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Die Erfindung betrifft eine Lenkgetriebeeinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Bei Lenkgetrieben von Kraftfahrzeugen, insbesondere von PKWs, kommt normalerweise eine Zahnstangenlenkung zum Einsatz. Dabei wirkt eine Ritzelwelle, die durch das Lenkrad gedreht wird, mit einer Zahnstange zusammen, die wiederum auf die Spurstangen wirkt. Die Ritzelwelle ist normalerweise mechanisch an ein Lenkrad gekoppelt und mit dessen Lenkwelle drehmomentübertragend verbunden, z.B. über ein Kardangelenk. Allerdings ist auch eine mechanische Entkopplung denkbar, so dass entsprechend einem Steer-by-wire die Ritzelwelle über einen Aktor bewegt wird und keine mechanische Verbindung zum Lenkrad aufweist. Im Falle einer Servolenkung sind ein oder mehrere Drehmomentsensoren vorgesehen, die ein seitens des Lenkrads aufgebrachtes Drehmoment detektieren, welches dann durch einen Aktor verstärkt werden kann. In jedem Fall verläuft die Ritzelwelle in ein Lenkgetriebegehäuse hinein, in welchem auch die Zahnstange angeordnet ist. Nahe dem Gehäuse ist die Ritzelwelle oftmals von einer Art Manschette oder Rohr aus Kunststoff umgeben, welches ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in das Gehäuse verhindern soll. Allerdings hat sich gezeigt, dass es trotz dieses Schutzes zu Schäden durch Feuchtigkeit kommt. Dies betrifft insbesondere den Ausfall von Drehmomentsensoren im Bereich der Ritzelwelle.
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Die
DE 38 01 846 C2 offenbart eine motorgetriebene Servolenkeinrichtung mit einem Lenkkraft-Übertragungsmechanismus zum Übertagen einer manuell zugeführten Lenkkraft, die auf ein Lenkrad ausgeübt wird, auf ein lenkbares Fahrzeugrad. Der Lenkkraft-Übertragungsmechanismus weist eine Ritzelwelle auf, die mit einer Zahnstange zusammenwirkt. Die Ritzelwelle ist in ein Getriebegehäuse hineingeführt, in welchem die Zahnstange aufgenommen ist. Dabei ist zwischen dem Getriebegehäuse und der Ritzelwelle ein Dichtungsteil eingefügt. Das Dichtungsteil sowie ein oberes Ende des Getriebegehäuses werden von einer über die Ritzelwelle gesetzten Staubschutzkappe abgedeckt.
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Die
DE 10 2018 107 863 A1 zeigt eine Dichtungsanordnung für eine Eingangswelle eines Lenkgetriebes, mit einem ersten Element und einem zweiten Element. Das erste Element definiert einen ersten zentralen Durchgang, und das zweite Element definiert einen zweiten zentralen Durchgang, die sich beide entlang einer Mittelachse erstrecken und durch die sich eine Eingangswelle eines Lenkgetriebes erstreckt. Das zweite Element ist an der Eingangswelle befestigt und mit der Eingangswelle um die Mittelachse in Bezug auf das erste Element drehbar. Zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element ist eine äußere Dichtung angeordnet. Eine innere Dichtung wird durch das zweite Element gestützt und ist mit diesem beweglich.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet der Feuchtigkeitsschutz eines Lenkgetriebes noch Raum für Verbesserungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lenkgetriebe effektiver vor Feuchtigkeit zu schützen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Lenkgetriebeeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung betreffen.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Durch die Erfindung wird eine Lenkgetriebeeinheit für ein Kraftfahrzeug aufgezeigt. Das Kraftfahrzeug kann bspw. ein PKW oder ein LKW sein. Die Lenkgetriebeeinheit ist einem Lenkgetriebe zugeordnet, wobei nicht alle Komponenten der Lenkgetriebeeinheit im eigentlichen Sinne Getriebeteile sein müssen.
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Die Lenkgetriebeeinheit weist eine Wellenanordnung auf, die eine axial verlaufende, distal zu einem Getriebegehäuse führende Ritzelwelle aufweist sowie ein mit der Ritzelwelle drehfest verbundenes, sich wenigstens teilweise proximal der Ritzelwelle erstreckendes Verlängerungselement. Die axiale Richtung ist dabei durch die Verlaufsrichtung der Ritzelwelle definiert und entspricht normalerweise einer Symmetrieachse der Ritzelwelle. Die Ritzelwelle führt zu einem Getriebegehäuse, welches distal angeordnet ist. D.h. dasjenige Ende der Ritzelwelle, das zum Getriebegehäuse hin angeordnet ist, ist das distale Ende, während das gegenüberliegende Ende das proximale Ende ist. In aller Regel ist das distale Ende ein unteres Ende und das proximale Ende ein oberes Ende. Normalerweise führt die Ritzelwelle in das Getriebegehäuse hinein und ist daran drehbar gelagert. Im Getriebegehäuse kann die Ritzelwelle über ein Ritzel mit einer Zahnstange zusammenwirken, die innerhalb des Getriebegehäuses verschiebbar gelagert ist. In zusammengebautem Zustand kann die Ritzelwelle indirekt mit einem Lenkrad verbunden sein. Außer der Ritzelwelle weist die Wellenanordnung ein Verlängerungselement auf, das auch als Wellenverlängerung, Ritzelwellenverlängerung oder Verlängerung der Ritzelwelle bezeichnet werden kann. Dieses ist mit der Ritzelwelle drehfest verbunden. Es erstreckt sich wenigstens teilweise proximal der Ritzelwelle, d.h. es bildet insofern eine Verlängerung der Ritzelwelle in proximaler Richtung. Das Verlängerungselement kann insbesondere wenigstens teilweise symmetrisch zur axialen Richtung ausgebildet sein. Wenngleich sich das Verlängerungselement teilweise proximal der Ritzelwelle erstreckt, kann es bezüglich der axialen Richtung mit der Ritzelwelle überlappen.
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Die Lenkgetriebeeinheit weist auch ein Manschettenelement auf, das mit dem Getriebegehäuse verbunden ist und mit einem Rohrabschnitt die Ritzelwelle radial beabstandet umgibt, so dass zwischen einem proximalen Rohrende des Rohrabschnitts und der Ritzelwelle ein tangential umlaufender erster Zwischenraum ausgebildet ist. Die Funktion des Manschettenelementes besteht darin, ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit zwischen Getriebegehäuse und Ritzelwelle zu verhindern. Hierzu ist es zum einen mit dem Getriebegehäuse verbunden, wobei die Verbindung zumindest spritzwasserdicht sein kann. Des Weiteren umgibt ein Rohrabschnitt des Manschettenelementes die Ritzelwelle, d.h. der Rohrabschnitt erstreckt sich in tangentialer Richtung um die Ritzelwelle herum. Dabei ist ein radialer Abstand zwischen Rohrabschnitt und Ritzelwelle gegeben. Typischerweise ist der Rohrabschnitt zylinderartig mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet und erstreckt sich parallel zur axialen Richtung. In diesem Fall ist sein Innenradius größer gewählt als ein Außenradius (oder allgemeiner, eine radiale Außenabmessung) der Ritzelwelle. In jedem Fall ist durch die radiale Beabstandung sichergestellt, dass keine Reibung zwischen Ritzelwelle und Rohrabschnitt auftritt. Allerdings führt dies auch dazu, dass zwischen einem proximal angeordneten Rohrende (normalerweise dem oberen Rohrende) und der Ritzelwelle ein tangential umlaufender erster Zwischenraum ausgebildet ist. Der erste Zwischenraum kann auch als ringförmig beschrieben werden. Er könnte hinsichtlich des Schutzes gegen Schmutz und Feuchtigkeit eine potenzielle Schwachstelle bilden.
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Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Schutzelement proximal des Rohrabschnitts mit der Wellenanordnung verbunden ist und einen tangential umlaufend ausgebildeten Hülsenabschnitt aufweist, der sich bezüglich der axialen Richtung distal über das Rohrende hinaus erstreckt und abschnittsweise den Rohrabschnitt radial außenseitig umgibt, wobei das Schutzelement durch einen zweiten Zwischenraum vom Manschettenelement beabstandet ist. Das Schutzelement ist mit der Wellenanordnung verbunden, also bspw. mit der Ritzelwelle und/oder mit dem Verlängerungselement, und könnte auch als Teil der Wellenanordnung angesehen werden. Dabei ist es normalerweise drehfest verbunden, so dass es sich synchron mit der Wellenanordnung mitdreht. Ebenfalls ist das Schutzelement normalerweise axial gegenüber der Wellenanordnung fixiert. Insbesondere kann es gegenüber der Wellenanordnung sowohl in tangentialer Richtung als auch in axialer Richtung fixiert sein. Im Gegensatz zu der Ritzelwelle und dem Verlängerungselement, welche erhebliche mechanische Kräfte übertragen müssen und daher in der Regel aus einem stabilen Material wie Stahl gefertigt sind, kann das Schutzelement gewichtsoptimiert aus einem leichteren, wenngleich weniger stabilen Material wie Kunststoff gefertigt sein. Die Verbindung ist proximal des Rohrabschnitts gegeben und somit auch proximal des Rohrendes. Zielführend für die Funktion des Schutzelements ist der Hülsenabschnitt. Dieser ist insgesamt tangential umlaufend ausgebildet. Er erstreckt sich bezüglich der axialen Richtung distal über das Rohrende hinaus. D.h. er ist bezüglich der axialen Richtung teilweise proximal und teilweise distal des Rohrendes angeordnet, wobei er den Rohrabschnitt abschnittsweise radial außenseitig umgibt. Somit schirmt der Hülsenabschnitt einen Teil des Rohrabschnitts nahe dem Rohrende von außen ab und er bildet außerdem eine Abschirmung im Übergangsbereich zwischen Rohrabschnitt und dem nicht vom Rohrabschnitt umgebenen Teil der Ritzelwelle. Es ergibt sich also in axialer Richtung eine Überlappung zwischen dem sich in distaler Richtung erstreckenden, außen liegenden Hülsenabschnitt und dem sich in proximaler Richtung erstreckenden, innen liegenden Rohrabschnitt.
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Dabei ist das Schutzelement durch einen zweiten Zwischenraum vom Manschettenelement beabstandet. Das Schutzelement ist somit berührungsfrei gegenüber dem Manschettenelement gehalten. Die beiden Elemente sind durch den zweiten Zwischenraum getrennt, was insbesondere auch für den Hülsenabschnitt und den Rohrabschnitt gilt. Beim Betrieb kann sich das Schutzelement zusammen mit der Wellenanordnung drehen, ohne dass es zu Reibung am Rohrabschnitt kommt. Der zweite Zwischenraum ist tangential umlaufend ausgebildet und kann insbesondere ringförmig ausgebildet sein.
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Die Funktion des Schutzelements besteht darin, den ersten Zwischenraum möglichst nach außen hin abzuschirmen. Dabei wird allerdings keine flüssigkeitsdichte Verbindung im eigentlichen Sinne hergestellt, sondern das Schutzelement und das Manschettenelement wirken gemeinsam nach Art einer Labyrinthdichtung. Dies hat sich als ausreichend herausgestellt und dadurch, dass das Schutzelement keinen Kontakt zum Rohrelement hat, wird Festkörperreibung ausgeschlossen, die andernfalls zu Verschleiß und einer nachlassenden Dichtwirkung führen könnte. Generell werden Reibungsverluste zwischen Schutzelement und Manschettenelement vermieden. Gleiches gilt für eventuell bei Kontakt auftretende wahrnehmbare Geräusche. Außerdem wird durch den Verzicht auf ein elastomeres Dichtelement zwischen Rohrelement und Hülsenelement Material eingespart und der Zusammenbau der Lenkgetriebeeinheit vereinfacht. Das Schutzelement kann kostengünstig aus Kunststoff hergestellt werden und kann eine geringe Masse aufweisen, so dass es das Lenkgefühl des Fahrers nicht beeinflusst. Durch die normalerweise gegebene Fixierung in axialer und/oder tangentialer Richtung des Schutzelements gegenüber der Wellenanordnung wird verhindert, dass das Schutzelement verrutscht und möglicherweise in Kontakt mit dem Manschettenelement oder anderen feststehenden Teilen kommen könnte.
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Wenngleich Ausführungsformen denkbar sind, bei denen das Schutzelement aus mehreren separat gefertigten Teilen besteht, ist es bevorzugt, dass das Schutzelement einstückig ausgebildet ist. Insbesondere kann das Schutzelement durch Urformen hergestellt werden, z.B. durch Spritzgießen. Soweit nötig, kann die Urformung auch durch andere Verfahren ergänzt werden, wie z.B. eine spanende Bearbeitung.
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Gemäß einer Ausgestaltung weist das Schutzelement einen an der Wellenanordnung anliegenden Verbindungsabschnitt auf sowie einen sich von diesem radial nach außen erstreckenden Kragenabschnitt, mit welchem der Hülsenabschnitt wenigstens indirekt verbunden ist. Der Verbindungsabschnitt kann bevorzugt tangential umlaufend ausgebildet sein und umlaufend an der Wellenanordnung anliegen. Insbesondere kann er einen flüssigkeitsdichten oder zumindest spritzwasserdichten Abschluss mit der Wellenanordnung bilden. Bspw. kann der Verbindungsabschnitt zylindrisch oder zylindermantelförmig ausgebildet sein. Normalerweise ändert sich die radiale Außenabmessung des Verbindungsabschnitts entlang der axialen Richtung nicht oder nur unwesentlich. Demgegenüber erstreckt sich der Kragenabschnitt radial nach außen. Er kann bspw. nach Art einer Kreisringscheibe senkrecht zur axialen Richtung verlaufen, allerdings könnte er bspw. auch die Form eines Kegelmantels aufweisen, welcher sich entlang der axialen Richtung radial aufweitet. Der Hülsenabschnitt kann sich direkt an den Kragenabschnitt anschließen. Dadurch, dass sich der Kragenabschnitt radial nach außen erstreckt, wird der notwendige radiale Abstand gewonnen, der notwendig ist, um den Hülsenabschnitt radial außenseitig des Rohrabschnitts anzuordnen. Alternativ kann der Hülsenabschnitt auch indirekt mit dem Kragenabschnitt verbunden sein, also über wenigstens einen zwischengeordneten weiteren Abschnitt.
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Vorteilhaft bildet das Schutzelement mit der Wellenanordnung einen Formschluss in tangentialer Richtung. Der tangentialen Formschluss ist bevorzugt vollständig - also spielfrei - gegeben, so dass hierdurch sichergestellt ist, dass das Schutzelement nicht gegenüber der Wellenanordnung verdreht werden kann. Der Formschluss kann unmittelbar mit der Ritzelwelle und/oder dem Verlängerungselement gegeben sein, er könnte aber auch mit einem weiteren Element der Wellenanordnung gegeben sein, welches seinerseits mit der Ritzelwelle und/oder dem Verlängerungselement verbunden ist. Außerdem könnte der Formschluss mittelbar über ein weiteres Element gegeben sein, das sich nicht klar der Wellenanordnung zuordnen lässt. Alternativ oder insbesondere zusätzlich zu einem tangentialen Formschluss kann ein Kraftschluss und/oder Stoffschluss gegeben sein, der eine Verschiebung des Schutzelements gegenüber der Wellenanordnung in tangentialer Richtung verhindert oder zumindest erschwert.
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Des Weiteren ist es bevorzugt, dass das Schutzelement mit der Wellenanordnung einen Formschluss in axialer Richtung bildet. Dieser ist wiederum bevorzugt vollständig und somit spielfrei gegeben. Auch in diesem Fall kann der Formschluss unmittelbar mit der Ritzelwelle und/oder dem Verlängerungselement gegeben sein, mit einem weiteren Element der Wellenanordnung, oder er könnte mittelbar über ein weiteres, nicht der Wellenanordnung zuzuordnendes Element gegeben sein. Alternativ oder insbesondere zusätzlich zu einem axialen Formschluss kann ein Kraftschluss und/oder ein Stoffschluss gegeben sein, der eine Verschiebung des Schutzelement gegenüber der Wellenanordnung in axialer Richtung verhindert oder zumindest erschwert. Insbesondere ist vorteilhaft ein sowohl tangentialer als auch axialer Formschluss gegeben, durch welchen das Schutzelement gegenüber der Wellenanordnung fixiert ist.
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Gemäß einer Ausgestaltung weist die Wellenanordnung ein sich im Winkel zur axialen Richtung erstreckendes Bolzenelement auf, durch welches das Verlängerungselement verdrehsicher mit der Ritzelwelle verbunden ist, wobei das Schutzelement einen mit dem Bolzenelement formschlüssig eingreifenden Halteabschnitt aufweist. Das Bolzenelement kann insbesondere im rechten Winkel zur axialen Richtung verlaufen. Typischerweise bildet es sowohl mit dem Verlängerungselement als auch mit der Ritzelwelle einen Formschluss. Normalerweise weist das Bolzenelement einen Schaft und einen endseitig hiermit verbundenen Kopf auf. Der Schaft ist üblicherweise mit einem Außengewinde versehen, so dass das Bolzenelement auch als Schraubenelement oder Schraube bezeichnet werden kann, wenngleich der Begriff „Bolzenelement“ auch gewindelose Ausführungsformen einschließt. Die Ritzelwelle kann eine Vertiefung, Rinne oder Nut aufweisen, in welcher das Bolzenelement teilweise angeordnet ist. Des Weiteren kann das Verlängerungselement zwei Durchgangsöffnungen aufweisen, durch welche das Bolzenelement hindurchgeführt ist. Eine der Durchgangsöffnungen kann ein Innengewinde aufweisen, das mit dem Außengewinde des Bolzenelements verschraubt ist. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform weist das Schutzelement einen Halteabschnitt auf, der auch als Rückhalteabschnitt bezeichnet werden kann. Dieser greift formschlüssig mit dem Bolzenelement ein, d. h. er bildet mit dem Bolzenelement einen Formschluss. Der Formschluss kann insbesondere in axialer Richtung gegeben sein, so dass eine axiale Position des Schutzelements gegenüber dem Bolzenelement und somit gegenüber der Wellenanordnung gesichert ist. Alternativ oder zusätzlich kann ein tangentialer Formschluss gegeben sein.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Halteabschnitt das Bolzenelement bogenartig umgreift und mit diesem einen axialen Formschluss bildet. Der Halteabschnitt kann in diesem Fall hakenartig ausgestaltet sein. Er führt axial von einer Seite, z.B. der distalen Seite, an das Bolzenelement heran, ist um dieses herumgeführt, z.B. radial außenseitig, und hintergreift das Bolzenelement auf der axial anderen Seite, z.B. der proximalen Seite. Auf diese Weise ist ein axialer Formschluss gegeben, der insbesondere axial beidseitig ausgebildet sein kann. Des Weiteren kann der Halteabschnitt mit dem Bolzenelement einen radialen Formschluss bilden.
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Oftmals umgibt das Verlängerungselement die Ritzelwelle abschnittsweise, wobei es auch möglich ist, dass sie diese ergänzend kraftschlüssig eingeklemmt. Um dies zu realisieren, kann das Verlängerungselement einen Dehnungsschlitz aufweisen, der es ermöglicht, einen Abschnitt des Verlängerungselements bspw. durch ein gewindetragendes Bolzenelement zusammenzuziehen, um die geforderte Klemmwirkung zu erzeugen. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Verlängerungselement einen axialen Dehnungsschlitz aufweist, in welchem der Halteabschnitt wenigstens teilweise angeordnet ist. Demnach ist der Halteabschnitt wenigstens teilweise so dimensioniert, dass er sich in dem Dehnungsschlitz anordnen lässt. Hierdurch wird ein Formschluss zwischen dem Halteabschnitt und dem Verlängerungselement hergestellt, der wiederum eine verdrehsichere Verbindung zwischen dem Schutzelement und der Wellenanordnung realisiert. Bei der Montage kann das Schutzelement zunächst auf die Ritzelwelle aufgeschoben werden, bevor das Verlängerungselement derart montiert wird, dass es den Halteabschnitt in seinem Dehnungsschlitz aufnimmt. In vielen Fällen muss das Verlängerungselement in einer bestimmten Orientierung bezüglich der Ritzelwelle angeordnet werden, was dann bereits beim Positionieren des Schutzelements berücksichtigt werden muss.
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Insbesondere bei einem materialsparend ausgestalteten Halteabschnitt kann eine sichere Verbindung desselben mit anderen Bereichen des Schutzelements von Bedeutung sein. Gemäß einer Ausgestaltung ist der Halteabschnitt radial innenseitig mit dem Verbindungsabschnitt und distal mit dem Kragenabschnitt verbunden. Somit besteht eine doppelte und gewissermaßen redundante Verbindung des Halteabschnitts zum Rest des Schutzelements, nämlich zum einen mit dem Verbindungsabschnitt sowie zum anderen mit dem Kragenabschnitt. Nicht nur der Halteabschnitt kann hierdurch stabilisiert werden, sondern die drei Abschnitte können einander gegenseitig stabilisieren. Der Halteabschnitt kann insbesondere wenigstens teilweise rippenartig oder wandartig ausgebildet sein, bspw. um wie oben beschrieben in einen Dehnungsschlitz des Verlängerungselements einzugreifen.
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In montiertem Zustand ist das Schutzelement in tangentialer Richtung umlaufend ausgebildet. Bei einer einstückigen Herstellung des Schutzelements besteht zum einen die Möglichkeit, dieses ringartig geschlossen herzustellen, bspw. durch Urformen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das Schutzelement zwei durch ein Filmscharnier verbundene Teilstücke aufweist, die in einem in axialer Richtung durchgehenden Kontaktbereich aneinander anliegen. Die beiden Teilstücke können ebenfalls einteilig durch Urformen gefertigt sein, wobei das Filmscharnier ebenfalls einteilig hiermit hergestellt ist. Das Filmscharnier bildet eine Schwenkachse, um welche die beiden Teilstücke, die bspw. zueinander symmetrische Hälften des Schutzelements bilden können, gegeneinander geschwenkt und zusammengeklappt werden können. In zusammengeklapptem Zustand umschließen die beiden Teilstücke dann Teile des Rohrabschnitts sowie der Wellenanordnung. In dem Kontaktbereich, der in axialer Richtung durchgeht, allerdings normalerweise nicht parallel zur axialen Richtung verläuft, liegen die Teilstücke aneinander an.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Verbindungsabschnitt mit dem Verlängerungselement verbunden ist und sich an den Kragenabschnitt ein Kapselabschnitt anschließt, der radial außenseitig einen Anschlussbereich umgibt, in welchem die Ritzelwelle mit dem Verlängerungselement verbunden ist, und an den sich der Hülsenabschnitt anschließt. D.h. in diesem Fall erstreckt sich das Schutzelement bezüglich der axialen Richtung teilweise auf Höhe des Verlängerungselements, mit welchem der Verbindungsabschnitt verbunden ist, und teilweise auf Höhe der Ritzelwelle. Der Anschlussbereich, in dem Ritzelwelle und Verlängerungselement verbunden sind, kann insbesondere den o.g. Dehnungsschlitz und/oder das Bolzenelement aufweisen. Dieser Bereich weist normalerweise im Vergleich zu den sich proximal und distal anschließenden Bereichen der Wellenanordnung eine größere radiale Abmessung auf. Dementsprechend kann der Kapselabschnitt, der den Anschlussbereich umgibt, ebenfalls den Abschnitt des Schutzelements mit der größten radialen Ausdehnung darstellen.
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Der Kapselabschnitt schließt sich an den Kragenabschnitt an, wobei je nach Ausführungsform ggf. keine klare Abgrenzung zwischen Kapselabschnitt und Kragenabschnitt möglich sein kann. An den Kapselabschnitt schließt sich distal der Hülsenabschnitt an. Dieser kann gegenüber dem Kapselabschnitt radial verjüngt sein. Ob dies der Fall ist, hängt u.a. von der radialen Ausdehnung des Anschlussbereich im Vergleich zu derjenigen des Rohrabschnitts ab. Um bei dieser Ausführungsform eine drehfeste Verbindung mit der Wellenanordnung herzustellen, bestehen unterschiedliche Möglichkeiten. Bspw. kann der Verbindungsabschnitt drehfest mit dem Verlängerungselement verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Kapselabschnitt z.B. formschlüssig mit dem Anschlussbereich eingreifen. Beispielsweise kann der Kapselabschnitt wenigstens eine Auswölbung aufweisen, in der ein Ende des Bolzenelements formschlüssig aufgenommen ist. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform kann das Schutzelement normalerweise erst montiert werden, nachdem das Verlängerungselement mit der Ritzelwelle verbunden wurde. Dies wiederum macht es normalerweise unmöglich, dass Schutzelement in axialer Richtung auf das Verlängerungselement aufzuschieben. Insbesondere gilt dies dann, wenn sowohl der Verbindungsabschnitt als auch der Hülsenabschnitt gegenüber dem Kapselabschnitt radial verjüngt sind. Dabei kann diese Ausführungsform bspw. mit der o.g. Ausführungsform kombiniert sein, bei welcher das Schutzelement zwei Teilstücke aufweist.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand von unterschiedlichen, in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
- 1 eine erste Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Lenkgetriebeeinheit gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine zweite Schnittdarstellung der Lenkgetriebeeinheit aus 1;
- 3 eine perspektivische Darstellung der Lenkgetriebeeinheit aus 1;
- 4 eine perspektivische Darstellung eines Schutzelements der Lenkgetriebeeinheit aus 1;
- 5 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lenkgetriebeeinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform; sowie
- 6 eine perspektivische Darstellung eines Schutzelements der Lenkgetriebeeinheit aus 5.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 - 3 zeigen eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lenkgetriebeeinheit 1 für einen PKW, die Teil eines Lenkgetriebes ist. Die Lenkgetriebeeinheit 1 umfasst eine Wellenanordnung 2 mit einer Ritzelwelle 3 und einem Verlängerungselement 4. Die Wellenanordnung verläuft entlang einer axialen Richtung A, zu welcher die Ritzelwelle 3 überwiegend rotationssymmetrisch ist. Zu einer distalen Seite D hin läuft die Ritzelwelle 3 in ein hier nur ansatzweise dargestelltes Getriebegehäuse 10 hinein. Im Getriebegehäuse wirkt die Ritzelwelle 3 über ein Ritzel mit einer Zahnstange zusammen (beide nicht dargestellt). Wie aus der Zusammenschau von 1 und 3 erkennbar ist, ist die Ritzelwelle 3 in einem Anschlussbereich 9 mit dem Verlängerungselement 4 verbunden, wobei sie in einen Verbindungsabschnitt 4.1 des Letzteren eingeführt ist. Das Verlängerungselement 4 erstreckt sich gegenüber der Ritzelwelle 3 zu einer proximalen Seite P. Ein Bolzenelement 5, welches hier als Schraube ausgebildet ist, verläuft senkrecht zur axialen Richtung A durch das Verlängerungselement 4 und ist mit diesem verschraubt. Dabei greift das Bolzenelement 5 teilweise in eine einseitig ausgebildete Nut 3.1 der Ritzelwelle 3 ein und bildet somit einen Formschluss mit der Ritzelwelle 3, sowohl in axialer Richtung A als auch in tangentialer Richtung. Außerdem weist das Verlängerungselement 4 einen axialen Dehnungsschlitz 4.2 auf, so dass der Verbindungsabschnitt 4.1 zusammengezogen wird und die Ritzelwelle 3 festklemmt, wenn das Bolzenelement 5 angezogen wird.
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Ein Manschettenelement 11 ist mit dem Getriebegehäuse 10 verbunden, wobei die Verbindung wenigstens spritzwasserdicht ausgebildet ist. Das Manschettenelement 11 erstreckt sich mit einem Rohrabschnitt 11.1 proximal zu einem Rohrende 11.2. Der Rohrabschnitt 11.1 umgibt die Ritzelwelle 3 mit radialem Abstand, so dass zwischen der Ritzelwelle 3 und dem Rohrende 11.2 ein erster Zwischenraum 6 ausgebildet ist. Um ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in den ersten Zwischenraum 6 zu verhindern, weist die Lenkgetriebeeinheit 1 ein Schutzelement 8 auf, das in 4 isoliert dargestellt ist. Es ist proximal des Rohrabschnitts 11.1 mit der Ritzelwelle 3 verbunden, wobei ein in etwa zylindrischer Verbindungsabschnitt 8.1 an der Ritzelwelle 3 anliegt. Distal schließt sich ein Kragenabschnitt 8.2 an, der sich radial nach außen erstreckt. An diesen schließt sich wiederum ein Hülsenabschnitt 8.3 an, der sich distal über das Rohrende 11.2 hinaus erstreckt und den Rohrabschnitt 11.1 abschnittsweise außenseitig umgibt. Dabei ist zwischen dem Manschettenelement 11 und dem Schutzelement 8 ein zweiter Zwischenraum 7 ausgebildet, so dass diese berührungsfrei gehalten sind. Es tritt somit keine Reibung und kein Verschleiß auf. Allerdings bildet das Schutzelement 8 zusammen mit dem Rohrabschnitt 11.1 eine Labyrinthdichtung, die einen wirksamen Schutz vor eindringender Feuchtigkeit darstellt.
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Zwischen dem Verbindungsabschnitt 8.1 und der Ritzelwelle 3 ist ein Kraftschluss gegeben, der eine beliebige Verschiebung des Schutzelements 8 gegenüber der Ritzelwelle 3 verhindert. Um eine verbesserte Absicherung über einen Formschluss zu erreichen, weist das Schutzelement 8 einen Halteabschnitt 8.4 auf, der insgesamt rippenartig ausgebildet ist und der radial innenseitig mit dem Verbindungsabschnitt 8.1 und distal mit dem Kragenabschnitt 8.2 verbunden ist. Er greift formschlüssig mit dem Bolzenelement 5 ein, wobei er das Bolzenelement 5 bogenartig umgreift. Auf diese Weise bildet er mit dem Bolzenelement 5 einen axialen Formschluss. Die schlanke, rippenartige Form des Halteabschnitts 8.4 erlaubt es außerdem, dass dieser teilweise im Dehnungsschlitz 4.2 angeordnet ist, so dass auch ein tangentialer Formschluss mit dem Verlängerungselement 4 und somit mit der Wellenanordnung 2 insgesamt gegeben ist.
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Beim Zusammenbau der Getriebeeinheit 1 wird zunächst das Manschettenelement 11 mit dem Rohrabschnitt 11.1 über die Ritzelwelle 3 geschoben und mit dem Getriebegehäuse 10 verbunden, so dass sich der in 2 dargestellte Zustand ergibt. Danach wird das Schutzelement 8 von der proximalen Seite P her auf die Ritzelwelle 3 geschoben, wobei der Halteabschnitt 8.4 tangential an der Nut 3.1 ausgerichtet wird. Danach wird das Verlängerungselement mit dem Verbindungsabschnitt 4.1 über die Ritzelwelle 3 geschoben, wobei der Halteabschnitt 8.4 im Dehnungsschlitz 4.2 aufgenommen wird. Schließlich wird das Bolzenelement 5 eingeschraubt.
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5 und 6 zeigen eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lenkgetriebeeinheit 1, die mit der ersten Ausführungsform weitgehend identisch ist und sich nur hinsichtlich des Schutzelements 8 unterscheidet. Das Schutzelement 8 ist in diesem Fall proximal des Anschlussbereichs 9 mit dem Verlängerungselement 4 verbunden. Der Verbindungsabschnitt 8.1 liegt dementsprechend außen am Verlängerungselement 4 an. Der Kragenabschnitt 8.2 geht in einen Kapselabschnitt 8.5 über, der den Anschlussbereich 9 umschließt. Der Kapselabschnitt 8.5 weist Auswölbungen 8.6 auf, in welchen die Enden des Bolzenelements 5 aufgenommen werden können. Hierüber ist ein tangentialer sowie axialer Formschluss zwischen dem Schutzelement 8 und der Wellenanordnung 2 gegeben. An den Kapselabschnitt 8.5 schließt sich der Hülsenabschnitt 8.3 an. Dieser weist ebenso wie der Verbindungsabschnitt 8.1 eine geringere radiale Ausdehnung auf als der Kapselabschnitt 8.5. Aufgrund der radialen Ausdehnung des Verlängerungselements 4 im Anschlussbereich 9 ist es beim Zusammensetzen der Lenkgetriebeeinheit 1 nicht möglich, das Schutzelement 8 und das Verlängerungselement 4 nacheinander axial aufzusetzen, wie bei der ersten Ausführungsform. Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass das Schutzelement 8 aus zwei Teilstücken 8.7, 8.8 besteht, die durch ein Filmscharnier 8.9 verbunden sind. Nachdem das Verlängerungselement 4 auf die Ritzelwelle 3 aufgeschoben und mittels des Bolzenelements 5 gesichert wurde, wird das Schutzelement angebracht, indem die Teilstücke 8.7, 8.8 um das Filmscharnier 8.9 gegeneinander geschwenkt und zusammengeklappt werden, bis sie in einem in axialer Richtung A durchgehenden Kontaktbereich 8.10 aneinander anliegen. Die beiden Teilstücke 8.7, 8.8 können durch eine Klemmverbindung, durch Verkleben oder in anderer Weise miteinander verbunden werden.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Lenkgetriebeeinheit
- 2
- Wellenanordnung
- 3
- Ritzelwelle
- 3.1
- Nut
- 4
- Verlängerungselement
- 4.1
- Verbindungsabschnitt
- 4.2
- Dehnungsschlitz
- 5
- Bolzenelement
- 6
- erster Zwischenraum
- 7
- zweiter Zwischenraum
- 8
- Schutzelement
- 8.1
- Verbindungsabschnitt
- 8.2
- Kragenabschnitt
- 8.3
- Hülsenabschnitt
- 8.4
- Halteabschnitt
- 8.5
- Kapselabschnitt
- 8.6
- Auswölbung
- 8.7, 8.8
- Teilstück
- 8.9
- Filmscharnier
- 8.10
- Kontaktbereich
- 9
- Anschlussbereich
- 10
- Getriebegehäuse
- 11
- Manschettenelement
- 11.1
- Rohrabschnitt
- 11.2
- Rohrende
- A
- axiale Richtung
- D
- distale Seite
- P
- proximale Seite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3801846 C2 [0003]
- DE 102018107863 A1 [0004]
