WO2019134814A1 - Lenkgetriebe für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2019134814A1
WO2019134814A1 PCT/EP2018/085221 EP2018085221W WO2019134814A1 WO 2019134814 A1 WO2019134814 A1 WO 2019134814A1 EP 2018085221 W EP2018085221 W EP 2018085221W WO 2019134814 A1 WO2019134814 A1 WO 2019134814A1
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WO
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bearing
ring
steering gear
pivot
axis
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PCT/EP2018/085221
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jens-Uwe Hafermalz
Dennis Fuechsel
Alexander WERTZ
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • 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
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C23/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for aligning or positioning
    • F16C23/06—Ball or roller bearings
    • F16C23/08—Ball or roller bearings self-adjusting
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/06—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement by means of parts of rubber or like materials
    • F16C27/066—Ball or roller bearings
    • 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
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/22—Toothed members; Worms for transmissions with crossing shafts, especially worms, worm-gears
    • F16H55/24—Special devices for taking up backlash
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
    • F16C2326/20—Land vehicles
    • F16C2326/24—Steering systems, e.g. steering rods or columns

Definitions

  • the invention relates to a steering gear for a steering system of a motor vehicle and a steering system with such a steering gear.
  • the steering system may in particular be a power steering system.
  • the known power steering systems are based on a steering gear that the
  • Translated drive power of a hydraulic or electric steering motor and transmits, for example, the steering column.
  • Such steering gears are regularly in the form of a fferkylzgetriebes and in particular as fferradgetriebe or as a worm gear.
  • These include a gear which is directly or indirectly connected to the steering column, as well as a meshing therewith, via a shaft driven by the steering motor pinion.
  • Gear elements formed due to wear and / or due to a setting of the material in gears made of plastic. Especially with a
  • the pinion shaft is pivotally mounted about an axis which is perpendicular to the longitudinal axis of the pinion shaft and at a distance from the meshing engagement of pinion and gear, and is pressed by means of one or more spring elements against the gear , The pivoting of the pinion shaft is doing regularly in one of the two
  • This storage is referred to as a fixed bearing.
  • the storage in the region of the other end is then carried out with a defined mobility (so-called floating bearing) in order to allow the deflection associated with such a pivoting movement.
  • Fixed bearing may in particular be provided on the drive side, while the floating bearing is provided at the free end of the pinion shaft.
  • the one or more spring elements for Pressing the pinion to the gear can be integrated both in the movable bearing and in the fixed bearing.
  • Such a steering gear in which the spring force is generated for springing by means of the fixed bearing, is known for example from DE 10 2008 040 673 A1 and EP 2 836 417 B1.
  • a steering gear, in which the spring force for the springing, however, is generated in the area of the floating bearing is, for example, from
  • Pivot axis must be given in a defined minimum, the so-called basic game, to avoid the pinion shaft due to temperature-induced strains, due to changes in geometry made of plastic elements of the steering gear, in particular the gear and / or the pinion shaft, due to water absorption and as a result of To allow runout of the gear and / or the pinion shaft.
  • the basic game must be limited, since then when using the pinion shaft, a drive power is transmitted from a steering motor to the gear, the spring-loaded pinion shaft is pivoted due to the toothing forces in the direction of increasing distance from the gear until an end stop for this pivotal movement, the can be formed in particular from the floating bearing of the steering gear is reached.
  • dimensioned basic play increases in the course of use due to wear as well as due to settling, i. due to a plastic deformation due to a permanent load, the elements of the steering gear, in particular in their design made of plastics). Even production-related shape and position tolerances can lead to an increase in the basic game. This results in that when dimensioning the springing for the pinion shaft, which also takes into account a presumably given at the end of a scheduled service life of the steering gear basic game, even then should be given a sufficiently strong springing, the spring load in the new condition of the steering gear chosen so large must be that an undesirably high friction occurs in the toothing.
  • Floating sleeve with a guide element and the guide element with a holding element which is for fixed integration within a housing of the
  • Steering gear is provided, such interaction that the floating bearing sleeve in a first direction, which is radial with respect to the longitudinal axis of the floating bearing sleeve and also perpendicular to that of the fixed bearing (according to those from DE 10 2008 040 673 A1 and EP 2,836,417 B1 are formed) trained pivot axis is aligned relative to the holding element is movable when the fferritzelwelle is not loaded with a torque, while such relative movement is prevented when the fferritzelwelle with a
  • Torque is loaded by then the floating bearing sleeve in a second direction, which is also radially aligned with respect to the longitudinal axis of the floating bearing sleeve and also perpendicular to the first direction is moved relative to the holding element, whereby the guide element in a guide opening of the holding element or the
  • Screw pinion shaft is limited or prevented by the actual pivot axis. Accordingly, by the interaction of the guide element and the guide opening a clamping acting stop for the
  • Pivoting movement about the second axis over the useful life of the steering gear is substantially constant. Practically, due to the springing of the
  • the invention therefore an object of the invention to provide an improved fixed bearing for a steering gear of a motor vehicle that in particular advantageously with a floating bearing, as in the German patent application
  • An inventive steering gear for a steering system of a motor vehicle comprises at least one housing, a gear, a pinion meshing with the gear, in particular screw pinion, and a pinion shaft comprising the pinion.
  • Pinion shaft is mounted on one side of the pinion in a fixed bearing
  • the one Swivel bearing preferably a rolling bearing, particularly preferably a ball bearing
  • the pivot itself is in one
  • the fixed bearing further comprises a pivot ring which has an outer ring and an inner ring, which are connected to one another via one or more torsion bars pivotally about a defined by the torsion bars or the pivot axis, wherein the inner ring is received in the bearing sleeve and the outer ring within the housing, in particular directly or indirectly in or on the housing is stored. It is provided that the outer ring of the pivot ring is rotatably mounted about a transversely and in particular perpendicular to the pivot axis axis of rotation within the housing.
  • the pinion shaft is mounted on the other side of the pinion in a floating bearing, which comprises a pivot bearing (preferably a rolling bearing, particularly preferably a ball bearing) having an inner bearing ring in which the SSritzelwelle is received, and an outer Bearing ring in one
  • a pivot bearing preferably a rolling bearing, particularly preferably a ball bearing
  • Non-bearing sleeve integrated i.e., incorporated therein or formed by the floating bearing sleeve itself), wherein the floating bearing sleeve with a (preferably
  • the fixed integration of the retaining element in the housing of the steering gear can preferably be effected in that the holding element of the housing itself formed or directly connected to the housing (for example screwed or otherwise non-positively and / or positively and / or
  • an inventive steering gear can be advantageously combined with differently designed movable bearings.
  • the term "longitudinal axis” is understood to mean that axis of a body or of a cavity which extends along the greatest longitudinal extent of the body
  • Body / cavity runs and thereby the geometric centers of
  • the outer ring of the pivot ring itself forms two preferably cylindrical bearing pin or two preferably cylindrical bearing mounts whose coaxially aligned longitudinal axes correspond to the axis of rotation.
  • the outer ring of the pivot ring is preferably secured against rotation and
  • bearing bush of the floating bearing.
  • This bearing bush can then form two preferably cylindrical bearing journals or two preferably cylindrical bearing mounts whose coaxially aligned longitudinal axes correspond to the axis of rotation.
  • the bearing journals can furthermore preferably be rotatably received in each case within a preferably cylindrical bearing receptacle of the housing itself or one bearing journal of the housing is rotatably received in the bearing receptacles of the outer ring or the bearing bushing, whereby a structurally simple and in particular compact design for a steering gear according to the invention can be realized can.
  • an indirect (rotatable) mounting of the bearing device with respect to the axis of rotation can be provided within the housing by
  • bearing journals are each rotatably received in a bearing receptacle of another component, which in turn is preferably immovably mounted within the housing.
  • Steering gear according to the invention can be provided that the outer ring of the pivot ring and / or the bearing bush a tubular portion
  • the journals may be particularly preferably received as separate components in each case in an opening or recess of the tubular portion, which may result in an advantageous manufacturability for such an inventive steering gear.
  • the journals can be glued, welded or soldered in particular within the opening or depression of the tubular portion.
  • Anti-rotation which ensures against rotation of the bearing bush relative to the outer ring of the swivel ring, be realized in an advantageous manner by the fact that the outer ring of the swivel ring forms at least one projection which engages in a recess of the bearing bush.
  • the one or more projections of the outer ring of the swivel ring can further preferably engage in recesses of the bearing bush, which are formed (respectively) within one of the bearing journals.
  • the one- or multi-part bearing bush made of one or more plastics (preferably fiber reinforced, in particular with a fiber filling of 30% to 50%) and then in particular as an injection molding, optionally as a multi-component injection molded part , or of one or more metals, in particular light metal (s), preferably aluminum, then in particular as a die-cast part, is formed.
  • plastics preferably fiber reinforced, in particular with a fiber filling of 30% to 50%
  • metals in particular light metal (s), preferably aluminum, then in particular as a die-cast part
  • the swiveling ring can preferably be made of metal, in particular of
  • steering gear movable bearing can be formed both as a one-sided open guide channel (i.e., as a guide groove) as well as in the circumferential direction completely closed guide opening.
  • the floating bearing sleeve with the guide element (preferably directly) is connected (at least such that a relative movement in the direction of the longitudinal axis of the guide member and tilting about an axis parallel to the longitudinal axis of the floating bearing sleeve axis is prevented, preferably a completely immovable connection is provided) and a from the longitudinal axis of the floating bearing sleeve radially spaced portion of the guide element in a extending in a radial direction with respect to the longitudinal axis of the floating bearing sleeve
  • the guide element is connected to the holding element and at least one radially spaced from the longitudinal axis of the floating bearing portion of the
  • Guiding element in at least one in a radial direction with respect to the longitudinal axis of the floating bearing sleeve extending guide opening of the floating bearing sleeve (or an element connected to the floating bearing sleeve element) is guided axially movable.
  • the guide element can be immovably connected on the one hand with the holding element, in which case, as in the embodiment according to the first alternative, the tilting of the guide element in the guide opening is realized in that the guide element is connected to the holding element decentralized with respect to the longitudinal axis of the floating bearing sleeve or cooperates.
  • the guide element can also pivotable (at least about an axis, preferably parallel to the
  • Guiding opening to ensure a load of the screw pinion shaft with a torque can preferably be achieved in a steering gear according to the invention in that it is at least rotationally fixed and in particular integrally formed with the bearing sleeve for the fixed bearing of the steering gear.
  • the pivotable connection between the guide element and the holding element can be based both on a rotary joint and on an elastic deformation (for example of the guide element).
  • the longitudinal axis of the guide element preferably encompassed by a steering gear according to the invention, provision can be made for the longitudinal axis of the guide element to be radial with respect to the longitudinal axis of the guide element
  • Steering motor is driven, essentially the same size.
  • the invention also relates to a steering system which has at least one
  • steering gear and a rotationally driving connected to the pinion shaft steering motor comprises.
  • the gear of the steering gear can also be rotatably or rotationally drivingly connected to a steering shaft, in particular a steering column, the steering system.
  • the steering system according to the invention can be designed in particular as a power steering system, by means of the steering motor, a supporting torque can be generated so that one of a driver of a power steering system comprehensive motor vehicle on the steering column for steering the motor vehicle to be applied steering torque (possibly temporarily up to zero) is reduced.
  • the invention relates to a motor vehicle with a steering system according to the invention.
  • the indefinite articles (a”, “an”, “an” and “an), in particular in the patent claims and in the claims generally explaining
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an inventive steering gear according to a first embodiment
  • Fig. 2 a storage device of a fixed bearing and a pinion shaft of
  • FIG. 3 shows the bearing device and the pinion shaft according to FIG. 2 in a front view
  • Fig. 4 a pivot ring of the bearing device according to FIGS. 2 and 3 in one
  • FIG. 5 is a perspective view of a bearing device for a fixed bearing of a steering gear according to the invention according to a second
  • FIG. 6 shows the bearing device according to FIG. 5 in a view from the front
  • Fig. 1 shows the essential components of an inventive
  • Steering gear This comprises a housing 1, within which a gear 2 and a meshing with the gear 2 pinion 3 are rotatably arranged in the form of a fferritzels.
  • the pinion 3 and the pinion 3 comprehensive (screw) pinion shaft 4 are integrally formed in the form of a worm.
  • the gear 2 is fixedly mounted on an output shaft 5 of the steering gear.
  • This output shaft 5, which has a toothing for a secure rotationally fixed connection with the gear 2 in the illustrated embodiment, for example, with a trained at least in one section as a rack handlebar, whereby the rack performs a translational movement in a known manner via Radlenkhebel ( not shown) in a pivoting movement of steerable wheels (not shown) of the motor vehicle can be translated.
  • the output shaft 5 may also be a steering column of a power steering system, which is connected to a steering wheel and a steering pinion on the
  • Handlebar acts.
  • the pinion shaft 4 has a drive-side end over which this with the
  • Output shaft of a steering motor (not shown, for example, an electric or
  • Hydraulic motor is connectable.
  • the pinion shaft 4 is mounted in the housing 1 by means of a first bearing.
  • Bearing is designed as a fixed bearing 6, which allows a pivoting of the pinion shaft 4 about a pivot axis 7 (see Fig. 2 to 4).
  • This pivot axis 7 extends in FIG. 1 perpendicular to the plane of the drawing.
  • Such a pivoting causes a deflection of the drive-side end opposite end of the pinion shaft 4, which is mounted there by means of a movable bearing 8 within the housing 1.
  • This floating bearing 8 is designed so that it allows the resulting from the pivoting of the pinion shaft 4 deflection of this end of the pinion shaft 4.
  • Both the fixed bearing 6 and the movable bearing 8 each comprise a rotary bearing 9 in the form of a ball bearing.
  • inner bearing rings 10 of this pivot bearing 9 the corresponding portions of the pinion shaft 4 are supported, while outer bearing rings 11 of the pivot bearing 9 are mounted in a respective bearing device 12, 13, which are in turn received within the housing 1.
  • the storage devices 12, 13 are structurally designed so that in the case of the fixed bearing 6 u.a. the pivoting of the pinion shaft 4 about the pivot axis 7 and in the case of the movable bearing 8 allow the deflection of the free end of the pinion shaft 4.
  • the bearing device 12 of the fixed bearing 6 comprises a bearing sleeve 14 with annular cross-sections, the inner side in a first longitudinal section, the associated pivot bearing 9 and in a second longitudinal section 16 receives an inner ring 16 of a pivot ring.
  • This inner ring 16 of the pivot ring 15 and the outer bearing ring 1 1 of the pivot bearing 9 of the fixed bearing 6 are interposed an annular disc 17 secured axially supported within the fixed bearing sleeve 14, wherein the inner ring 16 of the pivot ring 15 with the interposition of the annular disc
  • the swivel ring 15 comprises, in addition to the inner ring 16, an outer ring 19.
  • This outer ring 19 is connected to the inner ring 16 via two torsion webs 20 (compare FIGS. 3 and 4).
  • the outer ring 19, the inner ring 16 and the torsion bars 20 are integrally formed from, for example, spring steel.
  • the two torsion bars 20 define the position of the pivot axis 7, about which the outer ring 19 is pivotable relative to the inner ring 16 of the pivot ring 15.
  • the torsion bars 20 of the pivot ring 15 not only allow pivoting of the outer ring 19 to the inner ring 16 and thus the pinion shaft 4 relative to the gear 2 and to the housing 1, but at the same time cause the spring force by which the pinion 3 in the toothing of the Gear 2 is pressed in order to achieve the lowest possible backlash and thus the lowest possible noise during operation of the steering gear, especially in a Komlenken.
  • Housing 1 rotatably mounted.
  • the longitudinal axes 26 of the position pins 25 thereby correspond to an axis of rotation 28 about which the outer ring 19 of the pivot ring 15 and thus the entire bearing device 12 of the fixed bearing 6 and the bearing therein
  • Pinion shaft 4 in narrow limits, which are defined by the floating bearing 8, are pivotable.
  • This rotation axis 28 intersects not only the pivot axis 7 but also the longitudinal or rotation axis 29 of the pinion shaft 4. Unlike a pivoting of the pinion shaft 4 about the pivot axis 7 pivoting about the rotation axis 28 does not lead to an elastic restoring moment.
  • Bearing bush 23 is formed of aluminum and two split along a radial plane halves, which are assembled after insertion of the outer ring 19 of the pivot ring 15 and at least by fixing the bearing pin 25 in the bearing mounts of the housing 1 are fixed in position to each other.
  • the bearing device 13 of the movable bearing 8 comprises a floating bearing sleeve 31 with an annular cross-sectional area.
  • Floating sleeve 31 is also designed as a ball bearing pivot bearing 9 is arranged, wherein the outer side of the outer bearing ring 1 1 of this pivot bearing 9 is in direct contact with the inside of the floating bearing sleeve 31. In a second longitudinal section of the floating bearing sleeve 31 and thus axially from the pivot bearing. 9
  • a retaining ring 32 is arranged, which forms a shell opening, within which one end of a guide member 33 is arranged fixed.
  • This guide element 33 extends outward from the retaining ring 32 in the radial direction, wherein it protrudes through a defined by oversize through hole in the floating bearing sleeve 30. In this case, the guide element 33 protrudes into a guide opening 34, which is formed by a holding element 35 immovably connected to the housing 1.
  • the longitudinal axis 36 of the guide element 33 is aligned radially with respect to the longitudinal axis 29 of the floating bearing sleeve 31 and thus intersects it, wherein at the same time a substantially vertical orientation is provided.
  • Guide opening 34 is aligned parallel to the longitudinal axis 36 of the guide member 33 at unloaded steering gear. Furthermore, the opening cross-section or the diameter of the guide opening 34 is defined, albeit to a lesser extent, larger than the cross-sectional area or the diameter of the portion of the guide element 33 received therein, whereby u.a. an axial displaceability of the guide element 33 within the guide opening 34 is possible. As a result of this displaceability allows the movable bearing 8 in principle pivoting of the pinion shaft 4 about the fixed bearing 6 formed by the pivot axis 7, which extends as exactly as possible perpendicular (but spaced) to the longitudinal axis 36 of the guide member 33 of the floating bearing 8.
  • Pivotility of the pinion shaft 4 structurally largely can be dimensioned accurately and is substantially independent of the state of wear of the steering gear and possibly also the subsidence of the fferritzels 3 and the gear 2, due to the design of the floating bearing 8 a
  • Pinion shaft 4 about the pivot axis 7 during operation of the steering gear through the
  • the floating bearing 8 thus causes in principle and during the entire service life of the steering gear largely or completely prevented pivoting of the pinion shaft 4 about the pivot axis 7, provided that the pinion shaft 4 is loaded during operation of the steering gear with a torque, so that a minimal
  • Geometry changes due to a water absorption in plastic elements are always compensated when the pinion shaft 4 is not loaded with a torque (ie when the steering system of the motor vehicle does not perform steering movement), because then by the floating bearing 8, a pivoting of the pinion shaft 4 about the pivot axis 7 is possible. Thereby, an undesirably high friction in particular of the toothing, which is formed between the screw pinion 3 and the gear 2, can be avoided.
  • the steering gear further comprises a connecting element 37, which the
  • Fixed bearing sleeve 14 connects to the floating bearing sleeve 31 and this is integrally formed and the same material with the bearing sleeves 14, 31.
  • the connecting element 37 is tubular with annular or part-circular cross-sections, this having a jacket opening 38 which is arranged in a central portion of the connecting element 37 and which extends over a portion of its circumference extends.
  • Connecting member 37 prevents relative rotation between the fixed bearing sleeve 14 and the floating bearing sleeve 31 about the longitudinal axes 29.
  • 5 to 8 show an alternative embodiment of a bearing device 12 for a fixed bearing 6 of a steering gear according to the invention, in particular a steering gear, as it is otherwise shown in FIG. 1.
  • the bearing device 12 in turn comprises a bearing sleeve 14, wherein within the bearing sleeve 14 a pivot bearing 9 in the form of a ball bearing, an inner ring 16 of a pivot ring 15 and a support plate 39 are arranged.
  • the inner ring 16 of the pivot ring 15 is in turn connected via two torsion bars 20, which extend through corresponding through holes 40 of the bearing sleeve 14, with an outer ring 19 of the pivot ring 15.
  • the outer ring 19 of the pivot ring 15 is cup-shaped and thus comprises a radially extending portion 41 and an axially extending, tubular portion 42 with an annular cross-section.
  • the tubular portion 42 extends from the side facing away from the pivot bearing 9 side of the radially extending portion 41 of the outer ring 16 of the pivot ring 15. In the region of the tubular portion 42, the wall of the outer ring 16 of the pivot ring 15 forms two diametrically opposed through holes, in each case one
  • Bearing pin 25 is received fixed.
  • the bearing journals 25 project beyond the outer side of the wall of the outer ring 16 of the swivel ring 15. It is provided that the trunnions 25 with these sections are designed accordingly
  • the bearing device 12 To produce the bearing device 12 according to FIGS. 5 to 8, it is provided to provide a tubular workpiece for forming the fixed bearing sleeve 14 and to form a first axial stop, specifically the abutment adjacent to the rotary bearing 9, by forming a first end section of the workpiece that this end portion projects radially inwards. Subsequently, the pivot bearing 9, the inner ring 16 of the pivot ring 15 and the support plate 39, starting from the still open, ie not yet forming an axial stop end inserted into the bearing sleeve 14.
  • a second axial stop is formed by forming the other end portion of the workpiece and thereby received within the fixed bearing sleeve 14 components, ie, the outer bearing ring 11 of the pivot bearing 9 and the entire pivot bearing 9, the Inner ring 16 of the pivot ring 15 and the entire pivot ring 15 and the support plate 39, axially secured.
  • the turn preferably integrally and further preferably formed of spring steel pivot ring 15 of the bearing device 12 of FIGS. 5 to 8 may also be prepared by a forming, for example by deep drawing, and in connection with a punching.
  • the fixation of the bearing pin 25 within the passage openings of the wall of the outer ring 19 of the pivot ring 15 is preferably selected insoluble and can in particular cohesively, for example by welding, soldering or gluing done.
  • connection variants are also possible.

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Abstract

Ein Lenkgetriebe für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, das zumindest ein Gehäuse (1), ein Zahnrad (2), ein mit dem Zahnrad (2) kämmendes Ritzel (3) und eine das Ritzel (3) umfassenden Ritzelwelle (4), aufweist, wobei die Ritzelwelle (4) auf einer Seite des Ritzels (3) in einem Festlager (6) gelagert ist, das ein Drehlager (9) umfasst, in dem die Ritzelwelle (4) aufgenommen ist und das in einer Festlagerhülse (14) aufgenommen ist, und wobei das Festlager (6) weiterhin einen Schwenkring (15) umfasst, der einen Außenring (19) sowie einen Innenring (16) aufweist, die über einen oder mehrere Torsionsstege schwenkbar um eine durch den oder die Torsionsstege definierte Schwenkachse miteinander verbunden sind, wobei der Innenring (16) in der Festlagerhülse (14) aufgenommen ist und der Außenring (19) innerhalb des Gehäuses (1) gelagert ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (19) des Schwenkrings (15) drehbar um eine quer und insbesondere senkrecht zu der Schwenkachse gelegene Drehachse (28) innerhalb des Gehäuses (1) gelagert ist.

Description

Lenkgetriebe für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs sowie ein Lenksystem mit einem solchen Lenkgetriebe. Bei dem Lenksystem kann es sich insbesondere um ein Hilfskraftlenksystem handeln.
Bei den meisten Kraftfahrzeugen werden Hilfskraftlenksysteme verbaut, die beim Lenken ein unterstützendes Drehmoment erzeugen und dadurch das von dem Fahrer auf die Lenksäule aufzubringende Lenkmoment reduzieren.
Die bekannten Hilfskraftlenksysteme basieren auf einem Lenkgetriebe, das die
Antriebsleistung eines hydraulischen oder elektrischen Lenkmotors übersetzt und auf beispielsweise die Lenksäule überträgt. Derartige Lenkgetriebe sind regelmäßig in Form eines Schraubwälzgetriebes und insbesondere als Schraubradgetriebe oder als Schneckengetriebe ausgebildet. Diese umfassen ein Zahnrad, das direkt oder indirekt mit der Lenksäule verbunden ist, sowie ein damit kämmendes, über eine Welle von dem Lenkmotor angetriebenes Ritzel.
Als problematisch bei derartigen Lenkgetrieben hat sich Getriebespiel gezeigt, das sich aufgrund von Bauteiltoleranzen, unterschiedlichen Wärmedehnungen der
Getriebeelemente, aufgrund von Verschleiß und/oder aufgrund eines Setzens des Materials bei Zahnrädern aus Kunststoff ausbildet. Insbesondere bei einem
sogenannten Wechsellenken, d.h. bei einem direkt aufeinander folgenden Lenken mit wechselnder Lenkeinschlagsrichtung, erzeugt ein solches Getriebespiel unerwünschte Geräusche, die aus dem sich abwechselnden Anlegen gegenüberliegender Flanken der Zähne von Ritzel und Zahnrad resultieren.
Bekannt ist, dieses Getriebespiel dadurch zu eliminieren, dass die Ritzelwelle schwenkbar um eine Achse, die senkrecht zur der Längsachse der Ritzelwelle und in einem Abstand zu dem Verzahnungseingriff von Ritzel und Zahnrad verläuft, gelagert ist und mittels eines oder mehrerer Federelemente gegen das Zahnrad gedrückt wird. Die Schwenkbarkeit der Ritzelwelle wird dabei regelmäßig in eine der zwei
Lagerungen, über die die Ritzelwelle endseitig gelagert ist, integriert. Diese Lagerung wird als Festlager bezeichnet. Die Lagerung im Bereich des anderen Endes ist dann mit einer definierten Beweglichkeit ausgeführt (sogenanntes Loslager), um die mit einer solchen Schwenkbewegung einhergehende Auslenkung zu ermöglichen. Das
Festlager kann insbesondere antriebsseitig vorgesehen sein, während das Loslager an dem freien Ende der Ritzelwelle vorgesehen ist. Das oder die Federelemente zum Andrücken des Ritzels an das Zahnrad können dabei sowohl in das Loslager als auch in das Festlager integriert sein.
Ein solches Lenkgetriebe, bei dem die Federkraft für die Anfederung mittels des Festlagers erzeugt wird, ist beispielsweise aus der DE 10 2008 040 673 A1 und der EP 2 836 417 B1 bekannt. Ein Lenkgetriebe, bei dem die Federkraft für die Anfederung dagegen im Bereich des Loslagers erzeugt wird, ist beispielsweise aus der
DE 10 2008 001 878 A1 bekannt.
Die Schwenkbarkeit der Ritzelwelle um die durch das Festlager definierte
Schwenkachse muss in einem definierten Mindestmaß, dem sogenannten Grundspiel, gegeben sein, um ein Ausweichen der Ritzelwelle infolge von temperaturbedingten Dehnungen, infolge von Geometrieänderungen von aus Kunststoffen ausgebildeten Elementen des Lenkgetriebes, insbesondere des Zahnrads und/oder der Ritzelwelle, aufgrund einer Wasseraufnahme sowie infolge von Rundlaufabweichungen des Zahnrads und/oder der Ritzelwelle zu ermöglichen. Gleichzeitig muss das Grundspiel begrenzt sein, da dann, wenn mittels der Ritzelwelle eine Antriebsleistung von einem Lenkmotor auf das Zahnrad übertragen wird, die federbelastete Ritzelwelle infolge der Verzahnungskräfte in Richtung einer zunehmenden Entfernung von dem Zahnrad geschwenkt wird, bis ein Endanschlag für diese Schwenkbewegung, der insbesondere von dem Loslager des Lenkgetriebes ausgebildet sein kann, erreicht ist.
Das im Rahmen der konstruktiven Auslegung eines solchen Lenkgetriebes
dimensionierte Grundspiel vergrößert sich im Laufe der Nutzung infolge von Verschleiß sowie aufgrund eines Setzens, d.h. aufgrund einer plastischen Verformung infolge einer dauerhaften Belastung, der Elemente des Lenkgetriebes, insbesondere bei deren Ausgestaltung aus Kunststoffen ). Auch fertigungsbedingte Form- und Lagetoleranzen können zu einer Vergrößerung des Grundspiels führen. Dies führt dazu, dass bei einer Dimensionierung der Anfederung für die Ritzelwelle, die auch ein voraussichtlich zum Ende einer vorgesehenen Nutzungsdauer des Lenkgetriebes gegebenes Grundspiel berücksichtigt, wobei auch dann noch eine ausreichend starke Anfederung gegeben sein soll, die Federbelastung im Neuzustand des Lenkgetriebes so groß gewählt werden muss, dass eine unerwünscht hohe Reibung in der Verzahnung auftritt.
Vorteilhaft wäre daher ein über der vorgesehenen Nutzungsdauer möglichst gleichbleibendes Grundspiel zu haben, das zudem lediglich so groß dimensioniert ist, dass die zu erwartenden Einflüsse auf das Getriebespiel, insbesondere infolge von temperaturbedingten Dehnungen, Wasseraufnahme und/oder Fertigungstoleranzen, kompensiert werden können, ohne zu einer unerwünscht hohen Reibung in der Verzahnung zu führen.
In der bislang unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2017 209 563.6 ist ein Lenkgetriebe beansprucht, bei dem dieses Ziel dadurch erreicht wird, dass das Drehlager des Loslagers in einer Loslagerhülse aufgenommen ist, wobei die
Loslagerhülse mit einem Führungselement und das Führungselement mit einem Halteelement, das zur feststehenden Integration innerhalb eines Gehäuse des
Lenkgetriebes vorgesehen ist, derart Zusammenwirken, dass die Loslagerhülse in einer ersten Richtung, die radial bezüglich der Längsachse der Loslagerhülse und zudem senkrecht bezüglich der von dem Festlager (das gemäß denjenigen, die aus der DE 10 2008 040 673 A1 und der EP 2 836 417 B1 bekannt sind, ausgebildet ist) ausgebildeten Schwenkachse ausgerichtet ist, relativ zu dem Halteelement bewegbar ist, wenn die Schraubritzelwelle nicht mit einem Drehmoment belastet ist, während eine solche Relativbewegung verhindert ist, wenn die Schraubritzelwelle mit einem
Drehmoment belastet ist, indem dann die Loslagerhülse in einer zweiten Richtung, die ebenfalls radial bezüglich der Längsachse der Loslagerhülse und zudem senkrecht zu der ersten Richtung ausgerichtet ist, relativ zu dem Halteelement bewegt wird, wodurch das Führungselement in einer Führungsöffnung des Halteelements oder der
Loslagerhülse verkantet.
Das Funktionsprinzip des Loslagers des in der deutschen Patentanmeldung
10 2017 209 563.6 beanspruchten Lenkgetriebes beruht darauf, dass infolge der Ausgestaltung des Ritzels als Schraubritzel bei der Übertragung einer Antriebsleistung, die von einem Lenkmotor auf die Schraubritzelwelle und von der Schraubritzelwelle auf das Zahnrad übertragen wird, die Schraubritzelwelle aufgrund der Verzahnungskräfte nicht nur um die eigentliche Schwenkachse des Festlagers sondern in geringem Maße auch um eine senkrecht zu dieser Schwenkachse gelegenen zweite Achse geschwenkt wird, was auf Spiel beziehungsweise eine elastische Verformbarkeit in der Lagerung der Schraubritzelwelle, insbesondere in dem Festlager, zurückzuführen ist. Dies wird mittels der besonderen Ausgestaltung des Loslagers ausgenutzt, um nach einer definierten, wenn auch relativ kleinen Auslenkung (Schwenkweg) der
Schraubritzelwelle um diese zweite Achse das Verkanten des Führungselements in der Führungsöffnung zu bewirken, wodurch dann auch ein Schwenken der
Schraubritzelwelle um die eigentliche Schwenkachse begrenzt beziehungsweise verhindert wird. Demnach wird durch das Zusammenwirken des Führungselements und der Führungsöffnung ein klemmend wirkender Anschlag für die
Schwenkbewegung der Schraubritzelwelle um die (eigentliche) Schwenkachse geschaffen, der, unabhängig von dem tatsächlichen Verschleißzustand des
Lenkgetriebes und insbesondere des Zahnrads sowie des Schraubritzels, den dieses/diese in Abhängigkeit von der Nutzungsdauer aufweisen, stets nach im
Wesentlichen derselben Schwenkbewegung um die senkrecht zu der eigentlichen Schwenkachse gelegene zweite Achse wirksam wird, wobei die Größe dieser
Schwenkbewegung um die zweite Achse über der Nutzungsdauer des Lenkgetriebes im Wesentlichen gleichbleibend ist. Praktisch kann infolge der Anfederung der
Schraubritzelwelle erreicht werden, dass der klemmend wirkende Anschlag wirksam wird, bevor die durch die Belastung der Schraubritzelwelle erzeugten Kräfte, die der Anfederung entgegenwirken, die Anfederung überkompensieren, so dass ein solches Loslager ein Schwenken der Schraubritzelwelle um die durch das Festlager definierte Schwenkachse bei und infolge der Belastung der Schraubritzelwelle mit einem
Drehmoment im Wesentlichen unmittelbar und damit vollständig verhindert.
Damit diese Funktionalität des aus der deutschen Patentanmeldung 10 2017 209 563.6 bekannten Loslagers möglichst vorteilhaft ausgenutzt werden kann, sollte die
Auslenkbarkeit der Schraubritzelwelle um die genannte zweite Achse möglichst widerstandsarm erfolgen können. Es hat sich gezeigt, dass dies durch die Kombination mit dem in der deutschen Patentanmeldung 10 2017 209 563.6 beschriebenen
Festlager nicht optimal umsetzbar ist.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Festlager für ein Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeugs anzugeben, dass insbesondere in vorteilhafter Weise mit einem Loslager, wie es in der deutschen Patentanmeldung
10 2017 209 563.6 offenbart ist, kombiniert werden kann.
Diese Aufgabe wird mittels eines Lenkgetriebes für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes sind Gegenstände der abhängigen Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
Ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs umfasst zumindest ein Gehäuse, ein Zahnrad, ein mit dem Zahnrad kämmendes Ritzel, insbesondere Schraubritzel, und eine das Ritzel umfassenden Ritzelwelle. Die
Ritzelwelle ist dabei auf einer Seite des Ritzels in einem Festlager gelagert, das ein Drehlager (vorzugsweise ein Wälzlager, besonders bevorzugt ein Kugellager) umfasst, in dem die Ritzelwelle aufgenommen ist. Das Drehlager selbst ist in einer
Festlagerhülse aufgenommen. Das Festlager umfasst weiterhin einen Schwenkring, der einen Außenring sowie einen Innenring aufweist, die über einen oder mehrere Torsionsstege schwenkbar um eine durch den oder die Torsionsstege definierte Schwenkachse miteinander verbunden sind, wobei der Innenring in der Festlagerhülse aufgenommen ist und der Außenring innerhalb des Gehäuses, insbesondere direkt oder indirekt in oder an dem Gehäuse, gelagert ist. Dabei ist vorgesehen, dass der Außenring des Schwenkrings drehbar um eine quer und insbesondere senkrecht zu der Schwenkachse gelegene Drehachse innerhalb des Gehäuses gelagert ist.
Die zusätzliche Drehbarkeit beziehungsweise Schwenkbarkeit (d.h. Drehbarkeit um weniger als 360°) der Ritzelwelle um die quer und insbesondere senkrecht zu der Schwenkachse liegende Drehachse, die durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Festlagers realisiert ist, weist insbesondere Vorteile bei einer Ausgestaltung des Lenkgetriebes auf, bei der gemäß dem aus der deutschen Patentanmeldung
10 2017 209 563.6 bekannten Lenkgetriebe die Ritzelwelle auf der anderen Seite des Ritzels in einem Loslager gelagert ist, das ein Drehlager (vorzugsweise ein Wälzlager, besonders bevorzugt ein Kugellager) umfasst, das einen inneren Lagerring, in dem die Schraubritzelwelle aufgenommen ist, und einen äußeren Lagerring, der in eine
Loslagerhülse integriert (d.h. darin aufgenommen oder von der Loslagerhülse selbst ausgebildet) ist, umfasst, wobei die Loslagerhülse mit einem (vorzugsweise
bolzenförmigen) Führungselement und das Führungselement mit einem Halteelement, das zur feststehenden Integration innerhalb des Gehäuses des Lenkgetriebes vorgesehen ist, derart Zusammenwirken, dass die Loslagerhülse in einer ersten Richtung, die radial bezüglich der Längsachse der Loslagerhülse und zudem senkrecht bezüglich der von dem Festlager ausgebildeten Schwenkachse ausgerichtet ist, relativ zu dem Halteelement bewegbar ist, wenn die Schraubritzelwelle unbelastet, d.h. nicht mit einem Drehmoment belastet ist. Eine solche Relativbewegung ist dagegen verhindert, wenn die Schraubritzelwelle mit einem Drehmoment belastet ist, weil dann die Loslagerhülse in einer zweiten Richtung, die ebenfalls radial bezüglich der
Längsachse der Loslagerhülse und zudem senkrecht zu der ersten Richtung ausgerichtet ist, relativ zu dem Halteelement bewegt wird, wodurch das
Führungselement in einer Führungsöffnung des Halteelements oder der Loslagerhülse (bzw. einem mit der Loslagerhülse verbundenen Element) verkantet. Die für ein solches Verkanten erforderliche, wenn auch nur geringe Beweglichkeit der Ritzelwelle im Bereich des Loslagers in der zweiten Richtung, die einer Schwenkbarkeit der Ritzelwelle um die von dem Festlager ausgebildete Drehachse entspricht, ist infolge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Festlagers möglichst widerstandsarm möglich, da hierfür lediglich die Lagerreibung, die in dem diese Drehachse
definierenden Drehlager bei einem solchen Schwenken auftritt, überwunden werden muss.
Die feststehende Integration des Halteelements in das Gehäuse des Lenkgetriebes kann vorzugsweise dadurch erfolgen, dass das Halteelement von dem Gehäuse selbst ausgebildet oder direkt mit dem Gehäuse verbunden (beispielsweise verschraubt oder auf andere Art und Weise kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder
stoffschlüssig verbunden) ist.
Ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe kann jedoch auch mit anders ausgestalteten Loslagern vorteilhaft kombiniert werden.
Als„Längsachse“ wird erfindungsgemäß diejenige Achse eines Körpers oder eines Hohlraums verstanden, die entlang der größten Längserstreckung des
Körpers/Hohlraums verläuft und dabei die geometrischen Mittelpunkte der
verschiedenen Querschnitte des Körpers/Hohlraums verbindet.
Gemäß einer in konstruktiver Hinsicht vorteilhaften Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes kann vorgesehen sein, dass der Außenring des Schwenkrings selbst zwei vorzugsweise zylindrische Lagerzapfen oder zwei vorzugsweise zylindrische Lageraufnahmen ausbildet, deren koaxial ausgerichtete Längsachsen der Drehachse entsprechen. Alternativ kann es auch vorteilhaft sein, dass der Außenring des Schwenkrings vorzugsweise verdrehgesichert und
insbesondere unbeweglich in einer Lagerbüchse des Loslagers aufgenommen ist. Diese Lagerbüchse kann dann zwei vorzugsweise zylindrische Lagerzapfen oder zwei vorzugsweise zylindrische Lageraufnahmen ausbildet, deren koaxial ausgerichtete Längsachsen der Drehachse entsprechen. Die Lagerzapfen können weiterhin bevorzugt jeweils innerhalb einer vorzugsweise zylindrischen Lageraufnahme des Gehäuses selbst drehbar aufgenommen sein oder es ist jeweils ein Lagerzapfen des Gehäuses in den Lageraufnahmen des Außenrings oder der Lagerbüchse drehbar aufgenommen, wodurch eine konstruktiv einfache und insbesondere kompakte Ausgestaltung für ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe realisiert werden kann. Alternativ kann jedoch auch eine indirekte (drehbare) Lagerung der Lagervorrichtung bezüglich der Drehachse innerhalb des Gehäuses vorgesehen sein, indem
beispielsweise die Lagerzapfen jeweils in einer Lageraufnahme eines sonstigen Bauteils drehbar aufgenommen sind, das wiederum vorzugsweise unbeweglich innerhalb des Gehäuses gelagert ist.
Zur Realisierung einer konstruktiv vorteilhaften Ausgestaltung eines
erfindungsgemäßen Lenkgetriebes kann vorgesehen sein, dass der Außenring des Schwenkrings und/oder die Lagerbüchse einen rohrförmigen Abschnitt
aufweist/aufweisen, von dem sich die Lagerzapfen erstrecken. Die Lagerzapfen können dabei besonders bevorzugt als separate Bauteile jeweils in einer Öffnung oder Vertiefung des rohrförmigen Abschnitts aufgenommen sein, wodurch sich eine vorteilhafte Herstellbarkeit für ein solches erfindungsgemäßes Lenkgetriebe ergeben kann. Die Lagerzapfen können dabei insbesondere innerhalb der Öffnung oder Vertiefung des rohrförmigen Abschnitts verklebt, verschweißt oder verlötet sein.
Eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes, bei der der Außenring des Schwenkrings innerhalb einer Lagerbüchse aufgenommen ist, kann eine
Verdrehsicherung, die gegen ein Verdrehen der Lagerbüchse relativ zu dem Außenring des Schwenkrings sichert, in vorteilhafter Weise dadurch realisiert werden, dass der Außenring des Schwenkrings mindestens einen Vorsprung ausbildet, der in eine Vertiefung der Lagerbüchse eingreift. Der oder die Vorsprünge des Außenrings des Schwenkrings können dabei weiterhin bevorzugt in Vertiefungen der Lagerbüchse eingreifen, die (jeweils) innerhalb eines der Lagerzapfen ausgebildet sind. Dadurch wird eine relativ große Dimensionierung des oder der Vorsprünge und der
dazugehörigen Vertiefung(en) ermöglicht, wodurch eine entsprechend vorteilhafte Verdrehsicherung zwischen dem Außenring des Schwenkrings der Lagerbüchse realisiert werden kann.
Gemäß einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes kann vorgesehen sein, dass die ein- oder mehrteilige Lagerbüchse aus einem oder mehreren Kunststoffen (vorzugsweise faserverstärkt, insbesondere mit einer Faserfüllung von 30% bis 50%) und dann insbesondere als Spritzgußteil, gegebenenfalls als Mehrkomponenten-Spritzgussteil, oder aus einem oder mehreren Metallen, insbesondere Leichtmetall(en), vorzugsweise Aluminium, dann insbesondere als Druckgussteil, ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Herstellbarkeit für das Festlager und damit für ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe insgesamt. Weiterhin kann sich eine Herstellung der Lagerbüchse aus einem oder mehreren Kunststoffen auch vorteilhaft auf das Gewicht eines entsprechenden Lenkgetriebes auswirken.
Der Schwenkring kann dagegen vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus
Federstahl, sowie weiterhin bevorzugt einstückig ausgebildet sein.
Die Führungsöffnung des bereits beschriebenen und vorzugsweise in einem
erfindungsgemäßen Lenkgetriebe vorgesehenen Loslagers kann sowohl als einseitig offener Führungskanal (d.h. als Führungsnut) als auch als in Umfangsrichtung vollständig geschlossene Führungsöffnung ausgebildet sein.
Gemäß einer insbesondere in konstruktiver Hinsicht vorteilhaften Ausgestaltung eines solchen Loslagers kann zur Erzielung der beschriebenen Funktionalität zudem vorgesehen sein, dass
- die Loslagerhülse mit dem Führungselement (vorzugsweise direkt) verbunden ist (zumindest derart, dass eine Relativbewegung in Richtung der Längsachse des Führungselements sowie ein Kippen um eine zu der Längsachse der Loslagerhülse parallele Achse verhindert ist; vorzugsweise ist eine vollständig unbewegliche Verbindung vorgesehen) und ein von der Längsachse der Loslagerhülse radial beabstandeter Abschnitt des Führungselements in einer sich in einer radialen Richtung bezüglich der Längsachse der Loslagerhülse erstreckenden
Führungsöffnung des Halteelements axial beweglich geführt ist, oder
- das Führungselement mit dem Halteelement verbunden ist und mindestens ein von der Längsachse der Loslagerhülse radial beabstandeter Abschnitt des
Führungselements in mindestens einer sich in einer radialen Richtung bezüglich der Längsachse der Loslagerhülse erstreckenden Führungsöffnung der Loslagerhülse (bzw. eines mit der Loslagerhülse verbundenen Elements) axial beweglich geführt ist. Das Führungselement kann dabei einerseits unbeweglich mit dem Halteelement verbunden sein, wobei dann, wie auch bei der Ausführung gemäß der ersten Alternative, das Verkippen des Führungselements in der Führungsöffnung dadurch realisiert wird, dass das Führungselement mit dem Halteelement dezentral bezüglich der Längsachse der Loslagerhülse verbunden ist beziehungsweise zusammenwirkt. Dadurch führt das aufgrund einer Belastung der Schraubritzelwelle mit einem Drehmoment bewirkte Schwenken um die Drehachse des Festlagers zu einer geringfügigen Rotation der Loslagerhülse oder eines Teils davon um ihre Längsachse, so dass sich dann eine Schrägstellung des Lagerbolzens innerhalb der Führungsöffnung einstellt. Das Führungselement kann andererseits auch schwenkbar (zumindest um eine Achse, die vorzugsweise parallel zu der
Längsachse der Loslagerhülse verläuft) mit dem Halteelement verbunden sein, wobei dann die Loslagerhülse zusätzlich gegen ein Drehen um ihre Längsachse gesichert sein sollte, um ein Verkanten des Lagerbolzens innerhalb der
Führungsöffnung bei einer Belastung der Schraubritzelwelle mit einem Drehmoment zu gewährleisten. Eine solche Sicherung der Loslagerhülse gegen ein Drehen um ihre Längsachse kann bei einem erfindungsgemäßen Lenkgetriebe vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass diese zumindest drehfest und insbesondere integral mit der Festlagerhülse für das Festlager des Lenkgetriebes ausgebildet ist. Die schwenkbare Verbindung zwischen dem Führungselement und dem Halteelement kann sowohl auf einem Drehgelenk als auch auf einer elastischen Deformation (beispielsweise des Führungselements) beruhen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform des vorzugsweise von einem erfindungsgemäßen Lenkgetriebe umfassten Loslagers kann vorgesehen sein, dass die Längsachse des Führungselements radial bezüglich der Längsachse der
Loslagerhülse verläuft und diese somit schneidet. Dadurch kann eine Symmetrie hinsichtlich der Realisierung eines klemmend wirkenden Anschlags und folglich eine (insbesondere minimale) Schwenkbarkeit der Ritzelwelle um die Schwenkachse erreicht werden, die für beide Drehrichtungen, mit der die Ritzelwelle von dem
Lenkmotor angetrieben wird, im Wesentlichen gleich groß ist.
Die Erfindung betrifft im Übrigen auch ein Lenksystem, das zumindest ein
erfindungsgemäßes Lenkgetriebe sowie einen drehantreibend mit der Ritzelwelle verbundenen Lenkmotor umfasst. Das Zahnrad des Lenkgetriebes kann weiterhin drehfest oder drehantreibend mit einer Lenkwelle, insbesondere einer Lenksäule, des Lenksystems verbunden sein. Das erfindungsgemäße Lenksystem kann insbesondere als Hilfskraftlenksystem ausgebildet sein, durch das mittels des Lenkmotors ein unterstützendes Drehmoment erzeugt werden kann, so dass ein von einem Fahrer eines das Hilfskraftlenksystem umfassenden Kraftfahrzeugs auf die Lenksäule für ein Lenken des Kraftfahrzeugs aufzubringendes Lenkmoment (ggf. temporär auch bis auf null) reduziert ist. Alternativ dazu besteht auch die Möglichkeit, das Lenksystem derart auszubilden, dass von dem Lenkmotor (stets) das gesamte für ein Lenken erforderliche Lenkmoment erzeugt wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Lenksystem. Die unbestimmten Artikel („ein“,„eine“,„einer“ und„eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden
Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 : einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe gemäß einer ersten Ausgestaltungsform;
Fig. 2: eine Lagervorrichtung eines Festlagers und eine Ritzelwelle des
Lenkgetriebes gemäß der Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 3: die Lagervorrichtung und die Ritzelwelle gemäß der Fig. 2 in einer Ansicht von vorne;
Fig. 4: einen Schwenkring der Lagervorrichtung gemäß den Fig. 2 und 3 in einer
Ansicht von vorne;
Fig. 5: in einer perspektivischen Darstellung eine Lagervorrichtung für ein Festlager eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes gemäß einer zweiten
Ausgestaltungsform;
Fig. 6: die Lagervorrichtung gemäß der Fig. 5 in einer Ansicht von vorne;
Fig. 7: einen Längsschnitt durch die Lagervorrichtung entlang der Schnittebene
VII - VII in der Fig. 6; und
Fig. 8: einen Längsschnitt durch die Lagervorrichtung entlang der Schnittebene
VIII - VIII in der Fig. 6.
Die Fig. 1 zeigt die wesentlichen Bestandteile eines erfindungsgemäßen
Lenkgetriebes. Dieses umfasst ein Gehäuse 1 , innerhalb dessen ein Zahnrad 2 sowie ein mit dem Zahnrad 2 kämmendes Ritzel 3 in Form eines Schraubritzels drehbar angeordnet sind. Das Ritzel 3 und eine das Ritzel 3 umfassende (Schraub-)Ritzelwelle 4 sind in Form einer Schnecke integral ausgebildet. Das Zahnrad 2 ist fest auf einer Abtriebswelle 5 des Lenkgetriebes befestigt. Diese Abtriebswelle 5, die in dem gezeigten Ausgestaltungsbeispiel eine Verzahnung für eine sichere drehfeste Verbindung mit dem Zahnrad 2 aufweist, kann beispielsweise mit einer zumindest in einem Abschnitt als Zahnstange ausgebildeten Lenkstange kämmen, wodurch die Zahnstange eine Translationsbewegung durchführt, die in bekannter Weise über Radlenkhebel (nicht dargestellt) in eine Schwenkbewegung lenkbarer Räder (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs übersetzt werden kann. Bei der Abtriebswelle 5 kann es sich aber auch um eine Lenksäule eines Hilfskraftlenksystems handeln, die mit einem Lenkrad verbunden ist und über ein Lenkritzel auf die
Lenkstange wirkt.
Die Ritzelwelle 4 weist ein antriebsseitiges Ende auf, über das diese mit der
Abtriebswelle eines Lenkmotors (nicht dargestellt; z.B. ein Elektro- oder
Hydraulikmotor) verbindbar ist. Im Bereich dieses antriebsseitigen Endes ist die Ritzelwelle 4 mittels einer ersten Lagerung in dem Gehäuse 1 gelagert. Diese
Lagerung ist als Festlager 6 ausgebildet, das ein Verschwenken der Ritzelwelle 4 um eine Schwenkachse 7 (vgl. Fig. 2 bis 4) zulässt. Diese Schwenkachse 7 verläuft dabei in der Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene. Ein solches Verschwenken bewirkt ein Auslenken des dem antriebsseitigen Ende gegenüberliegenden Endes der Ritzelwelle 4, die dort mittels eines Loslagers 8 innerhalb des Gehäuses 1 gelagert ist. Dieses Loslager 8 ist so ausgebildet, dass es die sich aus dem Verschwenken der Ritzelwelle 4 ergebende Auslenkung dieses Endes der Ritzelwelle 4 zulässt.
Sowohl das Festlager 6 als auch das Loslager 8 umfassen jeweils ein Drehlager 9 in Form eines Kugellagers. In inneren Lagerringen 10 dieser Drehlager 9 sind die entsprechenden Abschnitte der Ritzelwelle 4 gelagert, während äußere Lagerringe 11 der Drehlager 9 in jeweils einer Lagervorrichtung 12, 13 gelagert sind, die wiederum innerhalb des Gehäuses 1 aufgenommen sind. Die Lagervorrichtungen 12, 13 sind konstruktiv so ausgebildet, dass diese im Fall des Festlagers 6 u.a. das Verschwenken der Ritzelwelle 4 um die Schwenkachse 7 und im Fall des Loslagers 8 das Auslenken des freien Endes der Ritzelwelle 4 ermöglichen.
Hierzu umfasst die Lagervorrichtung 12 des Festlagers 6 eine Festlagerhülse 14 mit kreisringförmigen Querschnitten, die innenseitig in einem ersten Längsabschnitt das dazugehörige Drehlager 9 und in einem zweiten Längsabschnitt einen Innenring 16 eines Schwenkrings 15 aufnimmt. Dieser Innenring 16 des Schwenkrings 15 und der äußere Lagerring 1 1 des Drehlagers 9 des Festlagers 6 sind unter Zwischenschaltung einer Ringscheibe 17 axial gesichert innerhalb der Festlagerhülse 14 gelagert, wobei sich der Innenring 16 des Schwenkrings 15 unter Zwischenschaltung der Ringscheibe
17 einerseits an dem äußeren Lagerring 1 1 des Drehlagers 9 und andererseits an einem ersten, umlaufenden Absatz, der von einer ringförmigen, an dem
entsprechenden Ende der Festlagerhülse 14 axial anliegenden Anschlagringscheibe
18 ausgebildet ist, abstützt. In gleicher weise ist die von dem Innenring 16 des Schwenkrings 15 distal gelegene Seite des äußeren Lagerrings 1 1 des Drehlagers 9 an einem zweiten, umlaufenden Absatz, der von der Festlagerhülse 14 an dem entsprechenden axialen Ende ausgebildet ist, abgestützt.
Der Schwenkring 15 umfasst neben dem Innenring 16 noch einen Außenring 19.
Dieser Außenring 19 ist über zwei Torsionsstege 20 (vgl. Fig. 3 und 4) mit dem Innenring 16 verbunden. Der Außenring 19, der Innenring 16 und die Torsionsstege 20 sind einstückig aus beispielsweise Federstahl ausgebildet.
Die zwei Torsionsstege 20 definieren die Lage der Schwenkachse 7, um die der Außenring 19 relativ zu dem Innenring 16 des Schwenkrings 15 verschwenkbar ist. Die Torsionsstege 20 des Schwenkrings 15 ermöglichen dabei nicht nur ein Verschwenken des Außenrings 19 zu dem Innenring 16 und damit der Ritzelwelle 4 relativ zu dem Zahnrad 2 beziehungsweise zu dem Gehäuse 1 , sondern bewirken gleichzeitig diejenige Federkraft, durch die das Ritzel 3 in die Verzahnung des Zahnrads 2 gedrückt wird, um ein möglichst geringes Getriebespiel und damit eine möglichst geringe Geräuschentwicklung im Betrieb des Lenkgetriebes, insbesondere bei einem Wechsellenken, zu erreichen. Diese Federkraft ergibt sich daraus, dass bei der Montage des Lenkgetriebes die Ritzelwelle 4 soweit infolge eines Kontakts mit dem Zahnrad 2 ausgelenkt wird, dass sich eine ausreichende Verdrillung der Torsionsstege 20 ergibt, wodurch die elastischen Rückstellmomente, die aus dieser Verdrillung der Torsionsstege 20 resultieren, der Auslenkung der Ritzelwelle 4 entgegenwirken und diese somit gegen das Zahnrad 2 beaufschlagen.
Eine axiale Lagesicherung des inneren Lagerrings 10 des Drehlagers 9 des Festlagers 6 auf der Ritzelwelle 4 ebenso wie der innerhalb der Festlagerhülse 14 angeordneten Komponenten erfolgt unter Zwischenschaltung eines an dem inneren Lagerring 10 anliegenden Druckstücks 21 mittels einer Schraube 22, die in ein Innengewinde, das in das antriebsseitige Ende der Ritzelwelle 4 integriert ist, eingeschraubt ist. Eine Lagerung des Außenrings 19 des Schwenkrings 15 und damit der gesamten Lagervorrichtung 12 des Festlagers 6 innerhalb des Gehäuses 1 erfolgt mittels einer Lagerbüchse 23, die einen ringförmigen Abschnitt 24, in den der Außenring 19 des Schwenkrings 15 eingebettet ist, sowie zwei sich diametral gegenüberliegend von dem ringförmigen Abschnitt 24 erstreckende Lagerzapfen 25 umfasst. Die zylindrischen Lagerzapfen 25, deren Längsachsen 26 senkrecht bezüglich der Schwenkachse 7 ausgerichtet sind und die diese schneiden, sind in dazu passend, d.h. mit einem minimalen Übermaß, dimensionierten, zylindrischen Lageraufnahmen 27 des
Gehäuses 1 drehbar gelagert. Die Längsachsen 26 der Lagezapfen 25 entsprechen dadurch einer Drehachse 28, um die der Außenring 19 des Schwenkrings 15 und damit die gesamte Lagervorrichtung 12 des Festlagers 6 sowie die darin gelagerte
Ritzelwelle 4 in eng gesetzten Grenzen, die durch das Loslager 8 definiert werden, schwenkbar sind. Diese Drehachse 28 schneidet dabei nicht nur die Schwenkachse 7 sondern zusätzlich auch die Längs- beziehungsweise Rotationachse 29 der Ritzelwelle 4. Anders als bei einem Schwenken der Ritzelwelle 4 um die Schwenkachse 7 führt ein Schwenken um die Drehachse 28 jedoch nicht zu einem elastischen Rückstellmoment.
Wie es sich insbesondere aus den Fig. 1 und 4 ergibt, erstrecken sich von dem
Außenring 19 des Schwenkrings 15 in diametraler Anordnung zwei in etwa rechteckige Vorsprünge 30, die sich jeweils bis in eine der von der Lagerbüchse 23 ausgebildeten Lagerzapfen 25 erstrecken und dort in eine entsprechende ausgebildete Vertiefung eingreifen, wobei diese in das Material der Lagerzapfen 25 eingebettet sind. Die Lagerzapfen 25 beziehungsweise die gesamte Lagerbüchse 23 ist aus einem
Kunststoff ausgebildet, wobei für eine Herstellung der Lagervorrichtung 12 u.a.
vorgesehen sein kann, dass der Außenring 19 des Schwenkrings 15 mittels des für die Ausbildung der Lagerbüchse 23 vorgesehenen Kunststoffs im Rahmen eines
Spritzgussprozesses umspritzt wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die
Lagerbüchse 23 aus Aluminium und aus zwei entlang einer radialen Ebene geteilten Hälften ausgebildet ist, die nach dem Einsetzen des Außenrings 19 des Schwenkrings 15 zusammengesetzt werden und zumindest durch die Aufnahme der Lagerzapfen 25 in den Lageraufnahmen des Gehäuses 1 zueinander lagefixiert sind. Durch das Eingreifen der Vorsprünge 30 des Außenrings 19 des Schwenkrings 15 in die
Vertiefungen in den Lagerzapfen 25 der Lagerbüchse 23 wird eine Verdrehsicherung ausgebildet, durch die ein relatives Verdrehen zwischen dem Schwenkring 15 und der Lagerbüchse 23 verhindert ist. Die Lagervorrichtung 13 des Loslagers 8 umfasst eine Loslagerhülse 31 mit einer kreisringförmigen Querschnittsfläche. Innerhalb eines Längsabschnitts der
Loslagerhülse 31 ist ein ebenfalls als Kugellager ausgebildetes Drehlager 9 angeordnet, wobei die Außenseite des äußeren Lagerrings 1 1 dieses Drehlagers 9 im direkten Kontakt mit der Innenseite der Loslagerhülse 31 steht. In einem zweiten Längsabschnitt der Loslagerhülse 31 und somit axial von dem Drehlager 9
beabstandet ist innerhalb der Loslagerhülse 31 ein Haltering 32 angeordnet, der eine Mantelöffnung ausbildet, innerhalb der ein Ende eines Führungselements 33 fixiert angeordnet ist. Dieses Führungselement 33 erstreckt sich ausgehend von dem Haltering 32 in radialer Richtung nach außen, wobei es durch eine mit definiertem Übermaß dimensionierte Durchgangsöffnung in der Loslagerhülse 30 ragt. Das Führungselement 33 ragt dabei bis in eine Führungsöffnung 34, die von einem mit dem Gehäuse 1 unbeweglich verbundenen Halteelement 35 ausgebildet ist. Die
Längsachse 36 des Führungselements 33 ist radial bezüglich der Längsachse 29 der Loslagerhülse 31 ausgerichtet und schneidet diese somit, wobei gleichzeitig eine im Wesentlichen senkrechte Ausrichtung vorgesehen ist. Die Längsachse der einen kreisförmigen Öffnungsquerschnitt aufweisenden und folglich zylindrischen
Führungsöffnung 34 ist bei unbelastetem Lenkgetriebe parallel zu der Längsachse 36 des Führungselements 33 ausgerichtet. Weiterhin ist der Öffnungsquerschnitt beziehungsweise der Durchmesser der Führungsöffnung 34 definiert, wenn auch in einem nur geringen Maße, größer als die Querschnittsfläche beziehungsweise der Durchmesser des darin aufgenommenen Abschnitts des Führungselements 33 ausgelegt, wodurch u.a. eine axiale Verschiebbarkeit des Führungselements 33 innerhalb der Führungsöffnung 34 möglich ist. Infolge dieser Verschiebbarkeit ermöglicht das Loslager 8 grundsätzlich ein Schwenken der Ritzelwelle 4 um die von dem Festlager 6 ausgebildete Schwenkachse 7, die möglichst exakt senkrecht (jedoch beabstandet) zu der Längsachse 36 des Führungselements 33 des Loslagers 8 verläuft.
Wird die Ritzelwelle 4 im Betrieb des Lenkgetriebes in einer der zwei möglichen Drehrichtungen mittels des Lenkmotors rotierend angetrieben, führt dies aufgrund der Verzahnungskräfte nicht nur zu Kräften, die ein Schwenken der Ritzelwelle 4 (in der Fig. 1 nach oben) unter zunehmender elastischer Vorspannung der Torsionsstege 20 des Festlagers 6 um die von diesen ausgebildete Schwenkachse 7 bewirken würden, sondern auch zu einem geringfügigen Schwenken um die Drehachse 28. Diese Schwenkbewegung wird von der Schraubritzelwelle 4 auf das Drehlager 9 des Loslagers 8 und von diesem auf die Loslagerhülse 31 übertragen und führt bereits nach einer sehr kurzen diesbezüglichen Auslenkung zu einem Kontakt des
Führungselements 33 mit der Wandung der Führungsöffnung 34. Infolge der nur einseitigen und exzentrischen Abstützung der Loslagerhülse 31 mittels des an die Wandung der Führungsöffnung 34 anstoßenden Führungselements 33 führt ein weitergehendes Schwenken der Schraubritzelwelle 4 um die Drehachse 28 dann zu einer geringfügigen Verdrehung des Halterings 32 mit dem daran befestigten
Führungselement 33 innerhalb der Loslagerhülse 31 , wodurch das Führungselement 33 innerhalb der Führungsöffnung 34 verkannt. Sobald dieses Verkanten erfolgt ist, verhindert das Loslager 8 nicht nur ein weitergehendes Schwenken der Ritzelwelle 4 um die Drehachse 28 sondern auch um die Schwenkachse 7, so dass für die entsprechende Schwenkbewegung der Ritzelwelle 4 ein Endanschlag ausgebildet ist. Dieser Endanschlag für ein Schwenken der Ritzelwelle 4 um die Schwenkachse 7 hängt somit direkt davon ab, wie weit ein Schwenken der Schraubritzelwelle 4 um die zu der Schwenkachse 7 senkrecht gelegene Drehachse 28 möglich ist, bevor das Führungselement 33 innerhalb der Führungsöffnung 34 verkanntet. Da diese
Schwenkbarkeit der Ritzelwelle 4 konstruktiv weitestgehend exakt dimensioniert werden kann und im Wesentlichen unabhängig von dem Verschleißzustand des Lenkgetriebes und gegebenenfalls auch dem Setzungszustand des Schraubritzels 3 sowie des Zahnrads 2 ist, wird infolge der Ausgestaltung des Loslagers 8 eine
Begrenzung für ein Schwenken der Ritzelwelle 4 um die Schwenkachse 7 realisiert, die bei einer Belastung der Schraubritzelwelle 4 mittels eines Drehmoments, d.h. im Betrieb des Lenkgetriebes, ebenfalls unabhängig von diesem Verschleiß- und gegebenenfalls auch Setzungszustand ist und insbesondere unmittelbar wirksam ist, wenn die Ritzelwelle 4 mittels eines Drehmoments belastet wird, beziehungsweise wirksam wird, bevor die durch die Belastung der Schraubritzelwelle 4 erzeugten Kräfte die entgegengesetzten Kräfte, die sich aus der Anfederung mittels des Festlagers 6 ergeben, überkompensieren, so dass ein dadurch bewirktes Schwenken der
Ritzelwelle 4 um die Schwenkachse 7 im Betrieb des Lenkgetriebes durch das
Loslager 8 verhindert ist.
Das Loslager 8 bewirkt somit prinzipiell und während der gesamten Nutzungsdauer des Lenkgetriebes eine weitestgehend oder vollständig verhinderte Schwenkbarkeit der Ritzelwelle 4 um die Schwenkachse 7, sofern die Ritzelwelle 4 im Betrieb des Lenkgetriebes mit einem Drehmoment belastet ist, so dass sich ein minimales
Grundspiel beziehungsweise diesbezüglich eine weitestgehende Spielfreiheit einstellt. Dies ermöglicht wiederum, dass auch mit einer relativ schwachen Vorspannung (Torsion) der Torsionsstege 20 des Festlagers 6 eine ausreichende Anfederung der Ritzelwelle 4 gegen das Zahnrad 2 gewährleistet werden kann, wodurch ein
ungewolltes Geräuschverhalten, insbesondere bei einem Wechsellenken, vermieden werden kann. Gleichzeitig können temperaturbedingte Dehnungen und
Geometrieänderungen aufgrund einer Wasseraufnahme bei Elementen aus Kunststoff immer dann ausgeglichen werden, wenn die Ritzelwelle 4 gerade nicht mit einem Drehmoment belastet wird (d.h. wenn das Lenksystem des Kraftfahrzeugs keine Lenkbewegung durchführt), weil dann durch das Loslager 8 eine Schwenkbarkeit der Ritzelwelle 4 um die Schwenkachse 7 möglich ist. Dadurch kann eine unerwünscht hohe Reibung in insbesondere der Verzahnung, die zwischen dem Schraubritzel 3 und dem Zahnrad 2 ausgebildet ist, vermieden werden.
Das Lenkgetriebe umfasst weiterhin ein Verbindungselement 37, das die
Festlagerhülse 14 mit der Loslagerhülse 31 verbindet und hierzu einstückig und materialeinheitlich mit den Lagerhülsen 14, 31 ausgebildet ist. Wie es sich aus den Fig. 1 und 2 ergibt, ist das Verbindungselement 37 rohrförmig mit kreisringförmigen oder teilkreisringförmigen Querschnitten ausgebildet, wobei dieses eine Mantelöffnung 38 aufweist, die in einem mittigen Abschnitt des Verbindungselements 37 angeordnet ist und die sich über einen Abschnitt von dessen Umfang erstreckt. Durch diese
Mantelöffnung 38 kann ein Abschnitt des Zahnrads 2 in das von dem
Verbindungselement 37 begrenzte und die Ritzelwelle 4 in dem u.a. das Ritzel 3 ausbildenden Abschnitt aufnehmende Innenvolumen ragen, um einen Eingriff der Verzahnungen des Zahnrads 2 und des Ritzels 3 zu ermöglichen.
Mittels des Verbindungselements 37 wird zum einen bewirkt, dass die elastischen Rückstellmomente, die aus der Torsion der Torsionsstege 20 des Schwenkrings 15 des Festlagers 6 resultieren, nicht ausschließlich über das Drehlager 9 des Festlagers 6 auf die Ritzelwelle 4 übertragen werden, was mit einer relativ hohen Kippbelastung dieses Drehlagers 9 verbunden wäre. Vielmehr werden diese elastischen
Rückstellmomente primär über die Festlagerhülse 14 des Festlagers 6 und das damit integral verbundene Verbindungselement 37 sowie über die Loslagerhülse 31 auf das Drehlager 9 des Loslagers 8 übertragen. Zum anderen wird durch das
Verbindungselement 37 ein relatives Verdrehen zwischen der Festlagerhülse 14 und der Loslagerhülse 31 um deren Längsachsen 29 verhindert. Die Fig. 5 bis 8 zeigen eine alternative Ausgestaltungsform einer Lagervorrichtung 12 für ein Festlager 6 eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes, insbesondere eines Lenkgetriebes, wie es im Übrigen in der Fig. 1 dargestellt ist.
Die Lagervorrichtung 12 gemäß den Fig. 5 bis 8 umfasst wiederum eine Festlagerhülse 14, wobei innerhalb der Festlagerhülse 14 ein Drehlager 9 in Form eines Kugellagers, ein Innenring 16 eines Schwenkrings 15 sowie eine Stützscheibe 39 angeordnet sind. Der Innenring 16 des Schwenkrings 15 ist wiederum über zwei Torsionsstege 20, die sich durch entsprechende Durchgangsöffnungen 40 der Festlagerhülse 14 erstrecken, mit einem Außenring 19 des Schwenkrings 15 verbunden. Der Außenring 19 des Schwenkrings 15 ist topfförmig ausgebildet und umfasst demnach einen radial verlaufenden Abschnitt 41 sowie einen axial verlaufenden, rohrförmigen Abschnitt 42 mit kreisringförmigem Querschnitt. Der rohrförmige Abschnitt 42 erstreckt sich dabei ausgehend von der von dem Drehlager 9 abgewandten Seite des radial verlaufenden Abschnitts 41 des Außenrings 16 des Schwenkrings 15. Im Bereich des rohrförmigen Abschnitts 42 bildet die Wandung des Außenrings 16 des Schwenkrings 15 zwei sich diametral gegenüberliegende Durchgangsöffnungen aus, in denen jeweils ein
Lagerzapfen 25 fixiert aufgenommen ist. Die Lagerzapfen 25 überragen dabei e die Außenseite der Wandung des Außenrings 16 des Schwenkrings 15. Es ist vorgesehen, dass die Lagerzapfen 25 mit diesen Abschnitten in entsprechend ausgebildete
Lageraufnahmen 27 eines Gehäuses 1 des Lenkgetriebes eingreifen, um die
Drehbarkeit der Lagervorrichtung 12 bezüglich einer Drehachse 28, die senkrecht zu der Schwenkachse 7 angeordnet ist, zu gewährleisten, wie dies in entsprechender Weise für das Lenkgetriebe gemäß den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist.
Zur Herstellung der Lagervorrichtung 12 gemäß dem Fig. 5 bis 8 ist vorgesehen, ein rohrförmiges Werkstück zur Ausbildung der Festlagerhülse 14 bereitzustellen und einen ersten axialen Anschlag, konkret den zu dem Drehlager 9 benachbart gelegenen Anschlag, durch Umformen eines ersten Endabschnitts des Werkstücks auszubilden, so dass dieser Endabschnitt radial nach innen ragt. Anschließend wird das Drehlager 9, der Innenring 16 des Schwenkrings 15 sowie die Stützscheibe 39 ausgehend von dem noch offenen, d.h. noch keinen axialen Anschlag ausbildenden Ende in die Festlagerhülse 14 eingesetzt. Daraufhin wird ein zweiter axialer Anschlag durch Umformen des anderen Endabschnitts des Werkstücks ausgebildet und dadurch die innerhalb der Festlagerhülse 14 aufgenommenen Komponenten, d.h. der äußere Lagerring 11 des Drehlagers 9 beziehungsweise das gesamte Drehlager 9, der Innenring 16 des Schwenkrings 15 beziehungsweise der gesamte Schwenkring 15 sowie die Stützscheibe 39, axial lagegesichert.
Der wiederum vorzugsweise einstückig und weiterhin bevorzugt aus Federstahl ausgebildete Schwenkring 15 der Lagervorrichtung 12 gemäß den Fig. 5 bis 8 kann ebenfalls durch ein Umformen, beispielsweise durch ein Tiefziehen, und in Verbindung mit einem Stanzen hergestellt worden sein.
Die Fixierung der Lagerzapfen 25 innerhalb der Durchgangsöffnungen der Wandung des Außenrings 19 des Schwenkrings 15 ist vorzugsweise unlösbar gewählt und kann insbesondere stoffschlüssig, beispielsweise durch Verschweißen, Verlöten oder Verkleben, erfolgen. Kraftschlüssige (z.B. mittels einer Presspassung) und
formschlüssige (z.B. mittels einer Verschraubung), dann gegebenenfalls auch lösbare, Verbindungvarianten sind ebenfalls möglich.
Bezuqszeichenliste
1 Gehäuse
2 Zahnrad
3 Schraubritzel
4 Schraubritzelwelle
5 Abtriebswelle
6 Festlager
7 Schwenkachse
8 Loslager
9 Drehlager
10 innerer Lagerring eines Drehlagers
1 1 äußerer Lagerring eines Drehlagers
12 Lagervorrichtung des Festlagers
13 Lagervorrichtung des Loslagers
14 Festlagerhülse
15 Schwenkring
16 Innenring des Schwenkrings
17 Ringscheibe
18 Anschlagringscheibe
19 Außenring des Schwenkrings
20 Torsionssteg
21 Druckstück
22 Schraube
23 Lagerbüchse
24 ringförmiger Abschnitt der Lagerbüchse
25 Lagerzapfen
26 Längsachse eines Lagerzapfens
27 Lageraufnahme des Gehäuses
28 Drehachse
29 Längsachse der Ritzelwelle / der Lagerhülsen
30 Vorsprung des Außenrings des Schwenkrings
31 Loslagerhülse
32 Haltering
33 Führungselement
34 Führungsöffnung Halteelement
Längsachse des Führungselement
Verbindungselement
Mantelöffnung des Verbindungselements
Stützscheibe
Durchgangsöffnung der Festlagerhülse
radial verlaufenden Abschnitt des Außenrings des Schwenkrings
axial verlaufender, rohrförmiger Abschnitt des Außenrings des Schwenkrings

Claims

Patentansprüche:
1. Lenkgetriebe für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit
- einem Gehäuse (1 ),
- einem Zahnrad (2),
- einem mit dem Zahnrad (2) kämmenden Ritzel (3) und
- einer das Ritzel (3) umfassenden Ritzelwelle (4),
wobei die Ritzelwelle (4) auf einer Seite des Ritzels (3) in einem Festlager (6) gelagert ist, das ein Drehlager (9) umfasst, in dem die Ritzelwelle (4) aufgenommen ist und das in einer Festlagerhülse (14) aufgenommen ist, und wobei das Festlager (6) weiterhin einen Schwenkring (15) umfasst, der einen Außenring (19) sowie einen Innenring (16) aufweist, die über einen oder mehrere Torsionsstege (20) schwenkbar um eine durch den oder die
Torsionsstege (20) definierte Schwenkachse (7) miteinander verbunden sind, wobei der Innenring (16) in der Festlagerhülse (14) aufgenommen ist und der Außenring (19) innerhalb des Gehäuses (1 ) gelagert ist, dadurch
gekennzeichnet, dass der Außenring (19) des Schwenkrings (15) drehbar um eine quer zu der Schwenkachse (7) gelegene Drehachse (28) innerhalb des Gehäuses (1 ) gelagert ist.
2. Lenkgetriebe gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Außenring (19) des Schwenkrings (15) zwei Lagerzapfen (25) oder
Lageraufnahmen aufweist, deren koaxiale Längsachsen (26) der Drehachse (28) entsprechen.
3. Lenkgetriebe gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Außenring (19) des Schwenkrings (15) in einer Lagerbüchse (23)
aufgenommen ist, die zwei Lagerzapfen (25) oder Lageraufnahmen aufweist, deren koaxiale Längsachsen (26) der Drehachse (28) entsprechen.
4. Lenkgetriebe gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerzapfen (25) jeweils innerhalb einer Lageraufnahme des Gehäuses (1 ) oder jeweils ein Lagerzapfen des Gehäuses (1 ) in den Lageraufnahmen drehbar aufgenommen sind.
5. Lenkgetriebe gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (19) des Schwenkrings (15) und/oder die Lagerbüchse (23) einen rohrförmigen Abschnitt (42) aufweist, an dem die Lagerzapfen (25) oder Lageraufnahmen angeordnet sind.
6. Lenkgetriebe gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Lagerzapfen (25) als separate Bauteile jeweils in einer Öffnung oder Vertiefung des rohrförmigen Abschnitts (42) aufgenommen sind.
7. Lenkgetriebe gemäß Anspruch 3 oder einem der von Anspruch 3 abhängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (19) des
Schwenkrings (15) einen Vorsprung (30) ausbildet, der derart in eine Vertiefung der Lagerbüchse (23) eingreift, dass eine Verdrehsicherung zwischen dem Außenring (19) des Schwenkrings (15) und der Lagerbüchse (23) bezüglich einer Relativrotation um die Rotationsachse des Drehlagers (9) des Festlagers
(6) auszubilden.
8. Lenkgetriebe gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Vorsprung (30) des Außenrings (19) des Schwenkrings (15) bis in einen der Lagerzapfen (25) erstreckt.
9. Lenkgetriebe gemäß Anspruch 3 oder einem der von Anspruch 3 abhängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbüchse (23) aus
Kunststoff oder Metall ausgebildet ist.
10. Lenkgetriebe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ritzelwelle (4) auf der anderen Seite des Ritzels (3) in einem Loslager (8) gelagert ist, das ein Drehlager (9) umfasst, das einen inneren Lagerring (10), in dem die Schraubritzelwelle aufgenommen ist, und einen äußeren Lagerring (1 1 ), der in eine Loslagerhülse (31 ) integriert ist, umfasst, wobei die Loslagerhülse (31 ) mit einem Führungselement (33) und das Führungselement (33) mit einem Halteelement (35), das zur feststehenden Integration innerhalb des Gehäuses (1 ) des Lenkgetriebes vorgesehen ist, derart Zusammenwirken, dass die Loslagerhülse (31 ) in einer ersten Richtung, die radial bezüglich der Längsachse (29) der Loslagerhülse (31 ) und zudem senkrecht bezüglich der von dem Festlager (6) ausgebildeten Schwenkachse
(7) ausgerichtet ist, relativ zu dem Halteelement (35) bewegbar ist, wenn die Ritzelwelle (4) nicht mit einem Drehmoment belastet ist, während eine solche Relativbewegung verhindert ist, wenn die Ritzelwelle (4) mit einem
Drehmoment belastet ist, indem dann die Loslagerhülse (31 ) in einer zweiten Richtung, die ebenfalls radial bezüglich der Längsachse (29) der Loslagerhülse (31 ) und zudem senkrecht zu der ersten Richtung ausgerichtet ist, relativ zu dem Halteelement (35) bewegt wird, wodurch das Führungselement (33) in einer Führungsöffnung (34) des Halteelements (35) oder der Loslagerhülse (31 ) verkantet.
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