Gezahntes Bauteil für eine Zahnstangenlenkung und Verfahren zu dessen Herstellung

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.

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.

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 Zahnstangen- lenkung geeignet ist.

Die Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche definiert. Die abhängigen Ansprüche betreffen optionale Merkmale von Ausführungsformen der Erfindung.

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 10 mm oder höchstens 8 mm oder höchstens 5 mm oder höchstens 3 mm oder höchstens 2 mm aufweist.

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 miteinander verbunden sind und die Verbindung zumindest eine der folgenden Eigenschaften aufweist: (1 ) die Verbindung ist eine in Richtung der Ebenen flächige Verbindung, (2) die Verbindung ist eine mehrfach punktweise Verbindung, (3) die Verbindung ist eine am Außenumfang zumindest eines der Elemente linienförmige Verbindung, und (4) die Verbindung erfolgt durch den Eingriff mindestens einer seitlich hervorragenden Verbindungsstruktur eines Elements in mindestens eine korrespondierende Vertiefung mindestens eines benachbarten Elements. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil einer hohen Stabilität des Bauteils, insbesondere einer hohen Drehmoment- Stabilität bei einem als Ritzel ausgestalteten Bauteil. Diese Stabilität wäre durch eine bloße Befestigung der Elemente an einer Welle nicht erreichbar.

In manchen Ausführungsformen wird die Verbindung der Elemente durch Noppen oder Stifte, die in korrespondierende Vertiefungen oder Löcher eingreifen, herge- stellt oder verstärkt. Allgemein sind in manchen Ausgestaltungen an zumindest manchen Elementen seitlich hervorstehende Verbindungsstrukturen vorgesehen, die in korrespondierende Vertiefungen angrenzender Elemente eingreifen. In manchen Ausführungsformen werden Kräfte primär unmittelbar zwischen solchen Elementen - und nicht etwa durch Vermittlung einer Achse oder eines Stifts - übertragen. Dies schließt nicht aus, dass eine Achse oder ein Stift vorhanden ist, sofern die Achse oder der Stift nur eine untergeordnete Rolle - z.B. weniger als 50 % oder weniger als 30 % - für die Kraftübertragung spielt. In manchen Aus-

führungsformen ist das gerade genannte Merkmal nur für Drehkräfte erfüllt, in anderen dagegen auch oder nur für radiale Kräfte, und in wieder anderen Ausgestaltungen auch oder nur für axiale Kräfte.

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.

Zur Gewichts- und/oder Kostenreduzierung kann das Bauteil in manchen Ausgestaltungen mindestens einen Hohlraum aufweisen oder aus mindestens zwei unterschiedlich harten Materialien gefertigt sein.

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 oder eine Spurstange oder ein Teil eines Linearmotors, können in manchen Ausführungsformen in das Bauteil integriert oder an das Bauteil angeformt sein, um eine kompakte Baugruppe zu erhalten und/oder den Fertigungsaufwand zu reduzieren und/oder die Montage zu vereinfachen.

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 zumindest eine der folgenden Maßnahmen getroffen wird: (1 ) es wird eine in Richtung der Ebenen flächige Verbindung ge- schaffen, (2) es wird eine mehrfach punktweise Verbindung geschaffen, (3) es wird eine am Außenumfang zumindest eines der Elemente linienförmige Verbindung geschaffen, und (4) es wird mindestens eine seitlich hervorragende Verbindungs-

struktur eines Elements in Eingriff mit mindestens einer korrespondierenden Vertiefung mindestens eines benachbarten Elements gebracht.

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.

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.

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.

Weitere Merkmale, Vorteile und Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten schematischen Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

Fig. 1A eine Draufsicht auf ein Ritzel mit mehreren Zahnradelementen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 1 B eine Vorderansicht des Ritzel in Richtung des Pfeils B von Fig. 1A,

Fig. 1 C eine längs geschnittene Seitenansicht entlang der Linie C - C von Fig. 1 B,

- A -

Fig. 2A - Fig. 2C Ansichten wie in Fig. 1A - Fig. 1 C gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem zusätzliche Zwischenelemente zwischen den Zahnradelementen verwendet werden,

Fig. 3A eine Ansicht wie in Fig. 1 A gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem die Zahnradelemente mit Stiften miteinander verbunden sind,

Fig. 3B eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung zweier Zahnradelemente und eines Zwischenelements in dem Ritzel gemäß dem dritten Ausfüh- rungsbeispiel,

Fig. 4A - Fig. 4C Ansichten wie in Fig. 1A - Fig. 1C gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, bei dem jeweils mehrere Zahnradelemente eine Ebene des Ritzels bilden,

Fig. 5A - Fig. 5C Ansichten wie in Fig. 1A - Fig. 1C gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, das eine Abwandlung des vierten Ausführungsbeispiels mit Zwischenelementen darstellt,

Fig. 6A eine Ansicht wie in Fig. 1 A gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, bei dem die Zahnradelemente Noppen aufweisen,

Fig. 6B eine Ansicht eines der Zahnradelemente des sechsten Ausführungsbeispiels in Blickrichtung des Pfeils B von Fig. 6A,

Fig. 6C eine Seitenansicht des in Fig. 6B gezeigten Zahnradelements,

Fig. 6D eine längs geschnittene Seitenansicht wie in Fig. 1 C gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel,

Fig. 7A - Fig. 7C Ansichten wie in Fig. 1A - Fig. 1 C gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel, bei dem ein Drehstab in das Ritzel eingesetzt ist,

Fig. 8 eine geschnittene Seitenansicht eines Zahnradelements in einer Variante der oben genannten Ausführungsbeispiele,

Fig. 9 eine Draufsicht auf Zahnstangenbauteil mit mehreren Zahnstangenelementen in einem achten Ausführungsbeispiel,

Fig. 10 eine Draufsicht wie in Fig. 9 in einem neunten Ausführungsbeispiel, bei dem jeweils mehrere Zahnstangenelemente eine Ebene des Zahnstangenbauteils bilden,

Fig. 11 A eine Draufsicht wie in Fig. 9 in einem zehnten Ausführungsbeispiel,

Fig. 11 B eine Seitenansicht des Zahnstangenbauteils von Fig. 11 A,

Fig. 12A und Fig. 12B Ansichten wie in Fig. 11 A und Fig. 11 B in einem elften Ausführungsbeispiel,

Fig. 13A eine Draufsicht wie in Fig. 9 in einem zwölften Ausführungsbeispiel,

Fig. 13B einen Schnitt entlang der Linie B - B in Fig. 13A,

Fig. 14A eine perspektivische Ansicht einer Seite zweier Zahnradelemente in einem dreizehnten Ausführungsbeispiel,

Fig. 14B eine perspektivische Ansicht der anderen Seite der beiden in Fig. 14A gezeigten Zahnradelemente,

Fig. 15A und Fig. 15B je eine perspektivische Ansicht wie in Fig. 14A und Fig. 14B in einem vierzehnten Ausführungsbeispiel,

Fig. 16 eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines Ritzels mit mehreren Zahnradelementen und einem langen Lagerzapfen in einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel,

Fig. 17 eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines Ritzels mit mehreren Zahnradelementen und einem kurzen Lagerzapfen in einem sechzehnten Ausführungsbeispiel,

Fig.18 eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines Ritzels mit mehre- ren Zahnradelementen und einem integrierten Drehstab in einem siebzehnten Ausführungsbeispiel,

Fig. 19A eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines Zahnstangenbauteils mit einem Fortsatz in einem achtzehnten Ausführungsbeispiel,

Fig. 19B eine perspektivische Ansicht des zusammengesetzten Zahnstangenbauteils in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 19A, und

Fig. 19C eine perspektivische Ansicht des zusammengesetzten Zahnstangen- bauteils wie in Fig. 19B mit aufgesetzten Magnetstreifen.

Fig. 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 Stirn- zahnrad mit einer abschnittsweise gezahnten Mantelfläche. über seine gesamte axiale Höhe hinweg weist jedes der Zahnradelemente 12.x einen gleichbleibenden Außenquerschnitt auf. Jedes der stapeiförmig übereinander angeordneten Zahnradelemente 12.x bildet eine Ebene 14.x - in Fig. 1A die Ebenen 14.1 , 14.2, 14.3 - des Bauteils 10.

Die Zahnradelemente 12.x sind paarweise miteinander verbunden, beispielsweise mit Formschluss, gelötet oder verschweißt. Ferner sind die Zahnradelemente 12.x

mit einer Basis 16 verbunden, an der das Bauteil 10 in der Zahnstangenlenkung gelagert ist.

Aus der Darstellung von Fig. 1 B 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 Fig. 1 B nicht zu sehen. Ferner zeigt Fig. 1 B 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 Bau- teil 10 stabilisieren und die Verbindung der Zahnelemente 12.x untereinander sowie zur Basis 16 unterstützen.

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 Fig. 1 C linke) Seitenfläche des ersten Zahnradelements 12.1 hinaus und bildet einen Lagerzapfen für das Bauteil 10 in der Zahnstangenlenkung (siehe auch Fig. 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.

Der in Fig. 1 C 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.

Zur Herstellung des Bauteils 10 werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel zunächst die Zahnradelemente 12.x gefertigt, beispielsweise wassergeschnitten, drahtgeschnitten, gestanzt, gezogen, geschmiedet oder gestoßen (gerühmt). In Ausgestaltungen, bei denen Zieh- oder Schmiedevorgänge stattfinden, wird vorzugsweise ein Präzisionsziehen bzw. Präzisionsschmieden (Taumelschmieden) durchgeführt.

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 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 herge- stellt werden, wobei natürlich darauf zu achten ist, dass der zum Betrieb benötigte Teil der Mantelfläche nicht durch die Schweißnaht beeinträchtigt wird.

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.

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 Zahn- radelement 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.

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 Fig. 1 B ersichtlich - nur ein relativ kleiner überlappungsbereich der Seitenflächen in der Nähe der öffnungen 18.x zur Verfügung.

Um die für die Verbindung zweier Zahnradelemente 12.x effektiv nutzbare Fläche zu vergrößern, sind in manchen Ausführungsformen Zwischenelemente vorgesehen, wie sie in Fig. 2A - Fig. 2C mit den Bezugszeichen 20.1 und 20.2 - im folgenden zusammenfassend mit 20.x bezeichnet - gezeigt sind. Das erste Zwischenelement 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.

Wie insbesondere aus Fig. 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 Fig. 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.

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 Zahnradele- mente 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.

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.

Fig. 2A bis Fig. 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.

In weiteren Ausführungsformen wird die Drehmomentstabilität der Verbindung zwischen den Zahnradelementen 12.x durch Stifte vergrößert, die in Löcher der Zahnradelemente 12.x eingreifen. Fig. 3A und Fig. 3B zeigen ein solches Ausführungsbeispiel. Bei den in Fig. 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 Zahnrad- elemente 12.2, 12.3. Es versteht sich, dass auch die in Fig. 3B nicht gezeigten Komponenten des Bauteils 10 von Fig. 3A entsprechend ausgestaltet sind.

Wie durch die dünnen Linien in Fig. 3A angedeutet ist, verläuft jeder Stift 28 durch ein Zahnradelement 12.x hindurch und greift an beiden Seiten dieses Zahnrad- elements 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.

In Ausführungsalternativen wird die in Fig. 3A und Fig. 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 Zwi-

schenelementen 20.x. Dennoch kann die erzielbare Drehmomentfestigkeit des Bauteils 10 für die gewünschte Anwendung ausreichen, so dass die Zwischen- elemente 20.x zur Materialeinsparung und wegen des geringeren Herstellungsaufwands weggelassen werden können.

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 Ver- schraubung in axialer Richtung und/oder durch einen Presssitz der Zahnrad- elemente 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.

In anderen Ausgestaltungen erfolgt eine zusätzliche Verlötung oder Ver- schweißung 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 ⁰ 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.

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 weiteren Ausgestaltungen, wie sie beispielhaft in Fig. 4A bis Fig. 4C, Fig. 5A bis Fig. 5C und Fig. 6A bis Fig. 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 Fig. 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 10 mm oder ungefähr 8 mm oder ungefähr 6 mm oder ungefähr 3 mm oder ungefähr 2 mm oder ungefähr 1 ,5 mm betragen.

Zur Fertigung dünner Zahnradelemente 12.x.y lassen sich vorteilhafte Verfahren verwenden, die nur bis zu einer gewissen Materialdicke einsetzbar sind. Insbe- sondere 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, wassergeschnitten oder drahtgeschnitten oder auf andere Weise gefertigt werden.

Die Ausgestaltungen von Fig. 4A bis Fig. 4C einerseits und Fig. 5A bis Fig. 5C andererseits unterscheiden sich dadurch, dass gemäß Fig. 5A bis Fig. 5C Zwischenelemente 20.x und ein Abschlusselement 22 vorgesehen sind, während diese Elemente 20.x, 22 gemäß Fig. 4A bis Fig. 4C fehlen. Hinsichtlich der Vor- und Nachteile dieser beiden Ausführungsalternativen und möglicher weiterer Varianten wird auf die obige Diskussion der Ausgestaltungen mit dicken Zahn- radscheiben 12.x verwiesen.

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 Fig. 4B und Fig. 5B gezeigt sind. Die Hohlräume 30 dienen zur Material- und Gewichtsersparnis. In der Ausgestaltung gemäß Fig. 4B und Fig. 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.

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.

Zur Herstellung des Bauteils 10 gemäß Fig. 4A bis Fig. 4C bzw. Fig. 5A bis Fig. 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.

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 Fig. 3A und Fig. 3B gezeigte Konstruktion mit den Löchern 26 und den Stiften 28, so dass auf die obige Beschreibung verwiesen wird.

In weiteren Ausgestaltungen wird eine der Verwendung von Stiften vergleichbare Wirkung durch Noppen erreicht, die in zugehörige Vertiefungen eingreifen. Fig. 6A bis Fig. 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.

Ein Vorteil der Ausgestaltung gemäß Fig. 6A bis Fig. 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.

Ebenso wie bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 3A und Fig. 3B kann auch bei der Konstruktion mit Noppen gemäß Fig. 6A bis Fig. 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 Fig. 6A bis Fig. 6D weist keine weitere exzentrische öffnung mit eingesetz- tem 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.

Die Konstruktion gemäß Fig. 6A - Fig. 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.

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.

Fig. 7A bis Fig. 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 Drehstabs 36 durch das Bauteil 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 in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel mit seiner kompakten Anordnung ein kostengünstiges Gleitlager statt eines Kugellagers für den Drehstabträger 42 vorgesehen.

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.

Die Ausgestaltung gemäß Fig. 7A bis Fig. 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 dienen.

Die in Fig. 7A bis Fig. 7C dargestellte Ausgestaltung ist eine Abwandlung der einfachen Ausführungsform gemäß Fig. 1A bis Fig. 1 C. Es versteht sich, dass die Idee, den Drehstab 36 in Längsrichtung in das Bauteil 10 zu integrieren, auch bei allen anderen Ausführungsformen einsetzbar ist.

Wie bereits erläutert, können in allen Ausführungsformen zur Gewichts- und Materialersparnis Aussparungen oder öffnungen oder Hohlräume 30 in den Zahnradelementen 12.x, 12.x.y vorgesehen sein. Fig. 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 Fig. 8 gezeigte

Schnittansicht sowohl ein dickes Zahnradelement 12.x als auch ein dünnes Zahnradelement 12.x.y repräsentieren kann. Gemäß Fig. 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.

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 Fig. 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.

In Fig. 14A bis Fig. 18 sind weitere Ausführungsbeispiele gezeigt, bei denen die Zahnradelemente 12.x.y seitlich hervorragende Verbindungsstrukturen 34' aufweisen, die in entsprechende Vertiefungen 32' benachbarter Teile - z.B. benach- barter Zahnradelemente 12.x.y - eingreifen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 14A und Fig. 14B weist jedes Zahnradelement 12.x.1 , 12.x.2 genau eine Verbindungsstruktur 34' auf, die an der in Fig. 14B sichtbaren Seite über die seitliche Zahnradebene hervorragt. Auf der anderen, in Fig. 14A sichtbaren Seite ist eine Vertiefung 32' ausgebildet, die hinsichtlich ihrer Tiefe und Umfangsform der Höhe und Umfangsform der Verbindungsstruktur 34' entspricht. Werden die beiden Zahnradelemente 12.X.1 , 12.x.2 zusammengefügt, so greift die Verbindungsstruktur 34' des ersten Zahnradelements 12.X.1 in die Vertiefung 32' des zweiten Zahnradelements 12.x.2 ein.

Je nach ihrer Ausgestaltung - insbesondere ihrer Umfangsform - können zwischen den Verbindungsstrukturen 34' und Vertiefungen 32' unterschiedliche Arten von

Kräften übertragen werden. Wenn eine unrunde Umfangsform gewählt wird, so übertragen die Verbindungsstrukturen 34' und Vertiefungen 32' zumindest Drehkräfte und radiale Kräfte. Zusätzlich können durch einen Presssitz der Verbindungsstrukturen 34' in den Vertiefungen 32' in mehr oder weniger großem Maße axiale Kräfte übertragen werden. Eine besonders hohe axiale Stabilität wird in Ausgestaltungen erreicht, bei denen die Außenmantelflächen der Verbindungsstrukturen 34' bzw. die Innenmantelflächen der Vertiefungen 32' rau oder mit einer feinen Struktur ausgebildet werden, so dass sich beim Ineinanderpressen der Zahnradelemente 12.X.1 , 12.x.2 eine materialschlüssige Verbindung ergibt.

In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 14A und Fig. 14B haben die Verbindungsstrukturen 34' und Vertiefungen 32' eine doppelrunde Umfangsform. In dem Beispiel gemäß Fig. 15A und Fig. 15B ist die Umfangsform gezahnt (Feinkeil- Verbindung oder Hirth-Verzahnung), wobei ein ungezahnter Ausrichtungsabschnitt die korrekte Winkelausrichtung der Zahnradelemente 12.x.1 , 12.X.2 zueinander sicherstellt. In den Ausführungsbeispielen von Fig. 16 bis Fig. 18 ist eine achteckige Umfangsform mit abgerundeten Ecken gewählt. Es versteht sich, dass viele weitere Variationen der Umfangsform möglich sind, beispielsweise andere regelmäßige oder unregelmäßige Polygone oder andere zusammengesetzte Formen. Allgemein ist es wünschenswert, dass die Außenmantelflächen der Verbindungsstrukturen 34' einen möglichst großen radialen Abstand von einer Drehachse der Zahnradelemente 12.X.1 , 12.x.2 aufweisen, weil sich dann erstens eine große Kraftübertragungsfläche und zweitens ein langer Hebelarm ergibt.

Zur Material- und Gewichtsersparnis weisen die Zahnradelemente 12.x.y in manchen Ausgestaltungen Hohlräume 30 und/oder Aussparungen 30' in den jeweiligen Verbindungsstrukturen 34' auf. Ferner ist in der Regel in den Verbindungsstrukturen 34' je eine öffnung 18.1 für eine Achse oder ein anderes Bauteil enthalten.

Zahnradelemente 12.X.1 , 12.x.2 wie die in Fig. 14A bis Fig. 18 gezeigten können beispielsweise durch ein Stanz- oder Feinschnittverfahren hergestellt werden. Hierbei ist ein mehrstufiger Stanzprozess möglich, wobei z.B. in einem ersten

Schritt die Au ßenform eines Zahnradelements 12.X.1 , 12.x.2 sowie die Vertiefung 32' und korrespondierende Verbindungsstruktur 34' ausgebildet werden, und in einem zweiten Schritt alle Ausstanzungen innerer Bereiche - z.B. der öffnung 18.1 , des Hohlraums 30 und der Aussparung 30' - vorgenommen werden.

Fig. 16 zeigt eine Konstruktion des als Ritzel ausgestalteten Bauteils 10, bei der die Zahnradelemente 12.x.y zu Ebenen 14.1 , 14.2, 14.3 zusammenfügt werden. Zum Einbau in ein Lenkgetriebe weist das Ritzel einen vorderen Lagerzapfen 64 und einen hinteren Lagerzapfen 66 auf. Der hintere Lagerzapfen 66 ist mit einem langen Stift 28 ausgebildet, der bei dem zusammengebauten Ritzel die öffnungen 18.1 in den Zahnradelementen 12.x.y aller Ebenen 14.x durchdringt und in einer öffnung 68 des vorderen Lagerzapfens 64 befestigt - beispielsweise vernietet oder durch einen Querstift gehalten - ist. Der Stift 28 sorgt somit für die axiale Stabilität der Ritzels, während die Verbindungsstrukturen 34' und Vertiefungen 32' primär die Drehstabilität sicherstellen.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 17 und Fig. 18 sind dagegen die Zahnradelemente 12.x.y zu einem axial und radial stabilen Block verbunden. Dazu kann beispielsweise, wie bereits erwähnt, ein Presssitz oder eine formschlüssige Verbin- düng der Verbindungsstrukturen 34' und Vertiefungen 32' oder eine materialschlüssige Verbindung der Zahnradelemente 12.x.y - z.B. eine Lötung - vorgesehen sein. Es ist dann keine Verstärkung durch ein zusätzliches Bauteil mehr erforderlich, so dass in Fig. 17 ein hinterer Lagerzapfen 66' vorgesehen ist, der lediglich einen kurzen Ansatz 28' aufweist. Der Ansatz 28' kann beispielsweise im Presssitz in die öffnungen 18.1 der hintersten Zahnradelemente 12.x.y eingesetzt werden.

ähnlich ist in Fig. 18 statt eines Stifts 28 ein Drehstab 36 einer Drehmoment- Messeinrichtung vorgesehen. Das vordere Ende 38 des Drehstabs 36 ist durch einen Querstift in dem vorderen Lagerzapfen 64 befestigt, während das hintere Ende 40 mit einer Lenkwelle verbunden ist. Weitere Einzelheiten möglicher Konstruktionen mit Drehstab sind bereits oben im Zusammenhang mit Fig. 7A bis Fig. 7B beschrieben worden; auf diese Beschreibung wird verwiesen.

Ein Unterschied zwischen den Ausführungsformen gemäß Fig. 16 und Fig. 17 einerseits sowie Fig. 18 andererseits ist, dass in Fig. 16 und Fig. 17 die Vertiefungen 32' hin zum hinteren Lagerzapfen 66 orientiert sind, während in Fig. 18 die Verbindungsstrukturen 34' zum hinteren Ende 40 des Drehstabs 36 weisen. Dementsprechend weist in Fig. 16 und Fig. 17 der vordere Lagezapfen 64 an seiner dem Zahnradelement 12.1.1 zugewandten Fläche eine Vertiefung 32' auf, in die die Verbindungsstruktur (nicht gezeigt) des Zahnradelements 12.1.1 eingreift. In Fig. 18 ist dagegen der vordere Lagerzapfen 64 mit einer Verbindungsstruktur 34' zum Eingriff in die korrespondierende Vertiefung (nicht gezeigt) des Zahnradelements 12.1.1 ausgestaltet.

Es versteht sich, dass alle hier beschriebenen Konstruktionen mit Verbindungsstrukturen 34' und Vertiefungen 32' auch bei Ausführungsformen verwendet wer- den können, die Zwischenelemente (z.B. die Zwischenelemente 20.x wie in Fig. 6A bis Fig. 6D gezeigt) verwenden. In manchen solchen Ausführungsformen können die Zwischenelemente - ähnlich wie die Zahnradelemente 12.x.1 , 12.x.2 - auf einer Seite mit einer Verbindungsstruktur 34' und auf der anderen Seite mit einer Vertiefung 32' versehen sein. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen vorgesehen, bei denen die Zwischenelemente Löcher aufweisen, die in ihrer Wirkung von beiden Seiten Vertiefungen 32' bilden. Die Zahnradelemente 12.X.1 , 12.x.2 zu beiden Seiten eines derartigen Zwischenelements werden dann zueinander spiegelbildlich orientiert, so dass zu beiden Seiten des Zwischenelements jeweils die Verbindungsstruktur 34' des angrenzenden Zahnradelements 12.x.1 , 12.x.2 in das Loch hineinragt. Auf diese Weise können die im wesentlichen zueinander spiegelbildlichen Ebenen 14.x mit einer einzigen Bauform eines Zahnradelements 12.X.1 , 12.x.2 aufgebaut werden. Es versteht sich, dass ein entsprechender Aufbau auch mit Zwischenelementen möglich ist, die beidseitig je eine hervorragende Verbindungsstruktur 34' aufweisen.

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.

Das in Fig. 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 Zahnstangenelemente 12'.x weist einen gezahnten Abschnitt auf, der beispielsweise - ähnlich wie in Fig. 11 B und Fig. 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 Fig. 1 und ein Zahnstangenbauteil gemäß Fig. 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.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 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 Kugel- gelenk 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.

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.

Fig. 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 Fig. 9 und Fig. 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.

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 formschlüssige oder flächige oder mehrfach punktweise oder am Außenumfang des Bauteils linienförmige Verbindung geschaffen wird.

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 und/oder Verbindungsstrukturen und korrespondierende Vertiefungen vorgesehen sein. Ferner können die Zahnstangenelemente 12'.x bzw. 12'.x.y Hohlräume zur Gewichtsersparnis (entsprechend Fig. 4B) und/oder unterschiedliche Materialien (entsprechend Fig. 8) aufweisen.

Fig. 11A bis Fig. 11 B und Fig. 12A bis Fig. 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.

In der Ausgestaltung gemäß Fig. 11 A und Fig. 11 B ist die Verbindungsposition 58 in Querrichtung - also in der Richtung, die rechtwinklig zur Längsachse des Bauteils 10' in der Zeichenebene von Fig. 11 A verläuft — mittig angeordnet. Mit anderen Worten liegt in der Draufsicht von Fig. 11A die Verbindungsposition 58 auf der Längsachse des Bauteils 10'. Die in Fig. 11 B 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 Fig. 12B gezeigt ist) einnehmen würde.

In der Ausgestaltung gemäß Fig. 12A und Fig. 12B ist dagegen die Verbindungsposition 58 in Querrichtung außermittig angeordnet, also in der Draufsicht von Fig. 12A gegen die Längsachse des Bauteils 10' versetzt. Die Höhe der Verbindungsposition 58 in Fig. 12B stimmt dagegen ungefähr mit der Höhe der Dreh- achse 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'.

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.

In Fig. 13A und Fig. 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 Abwand- lungen auch anders ausgestaltet sein. Die Grundidee der Ausgestaltung gemäß Fig. 13A und Fig. 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 Anschluss- elementen 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 der beispielhaften Gestaltung von Fig. 13A und Fig. 13B ist das Anschluss- element 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.

Das Bauteil 10' in der Formgebung gemäß Fig. 11A, Fig. 11 B, Fig. 12A, Fig. 12B, Fig. 13A und Fig. 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 Fig. 11 A, Fig. 11 B, Fig. 12A, Fig. 12B, Fig. 13A und Fig. 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.

In den Ausführungsformen gemäß Fig. 19A bis Fig. 19C weist das Bauteil 10' einen Fortsatz 70 auf, der als Läufer eines Linearmotors zur Lenkkraftunterstützung dient. Genauer sind einige der Zahnstangenelemente 12'.x.y - im vorliegenden Ausführungsbeispiel die in der mittleren Ebene befindlichen Zahnstangenelemente 12'.2.y - mit integralen Fortsatz-Abschnitten 72.x ausgebildet, die umfangreiche Aussparungen 30' zur Material- und Gewichtsreduzierung aufweisen. Nach der Paketierung der Zahnstangenelemente 12'.x.y wird an den seitlichen Außenflächen des Fortsatzes 70 je ein Magnetstreifen 74 befestigt, der beispielsweise Permanentmagnete oder magnetisierte Bereiche oder Magnetspulen trägt. Derartige Magnetstreifen sind zur Verwendung in Induktionsmotoren als solche bekannt. In Ausführungsalternativen können die äußersten Fortsatz- Abschnitte 72.x als Magnetstreifen ausgebildet werden.

Bei der Endmontage eines Kraftfahrzeuges wird das Bauteil 10' gemäß Fig. 19C am Montageband in das Statorgehäuse des als Induktionsmotor ausgebildeten Linearmotors zur Lenkkraftunterstützung eingeschoben.

Aus Fig. 19A ist ferner ein Beispiel der Verbindung der Zahnstangenelemente 12'.x.y durch Noppen 34 und korrespondierende Vertiefungen 32 ersichtlich. Die meisten der Zahnstangenelemente 12'.x.y weisen auf einer Seite eine Vielzahl von Noppen 34 und auf der anderen Seite entsprechende Vertiefungen 32 auf. Lediglich bei dem Zahnstantenelement 12'.2.1 sind an den Noppenpositionen Löcher 33 vorgesehen, in die auf einer Seite die Noppen 34 des Zahnstangenelements 12'.1.2 und auf der anderen Seite die Noppen 34 des Zahnstangenelement 12'.2.2 ragen. Es versteht sich, dass eine entsprechende Verbindungskonstruktion auch bei Ausführungsformen verwendet werden kann, die keinen Fortsatz 70 aufweisen.

Bei allen hier beschriebenen Ausführungen der Bauteile 10 und 10' kann die Zahn- geomethe 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. In weiteren Ausgestaltungen kann neben oder zusätzlich zum Ausgleich des Lenkwinkelversatzes auch ein gewünschtes besonderes Lenkverhalten auch Anpassung der Zahngeometrie hervorgerufen werden.

Eine komplex geformte Zahngeometrie, wie sie zum Ausgleich des Lenkwinkelversatzes und/oder zum Erzielen eines besonderen Lenkverhaltens 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 Fertigungs- maschinen 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 Aus- gestaltungen ein Lenkwinkelversatz (Fehlwinkel im Raum) von ungefähr 15° bis 20° ausgeglichen werden bzw. eine entsprechende Anpassung des Lenkverhaltens erfolgen.

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 insbe-

sondere 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.