-
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Fahrzeuglenkungen und insbesondere auf eine selbstsichernde Einstelleinrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, die sich insbesondere dafür eignet, ein Spiel zwischen einem Druckstück und einem Ritzel einer Fahrzeuglenkung einzustellen.
-
Bei Zahnstangenlenkungen ist im Bereich eines Lenkungsritzels ein Druckstück angeordnet, das die Zahnstange gegen das Lenkungsritzel drückt. Dabei stützt sich das Druckstück gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Feder an einer Stellschraube ab, die es ermöglicht, das Spiel des Druckstücks einzustellen. Die Einstellung des Druckstückspiels erfolgt bei der Montage der Lenkung. Ist das Spiel eingestellt, wird die Stellschraube gegenüber dem Lenkungsgehäuse fixiert.
-
Bekannte Stellschrauben werden nach dem Einstellen des Druckstückspiels mit dem Lenkungsgehäuse verstemmt. Das Verstemmen bedeutet dabei einen zusätzlichen, abgeschlossenen Montageschritt.
-
Weiterhin existieren Stellschrauben aus Kunststoff, bei denen die Arretierung über ein zweites Bauteil erfolgt, welches mit der Stellschraube verschweißt wird. Auch diese Lösung ist montagetechnisch aufwändig, da für die Festlegung der Stellschraube ein zusätzlicher Montageschritt notwendig ist.
-
Aus der
EP 1 391 618 B1 ist eine Schraubensicherung bekannt, die auf dem Prinzip unterschiedlicher Flankenwinkel und Gewindesteigungen beruht. Die Flankenwinkel des Innengewindes und des Außengewindes unterscheiden sich hierbei um 2° bis 10° Grad. Zudem ist vorgesehen, dass sich die Gewindesteigung um 0,01 bis 0,3 unterscheidet, wobei im Ausführungsbeispiel ein metrisches Feingewinde M10x1 zugrunde gelegt ist. Eine solche Schraubensicherung besitzt den Vorteil, dass sowohl das das Innengewinde als auch das Außengewinde mit konstanter Gewindeform herstellbar sind.
-
Jedoch ist die bekannte Schraubensicherung für eine Stellschraube der vorstehend erläuterten Art nicht ohne weiteres geeignet, da mit einer solchen mitunter große Kräfte vorzugsweise über den gesamten Lebenszyklus der Lenkung abgestützt werden müssen. Zudem ist sicherzustellen, dass im Bereich der Stellschraube keine Leckage auftritt. Die Stellschraube muss daher hinreichend tief in das Lenkungsgehäuse eingeschraubt werden, wobei ein Abscheren des Gewindes in jedem Fall zu vermeiden ist.
-
Vor diesem Hintergrund liegt Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine schnelle und einfache Möglichkeit für die Einstellung des Druckstückspiels an einer Zahnstangenlenkung zu schaffen.
-
Diese Aufgabe wird durch eine selbstsichernde Einstelleinrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Einstelleinrichtung umfasst ein erstes Bauteil mit einem Innengewinde und ein zweites Bauteil mit einem Außengewinde zum Verschrauben mit dem Innengewinde des ersten Bauteils, wobei das Innengewinde und das Außengewinde jeweils zumindest einen Gewindeabschnitt mit unterschiedlicher Gewindesteigung aufweisen. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass das Außengewinde und/oder das Innengewinde einen an den erstgenannten Gewindeabschnitt anschließenden, weiteren Gewindeabschnitt aufweist, dessen Steigung der Steigung eines Gewindeabschnitts am jeweils anderen Bauteil entspricht.
-
Gemäß der Erfindung weist somit zumindest eines der Gewinde mindestens zwei unterschiedliche Gewindesteigungen auf. Dadurch ist es möglich, beide Bauteile zunächst über Gewindeabschnitte mit gleicher Gewindesteigung miteinander zu verschrauben und im erst erforderlichen Einstellbereich durch eine unterschiedliche Gewindesteigung eine Festlegung derart vorzunehmen, dass die beispielsweise an einem Druckstück einer Fahrzeuglenkung auftretenden Kräfte nicht zu einem Lösen der Schraubverbindung führen. Ein Verstemmen zum Fixieren der eingestellten Stellung ist hierbei nicht erforderlich. Der Einstellbereich ist aufgrund des ansteigenden Anziehmoments deutlich spürbar.
-
Aus fertigungstechnischen Gründen ist es zumeist von Vorteil, das Außengewinde mit Abschnitten unterschiedlicher Gewindesteigung auszubilden, das Innengewinde jedoch mit konstanter Gewindesteigung auszuführen.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
-
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch eine Fahrzeuglenkung gemäß Patentanspruch 4 gelöst. Bei einer solchen ist das erste Bauteil ein Lenkungsgehäuse und das zweite Bauteil eine Stellschraube zur Einstellung des Spiels eines Druckstücks in dem Lenkungsgehäuse. Erfindungsgemäß ist die Stellschraube an dem Lenkungsgehäuse durch Eingriff von Gewindeabschnitten mit unterschiedlicher Gewindesteigung festgelegt, so dass, wie bereits angedeutet, auf das herkömmliche Verstemmen der Stellschraube mit dem Lenkungsgehäuse verzichtet werden kann. Einstellen und Sichern können nun vielmehr in einem Montageschritt vorgenommen werden. Zusätzliche Sicherungsmaßnahmen sind nicht erforderlich.
-
Wie eingangs erläutert, eignet sich die erfindungsgemäße selbstsichernde Einstelleinrichtung insbesondere zur Einstellung eines Druckstücks einer Zahnstangenlenkung. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Einsatzzweck beschränkt. Vielmehr können erfindungsgemäße Einstelleinrichtungen überall dort eingesetzt werden, wo eine Stellschraube benötigt wird, die, aus welchen Gründen auch immer, in ihrer Lage zum Gegenstück fixiert werden muss.
-
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gemäß Patentanspruch 8 durch ein Verfahren zum Einstellen eines Spiels eines Druckstücks in einer Fahrzeuglenkung gelöst, bei dem nach Einführen des Druckstücks in eine Öffnung des Lenkungsgehäuses eine Stellschraube in ein an der Öffnung vorgesehenes Innengewinde eingeschraubt wird, bis ein vorgegebenes Druckstückspiel erreicht ist. Die Stellschraube wird hierbei relativ zu dem Lenkungsgehäuse durch Ineingriffbringen von Gewindeabschnitten mit unterschiedlicher Gewindesteigung gesichert. Das Einstellen des Druckstückspiels sowie das Sichern der Stellschraube können so in einem Vorgang erfolgen. Hierdurch wird die Montage einer Fahrzeuglenkung vereinfacht.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Stellschraube zunächst mit einem Gewindeabschnitt, dessen Steigung dem korrespondierenden Gewindeabschnitt des Lenkungsgehäuses gleich ist, in den korrespondierenden Gewindeabschnitt des Lenkungsgehäuses eingeschraubt. Der Übergang auf eine andere Gewindesteigung erfolgt im Einstellbereich des Druckstückspiels. Diese ermöglicht eine schnelle und einfache Zustellung der Stellschraube mit verhältnismäßig geringem Anziehmoment bis zum Einstellbereich, in dem dann unter Einstellung des Druckstückspiels mit erhöhtem Anziehmoment die Stellschraube gesichert wird.
-
Die Gewindeabschnitte unterschiedlicher Gewindesteigung überlappen einander im gesicherten Zustand bevorzugt in einem Bereich von mindestens einer halben Gewindewindung bis zu maximal zwei Gewindewindungen.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
-
1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Fahrzeuglenkung im Bereich des Eingriffs eines Lenkungsritzels mit einer Zahnstange,
-
2 eine selbstsichernde Einstelleinrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vor dem Zusammenschrauben, und in
-
3 eine selbstsichernde Einstelleinrichtung im zusammengeschraubten, gesicherten Zustand.
-
Die erfindungsgemäße selbstsichernde Einstelleinrichtung wird nachfolgend beispielhaft anhand einer Fahrzeuglenkung erläutert. Letztere ist in 1 im Schnitt dargestellt. Durch ein Lenkungsgehäuse 1 erstreckt sich eine Zahnstange 2, die mit einem Lenkungsritzel 3 in Eingriff steht. Dabei ist die Zahnstange 2 durch ein Druckstück 4 gegen das Lenkungsritzel 3 gedrückt. Das Druckstück 4 stützt sich seinerseits gegen eine Stellschraube 5 ab, die am Lenkungsgehäuse 1 festgelegt ist. Über die Einschraubtiefe der Stellschraube 5 im Lenkungsgehäuse 1 lässt sich das Spiel des Druckstücks 4 und damit das Spiel zwischen der Zahnstange 2 und dem Lenkungsritzel 3 kontrolliert einstellen. Zwischen dem Druckstück 4 und der Stellschraube 5 ist eine Feder 6 eingegliedert, welche das Druckstück 4 und die Stellschraube 5 auseinanderdrückt. Die Stellschraube 5 bildet innenseitig eine Ausnehmung 7 zur Abstützung der Feder 6 aus.
-
Die selbstsichernde Einstelleinrichtung 10 zwischen der Stellschraube 5 und dem Lenkungsgehäuse 1 soll nachfolgend anhand der 2 und 3 erläutert werden. Sie umfasst ein erstes Bauteil 11 mit einem Innengewinde 13 und ein zweites Bauteil 12 mit einem Außengewinde 14 zum Verschrauben mit dem Innengewinde 13 des ersten Bauteils 11. Bei der in 1 dargestellten Fahrzeuglenkung wird das erste Bauteil 11 durch das Lenkungsgehäuse 1 und das zweite Bauteil 1 2 durch die Stellschraube 5 gebildet.
-
Wie insbesondere 2 zu entnehmen ist, weist das Außengewinde 14 zwei Gewindeabschnitte 14a und 14b mit unterschiedlicher Gewindesteigung auf, die vorzugsweise unmittelbar aneinander anschließen oder aber durch einen kurzen gewindefreien Wellenabschnitt miteinander verbunden sein können. Das korrespondierende Innengewinde 13 des ersten Bauteils weist einen einzigen Gewindeabschnitt 13a mit konstanter Gewindesteigung auf. In 2 ist die Einschraubtiefe mit t bezeichnet. Die Gewindesteigung des Innengewindes 13 entspricht dabei der Gewindesteigung des ersten Gewindeabschnitts 14a des Außengewindes 14 und unterscheidet sich von der Gewindesteigung des zweiten Gewindeabschnitts 14b des Außengewindes 14.
-
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das erste Bauteil 11 ferner einen Kopf 15 auf, der gewindefrei ist und Ansätze 16 für den Angriff eines Spannwerkzeugs ausbildet. Anstelle des dargestellten Außensechskants können diesbezüglich auch andere Werkzeugansätze wie beispielsweise ein Innensechskant, Lochöffnungen für Hakenschlüssel (vgl. 1) und dergleichen vorgesehen sein. Während der kopfferne Gewindeabschnitt 14a am freien Ende des zweiten Bauteils 12 in seiner Gewindesteigung dem Innengewinde 13 entspricht, weist der kopfnahe Gewindeabschnitt 14b eine größere oder kleinere Gewindesteigung als das Innengewinde 13 auf. Die Abweichung der Gewindesteigung an dem zweiten Gewindeabschnitt 14b liegt dabei in der Größenordnung von 1 bis 10 Prozent, vorzugsweise zwischen 2 bis 5 Prozent, bezogen auf die Gewindesteigung des ersten Gewindeabschnitts 14a bzw. des Innengewindes 13.
-
Das Verhältnis der Axiallänge a des ersten Gewindeabschnitts 14a zu der Axiallänge b des zweiten Gewindeabschnitts 14b liegt in der Größenordnung von 3:1 bis 1:1. Jedoch kann hiervon im Bedarfsfall auch abgewichen werden.
-
3 zeigt die selbstsichernde Einstelleinrichtung 10 im zusammengebauten Zustand, in dem das erste Bauteil 11 an dem zweiten Bauteil 12 durch die unterschiedlichen Gewindesteigungen im Bereich des zweiten Gewindeabschnitts 14b und des Innengewindes 13 gegen Verdrehen gesichert sind. Aufgrund der unterschiedlichen Gewindesteigungen der Gewindepaarungen kommt es zu einer Überdeckung bzw. zu einem Anliegen der Gewindeflanken von Innen- und Außengewinde. Hierdurch entsteht eine erhöhte Reibkraft im Gewinde, die ein selbsttätiges Lösen und Verdrehen verhindert.
-
Wie 3 zeigt, ist das erste Bauteil 11 im gesicherten Zustand nicht bis zum Anschlag des Kopfes 15 an das zweite Bauteil 12 angezogen. Vielmehr ist die Schraubverbindung infolge der unterschiedlichen Gewindesteigungen über einen gewissen Einstellbereich selbsthaltend. Für eine ausreichende Fixierung genügt bereits, dass sich die Gewindeabschnitte unterschiedlicher Gewindesteigung mit einer halben Gewindewindung überlappen. Je nach Größe des Steigungsunterschieds ist eine Überlappung bis maximal zwei Gewindewindungen möglich, wobei ein Abscheren der Gewinde vermieden werden muss.
-
Aus fertigungstechnischen Gründen wird man Abschnitte unterschiedlicher Gewindesteigung bevorzugt am Außengewinde 14 vorsehen. In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels ist es jedoch auch möglich, das Innengewinde 13 mit Abschnitten unterschiedlicher Gewindesteigung auszubilden, wobei dann die Gewindesteigung eines Gewindeabschnitts des Innengewindes der Gewindesteigung am Außengewinde bzw. eines Abschnitts des Außengewindes entspricht. Ferner ist es denkbar, sowohl das, Außengewinde 14 als auch das Innengewinde 13 mit jeweils mindestens zwei Abschnitten unterschiedliche Gewindesteigung auszugestalten, wobei in einem Einstellbereich Abschnitte unterschiedlicher Gewindesteigung miteinander kämen.
-
Es empfiehlt sich, die beim Verschrauben zunächst miteinander in Eingriff gelangenden Gewindeabschnitte 13 und 14a mit gleicher Gewindesteigung auszubilden, so dass ein Zustellen bis in den Einstellbereich mit einem geringen Anziehmoment schnell und einfach erfolgen kann. Bei einem manuellen Einstellen ist der Beginn des Einstellbereichs über das ansteigende Anziehmoment ohne weiteres spürbar. Dies gilt in gleicher Weise für ein automatisiertes Anziehen, bei dem das Anziehmoment beobachtet wird.
-
Bei der in 1 dargestellten Fahrzeuglenkung 1 befindet der erste Gewindeabschnitt 14a am freien Ende der Stellschraube 5. Er entspricht in seiner Gewindesteigung der Steigung des korrespondierenden Innengewindes 13 an einer Öffnung 8 des Lenkungsgehäuses 1, über die das Druckstück 4 eingeschoben worden ist. Der erste Gewindeabschnitt 14a geht in den zweiten Gewindeabschnitt 14b über, der gegenüber dem ersten Gewindeabschnitt 14a und dem Innengewinde 13 eine veränderte Gewindesteigung aufweist. Über diesen zweiten Gewindeabschnitt 14b ist die Stellschraube 5 im Lenkungsgehäuse 1 gesichert, so dass ein einmal eingestelltes Druckstückspiel erhalten bleibt, bei Bedarf jedoch veränderbar ist.
-
Dem Innengewinde 13 ist an dem Lenkungsgehäuse 1 eine Einsenkung 16 mit größerem Durchmesser vorgelagert, so dass ein Kopf 15 der Stellschraube 5 zumindest teilweise im Lenkungsgehäuse 1 versenkt werden kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Kopf 15 an seinem Außenumfang eine Ringnut 17 auf, in der eine Dichtung 18, beispielsweise ein O-Ring angeordnet ist. Die Dichtung 18 dichtet im zusammengebauten Zustand gegen eine Innenwand 19 der Einsenkung 16 ab.
-
Mit der dargestellten selbstsichernden Einstelleinrichtung 10 wird eine ausreichende Haltekraft gegen ein Lösen der Stellschraube 5 erzielt, während die Dichtung 18 einer etwaigen Leckage vorbeugt.
-
Die erfindungsgemäße Einstelleinrichtung 10 ermöglicht ein verbessertes Verfahren zum Einstellen eines Spiels eines Druckstücks 4 in einer Fahrzeuglenkung 1. Während der Montage der Lenkung wird das Druckstück 4 durch die Öffnung 8 in das Lenkungsgehäuse 1 eingeführt und in Anlage gegen das Lenkungsritzel 3 gebracht. Anschließend werden die Feder 7 und die Stellschraube 5 montiert. Letztere wird in das an der Öffnung 8 befindliche Innengewinde 13 eingeschraubt und drückt das Druckstück 4 in Richtung Lenkungsritzel 3. Die Stellschraube 5 wird dabei so tief eingeschraubt, bis ein vorgegebenes Druckstückspiel erreicht ist. Dabei gelangen ab einer bestimmten Einschraubtiefe Gewindeabschnitte 13 und 14b mit unterschiedlicher Gewindesteigung miteinander in Eingriff. Die Axiallängen der ersten und zweiten Gewindeabschnitte 14a und 14b der Stellschraube 5 sind dabei so gewählt, dass das Ineingriffbringen von Gewindeabschnitten mit unterschiedlicher Gewindesteigung erst im relevanten Einstellbereich auftritt. Aufgrund der erhöhten Gewindereibung ist bei Erreichen der für das gewünschte Druckstückspiel erforderlichen Einschraubtiefe die Stellschraube 5 relativ zu dem Lenkungsgehäuse 1 verdrehgesichert, so dass weitere Sicherungsmaßnahmen für die Stellschraube 5 nicht erforderlich sind.
-
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Lenkungsgehäuse
- 2
- Zahnstange
- 3
- Lenkungsritzel
- 4
- Druckstück
- 5
- Stellschraube
- 6
- Feder
- 7
- Ausnehmung
- 8
- Öffnung
- 10
- selbstsichernde Einstelleinrichtung
- 11
- erstes Bauteil
- 12
- zweites Bauteil
- 13
- Innengewinde
- 13a
- Gewindeabschnitt
- 14
- Außengewinde
- 14a
- erster Gewindeabschnitt
- 14b
- zweiter Gewindeabschnitt
- 15
- Kopf
- 16
- Einsenkung
- 17
- Ringnut
- 18
- Dichtung
- 19
- Innenwand
-
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
-