DE102008000354A1

DE102008000354A1 - Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein mit der Zahnstange in Eingriff stehendes Ritzel

Info

Publication number: DE102008000354A1
Application number: DE102008000354A
Authority: DE
Inventors: Johannes Baur
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2008-02-20
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2009-08-27

Abstract

Eine Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange (3) an ein mit der Zahnstange in Eingriff stehendes Ritzel (6), insbesondere bei einer Zahnstangenlenkung für ein Kraftfahrzeug, ist mit einem in Richtung der Zahnstange belasteten, verschieblich geführten Druckstück (10) und mit einer auf das Druckstück wirkenden Stellschraube (13) versehen. Die Stellschraube (13) weist ein Außengewinde auf, das in ein Innengewinde einer Gehäusebohrung (9) eines die Zahnstange (3) lagernden Lenkungsgehäuses (2) einschraubbar ist, wobei zur Herstellung einer kraft- oder formschlüssigen Verbindung zwischen der Stellschraube (13) und dem Lenkungsgehäuse (2) zwischen die Stellschraube und das Lenkungsgehäuse ein Kleber (18, 18') eingebracht wird. Dem Kleber (18, 18') ist ein Pulver aus superparamagnetischen Partikeln beigemischt, das Eisenoxid aufweist, das in Nanopartikel aus Siliziumdioxid eingebettet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein mit der Zahnstange in Eingriff stehendes Ritzel, insbesondere bei einer Zahnstangenlenkung für ein Kraftfahrzeug, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Montage einer Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein Ritzel und eine Zahnstangenlenkung.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung und eine damit ausgestattete Zahnstangenlenkung für ein Kraftfahrzeug sind aus der DE 10 2005 002 606 A1 bekannt. Bei der vorbekannten Vorrichtung wird in einen Hohlraum zwischen die Stellschraube und der Gehäusebohrung ein Kunststoff als Werkstoff eingegossen, durch den sich eine formschlüssige Verbindung zwischen der Stellschraube und dem Lenkungsgehäuse ergibt, wodurch eine sehr gute Sicherung der Stellschraube hergestellt ist. Ein mittels der Stellschraube eingestelltes Spiel zwischen der Zahnstange und dem Ritzel kann auf diese Weise sehr exakt eingehalten werden. Als geeigneter Kunststoff wurde Urethanmetacrylat vorgeschlagen. Zu Reparaturzwecken musste der Kunststoff jedoch mit einem geeigneten Werkzeug zerschlagen werden, wobei auch die angrenzenden Bauteile beschädigt oder sogar zerstört werden können, damit die Stellschraube geöffnet werden konnte.
In der DE 101 63 282 A1 ist für einen spielfreien Eingriff des Ritzels in die Zahnstange und für eine Einhaltung der Spielfreiheit vorgeschlagen worden, dass eine Justier-/Verschlussmutter aus einem Material besteht, das einen Erweichungs-/Verschmelzungspunkt aufweist, derart, dass die Justier-/Verschlussmutter in einem eingesetzten Zustand lokal erweich- und/oder erschmelzbar ist. Auf diese Weise wird ebenfalls eine formschlüssige Verbindung zwischen der Justier-/Verschlussmutter und dem Gehäuse geschaffen.
Eine weitere Lösung einer genauen Einstellung des Druckstückes und einer Einhaltung seiner eingestellten Lage wird in der DE 10 2005 005 400 A1 vorgeschlagen. Dabei wird das Außengewinde der Stellschraube wenigstens mit einer in axialer Richtung der Stellschraube verlaufenden Nut versehen, in welcher ein aus einem verformbaren Werkstoff bestehender Faden eingesetzt ist. Durch den eingesetzten Faden wird eine so hohe Reibung zwischen den Bauteilen erreicht, dass das notwendige Sicherungsmoment der Stellschraube gegeben ist.
Die DE 10 2004 041 697 A1 beschreibt eine Vorrichtung, wobei die Stellschraube wenigstens eine Auskragung aufweist, welche radial über ein Gewinde der Stellschraube hinausragt und mit einer Außenfläche der Gewindebohrung verstemmbar ist.
Durch die Anordnung der Auskragung wird eine Zerstörung des Gewindes vermieden, wobei trotzdem ein erforderliches Sicherungsmoment eingehalten ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zu schaffen, die eine weitere Verbesserung der bekannten Vorrichtungen zum Andrücken einer Zahnstange an ein Ritzel und der dazugehörigen Verfahren zur Montage herstellt, wobei eine beständige Sicherung der Stellschraube gegeben ist und wobei im Bedarfsfall auch eine Lösung der Stellschraube ohne Zerstörung irgendwelcher Bauteile möglich ist. Darüber hinaus soll die Vorrichtung möglichst kostengünstig und das Verfahren möglichst einfach auszuführen sein.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Eine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattete Zahnstangenlenkung ist in Anspruch 5 angegeben. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in Anspruch 6 ausgeführt.
Es hat sich überraschender Weise herausgestellt, dass der erfindungsgemäße Kleber nicht nur für eine sichere Verbindung sorgen kann, die mit hoher Genauigkeit eingehalten werden kann, sondern dass im Bedarfsfalle die Verbindung auch wieder gelöst werden kann, und zwar ohne irreparable Beschädigung irgendwelcher Bauteile.
Der erfindungsgemäße Kleber kann an verschiedenen Stellen zwischen der Stellschraube und dem Lenkungsgehäuse angeordnet sein, wie z. B. in einer oder mehreren Nuten, Aussparungen, Bohrungen oder dergleichen, die sich zwischen der Stellschraube und dem Lenkungsgehäuse oder in einem der beiden Teile befinden. Je nach Anordnung ergibt sich auf diese Weise entweder eine kraft- oder eine formschlüssige Verbindung.
Wenn der Kleber in die Gewindeverbindung zwischen der Stellschraube und der Gehäusebohrung eingebracht wird, kann ohne einen O-Ring auch eine Abdichtung erreicht werden.
Gegebenenfalls ist es auch möglich vollständig auf eine Gewindeverbindung zu verzichten und die Verbindung nur über die Kleberschicht herzustellen, was eine deutliche Kostensenkung bedeuten würde.
Als Kleber kann erfindungsgemäß ein ein- oder zweikomponentiger Klebstoff verwendet werden.
Zum Aushärten des Klebers wird die Stelle, in bzw. an der sich der Kleber befindet, einem hochfrequenten Magnetwechselfeld ausgesetzt.
Zum Lösen der Verbindung ist es lediglich erforderlich die Kleberschicht wiederum einem hochfrequenten Magnetwechselfeld auszusetzen, das in diesem Fall jedoch eine höhere Intensität besitzen sollte.
Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur zum Fixieren des Druckstückes einer Zahnstangenlenkung geeignet, sondern auch für andere Bauteile im Lenksystem eines Kraftfahrzeuges, wobei es auf eine genaue Verbindungseinstellung oder Fixierung und gegebenenfalls auf eine zerstörungsfreie Demontage ankommt.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:
1: eine schematisierte Darstellung einer Zahnstangenlenkung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
2: die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem vergrößerten Schnitt.
Die 1 zeigt in einer Prinzipdarstellung eine Zahnstangenlenkung 1 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges. Die Zahnstangenlenkung 1 weist in an sich bekannter Weise ein Lenkungsgehäuse 2 auf, in dem eine Zahnstange 3 verschieblich gelagert ist. Die Zahnstange 3, die jeden beliebigen Querschnitt aufweisen kann, wirkt in an sich bekannter Weise auf seitliche Spurstangen 4, die zur Verstellung von Rädern 5 des Kraftfahrzeuges dienen. Zur Bewegung eines Ritzels 6 steht die Zahnstange 3 in Eingriff mit dem Ritzel. Das Ritzel 6 ist mit einer nur schematisch angedeuteten Lenkspindel 7 drehfest verbunden.
Die Zahnstangenlenkung 1 ist mit einer Vorrichtung 8 zum Andrücken der Zahnstange 3 an das Ritzel 6 versehen. Die Vorrichtung 8 ist in einer Gehäusebohrung 9 des Lenkungsgehäuses 2 angeordnet und besitzt ein Druckstück 10, das in Pfeilrichtung „11" in Richtung der Zahnstange 3 durch eine Feder 12 wirkt. Auf die Feder 12 wiederum wirkt eine Stellschraube 13, die die Gehäusebohrung 9 abschließt.
Das Druckstück 10 hat in an sich bekannter Weise die Aufgabe, das Verzahnungsspiel zwischen der Zahnstange 3 und dem Ritzel 6 zu begrenzen und die beim Lenken auftretenden Abweiskräfte aufzunehmen und in das Lenkungsgehäuse 2 abzuleiten. Darüber hinaus dient das Druckstück 10 dazu, Verzahnungsfehler zwischen der Zahnstange 3 und dem Ritzel 6 sowie eventuelle Richtfehler der Zahnstange 3 auszugleichen.
Durch die Stellschraube 13 kann die Vorspannung der Feder 12 angestellt werden, um das Druckstück 10 entsprechend nachzustellen und damit in an sich bekannter Weise den Arbeitspunkt der Vorrichtung 8 einzustellen. Die Wirkungsweise der Vorrichtung 8 ist beispielsweise auch in der DE 197 17 797 A1 und in der DE 10 2005 002 606 A1 beschrieben, weshalb nachfolgend nicht näher darauf eingegangen wird.
In der 2 ist die Vorrichtung 8 zum Andrücken der Zahnstange 3 an das Ritzel 6 detaillierter dargestellt. Die Zahnstange 3 ist in der 2 nicht dargestellt. Wie daraus ersichtlich ist, ist die Feder 12 in einer Ausnehmung 14 angeordnet, welche sich sowohl in das Druckstück 10 als auch in die Stellschraube 13 hinein erstreckt.
Zur Verbindung mit einem Innengewinde 15 der Gehäusebohrung 9 beziehungsweise des Lenkgehäuses 2 weist die Stellschraube 13 ein Außengewinde 16 auf.
Wie aus der 2 ersichtlich ist, ist im Außenbereich der Gehäusebohrung 9 ein Hohlraum 17 gebildet. Der Hohlraum 17 kann sich in Form einer Nut beziehungsweise Aussparung teilweise in die Stellschraube 13 und teilweise in das Lenkungsgehäuse 2 erstrecken. Dies bedeutet, sowohl die Stellschraube 13 als auch das Lenkungsgehäuse 2 sind auf diese Weise mit ein oder mehreren sich in axialer Richtung erstreckenden Nuten versehen. In dem Hohlraum 17 wird Kleber 18 in flüssiger Form eingebracht.
Die Ausgestaltung des Hohlraumes 17 zur Aufnahme des Klebers 18 kann auf vielfältige Weise ausgebildet sein. Eine Möglichkeit hierfür besteht darin, dass er sich in Umfangsrichtung teilweise oder als Vollkreis um die Stellschraube 13 erstreckt. Ebenso ist es auch möglich, mehrere derartige Hohlräume über den Umfang verteilt vorzusehen. Erstrecken sich der oder die Hohlräume teilweise sowohl in die Stellschraube 13 als auch in das Lenkungsgehäuse 2 ergibt sich nach einem Aushärten des Klebers 18 eine formschlüssige Verbindung.
Gegebenenfalls ist es auch nicht unbedingt erforderlich, dass sowohl in dem Lenkungsgehäuse 2 als auch der Stellschraube 13 ein Hohlraum, eine Nut oder eine Aussparung mit einem dazwischen einzubringenden flüssigen Kleber 18 vorhanden ist. Es kann auch ausreichend sein, dass ein entsprechender Hohlraum bzw. eine Nut nur in einem der beiden Teile angeordnet ist. Damit ergibt sich dann nach Aushärtung des Klebers 18 eine kraftschlüssige Verbindung.
Wenn der Kleber genügend flüssig ist, kann er auch direkt in die Gewindeverbindung zwischen der Stellschraube 13 und dem Lenkungsgehäuse 2 eingebracht werden (siehe Bezugszeichen 18'). Auf diese Weise könnte dann der Kleber 18' auch gleichzeitig eine Abdichtfunktion über-nehmen, wodurch ein sonst üblicher O-Ring eingespart werden könnte.
Nachfolgend wird die Montage beschrieben.
Nach dem Zusammenbau der Zahnstangenlenkung 1 wird das Druckstück 10 in die Gehäusebohrung 9 eingebracht. Anschließend wird die Feder 12 eingesetzt und die Stellschraube 13 in die Gehäusebohrung 9 eingeschraubt. Dabei wird durch ein entsprechendes Einschrauben der Stellschraube 13 ein bestimmtes Spiel zwischen der Zahnstange 3 und dem Ritzel 6 eingestellt. Nach Einstellung des Spieles zwischen der Zahnstange 3 und dem Ritzel 6 ergibt sich somit eine bestimmte relative Position zwischen der Stellschraube 13 und dem Lenkungsgehäuse. Abschließend wird in den Hohlraum 17 oder direkt in die Gewindeverbindung der Kleber 18 eingebracht, welcher ein- oder zweikomponentiger Klebstoff sein kann. Die Einstellung der Stellschraube 13 ist anschließend durch ein Fixieren der Stellschraube 13 in ihrer Position zu sichern.
Hierzu wird nun der Kleber 18 bzw. 18' ausgehärtet. Dies erfolgt durch ein Hochfrequenzfeld, dem der Klebstoff, der ein Pulver aus superparamagnetischen Partikeln aufweist, welche aus Eisenoxid bestehen, das in Nanopartikel aus Siliziumdioxid eingebettet ist, ausgesetzt wird.
Nach dem Aushärten des Klebers liegt somit eine feste Verbindung zwischen der Stellschraube 13 und dem Lenkungsgehäuse 2 vor, womit die vorher vorgenommene Einstellung erhalten bleibt.
Falls zu Reparaturzwecken die Verbindung wieder gelöst werden soll, ist es lediglich erforderlich wiederum den Kleber 18 bzw. 18' einem Hochfrequenzfeld auszusetzen, wobei in diesem Falle zwar die gleiche Frequenz wie beim Aushärten verwendet werden, aber entsprechend eine höhere Intensität gewählt werden sollte, damit es wiederum zu einer Erweichung des Klebers 18 kommt, wonach sich die gewünschten Bauteile, z. B. zu Reparaturzwecken oder zum Austausch entfernen lassen.
Wie ersichtlich, kann auf diese Weise eine Demontage erreicht werden, und zwar ohne dass irgendwelche Bauteile zerstört werden müssen. Nach einer Reparatur können entsprechend auch wieder verwendbare Teile problemlos eingebaut werden.

1: Zahnstangenlenkung
2: Lenkungsgehäuse
3: Zahnstange
4: Spurstangen
5: Räder
6: Ritzel
7: Lenkspindel
8: Vorrichtung
9: Gehäusebohrung
10: Druckstück
11: Pfeilrichtung
12: Feder
13: Stellschraube
14: Ausnehmung
15: Innengewinde
16: Außengewinde
17: Hohlraum
18, 18': Kleber

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005002606 A1 [0002, 0025]
- DE 10163282 A1 [0003]
- DE 102005005400 A1 [0004]
- DE 102004041697 A1 [0005]
- DE 19717797 A1 [0025]

Claims

Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein mit der Zahnstange in Eingriff stehendes Ritzel, insbesondere bei einer Zahnstangenlenkung für ein Kraftfahrzeug, mit einem in Richtung der Zahnstange belasteten, verschieblich geführten Druckstück, und mit einer auf das Druckstück wirkenden Stellschraube, welche ein Außengewinde aufweist, das in ein Innengewinde einer Gehäusebohrung eines die Zahnstange lagernden Lenkungsgehäuses einschraubbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer kraft- oder formschlüssigen Verbindung zwischen der Stellschraube und dem Lenkungsgehäuse ein Kleber (18, 18') zwischen der Stellschraube (13) und dem Lenkungsgehäuse (2) angeordnet ist, wobei dem Kleber ein Pulver aus superparamagnetischen Partikeln beigemischt ist, das Eisenoxid aufweist, das in Nanopartikel aus Siliziumdioxid eingebettet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber (18, 18') ein ein- oder zweikomponentiger Klebstoff ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber (18) in einem Hohlraum (17) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (17) als wenigstens eine Nut ausgebildet ist, die zwischen der Stellschraube (13) und der Gehäusebohrung (9) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber (18') wenigstens in einem Teil der Gewindeverbindung zwischen der Stellschraube (13) und der Gehäusebohrung (9) eingebracht ist.
Zahnstangenlenkung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer in einem Lenkungsgehäuse (2) verschieblich gelagerten Zahnstange (3), mit einem mit einer Lenkspindel (7) verbundenen, mit der Zahnstange (3) in Eingriff stehenden Ritzel (6) und mit wenigstens einer Vorrichtung (8) zum Andrücken der Zahnstange (3) an das Ritzel (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Verfahren zur Montage einer Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein Ritzel, insbesondere bei einer Zahnstangenlenkung für ein Kraftfahrzeug, wobei in eine Gehäusebohrung eines die Zahnstange lagernden Lenkungsgehäuses ein Druckstück eingebracht wird, und wobei in die Gehäusebohrung eine auf das Druckstück wirkende Stellschraube eingeschraubt und ein Spiel zwischen der Zahnstange und dem Ritzel eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer kraft- oder formschlüssigen Verbindung zwischen der Stellschraube (13) und dem Lenkungsgehäuse (2) zwischen die Stellschraube (13) und dem Lenkungsgehäuse (2) ein Kleber (18, 18') eingebracht wird, dem ein Pulver aus superparamagnetischen Partikeln beigemischt ist, das Eisenoxid aufweist, das in Nanopartikel aus Siliziumdioxid eingebettet ist, wobei zum Aushärten der Kleber (18, 18') einem hochfrequenten Magnetwechselfeld ausgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Kleber (18, 18') in einem Hohlraum (17) zwischen Stellschraube (13) und Gehäusebohrung (9) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (17) als wenigstens eine Nut zwischen die Stellschraube (13) und die Gehäusebohrung (9) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber (18') in die Gewindeverbindung zwischen die Stellschraube (13) und die Gehäusebohrung (9) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Lösen der Klebeverbindung der Kleber (18, 18') einem hochfrequenten Magnetwechselfeld höherer Intensität als zum Aushärten verwendet ausgesetzt wird.