DE10230602A1 - Anpressvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anpressvorrichtung 1, insbesondere für ein Wälzkurvengetriebe in einem Lenksystem. An einem Gestell 2 ist ein erstes Getriebeglied 3 in Eingriff mit einem zweiten Getriebeglied 4 gehalten. Die Anpressvorrichtung 1 besteht aus einem Druckstück 5, welches entlang einer Achse 6 an dem Gestell 2 verschiebbar gelagert ist und von einem Federungselement 7 zum Gegeneinanderpressen des ersten und zweiten Getriebegliedes beaufschlagt wird. Um die Anpressvorrichtung 1 zum Ausgleich von Verschleiß und Wärmedehnung des Eingriffs der Getriebeglieder einfach aufzubauen und kostengünstig und im Betrieb geräuscharm zu gestalten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, das Federungselement 7 aus Wälzkörpern 8, 8' zu bilden, die etwa quer zu der Achse 6 des Druckstückes 5 federbelastet sind, wobei die Wälzkörper 8, 8' sich an Schrägflächen 9, 9' zwischen dem Druckstück 5 und einem als Stellschraube 16 oder Deckel 17 ausgebildeten Gestellbauteil 10 abstützen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Anpressvorrichtung, insbesondere für ein Wälzkurvengetriebe in einem Lenksystem, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Die DE 100 51 306 A1 beschreibt ein Getriebe, insbesondere für eine Fahrzeuglenkung, mit einem als ein erstes Getriebeglied ausgebildeten Ritzel, das mit einer Antriebswelle eines Servomotors drehfest verbunden ist. Das Ritzel ist mit einem als Zahnrad ausgebildeten, zweiten Getriebeglied in Eingriff. Die Antriebswelle ist verschwenkbar in einem Festlager und einem Loslager gehalten. Das Loslager ist in einem als Getriebegehäuse ausgebildeten Gestell radialverschieblich gehalten. Das Loslager wird von einem Federungselement über einen Stützring, der als Druckstück dient, in radialer Richtung auf das Zahnrad gepresst.
• Der Stützring ist in einem Langloch in dem Getriebegehäuse radialverschieblich gehalten und über das Federungselement gegen Verdrehen gesichert.
• Im Betrieb des Getriebes ist eine Geräuschentwicklung durch die Anpressvorrichtung nicht auszuschließen, da das Druckstück bei einer maximalen, konstruktiv vorgegebenen Verschwenkung der Antriebswelle mit dem Getriebegehäuse auf Anschlag geht.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anpressvorrichtung für Getriebeglieder zu schaffen, die bei einfachem Aufbau einen geräuscharmen Betrieb der Getriebeglieder bei einer in engem Bereich variierenden Anpresskraft ermöglicht.
• Die Aufgabe wird mit einer Anpressvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• Die Anpressvorrichtung weist ein Federungselement auf, das sowohl eine dauernde Beaufschlagung des Druckstücks mit einer in engem Bereich variierenden Federkraft ermöglicht, als auch eine ständige Anlage fester Bauteile zwischen dem Druckstück und dem Gestell in radialer Richtung der Getriebeglieder betrachtet, gewährleistet, wodurch ein Anschlagen der Bauteile der Anpressvorrichtung und eine Geräuschentwicklung vermieden ist.
• Zu diesem Zweck ist das Federungselement, in axialer Richtung der Achse des Druckstücks betrachtet, zwischen dem Druckstück und einem Gestellbauteil angeordnet. Das Federungselement besteht aus Wälzkörpern, die etwa quer zu der Achse des Druck stücks federbelastet sind und sich jeweils zumindest an einer Schrägfläche abstützen. Jede Schrägfläche ist dabei jeweils schräg zu der Achse des Druckstücks mit sich radial zu der Achse hin öffnendem Winkel oder mit sich schräg von der Achse weg öffnendem Winkel ausgebildet. Entsprechend sind die Wälzkörper mit einer Feder in radialer Richtung von der Achse weg oder zu der Achse hin federbelastet und jeweils gegen die Schrägflächen gepresst.
• Sind die Schrägflächen mit sich radial zu der Achse des Druckstücks hin sich öffnendem Winkel angeordnet, so ist es zweckmäßig, die Feder so anzuordnen, dass diese sich an jeweils diametral zu der Achse gegenüberliegenden Wälzkörpern abstützt und diese mit einer Federkraft beaufschlagt.
• Die Schrägflächen gehen jeweils mit einem bogenförmigen Segment in eine etwa senkrecht zu der Achse des Druckstücks verlaufende ebene Fläche über. Das bogenförmige Segment weist einen größeren Radius als die sich an den Schrägflächen und der ebenen Fläche gleitenden und/oder abwälzenden Wälzkörpern auf. Die Schrägflächen können an dem Druckstück, an dessen, dem Gestellbauteil zugewandten Stirnfläche angeordnet sein. Es kann auch zweckmäßig sein, die Schrägflächen und die ebene Fläche in dem Gestellbauteil anzuordnen.
• Das jeweilige Bauteil (Druckstück oder Gestellbauteil), welches dem die Schrägflächen tragenden Bauteil in axialer Richtung der Achse des Druckstücks gegenüberliegt, weist bevorzugt eine ebene Stirnfläche oder eine, mit quer zu der Richtung der Achse des Druckstücks betrachtet, als Längsnut ausgeführte offene Bohrung auf, auf welcher die Wälzkörper gleiten und/oder sich abwälzen. Die Nut dient auch zur Führung der Feder und der Wälzkörper. Die bogenförmigen Segmente zusammen mit der gegenüberliegenden Fläche bilden Radialanschläge für die Wälzkärper und damit einen Anschlag für das Druckstück.
• Bevorzugt sind die Wälzkörper, zur Minimierung von Kosten als kugelförmige Bauteile oder Kugeln ausgebildet. Das Gestellbauteil, an dem sich das Federungselement abstützt, ist bevorzugt eine Stellschraube, die in axialer Richtung zu dem Druckstück verstellbar ist.
• Es kann zweckmäßig sein, anstatt der Stellschraube einen Deckel oder eine Traverse vorzusehen und den Deckel in dem Gestell formschlüssig, vorzugsweise durch Verstemmen, festzulegen. Das Gestell, in dem das erste und das zweite Getriebeglied an geordnet ist, ist zweckmäßig als vorzugsweise geschlossenes Getriebegehäuse ausgebildet.
• Es ist zweckmäßig, das Druckstück auf ein radialverschieblich gelagertes Lager des ersten oder zweiten Getriebegliedes wirken zu lassen.
• Durch das erfindungsgemäße Federungselement ist ein ständiger Kontakt fester, metallischer Bauteile bewirkt, wodurch Schlaggeräusche im Betrieb der Anpressvorrichtung vermieden sind. Eine in engen Grenzen variierende und vorgebbare Anpresskraft bei gleichzeitiger Möglichkeit selbsttätiger Nachstellung zum Zweck des Ausgleichs von Toleranzen durch Verschleiß oder Wärmedehnung ist mit der Anpressvorrichtung ermöglicht.
• Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend anhand der Zeichnung gezeigt. In der Zeichnung zeigt:
• 1 einen teilweisen Querschnitt durch ein Schneckengetriebe mit Anpressvorrichtung,
• 2 einen Längsschnitt durch die Anpressvorrichtung in 1.
• In 1 ist in einem Querschnitt entlang einer Achse 28 einer Schnecke 18 ein Schneckengetriebe gezeigt, das bevorzugt zur Kraftübertragung eines Servomotors bei einem Lenksäulenantrieb, einem Ritzelantrieb oder einem Doppelritzelantrieb einer elektrischen Servolenkung eingesetzt wird.
• Die als ein erstes Getriebeglied 3 ausgebildete Schnecke 18 ist in einem als Getriebegehäuse 17 ausgebildeten Gestell 2 in einem radialverschieblichen Lager 29 gehalten. Das Lager 29 ist an dem axialen Ende 30 der Schnecke 18 angeordnet. Die Schnecke 18 ist an ihrem, dem axialen Ende 30 gegenüberliegenden Ende 31, in einem weiteren Lager 32, in dem Getriebegehäuse 17 gehalten. Das Lager 32 ist als schwenkbares Festlager ausgebildet. Die Schnecke 18 ist drehfest über eine Kupplung mit einem nicht gezeigten Servomotor verbunden und mit einem Schneckenrad 19 in Eingriff. Das Schneckenrad 19 bildet als zweites Getriebeglied 4 die Abtriebsseite des Schneckengetriebes. Die Achse des Schneckenrades 19 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in senkrechter Richtung zu der Achse 28 der Schnecke 18 angeordnet.
• Um Spielfreiheit im Verzahnungseingriff von Schnecke 18 und Schneckenrad 19 unab hängig von Verschleiß, von Wärmedehnung und dgl. im Betrieb des Schneckengetriebes sicherzustellen, ist eine Anpressvorrichtung 1 in dem Getriebegehäuse 17 angeordnet.
• In 2 ist die Anpressvorrichtung 1 in einer vergrößerten Darstellung in einem Längsschnitt entlang einer Achse 6 eines Druckstücks 5 gezeigt. Für gleiche Bauteile gelten dieselben Bezugszeichen wie in 1. Das Druckstück 5 ist zylindertörmig gebildet und in einer Bohrung 23 in dem Getriebegehäuse 17 eingesetzt. Entlang der Achse 6, welche in senkrechter Richtung zu der Achse 28 der Schnecke 18 und in senkrechter Richtung zu der Achse des Schneckenrades 19 gerichtet ist, ist das Druckstück 5 verschieblich in der Bohrung 23 gehalten. Die Bohrung 23 weist in ihrem axialen, der Schnecke 18 zugewandten Ende, eine Öffnung 24 auf, durch die ein Druckstückende 25 ragt. Das Druckstückende 25 und die Öffnung 24 haben einen kleineren Durchmesser oder lichte Weite, wie das Druckstück 5 selbst. Das Druckstückende 25 kann auf ein Lager 20 des ersten oder zweiten Getriebegliedes wirken und wirkt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf das Lager 29 und presst die Schnecke 18 in radialer Richtung ihrer Achse 28 zu dem Schneckenrad 19 hin. Zu diesem Zweck ist ein Federungselement 7, welches in der Bohrung 23 angeordnet ist, vorgesehen. Das Federungselement 7 stützt sich an einem als ebene Fläche 14 – oder wie in den 1 und 2 gezeigt – an einer, quer zu der Achse 6 betrachtet, als zylinderförmige Fläche ausgebildeten Boden 26 des Druckstücks 5 ab. In axialer Richtung der Achse 6 betrachtet stützt sich das Federungselement 7 an einem als Deckel 16 ausgebildeten Gestellbauteil 10 ab.
• Das Federungselement 7 ist aus zwei sich diametral zu der Achse 6 gegenüberliegenden, als Kugeln 15,15' ausgebildeten Wälzkörpern 8,8' gebildet. Zwischen den Wälzkörpern 8,8' ist eine als Schrauben-Druckfeder ausgebildete Feder 11 eingesetzt, wobei der Radius der Feder kleiner als der Radius R_w der Wälzkörper 8,8' ist.
• Die Feder 11 und die Kugeln 15,15' sind in einer halboffenen Bohrung geführt. In eine Stirnfläche 27 des Deckels 16 ist eine kegelstumpfförmige Eindrehung eingebracht. Die Eindrehung weist im gezeigten Querschnitt sich jeweils mit einem radial zu der Achse 6 hin öffnenden Winkel α ausgebildete Schrägflächen 9,9' auf. Die Schrägflächen 9,9' gehen, in radialer Richtung zu der Achse 6 des Druckstücks 5 betrachtet, mit je einem bogenförmigen Segment 12 in eine senkrecht zu der Achse 6 des Druckstücks 5 verlaufende Fläche 13 über. Der Radius Rs der bogenförmigen Segmente 12 ist dabei größer als der Radius Rw der Wälzkörper 8,8' oder Kugeln 15,15'.
• Die Teile sind so dimensioniert, dass das Druckstück 5 sich unabhängig von dem jewei ligen, im Betrieb der Anpressvorrichtung 1 zurückgelegten Arbeitsweg, axial ausschließlich über die Wälzkörper 8,8' an dem Deckel 16 abstützt.
• Im Betrieb des Lenksystems wird die Schnecke 18 und das Druckstück 5 durch Einleiten eines Motordrehmoments auf die Schnecke 18 und/oder auf das Schneckenrad 19 wirkende Rückstellkräfte von den lenkbaren Fahrzeugrädern durch den Verzahnungseingriffswinkel vom Schneckenrad 19 weggedrückt.
• Die Kugeln 15,15' werden dadurch entgegen der Federkraft Ff der Feder 11 radial zu der Achse 6 gedrückt. Aufgrund der gewählten geometrischen Größen des Öffnungswinkels α der Schrägflächen 9,9' und dem Radius R_s der bogenförmigen Segmente 12, verändert sich das Verhältnis der Anpresskraft F_a des Druckstücks 5 zu der Federkraft F_r in Abhängigkeit von dem jeweiligen Berührpunkt der Wälzkörper 8,8' an den Flanken der Deckel-Eindrehung, wobei die Anpresskraft F_a des Druckstücks 5 mit zunehmender Stauchung der Feder 11 ansteigt. Im Bereich des bogenförmigen Segments 12 steigt die Anpresskraft F_a steil jedoch ohne Sprung stoßfrei an.
• Das Federungselement 7 ermöglicht eine ständige, stoßfreie Anlage des Druckstücks 5 über die Wälzkörper 8,8' an dem Getriebegehäuse 17, wodurch Klappergeräusche vermieden sind. Es sind dadurch Nachstellfunktion und Federfunktion in einem einzigen Federungselement vereint. Das Federungselement ist leicht zu montieren, baut klein und weist nur wenige Teile auf.
• Weitere Ausführungsmöglichkeiten der Anpressvorrichtung 1, etwa mit sich radial von der Achse 6 des Druckstücks 5 weg öffnendem Schrägflächen-Winkel α, mit in Richtung auf die Achse 6 federbelasteten Wälzkörpern sind möglich. Es kann auch zweckmäßig sein, die Schrägflächen oder die kegelstumpfförmige Eindrehung anstatt in dem Deckel 16 oder einem Gestellbauteil 10 in dem Druckstück 5 anzuordnen.
• In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Deckel 16 mit einem Gehäuse 21, das das Druckstück 5, das Federungselement 7 und den Deckel 16 zu einer Einheit, einer Druckstückbaugruppe 22, zusammenfaßt, verstemmt. Der Deckel 16 ist über einen in einer Umfangsnut 33 des Deckels 16 eingesetzten O-Ring 34 gegen das Gehäuse 21 abgedichtet. Das axialverschieblich in dem Gehäuse 21 gehaltene Druckstück 5 ist wahlweise mit einem in eine Umfangsnut 35 in dem Druckstück 5 eingesetzten O-Ring 36, der auch zur Dämpfung dient, gegen das Gehäuse 21 abgedichtet.
• In dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 21 zylinderförmig ausgebildet und in das Getriebegehäuse dichtend eingeschraubt. Es kann auch zweckmäßig sein, das Druckstück auf ein Lager des Schneckenrades 19 wirken zu lassen. Anstatt der Anwendung der erfindungsgemäßen Anpressvorrichtung 1 zur Anpressung von sich in formschlüssigem Eingriff befindlichen Getriebegliedern, kann die Anpressvorrichtung auch bei reibschlüssig in Eingriff befindlichen Getriebegliedern angewandt werden.

1

Anpressvorrichtung

2

Gestell

3

Getriebeglied, erstes

4

Getriebeglied, zweites

5

Druckstück

6

Achse

7

Federungselement

8,8'

Wälzkörper

9,9'

Schrägfläche

10

Gestellbauteil

11

Feder

12

Segment, bogenförmig

13

Fläche

14

Fläche

15,15'

Kugel

16

Deckel

17

Getriebegehäuse

18

Schnecke

19

Schneckenrad

20

Lager

21

Gehäuse

22

Druckstückbaugruppe

23

Bohrung

24

Öffnung

25

Druckstückende

α

Winkel

R_s

Segment-Radius

R_w

Wälzkörper-Radius

26

Boden v. 5

27

Stirnfläche v. 6, 10

28

Achse v. 18

29

Lager an 30

30

Ende v. 18

31

Ende v. 18

32

Lager v. 18

33

Umfangsnut in 16

34

O-Ring

35

Umfangsnut in 5

36

O-Ring

F_f

Federkraft

F_a

Anpresskraft

Claims (16)

1) Anpressvorrichtung, insbesondere für ein Wälzkurvengetriebe in einem Lenksystem, mit einem Gestell (2) an dem ein erstes Getriebeglied (3) in Eingriff mit einem zweiten Getriebeglied (4) angeordnet ist, und mit einem Druckstück (5) welches an dem Gestell (2) entlang einer Achse (6) verschiebbar gelagert ist, wobei ein Federungselement (7) zum Gegeneinanderpressen des ersten Getriebegliedes (3) und des zweiten Getriebegliedes (4) auf das Druckstück (5) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Federungselement (7) aus Wälzkörpern (8,8') gebildet ist, die etwa quer zu der Achse (6) des Druckstücks (5) federbelastet sind und sich an Schrägflächen (9,9') zwischen dem Druckstück (5) und einem Gestellbauteil (10} abstützen.

Anpressvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägflächen (9,9') mit sich radial zu der Achse (6) des Druckstücks (5) hin öffnendem Winkel (a) ausgebildet sind und die Wälzkörper (8,8') von einer Feder (11) in Richtung von der Achse (6) des Druckstücks (5) weg radial federbelastet sind.

Anpressvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (11) sich jeweils zwischen zwei Wälzkörpern (8,8') erstreckt.

Anpressvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägflächen (9,9') mit sich radial von der Achse (6) des Druckstücks (5) weg öffnendem Winkel (α) ausgebildet sind und die Wälzkörper (8,8') jeweils von einer Feder (11) in Richtung auf die Achse (6) des Druckstücks (5) hin radial federbelastet sind.

Anpressvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägflächen (9,9') mit einem bogenförmigen Segment (12) mit einem Radius (R_s) in eine etwa senkrecht zu der Achse (6) des Druckstücks (5) verlaufenden Fläche (13) übergehen.

Anpressvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (R_s) des bogenförmigen Segmentes (12) größer als der Radius (R_w) der Wälzkörper (8,8') ist.

Anpressvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägflächen (9,9') in dem Druckstück (5) angeordnet sind.

Anpressvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägflächen (9,9') in dem Gestellbauteil (10) angeordnet sind.

Anpressvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass den Schrägflächen (9,9') in axialer Richtung der Achse (6) des Druckstücks (5) betrachtet, eine ebene Fläche (14) gegenüberliegt.

Anpressvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (8,8') Kugeln (15,15') sind.

Anpressvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestellbauteil (10) eine Stellschraube ist.

Anpressvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestellbauteil (10) ein Deckel (16) ist, der in dem Gestell (2) festgelegt, vorzugsweise verstemmt ist.

Anpressvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (2) ein Getriebegehäuse (17) ist.

Anpressvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Getriebeglied (3) eine Schnecke (18) und das zweite Getriebeglied (4) ein Schneckenrad (19) ist.

Anpressvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (5) auf ein Lagern (20) des ersten und/oder zweiten Getriebegliedes (3,4) wirkt.

Anpressvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (5), das Federungselement (7) und das Gestellbauteil (10) in einem Gehäuse (21) als Druckstückbaugruppe (22) zusammengefasst sind.