CN103826963B - 齿轮齿条式转向器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的齿轮齿条式转向器，其具有与转向轴连接的转向小齿轮(1)，所述转向小齿轮与可移动地安装在壳体(3)中的齿条(2)接合，并且其具有在所述壳体(3)中设置在压块孔(7)中的压块(8)，所述压块将所述齿条(2)与所述转向小齿轮(1)保持无间隙的接合，并且涉及一种用于齿轮齿条式转向器的压块(8)，其中，所述压块(8)具有外部的金属的套筒(15)，所述套筒通过压配合被插入到所述压块孔(7)中，所述在金属的套筒(15)中设置有至少一个弹性体阻尼元件，特别是弹性套筒(14)，以及设置有金属的压块芯(10)，所述压块芯由至少一个弹性体阻尼元件包围。

Description

齿轮齿条式转向器

技术领域

本发明涉及一种齿轮齿条式转向器，以及一种用于齿轮齿条式转向器的压块。

背景技术

在这种类型的齿轮齿条式转向器中，转向轴将由驾驶员施加到方向盘上的转向扭矩传递到转向器的输入轴上。转向器的输入轴构成为小齿轮并且与齿条啮合，所述齿条在纵向方向上可移动地安装在转向器的壳体中。输入轴和小齿轮的转动因此被转换为齿条的移动。齿条本身经由转向横拉杆与机动车辆的转向的车轮连接。方向盘的转动因此被转换为转向的车轮的转向运动。

小齿轮和齿条之间的齿部的接合应是尽可能无间隙的。为了实现这个目的，齿条通常被弹簧加载的压块压向小齿轮。压块本身贴靠齿条的背离齿部的表面并且置于转向壳体的一般柱形的孔中。压块的最简单的形式是金属的压块，所述金属的压块滑动地安装在柱形的孔中并且被螺旋弹簧相对于齿条预紧。通过齿条和压块之间的摩擦，这样的压块在齿条的往返运动中交替地被压向孔的位于齿条的运动方向上的壁部。在此产生噪音，即所谓的压块嘎嘎声。

用于降低或者完全地避免压块嘎嘎声的不同的途径是已知的。在几个解决方案中，在压块和压块孔之间插入塑料元件或者橡胶元件，所述塑料元件或者橡胶元件衰减压块的运动并且应避免直接的金属接触。因此从专利文献EP 1 084 933B1中已知齿轮齿条式转向器，其中经由设置在偏心槽中的O环确保在转向器壳体的孔中不发出嘎嘎声地引导压块。文献DE 2 634 054A1描述了一种压块，所述压块本身安装在金属的套筒中并且被在套筒和压块之间起作用的螺旋弹簧被压向齿条。金属的套筒再次在其外部的环周面上设置有橡胶衬套，所述橡胶衬套沿着孔的径向方向相对于转向器的壳体支撑套筒。因此应避免套筒与壳体的直接的金属接触。橡胶套筒沿着孔的轴向方向不被加载或者仅较小地被加载，因为金属的套筒不跟随压块的轴向运动。这种构造是复杂的并且在安装时是耗费的。从文献DE 10 2009 028 031A1中已知一种压块，在其边缘上设置有由弹性体构成的阻尼元件。所述阻尼元件避免了压块与转向壳体直接的金属接触。这个压块的安装是耗费的，在所述安装中，弹性体在预应力下被安装。此外产生危险，即由于压块的运动出现弹性体的磨损。

文献DE 10 2004 004 390A1示出另一个途径。在这里提出一种压块，所述压块在环绕的槽中承载金属的公差带，通过所述公差带，压块精确无间隙地插入到孔中。通过所述无间隙的安装和纯金属的组件，导致嘎嘎声噪音的压块的相对于壳体的相对运动不应受到衰减，而是完全地被禁止。这种技术性的解决方案在生产中是极其耗费的，因为在生产压块和转向壳体之后，必须测量公差并且随后必须选择相应合适的公差带，通过所述公差带，将配合调节成无间隙的但不夹紧的。在生产中除了精确地测量构件，维持和选择大量的不同尺寸的公差带也是必需的。

DE 10 2006 023 795A1示出具有外部的套筒的压块装置，所述压块装置能够经由压配合被压入转向器的容纳孔中。在套筒中设置有压块，所述压块经由环形的弹性体弹簧和螺旋弹簧被压向齿条。弹性体弹簧仅在所述装置的轴向方向上起作用。所述弹性体弹簧没有围绕或包围压块。压块相反直接被导入套筒中。

DE 102 47 331A1示出由套筒构成的压块单元，所述压块单元被压入转向器的容纳孔中。压块在侧面上经由松动地插入到凹槽中的O环相对于套筒被支撑。在运行时在O环和套筒之间产生相对运动，所述相对运动导致摩擦和磨损。O环不引起轴向的压紧力。压块到齿条上的压紧力通过螺旋弹簧引起。由于以塑料来制造，压块是尤其低噪音的。

DE 2 049 386描述了一种压块，所述压块经由弹性体弹簧被压向齿条。弹性体弹簧在这里仅替代通常提供的螺旋弹簧。弹性体弹簧具有外部的套筒、管形的弹性体和内部的套筒。如果这两个金属的套筒在轴向方向上相对彼此移动，那么弹簧作用因剪切应力或更确切地因剪切力产生。在这个文献中压块本身直接被导入转向壳体的容纳孔中并且与这个转向壳体直接金属接触。运行时在压块和壳体中的容纳孔之间出现相对运动。这导致摩擦和磨损。

已知的解决方案或者在制造和安装时是耗费的或者它们倾向使压块发出嘎嘎声。

发明内容

因此本发明的目的在于，实现一种齿轮齿条式转向器，其中压块嘎嘎声不出现但是尽管如此所述齿轮齿条式转向器可简单地安装并且在运行时是低磨损的。

这个目的通过用于机动车辆的齿轮齿条式转向器来实现，所述齿轮齿条式转向器具有下述特征：

-与转向轴连接的转向小齿轮，所述转向小齿轮与可移动地安装在壳体中的齿条接合，

-在壳体中设置在压块孔中的压块，所述压块将齿条与转向小齿轮保持无间隙地接合，

-压块具有外部的金属的套筒，所述套筒通过压配合被插入到压块孔中，

-在金属的套筒中设置有至少一个弹性体阻尼元件，以及

-设置有金属的压块芯(10)，所述压块芯由至少一个弹性体阻尼元件包围。

因为压块具有外部的金属的套筒，所述套筒通过压配合插入到压块孔中，在所述套筒中基本上共轴地设置有至少一个弹性体阻尼元件并且由至少一个弹性体阻尼元件包围地、再次大致共轴地设置有金属的压块芯，所以外部的金属的套筒由于压配合不相对于转向器壳体的压块孔运动。在这个部位上的噪音因此被防止。设置在金属的套筒中的弹性体层允许再次设置在其中的压块芯的轻微运动。但是这种运动不导致被称为压块嘎嘎声的噪音，因为不产生直接的金属接触。在此至少一个弹性体阻尼元件优选通过一件式的套筒形成。但是可以考虑并且可行的是，使用多个杆状的弹性体阻尼元件，所述杆状的弹性体阻尼元件设置在压块芯和外部的金属的套筒之间。

此外因为所述至少一个弹性体阻尼元件，或者弹性套筒在其外侧上与金属的套筒牢固地连接并且在其内侧上与压块芯牢固地连接，所以所述至少一个弹性体阻尼元件，或者弹性套筒，更确切地说，承受压力和剪切力。但是在弹性体的表面上不产生相对运动，以至于因摩擦产生的弹性体的磨损被防止。牢固的连接能够通过适当地选择材料和确定尺寸来获得，以至于连接能够通过挤压配合来实现。但是牢固的连接也能够通过粘接或者硫化来实现。也提出，一方面在套筒和弹性体之间并且另一方面在弹性体和压块芯之间也能够选择不同的连接技术，但是这两种连接技术在运行中阻碍表面彼此间的相对运动。

特别地，构件，金属的套筒、至少一个弹性体阻尼元件或者弹性套筒和压块芯彼此通过硫化来连接，以至于产生一件式的构件。这个构件尤其简单地被安装，因为它总的来说能够被压入到压块孔中。如果至少一个弹性体阻尼元件或者弹性套筒在安装压块时在压块孔的轴向方向上被置于剪切应力下，那么所述至少一个弹性体阻尼元件或者弹性套筒引起压块芯相对于齿条的预紧。因此能够放弃单独的压块弹簧。在适当地确定尺寸时，甚至能够放弃用于封闭压块孔和用于支撑压块的通常的螺旋接合装置。总的来说，产生了一种齿轮齿条式转向器，所述齿轮齿条式转向器在生产中是尤其简单的并且在运行中是低噪音的并且是持久可靠的。成本因此被减低并且耐久性被提高。

本发明的另一个目的是，提供一种压块，所述压块能够简单地被装入到齿轮齿条式转向器中并且在运行中是低磨损的以及具有低的压块嘎嘎声。

所述目的通过一种用于机动车辆的齿轮齿条式转向器的压块来实现，所述压块能够被引入到用于支承齿轮齿条式转向器的齿条的壳体的压块孔中，其中所述压块具有外部的金属的套筒，所述金属的套筒通过压配合被插入到压块孔中，在所述金属的套筒中设置有至少一个弹性体阻尼元件，并且设置有金属的压块芯，所述压块芯由至少一个弹性体阻尼元件包围。

优选至少一个弹性体阻尼元件通过弹性套筒形成，所述弹性套筒包围压块芯。

为了简化安装提出，能够使弹性体阻尼元件在其外侧上与金属的套筒并且在其内侧上与压块芯不可松开地连接，特别是通过硫化来不可松开地连接，以至于所述弹性体阻尼元件、金属的套筒和压块芯形成一件式的构件。

套筒也能够在其背离齿条的侧上完全地或者部分地通过端壁来封闭。所述套筒因此杯状地进一步形成。在一方面压块和/或弹性体阻尼元件和另一方面端壁之间因此能够设置弹性体弹簧，所述弹性体弹簧相对于端壁被支撑并且加强和支持在压块和套筒之间的在轴向方向上的压紧力。这个弹性体弹簧优选能够有利地担当逐步地起弹性和阻尼作用的止挡元件的功能。

在一个改进方案中，套筒本身设置有外螺纹，所述外螺纹能够旋入到齿轮齿条式转向器的压块圆顶的相兼容的内螺纹中。因此在安装转向器时实现了压块预紧的改善的可调节性。

压块芯本身由金属的材料制成，因此使得以尤其简单和持久的方式建立与弹性体阻尼元件的牢固的连接，尤其是如在上文中所描述的通过硫化。另外的优点是，压块芯相对于由塑料构成的压块和压块芯的质量是更大的，这通常被视为缺点。但是在这里，更大的质量引起在运行中动态的振动特性的改善的可控制性，因为由压块芯和弹性体阻尼元件组成的组合是一个振动的系统。

附图说明

接着根据附图详细阐述本发明的一个实施例。其示出：

图1在沿着压块轴线的剖面中示出根据本发明的齿轮齿条式转向器。

具体实施方式

从对齿轮齿条式转向器的描述中，也展示了对根据本发明的压块的特征的描述。

图1示出沿着转向小齿轮1的转动轴线并且横向于齿条2的纵轴线穿过转向器的剖面。转向小齿轮1可转动地安装在转向壳体3中并且设置有齿部4。齿部4与齿条2的相应的齿部5啮合，以至于齿条2在转向小齿轮1转动时垂直于附图平面运动。转向壳体3承载大致管状的圆顶6，所述圆顶包围压块孔7。在压块孔7中设置压块8，所述压块接下来将被详细描述。

压块8包括压块芯10，所述压块芯由金属的材料制成，优选由钢制成。压块芯10在其朝向齿条2的侧上设有凹的、大致半圆柱形的轮廓11，所述轮廓围绕齿条2的圆周的大约50％。在轮廓11中存在滑动填料12，所述滑动填料在齿条2垂直于附图平面运动时降低压块8和齿条2之间的摩擦。压块芯10不与圆顶6的壁部直接接触。在轮廓11的上方，随着距齿条2的越来越大的距离，压块芯10是阶梯状的，并且在较小的直径13的区域中，压块芯10成形为是圆柱形的。区域13在外部由弹性体阻尼元件包围，接下来被简称为弹性套筒14，所述弹性套筒由弹性的材料制成。弹性套筒14被硫化到区域13上。在其外部的罩面上，弹性套筒14由金属套筒15包围，所述弹性套筒同样与所述金属套筒牢固地连接，例如通过硫化。因此压块芯10能够相对于钢套筒15仅在一定程度上运动，如允许弹性套筒14的压力弹性和剪切弹性的程度一样。

钢套筒15通过挤压配合被牢固地插入到圆顶6的压块孔7中。钢套筒15由于圆顶6中的挤压配合在齿轮齿条式转向器运行时出现的力的范围中是不运动的，并且因此不会在与转向壳体3接触时引起任何噪音。压块芯10仅经由滑动填料12与齿条2连接并且仅经由弹性套筒14与钢套筒15连接。不产生与其他的构件的直接的金属接触。即使在齿条2运动时，压块8的压块芯10也不与其它的金属的构件接触并且因此不会产生被称为压块嘎嘎声的噪音，所述齿条的运动能够在转向器3运行时产生或者通过转向的车轮对转向器的反作用而产生。

压块芯10、弹性套筒14和钢套筒15通过硫化能够彼此牢固地连接，通过这种方式压块8是尤其有利的。因此压块8构成为一件式的组件。所述压块能够通过挤压被嵌入到圆顶6中并且因此牢固地安置在其中。其它的安装步骤不是必需的。组件的尺寸能够确定成，使得弹性套筒14处于剪切应力下，所述剪切应力将压块芯10和滑动填料12挤向齿条2。因此也引起在齿部4，5接合时齿条2的所必需的预紧，以至于另一个用于预紧压块8的弹簧是必需的。部件数量和生产耗费因此被减少，而关于可能的噪声生成的功能被改善。

在一个优选的实施方案中，如在图1中所描述的一样，钢套筒15在其背离齿条2的端侧上设置有一件式形成的端壁16，所述端壁向外覆盖弹性套筒14并且因此保护弹性套筒防止环境影响。在一方面端壁16和另一方面压块芯10和/或弹性套筒14之间能够补充地设置例如呈O环状的弹性体弹簧元件17，所述弹性体弹簧元件支持压块芯的轴向的预紧并且此外用作为逐步地起阻尼作用的止挡元件，以便限制压块芯10的在离开齿条2的方向上的路径，同时压块芯10不会碰到(金属的)端壁16。在运行中，干扰噪音的产生因此进一步被降低。

即使在示例中从横截面中来看示出了半圆形的滑动填料12，其它的轮廓也是可考虑的并且是可行的。例如也能够使用具有V形轮廓的或者Y形轮廓的滑动填料。滑动填料的构成相应于齿条的背部的构成来设计。

只要是能够应用的，那么描述本发明的各个实施方式的所有的特征能够自由地彼此组合，而不脱离本发明的范围。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的齿轮齿条式转向器，所述齿轮齿条式转向器具有与转向轴连接的转向小齿轮(1)，所述转向小齿轮与能移动地安装在壳体(3)中的齿条(2)接合，并且所述齿轮齿条式转向器具有在所述壳体(3)中设置在压块孔(7)中的压块(8)，所述压块将所述齿条(2)与所述转向小齿轮(1)保持无间隙的接合，

其特征在于，所述压块(8)具有外部的金属的套筒(15)，所述金属的套筒通过压配合被插入到所述压块孔(7)中；在所述金属的套筒(15)中设置有至少一个弹性体阻尼元件；以及设置有金属的压块芯(10)，所述压块芯由至少一个所述弹性体阻尼元件包围，其中所述弹性体阻尼元件在其外侧上与所述金属的套筒(15)牢固地连接并且在其内侧上与所述压块芯(10)牢固地连接。

2.根据权利要求1所述的齿轮齿条式转向器，其特征在于，至少一个所述弹性体阻尼元件通过弹性套筒(14)形成，所述弹性套筒包围所述压块芯(10)。

3.根据上述权利要求中任一项所述的齿轮齿条式转向器，其特征在于，所述金属的套筒(15)、所述弹性体阻尼元件(14)和所述压块芯(10)彼此通过硫化连接，使得它们形成一件式的构件。

4.根据权利要求1或2所述的齿轮齿条式转向器，其特征在于，所述压块芯(10)能够相对于所述金属的套筒(15)逆着所述弹性体阻尼元件的回位力运动，而不与所述金属的套筒(15)接触。

5.根据权利要求1或2所述的齿轮齿条式转向器，其特征在于，所述弹性体阻尼元件在所述压块孔(7)的轴向方向上置于剪切应力下，以至于所述弹性体阻尼元件使所述压块芯(10)相对于所述齿条(2)预紧。

6.根据权利要求1或2所述的齿轮齿条式转向器，其特征在于，所述压块(8)在背离所述齿条(2)的侧上完全地封闭所述压块孔(7)。

7.一种用于机动车辆的齿轮齿条式转向器的压块，所述压块能够被引入到用于支承所述齿轮齿条式转向器的齿条的壳体(3)的压块孔(7)中，

其特征在于，所述压块(8)具有外部的金属的套筒(15)，所述金属的套筒能够通过压配合插入到所述压块孔(7)中；在所述金属的套筒(15)中设置有至少一个弹性体阻尼元件；并且设置有金属的压块芯(10)，所述压块芯由至少一个所述弹性体阻尼元件包围。

8.根据权利要求7所述的压块，其特征在于，至少一个所述弹性体阻尼元件通过弹性套筒(14)形成，所述弹性套筒包围所述压块芯(10)。

9.根据权利要求7或8中任一项所述的压块，其特征在于，所述弹性体阻尼元件在其外侧上与所述金属的套筒(15)牢固地连接并且在其内侧上与所述压块芯(10)牢固地连接，以至于它们形成一件式的构件。

10.根据权利要求9所述的压块，其特征在于，所述弹性体阻尼元件在其外侧上与所述金属的套筒(15)牢固地连接并且在其内侧上与所述压块芯(10)通过硫化牢固地连接。