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Die Erfindung betrifft ein Servogetriebe für eine Hilfskraftlenkung, eine solche Hilfskraftlenkung und ein Kugellager, das in einem Servogetriebe zur Anwendung kommt.
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Hilfskraftlenkungen, wie bspw. elektrische Lenkvorrichtungen, weisen eine Eingangswelle auf, die mit einem Lenkhandrad in Wirkverbindung steht und die zur Übertragung eines für das Lenken von angelenkten Rädern erforderlichen Drehmoments dient. Eine solche elektrische Lenkvorrichtung ist bspw. aus der Druckschrift
EP 1 339 596 B1 bekannt.
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In Servogetrieben werden sogenannte Schneckengetriebe eingesetzt mit einer Schneckenwelle, die in einem Lager gelagert ist. Als Lager kommen bspw. Kugellager zum Einsatz.
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Es sind Kugellager bekannt, die eine unterschiedliche radiale Lagerluft (Betriebsspiel) haben. Ein größeres Betriebsspiel ist notwendig, wenn beispielsweise ein Fluchtungsfehler vorliegt, der Temperaturbereich groß ist, eine große Wellendurchbiegung vorhanden ist oder ähnliches. Dazu wird die Laufbahn innen in den Außenring mit konstantem Abstand zur Außenfläche geschliffen bzw. außen in den Innenring mit konstantem Abstand zur Innenfläche. Die Laufbahnen der Kugeln haben durch diese Herstellung eine konzentrische Lage zum Außendurchmesser bzw. zum Innendurchmesser des Kugellagers. Durch die Wahl der Kugeldurchmesser wird die Lagerluft eingestellt.
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Aus der Druckschrift
WO 2008/053226 A1 ist ein Servolenksystem mit einem Motor bekannt, der mit dem Lenksystem betriebsfähig gekoppelt ist. Hierzu ist eine Schneckenwelle vorgesehen, die in einem Kugellager gelagert ist. Es ist weiterhin eine Vorspanneinrichtung beschrieben, die an einer von dem Kugellager entfernten Stelle auf die Schneckenwelle wirkt, um die Schnecke in Eingriff mit einem Zahnrad zu drängen. Das Kugellager hat innert Freiräume und lagert die Schneckenwelle derart, dass diese aufgrund eines Maßes an freiem Axialspiel schwenken kann. Das Kugellager umfasst einen inneren Laufring mit einer Nut und einen äußeren Laufring mit einer Nut, zwischen denen Kugeln angeordnet sind. Die äußere Laufringnut ist, wenn sie sich in ihrer Arbeitsposition befindet, nicht rund. Dies wird dadurch erreicht, dass von außen eine Kraft auf den äußeren Lagerring aufgebracht wird, so dass dieser sich verformt und die für die Arbeitsposition erforderliche unrunde Form annimmt. Dabei sind der äußere Umfang und der innere Umfang des äußeren Laufrings jeweils entsprechend zueinander ausgebildet, d.h. diese sind koaxial zueinander gebildet.
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Vor diesem Hintergrund werden ein Servogetriebe nach Anspruch 1, ein Kugellager gemäß Anspruch 2 und eine Hilfskraftlenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 vorgestellt. Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
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Das beschriebene Servogetriebe dient für eine Hilfskraftlenkung und weist eine Schnecke und ein Schneckenrad auf. Ein Ende der Schnecke ist im Loslager gelagert. Die Schnecke ist in Eingriff mit dem Schneckenrad. Das andere Ende ist in einem Kugellager als Festlager geführt. Das Kugellager weist einen feststehenden Ring und einen zu diesem beweglichen Ring auf, wobei der feststehende Ring und der bewegliche Ring jeweils eine Lauffläche und eine Gegenfläche haben, wobei zwischen den Laufflächen der beiden Ringe Kugeln angeordnet sind, wobei die Lauffläche des feststehenden Rings unrund ausgebildet ist. Die Gegenfläche des feststehenden Rings ist hingegen rund ausgebildet.
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Es wird weiterhin ein Kugellager für ein Servogetriebe der vorstehend beschriebenen Art vorgestellt, mit einem fest stehendem Ring und einem zu diesem beweglichen Ring, wobei der feststehende Ring und der bewegliche Ring eine Lauffläche und eine Gegenfläche aufweisen, wobei zwischen den Laufflächen der beiden Ringe Kugeln angeordnet sind, wobei die Lauffläche des feststehenden Rings unrund ausgebildet ist. Die Gegenfläche des feststehenden Rings ist jedoch rund ausgebildet.
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In einer Ausgestaltung ist die Lauffläche des feststehenden Rings elliptisch ausgebildet.
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In einer Ausführungsform ist der feststehende Ring als innerer Ring des Kugellagers ausgebildet. In einer alternativen Ausführungsform ist der feststehende Ring als äußerer Ring des Kugellagers ausgebildet.
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Weiterhin kann das Kugellager als Rillenkugellager, bspw. als einreihiges Rillenkugellager, oder als Vierpunktlager ausgebildet sein.
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Es kann zusätzlich vorgesehen sein, dass das Kugellager eine Markierung trägt.
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Außerdem wird eine Hilfskraftlenkung mit einem Servogetriebe der vorstehend beschriebenen Art vorgestellt.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform des beschriebenen Kugellagers.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform des beschriebenen Kugellagers.
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In 1 ist eine Ausführung eines Kugellagers, insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet, wiedergegeben. Dieses Kugellager 10 umfasst einen feststehenden Ring 12 und einen beweglichen Ring 14, zwischen denen eine Anzahl an Kugel 16 angeordnet ist. Der feststehende Ring 12 ist als äußerer Ring 18 und der bewegliche Ring 14 als innerer Ring 20 ausgebildet. Die beiden Ringe 12 und 14 bzw. 18 und 20 sind im wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet.
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Der bewegliche Ring 14 weist eine Lauffläche 22 auf, die rund ausgebildet ist. D.h. der äußere Umfang des beweglichen Rings 14 bzw. dessen Kontur ist rund. Eine Gegenfläche 24 des beweglichen Rings 14 ist ebenfalls rund ausgebildet entsprechend der Lauffläche 22. D.h. der innere Umfang des beweglichen Rings 14 verläuft genau konzentrisch zum äußeren Umfang.
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Der feststehende Ring 12 bzw. der äußere Ring 18 weist ebenfalls eine Lauffläche 30 und eine der Lauffläche 30 gegenüberliegende Gegenfläche 32 auf. Diese beiden Flächen 30 und 32 begrenzen den feststehenden Ring 12. Die Lauffläche 30 definiert dabei den inneren Umfang des feststehenden Rings 12, die Gegenfläche 32 bildet den äußeren Umfang des feststehenden Rings 12. Dabei ist die Gegenfläche 32 rund ausgebildet, d.h. die Kontur bzw. der äußere Umfang des feststehenden Rings 12, die bzw. der durch die Gegenfläche 32 bestimmt ist, ist rund, d.h. die Kontur verläuft in konstantem Abstand zu einem Mittelpunkt 34. Die Lauffläche 30 des feststehenden Rings 12 ist hingegen unrund bzw. nicht rund, in diesem Fall elliptisch, ausgebildet. Die Lauffläche 30 verläuft somit nicht entsprechend der Gegenfläche 32 bzw. konzentrisch zu dieser.
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Zwischen den beiden Laufflächen 22 und 30 ist der Laufbereich 36 der Kugeln 16 und damit das Lagerspiel definiert. Man erkennt, dass der Laufbereich 36 durch die elliptische Ausgestaltung der Lauffläche 30 des feststehenden Rings 12 nicht konstant ist.
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Ein radiales (axiales) Spiel > 0 ist durch einen Doppelpfeil 38 verdeutlicht. Ein weiterer Doppelpfeil 40 zeigt ein radiales (axiales) Spiel von etwa 0 an.
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In 2 ist eine weitere Ausführungsform des Kugellagers, mit der Bezugsziffer 50 bezeichnet, dargestellt. Dieses Kugellager 50 umfasst einen feststehenden Ring 52 und einen beweglichen Ring 54, zwischen denen eine Anzahl an Kugel 56 angeordnet ist. Der feststehende Ring 52 ist als innerer Ring 58 und der bewegliche Ring 54 als äußerer Ring 60 ausgebildet. Die beiden Ringe 52 und 54 bzw. 58 und 60 sind im wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet.
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Der bewegliche Ring 54 weist eine Lauffläche 62 auf, die rund ausgebildet ist. D.h. der innere Umfang des beweglichen Rings 54 bzw. dessen Kontur ist rund. Eine Gegenfläche 64 des beweglichen Rings 54 ist ebenfalls rund ausgebildet entsprechend der Lauffläche 62. D.h. der äußere Umfang des beweglichen Rings 54 verläuft genau konzentrisch zum inneren Umfang.
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Der feststehende Ring 52 bzw. der innere Ring 58 weist ebenfalls eine Lauffläche 70 und eine der Lauffläche 70 gegenüberliegende Gegenfläche 72 auf. Diese beiden Flächen 70 und 72 begrenzen den feststehenden Ring 52. Die Lauffläche 70 definiert dabei den äußeren Umfang des feststehenden Rings 52, die Gegenfläche 72 bildet den inneren Umfang des feststehenden Rings 52. Dabei ist die Gegenfläche 72 rund ausgebildet, d.h. der innere Umfang des feststehenden Rings 52, der durch die Gegenfläche 72 bestimmt ist, ist rund, d.h. dieser verläuft in konstantem Abstand zu einem Mittelpunkt 74. Die Lauffläche 70 des feststehenden Rings 52 ist hingegen unrund bzw. nicht rund, in diesem Fall elliptisch, ausgebildet. Die Lauffläche 70 verläuft somit nicht entsprechend der Gegenfläche 72 bzw. konzentrisch zu dieser.
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Zwischen den beiden Laufflächen 62 und 70 ist der Laufbereich 76 der Kugeln 56 und damit das Lagerspiel definiert. Man erkennt, dass der Laufbereich 76 durch die elliptische Ausgestaltung der Lauffläche 70 des feststehenden Rings 52 nicht konstant ist.
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Ein Doppelpfeil 78 zeigt ein radiales (axiales) Spiel von etwa 0 an. Ein Doppelpfeil 80 verdeutlicht ein radiales (axiales) Spiel von > 0 an.
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Es wird somit ein Kugellager vorgestellt, das an mindestens einem Kugellagerring keine runde Laufbahn hat, sondern eine elliptische Laufbahn auf dem Außenring bzw. äußeren Ring oder auf dem Innenring bzw. inneren Ring aufweist. Durch die elliptische Laufbahn, z. B. auf den Außenring des Kugellagers, ist in der Ebene, in der die große Ellipsenachse (y1) und die Drehachse des Kugellagers liegen, der Innenring des Kugellagers schwenkbar um die kurze Ellipsenachse (y2) (siehe 1). Bei einer elliptischen Laufbahn auf dem Innenring des Kugellagers verhält es sich entsprechend umgekehrt, wie dies in 2 dargstellt ist.
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Es sind eine sogenannte Wellenlagerung und eine sogenannte Radlagerung bekannt. Bei der Wellenlagerung steht der Außenring des Kugellagers fest und der Innenring läuft um. Bei der Wellenlagerung wird der Außenring mit einer elliptischen Laufbahn ausgeführt. Die Welle kann um die Schwenkachse y2 einen großen Schwenkwinkel ausführen, wie dies in 1 gezeigt ist.
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Bei der Radlagerung steht der Innenring des Kugellagers fest und der Außenring läuft um. Der Innenring wird mit einer elliptischen Laufbahn ausgeführt. Der Außenring kann einen großen Schwenkwinkel um die Schwenkachse y1 ausführen (siehe 2).
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Zu beachten ist, dass die unrunde, bspw. elliptische, Laufbahn immer auf dem Kugellagerring ist, der feststeht.
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Damit die Lage der elliptischen Achsen bekannt ist, sollte eine Markierung am Kugellagerring vorhanden sein. Die Markierung kann eine axiale und/oder radiale Erhebung und/oder Vertiefung sein. Die Markierung kann durch eine aufgebrachte Linie oder Punkt oder Dreieck oder ähnliches gekennzeichnet sein.
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Die unrunde, bspw. elliptische, Laufbahn auf einem Kugellagerring lässt einen großen Schwenkwinkel um die Schwenkachse zu und gleichzeitig ein kleines axiales Lagerspiel bedingt durch das reduzierte radiale und daraus folgend auch axiale Lagerspiel in Richtung der zur Schwenkachse orthogonalen Achse. Kugellager mit kleinem Axialspiel verursachen bei wechselnder axialer Belastung keine Geräusche, was besonders bei Lenkgetrieben wichtig ist. Die Kugellager mit elliptischer Laufbahn haben am Innenring und Außenring zylindrische Flächen, um in zylindrische Gehäusebohrungen oder in zylindrische Wellen bzw. Achsen aufgenommen zu werden.
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Der Kugellagerring mit der Markierung wird im Gehäuse oder der Achse bspw. kraftschlüssig oder formschlüssig befestigt, so dass die Schwenkebene über die Lebensdauer der Anwendung konstant ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1339596 B1 [0002]
- WO 2008/053226 A1 [0005]
