Lenkgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung eines Lenkgetriebes für eine anschließende Nutzung als Teil eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs. Bei dem Lenksystem kann es sich insbesondere um ein Hilfskraftlenksystem handeln. Die Erfindung betrifft auch ein für die Durchführung eines solchen Verfahrens vorteilhaft geeignetes Lenkgetriebe.

Bei den meisten Kraftfahrzeugen werden Hilfskraftlenksysteme verbaut, die beim Lenken ein unterstützendes Drehmoment erzeugen und dadurch das von dem Fahrer auf die Lenksäule aufzubringende Lenkmoment reduzieren.

Die bekannten Hilfskraftlenksysteme basieren auf einem Lenkgetriebe, das die

Antriebsleistung eines hydraulischen oder elektrischen Lenkmotors übersetzt und auf beispielsweise die Lenksäule überträgt. Derartige Lenkgetriebe sind regelmäßig in Form eines Schraubwälzgetriebes und insbesondere als Schraubradgetriebe oder als Schneckengetriebe ausgebildet. Diese umfassen ein Zahnrad, das direkt oder indirekt mit der Lenksäule verbunden ist, sowie ein damit kämmendes, über eine Welle von dem Lenkmotor angetriebenes Ritzel.

Als problematisch bei derartigen Lenkgetrieben hat sich Getriebespiel gezeigt, das sich aufgrund von Bauteiltoleranzen, unterschiedlichen Wärmedehnungen der

Getriebeelemente, aufgrund von Verschleiß und/oder aufgrund eines Setzens des Materials bei Zahnrädern aus Kunststoff ausbildet. Insbesondere bei einem

sogenannten Wechsellenken, d.h. bei einem direkt aufeinander folgenden Lenken mit wechselnder Lenkeinschlagsrichtung, erzeugt ein solches Getriebespiel unerwünschte Geräusche, die aus dem sich abwechselnden Anlegen gegenüberliegender Flanken der Zähne von Ritzel und Zahnrad resultieren.

Bekannt ist, dieses Getriebespiel dadurch zu eliminieren, dass die Ritzelwelle schwenkbar um eine Achse, die senkrecht zur der Längsachse der Ritzelwelle und in einem Abstand zu dem Verzahnungseingriff von Ritzel und Zahnrad verläuft, gelagert ist und mittels eines oder mehrerer Federelemente gegen das Zahnrad gedrückt wird. Die Schwenkbarkeit der Ritzelwelle wird dabei regelmäßig in eine der zwei

Lagerungen, über die die Ritzelwelle endseitig gelagert ist, integriert. Diese Lagerung wird als Festlager bezeichnet. Die Lagerung im Bereich des anderen Endes ist dann mit einer definierten Beweglichkeit ausgeführt (sogenanntes Loslager), um die mit einer solchen Schwenkbewegung einhergehende Auslenkung zu ermöglichen. Das

Festlager kann insbesondere antriebsseitig vorgesehen sein, während das Loslager an dem freien Ende der Ritzelwelle vorgesehen ist. Das oder die Federelemente zum Andrücken des Ritzels an das Zahnrad können dabei sowohl in das Loslager als auch in das Festlager integriert sein.

Ein solches Lenkgetriebe, bei dem die Federkraft für die Anfederung mittels des Festlagers erzeugt wird, ist beispielsweise aus der EP 2 513 503 B1 bekannt. Ein Lenkgetriebe, bei dem die Federkraft für die Anfederung dagegen im Bereich des Loslagers erzeugt wird, ist beispielsweise aus der DE 10 2008 001 878 A1 bekannt.

Als problematisch bei einem solchen Lenkgetriebe kann sich die Einstellung einer möglichst optimalen Anfederung zeigen. Um eine ausreichende Anfederung und damit ein möglichst vorteilhaftes Geräuschverhalten auch noch nach einer längeren

Gebrauchsdauer eines solchen Lenkgetriebes und damit nach einem Setzen des Kunststoffs oder der Kunststoffe, aus denen das Ritzel und/oder das Zahnrad ausgebildet ist/sind, und nach einem bereits in relevantem Umfang erfolgten

Verschleiß dieser Bauteile zu realisieren, sollte die Stärke der Anfederung im

Neuzustand relativ groß gewählt sein, was jedoch dann, d.h. im Neuzustand, zu einer relativ großen Reibung im Verzahnungseingriff und damit zu einem unvorteilhaften Lenkgefühl führt. Eine hinsichtlich der Reibung im Verzahnungseingriff und damit hinsichtlich des Lenkgefühls im Neuzustand optimierte Anfederung der Ritzelwelle kann dagegen zu einer zu geringen Anfederung und damit zu einem unvorteilhaften Geräuschverhalten des Lenkgetriebes nach einer längeren Gebrauchsdauer führen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, diesen Auslegungsgegensatz bei der Konstruktion eines Lenkgetriebes zu minimieren.

Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens zur Vorbereitung eines Lenkgetriebes für eine anschließende Nutzung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Ein zur

Durchführung eines solchen Verfahrens vorteilhaft geeignetes Lenkgetriebe ist Gegenstand des Patentanspruchs 7. Bevorzugte Ausführungsformen des

erfindungsgemäßen Verfahrens und vorteilhafte Ausgestaltungsformen des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist ein während der Herstellung eines Lenkgetriebes

durchzuführendes Verfahren zur Vorbereitung dieses Lenkgetriebes für eine anschließende Nutzung als Teil eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Das Lenkgetriebe weist dazu zumindest ein Zahnrad und ein mit dem Zahnrad kämmendes Ritzel auf. Dabei sind zumindest die Zähne des Zahnrads und/oder des Ritzels aus Kunststoff (d.h. jeweils zumindest teilweise aus einem Kunststoff oder mehreren Kunststoffen) ausgebildet. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das Ritzel zunächst mit einer ersten, definierten Kraft gegen das Zahnrad gedrückt wird, wobei gleichzeitig das Ritzel und das Zahnrad zunächst in einer ersten Drehrichtung und anschließend in der zweiten Drehrichtung rotiert werden. Vorzugsweise wird dabei die erste Kraft so hoch gewählt wird, dass eine plastische Verformung des Kunststoffs des Ritzels und/oder des Zahnrads erreicht wird. Anschließend wird das Ritzel mit einer zweiten, definierten Kraft, die geringer als die erste Kraft ist, gegen das Zahnrad gedrückt, wobei diese zweite Kraft dauerhaft, d.h. zumindest für den sich

anschließenden Beginn der Nutzung des Lenkgetriebes als Teil des Lenksystems, eingestellt beziehungsweise aufrechtgehalten wird.

Durch diese erfindungsgemäße Vorbereitung des Lenkgetriebes kann erreicht werden, dass sich der Kunststoff oder die Kunststoffe, aus denen das Ritzel und/oder das Zahnrad ausgebildet ist/sind, noch vor der Aufnahme des eigentlichen Betriebs des Lenkgetriebes plastisch verformen. Ein Setzen des Kunststoffs oder der Kunstsoffe wird folglich bewusst und in beschleunigter Form vor der Aufnahme der Nutzung des Lenkgetriebes hervorgerufen. Dadurch treten solche Setzungsprozesse während des eigentlichen Betriebs des Lenkgetriebes, bei dem das Ritzel nur noch mit einer relativ kleinen, hinsichtlich eines möglichst optimalen Lenkgefühls ausgelegten (zweiten) Kraft gegen das Zahnrad gedrückt wird, nicht oder nur noch in einem relativ geringen Umfang auf. Gleichzeitig werden dadurch toleranzbedingte Abweichungen zu dem konstruktiv ausgelegten Verzahnungseingriff zwischen Ritzel und Zahnrad

ausgeglichen, was nicht nur auf eine plastische Verformung des/der Kunststoff(e), sondern auch auf die relativ hohe Reibung in dem Verzahnungseingriff während der Drehbewegungen des Ritzels und des Zahnrads unter dem Einfluss der ersten Kraft zurückzuführen ist. Demnach kann das erfindungsgemäße Verfahren auch vorteilhaft durchgeführt werden, wenn die erste Kraft nicht so hoch gewählt wird, dass eine plastische Verformung des/der Kunststoff(e) realisiert wird.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Vorbereitung des Lenkgetriebes für einen anschließenden Betrieb kann eine Veränderung der Höhe der Kraft, mit der das Ritzel während der Nutzung des Lenkgetriebes gegen das Zahnrad gedrückt wird, über der Gebrauchsdauer des Lenkgetriebes minimiert werden. Dadurch werden ein möglichst optimales Lenkgefühl sowie ein möglichst vorteilhaftes beziehungsweise niedriges Geräuschverhalten über der gesamten Gebrauchsdauer des Lenkgetriebes realisiert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Ritzel und das Zahnrad in der ersten Drehrichtung und/oder in der zweiten Drehrichtung solange rotiert werden, bis das Zahnrad (jeweils) mindestens eine vollständige Umdrehung ausgeführt hat. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sämtliche Zähne des aus Kunststoff ausgebildeten Zahnrads durch die relativ große Belastung infolge des Andrückens des Ritzels mittels der relativ großen ersten Kraft für eine nachfolgende Nutzung vorbereitet werden.

Gemäß einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann zudem vorgesehen sein, dass zumindest das Zahnrad und/oder das Ritzel zumindest zeitweise während des Andrückens des Ritzels mit der ersten Kraft einer Atmosphäre ausgesetzt wird, die von der normalen Umgebungsatmosphäre beziehungsweise dem Raumklima abweicht. Faktoren zum Beeinflussung dieser Atmosphäre sind dabei insbesondere die Zusammensetzung, die Temperatur und der Feuchtigkeits- beziehungsweise Wassergehalt, wobei diese Faktoren in beliebiger Anzahl und Kombination beeinflusst werden können. Beispielsweise kann durch das Einstellen einer relativ hohen Atmosphärentemperatur eine entsprechend hohe

Körpertemperatur des Zahnrads und/oder des Ritzels erreicht werden, wodurch einerseits die spezifische plastische Verformbarkeit des/der Kunststoffs/-e erhöht sowie infolge von thermisch bedingten Dehnungen dieser Bauteile der Anpressdruck in dem Verzahnungseingriff erhöht werden kann.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass in den Verzahnungseingriff von Ritzel und Zahnrad zumindest während des Andrückens des Ritzels mit der ersten Kraft ein die Reibung im Verzahnungseingriff beeinflussendes Kontaktmittel eingebracht wird. Dabei kann sowohl vorgesehen sein, die Reibung im Verzahnungseingriff gewollt durch das Kontaktmittel zu erhöhen als auch abzusenken. Ersteres kann zu einem gewollt erhöhten Verschleiß während der Vorbereitung führen, während die zweite Alternative dazu ausgenutzt werden kann, die Ritzelwelle mit einer besonders hohen ersten Kraft gegen das Zahnrad zu drücken. Das Kontaktmittel kann dann trotz dieser relativ hohen ersten Kraft ein Drehen des Ritzels und des Zahnrads in den beiden Drehrichtungen ermöglichten, ohne dass dafür ein derart großes Drehmoment auf das Ritzel und/oder das Zahnrad ausgeübt werden müsste, das zu einer Beschädigung von Komponenten des Lenkgetriebes führen könnte. Ein zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft geeignetes Lenkgetriebe für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs umfasst zumindest ein

Gehäuse, ein Zahnrad, ein mit dem Zahnrad kämmendes Ritzel, insbesondere

Schraubritzel, und eine das Ritzel umfassende Ritzelwelle, wobei zumindest die Zähne des Zahnrads und/oder des Ritzels aus Kunststoff ausgebildet sind. Weiterhin ist die Ritzelwelle auf einer Seite des Ritzels in einem Festlager gelagert, das ein Drehlager (vorzugsweise ein Wälzlager, besonders bevorzugt ein Kugellager) umfasst, in dem die Ritzelwelle aufgenommen ist, wobei das Festlager ein Schwenken der Ritzelwelle um eine zu der Rotationsachse senkrecht ausgerichtete Schwenkachse ermöglicht. Auf der anderen Seite des Ritzels ist die Ritzelwelle zudem in einem Loslager gelagert, das ebenfalls ein Drehlager (vorzugsweise ein Wälzlager, besonders bevorzugt ein

Kugellager) umfasst, in dem die Ritzelwelle aufgenommen ist, wobei für das Drehlager eine Beweglichkeit innerhalb des Gehäuses hinsichtlich der durch das Festlager geführten Schwenkbeweglichkeit der Ritzelwelle gewähreistet ist.

Grundsätzlich eignen sich aber auch Lenkgetriebe, bei denen alternative Lagerungen für die Ritzelwelle vorgesehen sind, für eine Vorbereitung dieser Lenkgetriebe für eine anschließende Nutzung als Teil von Lenksystemen gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren.

Bevorzugt zeichnet sich ein solches zur Verwendung im Rahmen eines

erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes Lenkgetriebe zudem dadurch aus, dass die Kraft, mit der die Ritzelwelle gegen das Zahnrad gedrückt ist, mittels einer einen konstruktiven Bestandteil des Lenkgetriebes darstellenden und folglich auch während der Nutzung von dem Lenkgetriebe umfassten Einstelleinrichtung variabel einstellbar ist und daher in verschiedenen Höhen eingestellt beziehungsweise aufrechtgehalten werden kann. Bei einem erfindungsgemäßen Lenkgetriebe mit der bevorzugt vorgesehenen Lagerung der Ritzelwelle in einem Festlager und einem Loslager kann dazu die Einstelleinrichtung insbesondere in das Festlager und/oder in das Loslager integriert beziehungsweise Bestandteil von diesem/diesen sein. Mittels einer solchen von dem Lenkgetriebe umfassten Einstellvorrichtung kann nicht nur eine Einstellung der unterschiedlichen Kräfte bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen

Verfahrens realisiert werden; eine solche kann auch in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, die zweite Kraft, d.h. diejenige, mittels der die Ritzelwelle im Betrieb des Lenkgetriebes gegen das Zahnrad gedrückt wird, individuell für jedes einzelne

Lenkgetriebe möglichst optimal einzustellen, wodurch insbesondere herstellungsbedingte Toleranzen ausgeglichen werden können. Dabei kann auch vorgesehen sein, diese Kraft über der Gebrauchsdauer des Lenkgetriebes

unterschiedlich einzustellen beziehungsweise zu verändern oder durch Nachstellen möglichst konstant zu halten.

Alternativ besteht auch die Möglichkeit, bei der Durchführung eines

erfindungsgemäßen Verfahrens die erste Kraft mittels einer Montagevorrichtung aufzubringen, die kein Bestandteil des Lenksystems selbst ist, während sich die zweite Kraft infolge der konstruktiven Ausgestaltung des Lenkgetriebes einstellt, wenn die Montagevorrichtung nicht mehr dazu genutzt wird, die Kraft, mit der die Ritzelwelle gegen das Zahnrad gedrückt wird, zu beeinflussen.

Weiterhin ist es auch möglich, eine solche Montagevorrichtung zu verwenden, selbst wenn eine Einstellvorrichtung, mittels der eine Kraft, mit der die Ritzelwelle gegen das Zahnrad gedrückt ist, variabel einstellbar ist, vorgesehen ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform kann vorgesehen sein, dass die Einstellvorrichtung ausschließlich in das Festlager integriert ist. Hierzu kann das Festlager eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes vorzugsweise einen Schwenkring umfassen, der einen Außenring sowie einen Innenring aufweist, die über einen oder mehrere Torsionsstege schwenkbar um die durch den oder die Torsionsstege definierte Schwenkachse miteinander verbunden sind, wobei der Innenring in der Festlagerhülse aufgenommen ist und der Außenring innerhalb des Gehäuses, insbesondere direkt oder indirekt in oder an dem Gehäuse, gelagert ist.

Weiterhin kann die Einstelleinrichtung vorzugsweise derart ausgebildet sein, dass mittels dieser die Position des Außenrings des Schwenkrings des Festlagers innerhalb des Gehäuses zumindest (vorzugsweise ausschließlich) bezüglich der Richtungen, die senkrecht zu der Längsachse des Außenrings sowie senkrecht zu der Schwenkachse ausgerichtet sind, einstellbar (d.h. veränderbar, wobei mehrere Positionen fixierbar sind) ist. Die Einsteilbarkeit kann dabei nur einmalig oder, vorzugsweise, mehrmalig, insbesondere beliebig oft gegeben sein. Durch die mit der Einsteilbarkeit der Position des Außenrings einhergehenden Verschiebbarkeit des Außenrings des Schwenkrings kann in Kombination mit der Abstützung der Ritzelwelle an dem Zahnrad eine gezielte Beeinflussung der Torsion des oder der Torsionsstege und damit der Kraft, mit der die Ritzelwelle gegen das Zahnrad gedrückt wird, realisiert werden. Gemäß einer in konstruktiver Hinsicht vorteilhaften Ausgestaltungsform eines solchen erfindungsgemäßen Lenkgetriebes kann zudem vorgesehen sein, dass die

Einstelleinrichtung einen (ersten) Lagerzapfen umfasst, dessen Längsachse senkrecht zu der Längsachse des Außenrings sowie zu der Schwenkachse ausgerichtet ist und der den Außenring des Schwenkrings mit einer Lagerstelle des Gehäuses verbindet, wobei die Lagerstelle Mittel zum Festlegen des Lagerbolzens in unterschiedlichen Positionen bezüglich seiner Längsachse umfasst. Dabei können diese Mittel zum Fixieren des Lagerbolzens insbesondere ein Gewindeelement umfassen, das ein Gewinde aufweist, das mit einem Gegengewinde der Lagerstelle, insbesondere einem Gegengewinde, das direkt in das Gehäuse integriert ist, zusammenwirkt. Durch ein Drehen des Gewindeelements wird dieses folglich innerhalb des Gehäuses verschoben, wobei die Bewegung des Gewindeelements auf den Lagerbolzen und von diesem auf den Außenring des Schwenkrings übertragen wird. Wird das

Gewindeelement nicht gedreht, sichert dieses die eingestellte Position des Außenrings innerhalb des Gehäuses.

Eine solche schraubbare Einsteilbarkeit der Position des Außenrings stellt eine vorteilhafte Möglichkeit zur Realisierung einer mehrmaligen und insbesondere beliebig häufigen Einsteilbarkeit dar, weil einerseits durch eine einfache Rotationsbewegung des Gewindeelements eine Verschiebung des Außenrings des Schwenkrings realisiert werden kann, während andererseits die Gewindeverbindung eine eingestellte Position des Außenrings infolge einer Selbsthemmung durch die Reibung in der

Gewindepaarung sichert, wenn das Gewindeelement nicht rotiert wird.

Selbstverständlich schließt dies nicht aus, dass eine eingestellte Position des

Außenrings ergänzend dadurch sicher gehalten wird, dass zusätzliche

Gewindesicherungen, beispielsweise eine adhäsiv wirkende Gewindesicherung und/oder ein Konter-Gewindeelement, eingesetzt werden.

Ergänzend oder alternativ kann ein Fixieren einer zuvor eingestellten Position des Außenrings des Schwenkrings auch über andere Fixiermittel, beispielsweise durch ein klemmendes Fixieren des (ersten) Lagerzapfens in der Lagerstelle des Gehäuses, realisiert werden. Dabei kann eine solche klemmende Fixierung des (ersten)

Lagerzapfens lösbar oder unlösbar sein. Für eine lösbare Fixierung kann dieser beispielsweise mittels eines Schraubelements, das in den (ersten) Lagerzapfen einschraubbar ist, veränderlich aufgeweitet werden. Für eine unlösbare Fixierung kann dagegen vorgesehen sein, den (ersten) Lagerzapfen plastisch zu deformieren und dabei aufzuweiten, um eine klemmende Fixierung innerhalb der Lagerstelle zu realisieren.

Um eine möglichst vorteilhafte Abstützung der insbesondere aus der Torsion der Torsionsstege resultierenden Belastung des Außenrings des Schwenkrings zu realisieren, kann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung eines solchen

erfindungsgemäßen Lenkgetriebes noch ein zweiter Lagerzapfen vorgesehen sein, der dem ersten Lagerzapfen radial beziehungsweise diametral bezüglich der Längsachse des Außenrings gegenüberliegend angeordnet ist und der axial bezüglich seiner Längsachse beweglich in dem Außenring oder innerhalb des Gehäuses, insbesondere direkt in oder an dem Gehäuse, gelagert ist. Dadurch kann vermieden werden, dass die Schwenkbelastung, die als Gegenreaktion infolge der Torsion der Torsionsstege auf den Außenring des Schwenkrings wirkt, ausschließlich von dem ersten

Lagerzapfen und der damit zusammenwirkenden Lagerstelle des Gehäuses abgestützt werden muss.

Bei einer solchen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes können die vorzugsweise zylindrischen Lagerzapfen weiterhin koaxial bezüglich ihrer Längsachsen ausgerichtet und/oder drehbar bezüglich Ihrer Längsachsen in dem Außenring oder innerhalb des Gehäuses, insbesondere direkt in oder an dem Gehäuse, gelagert sein. Dadurch wird eine funktional vorteilhafte Schwenkbarkeit der Ritzelwelle auch um eine senkrecht zu der Schwenkachse ausgerichtete Drehachse realisiert, die sich positiv hinsichtlich des Betriebsverhaltens des Lenkgetriebes auswirken kann.

Gemäß einer in konstruktiver Hinsicht vorteilhaften Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes kann zudem vorgesehen sein, dass der Außenring des Schwenkrings einen rohrförmigen Abschnitt aufweist, an dem der oder die

Lagerzapfen angeordnet ist/sind. Dadurch wird insbesondere eine konstruktiv vorteilhafte Anbindung der Lagerzapfen an den Außenring realisiert. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der oder die Lagerzapfen als separate(s) Bauteil(e) (jeweils) in einer Öffnung oder Vertiefung des rohrförmigen Abschnitts aufgenommen ist/sind. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem oder den Lagerzapfen um handelsübliche Wälzkörper von Wälzlagern handeln, da solche trotz hoher

Verschleißfestigkeit und geringer Toleranzen kostengünstig verfügbar sind. Die Lagerzapfen können insbesondere innerhalb der Öffnung oder Vertiefung des rohrförmigen Abschnitts mittels einer Presspassung gehalten und/oder verklebt, verschweißt oder verlötet sein. Als„Längsachse“ eines Körpers oder eines Hohlraums, der eine geschlossen umlaufende Mantelfläche aufweist, wird die die geometrischen Schwerpunkte der verschiedenen Querschnitte dieser Mantelfläche verbindende Achse verstanden.

Die Erfindung betrifft auch ein Lenksystem, das zumindest ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe sowie einen drehantreibend mit der Ritzelwelle verbundenen Lenkmotor umfasst. Das Zahnrad des Lenkgetriebes kann weiterhin drehfest oder drehantreibend mit einer Lenkwelle, insbesondere einer Lenksäule, des Lenksystems verbunden sein. Das erfindungsgemäße Lenksystem kann insbesondere als Hilfskraftlenksystem ausgebildet sein, durch das mittels des Lenkmotors ein unterstützendes Drehmoment erzeugt werden kann, so dass ein von einem Fahrer eines das Hilfskraftlenksystem umfassenden Kraftfahrzeugs auf die Lenksäule für ein Lenken des Kraftfahrzeugs aufzubringendes Lenkmoment (ggf. temporär auch bis auf null) reduziert ist. Alternativ dazu besteht auch die Möglichkeit, das Lenksystem derart auszubilden, dass von dem Lenkmotor (stets) das gesamte für ein Lenken erforderliche Lenkmoment erzeugt wird.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Lenksystem.

Die unbestimmten Artikel („ein“,„eine“,„einer“ und„eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden

Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausgestaltungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 : einen Längsschnitt durch das Lenkgetriebe;

Fig. 2: eine Lagervorrichtung eines Festlagers und eines Loslager sowie eine

Ritzelwelle des Lenkgetriebes in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 3: das Lenkgetriebe ohne dazugehöriges Gehäuse in einer Ansicht gemäß der

Blickrichtung III in der Fig. 1 ; und

Fig. 4: einen Querschnitt durch das Lenkgetriebe entlang der Schnittebene IV - IV in der Fig. 1. Die Fig. 1 zeigt die wesentlichen Bestandteile eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes. Dieses umfasst ein Gehäuse 1 , innerhalb dessen ein Zahnrad 2 sowie ein mit dem Zahnrad 2 kämmendes Ritzel 3 in Form eines Schraubritzels drehbar angeordnet sind. Das Ritzel 3 und eine das Ritzel 3 umfassende (Schraub-)Ritzelwelle 4 sind in Form einer Schnecke integral ausgebildet. Zumindest ein die Zähne des Zahnrads 2 ausbildender Teil besteht aus Kunststoff. Das Ritzel 3 beziehungsweise die gesamte Ritzelwelle 4 sind dagegen vorzugsweise aus Metall und insbesondere Stahl ausgebildet.

Das Zahnrad 2 ist fest auf einer Abtriebswelle 5 des Lenkgetriebes befestigt. Diese Abtriebswelle 5, die in dem gezeigten Ausgestaltungsbeispiel eine Verzahnung für eine sichere drehfeste Verbindung mit dem Zahnrad 2 aufweist, kann beispielsweise mit einer zumindest in einem Abschnitt als Zahnstange ausgebildeten Lenkstange kämmen, wodurch die Zahnstange eine Translationsbewegung durchführt, die in bekannter Weise über Radlenkhebel (nicht dargestellt) in eine Schwenkbewegung lenkbarer Räder (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs übersetzt werden kann. Bei der Abtriebswelle 5 kann es sich aber auch um eine Lenksäule eines Hilfskraftlenksystems handeln, die mit einem Lenkrad verbunden ist und über ein Lenkritzel auf die

Lenkstange wirkt.

Die Ritzelwelle 4 weist ein antriebsseitiges Ende auf, über das diese mit der

Abtriebswelle eines Lenkmotors (nicht dargestellt; z.B. ein Elektro- oder

Hydraulikmotor) drehfest verbindbar ist. Im Bereich dieses antriebsseitigen Endes ist die Ritzelwelle 4 mittels einer ersten Lagerung in dem Gehäuse 1 gelagert. Diese Lagerung ist als Festlager 6 ausgebildet, das ein Verschwenken der Ritzelwelle 4 um eine Schwenkachse 7 (vgl. Fig. 2 und 3) zulässt. Diese Schwenkachse 7 verläuft dabei in der Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene. Ein solches Verschwenken bewirkt ein Auslenken des dem antriebsseitigen Ende gegenüberliegenden Endes der Ritzelwelle 4, die dort mittels eines Loslagers 8 innerhalb des Gehäuses 1 gelagert ist. Dieses Loslager 8 ist so ausgebildet, dass es die sich aus dem Verschwenken der Ritzelwelle 4 ergebende Auslenkung dieses Endes der Ritzelwelle 4 zulässt.

Sowohl das Festlager 6 als auch das Loslager 8 umfassen jeweils ein Drehlager 9 in Form eines Kugellagers. In inneren Lagerringen 10 dieser Drehlager 9 sind die entsprechenden Abschnitte der Ritzelwelle 4 gelagert, während äußere Lagerringe 11 der Drehlager 9 in jeweils einer Lagervorrichtung 12, 13 gelagert sind, die wiederum innerhalb des Gehäuses 1 aufgenommen sind. Die Lagervorrichtungen 12, 13 sind konstruktiv so ausgebildet, dass diese im Fall des Festlagers 6 u.a. das Verschwenken der Ritzelwelle 4 um die Schwenkachse 7 und im Fall des Loslagers 8 das Auslenken des freien Endes der Ritzelwelle 4 ermöglichen.

Hierzu umfasst die Lagervorrichtung 12 des Festlagers 6 eine Festlagerhülse 14 mit kreisringförmigen Querschnitten, die innenseitig in einem ersten Längsabschnitt das dazugehörige Drehlager 9 und in einem zweiten Längsabschnitt einen Innenring 16 eines Schwenkrings 15 aufnimmt. Dieser Innenring 16 des Schwenkrings 15 und der äußere Lagerring 1 1 des Drehlagers 9 des Festlagers 6 sind unter Zwischenschaltung von zwei Ringscheiben 17 axial gesichert innerhalb der Festlagerhülse 14 gelagert, wobei sich der Innenring 16 des Schwenkrings 15 unter Zwischenschaltung der Ringscheiben 17 einerseits an dem äußeren Lagerring 1 1 des Drehlagers 9 und andererseits an einem ersten, umlaufenden Absatz, der von der Festlagerhülse 14 an einem axialen Ende ausgebildet ist, abstützt. In gleicher weise ist die von dem

Innenring 16 des Schwenkrings 15 distal gelegene Seite des äußeren Lagerrings 11 des Drehlagers 9 an einem zweiten, umlaufenden Absatz, der von der Festlagerhülse 14 an dem anderen axialen Ende ausgebildet ist, abgestützt.

Der Schwenkring 15 umfasst neben dem Innenring 16 noch einen Außenring 19.

Dieser Außenring 19 ist über zwei Torsionsstege 20 (vgl. Fig. 2 und 3) mit dem Innenring 16 verbunden. Der Außenring 19, der Innenring 16 und die Torsionsstege 20 sind einstückig aus beispielsweise Federstahl ausgebildet.

Die zwei Torsionsstege 20 definieren die Lage der Schwenkachse 7, um die der Außenring 19 relativ zu dem Innenring 16 des Schwenkrings 15 verschwenkbar ist. Die Torsionsstege 20 des Schwenkrings 15 ermöglichen dabei nicht nur ein Verschwenken des Außenrings 19 zu dem Innenring 16 und damit der Ritzelwelle 4 relativ zu dem Zahnrad 2 beziehungsweise zu dem Gehäuse 1 , sondern bewirken gleichzeitig diejenige Federkraft, durch die das Ritzel 3 in die Verzahnung des Zahnrads 2 gedrückt wird, um ein möglichst geringes Getriebespiel und damit eine möglichst geringe Geräuschentwicklung im Betrieb des Lenkgetriebes, insbesondere bei einem Wechsellenken, zu erreichen. Diese Federkraft ergibt sich daraus, dass bei der Montage des Lenkgetriebes die Ritzelwelle 4 soweit infolge eines Kontakts mit dem Zahnrad 2 ausgelenkt wird, dass sich eine ausreichende Verdrillung (Torsion) der Torsionsstege 20 ergibt, wodurch die elastischen Rückstellmomente, die aus dieser Verdrillung der Torsionsstege 20 resultieren, der Auslenkung der Ritzelwelle 4 entgegenwirken und diese somit gegen das Zahnrad 2 drücken. Eine axiale Lagesicherung des inneren Lagerrings 10 des Drehlagers 9 des Festlagers

6 auf der Ritzelwelle 4 ebenso wie der innerhalb der Festlagerhülse 14 angeordneten Komponenten erfolgt unter Zwischenschaltung eines an dem inneren Lagerring 10 anliegenden Druckstücks 21 , das auf einen Gewindeabschnitt 22 an dem

antriebsseitigen Ende der Ritzelwelle 4 aufgeschraubt ist.

Der Außenring 19 des Schwenkrings 15 ist topfförmig ausgebildet und umfasst demnach einen radial verlaufenden Abschnitt 23 sowie einen axial verlaufenden, rohrförmigen Abschnitt 24 mit kreisringförmigen Querschnitten. Der rohrförmige Abschnitt 24 erstreckt sich dabei ausgehend von der von dem Drehlager 9

abgewandten Seite des radial verlaufenden Abschnitts 23 des Außenrings 19 des Schwenkrings 15. Im Bereich des rohrförmigen Abschnitts 24 bildet die Wandung des Außenrings 19 des Schwenkrings 15 zwei sich radial beziehungsweise diametral gegenüberliegende Durchgangsöffnungen aus, in denen jeweils ein zylindrischer Lagerzapfen 25, 26 fixiert aufgenommen ist. Die Lagerzapfen 25, 26, deren

Längsachsen 27 koaxial zueinander ausgerichtet sind, überragen dabei die Außenseite der Wandung des Außenrings 19 des Schwenkrings 15. Die Lagerzapfen 25, 26 ragen mit diesen Abschnitten in Lageraufnahmen 28, 29 des Gehäuses 1 , um einerseits eine Drehbarkeit der Lagervorrichtung 12 bezüglich einer Drehachse 30, die senkrecht zu einerseits der Längsachse 31 des Außenrings 19 und andererseits der Schwenkachse

7 ausgerichtet ist, zu gewährleisten. Andererseits sind diese Lagerzapfen 25, 26 Bestandteile einer Einstelleinrichtung des Lenkgetriebes, mittels der die Position des Außenrings 19 des Schwenkrings 15 innerhalb des Gehäuses 1 bezüglich der Richtungen, die dieser Drehachse 30 entsprechen, einstellbar ist.

Die Fixierung der Lagerzapfen 25, 26 innerhalb der Durchgangsöffnungen der Wandung des Außenrings 19 des Schwenkrings 15 ist unlösbar gewählt und kann insbesondere stoffschlüssig, beispielsweise durch Verschweißen, Verlöten oder Verkleben, erfolgen. Kraftschlüssige (z.B. mittels einer Presspassung) und

formschlüssige (z.B. mittels einer Verschraubung), dann gegebenenfalls auch lösbare, Verbindungvarianten sind ebenfalls möglich.

Die Einstelleinrichtung umfasst neben den beiden Lagerzapfen 25, 26 noch ein Gewindeelement 32, das ein Außengewinde ausbildet, das mit einem Innengewinde einer ersten (28) der Lageraufnahmen des Gehäuses 1 zusammenwirkt. Auf der der Außenseite des Gehäuses 1 zugewandten Stirnseite bildet das Gewindeelement 32 eine im Querschnitt sechseckige Vertiefung 33 aus, in die ein entsprechendes Werkzeug (nicht dargestellt) eingesetzt werden kann, durch das ein Drehmoment auf das Gewindeelement 32 übertragbar ist, wodurch das Gewindeelement 32 infolge eines Zusammenwirkens seines Außengewindes mit dem Innengewinde

(Gegengewinde) der ersten Lageraufnahme 28 entlang der Längsachse 27 der ersten Lageraufnahme 28, die koaxial zu den Längsachsen 27 der Lagerzapfen 25, 26 verläuft, bewegt werden kann. Auf der der Innenseite des Gehäuses 1 zugewandten Stirnseite bildet das Gewindeelement 32 ebenfalls eine Vertiefung aus, die zylindrisch beziehungsweise im Querschnitt kreisförmig ist und in die ein Endabschnitt eines ersten (25) der Lagerzapfen weitestgehend spielfrei eingreift.

Wird das Gewindeelement 32, von der Außenseite des Gehäuses 1 betrachtet, weiter in die erste Lageraufnahme 28 eingeschraubt, wird diese Bewegung des

Gewindeelements 32 auf den ersten Lagerzapfen 25 und von diesem auf den

Außenring 19 des Schwenkrings 15 sowie auf den zweiten Lagerzapfen 26 übertragen, der dabei in der zweiten Lageraufnahme 29 des Gehäuses 1 , die ebenfalls zylindrisch und mit einem nur wenig größeren Durchmesser im Vergleich zu dem Durchmesser des zweiten Lagerzapfens 26 ausgebildet ist, längsaxial verschoben wird.

Das durch ein solches Einschrauben des Gewindeelements 32 in die erste

Lageraufnahme 28 bewirkte Verschieben des Außenrings 19 und damit des gesamten Schwenkrings 15 führt infolge der Abstützung des Ritzels 3 an dem Zahnrad 2 zu einem Schwenken der Ritzelwelle 4. Dieses Schwenken der Ritzelwelle 4 und des damit verbundenen Innenrings 16 des Schwenkrings führt gleichzeitig zu einer zunehmenden Torsion der Torsionsstege 20, da der Außenring 19 des Schwenkrings 15 dieser Schwenkbewegung des Innenrings 16 nicht folgen kann, weil die Lagerung der Lagerbolzen 25, 26 in den Lageraufnahmen 28, 29 des Gehäuses 1 eine solche Schwenkbewegung des Außenrings 19 nicht zulässt.

Wird das Gewindeelement 32 dagegen ein Stück weit aus der ersten Lageraufnahme 28 herausgeschraubt, bewirkt die Anfederung der Ritzelwelle 4, dass der Außenring 19 mit den beiden Lagerbolzen 25, 26 der Bewegung des Gewindeelements 32 folgt, wodurch die Torsion der Torsionsstege 20 und damit die Anfederung der Ritzelwelle 4 reduziert wird. Demnach kann durch ein Verändern der Position des Außenrings 19 des Schwenkrings 15 innerhalb des Gehäuses 1 bezüglich der genannten Richtungen die Anfederung der Ritzelwelle 4 beziehungsweise die Kraft, mit der die Ritzelwelle 4 gegen das Zahnrad 2 gedrückt wird, eingestellt werden. Die Lagervorrichtung 13 des Loslagers 8 umfasst ein Anschlagelement in Form einer Anschlaghülse 35, die derart beweglich innerhalb eines von dem Gehäuse 1 ausgebildeten Aufnahmeraums 36 angeordnet ist, dass in Grenzen eines konstruktiv definierten Grundspiels die Schwenkbeweglichkeit um die durch das Festlager 6 definierte beziehungsweise ausgebildete Schwenkachse 7 möglich ist. Dabei wird diese Beweglichkeit in einer Richtung durch einen vollständigen beziehungsweise an jeweils zwei Flanken der einzelnen Zähne von Ritzel 3 und Zahnrad 2 auftretenden Kontakt, der durch die Federbelastung mittels der tordierten Torsionsstege 20 bewirkt wird, und in der anderen Richtung durch einen Anschlag, der durch einen Kontakt von Kontaktflächen 37, 38, die einerseits von der Anschlaghülse 35 und andererseits von der den Aufnahmeraum 36 begrenzenden Wandung des Gehäuses 1 ausgebildet sind, begrenzt (vgl. Fig. 4).

Details zu dem Aufbau und der Funktionsweise des Loslagers 8 können der bislang unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2017 21 1 461.4 entnommen werden.

Das Lenkgetriebe umfasst weiterhin ein Verbindungselement 39, das die

Festlagerhülse 14 mit einer Loslagerhülse 40 des Loslagers 8 verbindet und hierzu einstückig und materialeinheitlich mit den Lagerhülsen 14, 40 ausgebildet ist. Wie es sich aus den Fig. 1 und 2 ergibt, ist das Verbindungselement 39 rohrförmig mit kreisringförmigen oder teilkreisringförmigen Querschnitten ausgebildet, wobei dieses eine Mantelöffnung 34 aufweist, die in einem mittigen Abschnitt des

Verbindungselements 39 angeordnet ist und die sich über einen Abschnitt von dessen Umfang erstreckt. Durch diese Mantelöffnung 34 kann ein Abschnitt des Zahnrads 2 in das von dem Verbindungselement 39 begrenzte und die Ritzelwelle 4 in dem u.a. das Ritzel 3 ausbildenden Abschnitt aufnehmende Innenvolumen ragen, um einen Eingriff der Verzahnungen des Zahnrads 2 und des Ritzels 3 zu ermöglichen.

Mittels des Verbindungselements 39 wird zum einen bewirkt, dass die elastischen Rückstellmomente, die aus der Torsion der Torsionsstege 20 des Schwenkrings 15 des Festlagers 6 resultieren, nicht ausschließlich über das Drehlager 9 des Festlagers 6 auf die Ritzelwelle 4 übertragen werden, was mit einer relativ hohen Kippbelastung dieses Drehlagers 9 verbunden wäre. Vielmehr werden diese elastischen

Rückstellmomente primär über die Festlagerhülse 14 des Festlagers 6 und das damit integral verbundene Verbindungselement 39 sowie über die Loslagerhülse 40 auf das Drehlager 9 des Loslagers 8 übertragen. Zum anderen wird durch das Verbindungselement 37 ein relatives Verdrehen zwischen der Festlagerhülse 14 und der Loslagerhülse 40 um deren Längsachsen 18 verhindert.

Das Lenkgetriebe eignet sich infolge der Integration der Einstelleinrichtung in das Festlager 6 in vorteilhafter Weise zur Durchführung eines erfindungsgemäßen

Verfahrens, wodurch dieses für eine anschließende Nutzung als Teil eines

Lenksystems eines Kraftfahrzeugs vorbereitet werden soll.

Dafür wird das Gewindeelement 32 der Einstelleinrichtung zunächst relativ weit in die erste Lageraufnahme 28 des Gehäuses 1 eingeschraubt, woraus eine entsprechend große Torsion der Torsionsstege 20 resultiert, die wiederum zu einer entsprechend hohen (ersten) Kraft führt, mit der die Ritzelwelle 4 beziehungsweise das Ritzel 3 gegen das Zahnrad 2 gedrückt wird.

Anschließend wird die Ritzelwelle 4 mittels eines Rotationsantriebs, bei dem es sich um den als Teil des Lenksystems vorgesehenen Lenkmotor oder um einen lediglich für die Durchführung des Verfahrens vorgesehenen Rotationsantrieb (nicht dargestellt) handeln kann, zunächst in einer ersten der möglichen zwei Drehrichtungen und anschließend in der anderen dieser Drehrichtungen rotierend angetrieben. Dies wird jeweils mindestens so lange durchgeführt, bis das Zahnrad 2 mindestens eine vollständige Umdrehung, gegebenenfalls eine Vielzahl von Umdrehungen, ausgeführt hat. Die infolge der relativ großen ersten Kraft herrschende, entsprechend hohe Flächenpressung in dem Verzahnungseingriff zwischen dem Ritzel 3 und dem Zahnrad 2 führt zu einer plastischen Verformung des Kunststoffs des Zahnrads 2, woraus eine globoidische Verzahnung dieses Zahnrads 2 resultiert. Dadurch werden

toleranzbedingte Abweichungen von dem konstruktiv vorgesehenen

Verzahnungseingriff ausgeglichen sowie ein Setzen des Kunststoffs des Zahnrads 2, das sich anderenfalls erst im Rahmen des Betriebs des Lenkgetriebes als Teil des Lenksystems einstellen würde, bewirkt.

Anschließend wird das Gewindeelement 32 wieder so weit aus der ersten

Lageraufnahme 28 des Gehäuses 1 herausgeschraubt und damit die Kraft, mit der die Ritzelwelle 4 beziehungsweise das Ritzel 3 gegen das Zahnrad 2 gedrückt wird, reduziert, bis (beim Erreichen eines zweiten Werts für diese Kraft) für das individuelle Lenkgetriebe ein möglichst optimaler Kompromiss zwischen einerseits einer ausreichend großen Anfederung der Ritzelwelle 4 und andererseits einer nicht zu hohen Reibung im Verzahnungseingriff erreicht ist. Die ausreichend große Anfederung gewährleistet eine nur geringe Geräuschentwicklung im Betrieb des Lenkgetriebes, während durch die relativ geringe Reibung im Verzahnungseingriff ein vorteilhaftes Lenkgefühl sowie ein relativ geringer Verschleiß der Verzahnungen von Ritzel 3 und Zahnrad 2 über der vorgesehenen Lebensdauer des Lenkgetriebes erreicht wird. Das Lenkgetriebe kann dann mit dieser Einstellung des Gewindeelements 32 vorteilhaft als Teil eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs genutzt werden.

Bezuqszeichenliste

1 Gehäuse

2 Zahnrad

3 (Schraub-)Ritzel

4 (Schraub-)Ritzelwelle

5 Abtriebswelle

6 Festlager

7 Schwenkachse

8 Loslager

9 Drehlager

10 innerer Lagerring eines Drehlagers

1 1 äußerer Lagerring eines Drehlagers

12 Lagervorrichtung des Festlagers

13 Lagervorrichtung des Loslagers

14 Festlagerhülse

15 Schwenkring

16 Innenring des Schwenkrings

17 Ringscheibe

18 Längsachsen der Festlagerhülse / der Loslagerhülse / der Ritzelwelle

19 Außenring des Schwenkrings

20 Torsionssteg

21 Druckstück

22 Gewindeabschnitt der Ritzelwelle

23 radial verlaufender Abschnitt des Außenrings

24 axial verlaufender Abschnitt des Außenrings

25 erster Lagerzapfen

26 zweiter Lagerzapfen

27 Längsachse eines Lagerzapfens / einer Lageraufnahme

28 erste Lageraufnahme des Gehäuses

29 zweite Lageraufnahme des Gehäuses

30 Drehachse

31 Längsachse des Außenrings

32 Gewindeelement

33 Vertiefung des Gewindeelements

34 Mantelöffnung des Verbindungselements Anschlaghülse

Aufnahmeraum des Gehäuses Kontaktfläche der Anschlaghülse Kontaktfläche des Gehäuses Verbindungselement

Loslagerhülse