DE-102020119281-B4 - Wellenanordnung und Lenkgetriebe mit einer Wellenanordnung

Abstract

Wellenanordnung (1) für ein Lenkgetriebe mit einer Eingangswelle (2), mit einer Ausgangswelle (3) und mit einem Torsionsstab (5), wobei der Torsionsstab (5) drehfest mit der Eingangswelle (2) in einem eingangsseitigen Verbindungsbereich (13) der Wellenanordnung (1) verbunden ist, wobei der Torsionsstab (5) drehfest mit der Ausgangswelle (3) in einem ausgangsseitigen Verbindungsbereich (16) der Wellenanordnung (1) verbunden ist, und wobei der eingangsseitige Verbindungsbereich (13) von dem ausgangsseitigen Verbindungsbereich (16) beabstandet ist, wobei die Wellenanordnung (1) eine Drehsicherung (18) aufweist, wobei die Drehsicherung (18) eine Verdrehung der Eingangswelle (2) relativ zu der Ausgangswelle (3) auf einen maximalen Drehwinkel begrenzt und bei einem Erreichen des maximalen Drehwinkels ein Drehmoment von der Eingangswelle (2) auf die Ausgangswelle (3) übertragen kann, wobei die Eingangswelle (2) an ihrem der Ausgangswelle (3) zugewandten Ende einen Aufnahmeraum (11) aufweist, der zumindest einen Endabschnitt (9) der Ausgangswelle (3) aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsstab (5) innerhalb des Aufnahmeraums (11) ausschließlich innerhalb der Ausgangswelle (3) angeordnet ist.

Inventors

• Dimitri Epstein
• Dirk Lettow
• Sven Kirschbaum

Assignees

• Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20200722

Claims (14)

1. Wellenanordnung (1) für ein Lenkgetriebe mit einer Eingangswelle (2), mit einer Ausgangswelle (3) und mit einem Torsionsstab (5), wobei der Torsionsstab (5) drehfest mit der Eingangswelle (2) in einem eingangsseitigen Verbindungsbereich (13) der Wellenanordnung (1) verbunden ist, wobei der Torsionsstab (5) drehfest mit der Ausgangswelle (3) in einem ausgangsseitigen Verbindungsbereich (16) der Wellenanordnung (1) verbunden ist, und wobei der eingangsseitige Verbindungsbereich (13) von dem ausgangsseitigen Verbindungsbereich (16) beabstandet ist, wobei die Wellenanordnung (1) eine Drehsicherung (18) aufweist, wobei die Drehsicherung (18) eine Verdrehung der Eingangswelle (2) relativ zu der Ausgangswelle (3) auf einen maximalen Drehwinkel begrenzt und bei einem Erreichen des maximalen Drehwinkels ein Drehmoment von der Eingangswelle (2) auf die Ausgangswelle (3) übertragen kann, wobei die Eingangswelle (2) an ihrem der Ausgangswelle (3) zugewandten Ende einen Aufnahmeraum (11) aufweist, der zumindest einen Endabschnitt (9) der Ausgangswelle (3) aufnimmt, dadurch gekennzeichnet , dass der Torsionsstab (5) innerhalb des Aufnahmeraums (11) ausschließlich innerhalb der Ausgangswelle (3) angeordnet ist.
2. Wellenanordnung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Drehsicherung (18) durch einen mit der Eingangswelle (2) drehfest verbundenen Sicherheitsstift (6) und durch eine Aussparung (10) in der Ausgangswelle (3) gebildet ist, wobei ein Abschnitt des Sicherheitsstifts (6) in die Aussparung (10) hineinragend angeordnet ist, und wobei die Aussparung (10) so dimensioniert ist, dass zwischen einer Wandung der Aussparung (10) und dem Sicherheitsstift (6) ein Spiel besteht, das die Verdrehung der Eingangswelle (2) relativ zu der Ausgangswelle (3) zulässt.
3. Wellenanordnung (1) nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Aussparung (10) zueinander gegenüberliegende Sicherheitsflächen (20) aufweist, an denen der Sicherheitsstift (6) bei der Verdrehung der Eingangswelle (2) relativ zu der Ausgangswelle (3) zum Anliegen kommen kann, wobei der Abstand und/oder die Winkellage der Sicherheitsflächen (20) zueinander den maximalen Drehwinkel festlegt/festlegen.
4. Wellenanordnung (1) nach Anspruch 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet , dass die Eingangswelle (2) eine eingangsseitige Eingangswellen-Bohrung (14) aufweist, in welcher ein Abschnitt des Sicherheitsstifts (6) spielfrei aufgenommen ist.
5. Wellenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4 , dadurch gekennzeichnet , dass der Sicherheitsstift (6) den Torsionsstab (5) in dem eingangsseitigen Verbindungsbereich (13) drehfest mit der Eingangswelle (2) verbindet.
6. Wellenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5 , dadurch gekennzeichnet , dass der Torsionsstab (5) eine eingangsseitige Torsionsstab-Bohrung (15) aufweist, in der ein Abschnitt des Sicherheitsstifts (6) spielfrei aufgenommen ist.
7. Wellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Ausgangswelle (3) in dem ausgangsseitigen Verbindungsbereich (16) eine ausgangsseitige Ausgangswellen-Bohrung (8) aufweist und der Torsionsstab (5) in dem ausgangsseitigen Verbindungsbereich (16) eine ausgangsseitige Torsionsstab-Bohrung (17) aufweist, wobei ein Verbindungsstift (7) abschnittsweise in der ausgangsseitigen Ausgangswellen-Bohrung (8) und der ausgangsseitigen Torsionsstab-Bohrung (17) jeweils spielfrei aufgenommen ist.
8. Wellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Ausgangswelle (3) einen sich in Längsrichtung der Ausgangswelle (3) erstreckenden Durchgang (12) aufweist, in dem der Torsionsstab (5) wenigstens zu einem großen Teil angeordnet ist.
9. Wellenanordnung (1) nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet , dass der Torsionsstab (5) zumindest mit dem Teil, der sich von dem eingangsseitigen Verbindungsbereich (13) zu dem ausgangsseitigen Verbindungsbereich (16) erstreckt, in dem Durchgang (12) der Ausgangswelle (3) angeordnet ist.
10. Wellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Drehsicherung (18) auf Höhe des Aufnahmeraums (11) angeordnet ist.
11. Wellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die drehfeste Verbindung zwischen dem Torsionsstab (5) und der Eingangswelle (2) auf Höhe des Aufnahmeraums (11) ausgebildet ist.
12. Wellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das die drehfeste Verbindung in dem eingangsseitigen Verbindungsbereich (13) zwischen dem Torsionsstab (5) und der Eingangswelle (2) ausbildende Bauteil der Wellenanordnung (1) außerdem einen Teil der Drehsicherung (18) bildet.
13. Wellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Ausgangswelle (3) als eine Gewindespindel ausgebildet ist.
14. Lenkgetriebe mit einer Wellenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 .

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellenanordnung für ein Lenkgetriebe nach dem Oberbegrift des Anspruch 1. . Die Efindung betrifft ferner ein Lenkgetriebe mit einer Wellenanordnung. Bei der Lenkung eines Fahrzeugs müssen Lenkkräfte von einem Lenkrad zu Rädern des Fahrzeugs übertragen werden. Dies erfolgt mittels eines Lenkgetriebes. Lenkgetriebe weisen in der Regel einen Torsionsstab auf, der ein bei der Lenkung gewünschtes Spiel bereitstellt. Bei einem Torsionsstab handelt es sich um ein drehelastisches Element. Dieses verbindet zwei Wellen des Lenkgetriebes, wie etwa eine lenkradseitige Eingangswelle mit einer räderseitigen Ausgangswelle. Die Ausgangswelle kann unmittelbar mit einem Gewinde, Ritzeln oder dergleichen versehen sein, damit die rotatorische Bewegung der Ausgangswelle in eine Linearbewegung umgesetzt werden kann. Lenkgetriebe mit Torsionsstäben sind aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt die DE 10 2011 017 150 A1 eine Lenksäule mit zwei Wellenabschnitten, die mittels eines Torsionsstabs gekoppelt sind. Der Torsionsstab ist drehelastisch und innerhalb der Wellenabschnitte angeordnet. Diese Anordnung sieht keinen Sicherheitsmechanismus für den Fall vor, wenn der Torsionsstab, beispielsweise aufgrund von Materialermüdung oder Überbeanspruchung, brechen sollte. Dies hätte einen Ausfall der Lenkung zur Folge. Die DE 10 2014 212 367 A1 beschreibt ein Lenkgetriebe mit einer Lenkeingangswelle und einer über einen Torsionsstab mit der Lenkeingangswelle gekoppelten Ritzelwelle. Die Lenkeingangswelle ist in einem Gehäuse gelagert. Das Gehäuse weist ein Sperrelement auf. Falls die Lenkstange bricht, begrenzt das Sperrelement eine axiale Bewegung der Lenkeingangswelle. Dadurch wird verhindert, dass in einem solchen Fall ein Magnet des Lenkgetriebes mit einem Stützlager, in dem die Lenkeingangswelle geführt ist, kollidieren kann. Aus der DE 27 39 406 A1, die gattungsbildende JP S61-77 659 A, sowie DE 10 2014 102 807 B3 sind weitere Wellenanordnungen für Lenkgetriebe bekannt. Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu Grunde, eine Wellenanordnung mit einem Torsionsstab bereitzustellen, die eine höhere Betriebssicherheit innehat. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Lenkgetriebe bereitzustellen, bei dem auch weiterhin eine sichere Lenkung selbst bei einer Beschädigung eines Torsionsstabs des Lenkgetriebes möglich ist. Die Aufgaben werden gelöst durch eine Wellenanordnung nach Anspruch 1 sowie durch ein Lenkgetriebe nach Anspruch 14. Die Unteransprüche betreffen verschiedene voneinander unabhängige, vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung, deren Merkmale vom Fachmann im Rahmen des technisch Sinnvollen frei miteinander kombiniert werden können. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Wellenanordnung für ein Lenkgetriebe vorgeschlagen. Die Wellenanordnung weist eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle und einen Torsionsstab auf, wobei der Torsionsstab drehfest mit der Eingangswelle in einem eingangsseitigen Verbindungsbereich der Wellenanordnung verbunden ist. Ferner ist der Torsionsstab drehfest mit der Ausgangswelle in einem ausgangsseitigen Verbindungsbereich der Wellenanordnung verbunden Schließlich ist der eingangsseitige Verbindungsbereich von dem ausgangsseitigen Verbindungsbereich beabstandet. Die Wellenanordnung weist ferner eine Drehsicherung auf, die eine Verdrehung der Eingangswelle relativ zu der Ausgangswelle auf einen maximalen Drehwinkel begrenzt und bei einem Erreichen des maximalen Drehwinkels ein Drehmoment von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle übertragen kann. Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, die Wellenanordnung durch das Vorsehen einer erfindungsgemäßen Drehsicherung so auszugestalten, dass die grundsätzlich gewünschte Verdrehung der beiden Elemente Eingangswelle und Ausgangswelle auf ein Maximum begrenzt wird. Hierdurch wird bereits vorteilhaft die Gefahr eines Bruchs des Torsionsstabs erheblich reduziert. Ferner werden auch die negativen Konsequenzen auf die Betriebssicherheit des Gesamtsystems in erheblichem Maße begrenzt, denn selbst wenn der Torsionsstab einmal versagen sollte, dann wird die Übertragung der Drehbewegung weiterhin durch die erfindungsgemäße Drehsicherung übernommen. Somit ist es gewährleistet, dass sogar bei einem Bruch des Torsionsstabs weiterhin eine Lenkung möglich ist. Die Drehsicherung lässt eine Verdrehung der Eingangswelle relativ zu der Ausgangswelle bis hin zu dem maximalen Drehwinkel zu. Bei der Verdrehung der Eingangswelle relativ zu der Ausgangswelle kann es sich erfindungsgemäß um eine Drehung um eine Längsachse der Wellenanordnung handeln. Wird der Torsionsstab beschädigt, so ist es möglich, dass dieser kein Drehmoment mehr von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle übertragen kann. In diesem Fall sorgt die Drehsicherung dafür, dass der maximale Drehwinkel zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle nicht überschritten wird. Die Drehsicherung gewährleistet ferner, dass der Torsionsst