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Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe mit einer längsaxial verschiebbar in einem Gehäuse gelagerten Zahnstange, mit einem drehbar in dem Gehäuse gelagerten und mit der Zahnstange kämmenden Lenkritzel und mit einer innerhalb des Gehäuses gelagerten Druckstückeinheit, mittels der die Zahnstange an das Lenkritzel andrückbar ist, wobei die Druckstückeinheit ein Druckstück, das radial bezüglich einer Längsachse der Zahnstange beweglich in dem Gehäuse geführt ist, eine an dem Gehäuse mittels einer Gewindeverbindung fixiert gehaltene Einstellschraube sowie eine zwischen dem Druckstück und der Einstellschraube abgestützte, vorgespannte Feder aufweist.
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Das mittels der Feder belastete Druckstück dient dazu, den zwischen dem Lenkritzel und der Zahnstange ausgebildeten Verzahnungseingriff spielfrei zu halten, wobei mittels der Einstellschraube die Federvorspannung und damit die Kraft, mit der das Druckstück gegen die Zahnstange und daraus folgend die Zahnstange gegen das Lenkritzel gedrückt wird, einstellbar ist. Eine solche Einstellung erfolgt üblicherweise im Rahmen der Montage des Lenkgetriebes und wird anschließend dauerhaft gesichert, um ein unbeabsichtigtes Verstellen zu vermeiden.
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Bei dem Lenkgetriebe gemäß der
DE 10 2005 005 400 A1 erfolgt eine Lagesicherung der Einstellschraube mittels mindestens eines Fadens aus einem verformbaren Werkstoff, der in einer Nut der Einstellschraube, die in deren längsaxialer Richtung verläuft, aufgenommen ist.
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Bei dem Lenkgetriebe gemäß der
DE 10 2005 002 606 A1 ist dagegen eine formschlüssige Lagesicherung für die Einstellschraube vorgesehen, indem ein zwischen der Einstellschraube und dem Gehäuse ausgebildeter Hohlraum mit einem aushärtenden Werkstoff verfüllt wird.
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Bei den in der
EP 1 914 430 A1 und der
US 6,845,993 B2 offenbarten Lenkgetrieben wird die Lagesicherung der jeweiligen Einstellschraube durch eine lokale, plastische Deformation der Einstellschraube nach dem Einschrauben bis zu der vorgesehenen Stellung erreicht.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte Möglichkeit für die Lagesicherung einer Einstellschraube bei einem gattungsgemäßen Lenkgetriebe anzugeben. Insbesondere sollte die Lagesicherung der Einstellschraube einen möglichst geringen Herstellungs- beziehungsweise Montageaufwand erfordern.
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Diese Aufgabe wird mittels eines Lenkgetriebes gemäß dem Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Montage eines solchen Lenkgetriebes gemäß dem Patentanspruch 5 gelöst. Ein Lenksystem mit einem erfindungsgemäßen Lenkgetriebe ist Gegenstand des Patentanspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes und damit des erfindungsgemäßen Lenksystems sowie bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
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Ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe umfasst zumindest eine längsaxial, d.h. entlang ihrer Längsachse verschiebbar in einem Gehäuse gelagerte Zahnstange, ein drehbar in dem Gehäuse gelagertes, mit der Zahnstange kämmendes, d.h. in einem Verzahnungseingriff befindliches Lenkritzel und eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Druckstückeinheit, mittels der die Zahnstange an das Lenkritzel angedrückt wird, wobei die Druckstückeinheit ein Druckstück, das vorzugsweise radial bezüglich der Längsachse der Zahnstange beweglich in dem Gehäuse geführt ist, eine an dem Gehäuse mittels einer Gewindeverbindung fixiert gehaltene Einstellschraube sowie eine zwischen dem Druckstück und der Einstellschraube abgestützte, vorgespannte Feder aufweist. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Gewindeverbindung, die zwischen der Einstellschraube und dem Gehäuse ausgebildet ist, stoffschlüssig und vorzugsweise mittels eines Klebstoff, insbesondere eines Mehrkomponentenklebstoffs, gesichert ist. Ein solcher Mehrkomponentenklebstoff kann dabei vorzugsweise in Form eines mikroverkapselten Klebstoffs vorgelegen haben, bei dem die mehreren Klebstoffkomponenten in kleinen (Mikro-)Kapseln vorgesehen sind, die beim Ausbilden der Gewindeverbindung durch den zwischen den Gewinden herrschenden Druck und die Relativbewegung beim Verschrauben der Gewinde zerdrückt und/oder zerrieben werden, wodurch ein Mischen der Komponenten erfolgt, was dann zu der die Gewindesicherung gewährleistenden Aushärtung des Mehrkomponentenklebstoffs führt. Schrauben mit solchen mikroverkapselten und zur Gewindesicherung dienenden Klebstoffen sind in der DIN 267-27 normiert.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Montage eines solchen Lenkgetriebes umfasst das Anordnen von zumindest der Zahnstange, des Lenkritzels, des Druckstücks und der Feder innerhalb des Gehäuses und das anschließende Fixieren der Einstellschraube an dem Gehäuse durch Ausbilden der stoffschlüssigen Gewindeverbindung. Dabei kommt vorzugsweise ein Mehrkomponentenklebstoff und insbesondere ein mikroverkapselter Klebstoff zum Einsatz. Dieser wird vorzugsweise auch oder ausschließlich auf das Gewinde der Einstellschraube aufgebracht, bevor diese in oder auf das entsprechende Gewinde des Gehäuses ein- oder aufgeschraubt wird. Ein Aufbringen des Mehrkomponentenklebstoffs auf die Einstellschraube ist aufgrund ihrer guten Handhabbarkeit einfach umsetzbar.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass ein für die stoffschlüssige Sicherung der Gewindeverbindung genutzter Klebstoff, insbesondere Mehrkomponentenbeziehungsweise mikroverkapselter Klebstoff, eine relativ lange Verarbeitungszeit von beispielsweise mindestens 60 Minuten aufweist, um ein exaktes Einstellen der Position beziehungsweise der Einschraubtiefe der Stellschraube und damit der auf das Druckstück wirkenden Federvorspannung, gegebenenfalls mit einem einmaligen oder mehrmaligen Nachstellen, zu ermöglichen. Als „Verarbeitungszeit“ wird dabei ein Zeitraum verstanden, innerhalb dessen ein solcher Klebstoff noch nicht in einem relevanten Maße ausgehärtet ist, so dass die Position beziehungsweise die Einschraubtiefe noch problemlos verändert werden kann.
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Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass ein für die stoffschlüssige Sicherung der Gewindeverbindung genutzter Klebstoff, insbesondere Mehrkomponentenbeziehungsweise mikroverkapselter Klebstoff, im nicht ausgehärteten Zustand und damit während einer definierten Verarbeitungszeit eine reibungsmindernde Funktion aufweist, um ein vorteilhaftes Einstellen der Position beziehungsweise der Einschraubtiefe der Stellschraube zu realisieren.
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Ein für die stoffschlüssige Sicherung der Gewindeverbindung vorteilhaft nutzbarer Klebstoff kann insbesondere auf Acrylat-Basis sein.
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Die Stellschraube kann insbesondere derart ausgebildet und in das Lenkgetriebe integriert sein, dass diese mit Ausnahme eines Kontakts mit der Feder keinen mechanischen Anschlag ausbildet. Dabei kann diese insbesondere ohne Schraubenkopf ausgebildet sein oder ein solcher Schraubenkopf ist nicht für einen entsprechenden mechanischen Anschlag vorgesehen.
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Die Erfindung betrifft auch ein Lenksystem, das zumindest ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe sowie eine Lenkhandhabe, beispielsweise ein Lenkrad, das drehfest mit dem Lenkritzel verbunden ist, und/oder einen Lenkmotor, der drehantreibend mit dem Lenkritzel verbunden ist, aufweist.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Lenksystem.
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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.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausgestaltungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die
- 1: ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe in einem Querschnitt.
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Das in den Zeichnungen dargestellte Lenkgetriebe umfasst ein Gehäuse 1, eine Zahnstange 2, ein mit der Zahnstange 2 kämmendes Lenkritzel 3, dass in Form eines verzahnten Abschnitts einer Ritzelwelle 4 ausgebildet ist, und eine Druckstückeinheit 5.
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Die Ritzelwelle 4 ist drehbar innerhalb des Gehäuses 1 gelagert, wobei ein Ende der Ritzelwelle 4 aus dem Gehäuse 1 herausragt. Dieses Ende der Ritzelwelle 4 dient der drehfesten Anbindung an eine Lenkstange (nicht dargestellt), die drehfest mit einem Lenkrad (nicht dargestellt) eines das Lenkgetriebe integrierenden Lenksystems eines Kraftfahrzeugs verbunden ist. Eine Drehung des Lenkritzels 3 mittels des Lenkrads wird in eine längsaxiale Verschiebung der Zahnstange 2 gewandelt. Mittels eines Drehwinkelsensors 6 kann dabei die Drehwinkellage der Ritzelwelle 4 ermittelt werden.
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Um während der gesamten Nutzungsdauer des Lenkgetriebes einen sicheren und möglichst spielfreien Eingriff von Verzahnungen der Zahnstange 2 und des Lenkritzels 3 zu gewährleisten, wird die Zahnstange 2 mittels der Druckstückeinheit 5 an das Lenkritzel 3 angedrückt.
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Die Druckstückeinheit 5 umfasst ein Druckstück 7, das unter Zwischenschaltung einer sogenannten Druckstückfolie 8 auf der bezüglich der Verzahnung der Zahnstange 2 abgewandten Seite an der Zahnstange 2 anliegt. Bei der Druckstückfolie 8 handelt es sich um ein dünnwandiges Bauteil aus einem Werkstoff (z.B. ein Kunststoff), der einen möglichst geringen Reibungskoeffizienten im Kontakt mit dem Werkstoff (z.B. Stahl) der Zahnstange 2 gewährleistet. Die Druckstückeinheit 5 umfasst weiterhin eine ringscheibenförmige Einstellschraube 9, die in einem längsaxialen Abschnitt ihrer Mantelfläche ein Außengewinde 10 aufweist, mittels dessen die Einstellschraube 9 in ein komplementäres Innengewinde 11 eingeschraubt werden kann, das in einer Wandung des Gehäuses 1, die einen zur Aufnahme der Druckstückeinheit 5 vorgesehenen Hohlraum begrenzt, ausgebildet ist. Zudem umfasst die Druckstückeinheit 5 eine Feder 12, konkret eine zylindrische Schraubenfeder, die zwischen dem Druckstück 7 (auf der bezüglich der Druckstückfolie 8 abgewandten Seite) und der Einstellschraube 9 unter Vorspannung angeordnet ist und die dabei jeweils in einer zentralen Aufnahmevertiefung des Druckstücks 7 und der Einstellschraube 9 angeordnet ist. Die vorgespannte Feder 12 drückt das Druckstück 7, das längsaxial bezüglich seiner eigenen Längsachse 13 sowie radial bezüglich der Längsachse 14 der Ritzelwelle 4 beziehungsweise des Lenkritzels 3 beweglich in dem Hohlraum des Gehäuses 1 gelagert ist, gegen die Zahnstange 2, wobei sich die Feder 12 an der Einstellschraube 9 abstützt, die an einer definierten Position beziehungsweise mit einer definierten Einschraubtiefe in dem Gehäuse 1 fixiert angeordnet ist. Dabei wird die Position beziehungsweise Einschraubtiefe der Einstellschraube 9 in Abhängigkeit von einer einzustellenden Vorspannung der Feder 12 und damit in Abhängigkeit von einer einzustellenden Kraft, mit der das Druckstück 7 gegen die Zahnstange 2 und damit die Zahnstange 2 gegen das Lenkritzel 3 gedrückt wird, gewählt. Um diese Position beziehungsweise Einschraubtiefe der Einstellschraube 9 dauerhaft auch während einer Nutzung des Lenkgetriebes zu sichern, wird die Gewindeverbindung, die zwischen der Einstellschraube 9 und dem Gehäuse 1 ausgebildet ist, stoffschlüssig und konkret mittels eines Mehrkomponentenklebstoffs 15, der in Form von Mikrokapseln auf das Außengewinde 10 der Einstellschraube 9 aufgebracht wurde, bevor diese im Rahmen der Herstellung des Lenkgetriebes in das Innengewinde 11 des Gehäuses 1 eingeschraubt wurde. Bei dem Einschrauben der Einstellschraube 9 in dieses Innengewinde 11 des Gehäuses 1 wurden diese Mikrokapseln zerdrückt und/oder zerrieben und dadurch die in diesen Mikrokapseln enthaltenen Komponenten des Mehrkomponentenklebstoffs 15 vermischt und damit der Aushärtungsprozess für den Mehrkomponentenklebstoff 15 in Gang gesetzt.
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Zur Abdichtung der beweglichen Führung des Druckstücks 7 innerhalb des Hohlraums des Gehäuses 1 ist einerseits ein erster Dichtring 16 vorgesehen, der deformiert zwischen einem Abschnitt der Mantelfläche der Einstellschraube 9 und dem angrenzenden Abschnitt der Wandung des Gehäuses 1 angeordnet ist. In diesem Abschnitt ist die Mantelfläche der Einstellschraube 9 nicht mit dem Außengewinde 10 versehen. Weiterhin ist ein zweiter Dichtring 17 vorgesehen, der in einer umlaufenden Nut, die in der Mantelfläche des Druckstücks 7 ausgebildet ist, angeordnet ist und der ebenfalls die den Hohlraum begrenzende Wandung des Gehäuses 1 kontaktiert.
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Eine Integration des Lenkgetriebes in das Lenksystem des Kraftfahrzeugs sieht vor, dass die beiden Enden der Zahnstange 2, die aus dem Gehäuse 1 herausragen, jeweils mit einer Spurstange (nicht dargestellt) verbunden sind, die wiederum drehbar mit Radlenkhebeln (nicht dargestellt) von jeweils einem lenkbaren Rad (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs verbunden sind. Dadurch kann eine längsaxiale Verschiebung der Zahnstange in eine Schwenkbewegung dieser gelenkten Räder des Kraftfahrzeugs gewandelt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Zahnstange
- 3
- Lenkritzel
- 4
- Ritzelwelle
- 5
- Druckstückeinheit
- 6
- Drehwinkelsensors
- 7
- Druckstück
- 8
- Druckstückfolie
- 9
- Einstellschraube
- 10
- Außengewinde der Einstellschraube
- 11
- Innengewinde des Gehäuses
- 12
- Feder
- 13
- Längsachse des Druckstücks
- 14
- Längsachse der Ritzelwelle und des Lenkritzels
- 15
- Mehrkomponentenklebstoff
- 16
- erster Dichtring
- 17
- zweiter Dichtring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005005400 A1 [0003, 0004]
- DE 102005002606 A1 [0003, 0005]
- EP 1914430 A1 [0003, 0006]
- US 6845993 B2 [0003, 0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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