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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein Ritzel oder eine Ritzelwelle, mit einem Gehäuse und mit einem Druckstück, wobei das Druckstück innerhalb des Gehäuses in axialer Richtung einer Mittellängsachse eines Gehäuseinnenraumes des Gehäuses verschieblich geführt ist, mit einem in axialer Richtung zur Mittellängsachse am Gehäuse festgesetzten Lagerelement, mit einem in axialer Richtung wirkenden Vorspannelement, wobei mittels des zwischen dem Lagerelement und dem Druckstück angeordneten Vorspannelementes das Druckstück mit einer Vorspannkraft in axialer Richtung zur Mittellängsachse und von dem Lagerelement weg gerichtet beaufschlagt ist, und sich das Vorspannelement einerseits an dem Lagerelement und andererseits an dem Druckstück abstützt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Lenkung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Zahnstange, die in Längsrichtung der Zahnstange verschieblich gelagert ist, und mit einem Ritzel oder einer Ritzelwelle, wobei die Zahnstange in das Ritzel oder die Ritzelwelle eingreift, und mit einer vorstehend genannten Vorrichtung.
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Eine derartige Vorrichtung bzw. Lenkung ist aus der
JP 2010-195278 A bekannt. Gemäß einer ersten hier gezeigten Ausführungsform ist das Vorspannelement als eine Druckfeder ausgebildet, die zwischen dem Lagerelement und dem Druckstück angeordnet ist und das Druckstück auf die Zahnstange drückt. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Druckfeder mittels eines Sprengrings ersetzt. Somit dient in dieser alternativen Ausführungsform der Sprengring als das Vorspannelement.
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Darüber hinaus sind Vorrichtungen zum Andrücken einer Zahnstange sowie Lenkungen für ein Kraftfahrzeug mit einer Zahnstange in verschiedenen Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt. Insbesondere weisen derartige Lenkungen ein Lenkgetriebe mit der Zahnstange und dem Ritzel oder der Ritzelwelle auf, wobei das Ritzel oder die Ritzelwelle mit einem gezahnten Bereich der Zahnstange kämmt. Eine über ein Lenkrad auf die Lenkwelle und das Ritzel oder die Ritzelwelle aufgebrachte Rotationskraft kann in eine Kraft zum Verschieben der Zahnstange umgewandelt und hierüber an lenkbare Räder des Fahrzeugs weitergeleitet werden. Lenkungen mit einer Zahnstange können als hydraulische, elektrohydraulische oder elektrische Lenkungen ausgebildet sein, die einen Fahrzeugführer beim Lenkvorgang unterstützen. Darüber hinaus kann eine Lenkung mit einer Zahnstange als eine sogenannte Steerby-Wire Lenkung ausgebildet sein.
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Da in einem Lenkgetriebe teilweise erhebliche Kräfte auftreten können, wurde bereits früh erkannt, dass besondere Vorkehrungen zu treffen sind, um die Zahnstange in möglichst spielfreiem Eingriff mit dem Ritzel oder der Ritzelwelle zu halten. Ansonsten besteht die Gefahr, dass sich die Zahnstange unter Belastung beispielsweise vom Ritzel oder der Ritzelwelle wegbewegt, indem sie sich beispielsweise quer zur Zahnstangenlängsrichtung verformt. Hierbei würde es zumindest zu einer unerwünschten Erhöhung des Spiels in der Lenkung, im Extremfall sogar zu einem Durchrutschen der Lenkung kommen.
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Um dies zu verhindern, wird im Bereich des Ritzels oder der Ritzelwelle üblicherweise ein Druckstück eingesetzt, welches die Zahnstange mit einer möglichst konstanten Andruckkraft gegen das Ritzel oder die Ritzelwelle beaufschlagt. Das Einstellen einer gewünschten oder vorgegebenen Andruckkraft und/oder die Berücksichtigung von Verschleißerscheinungen und/oder die Vermeidung von störenden Klappergeräuschen während des Betriebs stellen hierbei Herausforderungen an die Ausbildung der Vorrichtung zum Andrücken der Zahnstange und einer mit einer solchen Vorrichtung ausgebildeten Lenkung dar.
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Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine Vorrichtung und/oder eine Lenkung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, sodass Verschleißerscheinungen möglichst zuverlässig ausgeglichen und/oder vorgegebene Toleranzen eingehalten werden können. Insbesondere soll eine alternative Ausführungsform bereitgestellt werden.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 und mittels einer Lenkung nach Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Vorrichtung ist zum Andrücken einer Zahnstange an ein Ritzel oder eine Ritzelwelle ausgebildet. Insbesondere weist die Vorrichtung eine Zahnstange und ein Ritzel oder eine Ritzelwelle auf. Des Weiteren hat die Vorrichtung ein Gehäuse und ein Druckstück. Hierbei ist das Druckstück innerhalb des Gehäuses in axialer Richtung einer Mittellängsachse eines Gehäuseinnenraumes des Gehäuses verschieblich geführt. Der Gehäuseinnenraum des Gehäuses kann hohlzylindrisch ausgebildet sein. Die Vorrichtung hat ein Lagerelement, das in axialer Richtung zur Mittellängsachse am Gehäuse festgesetzt ist. Das Lagerelement kann als eine Abdeckung oder als ein Deckel ausgebildet sein, mit dem der Gehäuseinnenraum verschlossen ist. Des Weiteren weist die Vorrichtung ein in axialer Richtung wirkendes Vorspannelement auf. Das Vorspannelement ist zwischen dem Lagerelement und dem Druckstück angeordnet. Mittels des Vorspannelementes ist das Druckstück mit einer Vorspannkraft in axialer Richtung zur Mittellängsachse und von dem Lagerelement weg gerichtet beaufschlagt. Insbesondere bewirkt das Vorspannelement das Andrücken des Druckstücks an die Zahnstange und hierüber ein Andrücken der Zahnstange an das Ritzel oder die Ritzelwelle. Das Vorspannelement stützt sich einerseits an dem Lagerelement und andererseits an dem Druckstück ab. Insbesondere liegt das Vorspannelement mit einem ersten Ende oder einer ersten Seite unmittelbar an dem Lagerelement und mit einer von dem ersten Ende oder von der ersten Seite abgewandten zweiten Ende oder zweiten Seite unmittelbar an dem Druckstück an. Zwischen dem Lagerelement und dem Druckstück ist ein radial zur Mittellängsachse vorgespanntes Nachstellelement angeordnet.
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Hierbei ist aufgrund der Kombination des Vorspannelementes und des Nachstellelementes von Vorteil, dass nicht nur ein eintretender Verschleiß ausgeglichen werden kann, sondern zusätzlich eine unerwünschte Erhöhung des Spiels in der Vorrichtung vermieden werden kann. Insbesondere ist über eine vorgesehene Betriebsdauer aufgrund der Kombination von Vorspannelement und Nachstellelement eine geringe Toleranzvorgabe einhaltbar.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist das Nachstellelement einen Keilabschnitt auf. Der Keilabschnitt des Nachstellelementes steigt radial zur Mittellängsachse von außen nach innen an. Mit anderen Worten verjüngt sich der Keilabschnitt radial von innen nach außen. Insbesondere ist eine Keilfläche dem Lagerelement zugewandt und/oder von dem Druckstück abgewandt. Vorzugsweise ist die Keilfläche schräg oder quer in Bezug zur Mittellängsachse ausgerichtet. Das Nachstellelement kann als ein offener Ring, insbesondere als ein Sprengring, ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Nachstellelement C-förmig sein. Der Keilabschnitt kann einen radialen äußeren Rand des Nachstellelementes bilden. Insbesondere weist das Nachstellelement einen einzigen Keilabschnitt und/oder einen ringförmigen oder ringartig ausgebildeten Keilabschnitt auf.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung ein Abstützelement auf. Das Abstützelement ist zwischen dem Lagerelement und dem Druckstück angeordnet. Hierbei stützt sich das Nachstellelement in axialer Richtung zur Mittellängsachse an dem Abstützelement ab. Das Abstützelement kann ringartig oder ringförmig ausgebildet sein.
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Vorzugsweise übt das Abstützelement eine in axialer Richtung zur Mittellängsachse wirkende Nachstellkraft auf das Nachstellelement aus. Hierbei kann die Nachstellkraft aufgrund des Keilabschnittes des Nachstellelementes die radial zur Mittellängsachse wirkende Vorspannung des Nachstellelementes verstärken. Insbesondere ist das Abstützelement als ein Federelement ausgebildet. Beispielsweise kann das Abstellelement als ein Wellenfederring realisiert sein. Vorzugsweise ist die Nachstellkraft des Abstützelementes der Vorspannkraft des Vorspannelementes entgegengerichtet.
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Gemäß einer Weiterbildung liegt das Abstützelement mit einer ersten Seite an dem Nachstellelement und mit einer von der ersten Seite abgewandten zweiten Seite an dem Druckstück an. Insbesondere ist das Nachstellelement zwischen dem Lagerelement und dem Abstützelement angeordnet. Somit liegt bei diesem Ausführungsbeispiel das Abstützelement einerseits unmittelbar an dem Nachstellelement und andererseits unmittelbar an dem Druckstück an. Insbesondere ist das Abstützelement als ein Flachring ausgebildet.
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Nach einer weiteren, alternativen Ausführungsform liegt das Nachstellelement mit einer ersten Seite an dem Abstützelement und mit einer von der ersten Seite abgewandten zweiten Seite an dem Druckstück an. Insbesondere ist das Abstützelement zwischen dem Lagerelement und dem Nachstellelement angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt somit das Nachstellelement einerseits unmittelbar an dem Abstützelement und andererseits unmittelbar an dem Druckstück an.
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Vorzugsweise ist das Nachstellelement koaxial zum Vorspannelement angeordnet. Insbesondere ist das Abstützelement koaxial zum Vorspannelement angeordnet. Hierbei kann sich das Vorspannelement durch eine Öffnung des Nachstellelementes und/oder durch eine Öffnung des Abstützelementes hindurch erstrecken. Insbesondere sind das Vorspannelement und das Nachstellelement und/oder das Abstützelement in radialer Richtung zur Mittellängsachse voneinander beabstandet. Eine koaxiale Anordnung des Nachstellelementes und/oder des Abstützelementes in Bezug zu dem Vorspannelement ermöglicht eine besonders Raum sparende und kompakte Bauweise.
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Gemäß einer Weiterbildung wirkt der Keilabschnitt des Nachstellelementes mit einem Gleit- und/oder Rampenabschnitt zusammen. Hierbei kann der Gleit- und/oder Rampenabschnitt an dem Gehäuse, insbesondere an einer Gehäusenut des Gehäuses, ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Gehäusenut an einer Innenseite des Gehäuseinnenraums ausgebildet. Der Keilabschnitt und der Gleit- und/oder Rampenabschnitt können form korrespondierend zueinander ausgebildet sein. Insbesondere hat der Gleit- und/oder Rampenabschnitt eine Rampenfläche, die parallel zu einer Keilfläche des Keilabschnitts ausgerichtet ist. Insbesondere liegen die Keilfläche und die Rampenfläche aneinander an.
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Nach einer alternativen Ausführungsform wirkt der Keilabschnitt mit einem Gleit- und/oder Rampenabschnitt zusammen, wobei der Gleit- und/oder Rampenabschnitt an dem Abstützelement ausgebildet ist. Der Gleit- und/oder Rampenabschnitt des Abstützelementes kann eine Rampenfläche aufweisen, die parallel zu einer Keilfläche des Keilabschnittes ausgerichtet ist. Insbesondere liegen die Keilfläche und die Rampenfläche aneinander an. Das Abstützelement kann in einer Gehäusenut des Gehäuses angeordnet und/oder in axialer Richtung zur Mittellängsachse festgesetzt sein. Vorzugsweise ist die Gehäusenut an einer Innenseite des Gehäuseinnenraums ausgebildet.
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Von besonderem Vorteil ist eine Lenkung für ein Kraftfahrzeug und mit einer Zahnstange, die in Längsrichtung der Zahnstange verschieblich gelagert ist, und mit einem Ritzel oder einer Ritzelwelle, wobei die Zahnstange in das Ritzel oder die Ritzelwelle eingreift, und mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Vorzugsweise ist die Lenkung gemäß den im Zusammenhang mit der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Hierbei beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche, ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente. Es zeigen:
- 1 eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen ersten Vorrichtung, und
- 2 eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen weiteren Vorrichtung.
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1 zeigt eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen ersten Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 weist eine Zahnstange 2 auf. Des Weiteren weist die Vorrichtung 1 eine Ritzelwelle 3 auf. Die Zahnstange 2 wird mittels eines Druckstücks 4 an die Ritzelwelle 3 gedrückt. Somit stehen hier nicht näher dargestellte Zähne der Zahnstange 2 und der Ritzelwelle 3 in Eingriff miteinander. Hierbei ist das Druckstück 4 auf einer von der Ritzelwelle 3 abgewandten Seite der Zahnstange 2 angeordnet.
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Die Vorrichtung 1 weist ein Gehäuse 5 auf. Das Gehäuse 5 kann als ein eigenständiges Gehäuse oder als ein einstückiger Bestandteil eines Getriebegehäuses eines Lenkgetriebes für eine Lenkung ausgebildet sein. Das Gehäuse 5 bildet einen Gehäuseinnenraum 6. Hierbei ist das Druckstück 4 innerhalb des Gehäuses 5 in axialer Richtung einer Mittellängsachse 7 des Gehäuseinnenraums 6 verschieblich geführt. Der Gehäuseinnenraum 6 ist bei diesem Ausführungsbeispiel hohlzylindrisch ausgebildet. Das Druckstück 4 liegt gleitbeweglich an einer Innenseite des Gehäuseinnenraums 6 an.
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Des Weiteren weist die Vorrichtung 1 ein Lagerelement 8 auf. Das Lagerelement 8 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als eine Abdeckung bzw. als ein Deckel ausgebildet. Der Gehäuseinnenraum 6 ist mittels des Lagerelementes 8 verschlossen. Im Einzelnen ist eine von der Ritzelwelle 3 abgewandte Öffnung des Gehäuses 5 mittels des Lagerelementes 8 verschlossen. Das Lagerelement 8 ist in axialer Richtung zur Mittellängsachse 7 an dem Gehäuse 5 festgesetzt.
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Die Vorrichtung 1 hat ein Vorspannelement 9. Das Vorspannelement 9 ist zwischen dem Lagerelement 8 und dem Druckstück 4 angeordnet. Mittels des Vorspannelementes 9 ist das Druckstück 4 mit einer Vorspannkraft in axialer Richtung zur Mittellängsachse 7 und in Richtung auf die Zahnstange 2 beaufschlagt. Mit anderen Worten ist somit die Vorspannkraft, die von dem Vorspannelement 9 auf das Druckstück 4 wirkt, von dem Lagerelement 8 weg gerichtet. Hierbei stützt sich das Vorspannelement 9 einerseits an dem Lagerelement 8 und andererseits an dem Druckstück 4 ab. Das Vorspannelement 9 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als ein Federelement, nämlich als eine Druckfeder, ausgebildet.
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Des Weiteren weist die Vorrichtung 1 ein Nachstellelement 10 auf. Das Nachstellelement 10 ist zwischen dem Lagerelement 8 und dem Druckstück 4 angeordnet. Hierbei ist das Nachstellelement 10 radial zur Mittellängsachse 7 vorgespannt.
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Das Nachstellelement 10 hat einen Keilabschnitt 11. Der Keilabschnitt 11 steigt radial zur Mittellängsachse 7 von außen nach innen an. Mit anderen Worten verjüngt sich der Keilabschnitt 11 radial zur Mittellängsachse 7 und von innen nach außen gehend.
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Der Keilabschnitt 11 bildet zugleich einen radial äußeren Rand des Nachstellelementes 10. Das Nachstellelement 10 ist als ein offener Ring bzw. in Gestalt eines Springringes ausgebildet.
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Der Keilabschnitt 11 des Nachstellelementes 10 wirkt mit einem Gleit- und/oder Rampenabschnitt 12 zusammen. Der Gleit- und/oder Rampenabschnitt 12 ist bei diesem Ausführungsbeispiel an dem Gehäuse 5, nämlich an einer Gehäusenut 13 des Gehäuses 5 ausgebildet. Die Gehäusenut 13 ist an einer Innenseite des Gehäuseinnenraums 6 bzw. des Gehäuses 5 ausgebildet. Hierbei weist die Gehäusenut 13 eine ringförmige Gestalt auf. Hier ist die Gehäusenut 13 koaxial zur Mittellängsachse 7 ausgebildet. Der Keilabschnitt 11 weist eine Keilfläche 14 auf, die an einer korrespondierend ausgebildeten Rampenfläche 15 des Gleit- und/oder Rampenabschnitts 12 anliegt.
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Darüber hinaus weist die Vorrichtung 1 ein Abstützelement 16 auf. Das Abstützelement 16 ist zwischen dem Lagerelement 8 und dem Druckstück 4 angeordnet. Hierbei stützt sich das Nachstellelement 10 in axialer Richtung an dem Abstützelement 16 ab. Das Abstützelement 16 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ringförmig ausgebildet. Gemäß dieser Ausführung liegt das Abstützelement 16 mit einer ersten Seite an dem Nachstellelement 10 und mit einer von der ersten Seite abgewandten zweiten Seite an dem Druckstück 4 an. Das Nachstellelement 10 ist somit zwischen dem Lagerelement 8 und dem Abstützelement 16 angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Abstützelement 16 als ein flacher Ring realisiert.
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Alternativ kann das Abstützelement 16 als ein Wellenfederring ausgebildet sein. Bei einer solchen Ausbildung übt das Abstützelement 16 eine in axialer Richtung zur Mittellängsachse 7 wirkende Nachstellkraft auf das Nachstellelement 10 aus. Diese Nachstellkraft ist der Vorspannkraft des Vorspannelementes 9 entgegengerichtet. Hierbei kann mittels der Nachstellkraft und aufgrund des Keilabschnitts 11 die radial zur Mittellängsachse 7 wirkende Vorspannung des Nachstellelementes 10 verstärkt werden.
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Das Nachstellelement 10 und das Abstützelement 16 sind hier koaxial zum Vorspannelement 9 angeordnet. Dabei erstreckt sich das Vorspannelement 9 durch Öffnungen des Nachstellelementes 10 und des Abstützelementes 16. Hierdurch ist eine besonders kompakte Bauweise realisierbar.
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Das Druckstück 4 wird mittels des Vorspannelementes 9 auf die Zahnstange 2 gedrückt, welche wiederum hierdurch auf die Ritzelwelle 3 gedrückt wird. Infolge von Verschleißerscheinungen wird das Druckstück 4 mittels des Vorspannelementes 9 und weiter in axialer Richtung der Mittellängsachse 7 und auf die Zahnstange 2 gedrückt. Das radial zur Mittellängsachse 7 vorgespannte Nachstellelement 10 kann hierbei gegebenenfalls seinen Außendurchmesser vergrößern und tiefer in die Gehäusenut 13 eindringen. Das Nachstellelement 10 blockiert eine Bewegung des Druckstücks 4 in axialer Richtung der Mittellängsachse 7 und von der Zahnstange 2 weg. Mittels des Nachstellelementes 10 ist gewährleistbar, dass sich kein unerwünschtes Spiel oder Klappern bei einem eintretenden Verschleiß und einem Verlagern des Druckstücks 4 in Richtung der Zahnstange 2 einstellt. Insbesondere ist eine Bewegung des Druckstücks 4 in Richtung des Lagerelements 8 aufgrund der selbsttätigen Nachstellung des Nachstellelements 10 zuverlässig blockiert.
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2 zeigt eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen weiteren Vorrichtung 17. Gleiche Merkmale tragen die gleichen Bezugszeichen wie zuvor. Insoweit wird zur Vermeidung von Wiederholungen auch auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
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Im Unterschied zu der Vorrichtung 1 gemäß 1 liegt bei der hier dargestellten Vorrichtung 17 das Nachstellelement 10 mit einer ersten Seite an dem Abstützelement 16 und mit einer von der ersten Seite abgewandten zweiten Seite an dem Druckstück 4 an. Hierbei ist das Abstützelement 16 zwischen dem Lagerelement 8 und dem Nachstellelement 10 angeordnet. Des Weiteren ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Gleit- und/oder Rampenabschnitt 12 an dem Abstützelement 16 ausgebildet. Entsprechend liegt hier die Keilfläche 14 des Nachstellelements 10 an der Rampenfläche 15 an, die am Gleit- und/oder Rampenabschnitt 12 des Abstützelements 16 ausgebildet ist. Zum Ausbilden des Gleit- und/oder Rampenabschnitts 12 sowie zum mindestens teilweisen Aufnehmen des Nachstellelements 10 weist das Abstützelement 16 bei diesem Ausführungsbeispiel eine ringartige Ausnehmung 18 auf.
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Das Abstützelement 16 ist bei diesem Ausführungsbeispiel in der Gehäusenut 13 des Gehäuses 5 angeordnet und in axialer Richtung zur Mittellängsachse 7 festgesetzt.
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Abgesehen von der konstruktiven Umsetzung stimmt die Funktionsweise der hier gezeigten Vorrichtung 17 mit der Funktionsweise der Vorrichtung 1 gemäß 1 überein. Insoweit wird auch auf die vorangegangen Beschreibung verwiesen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Zahnstange
- 3
- Ritzelwelle
- 4
- Druckstück
- 5
- Gehäuse
- 6
- Gehäuseinnenraum
- 7
- Mittellängsachse
- 8
- Lagerelement
- 9
- Vorspannelement
- 10
- Nachstellelement
- 11
- Keilabschnitt
- 12
- Gleit- und/oder Rampenabschnitt
- 13
- Gehäusenut
- 14
- Keilfläche
- 15
- Rampenfläche
- 16
- Abstützelement
- 17
- Vorrichtung
- 18
- Ausnehmung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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