten Kupplungselements ist dabei eine Wirkverbindung zwischen dem ersten Kupplungselement und dem zweiten Kupplungselement hergestellt, sodass ein Drehmoment zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle übertragen werden kann. Weiter betrifft die Erfindung ein Doppelritzel- Lenkgetriebe sowie eine elektronische Hilfskraftlenkung mit einer solchen Wellenkupplung.
Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Ausgestaltungen von Wellenkupplungen bekannt, insbesondere Klauenkupplungen und Elastomerkupplungen. Elastomerkupplungen weisen ein dämpfendes Kupplungselement als Verbindungselement zwischen den auf den jeweiligen Wellenenden anzuordnenden Kupplungselementen auf und sind damit insbesondere für den Einsatz bei Anwendungen geeignet, die schwingungs- und stoßanfällig sind. Ein Anwendungsgebiet solcher Wellenkupplungen betrifft dabei Lenksysteme und zwar insbesondere bei sogenannten Doppelritzel-Lenkgetrieben (auch Dual-Pinion-Lenkgetriebe genannt) und bei elektromechanischen Hilfskraftlenkungen.
Beispielsweise ist aus der DE 10 2012 010 869 A bekannt, zur Drehmomenteinleitung eine Kupplung zwischen Motorwelle und Schneckenwelle einzusetzen, wobei die Kupplung zwischen zwei Kupplungselementen ein Dämpfungselement aus einem Elastomermaterial als weiteres Kupplungselement aufweist.
Aus der JP 2016112955 A ist ein Dual-Pinion-Lenkgetriebe bekannt, wobei eine Verbindung mit einem Motor über eine Kupplung hergestellt wird.
Die genannten Anwendungsbereiche sind dabei aus naheliegenden Gründen besonders sicherheitskritische Anwendungsbereiche, bei denen ein Ausfall der Kupplung nicht nur zu Schäden an dem Lenksystem führen kann, sondern darüber hinaus auch eine akute Gefahr für von einem solchen Ausfall betroffenen Personen, wie den Insassen eines Kraftfahrzeugs ausgeht. Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Ausfallsicherheit einer eingangs genannten Wellenkupplung zu erhöhen und insbesondere ein hinsichtlich der Sicherheit verbessertes Doppelritzel-Lenkgetriebe sowie eine hinsichtlich der Sicherheit verbesserte elektronische Hilfskraftlenkung bereitzustellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden eine Wellenkupplung, ein Doppelritzel-Lenkgetriebe sowie eine elektromechanische Hilfskraftlenkung gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung beschrieben sowie in den Figuren dargestellt.
Die vorgeschlagene Lösung sieht eine Wellenkupplung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle vor. Eine Übertragung eines Drehmoments zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle ist dabei eine Übertragung eines Drehmoments von der ersten Welle auf die zweite Welle oder von der zweiten Welle auf die erste Welle. Die vorgeschlagene Wellenkupplung umfasst ein erstes drehfest mit der ersten Welle verbindbares Kupplungselement, ein zweites drehfest mit der zweiten Welle verbindbares Kupplungselement und ein drittes Kupplungselement, wobei mittels des dritten Kupplungselements eine Wirkverbindung zwischen dem ersten Kupplungselement und dem zweiten Kupplungselement hergestellt ist, sodass vorteilhafterweise ein Drehmoment zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle übertragen werden kann. Das erste Kupplungselement weist dabei wenigstens einen sich in Axialrichtung erstreckenden Vorsprung auf und das zweite Kupplungselement weist wenigstens eine sich in Axialrichtung erstreckende Aussparung auf. Der wenigstens eine Vorsprung und die wenigstens eine Aussparung sind ausgebildet, ineinanderzugreifen und bei einer Funktionsbeeinträchtigung des dritten Kupplungselements, insbesondere bei einem Funktionsausfall des dritten Kupplungselements, eine Wirkverbindung zwischen dem ersten Kupplungselement und dem zweiten Kupplungselement herzustellen, sodass vorteilhafterweise ein Drehmoment zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle übertragen werden kann. Das erste Kupplungselement und das zweite Kupplungselement stellen somit vorteilhafterweise mit dem wenigstens einen Vorsprung und der wenigstens einen Aussparung Mittel bereit, um bei einem Ausfall des dritten Kupplungselements dennoch weiterhin ein Drehmoment zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle übertragen zu können. Dabei wirken vorteilhafterweise eine Flanke des wenigstens einen Vorsprungs und eine Flanke der wenigstens einen Aussparung zusammen. Ein kompletter Ausfall der Wellenkupplung bei einer Funktionsbeeinträchtigung des dritten Kupplungselements wird somit vorteilhafterweise verhindert, da über das erste Kupplungselement und das zweite Kupplungselement insbesondere eine Notkupplungseigenschaft bereitgestellt wird, die vorzugsweise nur dann zum Tragen kommt, wenn eine Funktionsbeeinträchtigung des dritten Kupplungselements vorliegt. Solange das dritte Kupplungselement die Wirkverbindung zwischen dem ersten Kupplungselement und dem zweiten Kupplungselement bereitstellt, erfolgt vorteilhafterweise keine Kupplung über den wenigstens einen Vorsprung und die wenigstens eine Aussparung. Eine Kopplung zwischen dem ersten Kupplungselement und dem zweiten Kupplungselement erfolgt in diesem Fall vorteilhafterweise ausschließlich über das dritte Kupplungselement und insbesondere nicht über ein Ineinandergreifen des wenigstens einen Vorsprungs in die wenigstens eine Aussparung.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das dritte Kupplungselement dämpfende Eigenschaften aufweist und vorteilhafterweise eine Dämpfungswirkung der Wellenkupplung bereitstellt. Weiter ist insbesondere vorgesehen, dass über das Ineinandergreifen von dem wenigstens einen Vorsprung und der wenigstens eine Aussparung eine starre Verbindung bereitgestellt wird, die dämpfungsarm oder dämpfungslos ist.
Die Erfindung sieht ferner insbesondere vor, dass die erste Welle eine Motorwelle ist und die zweite Welle eine Schneckenwelle ist, wobei eine Übertragung eines Drehmoments von der Motorwelle auf die Schneckenwelle vorgesehen ist, vorzugsweise bei einer Dual-Pinion- Getriebeanordnung im Bereich des Lenkgetriebes oder aber bei einer motorunterstützten Lenkunterstützung im Bereich der Lenksäule.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Wellenkupplung sieht vor, dass das zweite Kupplungselement wenigstens einen sich in Axialrichtung erstreckenden Vorsprung aufweist und das erste Kupplungselement wenigstens eine sich in Axialrichtung erstreckende Aussparung aufweist, wobei der wenigstens eine Vorsprung des zweiten Kupplungselements dazu ausgebildet ist, in die Aussparung des ersten Kupplungselements einzugreifen. Das heißt, dass bei dieser Ausgestaltung vorteilhafterweise sowohl das erste Kupplungselement als auch das zweite Kupplungselement jeweils wenigstens einen ersten Vorsprung und wenigstens eine erste Aussparung aufweisen. Vorteilhafterweise lässt sich hierdurch bei einer Funktionsbeeinträchtigung des dritten Kupplungselements eine verbesserte und ausfallsichere Wirkverbindung zwischen dem ersten Kupplungselement und dem zweiten Kupplungselement herstellen. Der wenigstens eine Vorsprung weist vorzugsweise einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt, insbesondere in Form eines gleichschenkligen Dreiecks auf. Die Ecken dieses dreieckigen Querschnitts sind dabei vorzugsweise abgerundet. Die Ausgestaltung dieser Form von Vorsprüngen weist dabei vorteilhafterweise eine hohe Stabilität auf, was für eine Drehmomentübertragung im Falle eines Ausfalls des dritten Kupplungselements von besonderem Vorteil ist.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine Aussparung größer dimensioniert ausgebildet als der wenigstens eine Vorsprung, sodass in Umfangsrichtung ein Bewegungsfreiraum des ersten Kupplungselements relativ zu dem zweiten Kupplungselement gebildet ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass bei einem Normalbetrieb, also wenn das dritte Kupplungselement funktionstüchtig ist, das erste Kupplungselement und das zweite Kupplungselement so zueinander ausgerichtet sind, dass sich der wenigstens eine Vorsprung und die wenigstens eine Aussparung nicht kontaktieren. Erst bei einem Ausfall des dritten Kupplungselements würde sich durch die angetriebene Welle das erste Kupplungselement gegenüber dem zweiten Kupplungselement vorteilhafterweise so verdrehen, dass eine Flanke des wenigstens einen Vorsprungs an einer Flanke der wenigstens einen Aussparung anliegt, sodass eine Wirkverbindung zwischen dem ersten Kupplungselement und dem zweiten Kupplungselement hergestellt ist und ein Drehmoment von der angetriebenen Welle auf die weiter Welle übertragen werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind das erste Kupplungselement und das zweite Kupplungselement baugleich ausgebildet. Hierdurch lassen sich vorteilhafterweise Kosten bei der Herstellung einsparen, sodass die Wellenkupplung insgesamt günstiger wird. Das erste Kupplungselement und das zweite Kupplungselement werden dabei entsprechend versetzt zueinander angeordnet, sodass einem Vorsprung eine Aussparung gegenüberliegt.
Insbesondere sind mehrere Vorsprünge als der wenigstens eine Vorsprung und mehrere Aussparungen als die wenigstens eine Aussparung vorgesehen. Vorteilhafterweise lässt sich hierdurch bei einer Funktionsbeeinträchtigung des dritten Kupplungselements eine weiter verbesserte und ausfallsichere Wirkverbindung zwischen dem ersten Kupplungselement und dem zweiten Kupplungselement herstellen. Eine Anzahl von drei Vorsprüngen und entsprechend von drei Aussparungen hat sich als vorteilhaft herausgestellt. Gemäß einer alternativen Ausgestaltungsvariante sind allerdings auch zwei, vier oder fünf Vorsprünge und entsprechend viele Aussparungen vorgesehen.
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass bei dem ersten Kupplungselement und bei dem zweiten Kupplungselement die Vorsprünge und Aussparungen jeweils in Umfangsrichtung gleichverteilt angeordnet sind. Die Abstände zwischen den Vorsprüngen sind dabei vorzugsweise äguidistant. Auch die Abstände zwischen den Aussparungen sind vorzugsweise äguidistant. Eine Symmetrie des ersten Kupplungselements und des zweiten Kupplungselements ist weiter vorteilhaft. Vorteilhafterweise erlauben diese Ausgestaltungen jeweils einen einfacheren Aufbau der Wellenkupplung, insbesondere da das Ausrichten des ersten Kupplungselements zu dem zweiten Kupplungselement weniger fehleranfällig ist. Zur weiter vereinfachten Ausrichtung des ersten Kupplungselements zu dem zweiten Kupplungselement sind vorteilhafterweise Markierungen an der Außenseite des ersten Kupplungselements und des zweiten Kupplungselements angebracht, insbesondere Linien, die beim Anordnen zueinander in Ausrichtung zu bringen sind.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen das erste Kupplungselement und das zweite Kupplungselement jeweils sich in Radialrichtung nach außen erstreckende Anformungen und das dritte Kupplungselement sich in Radialrichtung nach innen erstreckende Anformungen auf. Die Anformungen des ersten Kupplungselements und die Anformungen des dritten Kupplungselements sowie die Anformungen des zweiten Kupplungselements und die Anformungen des dritten Kupplungselements sind dabei jeweils dazu ausgebildet zusammenzuwirken. Auf diese Weise wird vorteilhafterweise die Wirkverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungselement hergestellt. Diese Art des Zusammenwirkens der Kupplungselemente hat sich dabei als besonders vorteilhaft herausgestellt. Die Anformungen der Kupplungselemente können insbesondere als Verzahnung ausgebildet sein. Insbesondere können die Anformungen ein gebogenes, vorteilhafterweise ein parabelförmiges oder gotisches Profil aufweisen.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Anformungen des ersten Kupplungselements und des zweiten Kupplungselements jeweils in Umfangsrichtung gleichverteilt angeordnet sind und insbesondere die Anformungen des dritten Kupplungselements korrespondierend zu den Anformungen des ersten Kupplungselements und des zweiten Kupplungselements in Umfangsrichtung gleichverteilt angeordnet sind. Hierdurch ist das Zusammenwirken der Kupplungselemente vorteilhafterweise weiter verbessert. Zudem sind fertigungstechnische Vorteile hiermit verbunden.
Weiter ist insbesondere vorgesehen, dass die Anformungen des ersten Kupplungselements und die Anformungen des dritten Kupplungselements sowie die Anformungen des zweiten Kupplungselements und die Anformungen des dritten Kupplungselements jeweils zueinander komplementäre Formschlusselemente sind. Hierdurch ist eine besonders vorteilhafte Weise für das Zusammenwirken der Kupplungselemente bereitgestellt.
Besonders vorteilhaft ist das dritte Kupplungselement jeweils das erste Kupplungselement und das zweite Kupplungselement in Radialrichtung umschließend angeordnet. Eine solche Anordnung hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt. Insbesondere lassen sich mögliche Beschädigungen an dem dritten Kupplungselement gut erkennen. Darüber hinaus ist die Kontaktfläche zwischen dem dritten Kupplungselement einerseits und dem ersten sowie dem zweiten Kupplungselement andererseits vorteilhafterweise groß, sodass vorteilhafterweise auch relativ große Drehmomente übertragen werden können, insbesondere schlupffrei übertragen werden können.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Wellenkupplung sieht vor, dass das erste Kupplungselement und das zweite Kupplungselement jeweils einen Sinterwerkstoff umfassen. Insbesondere ist vorgesehen, dass das erste Kupplungselement und das zweite Kupplungselement aus einem Sinterwerkstoff sind. Das dritte Kupplungselement umfasst insbesondere einen Kunststoff oder einen faserverstärkten Kunststoff. Insbesondere ist das dritte Kupplungselement aus einem Kunststoff, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das erste Kupplungselement oder das zweite Kupplungselement oder weisen das erste Kupplungselement und das zweite Kupplungselement eine Passverzahnung zur drehfesten Verbindung mit der entsprechenden Welle auf. Hierdurch wird vorteilhafterweise weiter zu einer schlupffreien Drehmomentübertragung von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle beigetragen.
Weiter vorteilhaft ist das erste Kupplungselement oder das zweite Kupplungselement oder sind das erste Kupplungselement und das zweite Kupplungselement dazu ausgebildet, durch ein stirnseitig in die entsprechende Welle einbringbares Befestigungsmittel an die entsprechende Welle festgelegt zu werden. Hierdurch ist vorteilhafterweise eine einfache aber effiziente Anordnung des ersten Kupplungselements und/oder des zweiten Kupplungselements bereitgestellt.
Zur Lösung der obenstehend genannten Aufgabe wird zudem ein Doppelritzel-Lenkgetriebe mit einer Wellenkupplung mit den vorstehend genannten Merkmalen einzeln oder in Kombination vorgeschlagen. Insbesondere umfasst das Doppelritzel-Getriebe ein Lenkgetriebegehäuse, in dem eine Zahnstange gelagert ist, die über ein erstes Lenkritzel eines ersten Lenkstellers mit einer Lenkwelle und einem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs in Verbindung steht. Ein zweites Lenkritzel eines zweiten Lenkstellers, das in Längsrichtung der Zahnstange beabstandet von dem ersten Lenkritzel angeordnet ist, steht mit einer Antriebseinheit, insbesondere einem Elektromotor in Verbindung, der als Aktuator vorteilhafterweise eine Lenkunterstützung bewirkt. Die beiden Lenkritzel kämmen getriebetechnisch jeweils mit einem auf der Zahnstange angebrachten Verzahnungsbereich. Der Vorteil eines solchen Doppelritzel-Lenkgetriebe liegt insbesondere darin, dass konstruktiv die Anordnung des elektrischen Servomotors unabhängig von der Lenkwelle und dem ersten Lenkritzel erfolgen kann und dass deshalb eine größere konstruktive Freiheit bei der Gestaltung des Lenkgetriebes besteht. Dies ist insbesondere bei beengten Einbauverhältnissen in Kraftfahrzeugen von Vorteil, da der Getriebezug der Lenkwelle zwischen dem Lenkrad und dem ersten Lenkritzel dann kleiner gebaut werden kann, da in diesem Bereich der elektrische Servomotor nicht angeordnet sein muss. Insbesondere ist vorgesehen, dass der zweite Lenksteiler eine erfindungsgemäß ausgebildete Wellenkupplung umfasst, insbesondere zur Übertragung eines Drehmoments von einer Antriebswelle des Elektromotors auf eine Welle des Getriebes, welches die Drehbewegung des Elektromotors auf das zweite Lenkritzel beziehungsweise die zweite Ritzelwelle überträgt. Insbesondere ist vorgesehen, dass der zweite Lenksteiler des Doppelritzel-Lenkgetriebes einen Gehäusebereich umfasst, der so ausgebildet ist, dass der Elektromotor über ein Schneckengetriebe mit der Ritzelwelle in Verbindung stehen kann.
Weiter wird zur Lösung der obenstehend genannten Aufgabe eine elektromechanische Hilfskraftlenkung mit einer Wellenkupplung mit den vorstehend genannten Merkmalen einzeln oder in Kombination vorgeschlagen. Die elektromechanische Hilfskraftlenkung, umfasst einen Elektromotor mit einer ersten Welle, insbesondere einer Motorwelle, ein Schneckengetriebe mit einer zweiten Welle, insbesondere einer Schneckenwelle, wobei die Wellenkupplung mit der ersten Welle und der zweiten Welle, insbesondere mit der Motorwelle und der Schneckenwelle, zur Übertragung eines Drehmoments verbunden ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Hilfskraftlenkung ausgebildet ist, an einer Lenkwelle angebracht zu werden. Weiter ist insbesondere vorgesehen, dass ein elektrischer Hilfskraftantrieb der Hilfskraftlenkung ein Getriebe aufweist, bevorzugt ein Schneckengetriebe, dessen Ausgangsrad insbesondere drehfest mit der Lenkwelle gekuppelt ist. Eingangsseitig ist an dem Getriebe vorteilhafterweise eine Antriebseinheit angebracht. Insbesondere ist die Antriebseinheit ein Servomotor. Zur drehmomentschlüssigen Verbindung mit dem Getriebe ist an einer Rotorwelle der Antriebseinheit getriebeseitig vorteilhafterweise eine erfindungsgemäß ausgebildete Wellenkupplung angebracht.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten, Merkmale und Ausgestaltungsdetails der Erfindung werden im Zusammenhang mit den in den Figuren (Fig.: Figur) dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 in einer Seitenansicht eine Explosionszeichnung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäß ausgebildete Wellenkupplung;
Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäß ausgebildetes erstes Kupplungselement für eine erfindungsgemäße Wellenkupplung;
Fig. 3 in einer weiteren perspektivischen Darstellung das erste Kupplungselement gemäß Fig. 2;
Fig. 4 in einer Frontansicht eine weitere Darstellung des ersten Kupplungselements gemäß Fig. 2;
Fig. 5 in einer teils geschnittenen Ansicht entlang einer Längsachse und teils perspektivischen Darstellung eine Anordnung eines ersten Kupplungselements gemäß Fig. 2 in Bezug auf ein zweites baugleich ausgebildetes Kupplungselement zur Ausbildung einer erfindungsgemäßen Wellenkupplung;
Fig. 5a eine Frontansicht gemäß Fig. 2, in der durch ein Kupplungselement geschnitten wurde, wobei eine erste Position des Zusammenwirkens zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungselement im Falle einer normalen Funktionsfähigkeit des dritten Kupplungselements dargestellt ist; Fig. 5b eine Frontansicht gemäß Fig. 2, in der durch ein Kupplungselement geschnitten wurde, wobei eine zweite Position des Zusammenwirkens zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungselement im Falle eines Ausfalls des dritten Kupplungselements dargestellt ist;
Fig. 6 in einer schematischen perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Doppelritzel-Lenkgetriebe;
Fig. 7 in einer perspektivischen, realistischeren Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Doppelritzel-Lenkgetriebe;
Fig. 8 in einer perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für einen Lenksteiler eines erfindungsgemäß ausgebildeten Doppelritzel-Lenkgetriebes, wie beispielsweise in Fig. 7 gezeigt;
Fig. 9 in einer Schnittdarstellung einen Lenksteiler gemäß Fig. 8;
Fig. 10 in einer Explosionszeichnung einen Lenksteiler gemäß Fig. 8; und
Fig. 11 in einer perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäß ausgebildete elektronische Hilfskraftlenkung.
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile in der Regel mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher mitunter auch jeweils nur im Zusammenhang mit einer der Figuren erläutert.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Wellenkupplung 1 zur Übertragung eines Drehmoments von einer ersten Welle 2, insbesondere einer Motorwelle, auf eine zweite Welle 3, insbesondere eine Schneckenwelle, als Explosionszeichnung dargestellt. Die erste Welle 2 und die zweite Welle 3 weisen dabei eine gemeinsame Längsachse L auf. Die Wellenkupplung 1 umfasst ein erstes drehfest mit der ersten Welle 2 verbindbares Kupplungselement 4, ein zweites drehfest mit der zweiten Welle 3 verbindbares Kupplungselement 5 und ein drittes Kupplungselement 6 zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen dem ersten Kupplungselement 4 und dem zweiten Kupplungselement 5. Das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 umfassen jeweils einen Sinterwerkstoff. Das dritte Kupplungselement 6 umfasst einen Kunststoff. Mittels eine Befestigungsmittels 16 kann das zweite Kupplungselement 5 an der zweiten Welle 3 angeordnet werden. Ebenfalls in Fig. 1 dargestellt ist ein Abdeckelement 51, welches für die Wellenkupplung 1 als solche allerdings nicht von Relevanz ist.
Das dritte Kupplungselement 6 ist dabei in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, jeweils das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 in Radialrichtung umschließend angeordnet zu werden. Das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 weisen auf dessen Außenmantelflächen jeweils Anformungen in Form einer Riffelung auf. Das dritte Kupplungselement 6, welches ringförmig ausgebildet ist, weist auf seiner nicht sichtbaren Innenfläche eine entsprechend korrespondierend ausgebildete Riffelung auf, wodurch die Verbindung des dritten Kupplungselements 6 mit dem ersten Kupplungselement 4 sowie dem zweiten Kupplungselement 5, wenn das dritte Kupplungselement 6 auf das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 aufgebracht ist, verbessert ist.
Das erste Kupplungselement 4 dieser Wellenkupplung 1 weist einen sich in Axialrichtung, also in Richtung der Längsachse L, erstreckenden Vorsprung 7 auf. Das zweite Kupplungselement 5 dieser Wellenkupplung 1 weist eine sich in Axialrichtung, also in Richtung der Längsachse L, erstreckende Aussparung 10 auf. Das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 sind dabei so zueinander angeordnet, dass der Vorsprung 7 des ersten Kupplungselements 4 der Aussparung 10 des zweiten Kupplungselements 5 gegenüberliegt. Der Vorsprung 7 und die Aussparung 10 sind dabei ausgebildet, ineinanderzugreifen und bei einer Beeinträchtigung der Funktion des dritten Kupplungselements 6, beispielsweise bei einem Riss des dritten Kupplungselements 6, eine Wirkverbindung zwischen dem ersten Kupplungselement 4 und dem zweiten Kupplungselement 5 herzustellen, sodass weiterhin ein Drehmoment von der ersten Welle 2 auf die zweite Welle 3 übertragen werden kann. Die Aussparung 10 des zweiten Kupplungselements 5 ist dabei größer dimensioniert ausgebildet, als der Vorsprung 7 des ersten Kupplungselements 4, sodass in Umfangsrichtung ein Bewegungsfreiraum des ersten Kupplungselements 4 relativ zu dem zweiten Kupplungselement 5 gebildet ist. Bei einer Anordnung des dritten Kupplungselements 6 auf dem ersten Kupplungselement 4 und dem zweiten Kupplungselement 5 und bei Funktionsfähigkeit des dritten Kupplungselements 6 kontaktieren die Seitenflächen der Vorsprünge 7 die Seitenflächen der Aussparungen 10 nicht, sodass die Vorsprünge 7 mit den Aussparungen 10 in diesem Fall keine Wirkverbindung ausbilden und kein Drehmoment darüber übertragen wird. Die Übertragung eines Drehmoments erfolgt somit bei Normalbetrieb über das dritte Kupplungselement 6. Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 zeigen eine vorteilhafte Ausgestaltungsvariante für ein erstes Kupplungselement 4 für eine erfindungsgemäß ausgebildete Wellenkupplung 1. Das zweite Kupplungselement 5 dieser Wellenkupplung ist dabei baugleich mit dem ersten Kupplungselement 4 ausgebildet. Bei Fig. 3 sind aus diesem Grund die Bezugszeichen sowohl für das erste Kupplungselement 4 als auch für das zweite Kupplungselement 5 dargestellt.
Das erste Kupplungselement 4 weist drei sich in Axialrichtung erstreckende Vorsprünge 7 und drei sich in Axialrichtung erstreckende Aussparung 9 auf. Die Vorsprünge 7 und Aussparungen 9 des ersten Kupplungselements 4 sind dabei in diesem Ausführungsbeispiel jeweils in Umfangsrichtung gleichverteilt angeordnet. Die Vorsprünge 7 des ersten Kupplungselements 4 sind dabei bei der Ausbildung einer erfindungsgemäßen Wellenkupplung dazu ausgebildet, in entsprechende Aussparungen des zweiten Kupplungselements einzugreifen. Von den Aussparungen 9 des ersten Kupplungselements 4 werden bei der Ausbildung einer erfindungsgemäßen Wellenkupplung die entsprechenden Vorsprünge 8 des zweiten Kupplungselements 5 aufgenommen. Die Vorsprünge 7, 8 der Kupplungselemente 4, 5 weisen in diesem Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 2 bis Fig. 4 gezeigt, einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt in Form eines gleichschenkligen Dreiecks auf. Die Ecken sind dabei abgerundet. Die Ausgestaltung dieser Form von Vorsprüngen 7, 8 weist dabei vorteilhafterweise eine hohe Stabilität auf, was für eine Drehmomentübertragung im Falle eines Ausfalls des dritten Kupplungselements von besonderem Vorteil ist.
Wie ebenfalls in Fig. 2 bis Fig. 4 gezeigt, sind die Aussparungen 9, 10 der Kupplungselemente 4, 5 derart größer dimensioniert, als die Vorsprünge 7, 8 der Kupplungselemente 4, 5, dass bei der Ausbildung einer erfindungsgemäßen Wellenkupplung ein Bewegungsfreiraum des ersten Kupplungselements 4 relativ zu einem baugleich zu dem ersten Kupplungselement 4 ausgebildeten zweiten Kupplungselement 5 in Umfangsrichtung der Kupplungselemente 4, 5 gebildet ist.
Das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 weisen zudem sich in Radialrichtung nach außen erstreckende Anformungen 11, 12 auf, die in Umfangsrichtung gleichverteilt angeordnet sind und als Formschlusselemente ausgebildet sind, insbesondere nach Art eines Zahnrads oder gotisch. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass ein drittes Kupplungselement zur Ausbildung einer erfindungsgemäßen Wellenkupplung korrespondierende, sich in Radialrichtung nach innen erstreckende Anformungen aufweist, wobei die Anformungen 11 des ersten Kupplungselements 4 und die Anformungen des dritten Kupplungselements sowie die Anformungen 12 des zweiten Kupplungselements 5 und die Anformungen des dritten Kupplungselements jeweils dazu ausgebildet sind, zusammenzuwirken. Die Anformungen 11 des ersten Kupplungselements 4 und die Anformungen des dritten Kupplungselements sowie die Anformungen 12 des zweiten Kupplungselements 5 und die Anformungen des dritten Kupplungselements sind dabei insbesondere jeweils zueinander komplementäre Formschlusselemente.
Das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 weisen zudem eine umlaufende überstehende Umrandung 14 auf. Bei einer Ausbildung einer erfindungsgemäßen Wellenkupplung ist dabei vorgesehen, dass das dritte Kupplungselement zwischen der überstehenden Umrandung 14 des ersten Kupplungselements 4 und einer entsprechenden überstehenden Umrandung des zweiten Kupplungselements angeordnet wird, wobei die überstehende Umrandung 14 des ersten Kupplungselements 4 und die überstehende Umrandung 14 des zweiten Kupplungselements 5 dabei eine Verliersicherung für das dritte Kupplungselement darstellt.
Weiter weist das erste Kupplungselement 4 in dem in Fig. 2 bis Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Passverzahnung 17 zur drehfesten Verbindung mit der entsprechenden Welle auf.
Wie ebenfalls in Fig. 2 bis Fig. 4 gezeigt, weisen das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 an den Vorsprüngen 7, 8 Seitenflächen 71, 81 auf, die die Seitenflächen 91, 101 der Aussparungen 9, 10 kontaktieren, sofern kein Normalbetrieb vorliegt, sodass die Vorsprünge 7, 8 in diesem vom Normalbetrieb abweichenden Betrieb mit den Aussparungen 9, 10 eine Wirkverbindung ausbilden und ein Drehmoment darüber übertragen werden kann. Kein Normalbetrieb liegt dabei vor, wenn ein Drehmoment nicht mehr über die Verbindung mit dem dritten Kupplungselement übertragen werden kann, insbesondere bei einem Defekt des dritten Kupplungselements, beispielsweise einem Riss des dritten Kupplungselements.
Fig. 5 zeigt beispielhaft eine Anordnung eines ersten Kupplungselements 4, wie unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis Fig. 4 erläutert, zu einem zweiten Kupplungselement 5 zur Ausbildung einer erfindungsgemäßen Wellenkupplung, wobei das zweite Kupplungselement 5 baugleich zu dem ersten Kupplungselement 4 ausgebildet ist. Das dritte Kupplungselement 6 ist hierbei nicht dargestellt. Zur besseren Veranschaulichung der Kontaktierung der beiden Kupplungselemente 4, 5 wurde in Fig. 5 durch das zweite Kupplungselement 5 entlang der Längsachse L hindurchgeschnitten. Wie in Fig. 5 dargestellt, werden das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 so zueinander angeordnet, dass die Vorsprünge 7 des ersten Kupplungselements 4 in die Aussparungen 10 des zweiten Kupplungselements 5 eingreifen und die Vorsprünge 8 des zweiten Kupplungselements 5 in die Aussparungen 9 des ersten Kupplungselements 4 eingreifen. Dabei sind das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 relativ zueinander so ausgerichtet, dass die Vorsprünge 8 des zweiten Kupplungselements 5 in den im Vergleich zu den Vorsprüngen 8 größer dimensionierten Aussparungen 9 zu beiden Seiten eines jeweiligen Vorsprungs 8 einen Bewegungsfreiraum aufweisen. Gleiches gilt entsprechend für die Vorsprünge 7 des ersten Kupplungselements 4 in Bezug auf die Aussparungen 10 des zweiten Kupplungselements 5. Bei dieser Anordnung, die dem späteren Normalbetrieb einer erfindungsgemäß ausgebildeten Wellenkupplung entspricht, kontaktieren somit die Seitenflächen 81 der Vorsprünge 8 des zweiten Kupplungselements 5 die Seitenflächen 91 der Aussparungen 9 des ersten Kupplungselements 4 und die Seitenflächen 71 der Vorsprünge 7 des ersten Kupplungselements 4 die Seitenflächen 101 der Aussparungen 10 des zweiten Kupplungselements 5 nicht. Bei dieser Ausrichtung greifen die Vorsprünge 7, 8 und die Aussparungen 9, 10 in einer Weise ineinander, bei der keine Übertragung eines Drehmoments über die Vorsprung-Aussparung-Verbindung erfolgt. Diese erste Position des Zusammenwirkens ist dabei auch in Fig. 5a in einer Frontalansicht dargestellt. In Fig. 5a ist dabei gut zur erkennen, dass das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 relativ zueinander so ausgerichtet sind, dass die Vorsprünge 8 des zweiten Kupplungselements 5 in den im Vergleich zu den Vorsprüngen 8 größer dimensionierten Aussparungen 9 zu den Seiten eines jeweiligen Vorsprungs 8 einen Bewegungsfreiraum 18 aufweisen.
Bei einem Ausfall des dritten Kupplungselements, insbesondere wenn das dritte Kupplungselement nicht mehr für einen Synchronlauf des ersten Kupplungselements 4 und des zweiten Kupplungselements 5 sorgt, verdrehen sich das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 relativ zueinander derart, dass die Seitenflächen 71, 81 der Vorsprünge 7, 8 an den entsprechenden Seitenflächen 91, 101 der Aussparungen 9, 10 anliegen, sodass in diesem Fall eine Übertragung eines Drehmoments über die Vorsprung- Aussparung-Verbindung erfolgen kann. Diese zweite Position des Zusammenwirkens ist dabei in Fig. 5b in einer Frontalansicht dargestellt. In Fig. 5b ist dabei gut zur erkennen, dass das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 relativ zueinander so ausgerichtet sind, dass die Vorsprünge 8 des zweiten Kupplungselements 5 mit jeweils einer seiner Seitenfläche 81 jeweils eine Seitenfläche 91 einer jeweiligen Aussparung 9 des ersten Kupplungselementes 4 kontaktiert, und auf diese Weise ein Drehmoment übertragen werden kann.
In Fig. 6 ist in einer schematischen perspektivischen Darstellung eine elektromechanische Servolenkung eines Kraftfahrzeugs in der Bauform eines Doppelritzel-Lenkgetriebes 20 dargestellt. Die Lenkung weist ein Lenkrad 21 auf, das mit einer oberen Lenkwelle 22 und einer unteren Lenkwelle 23 verbunden ist. Das Doppelritzel-Lenkgetriebe 20 umfasst einen ersten Lenksteiler 30 und einen zweiten Lenkstel ler 40. Die untere Lenkwelle 23 steht mit einem Lenkritzel 42 des zweiten Lenkstellers 40 in drehfester Verbindung, sodass ein Drehmoment von dem Lenkrad 21 auf das Lenkritzel 42 des zweiten Lenkstellers 40 übertragen werden kann. Das Lenkritzel 42 steht mit einer Zahnstange 26 in Eingriff, die ein erstes Zahnsegment 27 aufweist. Ein zweites Zahnsegment 28 ist in axialem Abstand neben dem ersten Zahnsegment 27 angeordnet. Dieses steht in einem Verzahnungseingriff mit einer Ritzelwelle 32 des ersten Lenkstellers 30, wobei die Ritzelwelle 32 von einem nicht im Detail dargestellten Servoantrieb 31 antreibbar ist.
Bei einer Lenkbewegung leitet ein Fahrer durch Drehung des Lenkrades 21 ein Drehmoment in die Lenkwelle 22, 23 ein, das über das Lenkritzel 42 eine Verschiebung der Zahnstange 26 in Axialrichtung bewirkt und in bekannter Weise über Spurstangen 24 eine Verschwenkung der lenkbaren Räder 25 bewirkt. Bei Bedarf unterstützt der Servoantrieb 31 durch Einleiten eines Drehmoments in die Ritzelwelle 32 den Fahrer bei seiner Lenkbewegung. Durch den Verzahnungseingriff zwischen der Ritzelwelle 32 und dem zweiten Zahnsegment 28 wird eine unterstützende Axialkraft in der Zahnstange 26 erzeugt. Dabei ist vorgesehen, dass der erste Lenksteiler 30 eine erfindungsgemäß ausgebildete Wellenkupplung 1 umfasst, wobei der Lenksteiler 30 des Doppelritzel-Lenkgetriebes 20 unter Bezugnahme auf Fig. 7 bis Fig. 10 nachfolgend näher erläutert wird.
Fig. 7 zeigt ein Doppelritzel-Lenkgetriebe 20 in einer perspektivischen, im Vergleich zur der Darstellung gemäß Fig. 6 realistischeren Darstellung. Die in Fig. 7 nicht sichtbare Zahnstange ist in einem Getriebegehäuse 34 gelagert und an beiden Zahnstangenenden von Faltenbälgen 29 gegenüber äußeren Einflüssen geschützt. Das Getriebegehäuse 34 weist für den Servoantrieb 31 einen Gehäusebereich 33 auf, in dem die Ritzelwelle 32 gelagert ist.
Der Gehäusebereich 33 ist so ausgebildet, dass der Servoantrieb 31 über ein Schneckengetriebe mit der Ritzelwelle 32 in Verbindung stehen kann. In einem axialen Abstand von dem Gehäusebereich 33 ist das Lenkritzel 42 gelagert, das mit einem Anschlussbereich 43 aus dem Getriebegehäuse 34 herausgeführt ist. Der Anschlussbereich 43 dient zur Verbindung mit einer unteren Lenkwelle 3, wie in Fig. 6 dargestellt. Die Anbindung der Motorwelle des Servoantriebs 31 an die Schneckenwelle des Schneckengetriebes erfolgt dabei vorteilhafterweise über eine erfindungsgemäß ausgebildete Wellenkupplung 1.
Fig. 8 zeigt den Lenksteiler 30 des Doppelritzel-Lenkgetriebes 20 gemäß Fig. 7 isoliert in einer vergrößerten Darstellung. Dabei ist die Anbindung des Servoantriebs 31 an den Gehäusebereich 33, welcher das Schneckengetriebe umfasst, in Fig. 8 zu sehen. Aus dem Gehäusebereich 33 herausgeführt ist die Ritzelwelle 32 zur Einwirkung auf eine in Fig. 6 dargestellte Zahnstange 26.
Fig. 9 zeigt dabei den Lenksteiler 30 gemäß Fig. 8 in einer Schnittdarstellung. Dabei ist in Fig. 9 die Wellenkupplung 1 zu erkennen, mittels derer eine Drehmomentübertragung von der ersten Welle 2 des Servoantriebs 31 auf die zweite Welle 3 des Schneckengetriebes erfolgen kann. Die Wellenkupplung 1 umfasst dabei ein erstes drehfest mit der ersten Welle 2 verbundenes Kupplungselement 4, ein zweites drehfest mit der zweiten Welle 3 verbundenes Kupplungselement 5 und ein drittes Kupplungselement 6. Das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 können dabei insbesondere, wie unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis Fig. 4 erläutert, ausgebildet sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 jeweils sich in Radialrichtung nach außen erstreckende Anformungen aufweisen und dass das dritte Kupplungselement 6 sich in Radialrichtung nach innen erstreckende Anformungen aufweist, wobei die Anformungen des ersten Kupplungselements 4 und die Anformungen des dritten Kupplungselements 6 sowie die Anformungen des zweiten Kupplungselements 5 und die Anformungen des dritten Kupplungselements 6 jeweils dazu ausgebildet sind, zusammenzuwirken. Das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 weisen zudem jeweils sich in Axialrichtung erstreckende Vorsprünge und Aussparungen auf, wobei die Vorsprünge des ersten Kupplungselements 4 dazu ausgebildet sind, in die Aussparungen des zweiten Kupplungselements 5 einzugreifen und wobei die Vorsprünge des zweiten Kupplungselements 5 dazu ausgebildet sind, in die Aussparungen des ersten Kupplungselements 4 einzugreifen. Das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 weisen zudem jeweils eine umlaufenden überstehende Umrandung 14, 15 auf, welche als Verliersicherung für das dritte Kupplungselement 6 dienen. Das zweite Kupplungselement 5 ist zudem durch ein stirnseitig in die Welle 3 des Schneckengetriebes eingebrachtes Befestigungsmittel 16, insbesondere eine Schraube, an der Welle 3 festgelegt. Fig. 10 zeigt eine Explosionszeichnung eines Lenkstellers 30 gemäß Fig. 8. Dabei sind der Gehäusebereich 33, Komponenten der Wellenkupplung 1 und der Servoantrieb 31 separat dargestellt. Die Wellenkupplung 1 umfasst dabei ein erstes Kupplungselement 4, ein zweites Kupplungselement 5 und ein drittes Kupplungselement 6, wobei das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 insbesondere, wie unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis Fig. 4 erläutert, ausgebildet sind. Das erste Kupplungselement 4 wird dabei an der Motorwelle 2 angeordnet. Mittels eine Befestigungsmittels 16 wird das zweite Kupplungselement an der Schneckenwelle 3 angeordnet. Das dritte Kupplungselement 6 ist dazu ausgebildet, jeweils das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 in Radialrichtung umschließend angeordnet zu werden. Die Wellenkupplung 1 überträgt dabei nicht nur im Normalbetrieb das Drehmoment, sondern durch die zusätzliche Ausbildung von Aussparungen, insbesondere Taschen, und die zusätzliche Ausbildung von Vorsprüngen, insbesondere Zapfen, an dem ersten Kupplungselement 4, welches insbesondere eine erste Kupplungshälfte bildet, und dem zweiten Kupplungselement 5, welches insbesondere ein zweite Kupplungshälfte bildet, auch in dem Fall, dass das die Kupplungshälften umschließende dritte Kupplungselement 6, welches insbesondere als Dämpfer, vorzugsweise als Dämpfungsriemen, ausgebildet ist, beschädigt ist, beispielsweise gerissen ist. Dabei verkeilen sich die Kupplungshälften, also das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5, ineinander und stellen eine sichere Verbindung dar.
In diesem Ausführungsbeispiel ist zudem vorgesehen, dass die Wellenkupplung 1 eine Hülse 50 und ein Abdeckelement 51 umfasst. Die Hülse 50 weist eine Geometrie auf, welche korrespondierend zu den sich nach innen erstreckenden Anformungen des dritten Kupplungselements 6 und zu den nach außen ragenden Anformungen des ersten Kupplungselements 4 und des zweiten Kupplungselements 5 ausgebildet ist. Die Hülse 50 wird dabei in diesem Ausführungsbeispiel in dem dritten Kupplungselement 6 angeordnet. Der Außenradius der Hülse 50 stimmt dabei im Wesentlichen mit dem Innenradius des dritten Kupplungselements 6 überein. Der Außenradius des dritten Kupplungselements 6 stimmt zudem im Wesentlichen mit dem Innenradius des Abdeckelements 51 derart überein, dass eine dichte, passgenaue Anordnung von dem Abdeckelement 51 auf dem dritten Kupplungselement 6 ermöglicht ist. Der Außenradius des Abdeckelements 51 stimmt zudem mit dem Innenradius des die Motorwelle 2 umgebenden Anbindungsbereichs 35 überein, sodass auch eine staub- und feuchtigkeitsgeschützte Anordnung des Abdeckelements 51 an dem Anbindungsbereich 35 ermöglicht ist. Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine elektromechanische Hilfskraftlenkung 60, die an einer Lenkwelle 22 angebracht ist, welche um ihre Längsachse 100, die Lenkwellenachse, drehbar gelagert ist. Die Lenkwelle 22 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Innenwelle 61 auf, die drehmomentschlüssig und in Längsrichtung teleskopartig verstellbar in einer Außenwelle 62 angeordnet ist. An ihrem bezüglich der Fahrtrichtung hinteren Ende weist die Lenkwelle 22 einen Befestigungsabschnitt 63 zur Anbringung eines in Fig. 11 nicht dargestellten Lenkrads auf.
Ein elektrischer Hilfskraftantrieb 64 weist ein Getriebe 65 auf, bevorzugt ein Schneckengetriebe, dessen Ausgangsrad insbesondere drehfest mit der Lenkwelle 22 gekuppelt ist, insbesondere mit der Innenwelle 61. Eingangsseitig ist an dem Getriebe 65 eine Antriebseinheit 66 angebracht. Insbesondere ist die Antriebseinheit 66 ein Servomotor. Zur drehmomentschlüssigen Verbindung mit dem Getriebe 65 ist an der Rotorwelle der Antriebseinheit getriebeseitig eine erfindungsgemäß ausgebildete Wellenkupplung 1 angebracht. Die Wellenkupplung 1 kann dabei insbesondere, wie unter Bezugnahme auf Fig. 10 für den Lenksteiler 30 erläutert, ausgebildet sein.
Die in den Figuren dargestellten und im Zusammenhang mit diesen erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.
Bezugszeichenliste
1 Wellenkupplung
2 erste Welle
3 zweite Welle
4 erstes Kupplungselement
5 zweites Kupplungselement
6 drittes Kupplungselement
7 Vorsprung des ersten Kupplungselements (4)
71 Seitenfläche eines Vorsprungs (7)
8 Vorsprung des zweiten Kupplungselements (5)
81 Seitenfläche eines Vorsprungs (8)
9 Aussparung des ersten Kupplungselements (4)
91 Seitenfläche einer Aussparung (9)
10 Aussparung des zweiten Kupplungselements (5)
101 Seitenfläche einer Aussparung (10)
11 Anformungen des ersten Kupplungselements (4)
12 Anformungen des zweiten Kupplungselements (5)
13 Anformungen des dritten Kupplungselements (6)
14 überstehende Umrandung des ersten Kupplungselements (4)
15 überstehende Umrandung des zweiten Kupplungselements (5)
16 Befestigungsmittel
17 Passverzahnung
18 Bewegungsfreiraum
20 Doppelritzel-Lenkgetriebe
21 Lenkrad
22 Lenkwelle
23 Lenkwelle
24 Spurstange
25 Rad
26 Zahnstange
27 Zahnsegment
28 Zahnsegment
29 Faltenbalg
30 erster Lenksteiler 31 Servoantrieb
32 Ritzelwelle
33 Gehäusebereich
34 Getriebegehäuse 35 Anbindungsbereich des Servoantriebs
40 zweiter Lenksteiler
42 Lenkritzel
43 Anschlussbereich
50 Hülse 51 Abdeckelement
60 Hilfskraftlenkung
61 Innenwelle einer Lenkwelle (22)
62 Außenwelle einer Lenkwelle (22)
63 Befestigungsabschnitt zur Anbringung eines Lenkrads (21) 64 elektrischer Hilfskraftantrieb
65 Getriebe der Hilfskraftlenkung (60)
66 Antriebseinheit der Hilfskraftlenkung (60)
L Längsachse der ersten Welle (2) und der zweiten Welle (3)
100 Längsachse der Lenkwelle (22)

Claims

Ansprüche
1. Wellenkupplung (1) zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einer ersten Welle (2) und einer zweiten Welle (3), umfassend ein erstes drehtest mit der ersten Welle (2) verbindbares Kupplungselement (4), ein zweites drehtest mit der zweiten Welle (3) verbindbares Kupplungselement (5) und ein drittes Kupplungselement (6), wobei mittels des dritten Kupplungselements (6) eine Wirkverbindung zwischen dem ersten Kupplungselement (4) und dem zweiten Kupplungselement (5) hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (4) wenigstens einen sich in Axialrichtung erstreckenden Vorsprung (7) aufweist und das zweite Kupplungselement (5) wenigstens eine sich in Axialrichtung erstreckende Aussparung (10) aufweist, wobei der wenigstens eine Vorsprung (7) und die wenigstens eine Aussparung (10) ausgebildet sind, ineinanderzugreifen und bei einer Funktionsbeeinträchtigung des dritten Kupplungselements (6) eine Wirkverbindung zwischen dem ersten Kupplungselement (4) und dem zweiten Kupplungselement (5) herzustellen.
2. Wellenkupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kupplungselement (5) wenigstens einen sich in Axialrichtung (L) erstreckenden Vorsprung (8) aufweist und das erste Kupplungselement (4) wenigstens eine sich in Axialrichtung (L) erstreckende Aussparung (9) aufweist, wobei der wenigstens eine Vorsprung (8) des zweiten Kupplungselements (5) dazu ausgebildet ist, in die Aussparung (9) des ersten Kupplungselements (4) einzugreifen.
3. Wellenkupplung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Aussparung (9, 10) größer dimensioniert ausgebildet ist, als der wenigstens eine Vorsprung (7, 8), sodass in Umfangsrichtung ein Bewegungsfreiraum (18) des ersten Kupplungselements (4) relativ zu dem zweiten Kupplungselement (5) gebildet ist.
4. Wellenkupplung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (4) und das zweite Kupplungselement (5) baugleich ausgebildet sind.
5. Wellenkupplung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Vorsprünge (7, 8) als der wenigstens eine Vorsprung und mehrere Aussparungen (9, 10) als die wenigstens eine Aussparung.
6. Wellenkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem ersten Kupplungselement (4) und bei dem zweiten Kupplungselement (5) die Vorsprünge (7, 8) und Aussparungen (9, 10) jeweils in Umfangsrichtung gleichverteilt angeordnet sind.
7. Wellenkupplung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (4) und das zweite Kupplungselement (5) jeweils sich in Radialrichtung nach außen erstreckende Anformungen (11, 12) aufweisen, wobei das dritte Kupplungselement (6) sich in Radialrichtung nach innen erstreckende Anformungen (13) aufweist und wobei die Anformungen (11) des ersten Kupplungselements (4) und die Anformungen (13) des dritten Kupplungselements (6) sowie die Anformungen (12) des zweiten Kupplungselements (5) und die Anformungen (13) des dritten Kupplungselements (6) jeweils dazu ausgebildet sind, zusammenzuwirken.
8. Wellenkupplung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anformungen (11) des ersten Kupplungselements (4) und die Anformungen (12) des zweiten Kupplungselements (5) jeweils in Umfangsrichtung gleichverteilt angeordnet sind und die Anformungen (13) des dritten Kupplungselements (6) korrespondierend zu den Anformungen (11) des ersten Kupplungselements (4) und den Anformungen (12) des zweiten Kupplungselements (5) in Umfangsrichtung gleichverteilt angeordnet sind.
9. Wellenkupplung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anformungen (11) des ersten Kupplungselements (4) und die Anformungen (13) des dritten Kupplungselements (6) sowie die Anformungen (12) des zweiten Kupplungselements (5) und die Anformungen (13) des dritten Kupplungselements (6) jeweils zueinander komplementäre Formschlusselemente sind.
10. Wellenkupplung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Kupplungselement (6) jeweils das erste Kupplungselement (4) und das zweite Kupplungselement (5) in Radialrichtung umschließend angeordnet ist. Wellenkupplung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (4) und das zweite Kupplungselement (5) jeweils einen Sinterwerkstoff umfassen und/oder dass das dritte Kupplungselement (6) einen Kunststoff oder einen faserverstärkten Kunststoff umfasst. Wellenkupplung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (4) und/oder das zweite Kupplungselement (5) eine Passverzahnung (17) zur drehfesten Verbindung mit der entsprechenden Welle (2, 3) aufweist. Wellenkupplung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (4) und/oder das zweite Kupplungselement (5) dazu ausgebildet ist, durch ein stirnseitig in die entsprechende Welle (2, 3) einbringbares Befestigungsmittel (16) an die entsprechende Welle (2, 3) festgelegt zu werden. Doppelritzel-Lenkgetriebe (20) mit einer Wellenkupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13. Elektromechanische Hilfskraftlenkung (60) umfassend einen Elektromotor mit einer ersten Welle (2), umfassend ein Schneckengetriebe mit einer zweiten Welle (3) und umfassend eine Wellenkupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die mit der ersten Welle (2) und der zweiten Welle (3) zur Übertragung eines Drehmoments verbunden ist.
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2740271A (en) * 1951-12-21 1956-04-03 Robert J Beler Flexible couplings
US2867102A (en) * 1956-02-13 1959-01-06 Woods T B Sons Co Flexible couplings for shafts
US3301007A (en) * 1964-03-27 1967-01-31 Metal Bellows Co Flexible torque coupling
JPS60185726U (ja) * 1984-05-22 1985-12-09 エヌ・オ−・ケ−・メグラステイツク株式会社 カツプリング
JPH0253527U (de) * 1989-08-25 1990-04-18
US20080171603A1 (en) * 2007-01-17 2008-07-17 Jonathan Andrew Kneeshaw Pronged sleeve-type flexible shaft coupling
DE102012010869A1 (de) 2011-06-20 2012-12-20 Mando Corporation Reduziereinrichtung eines elektrischen Servolenkungssystems
DE102013018436A1 (de) * 2013-11-04 2015-05-07 Thyssenkrupp Presta Ag Lenkgetriebe mit mehreren Ritzeln
JP2016112955A (ja) 2014-12-12 2016-06-23 日立オートモティブシステムズステアリング株式会社 パワーステアリング装置
DE102017216220A1 (de) * 2017-09-13 2019-03-14 Zf Friedrichshafen Ag Verstellbarer Stabilisator
EP3499070A1 (de) * 2016-08-08 2019-06-19 NSK Ltd. Verbindung für drehmomentübertragung und elektrische servolenkvorrichtung
US20200039575A1 (en) * 2018-07-31 2020-02-06 Steering Solutions Ip Holding Corporation Shaft coupling assembly

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2740271A (en) * 1951-12-21 1956-04-03 Robert J Beler Flexible couplings
US2867102A (en) * 1956-02-13 1959-01-06 Woods T B Sons Co Flexible couplings for shafts
US3301007A (en) * 1964-03-27 1967-01-31 Metal Bellows Co Flexible torque coupling
JPS60185726U (ja) * 1984-05-22 1985-12-09 エヌ・オ−・ケ−・メグラステイツク株式会社 カツプリング
JPH0253527U (de) * 1989-08-25 1990-04-18
US20080171603A1 (en) * 2007-01-17 2008-07-17 Jonathan Andrew Kneeshaw Pronged sleeve-type flexible shaft coupling
DE102012010869A1 (de) 2011-06-20 2012-12-20 Mando Corporation Reduziereinrichtung eines elektrischen Servolenkungssystems
DE102013018436A1 (de) * 2013-11-04 2015-05-07 Thyssenkrupp Presta Ag Lenkgetriebe mit mehreren Ritzeln
JP2016112955A (ja) 2014-12-12 2016-06-23 日立オートモティブシステムズステアリング株式会社 パワーステアリング装置
EP3499070A1 (de) * 2016-08-08 2019-06-19 NSK Ltd. Verbindung für drehmomentübertragung und elektrische servolenkvorrichtung
DE102017216220A1 (de) * 2017-09-13 2019-03-14 Zf Friedrichshafen Ag Verstellbarer Stabilisator
US20200039575A1 (en) * 2018-07-31 2020-02-06 Steering Solutions Ip Holding Corporation Shaft coupling assembly

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