DE102006010018A1

DE102006010018A1 - Druckstückeinheit für ein Zahnstangenlenkgetriebe

Info

Publication number: DE102006010018A1
Application number: DE200610010018
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl.-Ing. Willared; Markus Dipl.-Ing. Stiegler; Alexander Dipl.-Ing. Zernickel
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-03-04
Filing date: 2006-03-04
Publication date: 2007-09-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckstückeinheit zur Gewährleistung einer in eine Druckrichtung wirkenden Anpresskraft zwischen einer Zahnstange (7) und einem Antriebsrad (2) eines Zahnstangenlenkgetriebes für Kraftfahrzeuge mit einem Gehäuse (9) und einem gegenüber dem Gehäuse (9) in die Druckrichtung verschieblichen Druckstück (17). Erfindungsgemäß ist das Druckstück (17) mit Kunststoff gebildet und sowohl über ein Federelement (16) als auch über ein elastomeres Dämpfungselement (15) in Druckrichtung gegenüber dem Gehäuse (9) abgestützt. Hierdurch ergibt sich eine effektive Vermeidung einer übermäßigen Geräuschentwicklung im Betrieb.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Druckstückeinheit zur Gewährleistung einer Anpresskraft zwischen einer Zahnstange und einem Antriebsrad eines Zahnstangenlenkgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Hintergrund der Erfindung

Aus DE 199 37 254 A1 ist ein Zahnstangenlenkgetriebe für ein Kraftfahrzeug bekannt, in dem ein Ritzel mittels Wälzlagern drehbar gelagert ist und über eine Welle aus dem Gehäuse des Zahnstangenlenkgetriebes für eine Aufbringung eines Lenkmoments herausgeführt ist. Das Ritzel steht in Eingriff mit einer Zahnstange, die quer zu dem Ritzel verschiebbar angeordnet ist. Um zu gewährleisten, dass die Verzahnung der Zahnstange spielfrei an der Schneckenverzahnung des Ritzels anliegt, ist eine Druckstückeinheit vorgesehen. Die Druckstückeinheit umfasst eine Gehäusebuchse, eine in der Gehäusebuchse verschiebbar gelagerte Hülse sowie ein in der Hülse verschiebbar geführtes Druckstück. An einem Rücken des Druckstücks drücken Spiraldruckfedern das Druckstück gegen den Zahnstangenrücken, so dass die Verzahnung der Zahnstange in die Schneckenverzahnung des Ritzels gedrückt wird. Zur Minimierung der Reibung zwischen Druckstück und Rücken der Zahnstange ist im Kontaktbereich eine geeignete Gleitlagerung vorgesehen. Für den Fall, dass infolge von im Betrieb des Zahnstangenlenkgetriebes auftretendem Verschleiß das Druckstück in Richtung des Ritzels wandert, ist eine hydraulische Ausgleichseinrichtung vorgesehen, die bei einer Verschiebung des Druckstücks ein Hydraulikmedium nachführt in einen Ausgleichszylinder, der parallel zu den Federelementen auf das Druckstück wirkt (vgl. auch DE 199 37 253 A1 ).

DE 102 47 332 A1 offenbart ein Druckstück, welches aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist und eine Gleitlagerung für die Zahnstange aufweist. Der Druckkörper ist in eine topfartige Hülse mit einem nach innen gewölbten Bodenbereich und einer Hülse angeordnet und über radial nach außen orientierte Nasen im Bodenbereich mit radialen Ausnehmungen der Hülse verriegelt. Das Druckstück ist über eine Schraubenfeder gegenüber dem Gehäuse der Druckstückeinheit abgestützt.

DE 103 14 358 A1 offenbart eine weitere Druckstückeinheit, bei der das Druckstück eine der Kontur der Zahnstange angepasste drehbare Führungsrolle aufweist, an der die Zahnstange anliegt. Die Führungsrolle ist beidseitig an ihren Außenseiten in radialer Richtung sowohl oberhalb als auch unterhalb ihrer Drehachse durch je ein Wälzlager gelagert, welches Radial- und Axialkräfte aufnehmen kann. Die Außenringe der Wälzlager besitzen eine kugelige Außenkontur, die in einer ebenfalls kugelig ausgebildeten Aufnahmebohrung des Druckstücks aufgenommen sind.

DE-OS 1 948 612 ist ebenfalls die Aufbringung einer Anpresskraft zwischen Ritzel und Zahnstange über ein Federelement zu entnehmen, welches zwischen ein Druckstück und ein Gehäuse des Zahnstangenlenkgetriebes zwischengeschaltet ist. Der dem Druckstück abgewandte Endbereich des Federelements stützt sich hierbei an einer Stellschraube ab.

DE 102 08 947 A1 offenbart eine Druckstückeinheit für eine elektromechanische Lenkung, in der parallel zu einer mechanischen Feder ein richtungsabhängiger Fluiddämpfer angeordnet ist, wobei die Dämpfung des Fluiddämpfers größer ist als die Federkraft der Feder. Das zugelassene Zahnspiel kann über eine Stellschraube eingestellt werden. Die Druckstückeinheit ist axial begrenzt bewegbar in einer Bohrung eines Gehäuses einer Getriebestufe. Die Druckstückeinheit besitzt zur Bereitstellung der fluidischen Dämpfung zwei Fluidkammern, die durch den Kolben des Fluiddämpfers voneinander getrennt sind und über eine Drosselstelle mit einem Durchlass mit Rückschlagventil verbunden sind. Bei einer Bewegung des Druckstücks in Druckrichtung wird das Volumen einer Fluidkammer vergrößert, wodurch ein Unterdruck entsteht. Das Rückschlagventil öffnet in einem derartigen Fall, so dass für einen Druckausgleich das Hydraulikmedium in die Fluidkammer gefördert wird. Für derartige Bewegungen ist ein Ausgleichselement vorgesehen, bei dem es sich um einen eine Fluidkammer abschließenden membranartigen Balg oder ein schwammartiges Ringelement, welches in einer im Druckstück ausgesparten Ringnut angeordnet ist, handelt.

Gemäß DE 26 34 054 A1 ist zwischen ein Druckstück und ein Gehäuse radial außenliegend zur Druckrichtung eine elastische Büchse zwischengeschaltet, die aus einem elastischen, Geräusch dämpfenden Material wie beispielsweise Gummi besteht und einer Dämpfung von Geräuschen, beispielsweise aufgrund von Fahrbahnstößen sowie einem Ausgleich von Fertigungstoleranzen dient. Für eine Bereitstellung der Anpresskraft zwischen Zahnstange und Antriebsrad ist eine Spiralfeder verantwortlich. Die Federvorspannung der Spiralfeder kann über eine Einstellschraube eingestellt werden. Zwischen Druckstück und die Einstellschraube ist in mechanischer Reihenschaltung zu der Spiralfeder eine elastische Platte angeordnet, die auch als Abdichtung zwischen dem Gehäuse und einem Flansch dient.

Weitere Ausgestaltungen von Druckstückeinheiten sind beispielsweise aus DE 34 08 673 C2 , DE 35 25 688 C2 , DE 36 37 107 A1 , DE 82 03 943 U1 , DE 24 02 062 A1 bekannt.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für einen dauerhaften Einsatz geeignete Druckstückeinheit mit gutem statischen, quasi-statischem und/oder dynamischem Federungs- und Dämpfungsverhalten vorzuschlagen.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich entsprechend den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10.

Im Betrieb der Druckstückeinheit kann es zu folgenden statischen und/oder dynamischen Beanspruchungen der Druckstückeinheit kommen:

– Das Druckstück ist der statischen Vorspannung ausgesetzt zur Anpressung des Anpressrads an die Zahnstange.
– Mit veränderten Zahneingriffen zwischen Antriebsrad und Zahnstange im Betrieb erfolgen Bewegungen des Druckstücks sowie Änderungen der Anpresskraft.
– Durch Vibrationen des Kraftfahrzeugs, beispielsweise infolge des Antriebs der Antriebsaggregate und/oder Fahrbahnunebenheiten, kommt es zu einer externen dynamischen Anregung des Druckstücks.
– Bei unsymmetrischer Belastung des Druckstücks kann es zu auf das Druckstück wirkenden Momenten kommen, die in Richtung einer Verkippung des Druckstücks wirken.

Auswirkungen der vorgenannten Beanspruchungen können erfindungsgemäß minimiert werden. Hierbei sind insbesondere Vibrationen in dem Zahnstangenlenkgetriebe, Veränderungen der Anpresskraft zwischen einer Zahnstange und einem Antriebsrad und/oder eine Geräuschemission zu vermeiden.

Erfindungsgemäß finden folgende Maßnahmen Einsatz:

– das Druckstück ist mit oder aus Kunststoff, Aluminium und/oder Sinterstahl gebildet,
– das Druckstück ist über ein Federelement abgestützt,
– das Druckstück ist über ein elastomeres Dämpfungselement in Druckrichtung gegenüber dem Gehäuse abgestützt.

Demgemäß sind die mechanischen Kenngrößen des dynamischen, schwingungsfähigen Systems durch die mechanischen Eigenschaften

– des gewählten Kunststoffs, Aluminiums und/oder Sinterstahls,
– des für das Federelement gewählten Materials sowie
– des für das elastomere Dämpfungselement gewählten Materials

beeinflussbar. Weitere Gestaltungsmöglichkeiten ergeben sich über die Geometrien von Druckstück, Federelement und elastomerem Dämpfungselement. Einerseits können über die wirksamen Querschnitte die Steifigkeiten und Dämpfungen vorgegeben werden. Andererseits kann durch die Geometrie ein temporärer, kontinuierlicher, reibender Kontakt mit benachbarten Bauelementen ausgebildet werden, sofern dies erwünscht und vorteilhaft ist.

Die erfindungsgemäße Druckstückeinheit ist kostengünstig herstellbar. Durch den Einsatz des elastomeren Dämpfungselements ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Druckstückeinheit insbesondere für eine Massenfertigung gegeben. Die Druckstückeinheit weist einen optimalen Wirkungsgrad auf, der beispielsweise zu einem stick-slip-freien oder reibungsarmen Lauf zwischen Druckstück und Gehäuse führen kann. Durch den Entfall des fluidischen Mediums für einen entsprechenden Fluiddämpfer kann eine besonders prozesssichere Mon tage ermöglicht werden. Durch Einsatz des elastomeren Dämpfungselements können Schwingungen des Druckstücks im Betrieb zumindest vermindert werden, was verschleißmindernd wirkt und einer Schallemission reduziert.

Die Erfindung beruht auch auf der Erkenntnis, dass für die aus dem Stand der Technik bekannten fluidischen Dämpfungselemente die Dämpfungswirkung durch die viskosen Eigenschaften des eingesetzten Fluids, Strömungselemente wie Drosseln oder Blenden und beispielsweise Rückschlagelemente beeinflusst werden müssen. Anstelle eines derartigen fluidischen Dämpfungselements schlägt die Erfindung den Einsatz eines elastomeren Dämpfungselements vor, dessen statischen und dynamischen Feder- und Dämpfungseigenschaften maßgeblich durch Wahl des Materials und Geometrie des elastomeren Dämpfungselements sowie dessen Kontakt zu benachbarten Bauteilen auch dauerhaft vorgebbar sind.

Weiterhin hat sich gezeigt, dass für den Einsatz eines fluidischen Dämpfungselements die mechanischen Eigenschaften wie Steifigkeit und Dämpfung bei stark unterschiedlichen Temperaturen im Winterbetrieb und Sommerbetrieb (mit zusätzlicher Erwärmung im Betrieb der Druckstückeinheit) variieren können. Derartige Probleme können für den erfindungsgemäßen Einsatz eines elastomeren Dämpfungselements besser beherrschbar sein.

Darüber hinaus stellt der Einsatz eines fluidischen Dämpfungselements erhöhte Anforderungen an Bauraum und die einzusetzenden Komponenten sowie Fertigung und Montage, da zur Vermeidung einer Leckage enge Fertigungstoleranzen zu wählen sind. Weiterhin sind u. U. Dichtelemente vorzusehen sind sowohl für ruhende Kontaktflächen als auch für bewegte Kontaktflächen, beispielsweise im Bereich eines Dämpfungskolbens, sowie zusätzliche hydraulische Elemente wie Drosseln, Ventile u. ä. Im Gegensatz hierzu findet ein elastomeres Dämpfungselement Einsatz, das kostengünstig gefertigt werden kann, ohne dass zwingend zusätzliche Bauelemente erforderlich sind. U. U. können die Fertigungstoleranzen von das elastomere Dämpfungselement umgebenden Bauelementen vergrößert ausgebildet sein, wenn infolge des elasti schen Verhaltens des elastomeren Dämpfungselements das Dämpfungselement Toleranzen auszugleichen vermag.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann für die Druckstückeinheit durch die Parallelschaltung von Federelement und elastomerem Dämpfungselement eine gewünschte Dämpfungskennlinie (und Federkennlinie) vorgegeben werden.

Eine besonders kompakte, unmittelbare Abstützung ohne Einführung zusätzlicher Freiheitsgrade oder von Spiel kann gewährleistet werden, wenn sich das elastomere Dämpfungselement und das Federelement an einem Rücken des Druckstücks abstützen.

Für eine Weiterbildung der Erfindung sind Dämpfungselement und Federelement konzentrisch zueinander angeordnet, wodurch sich eine besonders kompakte Anordnung ergibt. Beispielsweise umgibt das elastomere Dämpfungselement radial außenliegend das Federelement, wodurch das Dämpfungselement ergänzend eine gewisse Schutzfunktion für das Federelement ausüben kann und von dem Dämpfungselement ein Innenraum abgedichtet ist, in dem das Federelement angeordnet ist. Falls erwünscht kann über das radial außenliegende Element eine Führung des anderen Elements gegeben sein. Ebenfalls möglich ist die Ausbildung von elastomerem Dämpfungselement und dem Federelement als ein einziger Verbundkörper.

Verbesserte Einstellmöglichkeiten während der Montage, beispielsweise für einen Ausgleich von Fertigungstoleranzen und/oder eines Spiels, sowie u. U. verbesserte Nachstellmöglichkeiten ergeben sich, wenn das Federelement und/oder das Dämpfungselement über eine Stellschraube abgestützt ist oder sind. Eine derartige Stellschraube sowie das die Stellschraube aufnehmende Gewinde des Gehäuses sind, beispielsweise im Vergleich zu einem hydraulischen Spielausgleichs- oder Anpassungselement, einfach zu fertigen und zu montieren.

Eine kompakte Baueinheit kann dadurch gebildet sein, dass zwischen Stellschraube und elastomerem Federelement eine Hülse zwischengeschaltet ist. An dieser Hülse kann sich ein Federfußpunkt des Federelements abstützen.

Neben der Abstützung des Federfußpunkts kann die Hülse in weiterer Erfindungsgemäßer Ausgestaltung dazu genutzt werden, eine maximale Verschiebung des Druckstücks entgegen der Druckrichtung vorzugeben. Hierdurch kann vermieden werden, dass das Druckstück infolge der Kraft des Federelements aus der Druckstückeinheit oder der Hülse bewegt wird. Somit bildet die Druckstückeinheit auch ohne Anpresskraft zwischen Zahnstange und einem Antriebsrad, beispielsweise vor der Montage der Druckstückeinheit in dem Zahnstangenlenkgetriebe, eine Montageeinheit, in der das Federelement und/oder das elastomere Dämpfungselement vorgespannt ist oder vorgespannt sein können.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfüllt die Hülse eine weitere Funktion, indem sich an dieser das elastomere Dämpfungselement abstützt. Eine derartige Abstützung kann in axialer Richtung erfolgen, beispielsweise mittels einer geeigneten Anlagefläche, einem Absatz und/oder einer quer zur Druckrichtung orientierten Fläche, so dass über der Hülse ein Teil der Kraft in Druckrichtung des Dämpfungselements übertragen wird. Andererseits ist alternativ oder kumulativ eine Abstützung in radialer Richtung, beispielsweise im Bereich einer zylindrischen Mantelfläche möglich, wodurch eine seitliche Führung des Dämpfungselements gegenüber der Hülse erfolgen kann.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Druckstückeinheit weist das Druckstück im Bereich seines Rückens eine ringförmige Nut auf. In dieser Nut kann das als Spiralfeder ausgebildete Federelement aufgenommen werden, wodurch sich eine besonders kompakte Ausgestaltung ergibt. Hierbei kann durch die radial begrenzenden Wandungen der Nut eine Führung des Federelements erfolgen, während der Grund der Nut eine Abstützfläche zwischen Federelement und Druckstück bereitstellt.

Für eine besondere Ausgestaltung der Erfindung besitzt das Druckstück, das Federelement und/oder das Dämpfungselement mindestens eine radial nach außen orientierte Nase, die in eine radiale Ausnehmung des Gehäuses eingreift. Ein derartiges Eingreifen kann spielfrei oder mit einem Spiel in Druckrichtung oder in Umfangsrichtung erfolgen. Ggf. nach Überwindung eines derartigen Spiels kommt die Nase zur Anlage an das Gehäuse, wodurch sich eine weitere Beeinflussung der statischen oder dynamischen Eigenschaften der Druckstückeinheit ergibt. Bewegungen des die Nase aufweisenden Bauelements gegenüber dem Gehäuse sind dann lediglich möglich für elastische Verformungen der Nase und der benachbarten Bereiche. Durch eine vorhandene Reibung zwischen Gehäuse und Nase kann dem System eine weitere Dämpfung hinzugefügt werden. Wird die Nase erst nach Überwinden eines Spiels wirksam, kann auf diese Weise eine nicht lineare Steifigkeit und/oder Dämpfung bereitgestellt werden.

Ist die ringförmige Nut für die Aufnahme des Federelements radial innenliegend von der vorgenannten Nase angeordnet, kann die Nut eine Elastizität des Druckstücks gewährleisten, die dafür sorgt, dass für eine Einbringung der Nase in die radiale Ausnehmung des Gehäuses das Druckstück im Bereich der Nase radial nach innen verformt werden kann, so dass die Nase in die Ausnehmung des Gehäuses "einschnappen" kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft, ohne dass diese zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hier mit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
1 ein Zahnstangenlenkgetriebe mit einem Antriebsrad, einer Zahnstange und eine Druckstückeinheit in einer ersten Ausgestaltung der Erfindung in einem Längsschnitt;
2 eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Druckstückeinheit in einem Halb-Längsschnitt; und
3 Bauelemente für eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Druckstückeinheit in einem Längsschnitt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
1 zeigt ein Zahnstangenlenkgetriebe mit einem Gehäuse 1, in dem ein Antriebsrad 2 oder Ritzel über Wälzlager 3 drehbar gelagert ist. Das Antriebsrad 2 weist einen Wellenabschnitt 4 auf, welcher aus dem Gehäuse 1 des Zahnstangenlenkgetriebes herausgeführt ist. Über den Wellenabschnitt 4 ist das Antriebsrad 2 in nicht dargestellter Weise mit einer Lenkspindel eines Kraftfahrzeugs verbindbar. Innerhalb des Gehäuses 1 besitzt das Antriebsrad 2 eine Schneckenverzahnung 5, die mit einer Verzahnung 6 einer Zahnstange 7 in Eingriff steht. Die Zahnstange 7 ist quer zu einer Längsachse des Antriebs rads 2 verschiebbar angeordnet. Um zu gewährleisten, dass die Verzahnung 6 der Zahnstange 7 in spielfreier Anlage an der Schneckenverzahnung 5 des Antriebsrads 2 gehalten ist, ist eine Druckstückeinheit 8 vorgesehen. Die Druckstückeinheit 8 besitzt ein Gehäuse 9, das im vorliegenden Fall einstückig mit dem Gehäuse 1 ausgebildet ist. Das Gehäuse 9 besitzt eine als Durchgangsbohrung ausgebildete Aufnahmebohrung 10, deren Längsachse 11-11 in Druckrichtung und radial zum Antriebsrad 2 orientiert ist. In dem dem Antriebsrad 2 abgewandten Endbereich besitzt das Gehäuse 9 ein Innengewinde 12, in das ein korrespondierendes Außengewinde einer Stellschraube 14 eingeschraubt ist, wodurch das Gehäuse 9 nach außen geschlossen und insbesondere auch abgedichtet ist.
Zwischen Stellschraube 14 und Zahnstange 7 sind

– in mechanischer Parallelschaltung ein elastomeres Dämpfungselement 15 und ein Federelement 16,
– ein Druckstück 17 und
– Wälzlager 18, 19 im Kontaktbereich zwischen Druckstück 17 und Zahnstange 7

Für das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel ist das elastomere Dämpfungselement 15 ringförmig ausgebildet und fluchtend zur Längsachse 11-11 orientiert. Das elastomere Dämpfungselement 15 besitzt

– eine zylindrische, zentrische Durchgangsbohrung,
– parallele, ebene Stirnseiten, mit denen das elastomere Dämpfungselement 15 in einem Endbereich an einer Stirnseite der Stellschraube 14 und im gegenüberliegenden Endbereich an einer Stirnseite im Bereich eines Rückens 20 des Druckstücks 17 anliegt sowie
– in dem dargestellten Längsschnitt konkav gekrümmte Außenflächen.

Die konkav gekrümmten Außenflächen bewirken, dass mit einer Kompression des elastomeren Dämpfungselements 15 in Druckrichtung, also in Richtung der Längsachse 11-11, auftretende Verformungen, die zu einer "Ausbeulung" des elastomeren Dämpfungselements 15 radial nach außen führen, nicht die Folge haben können, dass die Außenflächen des elastomeren Dämpfungselements 15 an die Aufnahmebohrung 10 zur Anlage kommen können, so dass es zu einer erhöhten Reibung, Ausbildung von Stick-Slip-Bewegungen und/oder einem Verklemmen kommen kann.
In der Innenbohrung des elastomeren Dämpfungselements ist konzentrisch und fluchtend zur Längsachse 11-11 das Federelement 16 angeordnet. Ein Federfußpunkt 21 ist an der Stirnseite der Stellschraube 14 abgestützt, während sich der gegenüberliegende Federfußpunkt 22 an dem Rücken 20 des Druckstücks 17 abstützt.
Der Rücken 20 des Druckstücks 17 ist mit einer ungefähr kreisringförmigen Anlagefläche 23 gebildet, an der flächig das elastomere Dämpfungselement 15 anliegt. Radial innenliegend von der Anlagefläche 23 besitzt der Rücken 20 eine kreisringförmige Nut 24, deren Außendurchmesser ungefähr mit dem Innendurchmesser des elastomeren Dämpfungselements 15 übereinstimmt. In dem Grund der Nut 24 stützt sich der Federfußpunkt 22 ab. Der innenliegend von der Nut 24 gebildete Zapfen 25 ragt in das Innere des als Spiralfeder ausgebildeten Federelements 16 hinein. Die Nut 24 kann eine endseitige Führung des Federelements 16 bilden.
In dem dargestellten Längsschnitt ist die dem Rücken 20 gegenüberliegende Stirnseite des Druckstücks 17 ungefähr W-förmig ausgebildet bei symmetrischer Anordnung zur Längsachse 11-11, wobei sich an den außenliegenden Schenkeln des W die Rückseiten der Wälzlager 18, 17 abstützen. Eine außenliegende, zylinderförmige Mantelfläche 26 des Druckstückes 17 ist in der Aufnahmebohrung 10 unter Gewährleistung einer gleitenden Bewegung in Richtung der Längsachse 11-11 aufgenommen, wobei die Aufnahmebohrung 10 eine Führung des Druckstücks 17 in Richtung der Längsachse 11-11 gewähr leistet.
Für das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Stellmutter 14 als Überwurfmutter ausgebildet, die eine Betätigungsfläche in Form eines Außen-Sechskants besitzt und ein Innengewinde 27, welches mit einem Außengewinde 28 einer in Richtung der Längsachse 11-11 orientierten Buchse 29 des Gehäuses 9 verschraubt ist. Die Buchse 29 bildet radial innenliegend die Aufnahmebohrung 10. Die Stellschraube 14 besitzt eine kreisringförmige, innenliegende Anlagefläche 30.
An der Anlagefläche 30 ist eine tiefgezogene Hülse 31 abgestützt. In dem dargestellten Halbschnitt ist die Hülse 31 ungefähr U-förmig ausgebildet, mit zwei Seitenschenkeln 32, 33 und einem Grundschenkel 34. Der Grundschenkel 34 liegt an der Anlagefläche 30 an. Der radial innenliegende Seitenschenkel 33 ist kürzer als der radial außenliegende Seitenschenkel 32. In radialer Richtung ist die Hülse 31 gegenüber der Stellschraube 14 durch einen Absatz 35 geführt, mit dem die Anlagefläche 30 in eine quer zur Längsachse 11-11 orientierte Druckfläche 36 übergeht. Die Hülse 31 besitzt im Bereich des Seitenschenkels 33 einen umlaufenden Bund 37, mit dem der Seitenschenkel 33 radial nach außen erweitert wird.
An dem Bund 37 stützt sich ein Absatz 38 einer kreisringförmigen Scheibe 39 ab, deren eine Stirnseite zusätzlich oder alternativ zur Abstützung zwischen Absatz 38 und Bund 37 an der Druckfläche 36 der Stellschraube 14 abgestützt ist. Die gegenüberliegende Stirnfläche der Scheibe 39 bildet eine Anlagefläche 40, an der das elastomere Dämpfungselement 15 abgestützt ist. Der Außendurchmesser der Scheibe 39 entspricht im Wesentlichen dem Außendurchmesser des elastomeren Dämpfungselements 15. Über den Innendurchmesser der kreisringförmigen Scheibe 39 kann eine Beeinflussung der Dämpfungskennlinie konstruktiv vorgegeben werden.
Der Seitenschenkel 32 umgreift mit einer Nase 41 oder einem radial nach innen orientierten Vorsprung einen radial nach außen orientierten Vorsprung 42 oder einen Bund des Druckstücks 17. Zwischen den Seitenschenkeln 33, 34 ist das Federelement 16 aufgenommen, von dem sich ein Federfußpunkt 21 an dem Grundschenkel 34 und der gegenüberliegende Federfußpunkt 22 an dem Rücken 20 des Druckstücks 17 abstützt.
Zur Bildung einer Montageeinheit wird die Hülse 31 in die Stellmutter 14 eingesetzt. Anschließend wird die Scheibe 39 in die Hülse 31 eingesetzt und zur Anlage an den Bund 37 und/oder die Druckfläche 36 gebracht. Im nächsten Montageschritt wird das elastomere Dämpfungselement 15 in das Innere der Hülse 31 eingebracht und zur Anlage an die Anlagefläche 40 gebracht. Weiterhin wird das Federelement 16 zwischen den Seitenschenkeln 32, 33 in die Hülse 31 eingebracht. Zuletzt wird das Druckstück 17 in Richtung der Längsachse 11-11 in die Hülse 31 eingebracht. Hierbei gleitet die Nase 41 entlang einer kegeligen Einführschräge 47 des Druckstücks 17, was mit einer radialen Aufweitung der Seitenschenkel 32 einhergeht. Für hinreichende Bewegung des Druckstücks 17 in Richtung der Längsachse 11-11 schnappt die Nase 41 hinter den Vorsprung 42. Trotz Vorspannung des Federelements 16 ist für ein derartiges Einrasten das Druckstück daran gehindert, selbsttätig aus der Hülse 31 herauszuwandern. Als derartige Vormontageeinheit kann die Stellschraube mit den zugeordneten Bauelementen einschließlich Druckstück 17 auf die Buchse 29 aufgeschraubt werden und somit das Druckstück 17 in das Zahnstangenlenkgetriebe montiert werden.
Für das Ausführungsbeispiel gemäß 3 besitzt das Druckstück 17 ausgehend von der Mantelfläche 26 radial nach außen orientierte Nasen 43 oder Vorsprünge, die passgenau oder unter Ausbildung eines Spiels in einer radialen Ausnehmung 44 der Hülse 31, eines Blechmantels oder des Gehäuses 9 aufgenommen sind. Weiterhin besitzt das Druckstück 17 koaxial zur Längsachse 11-11 eine ringförmige Nut 45 derart, dass die Nasen 43 von Stegen 46 getragen sind. Für eine Schnappverbindung der Nasen 43 und Ausnehmungen 44 können die Stege 46 radial nach innen verformt werden, so dass die Nase 43 in die Ausnehmung 44 einschnappen kann. Mit der Nut 45 können zusätzlich oder alternativ die mechanischen Feder- und Dämpfungseigenschaften des Druckstücks 17 beeinflusst werden sowie das Gewicht des Druckstücks 17 reduziert werden. Über die Verbindung zwischen Nase 43 und Ausnehmung 44 kann eine zusätzliche Geräuschdämpfung erzeugt werden.
Für das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel ist das elastomere Dämpfungselement 15 radial innenliegend von dem als Spiralfeder ausgebildeten Federelement 16 angeordnet.

1: Gehäuse Zahnstangenlenkgetriebe
2: Antriebsrad
3: Wälzlager
4: Wellenabschnitt
5: Schneckenverzahnung
6: Verzahnung
7: Zahnstange
8: Druckstückeinheit
9: Gehäuse Druckstückeinheit
10: Aufnahmebohrung
11: Längsachse
12: Innengewinde
13: Außengewinde
14: Stellschraube
15: elastomeres Dämpfungselement
16: Federelement
17: Druckstück
18: Wälzlager
19: Wälzlager
20: Rücken
21: Federfußpunkt
22: Federfußpunkt
23: Anlagefläche
24: Nut
25: Zapfen
26: Mantelfläche
27: Innengewinde
28: Außengewinde
29: Buchse
30: Anlagefläche
31: Hülse
32: Seitenschenkel
33: Seitenschenkel
34: Grundschenkel
35: Absatz
36: Druckfläche
37: Bund
38: Absatz
39: Scheibe
40: Anlagefläche
41: Nase
42: Vorsprung
43: Nase
44: Ausnehmung
45: Nut
46: Steg
47: Einführschräge

Claims

Druckstückeinheit zur Gewährleistung einer in eine Druckrichtung wirkenden Anpresskraft zwischen einer Zahnstange (7) und einem Antriebsrad (2) eines Zahnstangenlenkgetriebes für Kraftfahrzeuge, mit einem Gehäuse (9) und einem gegenüber dem Gehäuse (9) in die Druckrichtung verschieblichen Druckstück (17), dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (17) mit Kunststoff, Aluminium oder Sinterstahl gebildet ist und sowohl über eine Federelement (16) als auch über ein elastomeres Dämpfungselement (15) in Druckrichtung gegenüber dem Gehäuse (9) abgestützt ist.
Druckstückeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (15) und das Federelement (16) in mechanischer Parallelschaltung zueinander angeordnet sind.
Druckstückeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich Dämpfungselement (15) und Federelement (16) an einem Rücken (20) des Druckstücks (17) abstützen.
Druckstückeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Dämpfungselement (15) und Federelement (16) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Druckstückeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Federelement (16) und/oder Dämpfungselement (15) über eine Stellschraube (14) abgestützt ist/sind.
Druckstückeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Stellschraube (14) und Federelement (16) eine Hülse (31) zwischengeschaltet ist, an der sich ein Federfußpunkt (21) des Federelements (16) abstützt.
Druckstückeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (31) eine maximale Verschiebung des Druckstücks (17) entgegen der Druckrichtung vorgibt.
Druckstückeinheit nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich das elastomere Dämpfungselement (15) an der Hülse (31) in axialer und/oder radialer Richtung abstützt.
Druckstückeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (17) im Bereich eines Rückens (20) eine ringförmige Nut (24) aufweist, in der das als Spiralfeder ausgebildete Federelement (16) aufgenommen ist.
Druckstückeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (17), das Federelement (16) und/oder das Dämpfungselement (15) mindestens eine radial nach außen orientierte Nase (43) besitzt/besitzen, die in eine radiale Ausnehmung (44) des Gehäuses (9) oder der Hülse (31) eingreift.