DE102008050093A1 - Anschlagdämpfer für eine Zahnstangenlenkung - Google Patents

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Alexander Kiforiuk
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ThyssenKrupp Presta AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00Steering gears
    • B62D3/02Steering gears mechanical
    • B62D3/12Steering gears mechanical of rack-and-pinion type

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Anschlagdämpfer für eine Zahnstange (2) einer elektromechanischen Servolenkung, mit einem rotationssymmetrischen Grundkörper (10), der wenigstens einen radial nach innen weisenden Bund (11) und wenigstens einen radial innen an diesen Bund anschließenden hülsenförmigen Abschnitt (12, 14) aufweist, wobei ein Dämpfer (15) an dem Bund (11) angeordnet ist, wobei der Grundkörper (10) einen die Zahnstange (2) umgebenen Endabschnitt (14) aufweist, der der äußeren Oberfläche der Zahnstange zugewandt und als Gleitlager ausgebildet ist.

Description

  • Zahnstangenlenkungen sind heute die bei PKW nahezu ausschließlich eingesetzte Bauart von Lenkgetrieben. Bei diesen Lenkungen ist ein quer zur Fahrtrichtung vorgesehenes Lenkungsgehäuse in der Nähe der Vorderachse angeordnet. Eine Zahnstange ist in dem Lenkungsgehäuse axial verschieblich gelagert. An den freien Enden der Zahnstange sind Spurstangenköpfe angeordnet, die die mit den gelenkten Rädern verbundenen Spurstangen tragen. Der Bewegungsbereich der Zahnstange in dem Lenkungsgehäuse ist im Allgemeinen durch den Anschlag des Spurstangenkopfes an das Lenkungsgehäuse begrenzt. Im Bereich dieses Anschlags ist ein Anschlagsdämpfer vorgesehen, der den Anschlag mechanisch dämpft und dadurch Verformungen, Beschädigungen und übermäßige Geräuschentwicklung verhindert. Zusätzlich ist die Zahnstange in Gleitlagern gelagert. Eine solche Lenkung zeigt die DE 10 2007 057 391 A1 .
  • Während bei hydraulisch unterstützten Servolenkungen die Lagerung im Bereich der Abdichtung der hydraulischen Arbeitsräume erfolgen kann und hier deshalb keine zusätzlichen Bauelemente erforderlich sind, ist bei Servolenkungen mit elektrischem An trieb eine solche Abdichtung prinzipiell nicht erforderlich. Das freie Ende der Zahnstange kann zur Abstützung im Bereich des Anschlagdämpfers beispielsweise durch ein Gleitlager im Lenkungsgehäuse gelagert werden, welches speziell zu diesem Zweck dort vorgesehen ist.
  • Es handelt sich also bei dem Gleitlager und dem Anschlagdämpfer um zwei separate Bauteile mit unterschiedlichen Funktionen. Beide Bauteile beanspruchen Bauraum und verursachen bei der Herstellung und der Montage separate Kosten.
  • Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Funktion dieser beiden Bauteile in einer Komponente zusammenzufassen. Diese Aufgabe wird von einem Anschlagdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Weil der Anschlagdämpfer einen als Gleitlager ausgebildeten, die Zahnstange umgebenen Bereich aufweist, in dem er an der Zahnstange anliegt, und weil der Bereich vorzugsweise mit einer reibungsmindernden Beschichtung oder einer Lagerbuchse versehen ist, kann dieser Bereich die Zahnstange lagern und führen. Bei einem Anschlag des Spurstangenkopfes an den Anschlagdämpfer wird dieser Bereich nur in Axialrichtung der Zahnstange bewegt, so dass die Führungsfunktion nicht beeinträchtigt ist.
  • Wenn der Anschlagdämpfer eine metallische Hülse aufweist, die in einen runden Gehäuseabschnitt des Lenkungsgehäuses einsetzbar ist, kann der Anschlagdämpfer besonders einfach gefertigt werden. Wenn weiter sich der Durchmesser des Anschlagdämpfers stufenweise unter Ausbildung wenigstens eines ringförmigen Bundes auf den Außendurchmesser der Zahnstange zu verringert, kann der Bund mit einem Dämpfungsglied versehen werden, beispielsweise mit einem umlaufenden Elastomerdämpfer, so dass der Anschlagdämpfer einteilig ist. Weiter kann ein an einen Bund anschließender rohrförmiger Bereich das Gleitlager bilden oder tragen.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1: Den Endbereich einer Zahnstangenlenkung mit einen elektromechanischen Servoantrieb in einem Längsschnitt; sowie
  • 2: einen Schnitt durch den Bereich des Anschlagdämpfers in einer vergrößerten Darstellung.
  • Die 1 zeigt in einem Längsschnitt den Endbereich eines Lenkungsgehäuses 1, in dem eine Zahnstange 2 längsverschieblich gelagert ist. Die Zahnstange 2 trägt an ihrem freien Ende 3 eine Spurstangenhalterung 4, die als Kugel-/Pfannengelenk ausgebildet ist. Ein Faltenbalg 5 umgibt diesen Bereich in an sich bekannter Weise, um das Lenkungsgehäuse 1 gegen eindringende Fremdkörper und Wasser zu verschließen.
  • Das Lenkungsgehäuse 1 ist an seinem dargestellten freien Ende im Querschnitt rohrförmig, rund und weist eine zylindrische innere Mantelfläche als Wandung 6 auf. Diese Wandung 6 hat eine lichte Weite, die ausreichend groß ist, um die Spurstangenhalterung 4 aufnehmen zu können. An der Innenseite der Mantelfläche ist eine umlaufende Nut 7 vorgesehen, die einen geringfügig vergrößerten Querschnittsbereich des Lenkungsgehäuses 1 definiert. Unmittelbar an die Nut anschließend ist eine Ringschulter 8 vorgesehen, die im rechten Winkel gegenüber der Wandung 6 nach innen auf die Zahnstange 2 zu verläuft und in einem Abstand von dieser endet. Es ergibt sich ein Zwischenraum zwischen dem Lenkungsgehäuse 1 und der Zahnstange 2.
  • In diesem Bereich ist ein Anschlagdämpfer 9 vorgesehen, der eine tiefgezogene, gestufte Hülse 10 als Grundkörper aufweist. Die Hülse 10 ist an ihrem dem Faltenbalg 5 zugewandten Ende zunächst mit einem Außendurchmesser versehen, der dem Innendurchmesser der Wandung 6 des Lenkungsgehäuses 1 entspricht. Sie verläuft abschnittsweise parallel zu der Wandung 6 und geht dann in einen radial nach innen verlaufenden Bund 11 über. An der Innenseite des Bundes 11 ist wiederum ein hülsenförmiger, in Axialrichtung verlaufender Abschnitt 12 mit relativ kurzer Erstreckung in Axialrichtung angeformt. Hieran schließt wiederum ein radial nach innen weisender Abschnitt 13 an, der schließlich in einem rechten Winkel in einen rohrförmigen Endabschnitt 14 übergeht. Der Endabschnitt 14 ist parallel zu der Zahnstange 2 und zu der Wandung 6 ausgerichtet und im Wesentlichen koaxial zu diesen Bauelementen angeordnet. Im Durchmesser ist der Endbereich 14 so bemessen, dass er innerhalb des Ringbundes 8 in den Zwischenraum zwischen dem Lenkungsgehäuse 1 und der Zahnstange 2 ragt, ohne die Zahnstange 2 zu berühren.
  • Die tiefgezogene Hülse 9 weist also im Wesentlichen eine treppenförmige Querschnittsgestalt auf, die sich von der Faltenbalgseite weg im Durchmesser verkleinert, und sie ist rotationssymmetrisch bezüglich der Mittenachse der Zahnstange.
  • In der Hohlkehle, die zwischen dem Bereich 11 und dem Bereich 12 ausgebildet ist, ist ein Elastomerdämpfer 15 angeordnet. Der Elastomerdämpfer 15 ist auf die metallische Hülse 9 stoffschlüssig aufgebracht. Der Elastomerdämpfer 15 weist einen freien, etwa konisch nach außen weisenden Bereich auf, der in dem Winkel zwischen der umlaufenden Nut 7 und dem Ringbund 8 anliegt. Der Elastomerdämpfer 15 stützt die Hülse 9 in Axialrichtung gegenüber dem Lenkungsgehäuse 1 ab.
  • Der Endbereich 14 trägt schließlich auf seiner Innenseite einen Ring 16, der aus einem reibungsmindernden Material gefertigt ist und der an der Außenseite der Zahnstange 2 anliegt. Der Ring 16 bildet ein Gleitlager für die Zahnstange 2, welches die Zahnstange in Radialrichtung führt und abstützt.
  • Die 2 zeigt die beschriebene Anordnung in einer schematischeren, vergrößerten Darstellung. Gleiche Bauteile tragen gleiche Bezugsziffern.
  • Im Betrieb in einem Kraftfahrzeug wird zum Betätigen der ge lenkten Räder die Zahnstange 2 in Axialrichtung hin und her bewegt, in den Darstellungen gemäß 1 und 2 also parallel zur Zeichenebene nach links und nach rechts. Dabei gleitet die Zahnstange 2 mit ihrer äußeren Umfangsfläche an der inneren Umfangsfläche des Rings 16 mit geringer Reibung. Der Ring 16 stützt die Zahnstange 2 gegenüber Radialbewegungen ab und führt die Zahnstange 2 so. Auf diese Weise werden Radialkräfte, die von der gelenkten Achse über den Spurstangenanschluss 4 in die Zahnstange eingeleitet werden, zumindest nicht ungemindert in ein weiter innerhalb des Lenkungsgehäuses 1 befindliches Getriebe eingeleitet.
  • Wenn die Zahnstange 2 in der Darstellung der 1 an ihren linken Anschlag gefahren wird, schlägt der Spurstangenanschluss 4 an die Hülse 9 an und komprimiert dabei den Anschlagdämpfer 15. Dieser wiederum stützt sich an den Flächen 7 und 8 in dem Lenkungsgehäuse 1 ab. Die Dämpfungswirkung des Anschlagdämpfers 15 vermindert dabei die auftretende mechanische Belastung des Lenkungsgehäuses 1 und die dabei entstehenden Körperschallgeräusche. Aufgrund der Gestaltung gleitet dabei der Bereich 9 der Hülse 10 innerhalb der zylindrischen Bohrung 6 auf den Bund 8 zu. Der Endabschnitt 18 und der Ring 16 können dabei in den Zwischenraum zwischen dem Lenkungsgehäuse 1 und der Zahnstange 2 weiter eintreten, ohne dass hier eine nachteilige Wirkung entsteht.
  • Im Ergebnis wird mit der beschriebenen Anordnung ein Anschlagdämpfer für eine elektromechanische Servolenkung von der Bauart einer Zahnstangenlenkung geschaffen, der nicht nur beim Kontakt des Spurstangenanschlusses 4 mit dem inneren Anschlag die mechanischen Kräfte dämpft, sondern der gleichzeitig die Funktion der Führung im Bereich des Rings 16 übernimmt und damit Belastungen auf das Getriebe der Servolenkung und die dabei entstehenden Geräusche vermindert. Kostenvorteile ergeben sich, weil das gesamte den Dämpfer und die Lagerung darstellende Bauteil einteilig ist und in einem Montagevorgang montiert werden kann. Schließlich ist die genannte Anordnung ge genüber einem separaten Anschlagdämpfer mit axial beabstandetem, im Lenkungsgehäuse selbst angeordnetem Gleitlager deutlich kompakter auszuführen.
  • 1
    Lenkungsgehäuse
    2
    Zahnstange
    3
    freies Ende
    4
    Spurstangenhalterung
    5
    Faltenbalg
    6
    innere Mantelfläche
    7
    Nut
    8
    Ringschulter
    9
    Anschlagdämpfer
    10
    Hülse
    11
    Bund
    12
    Hülsenförmiger Abschnitt
    13
    Abschnitt
    14
    Endabschnitt
    15
    Elastomerdämpfer
    16
    Ring
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102007057391 A1 [0001]

Claims (6)

  1. Anschlagdämpfer für eine Zahnstange (2) einer Zahnstangenlenkung, insbesondere einer elektromechanischen Servolenkung, mit einem rotationssymmetrischen Grundkörper (10), der wenigstens einen radial nach innen weisenden Bund (11) und wenigstens einen radial innen an diesen Bund anschließenden hülsenförmigen Abschnitt (12, 14) aufweist, wobei ein Dämpfer (15) an dem Bund (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (10) einen die Zahnstange (2) umgebenen Endabschnitt (14) aufweist, der der äußeren Oberfläche der Zahnstange zugewandt und als Gleitlager ausgebildet ist.
  2. Anschlagdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (14) mit einer reibungsmindernden Beschichtung oder einer Lagerbuchse versehen ist.
  3. Anschlagdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundkörper eine metallische Hülse (10) vorgesehen ist, die in einen runden Gehäuseabschnitt des Lenkungsgehäuses einsetzbar ist.
  4. Anschlagdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Durchmesser der Hülse (10) stufenweise unter Ausbildung wenigstens eines ringförmigen Bundes (11, 13) auf den Au ßendurchmesser der Zahnstange (2) zu verringert.
  5. Anschlagdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein an einen Bund (11, 13) anschließender rohrförmiger Bereich das Gleitlager bildet oder trägt.
  6. Anschlagdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager zumindest abschnittsweise in einen Spalt zwischen dem Lenkungsgehäuse (1) und der Zahnstange (2) ragt, ohne das Lenkungsgehäuse (1) zu berühren.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2842834A1 (de) * 2013-08-28 2015-03-04 Jtekt Corporation Zahnstangentragstruktur

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DE102007057391A1 (de) 2006-12-01 2008-06-05 Zf Lenksysteme Gmbh Zahnstangen-Hilfskraftlenkung

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