DE102010029603A1

DE102010029603A1 - Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange

Info

Publication number: DE102010029603A1
Application number: DE102010029603A
Authority: DE
Inventors: Helmut Bareis; Joachim Rosenthal
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2011-12-08
Also published as: CN102917938B; US8752445B2; JP2013533149A; US20130091979A1; JP5750157B2; WO2012022310A3; CN102917938A; WO2012022310A2; DE112011104174A5

Abstract

Eine Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein mit der Zahnstange in Eingriff stehendes Ritzel, insbesondere für eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs, ist mit einem in Richtung der Zahnstange durch eine Druckfeder (16) belastbaren, in einem Gehäuse (12) verschiebbar geführten Druckstück (13) und einer Nachstelleinrichtung (14) zum Ausgleichen eines in der Lenkung auftretenden Spiels versehen. Zwischen der Nachstelleinrichtung (14) und dem Druckstück (13) ist eine Federscheibe (22) angeordnet, wobei die Nachstelleinrichtung (14) einen Absatz (24) und das Druckstück (13) eine Ausnehmung (23) oder das Druckstück (13) einen Absatz und die Nachstelleinrichtung (14) eine Ausnehmung (23) im Bereich der Federscheibe (22) aufweist. Die Nachstelleinrichtung (14) weist weiterhin zwei relativ zueinander verdrehbare Stellscheiben (20, 21) auf, welche an Kontaktflächen aneinander anliegen, und die Kontaktflächen weisen mindestens zwei Schrägflächen (18, 19) auf. Die komplette Nachstelleinrichtung (14) ist als Montageeinheit mit Druckstück (13), Federscheibe (22), und Druckfeder (13) unter Verwendung eines Spannstiftes (27) vormontiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein Ritzel nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Aus der EP 0 680 430 B1 ist eine Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein mit der Zahnstange in Eingriff stehendes Ritzel, insbesondere für eine Lenkung eines Kraftfahrzeuges, bekannt, wobei zur Beseitigung bzw. Einstellung des Druckstückspieles durch eine Auswahlmontage von verschiedenen Sicherungsringen mit unterschiedlicher Dicke Bauteiltoleranzen von Ritzel, Zahnstange, Gehäuse und Druckstück beseitigt und ein vorgegebenes Druckstückspiel eingestellt wird. Zumeist wird dabei mit einer Abstufung von 0,05 mm gearbeitet, was bedeutet, dass bei möglichen Toleranzspannen von ca. 0,5 bis 1 mm eine hohe Zahl von verschiedenen entsprechend in ihrer Dicke abgestuften Sicherungsringen notwendig ist. Nachteilig ist weiterhin, dass Nachstellungen im Betrieb aufgrund von Verschleiß und Setzen einzelner Teile nicht ohne weiteres möglich sind.
In der älteren Patentanmeldung DE 10 2008 054 782.4 ist deshalb eine Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange vorgeschlagen worden, bei der vorhandene Toleranzen auf einfache Weise beseitigt und ein vorgegebenes Druckstückspiel eingestellt werden kann.
Zum Toleranzausgleich ist eine Nachstelleinrichtung mit zwei relativ zueinander verdrehbaren Stellscheiben vorgesehen, welche an Kontaktflächen aneinanderliegen, wobei die Kontaktflächen mindestens zwei Schrägflächen aufweisen. Die beiden Stellscheiben sind durch eine dazwischen liegende Drehfeder gegeneinander verspannbar, wodurch Toleranzen der einzelnen Bauteile ausgeglichen werden können.
Die Nachstelleinrichtung weist weiterhin eine Federscheibe auf, die zwischen dem Druckstück und der ersten der beiden dem Druckstück zugewandten Stellscheibe angeordnet ist. Hierzu ist ein Absatz vorgesehen, wobei dieser Absatz im Druckstück oder an der Stellscheibe vorgesehen ist und das jeweils andere Teil eine Ausnehmung aufweist. Der Absatz der Nachstelleinrichtung oder des Druckstückes bildet ein Spiel, das mindestens so groß ist, dass beispielsweise Unebenheiten auf der Verzahnung zwischen einem Ritzel und einer Zahnstange, Unrundheiten des Ritzels oder auch andere Fehler ausgeglichen werden können. Dabei ermöglicht die Ausnehmung im Druckstück oder in der Nachstelleinrichtung der Federscheibe einen Federweg, den diese benötigt, um das vorstehend genannte Spiel auszugleichen.
Bei der älteren Anmeldung ist die Nachstelleinrichtung mit den beiden Stellscheiben und der Drehfeder als Montageeinheit ausgeführt, wobei die beiden Stellscheiben mittels einer Schraube aneinander befestigt und am Verdrehen gehindert werden. Nach der anschließenden Montage der Druckfeder wird die Stellschraube mit einem bestimmten Drehmoment angezogen, so dass das durch den Absatz realisierte Spiel überbrückt wird. Anschließend wird die Stellscheibe wieder um einen bestimmten Winkel geöffnet, wobei der Öffnungswinkel dem durch den Absatz realisierten Spiel entsprechen sollte. Abschließend muss die Stellschraube gegen ein Verdrehen gesichert werden, wie z. B. durch Verstemmen oder Verkleben.
Der vorliegenden Erfindung liegt eine weitere Verbesserung der älteren Anmeldung zugrunde, insbesondere eine einfachere Montage, wobei die Vorteile bezüglich eines vorgegebenen Druckstückspieles und eines Toleranzausgleiches beibehalten sein sollen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Wie ersichtlich ist nunmehr die komplette Nachstelleinrichtung mit Druckstück, Federscheibe und Druckfeder als vormontierte Montageeinheit ausgebildet. Anstelle einer Spannschraube wird hierzu ein Spannstift verwendet, welcher unter Vorspannung auf einer Seite an einem Absatz des Druckstücks und auf der anderen Seite an der von den Schrägflächen abgewandten Rückseite der Stellscheibe anliegt.
Zur Endmontage wird die außerhalb des Lenkgetriebes vormontierte Montageeinheit in eine Gehäusebohrung des Gehäuses geschoben. Anschließend wird die Montageinheit in der Gehäusebohrung gesichert. Dies kann in vorteilhafter Weise durch einen Sicherungsring erfolgen, der in einer Gehäusenut angeordnet sein kann.
Die Verdrehung der beiden Stellscheiben zueinander, um einen Toleranzausgleich zu erreichen, kann durch eine Drehfeder erfolgen, die zwischen den beiden Stellscheiben angeordnet ist.
Zur Vormontage wird der Spannstift durch axial verlaufende Langlöcher in den Stellscheiben geführt und liegt mit einer Erweiterung an seinem vorderen, dem Druckstück zugewandten Ende, an dem Absatz des Druckstückes an. Auf der anderen Seite, an der von den Schrägflächen abgewandten Rückseite der Stellscheibe, liegt er ebenfalls mit einem Absatz unter Vorspannung an.
Um für die vormontierte Montageeinheit eine Vorspannung zu erhalten, können die Langlöcher der Stellscheiben in vorteilhafter Weise um einige Winkelgrade in Umfangsrichtung verdreht zueinander liegen.
Für eine spielfreie Verbindung der Montageeinheit kann der Absatz am Druckstück mit ansteigenden Schrägen versehen sein.
Der Spannstift, durch den die einzelnen Teile der Montageeinheit zusammengehalten werden, wird nach der Endmontage entfernt.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:
1: eine Schnittansicht durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Druckstück und der Nachstelleinrichtung;
2: eine perspektivische Ansicht in einer Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach der 1 ohne Gehäuse.
Die 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Andrücken einer hier nicht dargestellten Zahnstange an ein ebenfalls nicht dargestelltes Ritzel für eine Lenkung eines Kraftfahrzeuges. Eine Einlegefolie 11 liegt zwischen dem Druckstück 13 und der nicht dargestellten Zahnstange benachbart bzw. hinter der von der Zahnstange abgewandten Seite des Druckstückes ist eine Nachstelleinrichtung 14 angeordnet. Zwischen einem Sicherungsring 15 und dem Druckstück 13 ist eine Druckfeder 16 angeordnet, die das Druckstück 13 gegen die nicht dargestellte Zahnstange drückt. Die Nachstelleinrichtung 14 weist zwei Stellscheiben 20 und 21 auf. Zwischen der dem Druckstück 13 zugewandten Stellscheibe 20 und dem Druckstück ist eine Federscheibe 22 angeordnet. Im Druckstück 13 befindet sich eine Ausnehmung 23. Die beiden Stellscheiben 20, 21 liegen an Kontaktflächen aneinander an, die mit Schrägflächen 18, 19 versehen sind (siehe 2).
Damit mit einem einfachen Sicherungsring 15 anstelle der Stellschraube der älteren Anmeldung gearbeitet werden kann, müssen die Bauteiltoleranzen ausgeglichen werden. Dies wird durch die Nachstelleinrichtung 14, die zunächst die Toleranzspanne und anschließend im Betrieb den Verschleiß und Setzen kompensiert, erreicht. Das Druckstückspiel selbst wird mit der Federscheibe 22 und einem Absatz 24 in der Stellscheibe 20 eingestellt.
Die komplette Nachstelleinrichtung 14 ist als Montageeinheit mit dem Druckstück 13, der Federscheibe 22, der Druckfeder 16 und den beiden Stellscheiben 20, 21 zusammen mit einer zwischen den beiden Stellscheiben 20, 21 liegenden Drehfeder 26 durch einen Spannstift 27 außerhalb des Lenkgetriebes vormontiert. Hierzu liegt der Spannstift 27 unter Vorspannung auf einer Seite an einem Absatz 17 des Druckstückes 13 und auf der anderen Seite an der Rückseite der Stellscheibe 21 an, die auf der von Kontaktflächen mit den Schrägflächen 18, 19 der beiden Stellscheiben 20, 21 abgewandten Seite liegt.
Die Drehfeder 26 wird durch die beiden Stellscheiben 20, 21 vorgespannt und in vormontierter Stellung gehalten. Diese vormontierte Stellung der beiden Stellscheiben wird mit einem Zweiflach 28 des Spannstiftes 27 gehalten.
Das vordere Ende des Zweiflaches 28 ist mit einer Durchmesserverringerung und zwei sich daran anschließenden gegenüberliegenden Erweiterungen 29 versehen, die an dem Absatz 17 des Druckstückes 13 anliegen. An einer ringförmigen Ausnehmung 25 liegt der Spannstift über einen weiteren Ringabsatz 30 an der von dem Druckstück 13 abgewandten Stirnseite der Stellscheiben 21 an.
Der Zweiflach 28 des Spannstiftes 27 ist durch in axialer Richtung verlaufende Langlöcher 31 in den Stellscheiben 20, 21 geschoben (siehe 2). Die Langlöcher 31 der beiden Stellscheiben 20, 21 sind um einige Winkelgrade in Umfangsrichtung verdreht zueinander, um eine Vorspannung zu erhalten.
Zur Montage wird die Nachstelleinrichtung mit dem Spannstift 27 in das Druckstück 13 mit montierter Federscheibe 22 und Druckfeder 16 eingefügt und verdreht. Dabei wirkt der Ringabsatz 29 des Spannstiftes 27 wie ein Schlüssel. Da der Absatz 17 in dem Druckstück 13 mit ansteigenden Schrägen versehen ist, kann eine spielfreie Verbindung der Vormontagebaugruppe hergestellt werden.
Die Montageeinheit wird anschließend in eine Bohrung des Gehäuses 12 eingeschoben, wobei die Montageeinheit dann durch den in eine Gehäusenut 32 des Gehäuses 12 eingesetzten Sicherungsring 15 positioniert ist. Anschließend wird der Spannstift 27 durch Drehen und nach außen ziehen entfernt. Auf diese Weise wird das Druckstück 13 aktiviert, wobei über die Drehfeder 26 die beiden Stellscheiben 20, 21 gegeneinander verdreht werden. Aufgrund der beiden Schrägflächen 18, 19 in den Stellscheiben 20, 21 kommt es zu einer axialen Verschiebung und damit zu einem Toleranzausgleich der einzelnen Bauteile.
Die beiden Schrägflächen 18, 19 in den stirnseitigen Kontaktflächen der Stellscheiben 20, 21 sind auf 2 × 180° ausgelegt, damit auch hohe Bauteiltoleranzen und Verschleiß ausgeglichen werden können, zumal ja durch den Sicherungsring 15 im Vergleich zu der Stellschraube in der älteren Anmeldung keine Nachstellung mehr möglich ist.
Durch einen einfachen Verschlussdeckel 33 wird die Vorrichtung nach außen auf der von der Zahnstange abgewandten Seite in der Bohrung des Gehäuses 12 abgeschlossen.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung
11: Einlegefolie
12: Gehäuse
13: Druckstück
14: Nachstelleinrichtung
15: Sicherungsring
16: Druckfeder
17: Absatz
18: Schrägfläche
19: Schrägfläche
20: Stellscheibe
21: Stellscheibe
22: Federscheibe
23: Ausnehmung
24: Absatz
25: Ausnehmung
26: Drehfeder
27: Spannstift
28: Zweiflach
29: Erweiterung des Zweiflaches
30: Ringabsatz
31: Langlöcher
32: Gehäusenut
33: Verschlussdeckel

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

EP 0680430 B1 [0002]
DE 102008054782 [0003]

Claims

Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein mit der Zahnstange in Eingriff stehendes Ritzel, insbesondere für eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs, mit einem in Richtung der Zahnstange durch eine Druckfeder (16) belastbaren, in einem Gehäuse (12) verschiebbar geführten Druckstück (13) und einer Nachstelleinrichtung (14) zum Ausgleichen eines in der Lenkung auftretenden Spiels, wobei zwischen der Nachstelleinrichtung (14) und dem Druckstück (13) eine Federscheibe (22) angeordnet ist, wobei die Nachstelleinrichtung (14) einen Absatz (24) und das Druckstück (13) eine Ausnehmung (23) oder das Druckstück (13) einen Absatz und die Nachstelleinrichtung (14) eine Ausnehmung (23) im Bereich der Federscheibe (22) aufweist und die Nachstelleinrichtung (14) weiterhin zwei relativ zueinander verdrehbare Stellscheiben (20, 21), welche an Kontaktflächen aneinander anliegen, aufweist und die Kontaktflächen mindestens zwei Schrägflächen (18, 19) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die komplette Nachstelleinrichtung (14) als Montageeinheit mit Druckstück (13), Federscheibe (22), Druckfeder (16) unter Verwendung eines Spannstiftes (27) vormontiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannstift (27) unter Vorspannung auf einer Seite an dem Druckstück (13) und auf der anderen Seite an der von den Schrägflächen (18, 19) abgewandten Rückseite der Stellscheibe (21) anliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannstift (27) an einem Absatz (17) des Druckstückes (13) anliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Stellscheiben (20, 21) eine Drehfeder (26) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannstift (27) durch axial verlaufende Langlöcher (31) in den Stellscheiben (20, 21) geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Langlöcher (31) in den Stellscheiben (20, 21) um einige Winkelgrade in Umfangsrichtung verdreht zueinander liegen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in eine Gehäusebohrung des Gehäuses (12) eingeschobene Montageeinheit, auf der von der Zahnstange abgewandten Seite durch einen Sicherungsring (15) gehalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (15) in einer Gehäusenut (32) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägflächen (18, 19) sich jeweils über 180° erstrecken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Absatz (17) am Druckstück (13) für eine spielfreie Verbindung der Montageeinheit mit ansteigenden Schrägen versehen ist.