Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagesicherung einer Einheit in einem

Gehäuse, insbesondere eines Ritzels in einem Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeuges.

Bekannte Lagesicherungen erfolgen über Schraubenverbindungen, z. B.

Stahlschrauben, mit metrischem Gewinde. Die Schraubensicherung wird dabei kraftschlüssig über ein Anziehdrehmoment, über eine Verstemmung oder über eine Klebeverbindung erreicht. Eine Fixierung z. B. eines Lagers erfolgt bei bekannten Sicherungen z. B. mit Hilfe einer Zink-Druckguss-Stellschraube, die nach einem definierten Anzugsmoment mit Hilfe eines Verstemmprozesses in ihrer Lage fixiert wird.

Ein Problem dabei liegt jedoch in der Verwendung von Werkstoffen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wodurch sich die Sicherungswirkung über die Lebensdauer verringert, beziehungsweise sogar ein Spiel entstehen kann. Das

Setzverhalten des Werkstoffes der Stellschraube gegenüber dem Gehäusewerkstoff beeinflusst eine Sicherung bzw. Fixierung ebenfalls negativ. Nachteilig ist auch, dass die Stellschraube über einen gesonderten Arbeitsgang in dem Gehäuse in ihrer Lage fixiert werden muss. Dadurch dass die Vorspannung der Stellschraube über die Laufzeit unter Umständen bis auf Null absinkt, kann es zu einem Spiel zwischen der zu sichernden Einheit, z. B. einem Festlager, und der Stellschraube bzw. dem Gehäuse kommen. Daraus resultiert ein Reibverschleiß und es können Akustikprobleme auftreten.

Zur Abdichtung gegenüber äußeren Medien wird häufig ein Gewindedichtmittel verwendet, wodurch der Herstell- und/oder Montageprozess ebenfalls aufwendiger wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige und montagefreundliche Vorrichtung zur Sicherung einer Einheit zu schaffen, wobei eine spielfreie Fixierung über die Lebensdauer gegeben sein soll. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Sicherungsvorrichtung mit einem

Sicherungselement, das mit wenigstens einem Rasthebel und einer Rastnase versehen ist, wobei das Sicherungselement mit einer Verzahnungsgeometrie in einer Bohrung im Gehäuse zusammen arbeitet, wird sichergestellt, dass auch bei unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten eine Spielfreiheit und damit eine sichere Fixierung der Einheit, z. B. einem Festlager, erreicht wird.

Alternativ zu dieser Lösung kann in kinematischer Umkehrung auch der wenigstens eine Rasthebel mit der Rastnase in der Bohrung im Gehäuse, z. B. an einem in die Bohrung eingesetzten Einsatzring, angeordnet sein, wobei in diesem Falle das

Sicherungselement mit einer Verzahnungsgeometrie versehen ist, in deren Lücken die Rastnase einrasten kann.

In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das

Sicherungselement als Sicherungsschraube ausgebildet ist, die über ein Außengewinde mit einem Innengewinde der Bohrung des Gehäuses verbunden ist, wobei die

Sicherungsschraube mit an ihrem Umfang verteilt angeordneten Rasthebel versehen ist, und wobei die Rasthebel jeweils mit an den freien Enden der Rasthebel

angeordnete Rastnasen in Verzahnungslücken der Verzahnungsgeometrie des

Gehäuses einrasten.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:

Fig. 1 ausschnittsweise ein Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeuges mit der

erfindungsgemäßen Lagerung und Sicherung des Ritzels Fig. 2 eine dreidimensionale Darstellung der erfindungsgemäßen

Sicherungsvorrichtung

Fig. 3 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung

Fig. 4 eine Stirnansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung

Fig. 5 ausschnittsweise eine Vergrößerung der Stirnansicht nach der Fig. 4

Fig. 6 ausschnittsweise eine Vergrößerung der Verzahnungsgeometrie im Gehäuse des Lenkgetriebes für Rasthebel der Sicherungsvorrichtung

Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise für einen Einsatz der

Sicherungsvorrichtung in einem Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeuges beschrieben, wobei ein Ritzel über ein Festlager in einem Getriebegehäuse gelagert ist.

Selbstverständlich lässt sich die erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung jedoch auf den verschiedensten Gebieten einsetzen, wobei eine kostengünstige, sichere und montagefreundliche Sicherungsvorrichtung für ein Lager, eine Führungsbuchse, eine Lagerbuchse, ein Zahnrad oder ein sonstiges Getriebeteil, eine Stellschraube für ein Druckstück für eine Zahnstange in einem Lenkgetriebe und ähnliche Anwendungsfälle, gewünscht wird. Ebenso ist eine Verwendung der erfindungsgemäße

Sicherungsvorrichtung in einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges möglich.

Da Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem Ritzel und einer Zahnstange allgemein bekannt sind, wozu beispielsweise auf die DE 10 2004 017 259 A1 verwiesen wird, wird nachfolgend nur auf die für die Erfindung wesentlichen Teile näher eingegangen.

Ein Ritzel 1 ist in einem Getriebegehäuse 2 über ein Festlager 3 gelagert. Das Ritzel ist in bekannter Weise mit einem Lenkhandrad (nicht dargestellt) und einer ebenfalls nicht dargestellten Zahnstange zur Umsetzung der Drehbewegung in eine Linearbewegung verbunden. Zur Sicherung des Ritzels 1 mit dem Innenring des Festlagers 3 dient eine auf die Ritzelnabe aufgeschraubte Mutter 4. Zur Sicherung und Fixierung des Außenringes des Festlagers 3 ist erfindungsgemäß eine Sicherungsschraube 5 vorgesehen, die aus einem Kunststoffkörper als

Hohlschraube besteht.

Anstelle von Kunststoff sind im Rahmen der Erfindung auch noch andere Materialien möglich, wie z. B. andere Nichtmetalle, ein Sinterteil oder ein Hybridelement.

Ein Dichtring 6 in einer Ringnut der Sicherungsschraube 5 übernimmt eine

Dichtfunktion.

Wenn die Sicherungsschraube 5 aus einem Kunststoffkörper als Spritzgussteil hergestellt ist, kann der Dichtring 6 bei einem Mehrkomponentenspritzgussteil als Weichkomponente, z. B. aus Silikon, im Spritzprozess fest mit dem Kunststoffkörper der Sicherungsschraube verbunden werden. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Herstellung und auch die Montage einfacher wird.

Das Außengewinde 8 der Sicherungsschraube 5 arbeitet mit einem Innengewinde in dem Getriebegehäuse 2 zusammen. Die Sicherungsschraube 5 wird bei der Montage mit einem bestimmten Drehmoment auf Anschlag angezogen. Zum Eindrehen der Sicherungsschraube 5 ist diese mit mehreren rippenförmig radial verlaufenden

Mitnahmen 7 versehen (siehe insbesondere Figuren 2 und 4).

Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich eine sogenannte„fliegende"

Verschraubung hierfür vorzusehen, gekennzeichnet durch ein Einschrauben der Sicherungsschraube 5 in Abhängigkeit von einer Drehwinkelstellung oder einer

Einschraubtiefe bzw. eines Einschraubweges.

Axialkräfte, welche über das Ritzel 1 und das Festlager 3 entstehen, müssen spielfrei aufgenommen werden. Über das selbsthemmende Außengewinde 8 der

Sicherungsschraube werden die Kräfte dann in das Getriebegehäuse 2 eingeleitet.

Die Schraubensicherung besteht aus einem radialen nachstellenden

Rastmechanismus. Hierzu ist die Sicherungsschraube 5 an ihrem Umfang mit mehreren Rasthebeln 9 versehen, die über radiale Speichen 10 jeweils im Bereich eines Endes des Rasthebels 9 mit einem Mittelstück 1 1 der Sicherungsschraube verbunden sind. Die radialen Speichen 10 können selbstverständlich auch Teil der rippenförmigen Mitnahmen 7 sein. Bei dem Ausführungsbeispiel sind vier Rasthebel 9 über den

Umfang verteilt angeordnet. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Anzahlen im Rahmen der Erfindung möglich.

Die Rasthebel 9 sind mit Rastnasen 12 an ihren von den Speichen 10 abgewandten freien Enden versehen. Die Rastnasen 12 der Rasthebel 9 rasten in einer

Verzahnungsgeometrie 13 im Getriebegehäuse 2 ein (siehe insbesondere die vergrößerte Darstellung der Verzahnungsgeometrie in der Fig. 6). Durch das Einraten der Rastnasen 12 in die Verzahnungsgeometrie 13 des Getriebegehäuses 2 wird ein selbständiges Aufdrehen der Sicherungsschraube 5 verhindert.

Beim Eindrehen der Sicherungsschraube 5 in das Getriebegehäuse 2 werden die Rasthebel 9 über Schrägen 18 im Getriebegehäuse 2 radial ausgelenkt und schnappen bei Erreichen des vorbestimmten Drehmomentes in Verzahnungslücken 14 der

Verzahnungsgeometrie 13 ein. Ein Rückdrehen der Sicherungsschraube 5 wird über die sägeförmige Kontur der Verzahnungsgeometrie 13 verhindert. Die Rastnasen 9 stützen sich hierzu an Anlageflächen 15 in den Verzahnungslücken 14 der

Verzahnungsgeometrie 13 ab.

Anstelle einer Auslenkung der Rastnasen 9 in radialer Richtung können diese auch im Bedarfsfall axial ausgelenkt werden und entsprechend in Verzahnungslücken der Verzahnungsgeometrie in der Bohrung des Gehäuses einrasten.

Auch hier ist das umgekehrte Prinzip bzw. die umgekehrte Lösung möglich, wonach in der Bohrung 2a angeordnete Rastnasen entsprechend axial in eine

Verzahnungsgeometrie der Sicherungsschraube 5 einrasten.

Um ein drehwinkelunabhängiges Anziehen der Kunststoffschraube 5 in der Montage zu realisieren, wird die Rasthebelwinkelteilung 16 asymmetrisch ausgeführt (siehe Fig. 4). Entsprechend wird die Verzahnungsgeometrie 13 im Getriebegehäuse 2 mit einer möglichst kleinen Winkelteilung 17 ausgeführt. Auf diese Weise ist ein sicheres

Einrasten von zumindest zwei Rastnasen 12 unabhängig vom Drehwinkel stets gewährleistet. Eine Asymmetrie führt zu einer höheren Auflösung bzw. einer größeren Wahrscheinlichkeit einer Verrastung im Sinne eines Noniuseffektes.

Mit asymmetrischer Rasthebelwinkelteilung 16 ist gemeint, dass die Rasthebel nicht gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind. So können z. B. bei vier Rasthebeln statt exakt viermal 90 Unterschiedliche Winkelteilungen und

unterschiedliche Längen vorgesehen sein. Wird dann eine kleine Winkelteilung 17 zwischen den einzelnen Verzahnungslücken 14 (siehe Fig. 6) mit z. B. 15° gewählt, so wird durch die asymmetrische Rasthebelwinkelteilung 16 erreicht, dass auf jeden Fall ein sicheres Einrasten ca. alle 4° möglich wird (bezogen auf den aktuellen

Anwendungsfall).

Die Sicherungsschraube 5 in Ausbildung aus einem Kunststoffkörper kann

beispielsweise aus einem faserverstärkten Thermoplast als Spritzgussteil ausgebildet sein, der sich durch ein temperaturbeständiges Verhalten auszeichnet. Das

Ausdehnungsverhalten des Kunststoffkörpers wird bei einem Temperaturwechsel durch den Werkstoff und die Faserausrichtung bestimmt. Hierzu werden die Fasern so ausgelegt, dass sie in Richtung der zu erwartenden größeren Ausdehnung verlaufen.

Durch die möglichen großen Biegelängen können die Rasthebel 9 aus hochfesten Kunststoffen mit einer geringen Bruchdehnung verwendet werden.

Die sternförmige Anordnung der Mitnehmer 7 und der Speichen 9 mit einem zentralen Anspritzpunkt an der Stirnseite 19 erlaubt ein optimales Fließverhalten des Kunststoffes im Spritzprozess zur Vermeidung von Lunker und Porositäten. Zusätzlich der Aufnahme des Drehmomentes von einem Montagewerkzeug beim Einschrauben der

Sicherungsschraube 5 bringt diese Ausgestaltung damit einen weiteren Vorteil.

Das Gewinde des Kunststoffkörpers der Sicherungsschraube 5 kann als metrisches Spitzengewinde ausgeführt sein, wobei der Flankendurchmesser des Gewindes so ausgelegt wird, dass nur ein geringes Gewindespiel vorhanden ist.

Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung auch andere Gewindeformen wie z. B. ein konisches Gewinde möglich. Die Innenverzahnung im Getriebegehäuse 2 und ebenso auch die

Verzahnungsgeometrie 13 können fertig gegossen sein. Über eine Kontrollbearbeitung der Verzahnungsgeometrie 13 im Gehäuse 2 kann bei Bedarf auch eine kleine Toleranz realisiert werden.

Bezugszeichenliste

1 Ritzel

2 Getriebegehäuse

2a Bohrung

3 Festlager

4 Mutter

5 Sicherungselement, Sicherungsschraube

6 Dichtring

7 Mitnahmen

8 Außengewinde

9 Rasthebel

10 Speiche

1 1 Mittelstück

12 Rastnase

13 Verzahnungsgeometrie

14 Verzahnungslücken

15 Anlagefläche

16 Rasthebelwinkelteilung

17 Winkelteilung

8 Schrägen

19 Anspritzpunkt