DE102006052376A1

DE102006052376A1 - Verfahren zur Bestimmung eines Druckstückspiels

Info

Publication number: DE102006052376A1
Application number: DE200610052376
Authority: DE
Inventors: Thomas Schneider
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-11-07
Filing date: 2006-11-07
Publication date: 2008-05-08

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung des Spiels eines Druckstücks (1) in einer Zahnstangenlenkung, das eine Zahnstange (4) mit einem Lenkungsritzel (3) in Eingriff hält. Zur Bestimmung des Druckstückspiels wird auf die Zahnstange (4) ein vorgegebenes Drehmoment um deren Längsachse (A) aufgebracht. Der hierdurch verursachte Verdrehwinkel an der Zahnstange (4) wird gemessen. Aus der Größe des Verdrehwinkels wird auf das Druckstückspiel geschlossen. Dies gestattet eine fertigungs- und montagetechnisch verbesserte Gestaltung der Lenkung.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung des Spiels eines Druckstücks in einer Zahnstangenlenkung, welches eine Zahnstange mit einem Lenkungsritzel in Eingriff hält.
In einer Zahnstangenlenkung wird ein vom Fahrer aufgebrachtes Lenkmoment über ein Lenkungsritzel an die im Wesentlichen quer zu diesem verlaufende Zahnstange übertragen und so in eine Translationsbewegung übersetzt. Das Lenkungsritzel steht hierzu mit einem verzahnten Abschnitt der Zahnstange in Eingriff. Zwischen dem Lenkungsritzel und der Zahnstange muss ein definiertes Spiel sehr präzise eingehalten werden, um ein ruckfreies Lenkverhalten zu erzielen und Geräuschemissionen zu vermeiden.
Da sowohl die Verzahnung an der Zahnstange als auch an dem Lenkungsritzel mit Fertigungstoleranzen behaftet sind und überdies die Lagerung dieser Komponenten zu weiteren Lageabweichungen führen, ist für die Einstellung eines gewünschten Spiels eine Verstellvorrichtung vorgesehen, wie sie in 3 beispielhaft dargestellt. Die Verstellvorrichtung umfasst herkömmlicherweise ein Druckstück 1, das in einem Gehäuseabschnitt 2 eines Lenkungsgehäuses aufgenommen ist und dem Lenkungsritzel 3 gegenüberliegend an der Zahnstange 4 anliegt. Weiterhin ist in 3 eine Justierschraube 5 zu erkennen, an der sich das Druckstück 1 abstützt. Durch ein Einschrauben der Justierschraube 5 wird das Druckstück 1 in Richtung der Zahnstange 4 und damit diese in Richtung des Lenkungsritzels 3 gedrückt. Hierdurch werden das Druckstückspiel und somit auch das Spiel der Verzahnung vermindert. Bei umgekehrter Drehrichtung der Justierschraube 5 wird das Druckstückspiel vergrößert. Über eine Feder 6 zwischen dem Druckstück 1 und der Justierschraube 5 kann in einem gewissen Umfang eine Variation des Spiels über den axialen Hub der Zahnstange 4 ausgeglichen werden.
Die Bestimmung des Druckstückspiels erfolgt herkömmlicherweise mittels eines Messtasters, der durch eine Öffnung 7 in der Justierschraube 5 hindurchgeführt wird, so dass dieser an dem Druckstück 1 anliegt, um dessen Verschiebung während einer Prozedur zur Bestimmung des Druckstückspiels abzugreifen. Bei dieser Prozedur wird die Zahnstange 4 axial maximal ausgelenkt und mit einem definierten Drehmoment um ihre Längsachse belastet. In dieser Stellung wird der Messtaster auf Null gesetzt und anschließend die Zahnstange über ihren gesamten axialen Hub verfahren. Dabei wird der Weg des Druckstücks 1 mittels des Messtasters erfasst. Eine festgestellte Abweichung von einem Soll-Druckstückspiels kann über die Justierschraube 5 ausgeglichen werden. Befindet sich das Druckstückspiel im zulässigen Bereich, wird der Messtaster entfernt und die Öffnung 7 durch einen Stopfen 8 verschlossen.
Diese Vorgehensweise erfordert eine Öffnung 7 an der Justierschraube 5 sowie weiterhin einen Stopfen 8 zum nachträglichen verschließen derselben. Dies ist sowohl fertigungstechnisch als auch montagetechnisch aufwändig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die Bestimmung und Einstellung des Druckstückspiels unter fertigungs- und montagetechnischen Gesichtspunkten zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf die Zahnstange ein vorgegebenes Drehmoment um deren Längsachse aufgebracht, der hierdurch verursachte Verdrehwinkel an der Zahnstange gemessen, und aus der Größe des Verdrehwinkels auf das Druckstückspiel geschlossen.
Bei dieser Vorgehensweise ist ein Abtasten des Druckstücks nicht mehr erforderlich, so dass die hierfür an der Justierschraube benötigte Öffnung sowie der zusätzliche Stopfen vollständig entfallen können. Es hat sich nämlich gezeigt, dass anhand des Verdrehwinkels zuverlässige Aussagen über das Druckstückspiel getroffen werden können.
Insbesondere bei kleinen Drehmomenten, die vorzugsweise in der Größenordnung von 1 bis 15 Nm liegen, ergibt sich ein nahezu linearer Zusammenhang zwischen dem Verdrehwinkel und dem Druckstückspiel. Die Größe des Verdrehwinkels kann daher anstelle des über einen Messtaster erfassten Verschiebungswegs des Druckstücks zur Justierung des Druckstückspiels verwendet werden.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Patentansprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine Schnittansicht durch ein Druckstück, eine Zahnstange und ein Lenkungsritzel einer Zahnstangenlenkung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung der Messung des Verdrehwinkels der Zahnstange zur Bestimmung eines Druckstückspiels; und in
3 eine Schnittansicht durch ein Druckstück, eine Zahnstange und ein Lenkungsritzel einer Zahnstangenlenkung nach dem Stand der Technik.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Zusammenhang mit der in 1 dargestellten Konfiguration aus einem Druckstück 1, einem Lenkungsgehäuseabschnitt 2, einem Lenkungsritzel 3, einer Zahnstange 4, einer Justierschraube 5 und einer Feder 6 erläutert, die wie in der bereits oben erläuterten 3 zusammenwirken. Die im Stand der Technik gemäß 3 gezeigte Öffnung 7 sowie der diese verschließende Stopfen 8 können nach der Erfindung entfallen.
Zur Bestimmung des Spiels des Druckstücks 1, das die Zahnstange 4 mit dem Lenkungsritzel 3 in Eingriff hält, wird in einer definierten Stellung der Zahnstange 4 in definierter Position auf diese ein vorgegebenes Drehmoment um deren Längsachse A aufgebracht. Hierdurch verdreht sich die Zahnstange 4, so dass sich das Druckstück 1 an die Justierschraube 5 anlegt.
Der Verdrehwinkel α der Zahnstange 4 steht insbesondere bei kleinen Drehmomenten, die in etwa in der Größenordnung von 1 bis 15 Nm liegen, in einem annähernd linearen Zusammenhang mit dem Druckstückspiel. Folglich kann aus dem Verdrehwinkel α, der entsprechend gemessen wird, unmittelbar auf das Druckstückspiel geschlossen werden.
Vorzugsweise wird das vorgegebene Drehmoment auf ein Ende der Zahnstange 4 aufgebracht, die hierbei maximal ausgelenkt sein kann.
Weiterhin kann der Verdrehwinkel α über einen definierten axialen Hub der Zahnstange 4 ermittelt werden, wobei der Gesamthub oder auch lediglich ein Teilhub berücksichtigt werden können.
Aus dem gemessenen Verlauf des Verdrehwinkels α kann beispielsweise ein gemittelter Verdrehwinkel bestimmt werden, aus dem dann das Druckstückspiel aus einer linearen Funktion ermittelt wird. Zudem ist es denkbar, das Druckstückspiel aus einer linearen Funktion des über den Hub gewichteten Verdrehwinkels zu ermitteln. Überdies können auftretende Minimal- und Maximalwerte berücksichtigt werden, um zu vermeiden, dass ein zulässiger Toleranzbereich für ein gewünschtes Soll-Druckstückspiel verlassen wird.
Wird zwischen dem ermittelten Druckstückspiel und einem Soll-Druckstückspiel eine unerwünschte Differenz festgestellt, so kann diese über die an dem Druckstück angreifende Verstelleinrichtung, beispielsweise einen Mechanismus gemäß 1, ausjustiert werden.
Zur Überprüfung kann nach dem Ausjustieren eine erneute Bestimmung des Druckstückspiels erfolgen. Gegebenenfalls wird dieser Vorgang auch mehrfach wiederholt, um das Druckstückspiel iterativ zu optimieren.
Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens wird an der Justierschraube 5 keine Öffnung 7 mehr benötigt, so dass diese bei einer erfindungsgemäßen Zahnstangenlenkung entfallen kann. Hierdurch werden ein entsprechender Verschlussstopfen 8 sowie der mit der Herstellung und dem Verschließen der Öffnung verbundene Aufwand eingespart.

1: Druckstück
2: Lenkgetriebegehäuseabschnitt
3: Lenkungsritzel
4: Zahnstange
5: Justierschraube
6: Feder
7: Öffnung
8: Stopfen
A: Drehachse
α: Verdrehwinkel

Claims

Verfahren zur Bestimmung des Spiels eines Druckstücks (1) in einer Zahnstangenlenkung, welches eine Zahnstange (4) mit einem Lenkungsritzel (3) in Eingriff hält, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Zahnstange (4) ein vorgegebenes Drehmoment um deren Längsachse (A) aufgebracht wird, dass der hierdurch verursachten Verdrehwinkel (α) an der Zahnstange (4) gemessen wird, und das aus der Größe des Verdrehwinkels (α) auf das Druckstückspiel geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Drehmoment auf ein Ende der Zahnstange (4) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstückspiel aus einer im Wesentlichen linearen Funktion des Verdrehwinkels (α) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrehwinkel (α) über einen definierten Hub der Zahnstange (4) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstückspiel aus einer im Wesentlichen linearen Funktion des über den Hub gemittelten Verdrehwinkels ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstückspiel aus einer im Wesentlichen linearen Funktion des über den Hub gewichteten Verdrehwinkels ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Drehmoment im Bereich von 1 bis 15 Nm liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Differenz zwischen dem ermittelten Druckstückspiel und einem Soll-Druckstückspiel über eine an dem Druckstück (1) angreifende Verstellvorrichtung ausjustiert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ausjustieren eine erneute Bestimmung des Druckstückspiels vorgenommen wird.