Die
Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet der Fahrzeuglenkungen
und insbesondere das Gebiet der Zahnstangenlenkungen. Spezieller
betrifft die Erfindung ein Bauteil für eine Zahnstangenlenkung
und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Das Bauteil kann beispielsweise
ein Ritzel mit mehreren Zahnradebenen oder ein Zahnstangenbauteil
mit mehreren Zahnstangenebenen sein.The
This invention relates generally to the technical field of vehicle steering
and in particular the field of rack and pinion steering. special
The invention relates to a component for a rack and pinion steering
and a method for its production. The component can, for example
a pinion with multiple gear levels or a rack component
be with multiple rack levels.
Zahnstangenlenkungen
sind in den unterschiedlichsten Ausgestaltungen gut bekannt. Die
internationale Offenlegungsschrift WO 2006/079492 A1 zeigt
eine progressive Zahnstangenlenkung. Es sind jedoch keine Einzelheiten
zur Herstellung einer solchen Lenkung offenbart.Rack and pinion steering are well known in a variety of designs. The international publication WO 2006/079492 A1 shows a progressive rack and pinion steering. However, no details are disclosed for making such a steering.
Die
Erfindung hat die Aufgabe, ein gezahntes Bauteil für eine
Zahnstangenlenkung vorzuschlagen, das sich in hoher Qualität
und kostengünstig herstellen lässt. Ferner hat
die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren vorzuschlagen, das zur
kostengünstigen Herstellung eines gezahnten Bauteils für eine
Zahnstangenlenkung geeignet ist.The
Invention has the task of a toothed component for a
To propose rack and pinion steering, which is in high quality
and inexpensive. Further has
the invention has the object to propose a method, the
cost-effective production of a toothed component for a
Rack and pinion steering is suitable.
Die
Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche
definiert. Die abhängigen Ansprüche betreffen
optionale Merkmale von Ausführungsformen der Erfindung.The
Invention is governed by the independent claims
Are defined. The dependent claims relate to
optional features of embodiments of the invention.
Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung weist das Bauteil mindestens zwei zueinander
parallele Ebenen mit unterschiedlichen, jeweils zumindest abschnittsweise
gezahnten Außenquerschnitten auf, wobei zumindest eine
dieser Ebenen mindestens zwei Elemente – beispielsweise
Zahnradelemente oder Zahnstangenelemente – mit gleichem
Außenquerschnitt aufweist. Mit anderen Worten werden zum
Aufbau dieser Ebene, die zur Lenkkraftübertragung eine
gewisse Materialstärke benötigt, zwei oder mehr
dünnere Elemente eingesetzt. Dies hat den Vorteil, dass
zur Herstellung der dünneren Elemente Verfahren eingesetzt
werden können, die für Werkstücke von
der Dicke der gesamten Ebene nicht oder nicht kostengünstig
einsetzbar wären. Beispielsweise können in manchen
Ausgestaltungen zumindest manche der Elemente aus Metallblech gestanzt
sein, wobei das Blech eine Materialdicke von beispielsweise höchstens
8 mm oder höchstens 5 mm oder höchstens 3 mm oder
höchstens 2 mm aufweist.According to one
First aspect of the invention, the component at least two to each other
parallel planes with different, at least in sections
toothed outer cross sections, wherein at least one
these levels at least two elements - for example
Gear elements or rack elements - with the same
Has outer cross section. In other words become the
Structure of this plane, the power steering a
requires some material thickness, two or more
thinner elements used. This has the advantage that
used for producing the thinner elements method
can be used for workpieces of
the thickness of the entire level is not or not cost-effective
could be used. For example, in some
Embodiments at least some of the elements punched from sheet metal
be, wherein the sheet has a material thickness of, for example at most
8 mm or at most 5 mm or at most 3 mm or
at most 2 mm.
Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung sind mehrere Elemente vorgesehen, von
denen zumindest manche mindestens zwei zueinander parallele Ebenen
mit unterschiedlichen, jeweils zumindest abschnittsweise gezahnten
Außenquerschnitten bilden, wobei die Elemente jeweils paarweise
durch eine in Richtung der Ebenen flächige oder mehrfach punktweise
oder am Außenumfang zumindest eines der Elemente linienförmige
Verbindung verbunden sind. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil einer
hohen Stabilität des Bauteils, insbesondere einer hohen Drehmomentstabilität
bei einem als Ritzel ausgestalteten Bauteil. Diese Stabilität
wäre durch eine bloße Befestigung der Elemente
an einer Welle nicht erreichbar.According to one
second aspect of the invention, a plurality of elements are provided by
which at least some at least two parallel planes
with different, each at least partially toothed
Form outer cross sections, wherein the elements each in pairs
by a plane in the direction of the planes or multipoint pointwise
or on the outer circumference of at least one of the elements linear
Connection are connected. This embodiment has the advantage of
high stability of the component, in particular a high torque stability
in a designed as a pinion component. This stability
would be by a mere attachment of the elements
not reachable on a wave.
In
manchen Ausführungsformen wird die Verbindung der Elemente
durch Noppen oder Stifte, die in korrespondierende Vertiefungen
oder Löcher eingreifen, hergestellt oder verstärkt.In
In some embodiments, the connection of the elements
by pimples or pins, which are in corresponding recesses
or intervene, made or reinforced holes.
Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung weist das Bauteil mindestens zwei zueinander
parallele Ebenen mit unterschiedlichen, jeweils zumindest abschnittsweise
gezahnten Außenquerschnitten auf, wobei zwischen je zwei
Ebenen je ein mit beiden Ebenen verbundenes Zwischenelement angeordnet ist.
Durch diese Maßnahme wird die für eine stabile – in
manchen Ausgestaltungen insbesondere drehmomentstabile – Verbindung
der Ebenen nutzbare Fläche vergrößert.According to one
third aspect of the invention, the component at least two to each other
parallel planes with different, at least in sections
toothed outer cross sections, wherein between each two
Layers is arranged one associated with two levels intermediate element.
By this measure, the for a stable - in
In some embodiments in particular torque-stable - compound
the levels usable area increases.
Zur
Gewichts- und/oder Kostenreduzierung kann das Bauteil in manchen
Ausgestaltungen mindestens einen Hohlraum aufweisen oder aus mindestens
zwei unterschiedlich harten Materialien gefertigt sein.to
Weight and / or cost reduction, the component in some
Embodiments have at least one cavity or at least
be made of two different hard materials.
Das
Bauteil kann in unterschiedlichen Ausführungsformen als
Ritzel oder als Zahnstangenbauteil für eine progressive
Zahnstangenlenkung der in WO 2006/079492 A1 gezeigten Art ausgestaltet
sein. Weitere Komponenten, beispielsweise ein Drehstab oder ein
Kugelgelenk oder ein Gewindeblock, können in manchen Ausführungsformen
in das Bauteil integriert sein, um eine kompakte Baugruppe zu erhalten.The component can in various embodiments as a pinion or as a rack member for a progressive rack and pinion steering in WO 2006/079492 A1 be shown kind. Other components, such as a torsion bar or a ball joint or a threaded block, may in some embodiments be integrated into the component to obtain a compact assembly.
Bei
einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren
werden mehrere Elemente für das Bauteil gefertigt, die
Elemente werden in einer im wesentlichen parallelen Anordnung paketiert,
und die Elemente werden gefügt, wobei zwischen je zwei
aneinander angrenzenden Elementen eine in Richtung der Ebenen flächige
oder mehrfach punktweise oder am Außenumfang zumindest
eines dieser Elemente linienförmige Verbindung geschaffen
wird.at
a production process according to the invention
Several elements are manufactured for the component, the
Elements are packaged in a substantially parallel arrangement,
and the elements are joined, with two each
adjacent elements one in the direction of the planes flat
or at least pointwise or on the outer circumference at least
one of these elements created a linear connection
becomes.
In
manchen Ausgestaltungen können zumindest manche der Elemente
durch Stanzen und/oder Ziehen und/oder Schmieden und/oder Stoßen
gefertigt werden, und zumindest manche Elemente können
durch Löten und/oder Schweißen gefügt
werden.In
Some embodiments may include at least some of the elements
by punching and / or drawing and / or forging and / or pushing
can be made, and at least some elements can
joined by soldering and / or welding
become.
Bei
vielen Ausführungsformen wird durch das Herstellungsverfahren
ein Bauteil erhalten, das zumindest manche der in der vorliegenden
Beschreibung erwähnten und/oder in den Vorrichtungsansprüchen
genannten Merkmale aufweist.In many embodiments, the manufacturing process obtains a component comprising at least some of those mentioned in the present specification and / or in the apparatus has said characteristics.
Die
Aufzählungsreihenfolge der Schritte in den Verfahrensansprüchen
soll nicht als Einschränkung des Schutzbereichs verstanden
werden. Vielmehr sollen auch Verfahren vom Schutzbereich umfasst
sein, bei denen die beanspruchten Schritte in anderer Reihenfolge
oder ineinander verzahnt oder ganz oder teilweise parallel ausgeführt
werden. Insbesondere ist es möglich, die Schritte des Paketierens
und des Fügens der Elemente in mehreren Teilschritten auszuführen
und/oder miteinander zu verzahnen, so dass jeweils einige Elemente
paketiert und dann gefügt werden.The
Enumeration order of the steps in the method claims
should not be construed as limiting the scope of protection
become. Rather, the scope of protection should include procedures
where the claimed steps are in a different order
or interlocked or executed in whole or in part in parallel
become. In particular, it is possible to use the steps of packaging
and joining the elements in multiple substeps
and / or interlock with each other so that each has some elements
be packaged and then joined.
Weitere
Merkmale, Vorteile und Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus den
beigefügten schematischen Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele.
Es zeigen:Further
Features, advantages and objects of the invention will become apparent from the
attached schematic drawings of several embodiments.
Show it:
1A eine
Draufsicht auf ein Ritzel mit mehreren Zahnradelementen gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1A a top view of a pinion with a plurality of gear elements according to a first embodiment of the invention,
1B eine
Vorderansicht des Ritzel in Richtung des Pfeils B von 1A, 1B a front view of the pinion in the direction of arrow B of 1A .
1C eine
längs geschnittene Seitenansicht entlang der Linie C-C
von 1B, 1C a longitudinal sectional side view along the line CC of 1B .
2A–2C Ansichten
wie in 1A–1C gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem zusätzliche
Zwischenelemente zwischen den Zahnradelementen verwendet werden, 2A - 2C Views like in 1A - 1C according to a second embodiment, wherein additional intermediate elements are used between the gear elements,
3A eine
Ansicht wie in 1A gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel, bei dem die Zahnradelemente
mit Stiften miteinander verbunden sind, 3A a view like in 1A according to a third embodiment, in which the gear elements are connected to each other with pins,
3B eine
auseinandergezogene perspektivische Darstellung zweier Zahnradelemente
und eines Zwischenelements in dem Ritzel gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel, 3B an exploded perspective view of two gear elements and an intermediate element in the pinion according to the third embodiment,
4A–4C Ansichten
wie in 1A–1C gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel, bei dem jeweils mehrere Zahnradelemente eine
Ebene des Ritzels bilden, 4A - 4C Views like in 1A - 1C according to a fourth embodiment, in which a plurality of gear elements each form a plane of the pinion,
5A–5C Ansichten
wie in 1A–1C gemäß einem
fünften Ausführungsbeispiel, das eine Abwandlung
des vierten Ausführungsbeispiels mit Zwischenelementen
darstellt, 5A - 5C Views like in 1A - 1C according to a fifth embodiment, which is a modification of the fourth embodiment with intermediate elements,
6A eine
Ansicht wie in 1A gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel, bei dem die Zahnradelemente
Noppen aufweisen, 6A a view like in 1A according to a sixth embodiment, in which the gear elements have nubs,
6B eine
Ansicht eines der Zahnradelemente des sechsten Ausführungsbeispiels
in Blickrichtung des Pfeils B von 6A, 6B a view of one of the gear elements of the sixth embodiment in the direction of arrow B of 6A .
6C eine
Seitenansicht des in 6B gezeigten Zahnradelements, 6C a side view of the in 6B shown gear element,
6D eine
längs geschnittene Seitenansicht wie in 1C gemäß dem
sechsten Ausführungsbeispiel, 6D a longitudinal side view as in 1C according to the sixth embodiment,
7A–7C Ansichten
wie in 1A–1C gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel, bei dem ein Drehstab in das
Ritzel eingesetzt ist, 7A - 7C Views like in 1A - 1C according to a seventh embodiment, in which a torsion bar is inserted into the pinion,
8 eine
geschnittene Seitenansicht eines Zahnradelements in einer Variante
der oben genannten Ausführungsbeispiele, 8th a sectional side view of a gear member in a variant of the above embodiments,
9 eine
Draufsicht auf Zahnstangenbauteil mit mehreren Zahnstangenelementen
in einem achten Ausführungsbeispiel, 9 a top view of rack member with a plurality of rack elements in an eighth embodiment,
10 eine
Draufsicht wie in 9 in einem neunten Ausführungsbeispiel,
bei dem jeweils mehrere Zahnstangenelemente eine Ebene des Zahnstangenbauteils
bilden, 10 a top view as in 9 in a ninth embodiment, in which a plurality of rack elements in each case form a plane of the rack component,
11A eine Draufsicht wie in 9 in einem
zehnten Ausführungsbeispiel, 11A a top view as in 9 in a tenth embodiment,
11B eine Seitenansicht des Zahnstangenbauteils
von 11A, 11B a side view of the rack member of 11A .
12A und 12B Ansichten
wie in 11A und 11B in
einem elften Ausführungsbeispiel, 12A and 12B Views like in 11A and 11B in an eleventh embodiment,
13A eine Draufsicht wie in 9 in einem
zwölften Ausführungsbeispiel, und 13A a top view as in 9 in a twelfth embodiment, and
13B einen Schnitt entlang der Linie B-B in 13A. 13B a section along the line BB in 13A ,
1A zeigt
ein Bauteil 10 für eine Zahnstangenlenkung, das
als Ritzel mit mehreren Zahnradelementen 12.1, 12.2, 12.3 – im
folgenden zusammenfassend mit 12.x bezeichnet – ausgebildet
ist. Jedes der Zahnradelemente 12.x ist ein Stirnzahnrad mit
einer abschnittsweise gezahnten Mantelfläche. Über
seine gesamte axiale Höhe hinweg weist jedes der Zahnradelemente 12.x einen
gleichbleibenden Außenquerschnitt auf. Jedes der stapelförmig übereinander
angeordneten Zahnradelemente 12.x bildet eine Ebene 14.x – in 1A die
Ebenen 14.1, 14.2, 14.3 – des
Bauteils 10. 1A shows a component 10 for a rack-and-pinion steering system that works as a pinion with several gear elements 12.1 . 12.2 . 12.3 - summarized below 12.x designated - is formed. Each of the gear elements 12.x is a spur gear with a partially toothed lateral surface. Over its entire axial height has each of the gear elements 12.x a constant outer cross section. Each of the stacked gear elements arranged one above the other 12.x forms a plane 14.x - in 1A the levels 14.1 . 14.2 . 14.3 - of the component 10 ,
Die
Zahnradelemente 12.x sind paarweise miteinander verbunden,
beispielsweise gelötet oder verschweißt. Ferner
sind die Zahnradelemente 12.x mit einer Basis 16 verbunden,
an der das Bauteil 10 in der Zahnstangenlenkung gelagert
ist.The gear elements 12.x are connected in pairs, for example soldered or welded. Furthermore, the gear elements 12.x with a base 16 connected to the component 10 is stored in the rack and pinion steering.
Aus
der Darstellung von 1B wird die abschnittsweise
gezahnte Mantelfläche der Zahnradelemente 12.1 und 12.2 deutlich;
das dritte Zahnradelement 12.3 stimmt in seinem Außenumriss
genau mit dem ersten Zahnradelement 12.1 überein
und ist daher in 1B nicht zu sehen. Ferner zeigt 1B zwei Öffnungen 18.1 und 18.2 mit
einem Durchmesser von beispielsweise 8 mm. Diese Öffnungen 18.1 und 18.2 dienen
zum Einsetzen von zwei Stiften (nicht gezeigt), die das Bauteil 10 stabilisieren
und die Verbindung der Zahnelemente 12.x untereinander
sowie zur Basis 16 unterstützen.From the presentation of 1B becomes the partially toothed lateral surface of the gear elements 12.1 and 12.2 clear; the third gear element 12.3 agrees in its outer contour exactly with the first gear element 12.1 match and is therefore in 1B not to be seen. Further shows 1B two openings 18.1 and 18.2 with a diameter of for example 8 mm. These openings 18.1 and 18.2 are used for inserting two pins (not shown), which are the component 10 Stabilize and connect the tooth elements 12.x among themselves as well as to the base 16 support.
Die
axiale Mittellinie der ersten Öffnung 18.1 liegt
auf der Drehachse des Bauteils 10, und der in diese Öffnung 18.1 eingesetzte
Stift ragt über die äußere (in 1C linke)
Seitenfläche des ersten Zahnradelements 12.1 hinaus
und bildet einen Lagerzapfen für das Bauteil 10 in
der Zahnstangenlenkung (siehe auch 2C). Der
in die zweite Öffnung 18.2 eingesetzte Stift schließt
bündig mit der äußeren Seitenfläche
des ersten Zahnradelements 12.1 ab und dient insbesondere
zur Drehmomentübertragung im Bauteil 10.The axial centerline of the first opening 18.1 lies on the axis of rotation of the component 10 , and in this opening 18.1 inserted pin protrudes beyond the outer (in 1C left) side surface of the first gear member 12.1 also forms a journal for the component 10 in the rack and pinion steering (see also 2C ). The in the second opening 18.2 inserted pin is flush with the outer side surface of the first gear member 12.1 and serves in particular for torque transmission in the component 10 ,
Der
in 1C gezeigte Schnitt veranschaulicht die Konstruktion
nochmals. Insgesamt ist das Bauteil 10 dazu geeignet, in
einer progressiven Zahnstangenlenkung der in WO 2006/079492 A1 beschriebenen
Art verwendet zu werden.The in 1C The section shown again illustrates the construction. Overall, the component 10 suitable for use in a progressive rack and pinion steering system WO 2006/079492 A1 to be used described type.
Zur
Herstellung des Bauteils 10 werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel
zunächst die Zahnradelemente 12.x gefertigt, beispielsweise drahtgeschnitten,
gestanzt, gezogen, geschmiedet oder gestoßen (gerühmt).
In Ausgestaltungen, bei denen Zieh- oder Schmiedevorgänge
stattfinden, wird vorzugsweise ein Präzisionsziehen bzw.
Präzisionsschmieden (Taumelschmieden) durchgeführt.For the production of the component 10 be the gear elements in the present embodiment, first 12.x manufactured, for example wire cut, punched, pulled, forged or bumped (praised). In embodiments where drawing or forging operations take place, preferably, precision forging (tumble forging) is performed.
In
einem weiteren Herstellungsschritt werden die Zahnradelemente 12.x paketiert
und miteinander und gegebenenfalls mit der Basis 16 und/oder den
in die Öffnungen 18.x eingesetzten Stäben
verbunden. Hierzu können in unterschiedlichen Ausführungsformen
eine Reihe unterschiedlicher Verfahren eingesetzt werden, beispielsweise
Löten (z. B. Vakuum- oder Hochfrequenzlöten) oder
Schweißen (z. B. Elektronenstrahl- oder Laserschweißen).In a further manufacturing step, the gear elements 12.x packaged and with each other and optionally with the base 16 and / or into the openings 18.x connected rods. For this purpose, a number of different methods can be used in different embodiments, for example soldering (eg vacuum or high frequency soldering) or welding (eg electron beam or laser welding).
In
den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen wird darauf
geachtet, dass eine paarweise Verbindung der Zahnradelemente 12.x untereinander
hergestellt wird. Dies ist insbesondere eine Verbindung, die über
die Verbindung hinausgeht, die durch die in die Öffnungen 18.x eingesetzten
Stäbe vermittelt wird. Beispielsweise kann bei einem Schweißverfahren
eine linienförmige Verbindung oder eine mehrfach punktförmige
Verbindung zwischen dem Außenumfang eines Zahnradelements 12.x und
einer Seitenfläche eines anderen Zahnradelements 12.x hergestellt
werden, wobei natürlich darauf zu achten ist, dass der
zum Betrieb benötigte Teil der Mantelfläche nicht
durch die Schweißnaht beeinträchtigt wird.In the embodiments described here, care is taken that a pairwise connection of the gear elements 12.x is produced among each other. This is in particular a connection which goes beyond the connection passing through the openings 18.x used rods is mediated. For example, in a welding process, a line-shaped connection or a multi-point connection between the outer circumference of a gear element 12.x and a side surface of another gear member 12.x Of course, care must be taken to ensure that the part of the lateral surface required for operation is not impaired by the weld seam.
Wird
ein Lötverfahren eingesetzt, kann beispielsweise eine flächige
oder mehrfach punktförmige Verbindung zwischen zwei aneinanderliegenden Seitenflächen
zweier Zahnradelemente 12.x geschaffen werden. Hierzu werden
die Teile der Baugruppe 10 mit zwischengefügtem
Lot paketiert und dann erhitzt. Das sich zwischen den Teilen der
Baugruppe 10 verteilende Lot sorgt insbesondere für
eine flächige Verbindung aller aneinanderliegenden Seitenflächen.
In manchen Ausgestaltungen des Verfahrens kann das für
den Lötvorgang erforderliche Erhitzen der Baugruppe 10 oder
von Teilen davon auch zum Härten der Zahnradelemente 12.x dienen.
In anderen Ausführungsformen wird dagegen ein separater
Härtevorgang – vor oder nach dem Verbinden der Zahnradelemente 12.x durch
Löten oder Schweißen – durchgeführt.If a soldering method is used, for example, a surface or multi-point connection between two adjacent side surfaces of two gear elements 12.x be created. For this purpose, the parts of the assembly 10 packaged with interposed solder and then heated. That is between the parts of the assembly 10 Distributing Lot ensures in particular for a surface connection of all adjacent side surfaces. In some embodiments of the method, the required for the soldering process heating of the assembly 10 or parts thereof also for hardening the gear elements 12.x serve. In other embodiments, however, a separate hardening process - before or after joining the gear elements 12.x by soldering or welding - performed.
In
manchen Ausgestaltungen werden alle Zahnradelemente 12.x zunächst
zu einem Stapel paketiert und dann miteinander verbunden. Ebenso sind
jedoch Ausführungsformen vorgesehen, bei denen zunächst
ein Paar von Zahnradelementen 12.x paketiert und verbunden
wird und dann schrittweise je ein weiteres Zahnradelement 12.x der
schon vorhandenen Baugruppe hinzugefügt und mit dieser Baugruppe
verbunden wird. Ferner kann in manchen Ausgestaltungen eine zerstörungsfreie
Prüfung der erhaltenen Baugruppe – beispielsweise
durch eine Röntgen- oder Ultraschall-Untersuchung – erfolgen.In some embodiments, all gear elements 12.x first packetized into a stack and then connected together. However, embodiments are also provided in which first a pair of gear elements 12.x is packetized and connected and then gradually each a further gear element 12.x is added to the existing module and connected to this module. Furthermore, in some embodiments, a nondestructive testing of the assembly obtained - for example, by an X-ray or ultrasound examination - done.
Es
versteht sich, dass durch das verwendete Fügeverfahren
die gezahnte Mantelfläche der Zahnradelemente 12.x nicht
oder nur in einem für den Betrieb nicht benötigten
Bereich beeinträchtigt werden darf. Dies ist insbesondere
bei einem Schweißverfahren problematisch, weil bei der
hier beispielhaft gezeigten Geometrie keine ungezahnte Kante eines Zahnradelements 12.x an
einer Seitenfläche eines anderen Zahnradelements 12.x anliegt
und deshalb eine Schweißnaht an einer gezahnten Kante des Zahnradelements 12.x angelegt
werden muss. Auch wenn bei einem Lötverfahren eine Verbindung
zwischen zwei aneinanderliegenden Seitenflächen von Zahnradelemente 12.x hergestellt
werden soll, steht hierfür – wie aus 1B ersichtlich – nur
ein relativ kleiner Überlappungsbereich der Seitenflächen
in der Nähe der Öffnungen 18.x zur Verfügung.It is understood that by the joining method used, the toothed lateral surface of the gear elements 12.x not or only in an area not required for operation may be affected. This is particularly problematic in a welding process, because in the geometry shown here by way of example no untoothed edge of a gear member 12.x on a side surface of another gear member 12.x rests and therefore a weld on a toothed edge of the gear member 12.x must be created. Even if in a soldering a connection between two adjacent side surfaces of gear elements 12.x is to be produced stands for this - as out 1B visible - only a relatively small overlap area of the side surfaces near the openings 18.x to disposal.
Um
die für die Verbindung zweier Zahnradelemente 12.x effektiv
nutzbare Fläche zu vergrößern, sind in
manchen Ausführungsformen Zwischenelemente vorgesehen,
wie sie in 2A – 2C mit den
Bezugszeichen 20.1 und 20.2 – im folgenden
zusammenfassend mit 20.x bezeichnet – gezeigt
sind. Das erste Zwi schenelement 20.1 befindet sich zwischen
dem ersten und dem zweiten Zahnradelement 12.1 und 12.2,
und das zweite Zwischenelement 20.2 befindet sich zwischen
dem zweiten und dem dritten Zahnradelement 12.2 und 12.3.
Ferner ist zwischen dem dritten Zahnradelement 12.3 und
der Basis 16 ein Abschlusselement 22 angeordnet,
das ähnlich wie die Zwischenelemente 20.x gestaltet
ist und die für die Verbindung zwischen dem dritten Zahnradelement 12.3 und
der Basis 16 nutzbare Fläche vergrößert.To those for the connection of two gear elements 12.x to increase the effective usable area, In some embodiments, intermediate elements are provided as shown in FIG 2A - 2C with the reference numerals 20.1 and 20.2 - summarized below 20.x designated - are shown. The first inter mediate element 20.1 is located between the first and the second gear element 12.1 and 12.2 , and the second intermediate element 20.2 is located between the second and the third gear member 12.2 and 12.3 , Further, between the third gear member 12.3 and the base 16 a conclusion element 22 arranged, similar to the intermediate elements 20.x is designed and the for the connection between the third gear member 12.3 and the base 16 usable area increased.
Wie
insbesondere aus 2B ersichtlich ist, sind die
Zwischenelemente 20.x im vorliegenden Ausführungsbeispiel
scheibenförmig ausgestaltet und ragen allseitig etwas über
die Außenumrisse der beiden jeweils angrenzenden Zahnradelemente 12.x hinaus.
Bei einem Schweißvorgang kann beispielsweise die ungezahnte
Kante 24 des ersten Zahnradelements 12.1 mit der
anliegenden, leicht überragenden Seitenfläche
des ersten Zwischenelements 20.1 verbunden werden, und
die entsprechende ungezahnte Kante des zweiten Zahnradelements 12.2 (in 2B nicht
sichtbar) kann mit der anderen Seite des ersten Zwischenelements 20.1 verbunden
werden. Bei einem Lötvorgang kann jedes Zahnradelement 12.x mit
je einer seiner Seitenflächen vollflächig an das
jeweils angrenzende Zwischenelement 20.x – beziehungsweise
das Abschlusselement 22 – angelötet werden.As in particular from 2 B it can be seen, are the intermediate elements 20.x configured disc-shaped in the present embodiment and project on all sides something about the outer contours of the two adjacent gear elements 12.x out. In a welding process, for example, the untoothed edge 24 of the first gear element 12.1 with the adjoining, slightly protruding side surface of the first intermediate element 20.1 be connected, and the corresponding non-toothed edge of the second gear member 12.2 (in 2 B not visible) can with the other side of the first intermediate element 20.1 get connected. In a soldering process, each gear element 12.x with one of its side surfaces over the entire surface of the respective adjacent intermediate element 20.x - or the final element 22 - be soldered.
In
anderen Ausgestaltungen schließen die Zwischenelemente 20.x in
radialer Richtung bündig mit den Zahnspitzen der jeweils
angrenzenden Zahnradelemente 12.x ab oder sind gegenüber
den Zahnradelementen 12.x zurückspringend ausgestaltet.
In den letztgenannten Ausführungsformen, bei denen die
Zahnradelemente 12.x teilweise (z. B. mit ihren Zähnen) über
die Zwischenelemente 20.x hinausragen, kann beispielsweise
eine Schweißnaht eine Außenkante eines Zwischenelements 20.x mit
einer Seitenfläche eines angrenzenden Zahnradelements 12.x verbinden.In other embodiments, the intermediate elements close 20.x in the radial direction flush with the tooth tips of the respective adjacent gear elements 12.x off or are opposite the gear elements 12.x springing back. In the latter embodiments, in which the gear elements 12.x partially (eg with their teeth) over the intermediate elements 20.x protrude, for example, a weld an outer edge of an intermediate element 20.x with a side surface of an adjacent gear member 12.x connect.
Insgesamt
werden durch die Verwendung der Zwischenelemente 20.x die
Stabilität des Bauteils 10 und insbesondere seine
Drehmomentbelastbarkeit erheblich verbessert. Die Öffnung 18.2 und der
darin eingesetzte Stift kann daher in manchen Ausgestaltungen entfallen.
In anderen Ausführungsformen kann wegen verbesserten Stabilität
das Bauteil 10 kleiner dimensioniert oder mit geringerem
Aufwand gefertigt werden.Overall, through the use of intermediate elements 20.x the stability of the component 10 and in particular significantly improves its torque capacity. The opening 18.2 and the pin inserted therein may therefore be omitted in some embodiments. In other embodiments, the component may be improved for improved stability 10 smaller dimensions or manufactured with less effort.
2A bis 2C veranschaulichen
nochmals den in die Öffnung 18.1 eingesetzten
Stift 23, der über die Seitenfläche des
ersten Zahnradelements 12.1 hinausragt. Auf den hervorragenden
Teil des Stifts 23 sind ein Abstandshalter und eine Hülse aufgesetzt,
um einen Lagerzapfen für das Ritzel zu bilden. 2A to 2C illustrate again in the opening 18.1 inserted pen 23 passing over the side surface of the first gear member 12.1 protrudes. On the outstanding part of the pin 23 a spacer and a sleeve are placed to form a journal for the pinion.
In
weiteren Ausführungsformen wird die Drehmomentstabilität
der Verbindung zwischen den Zahnradelementen 12.x durch
Stifte vergrößert, die in Löcher der
Zahnradelemente 12.x eingreifen. 3A und 3B zeigen
ein solches Ausführungsbeispiel. Bei den in 3B dargestellten
Teilen weisen das zweite und dritte Zahnradelement 12.2, 12.3 jeweils
mehrere Löcher 26 auf, in die Stifte 28 eingesetzt
werden. Weitere Löcher 26 sind in Zwischenelement 20.2 angeordnet,
und zwar korrespondierend zu den Löchern 26 sowohl
des zweiten als auch des dritten Zahnradelements 12.2, 12.3.
Mit anderen Worten befinden sich im Zwischenelement 20.2 doppelt
so viele Löcher 26 wie in jedem der beiden Zahnradelemente 12.2, 12.3.
Es versteht sich, dass auch die in 3B nicht
gezeigten Komponenten des Bauteils 10 von 3A entsprechend
ausgestaltet sind.In other embodiments, the torque stability of the connection between the gear elements 12.x enlarged by pins in holes in the gear elements 12.x intervention. 3A and 3B show such an embodiment. At the in 3B parts shown have the second and third gear element 12.2 . 12.3 several holes each 26 on, in the pins 28 be used. More holes 26 are in intermediate element 20.2 arranged, corresponding to the holes 26 both the second and the third gear member 12.2 . 12.3 , In other words, they are in the intermediate element 20.2 twice as many holes 26 as in each of the two gear elements 12.2 . 12.3 , It is understood that also in 3B not shown components of the component 10 from 3A are designed accordingly.
Wie
durch die dünnen Linien in 3A angedeutet
ist, verläuft jeder Stift 28 durch ein Zahnradelement 12.x hindurch
und greift an beiden Seiten dieses Zahnradelements 12.x in
die korrespondierenden Löcher der beiden anliegenden Zwischenelemente 20.x – beziehungsweise
des Abschlusselements 22 – ein. Die Zwischenelemente 20.x dienen also
auch hier zur Drehmomentübertragung und zur Vergrößerung
der hierfür nutzbaren Fläche. Insbesondere ist
es durch die Verwendung der Zwischenelemente 20.x möglich,
die Löcher 26 nahe an den Mantelflächen
der Zahnradelemente 12.x – also mit relativ großem
Abstand von der durch den Mittelpunkt der Öffnung 18.1 verlaufenden
Drehachse des Bauteils 10 – anzuordnen. Hierdurch
wird ein entsprechend langer Hebelarm geschaffen, der für
die Drehmomentübertragung günstig ist.As by the thin lines in 3A is indicated, each pen runs 28 by a gear element 12.x through and on both sides of this gear member 12.x in the corresponding holes of the two adjacent intermediate elements 20.x - or the final element 22 - one. The intermediate elements 20.x Also serve here for torque transmission and to increase the usable area for this purpose. In particular, it is through the use of the intermediate elements 20.x possible, the holes 26 close to the lateral surfaces of the gear elements 12.x - So with a relatively large distance from the through the center of the opening 18.1 extending axis of rotation of the component 10 - to arrange. As a result, a correspondingly long lever arm is created, which is favorable for torque transmission.
In
Ausführungsalternativen wird die in 3A und 3B dargestellte
Ausgestaltung dadurch abgewandelt, dass auf die Zwischenelemente 20.x verzichtet
wird. Die Stifte 28 verbinden dann je zwei Zahnradelemente 12.x unmittelbar
miteinander. Es versteht sich, dass in diesem Fall nur diejenige Fläche
mit Löchern 26 und Stiften 28 versehen
werden kann, an der sich die aneinanderliegenden Seitenflächen
der Zahnradelemente 12.x überlappen. Bei der hier
beispielhaft gezeigten Geometrie ist somit der maximal erzielbare
radiale Abstand eines Stifts 28 von der Drehachse des Bauteils 10 geringer als
in der Ausgestaltung mit Zwischenelementen 20.x. Dennoch
kann die erzielbare Drehmomentfestigkeit des Bauteils 10 für
die gewünschte Anwendung ausreichen, so dass die Zwischenelemente 20.x zur
Materialeinsparung und wegen des geringeren Herstellungsaufwands
weggelassen werden können.In alternative embodiments, the in 3A and 3B illustrated embodiment modified that on the intermediate elements 20.x is waived. The pencils 28 then connect two gear elements 12.x directly with each other. It is understood that in this case only the area with holes 26 and pins 28 can be provided, at which the adjacent side surfaces of the gear elements 12.x overlap. In the geometry shown here by way of example, the maximum attainable radial distance of a pin is thus 28 from the axis of rotation of the component 10 less than in the embodiment with intermediate elements 20.x , Nevertheless, the achievable torque resistance of the component 10 sufficient for the desired application, so that the intermediate elements 20.x to save material and because of the low ren manufacturing effort can be omitted.
Die
Stifte 28 verbinden somit die Zahnradelemente 12.x – gegebenenfalls über
die Zwischenelemente 20.x – drehmomentschlüssig
miteinander. In manchen Ausführungsformen kann eine ausreichende
Stabilität des Bauteils 10 durch eine Verschraubung
in axialer Richtung und/oder durch einen Presssitz der Zahnradelemente 12.x auf
der in der Öffnung 18.1 befindlichen Welle und/oder
durch einen Presssitz der Zahnradelemente 12.x auf dem
in der Öffnung 18.2 befindlichen Stab erzielt
werden.The pencils 28 thus connect the gear elements 12.x - optionally via the intermediate elements 20.x - torque-locking with each other. In some embodiments, a sufficient stability of the component 10 by a screw in the axial direction and / or by a press fit of the gear elements 12.x on the in the opening 18.1 located shaft and / or by a press fit of the gear elements 12.x on the one in the opening 18.2 be achieved staff.
In
anderen Ausgestaltungen erfolgt eine zusätzliche Verlötung
oder Verschweißung des Bauteils 10; diese braucht
jedoch in der Regel nicht so stabil zu sein wie bei Ausgestaltungen
ohne Stifte 28. Die zusätzliche Verlötung
oder Verschweißung kann daher z. B. bei einer niedrigeren
Temperatur oder mit einem weniger aufwendigen Verfahren ausgeführt
werden. So ist beispielsweise bei einem Lötverfahren die Verwendung
einer relativ niedrigen Löttemperatur – z. B.
ungefähr 600°C – vorteilhaft, wobei eine
solche Temperatur auch zum Härten der Zahnradelemente 12.x dienen
kann. Durch die Kombination von Löt- und Härtevorgang
wird in manchen Ausgestaltungen ein Arbeitsschritt eingespart.In other embodiments, an additional soldering or welding of the component takes place 10 ; However, this does not usually need to be as stable as in designs without pins 28 , The additional soldering or welding can therefore z. B. be carried out at a lower temperature or with a less expensive process. For example, in a soldering process, the use of a relatively low soldering temperature -. B. about 600 ° C - advantageous, such a temperature also for curing the gear elements 12.x can serve. Through the combination of soldering and hardening process, a work step is saved in some embodiments.
Bei
den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wird jede
Ebene 14.x von genau einem Zahnradelement 12.x gebildet.
Um die auftretenden Kräfte sicher übertragen zu
können, müssen die Zahnradelemente 12.x relativ
dick sein und beispielsweise – je nach Ausführungsform – eine
Dicke von ungefähr 8 mm bis zu ungefähr 30 mm
aufweisen. Solche Zahnradelemente 12.x lassen sich zwar
mit den oben beschriebenen Verfahren in hoher Qualität fertigen;
dies ist jedoch ein relativ aufwendiger Vorgang.In the embodiments described so far, each level 14.x of exactly one gear element 12.x educated. In order to transfer the forces occurring safely, the gear elements must 12.x be relatively thick and, for example - depending on the embodiment - have a thickness of about 8 mm to about 30 mm. Such gear elements 12.x can indeed be produced in high quality using the methods described above; However, this is a relatively complicated process.
In
weiteren Ausgestaltungen, wie sie beispielhaft in 4A bis 4C, 5A bis 5C und 6A bis 6D gezeigt
sind, ist daher vorgesehen, zumindest eine der Ebenen 14.x aus
mehreren relativ dünnen Zahnradelementen 12.x.1, 12.x.2, ... – im
folgenden zusammenfassend mit 12.x.y bezeichnet – aufzubauen.
So weist beispielsweise in 4A die
erste Ebene 14.1 fünf Zahnradelemente 12.1.1, 12.1.2,
..., 12.1.5 auf, die zweite Ebene 14.2 weist zehn
Zahnradelemente 12.2.1, 12.2.2, ..., 12.2.10 auf,
und die dritte Ebene 14.3 weist wiederum fünf
Zahnradelemente 12.3.1, 12.3.2, ..., 12.3.5 auf.
In unterschiedlichen Ausführungsbeispielen kann die maximale
Materialdicke der Zahnradelemente 12.x.y beispielsweise
ungefähr 8 mm oder ungefähr 6 mm oder ungefähr
3 mm oder ungefähr 2 mm oder ungefähr 1,5 mm betragen.In further embodiments, as exemplified in 4A to 4C . 5A to 5C and 6A to 6D is therefore provided, at least one of the levels 14.x from several relatively thin gear elements 12.x.1 . 12.x.2 , ... - summarized below 12.xy designated - build. For example, in 4A the first level 14.1 five gear elements 12.1.1 . 12.1.2 , ..., 12.1.5 on, the second level 14.2 has ten gear elements 12.2.1 . 12.2.2 , ..., 12.2.10 on, and the third level 14.3 again has five gear elements 12.3.1 . 12.3.2 , ..., 12.3.5 on. In different embodiments, the maximum material thickness of the gear elements 12.xy for example, about 8 mm or about 6 mm or about 3 mm or about 2 mm or about 1.5 mm.
Zur
Fertigung dünner Zahnradelemente 12.x.y lassen
sich vorteilhafte Verfahren verwenden, die nur bis zu einer gewissen
Materialdicke einsetzbar sind. Insbesondere sind hierbei Stanzverfahren vorgesehen,
beispielsweise ein Feinstanzverfahren, wie es in EP 0 611 615 A1 beschrieben
ist. Stanzverfahren sind allgemein kostengünstig und bieten
eine hohe Gestaltungsfreiheit hinsichtlich der zu erzielenden Umrissform.
Ferner sind die Genauigkeit und erzielbare Oberflächengüte
hochentwickelter Feinstanzverfahren sehr gut, so dass gegebenenfalls
auf eine Nachbearbeitung verzichtet werden kann. In Ausführungsalternativen
können die dünnen Zahnradelemente 12.x.y lasergeschnitten
oder drahtgeschnitten oder auf andere Weise gefertigt werden.For manufacturing thin gear elements 12.xy It is possible to use advantageous methods which can only be used up to a certain material thickness. In particular, punching processes are provided in this case, for example a fine-stamping process, as described in US Pat EP 0 611 615 A1 is described. Punching methods are generally inexpensive and offer a high degree of freedom in terms of the outline shape to be achieved. Furthermore, the accuracy and achievable surface quality of sophisticated fine-stamping processes are very good, so that optionally post-processing can be dispensed with. In alternative embodiments, the thin gear elements 12.xy laser cut or wire cut or otherwise made.
Die
Ausgestaltungen von 4A bis 4C einerseits
und 5A bis 5C andererseits
unterscheiden sich dadurch, dass gemäß 5A bis 5C Zwischenelemente 20.x und
ein Abschlusselement 22 vorgesehen sind, während
diese Elemente 20.x, 22 gemäß 4A bis 4C fehlen.
Hinsichtlich der Vor- und Nachteile dieser beiden Ausführungsalternativen
und möglicher weiterer Varianten wird auf die obige Diskussion
der Ausgestaltungen mit dicken Zahnradscheiben 12.x verwiesen.The embodiments of 4A to 4C on the one hand and 5A to 5C on the other hand differ in that according to 5A to 5C intermediate elements 20.x and a conclusion element 22 are provided while these elements 20.x . 22 according to 4A to 4C absence. With regard to the advantages and disadvantages of these two alternative embodiments and possible further variants, reference is made to the above discussion of the embodiments with thick gear wheels 12.x directed.
Insbesondere
bei Verwendung eines Stanzverfahrens eröffnen sich diverse
optionale Ausgestaltungen, bei denen die Tatsache genutzt wird,
dass ein Stanzverfahren eine weitgehend freie Umrissgestaltung des
gestanzten Werkstücks ohne oder mit nur geringem Mehraufwand
gestattet. Beispielsweise können in den Zahnradelementen 12.x.y Hohlräume 30 vorgesehen
sein, wie sie in 4B und 5B gezeigt
sind. Die Hohlräume 30 dienen zur Material- und
Gewichtsersparnis. In der Ausgestaltung gemäß 4B und 5B weisen
alle Zahnradscheiben 12.x.y einer Ebene 14.x einheitliche
Hohlräume 30 auf, während in Abwandlungen
der Querschnitt der Hohlräume 30 in axialer Richtung
des Bauteils 10 variieren kann. Beispielsweise können
die äußeren Zahnradelemente 12.2.1 und 12.2.10 aus
durchgehendem Material – ohne Hohlräume 30 – bestehen, während
in Richtung zu den mittleren Zahnradelementen 12.2.5 und 12.2.6 zunehmend
größere Hohlräume 30 vorgesehen
sind.In particular, when using a stamping process, various optional designs open up, in which the fact is used that a punching method allows a largely free outline design of the punched workpiece with little or no additional effort. For example, in the gear elements 12.xy cavities 30 be provided as they are in 4B and 5B are shown. The cavities 30 serve to save material and weight. In the embodiment according to 4B and 5B all have gear wheels 12.xy one level 14.x uniform cavities 30 on, while in modifications the cross-section of the cavities 30 in the axial direction of the component 10 can vary. For example, the outer gear elements 12.2.1 and 12.2.10 made of continuous material - without cavities 30 - insist, while towards the middle gear elements 12.2.5 and 12.2.6 increasingly larger cavities 30 are provided.
Es
versteht sich, dass auch für die anderen hier beschriebenen
Ausführungsformen – insbesondere solche mit dicken
Zahnradelementen 12.x – Abwandlungen mit Hohlräumen
in den Zahnradelementen 12.x vorgesehen sein können.It is understood that for the other embodiments described here - especially those with thick gear elements 12.x - Variations with cavities in the gear elements 12.x can be provided.
Zur
Herstellung des Bauteils 10 gemäß 4A bis 4C bzw. 5A bis 5C werden zunächst
die einzelnen Zahnradelemente 12.x.y – gegebenenfalls
mit den Zwischenelementen 20.x und dem Abschlusselement 22 und/oder
der Basis 16 – paketiert und dann das gesamte
Paket gefügt. Auch hier können die diversen oben
beschriebenen Verfahren und Abwandlungen eingesetzt werden. So kann
z. B. ein Löt- oder ein Schweißverfahren eingesetzt
werden. Bei manchen Ausgestaltungen ist vorgesehen, für
ein Lötverfahren erforderliches Lot schon beim Paketieren
der Einzelteile zwischen diese einzubringen. Es ist auch möglich,
mehrere Pakete von Elementen zu bilden und diese zunächst
paketweise und dann in einem weiteren Schritt zu dem gesamten Bauteil 10 zu
fügen. Insbesondere kann vorgesehen sein, zunächst
alle Zahnradelemente 12.x.y einer Ebene 14.x zu
paketieren und zu fügen und erst dann die fertiggestellten
Ebenen 14.x zu dem Bauteil 10 zu vereinigen.For the production of the component 10 according to 4A to 4C respectively. 5A to 5C First, the individual gear elements 12.xy - optionally with the intermediate elements 20.x and the final element 22 and / or the base 16 - Packaged and then the entire package added. Again, the various Ver described above drive and modifications are used. So z. B. a soldering or welding process can be used. In some embodiments, it is provided to introduce solder required for a soldering process already during the packaging of the individual parts between them. It is also possible to form several packages of elements and these first packet by packet and then in a further step to the entire component 10 to add. In particular, it may be provided, initially all gear elements 12.xy one level 14.x to package and add and then the finished levels 14.x to the component 10 to unite.
Auch
bei den Ausführungsformen mit dünnen Zahnradelementen 12.x.y können
in manchen Ausgestaltungen Maßnahmen getroffen werden,
um die Stabilität und Drehmomentfestigkeit des Bauteils 10 zu
steigern. Beispielsweise können in den Zahnradelementen 12.x.y und
gegebenenfalls vorhandenen Zwischenelementen 20.x Löcher
vorgesehen sein, die Stifte zur Verbindung der Zahnradelemente 12.x.y untereinander
und/oder mit den Zwischenelementen 20.x aufnehmen. Diese
Bauform ist ähnlich wie die in 3A und 3B gezeigte
Konstruktion mit den Löchern 26 und den Stiften 28,
so dass auf die obige Beschreibung verwiesen wird.Also in the embodiments with thin gear elements 12.xy In some embodiments, measures can be taken to increase the stability and torque resistance of the component 10 to increase. For example, in the gear elements 12.xy and optionally existing intermediate elements 20.x Holes are provided, the pins for connecting the gear elements 12.xy with each other and / or with the intermediate elements 20.x take up. This design is similar to the one in 3A and 3B shown construction with the holes 26 and the pins 28 , so that reference is made to the above description.
In
weiteren Ausgestaltungen wird eine der Verwendung von Stiften vergleichbare
Wirkung durch Noppen erreicht, die in zugehörige Vertiefungen
eingreifen. 6A bis 6D zeigen
ein solches Ausführungsbeispiel. Das beispielhaft dargestellte
Zahnradelement 12.1.1 weist in der Nähe seines
Außenumfangs eine Reihe von Vertiefungen 32 auf
einer Seite und Noppen 34 auf der anderen Seite auf. Entsprechende
Vertiefungen 32 und Noppen 34 sind bei den anderen
Zahnradelementen 12.x.y und den Zwischenelementen 20.x vorgesehen,
während das Abschlusselement 22 nur Vertiefungen 32 aufweist.
Diese Elemente 12.x.y, 20.x und 22 werden
derart paketiert, dass die Noppen 34 je eines der Elemente 12.x.y, 20.x und 22 in
die korrespondierenden Vertiefungen 32 des jeweils unmittelbar
angrenzenden Elements 12.x.y, 20.x und 22 eingreifen.
Hierdurch ergibt sich eine drehmomentstabile Verbindung zwischen
den Elementen 12.x.y, 20.x und 22, die
in ihrer Stabilität der Konstruktion mit Stiften vergleichbar
ist.In further embodiments, an effect comparable to the use of pins is achieved by nubs which engage in associated recesses. 6A to 6D show such an embodiment. The exemplified gear element 12.1.1 has a series of depressions near its outer periphery 32 on one side and pimples 34 on the other side. Corresponding depressions 32 and pimples 34 are with the other gear elements 12.xy and the intermediate elements 20.x provided while the closing element 22 only depressions 32 having. These elements 12.xy . 20.x and 22 are packaged in such a way that the pimples 34 each one of the elements 12.xy . 20.x and 22 into the corresponding depressions 32 of each immediately adjacent element 12.xy . 20.x and 22 intervention. This results in a torque-stable connection between the elements 12.xy . 20.x and 22 , which is comparable in its stability of the construction with pins.
Ein
Vorteil der Ausgestaltung gemäß 6A bis 6D ist
die im Vergleich zu der Konstruktion mit Stiften einfachere Fertigung.
In manchen Ausgestaltungen kann ein einziger Stanzvorgang dazu dienen,
sowohl ein Zahnradelement 12.x.y aus einem Metallblech
auszustanzen als auch die Vertiefungen 32 und Noppen 34 in
dem Zahnradelement 12.x.y zu formen.An advantage of the embodiment according to 6A to 6D is the simpler manufacturing compared to the construction with pins. In some embodiments, a single punching operation may serve both a gear element 12.xy punch out of a metal sheet as well as the wells 32 and pimples 34 in the gear element 12.xy to shape.
Ebenso
wie bei der Ausgestaltung gemäß 3A und 3B kann
auch bei der Konstruktion mit Noppen gemäß 6A bis 6D eine
ausreichende Festigkeit durch eine axiale Verschraubung und/oder
durch einen Presssitz auf der in der Öffnung 18.1 befindlichen
Welle und/oder durch eine zusätzliche Löt- oder
Schweißverbindung der Elemente 12.x.y, 20.x und 22 erhalten
werden. Die Ausgestaltung gemäß 6A bis 6D weist
keine weitere exzentrische Öffnung mit eingesetztem Stift
(wie die Öffnung 18.2) auf, aber natürlich
können in Ausführungsvarianten eine oder mehrere
solche Öffnungen vorgesehen sein. Die in der Öffnung 18.1 befindliche Welle
ragt nach vorne aus dem Bauteil 10 hervor und dient auch
als Lagerzapfen.As in the embodiment according to 3A and 3B can also be used in construction with nubs according to 6A to 6D sufficient strength by an axial screw and / or by an interference fit on the in the opening 18.1 located wave and / or by an additional soldering or welding connection of the elements 12.xy . 20.x and 22 to be obtained. The embodiment according to 6A to 6D has no further eccentric opening with inserted pin (like the opening 18.2 ), but of course one or more such openings may be provided in embodiments. The one in the opening 18.1 located shaft protrudes forward from the component 10 and also serves as a journal.
Die
Konstruktion gemäß 6A – 6D weist
Zwischenelemente 20.x und ein Abschlusselement 22 auf,
während in einer Ausführungsalternative eine entsprechende
Konstruktion ohne diese Elemente vorgesehen sind. In dieser Ausführungsalternative
weisen die Zahnradelemente 12.x.y Noppen 34 auf,
die auch über die Grenzen der Ebenen 14.x hinweg
unmittelbar in Vertiefungen 32 eines jeweils angrenzenden
Zahnradelements 12.x.y eingreifen. Zumindest beim Übergang
zwischen zwei Ebenen 14.x ist dann jedoch die für
die Noppen 34 und Vertiefungen 32 nutzbare Fläche
auf einen relativ achsnahen Überlappungsbereich zwischen
den beiden Ebenen 14.x beschränkt.The construction according to 6A - 6D has intermediate elements 20.x and a conclusion element 22 while in an alternative embodiment, a corresponding construction without these elements are provided. In this alternative embodiment, the gear elements 12.xy burl 34 on, which is also beyond the limits of the levels 14.x away immediately in depressions 32 a respective adjacent gear element 12.xy intervention. At least at the transition between two levels 14.x But then it's the one for the pimples 34 and depressions 32 usable area on a relatively near-axis overlap area between the two planes 14.x limited.
Es
versteht sich, dass in weiteren Abwandlungen Noppen und korrespondierende
Vertiefungen auch als Verbindungselemente zur drehmomentfesten Verbindung
dicker Zahnradelemente 12.x verwendet werden können,
sofern diese dicken Zahnradelemente 12.x geeignete Vertiefungs-
und Noppenpaare aufweisen.It is understood that in further modifications knobs and corresponding depressions as connecting elements for torque-fixed connection of thick gear elements 12.x can be used, provided these thick gear elements 12.x have suitable recessed and nubbed pairs.
7A bis 7C zeigen
eine weitere Ausgestaltung, bei der ein Drehstab 36 zur
Steuerung einer Servofunktion in das als Ritzel ausgestaltete Bauteil 10 integriert
ist. Der Drehstab 36 läuft entlang der Drehachse
des Bauteils 10 frei durch dieses hindurch. Die Zahnradelemente 12.x weisen
hierbei eine im Vergleich zu der ersten Öffnung 18.1 vergrößerte
Bohrung auf, die den ungehinderten Durchtritt des Bauteils 10 gestattet.
An seinem vorderen Ende 38 ist der Drehstab 36 drehfest
mit dem ersten Zahnradelement 12.1 verbunden, und an seinem
hinteren Ende 40 wird der Drehstab 36 von einem
an der Basis 16 drehbar gelagerten Drehstabträger 42 gehalten.
Im Gegensatz zu bekannten Bauweisen ist bei der hier gezeigten,
kompakten Anordnung ein kostengünstiges Gleitlager statt
eines Kugellagers für den Drehstabträger 42 vorgesehen. 7A to 7C show a further embodiment in which a torsion bar 36 for controlling a servo function in the configured as a pinion component 10 is integrated. The torsion bar 36 runs along the axis of rotation of the component 10 free through this. The gear elements 12.x here have one compared to the first opening 18.1 enlarged bore, which allows the unimpeded passage of the component 10 allowed. At its front end 38 is the torsion bar 36 rotatably with the first gear element 12.1 connected, and at its rear end 40 becomes the torsion bar 36 from one to the base 16 rotatably mounted torsion bar 42 held. In contrast to known designs is shown in the compact arrangement shown here, a cost-effective sliding bearing instead of a ball bearing for the torsion bar 42 intended.
Ein
Steuerelement 44 ist mit der Basis 16 und dem
Drehstabträger 42 verbunden. Das Steuerelement 44 ermittelt
die Verwindung des Drehstabs 36; es kann beispielsweise
bei einer hydraulisch unterstützten Lenkung als Drehschieber
oder bei einer elektronisch gesteuerten Servolenkung als Drehgeber
ausgestaltet sein. Weil bei den vorliegend beschriebenen Ausgestaltungen
das Ritzel einen relativ großen Durchmesser von beispielsweise
60 mm aufweist, kann auch das Steuerelement 44 in bevorzugten
Ausgestaltungen groß ausgeführt werden. Dies erhöht
die Genauigkeit eines Drehgebers bzw. ergibt eine präzise
Steuerung der Ventile eines Drehschiebers.A control 44 is with the base 16 and the torsion bar carrier 42 connected. The control 44 determines the torsion of the torsion bar 36 ; It can, for example, in a hydraulically assisted steering as a rotary valve or a electronically controlled power steering be designed as a rotary encoder. Because in the embodiments described herein, the pinion has a relatively large diameter of, for example 60 mm, and the control 44 be made large in preferred embodiments. This increases the accuracy of a rotary encoder or gives precise control of the valves of a rotary valve.
Die
Ausgestaltung gemäß 7A bis 7C hat
den Vorteil, dass die Baulänge der dort gezeigten Baugruppe
im Vergleich zum Stand der Technik erheblich – beispielsweise
auf ungefähr die Hälfte – verkürzt
ist. Auch hier kann in manchen Ausführungsformen das überstehende
vordere Ende 38 des Drehstabs 36 als Lagerzapfen
für das Bauteil 10 dienen.The embodiment according to 7A to 7C has the advantage that the overall length of the assembly shown there, compared to the prior art considerably - for example, to about half - is shortened. Again, in some embodiments, the protruding front end 38 of the torsion bar 36 as a journal for the component 10 serve.
Die
in 7A bis 7C dargestellte
Ausgestaltung ist eine Abwandlung der einfachen Ausführungsform
gemäß 1A bis 1C.
Es versteht sich, dass die Idee, den Drehstab 36 in Längsrichtung
in das Bauteil 10 zu integrieren, auch bei allen anderen
Ausführungsformen einsetzbar ist.In the 7A to 7C illustrated embodiment is a modification of the simple embodiment according to 1A to 1C , It is understood that the idea, the torsion bar 36 in the longitudinal direction in the component 10 to integrate, can also be used in all other embodiments.
Wie
bereits erläutert, können in allen Ausführungsformen
zur Gewichts- und Materialersparnis Öffnungen 30 in
den Zahnradelementen 12.x, 12.x.y vorgesehen sein. 8 veranschaulicht
eine weitere Idee, die es erlaubt, die erforderliche Festigkeit
bei geringerem Gewicht und/oder mit kostengünstigeren Materialien
zu erzielen. Diese Idee ist ebenfalls bei allen Ausführungsformen
der Erfindung anwendbar, so dass die in 8 gezeigte
Schnittansicht sowohl ein dickes Zahnradelement 12.x als
auch ein dünnes Zahnradelement 12.x.y repräsentieren
kann. Gemäß 8 ist dieses
Zahnradelement 12.x, 12.x.y aus mindestens zwei
Materialien zusammengesetzt, nämlich einem kostengünstigeren,
weicheren Material 46 und einem teueren, hochfesten, härteren
Material 48.As already explained, openings can be made in all embodiments for weight and material savings 30 in the gear elements 12.x . 12.xy be provided. 8th illustrates another idea that allows to achieve the required strength with lower weight and / or with less expensive materials. This idea is also applicable to all embodiments of the invention, so that the in 8th shown sectional view of both a thick gear element 12.x as well as a thin gear element 12.xy can represent. According to 8th is this gear element 12.x . 12.xy composed of at least two materials, namely a less expensive, softer material 46 and an expensive, high-strength, harder material 48 ,
Das
härtere Material 48 befindet sich im stark belasteten
Bereich der Zahnung des Zahnradelements 12.x, 12.x.y,
während das weichere Material 46 im inneren Bereich
sowie an einem weniger belasteten Außenabschnitt des Zahnradelements 12.x, 12.x.y angeordnet
ist. Es versteht sich, dass die Formgestaltung der beiden Materialien 46, 48 in
vielfältiger Weise variiert werden kann. Beispielsweise ist
in 8 die Öffnung 18.1 für
die Welle des Bauteils 10 im weicheren Material 46 vorgesehen,
während in Ausführungsalternativen das härtere
Material 48 im Bereich dieser Öffnung 18.1 angeordnet
sein kann. Auch können an wenig belasteten Stellen zusätzliche Öffnungen 30 zur
Gewichtsersparnis ausgebildet sein.The harder material 48 is located in the heavily loaded area of the toothing of the gear element 12.x . 12.xy while the softer material 46 in the inner region and on a less loaded outer portion of the gear member 12.x . 12.xy is arranged. It is understood that the shape design of the two materials 46 . 48 can be varied in many ways. For example, in 8th the opening 18.1 for the shaft of the component 10 in the softer material 46 provided, while in alternative embodiments, the harder material 48 in the area of this opening 18.1 can be arranged. Also, at low-load locations additional openings 30 be designed to save weight.
In
den bisher beschriebenen Ausführungsformen war das Bauteil 10 ein
Ritzel für eine Zahnstangenlenkung. Die beschriebenen Ideen
und Prinzipien sind jedoch sämtlich auch auf ein Bauteil 10' anwendbar,
das als Zahnstangenbauteil ausgebildet ist. Dieses Bauteil 10' kann
insbesondere dazu dienen, zusammen mit dem Ritzel eine progressive Zahnstangenlenkung
der in WO 2006/079492
A1 gezeigten Art zu bilden.In the embodiments described so far, the component was 10 a pinion for a rack and pinion steering. However, the ideas and principles described are all in one component 10 ' applicable, which is designed as a rack member. This component 10 ' can in particular serve, together with the pinion, a progressive rack and pinion steering in WO 2006/079492 A1 to form shown.
Das
in 9 gezeigte Bauteil 10' weist drei parallel
zueinander angeordnete und miteinander verbundene Zahnstangenelemente 12'.1, 12'.2 und 12'.3 auf,
die im folgenden zusammenfassend mit 12'.x bezeichnet werden.
Jedes der Zahnstan genelemente 12'.x weist einen gezahnten
Abschnitt auf, der beispielsweise – ähnlich wie
in 11B und 12B dargestellt – als
schräge Fläche ausgestaltet sein kann. In Querrichtung
bildet jedes der Zahnstangenelemente 12'.x eine Ebene 14'.1, 14'.2, 14'.3 – im
folgenden zusammenfassend mit 14'.x bezeichnet – des
Bauteils 10'. Bei einer zusammengebauten Zahnstangenlenkung,
die beispielsweise ein Ritzel gemäß 1 und ein Zahnstangenbauteil gemäß 9 aufweist,
wälzt sich das mittlere Zahnradelement 12.2 auf
dem gezahnten Abschnitt des mittleren Zahnstangenelements 12'.2 ab,
und die beiden äußeren Zahnradelemente 12.1 und 12.3 wälzen
sich auf den gezahnten Abschnitten der äußeren
Zahnstangenelemente 12'.1 und 12'.3 ab.This in 9 shown component 10 ' has three mutually parallel and interconnected rack elements 12'.1 . 12'.2 and 12'.3 to summarize in the following 12'.x be designated. Each of the toothed rack genelemente 12'.x has a toothed portion, for example - similar to in 11B and 12B shown - can be configured as an inclined surface. In the transverse direction forms each of the rack elements 12'.x a level 14'.1 . 14'.2 . 14'.3 - summarized below 14'.x referred to - the component 10 ' , In an assembled rack and pinion steering, for example, a pinion according to 1 and a rack member according to 9 has, the middle gear member rolls 12.2 on the toothed portion of the middle rack member 12'.2 off, and the two outer gear elements 12.1 and 12.3 roll on the serrated portions of the outer rack members 12'.1 and 12'.3 from.
In
der Ausführungsform gemäß 9 ist
die nicht-gezahnte Seite des mittleren Zahnstangenelements 12'.2 verkürzt,
so dass eine Aussparung 50 zwischen den beiden äußeren
Zahnstangenelementen 12'.1 und 12'.3 gebildet
ist. In diese Aussparung 50 ist ein Kugelgelenk 52 zur
Verbindung mit einer Spur- oder Kolbenstange (nicht gezeigt) oder
einem Spurhebel (nicht gezeigt) eingesetzt. Das Kugelgelenk 52 ist
beispielsweise mittels einer Schweiß- oder Lötverbindung
befestigt. Alternativ oder zusätzlich kann die Aussparung 50 so
geformt sein, dass das Kugelgelenk 52 formschlüssig
in ihr gehalten wird. In weiteren Ausführungsalternativen
ist statt des Kugelgelenks 52 ein Gewindeblock (nicht gezeigt)
oder ein anderes zahnstangenunabhängiges Teil in die Aussparung 50 eingesetzt.In the embodiment according to 9 is the non-toothed side of the middle rack member 12'.2 shortened, leaving a recess 50 between the two outer rack elements 12'.1 and 12'.3 is formed. In this recess 50 is a ball joint 52 used for connection to a track or piston rod (not shown) or to a track lever (not shown). The ball joint 52 is attached, for example, by means of a welded or soldered connection. Alternatively or additionally, the recess 50 be shaped so that the ball joint 52 is held positively in her. In other alternative embodiments, instead of the ball joint 52 a threaded block (not shown) or another rack-independent part in the recess 50 used.
Bei
den Ausgestaltungen mit integriertem Kugelgelenk 52 bzw.
integriertem Gewindeblock wird eine in Längsrichtung des
Zahnstangenbauteils 10 besonders kompakte Bauform erzielt.
Ferner wird Abstand zwischen dem Kugelgelenk 52 bzw. dem Gewindeblock
und der Lenkwelle verkleinert. Die Einbauposition des Lenkgetriebes
in ein Fahrzeug kann somit nach außen verlagert werden,
wodurch der Bauraum für die Antriebseinheit vergrößert
werden kann.In the embodiments with integrated ball joint 52 or integrated threaded block becomes one in the longitudinal direction of the rack member 10 achieved particularly compact design. Further, distance between the ball joint 52 or reduced the threaded block and the steering shaft. The installation position of the steering gear in a vehicle can thus be shifted to the outside, whereby the space for the drive unit can be increased.
10 zeigt
eine Abwandlung des Bauteils 10', bei dem jede Ebene 14'.x aus
mehreren dünnen Zahnstangenelementen 12'.x.y mit
einer Materialdicke von beispielsweise 2 mm gebildet ist. Die Merkmale,
Unterschiede sowie Vor- und Nachteile der Ausgestaltungen gemäß 9 und 10 sind
die gleichen wie bereits oben erläutert, so dass auf die bisherige
Beschreibung verwiesen wird. Offensichtlich entsprechen die Zahnstangenelemente 12'.x bzw. 12'.x.y der
vorliegenden Ausführungsbeispiele den Zahnradelementen 12.x bzw. 12.x.y oben
beschriebenen Ausgestaltungen. 10 shows a modification of the component 10 ' in which each level 14'.x made of several thin ones Rack members 12'.xy is formed with a material thickness of for example 2 mm. The features, differences and advantages and disadvantages of the embodiments according to 9 and 10 are the same as already explained above, so that reference is made to the previous description. Obviously, the rack elements correspond 12'.x respectively. 12'.xy the present embodiments, the gear elements 12.x respectively. 12.xy Embodiments described above.
Das
als Zahnstangenelement ausgestaltete Bauteil 10' kann auf
alle bereits im Zusammenhang mit dem Bauteil 10 beschriebene
Arten hergestellt werden. Insbesondere kann bei einem Herstellungsverfahren
vorgesehen sein, zunächst die Zahnstangenelemente 12'.x bzw. 12'.x.y zu
fertigen (z. B. durch ein Stanzverfahren), sie dann in einer oder mehreren
Gruppen zu paketieren, und schließlich das oder die Pakete
zu fügen (z. B. zu löten), wobei eine flächige
oder mehrfach punktweise oder am Außenumfang des Bauteils
linienförmige Verbindung geschaffen wird.The designed as a rack member component 10 ' can all at all in connection with the component 10 described species are produced. In particular, may be provided in a manufacturing process, first the rack elements 12'.x respectively. 12'.xy to manufacture (eg by a stamping process), then to package them in one or more groups, and finally to add (or solder, for example) the package (s), with a flat or multiple pointwise or on the outer circumference of the component line-shaped connection is created.
Ferner
sind auch bei dem als Zahnstangenelement ausgestalteten Bauteil 10' alle
Weiterbildungen und Abwandlungen möglich, die bereits oben
für das Bauteil 10 beschrieben wurden. Beispielsweise können
zur besseren Verbindung der Zahnstangenelemente 12'.x bzw. 12'.x.y Zwischenelemente und/oder
in Löcher eingesetzte Stifte und/oder Noppen und korrespondierende
Vertiefungen vorgesehen sein. Ferner können die Zahnstangenelemente 12'.x bzw. 12'.x.y Hohlräume
zur Gewichtsersparnis (entsprechend 4B) und/oder
unterschiedliche Materialien (entsprechend 8) aufweisen.Furthermore, in the designed as a rack member component 10 ' All training and modifications possible, which already above for the component 10 have been described. For example, for a better connection of the rack elements 12'.x respectively. 12'.xy Intermediate elements and / or inserted into holes pins and / or knobs and corresponding recesses may be provided. Furthermore, the rack elements 12'.x respectively. 12'.xy Cavities for weight savings (according to 4B ) and / or different materials (corresponding to 8th ) exhibit.
11A bis 11B und 12A bis 12B zeigen
Ausgestaltungen, bei denen das Bauteil 10' in Längsrichtung
einen ersten (in den Figuren linken) Endabschnitt 54 und
einen zweiten (in den Figuren rechten) Endabschnitt 56 aufweist.
Die Endabschnitte 54, 56 dienen zur Verbindung
des Bauteils 10 mit der Spur- oder Kolbenstange bzw. dem
Spurhebel (nicht gezeigt). Hierzu weist der zweite Endabschnitt 56 ein
Gewinde (nicht gezeigt) auf. In den ersten Endabschnitt 54 ist
im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Kugelgelenk 52 integriert,
dessen Mittelpunkt sich an einer Verbindungsposition 58 befindet.
In Ausführungsalternativen kann statt des Kugelgelenks 52 ein
Gewindeblock oder ein in den ersten Endabschnitt 54 eingeschnittenes
Gewinde – jeweils an der Verbindungsposition 58 – vorgesehen sein. 11A to 11B and 12A to 12B show embodiments in which the component 10 ' in the longitudinal direction, a first (left in the figures) end portion 54 and a second end portion (right in the figures) 56 having. The end sections 54 . 56 serve to connect the component 10 with the track or piston rod or the track lever (not shown). For this purpose, the second end section 56 a thread (not shown). In the first end section 54 is in the present embodiment, a ball joint 52 integrated, whose center is at a connection position 58 located. In alternative embodiments, instead of the ball joint 52 a threaded block or in the first end portion 54 cut thread - each at the connection position 58 - be provided.
In
der Ausgestaltung gemäß 11A und 11B ist die Verbindungsposition 58 in
Querrichtung – also in der Richtung, die rechtwinklig zur Längsachse
des Bauteils 10' in der Zeichenebene von 11A verläuft – mittig angeordnet.
Mit anderen Worten liegt in der Draufsicht von 11A die Verbindungsposition 58 auf der
Längsachse des Bauteils 10'. Die in 11B durch eine strichpunktierte Linie gezeigte
Höhe der Verbindungsposition 58 liegt zwischen
dem niedrigsten und dem höchsten Punkt der gezahnten Abschnitte
des Bauteils 10'. Mit anderen Worten weicht die Höhe
der Verbindungsposition 58 stark von der Hohe ab, die die
Drehachse eines mit dem Bauteil 10' zusammenwirkenden Ritzels in
einer mittleren Lenkposition (wie es als Bauteil 10 mit
Drehachse 60 in 12B gezeigt
ist) einnehmen würde.In the embodiment according to 11A and 11B is the connection position 58 in the transverse direction - ie in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the component 10 ' in the drawing plane of 11A runs - arranged in the middle. In other words, in the plan view of 11A the connection position 58 on the longitudinal axis of the component 10 ' , In the 11B the height of the connection position shown by a dotted line 58 is between the lowest and the highest point of the toothed portions of the component 10 ' , In other words, the height of the connection position deviates 58 strongly dependent on the height, which is the axis of rotation of a component 10 ' interacting pinion in a middle steering position (as a component 10 with rotary axis 60 in 12B shown) would take.
In
der Ausgestaltung gemäß 12A und 12B ist dagegen die Verbindungsposition 58 in Querrichtung
außermittig angeordnet, also in der Draufsicht von 12A gegen die Längsachse des Bauteils 10' versetzt.
Die Höhe der Verbindungsposition 58 in 12B stimmt dagegen ungefähr mit der Höhe
der Drehachse 60 des Ritzels (Bauteil 10) überein.
Mit anderen Worten ist die Höhe der Verbindungsposition 58 geringfügig
größer als der höchste (in Längsrichtung
mittlere) Punkt der gezahnten Abschnitte des Bauteils 10'.In the embodiment according to 12A and 12B is the connection position 58 arranged eccentrically in the transverse direction, ie in the plan view of 12A against the longitudinal axis of the component 10 ' added. The height of the connection position 58 in 12B on the other hand is approximately equal to the height of the axis of rotation 60 of the pinion (component 10 ) match. In other words, the height of the connection position 58 slightly larger than the highest (longitudinally middle) point of the toothed portions of the component 10 ' ,
Insgesamt
wird somit durch die Ausgestaltung des Bauteils 10' mit
den nicht gezahnten Endstücken 54, 56 erreicht,
dass die Achse des Bauteils 10' beliebig zu der Achse der
Spurstange bzw. des Spurhebels verschoben werden kann. Mit anderen Worten
können Bauteile 10', deren Achse nicht mit der
Achse der Spurstange bzw. des Spurhebels übereinstimmt,
auf einfache Weise entworfen und hergestellt werden. Dies ermöglicht
eine einfache Anpassung der Lenkung an die Gegebenheiten des in
unterschiedlichen Fahrzeugtypen zur Verfügung stehenden
Bauraums.Overall, therefore, by the design of the component 10 ' with the untoothed end pieces 54 . 56 achieved that the axis of the component 10 ' can be moved freely to the axis of the tie rod or the toggle lever. In other words, components can 10 ' whose axis does not coincide with the axis of the tie rod or the toggle lever are designed and manufactured in a simple manner. This allows a simple adaptation of the steering to the conditions of the space available in different types of vehicle space.
In 13A und 13B ist
eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der das Bauteil 10' ein linkes
seitliches Anschlusselement 60 und ein rechtes seitliches
Anschlusselement 62 aufweist. Die seitlichen Anschlusselemente 60, 62 sind
im vorliegenden Beispiel als Gewinde ausgebildet, sie können
jedoch in Abwandlungen auch anders ausgestaltet sein. Die Grundidee
der Ausgestaltung gemäß 13A und 13B ist es, eine in seitlicher Richtung besonders
kompakte Bauform zu erhalten, indem die Anschlusselemente 60, 62 zumindest
zum Teil unter der Zahnung des Bauteils 10' angeordnet werden.
Es versteht sich, dass die Spurstangenachse bzw. Spurhebelachse
ebenfalls, entsprechend den Anschlusselementen 60, 62,
unterhalb der Zahnung verläuft. Das Getriebe kann daher
in einem Fahrzeug weiter außen angeordnet werden, wodurch sich
der für andere Komponenten verfügbare Platz im Motorraum
erhöht.In 13A and 13B a further embodiment is shown in which the component 10 ' a left side connection element 60 and a right lateral connection element 62 having. The lateral connection elements 60 . 62 are formed in the present example as a thread, but they can be configured differently in modifications. The basic idea of the embodiment according to 13A and 13B It is to obtain a particularly compact design in the lateral direction by the connecting elements 60 . 62 at least in part under the teeth of the component 10 ' to be ordered. It is understood that the tie rod axis or toggle axis also, according to the connection elements 60 . 62 , runs below the teeth. The transmission can therefore be located further out in a vehicle, thereby increasing the space available in the engine compartment for other components.
In
der beispielhaften Gestaltung von 13A und 13B ist das Anschlusselement 60 in Seitenansicht
unterhalb der Zahnung der Ebenen 14'.1, 14'.3 und
in Draufsicht teilweise überlappend mit dieser Zahnung
angeordnet. Entsprechend befindet sich das Anschlusselement 62 unterhalb
und in Draufsicht teilweise überlappend mit der Zahnung der
mittleren Ebene 14'.2.In the exemplary design of 13A and 13B is the connection element 60 in side view below the teeth of the planes 14'.1 . 14'.3 and arranged in plan view partially overlapping with this toothing. Accordingly, the connection element is located 62 below and in plan view partially overlapping with the teeth of the middle plane 14'.2 ,
Das
Bauteil 10' in der Formgebung gemäß 11A, 11B, 12A, 12B, 13A und 13B kann
auf jede hier beschriebene Art aufgebaut sein, also z. B. dicke
Zahnstangenelemente 12'.x oder dünne Zahnstangenelemente 12'.x.y aufweisen.
Ferner wird die oben beschriebene und in 11A, 11B, 12A, 12B, 13A und 13B gezeigte Formgebung auch als unabhängige
Erfindung erachtet, die nicht notwendigerweise die im vorliegenden
Dokument offenbarten Konstruktionsformen erfordert, sondern prinzipiell
auf beliebige Weise aufgebaut sein kann.The component 10 ' in the shaping according to 11A . 11B . 12A . 12B . 13A and 13B can be constructed in any way described here, so z. B. thick rack elements 12'.x or thin rack elements 12'.xy exhibit. Furthermore, the one described above and in 11A . 11B . 12A . 12B . 13A and 13B Also, as shown in FIG. 1, it does not necessarily require the design forms disclosed herein, but may in principle be constructed in any desired manner.
Bei
allen hier beschriebenen Ausführungen der Bauteile 10 und 10' kann
die Zahngeometrie über die Länge der gezahnten
Flächen hinweg variiert werden, um einen Lenkwinkelversatz
auszugleichen. Ein solcher Lenkwinkelversatz ergibt sich bei üblichen
Kraftfahrzeuglenkungen durch den Raumwinkel des Lenkgestänges
sowie durch den Kardanfehler. Durch den Ausgleich des Lenkwinkelversatzes
wird eine besonders hohe Fahrsicherheit erzielt, und es ergibt sich
eine größere Gestaltungsfreiheit hinsichtlich
der möglichen Einbaupositionen der Lenkung. Die Gestaltung
der gezahnten Flächen kann in manchen Ausführungsformen
unsymmetrisch zur Mittelposition sein.For all versions of the components described here 10 and 10 ' For example, the tooth geometry can be varied over the length of the toothed surfaces to compensate for a steering angle offset. Such a steering angle offset results in conventional vehicle steering systems through the solid angle of the steering linkage and by the gimbal error. By balancing the steering angle offset a particularly high driving safety is achieved, and there is a greater freedom of design with regard to the possible installation positions of the steering. The design of the toothed surfaces may in some embodiments be asymmetric to the center position.
Eine
komplex geformte Zahngeometrie, wie sie zum Ausgleich des Lenkwinkelversatzes
verwendbar ist, kann mit unterschiedlichen Herstellungsverfahren
erzeugt werden. Werden die gezahnten Elemente 12.x, 12.x.y, 12'.x, 12'.x.y durch Schleifen
oder Stoßen (Rühmen) gefertigt, so besteht die
Einschränkung, dass mit üblichen Fertigungsmaschinen
nur Zähne mit gleicher oder aufsteigender Evolvente geformt
werden können. Durch ein Stanzen oder Ziehen (Präzisionsziehen)
kann dagegen auch eine fallende Wälzkurve ausgestaltet
werden. Insbesondere beim Stanzen besteht eine besonders große
Gestaltungsfreiheit, weil sich hierdurch im wesentlichen beliebige
Zahnformen verwirklichen lassen. Insgesamt kann in manchen Ausgestaltungen
ein Lenkwinkelversatz (Fehlwinkel im Raum) von ungefähr
15° bis 20° ausgeglichen werden.A complex shaped tooth geometry, as it is used to compensate for the steering angle offset can be produced with different manufacturing processes. Be the toothed elements 12.x . 12.xy . 12'.x . 12'.xy made by grinding or bumping (boasting), so there is the restriction that with conventional manufacturing machines only teeth with the same or ascending involute can be formed. By punching or pulling (precision drawing), however, a falling Wälzkurve can be configured. In particular, when punching there is a particularly great freedom of design, because this can be realized essentially any tooth shapes. Overall, in some embodiments, a steering angle offset (false angle in space) of about 15 ° to 20 ° can be compensated.
Die
in der obigen Beschreibung genannten und in den Zeichnungen dargestellten
Einzelheiten sollen nicht als Einschränkung des Erfindungsbereichs,
sondern als Beispiele einiger Ausführungsformen der Erfindung
angesehen werden. Weitere Abwandlungen sind für den Fachmann
unmittelbar ersichtlich. So können insbesondere Merkmale
der oben beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert
werden, um weitere Ausgestaltungen der Erfindung zu erhalten. Der
Erfindungsbereich soll demgemäß nicht durch die
beschriebenen Ausführungsbeispiele, sondern durch die Ansprüche
und ihre Äquivalente definiert werden.The
mentioned in the above description and illustrated in the drawings
Details are not intended to limit the scope of the invention,
but as examples of some embodiments of the invention
be considered. Further modifications are for the expert
immediately apparent. So in particular features
the embodiments described above combined
to obtain further embodiments of the invention. Of the
Invention range should not be determined by the
described embodiments, but by the claims
and their equivalents are defined.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
- WO 2006/079492
A1 [0002, 0010, 0041, 0077] - WO 2006/079492 A1 [0002, 0010, 0041, 0077]
-
- EP 0611615 A1 [0060] - EP 0611615 A1 [0060]