-
Die Erfindung betrifft ein Wellgetriebe für einen Aktuator eines Lenksystems, insbesondere für eine elektrische Servolenkung eines Kraftfahrzeugs, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
-
Überlagerungslenkungen dieser Art sind allgemein bekannt, wobei eines der wesentlichen Merkmale dieser Lenkungen darin besteht, dass dem von einem Fahrer eines Fahrzeugs an einer Lenkhandhabe gewählten Lenkwinkel bei Bedarf ein weiterer Drehwinkel durch einen Aktuator überlagert werden kann. Der zusätzliche Drehwinkel wird durch eine elektronische Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung gesteuert und dient zur Erhöhung der Fahrstabilität des Fahrzeugs oder auch zu anderen Zwecken.
-
Eine Überlagerungslenkung, die als Well- oder Pulsatorgetriebe ausgebildet ist, ist zum Beispiel aus der
WO 2005/054035 A1 bekannt.
-
Aus der
DE 10 2007 000 941 A1 ist ein Wellgetriebe für einen Aktuator eines Lenksystems bekannt, bei dem eine Stützscheibe zur axialen Sicherung eines flexiblen Wälzlagers auf einem exzentrischen Antriebskern vorgesehen ist. Die Stützscheibe hat die Aufgabe, bei einem eventuellen Bruch des flexiblen Wälzlagers zu vermeiden, dass Bruchteile des Wälzlagers in das Wellgetriebeinnere gelangen können. Hierzu ist vorgesehen, dass die Hüllkurve der Stützscheibe im Bereich ihrer Hochachse einen größten Abstand (A) von einer Hüllkurve des flexiblen Wälzlagers von höchstens einer Verzahnungshöhe (h) der Verzahnung der radialflexiblen Abrollbuchse aufweist.
-
Nachteilig bei diesem Wellgetriebe ist jedoch, dass eine sehr genaue Montage notwendig ist, um die gewünschte Funktion zu erreichen. Trotzdem besteht die Gefahr, dass im Normalbetrieb die Stützscheibe an der Abrollbuchse schleift bzw. streift.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wellgetriebe zu schaffen, das zuverlässig auch im Falle eines Risses oder Bruchs eines Wälzlagers weiterhin einen Notbetrieb ermöglicht.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
-
Erfahrungen aus der Praxis haben gezeigt, dass für den inneren Lagerring keine Bruchgefahr besteht. Problematisch ist nur der äußere Lagerring des Wälzlagers, der mit hoher Frequenz dynamisch belastet wird. Aus diesem Grund kann es z. B. infolge von Fertigungsfehlern zu Rissen und eventuell einem Bruch des Außenrings kommen.
-
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Kammerung mit den an beiden Seiten des Wälzlagers angeordneten erfindungsgemäßen Stützscheiben wird jedoch vermieden, dass der beschädigte Außenring seine Sollposition verlassen oder gar in das Innere des Wellgetriebes gelangen kann.
-
Es ist hierfür nicht erforderlich, dass der Abstand der Hüllkurven der beiden Stützscheiben von der Hüllkurve des flexiblen Wälzlagers kleiner ist als die Verzahnungshöhe der Verzahnung der radialflexiblen Abrollbuchse mit dem Stützring, sondern der Abstand der Hüllkurven kann größer sein. Vorzugsweise ist der Abstand sogar größer als die Zahnhöhe der Verzahnung.
-
Es ist lediglich erforderlich, den Abstand der Hüllkurven bzw. den Durchmesser der beiden Stützscheiben so groß zu wählen, dass der äußere Lagerring (Außenring) des Wälzlagers auch im Falle eines Risses nicht axial aus seiner Position verschoben werden kann. Hierzu genügt es, wenn die Stützscheiben entsprechend Anschlagkanten bilden. Die Anschlagkanten müssen auch nicht unbedingt über den gesamten Umfang vorgesehen sein, sondern es ist gegebenenfalls auch ausreichend, wenn nur über einen Teilbereich des Umfangs eine Art Anschlagkante gebildet wird, denn grundsätzlich halten auch die Wälzkörper des Wälzlagers den Außenring noch weitgehend in seiner Position.
-
So kann zum Beispiel in einer einfachen Ausgestaltung der beiden Stützscheiben vorgesehen sein, dass diese kreisförmig ausgebildet sind. Auf diese Weise ist ein noch größerer Abstand A möglich, denn der äußere Lagerring kann auch in einem Winkel von 90° zu den Zahneingriffen im Bereich der Querachse des ellipsenförmigen Antriebskerns durch die Stützscheiben an einer axialen Verschiebung gehindert werden. Hierzu kann von Vorteil sein, dass die Durchmesser der Stützscheiben geringfügig größer sind als der Durchmesser des äußeren Lagerrings in diesem Bereich. Gegebenenfalls ist sogar auch eine dreieckige Form einer Stützscheibe möglich, wobei lediglich die Eckpunkte des Dreiecks Anschlagkanten für den äußeren Lagerring bilden.
-
Es kann bereits ausreichend sein, wenn die Stützscheiben den inneren Lagerring stützen, da dieser über die Wälzkörper den äußeren Lagerring stabilisiert. Eine direkte Sicherung des äußeren Lagerrings ist allerdings zu bevorzugen.
-
Ein Notbetrieb ist bei der erfindungsgemäßen Lösung auch bei einem Riss oder Bruch des äußeren Lagerrings möglich, denn die Wälzkörper des Wälzlagers sind nach wie vor zwischen dem äußeren und dem inneren Lagerring gehalten und können auf diese Weise trotz eines Risses oder Bruchs des äußeren Lagerrings die Kontur des exzentrischen Antriebskerns auf die Abrollbuchse übertragen, wodurch ein Zahneingriff nach wie vor gegeben ist.
-
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung mit den beiden Stützscheiben erfolgt somit die Übertragung der Kontur des exzentrischen Antriebskerns auf die Abrollbuchse weiterhin über das Wälzlager, weshalb auch bei einem Notlauf keine Reduzierung der Verzahnungsüberdeckung und damit auch keine Abnahme des zu übertragenden Drehmoments auftritt.
-
In einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine der beiden Stützscheiben einstückig mit einer Getriebeeingangswelle, zum Beispiel der Getriebeeingangswelle des Servomotors, ausgebildet ist.
-
Die Kammerung des Wälzlagers zur Vermeidung, dass auch bei einem Riss oder Bruch des äußeren Lagerrings der Verzahnungseingriff verloren geht, wird axial erfindungsgemäß durch die beiden Stützscheiben erreicht. Radial besteht die Kammerung nach innen durch den Antriebskern und nach außen durch die Abrollbuchse und im Bereich der Hochachse auch durch den Stützring. Dies bedeutet, bei einem Riss oder Bruch des äußeren Lagerrings kann dieser nicht aus seiner Sollposition entweichen.
-
Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzipmäßig beschrieben.
-
Es zeigt:
-
1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Wellgetriebe;
-
2 eine schematische Darstellung der geometrischen Verhältnisse in einer Draufsicht; und
-
3 eine vergrößerte Darstellung gemäß gestrichelter Linie III in der 2.
-
Grundsätzlich ist ein Wellgetriebe dieser Art allgemeiner Stand der Technik, wozu beispielsweise auf die
DE 10 2007 000 941 A1 und die
WO 2005/054035 A1 verwiesen wird, die eingangs bereits genannt worden sind. Aus diesem Grund wird nachfolgend nur auf die für die Erfindung wesentlichen Teile näher eingegangen.
-
Ein Aktuator für eine Überlagerungslenkung eines Kraftfahrzeugs weist ein Wellgetriebe 1 und einen Servomotor 2 auf. Das Wellgetriebe 1 dient sowohl zur Drehzahlreduzierung des elektrischen Servomotors 2, dessen Abtriebswelle eine zweite Getriebeeingangswelle 16 mit einem exzentrischen Antriebskern 3 treibt, als auch als Überlagerungsgetriebe. Der exzentrische Antriebskern 3 greift axial in eine aus einem elastischen Stahlblech gebildete, topfförmige, radialflexible Abrollbuchse 6 (Flex-Spline) ein. Er rollt bei seiner Drehung mit einem an seiner Umfangsfläche 4 angeordneten, flexiblen Wälzlager 5 auf dem Innenumfang der radialfexiblen Abrollbuchse 6 ab.
-
Auf ihrer Außenmantelfläche 8 weist die radialflexible Abrollbuchse 6 eine Verzahnung 7 auf, die unter Wirkung der ellipsenförmigen exzentrischen Aufweitung der Abrollbuchse 6 mit zwei Umfangsabschnitten in eine Innenverzahnung 9 eines Stützrings 10 (Circular-Spline) eingreift (siehe hierzu insbesondere 3).
-
Der Stützring 10 ist drehfest mit einer Getriebeausgangswelle 18 verbunden, die zu einem Lenkgetriebe des Kraftfahrzeugs führt. Die radialflexible Abrollbuchse 6 ist drehfest mit einer ersten Getriebeeingangswelle 19, an der auch eine nicht dargestellte Lenkhandhabe angreift, verbunden. Der Stützring 10 ist konzentrisch zu einer Getriebeeingangswelle 18 des Wellgetriebes 1 und des exzentrischen Antriebskerns 3.
-
Der innenverzahnte Stützring 10 weist eine größere Zähnezahl an seiner Innenverzahnung 9 auf als die Zähnezahl der radialflexiblen Abrollbuchse 6, wodurch eine Verdrehung der Abrollbuchse 6 pro Umdrehung des exzentrischen Antriebskerns 3 um die Differenz der Zähnezahl erfolgt. Auf diese Weise ist ein Relativverdrehung der Getriebeausgangswelle 18 gegenüber der ersten Getriebeeingangswelle 19 möglich und eine zusätzliche Eingabe eines Überlagerungswinkels auf den Lenkwinkel eines Fahrers an der nicht dargestellten Lenkhandhabe.
-
Damit im Falle eines Risses oder Bruchs des äußeren Lagerrings 11 ein axiales Verschieben bzw. Abgleiten des äußeren Lagerrings 11 verhindert wird, sind zwei Stützscheiben 12a, 12b axial zu beiden Seiten des Wälzlagers 5 angeordnet. Die Stützscheibe 12a ist drehfest an dem exzentrischen Antriebskern 3 befestigt. Die gegenüberliegende Stützscheibe 12b ist in Form einer radialen Verlängerung einstückig mit der zweiten Getriebeeingangswelle 16 ausgeführt.
-
Wie aus den 2 und 3 schematisch aus den Größenverhältnissen der beiden Stützscheiben 12a, 12b zu dem flexiblen Wälzlager 5 ersichtlich ist, sind die Umfangskonturen der beiden Stützscheiben 12a, 12b so dimensioniert, dass ein Abstand A ihrer Hüllkurven 13 im Bereich der Hochachse 14 zu der Hüllkurve 15 des flexiblen Wälzlagers 5 besteht, der größer ist als die Verzahnungsüberdeckung h der Verzahnung 7 der radialflexiblen Abrollbuchse 6 und der Verzahnung 9 des Stützrings 10. Vorzugsweise ist der Abstand A sogar größer als die Zahnhöhe der Verzahnung 7.
-
Durch die beiden Stützscheiben 12a, 12b wird in Verbindung mit dem Antriebskern 3 und der Abrollbuchse 6, die radial das Wälzlager 5 umgeben, eine Art Kammerung für das Wälzlager 5 erreicht. Auf diese Weise kann bei einem eventuellen Bruch oder Riss des äußeren Lagerrings 11 des Wälzlagers 5 der gebrochene oder gerissene äußere Lagerring 11 nicht aus seiner Sollposition entweichen oder gar in das Innere des Wellgetriebe 1 gelangen. Die Notlaufeigenschaften des Wellgetriebes 1 bleiben jedoch auch bei einem Riss oder Bruch des äußeren Lagerrings 11 gegeben, da die Funktion des flexiblen Wälzlagers 5 weiterhin erhalten bleiben kann.
-
Aufgrund des größeren Abstands A wird nämlich vermieden, dass die Abrollbuchse 6 an den Stützscheiben 12a, 12b zur Anlage kommt und auf diese Weise die Drehmomentübertragung in nachteiliger Weise beeinträchtigen würde.
-
Das Wellgetriebe 1 ist in üblicher Weise mit Fett so befüllt, dass alle rotierenden Teile um die Innenseite seines Gehäuses benetzt sind. Die beiden Stützscheiben 12a, 12b bilden dabei aufgrund ihrer erfindungsgemäßen Ausgestaltung keine Beeinträchtigung der Schmierung des Wälzlagers 5.
-
Anstelle einer ellipsenförmigen Form der beiden Stützscheiben 12a, 12b ist auch eine Kreisform möglich. In diesem Fall kann der Abstand A noch größer gewählt werden. Die seitliche Führung gegen ein Abgleiten des äußeren Lagerrings 11 wird dabei dadurch gewährleistet, dass der Durchmesser der kreisförmigen Stützscheiben 12a, 12b im Bereich der Querachse 20 vorzugsweise etwas größer gewählt ist als der Innendurchmesser des äußeren Lagerrings 11 in diesem Bereich. Hierzu wird auf die 2 verwiesen.
-
Je nach Konstruktion genügt eventuell auch nur eine Stützscheibe 12a oder 12b zur Lösung der gestellten Aufgabe.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wellgetriebe
- 2
- Servomotor
- 3
- Antriebskern
- 4
- Umfangsfläche
- 5
- Wälzlager
- 6
- Abrollbuchse
- 7
- Verzahnung
- 8
- Außenmantelfläche
- 9
- Innenverzahnung
- 10
- Stützring (Circular Spline)
- 11
- äußerer Lagerring
- 12
- Stützscheiben
- 13
- Hüllkurve der Stützscheibe 12
- 14
- Hochachse
- 15
- Hüllkurve des Lageraußenrings 11
- 16
- zweite Getriebeeingangswelle
- 17
- erste Getriebeeingangswelle
- 18
- Getriebeausgangswelle
- 19
- erste Getriebeeingangswelle
- 20
- Querachse
- A
- Abstand
- h
- Verzahnungsüberdeckung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2005/054035 A1 [0003, 0023]
- DE 102007000941 A1 [0004, 0023]
