DE102010039202A1

DE102010039202A1 - Rack and pinion steering for electrical steering system, particularly for motor vehicles, has rack which stands in interference with pinion and unit that is provided for pressing rack at pinion

Info

Publication number: DE102010039202A1
Application number: DE102010039202A
Authority: DE
Inventors: Helmut Knödler; Horst Hoffmann
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2012-02-16

Abstract

The rack and pinion steering has a rack (3) which stands in interference with a pinion (1) and a unit (4) that is provided for pressing the rack at the pinion. The unit has a pressure piece (7) and a pressure piece spring. The unit has a housing part (5), in which a piston (6) is displaceably guided. The piston is loaded towards the rack. A threaded element (11) is coupled with the pressure piece by a threaded connection (12) which is non-rotatable by axial force.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnstangenlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Zahnstange, welche mit einem Ritzel in Eingriff steht gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a rack and pinion steering, in particular for motor vehicles, with a toothed rack, which engages with a pinion according to the preamble of claim 1.

Eine gattungsgemäße Hilfskraftlenkung ist aus der DE 10 2008 041 068 A1 bekannt.A generic power steering is from the DE 10 2008 041 068 A1 known.

Zahnstangenlenkungen weisen üblicherweise ein Lenkgehäuse auf, in dem eine Zahnstange längsverschieblich gelagert ist. Ein in dem Lenkgehäuse drehbar gelagertes Ritzel greift dabei in die Verzahnung der Zahnstange ein und bewirkt bei Drehung der mit dem Ritzel drehfest verbundenen Lenksäule die seitliche Verlagerung der Zahnstange, was wiederum über Spurstangen und Achsschenkel zu einer Verschwenkung der gelenkten Räder des Kraftfahrzeugs und damit zu der vom Fahrer gewünschten Richtungsänderung des Kraftfahrzeugs führt.Rack and pinion steering systems usually have a steering housing, in which a rack is mounted longitudinally displaceable. A rotatably mounted in the steering housing pinion engages in the toothing of the rack and causes upon rotation of the rotatably connected to the pinion steering column, the lateral displacement of the rack, which in turn about tie rods and stub axles to pivot the steered wheels of the motor vehicle and thus to the the driver wishes to change the direction of the motor vehicle.

Der Eingriff des Ritzels in die Zahnstange wird durch den Einsatz eines Druckstücks spielfrei gehalten.The engagement of the pinion in the rack is kept free of play by the use of a pressure piece.

Die bekannten Druckstücke werden mittels Federkraft an die Zahnstange angelenkt. Eine hohe Federkraft und ein kleines Druckstückspiel verhindern das sogenannte Klappern der Zahnstange. Die Zahnstangenführung hat unter allen Fahrbedingungen stets Kontakt mit der zugehörigen Ritzelverzahnung. Andererseits bedingt eine hohe Federkraft auch eine hohe Durchzugskraft der Zahnstange entlang der Zahnstangenachse, wodurch Feinfühligkeit und Rückstellverhalten des Lenksystems negativ beeinflusst werden.The known pressure pieces are articulated by spring force to the rack. A high spring force and a small pressure piece play prevent the so-called rattle of the rack. The rack guide always has contact with the associated pinion toothing under all driving conditions. On the other hand, a high spring force also causes a high pulling force of the rack along the rack axis, whereby the sensitivity and restoring behavior of the steering system are adversely affected.

Eine geringe Federkraft verstärkt die Klapperneigung und senkt die Durchzugskraft der Zahnstange. Feinfühligkeit und Rückstellverhalten des Lenksystems werden dadurch positiv beeinflusst, Klappergeräusche und Stößigkeit nehmen jedoch zu. Zur Optimierung einer Hilfskraftlenkung ist es daher notwendig, dass für die Größe der Federkraft ein Kompromiss zwischen Feinfühligkeit und Rückstellverhalten auf der einen Seite und Klappergeräuschen und Stößigkeiten auf der anderen Seite gefunden wird.A small spring force reinforces the Klappedrive and lowers the pulling force of the rack. Sensitivity and restoring behavior of the steering system are thereby positively influenced, but rattling and bumpiness increase. To optimize a power steering system, it is therefore necessary for the size of the spring force a compromise between sensitivity and restoring behavior on the one hand and rattling noises and bumps on the other side is found.

Im Laufe des Betriebs kann es sowohl zwischen dem Ritzel und der Zahnstange als auch zwischen der Zahnstange und dem Druckstück zu Verschleiß und somit zu einem erhöhten Druckstückspiel kommen. Bei einem erhöhten Druckstückspiel nehmen Klappergeräusche und Stößigkeit zu. Die Verschlechterung der Kraftübertragung zwischen Ritzel und Zahnstange wirkt sich negativ auf die Feinfühligkeit und das Rückstellverhalten des Lenksystems aus. Im Rahmen von Service- oder Reparaturarbeiten kann bzw. muss dieser Verschleiß dann aufwändig nachjustiert werden.In the course of operation, both between the pinion and the rack and between the rack and the pressure piece to wear and thus increased pressure pad play come. With increased pressure piece play, rattling noises and bumps increase. The deterioration of the power transmission between pinion and rack has a negative effect on the sensitivity and the restoring behavior of the steering system. As part of service or repair work, this wear can or must be re-adjusted laboriously.

Aus der DE 17 80 354 C3 und der DE 10 2009 007 351 A1 sind selbstnachstellende Druckstücke bekannt, welche die vorgenannten Service- oder Reparaturarbeiten vermeiden sollen. Hierzu wird vorgeschlagen, dass eine Feder über eine Schräge ein Keilelement gegen das Druckstück drückt und dadurch der Druckstückverschleiß ausgeglichen wird.From the DE 17 80 354 C3 and the DE 10 2009 007 351 A1 self-adjusting pressure pieces are known, which should avoid the aforementioned service or repair work. For this purpose, it is proposed that a spring presses a wedge element against the pressure piece via a bevel, thereby compensating for the pressure piece wear.

Durch die Nachstellung über eine Schräge und ein Keilelement wird das Druckstück bei Verschleiß zwar nachgeführt, von Nachteil dabei ist jedoch, dass durch die Selbsthemmung des Keilelements eine Bewegung des Druckstücks entgegen der Nachstellrichtung nicht möglich ist. Das bedeutet, dass kein Druckstückspiel vorhanden ist und die Zahnstange bei Bedarf nicht ausweichen kann und somit eine unzulässig hohe Zahnstangenreibung entsteht.By adjusting using a bevel and a wedge element, the pressure piece is tracked in case of wear, it is disadvantageous that a movement of the pressure element against the readjustment is not possible by the self-locking of the wedge element. This means that there is no pressure piece play and that the rack can not escape if necessary, resulting in an inadmissibly high rack friction.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zahnstangenlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge zu schaffen, bei der das Druckstück sich im Falle eines Verschleißes selbst nachstellt und bei dem auch im Falle einer Selbstnachstellung ein möglichst optimales Druckstückspiel vorhanden ist.The present invention is therefore an object of the invention to provide a rack and pinion steering, especially for motor vehicles, in which the pressure piece itself adjusts in the event of wear and in which even in the case of a self-adjustment the most optimal pressure piece clearance is available.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Einrichtung zum Andrücken der Zahnstange an das Ritzel

a) ein Gehäuseteil aufweist, in welchem ein durch die Druckstückfeder in Richtung auf die Zahnstange belasteter Kolben verschieblich geführt ist;
b) ein Gewindeelement aufweist, welches mit dem Druckstück mittels einer durch Axialkraft nicht drehbaren ersten Gewindeverbindung gekoppelt ist und das mittels einer zweiten durch Axialkraft drehbaren Gewindeverbindung mit einer Mutter verbunden ist, wobei wenigstens ein Abschnitt des Außenumfangs der Mutter mit einem Abschnitt einer Innenbohrung des Kolbens eine Kupplung ausbildet, wobei der Abschnitt des Kolbens eine Bewegung der Mutter relativ zu dem Kolben in eine von der Zahnstange abgewandte Richtung begrenzt;
c) eine Nachstellfeder aufweist, welche zwischen dem Druckstück und dem Kolben angeordnet ist und das Druckstück in Richtung auf die Zahnstange mit einer Federkraft belastet; und
d) einen Anschlag aufweist, welcher den Weg der Mutter in Richtung auf die Zahnstange begrenzt.

According to the invention this object is achieved in that the means for pressing the rack to the pinion

a) has a housing part, in which a loaded by the pressure piece spring in the direction of the rack piston is guided displaceably;
b) has a threaded member which is coupled to the pressure piece by means of a first non-rotatable by axial force first threaded connection and which is connected by means of a second rotatable by axial force threaded connection with a nut, wherein at least a portion of the outer circumference of the nut with a portion of an inner bore of the piston forming a coupling, wherein the portion of the piston limits movement of the nut relative to the piston in a direction away from the rack;
c) has an adjusting spring, which is arranged between the pressure piece and the piston and the pressure piece in the direction of the rack loaded with a spring force; and
d) has a stop which limits the path of the nut in the direction of the rack.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Andrücken der Zahnstange ermöglicht es, dass sich das Druckstück im Falle von Verschleiß selbst nachstellt, wobei auch nach der Nachstellung das ursprünglich vorgesehene Druckstückspiel erhalten bleibt. Die aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannten Lösungen haben diesbezüglich den Nachteil aufgewiesen, dass das ursprünglich eingestellte Druckstückspiel durch die Nachstellung verändert wurde und somit nicht mehr optimal war. Durch die erfindungsgemäße Lösung werden die Funktionen ”Nachstellung des Druckstücks” und ”Druckstückspiel” vorteilhaft voneinander getrennt.The device according to the invention for pressing the rack allows the pressure piece itself adjusts itself in the event of wear, even after the adjustment of the original provided pressure piece play is maintained. The solutions known from the general state of the art have shown in this respect the disadvantage that the originally set pressure piece clearance was changed by the adjustment and thus was no longer optimal. By the solution according to the invention, the functions "adjustment of the pressure piece" and "pressure piece clearance" are advantageously separated from each other.

Das Druckstückspiel kann vorzugsweise dadurch bereitgestellt werden, dass der in dem Gehäuseteil verschieblich geführte Kolben durch die Druckstückfeder in Richtung auf die Zahnstange belastet ist. Das Gehäuseteil kann dabei vorzugsweise in einem Stutzen des Lenkgehäuses eingesetzt oder anderweitig, vorzugsweise an dem Lenkgehäuse, so befestigt sein, dass das Druckstück auf die Zahnstange einwirken kann.The pressure piece play can preferably be provided by the fact that the displaceably guided piston in the housing part is loaded by the pressure piece spring in the direction of the rack. The housing part may preferably be inserted in a neck of the steering housing or otherwise, preferably on the steering housing, be secured so that the pressure piece can act on the rack.

Von Vorteil ist es, wenn eine Anlage vorgesehen ist, gegen die die Druckstückfeder den Kolben drückt, wobei, wenn der Kolben an der Anlage anliegt, zwischen dem Gehäuseteil und dem Kolben ein Druckstückspiel vorhanden ist, welches eine Bewegung des Kolbens in eine von der Zahnstange abgewandte Richtung ermöglicht.It is advantageous if a system is provided, against which the pressure piece spring presses the piston, wherein when the piston rests against the system, between the housing part and the piston a pressure piece clearance is present, which is a movement of the piston in one of the rack opposite direction allows.

Durch die Anlage, gegen die die Druckstückfeder den Kolben drückt, wird eine definierte Positionierung des Kolbens und somit ein definiertes Druckstückspiel vorgegeben. Wird die Zahnstange nun beispielsweise aufgrund von Spurstangenkräften in Richtung auf das Druckstück bewegt, so ermöglicht das Druckstückspiel zwischen dem Kolben und dem Gehäuseteil eine definierte Bewegung des Druckstücks.By the plant, against which the pressure spring presses the plunger, a defined positioning of the piston and thus a defined pressure piece clearance is specified. If the rack is now moved, for example due to tie rod forces in the direction of the pressure piece, so allows the pressure piece clearance between the piston and the housing part a defined movement of the pressure piece.

Die Anlage gegen die die Druckstückfeder den Kolben drückt kann vorzugsweise mit dem Gehäuseteil oder dem Lenkgehäuse verbunden oder aus diesem ausgeformt sein. Vorzugsweise ist die Anlage ringförmig ausgebildet und mit dem Gehäuseteil verschweißt und/oder verklebt und/oder formschlüssig verbunden z. B. in eine Ringnut eingesetzt.The system against which the pressure piece spring presses the piston can preferably be connected to the housing part or the steering housing or be formed from this. Preferably, the system is annular and welded to the housing part and / or glued and / or positively connected z. B. used in an annular groove.

In einer durch Zahnstangenkräfte unbelasteten Ausgangsposition, insbesondere im Neuzustand der Zahnstangenlenkung, kann vorgesehen sein, dass eine Kupplungsverbindung zwischen der Außenseite der Mutter und der Innenbohrung des Kolbens hergestellt ist und außerdem das Gewindeelement an einem Anschlag des Kolbens anliegt. Bei dem Anschlag kann es sich vorzugsweise um eine Anlagefläche bzw. eine Stirnfläche des Kolbens handelt, welche eine Bewegung des Gewindeelements relativ zu dem Kolben in eine von der Zahnstange abgewandte Richtung begrenzt. Eine Bewegung des Druckstücks in eine von der Zahnstange abgewandte Richtung wird somit direkt auf den Kolben übertragen, so dass sich dieser mit dem Druckstück mitbewegt, soweit dies das Druckstückspiel zwischen dem Kolben und dem Gehäuseteil zulässt.In an unloaded by rack forces starting position, especially in new condition of the rack and pinion steering, it can be provided that a coupling connection between the outside of the nut and the inner bore of the piston is made and also rests the threaded element on a stop of the piston. The stop can preferably be a contact surface or an end face of the piston, which limits movement of the threaded element relative to the piston in a direction away from the rack. A movement of the pressure piece in a direction away from the rack direction is thus transmitted directly to the piston, so that this moves with the pressure piece, as far as this allows the pressure piece clearance between the piston and the housing part.

Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Bewegung des Druckstücks sowohl über die Kupplungsverbindung als auch direkt über das Gewindeelement und die Stirnfläche des Kolbens auf den Kolben übertragen wird. Es ist jedoch auch möglich, dass die Übertragung nur über eine der beiden Kontaktstellen erfolgt. Zur Ausbildung der Kupplung kann der Abschnitt des Außendurchmessers der Mutter vorzugsweise konisch und der Abschnitt der Innenbohrung des Kolbens vorzugsweise kegelig bzw. sich entsprechend verjüngend ausgebildet sein. Es sind jedoch auch andere Gestaltungen denkbar, insbesondere Gestaltungen, die dazu führen, dass sich die Mutter nicht gegenüber dem Kolben verdreht, sobald die Mutter mit einem Abschnitt des Außendurchmessers an einem Abschnitt der Innenbohrung des Kolbens anliegt.It may be provided according to the invention that the movement of the pressure piece is transmitted both via the coupling connection and directly via the threaded element and the end face of the piston to the piston. However, it is also possible that the transmission takes place only via one of the two contact points. To form the coupling, the portion of the outer diameter of the nut may be preferably conical and the portion of the inner bore of the piston may be preferably conical or tapered. However, there are also other designs conceivable, in particular designs that cause the nut does not rotate relative to the piston as soon as the nut rests with a portion of the outer diameter of a portion of the inner bore of the piston.

Insofern sich ein Verschleiß einstellt, wirkt die erfindungsgemäß vorgesehene Nachstellfeder, welche zwischen dem Druckstück und dem Kolben angeordnet ist. Die Nachstellfeder drückt dabei das Druckstück in Richtung auf die Zahnstange. Mit dem Druckstück bewegt sich auch das mittels der ersten Gewindeverbindung mit dem Druckstück gekoppelte Gewindeelement in Richtung auf die Zahnstange. Des weiteren bewegt sich auch die Mutter, die über die zweite Gewindeverbindung des Gewindeelements mit diesem verbunden ist, in Richtung auf die Zahnstange. Die Bewegung der Mutter in Richtung auf die Zahnstange ist jedoch durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Anschlag begrenzt. Wenn die Mutter an dem Anschlag anliegt und sich das Druckstück dann noch weiter in Richtung auf die Zahnstange bewegt, führt dies zu einer Drehbewegung der Mutter auf dem Gewindeelement, da die zweite Gewindeverbindung derart ausgestaltet ist, dass sich diese durch Axialkraft drehen lässt. Die Mutter wird somit auf dem Gewindeelement nach außen, d. h. in Richtung auf das von dem Druckstück abgewandte Ende des Gewindeelements geschraubt. Sobald die Verschleißnachstellung beendet ist und sich das Druckstück beispielsweise bedingt durch Spurstangenkräfte bewegt, bewegt sich auch die Mutter wieder in eine von der Zahnstange abgewandte Richtung, bis die Mutter mit ihrem vorzugsweise konischen Außendurchmesser wieder an der vorzugsweise kegeligen Bohrung des Kolbens anliegt und somit die Kupplungsverbindung geschlossen ist. Eine weitere Bewegung des Druckstücks in eine von der Zahnstange abgewandte Richtung führt dann dazu, dass sich nun das Gewindeelement verdreht, und zwar derart, dass das Gewindeelement aus der Mutter ausgedreht wird, so lange bis das Gewindeelement an dem Anschlag bzw. der Stirnfläche des Kolbens anliegt, wodurch eine Bewegung des Gewindeelements relativ zu dem Kolben beendet ist. Eine weitere Bewegung des Druckstücks führt somit zu einer Bewegung des Kolbens und somit zu einer Bewegung des Kolbens in dem Gehäuseteil unter Überwindung der Federkraft der Druckstückfeder.Insofar as a wear sets, the inventively provided adjusting spring, which is arranged between the pressure piece and the piston acts. The adjusting spring presses the pressure piece in the direction of the rack. With the pressure piece and the coupled by means of the first threaded connection with the pressure element threaded member moves in the direction of the rack. Furthermore, the nut, which is connected via the second threaded connection of the threaded element with this, moves in the direction of the rack. However, the movement of the nut in the direction of the rack is limited by the stop provided according to the invention. If the nut rests against the stop and then the pressure piece moves even further towards the rack, this leads to a rotational movement of the nut on the threaded element, since the second threaded connection is designed such that it can be rotated by axial force. The nut is thus screwed on the threaded element to the outside, ie in the direction of the end facing away from the pressure piece of the threaded element. Once the wear adjustment is completed and the pressure piece moves, for example due to tie rod forces, the mother moves back in a direction away from the rack until the mother again rests with its preferably conical outer diameter of the preferably tapered bore of the piston and thus the coupling connection closed is. Further movement of the pressure piece in a direction away from the rack direction then causes the threaded element now rotates, in such a way that the threaded element is rotated out of the nut until the threaded element on the stop or the end face of the piston is applied, whereby a movement of the threaded member relative to the piston finished. Further movement of the pressure piece thus leads to a movement of the piston and thus to a movement of the piston in the housing part, overcoming the spring force of the pressure piece spring.

Das Druckstückspiel ist durch die Verschleißnachstellung unverändert geblieben und somit weiterhin optimal.The pressure piece clearance has remained unchanged due to the wear adjustment and thus continues to be optimal.

Von Vorteil ist es, wenn das Druckstück eine sich in Axialrichtung erstreckende Gewindebohrung zur Aufnahme des Gewindeelements aufweist. Die Gewindebohrung verläuft dabei vorzugsweise entlang der Achse des Druckstücks.It is advantageous if the pressure piece has an axially extending threaded bore for receiving the threaded element. The threaded bore preferably runs along the axis of the pressure piece.

Von Vorteil ist es, wenn sich die Nachstellfeder auf dem Anschlag abstützt, welcher den Weg der Mutter in Richtung auf die Zahnstange begrenzt. Ferner ist es von Vorteil, wenn der Anschlag mit seiner von der Nachstellfeder abgewandten Stirnseite an einem Absatz des Kolbens anliegt. Diese Ausgestaltung hat sich besonders bewährt, um einen konstruktiv einfachen Aufbau realisieren zu können.It is advantageous if the adjusting spring is supported on the stop, which limits the path of the nut in the direction of the rack. Furthermore, it is advantageous if the stop rests with its side facing away from the adjusting spring end face on a shoulder of the piston. This embodiment has proven particularly useful in order to realize a structurally simple structure.

Der Anschlag kann vorzugsweise als Anschlagring ausgebildet sein. Der Anschlagring kann in dem Kolben fixiert sein. Von Vorteil ist es jedoch, wenn der Anschlagring lediglich eingelegt ist. Aufgrund der Belastung mit der Federkraft der Nachstellfeder verbleibt dieser in der vorgesehenen Position. Eine Ausbildung der Innenbohrung des Kolbens mit einem Absatz, der als Anlage für den Anschlagring dient, hat sich hierzu als besonders geeignet herausgestellt.The stop may preferably be formed as a stop ring. The stop ring may be fixed in the piston. It is advantageous, however, if the stop ring is only inserted. Due to the load with the spring force of the adjusting spring this remains in the intended position. A design of the inner bore of the piston with a shoulder which serves as an abutment for the stop ring has been found to be particularly suitable for this purpose.

Von Vorteil ist es ferner, wenn das Druckstück an seinem von der Zahnstange abgewandten Ende eine Erweiterung aufweist, wobei die Nachstellfeder auf die vorzugsweise zylindrische bzw. stutzenartige Erweiterung aufgesteckt ist, so dass die Nachstellfeder wenigstens über ein Teilstück von der Erweiterung geführt ist. Dies hat sich als besonders geeignet zur Montage und zur Führung der Nachstellfeder herausgestellt.It is also advantageous if the pressure piece has an extension at its end facing away from the rack, wherein the adjusting spring is attached to the preferably cylindrical or nozzle-like extension, so that the adjusting spring is guided over at least a portion of the extension. This has proven to be particularly suitable for mounting and guiding the adjusting spring.

Von Vorteil ist es ferner, wenn der Kolben eine derartige axiale Länge aufweist, dass innerhalb des Kolbens auch das Druckstück aufgenommen ist. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. Das Druckstück kann beispielsweise auch von dem Gehäuseteil aufgenommen werden. Die Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen Losung ist hiervon unabhängig.It is also advantageous if the piston has such an axial length, that within the piston and the pressure piece is received. However, this is not absolutely necessary. The pressure piece can for example also be received by the housing part. The functionality of the solution according to the invention is independent of this.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Anschlag, welcher den Weg der Mutter in Richtung auf die Zahnstange begrenzt, und der Mutter eine Feder, vorzugsweise eine Tellerfeder, vorgesehen ist. Die Kupplung zwischen der Mutter und der Innenbohrung des Kolbens wird somit durch die Feder, vorzugsweise die Tellerfeder, hergestellt bzw. unterstützt.According to the invention it can be provided that between the stop, which limits the path of the nut in the direction of the rack, and the mother a spring, preferably a plate spring, is provided. The coupling between the nut and the inner bore of the piston is thus produced or supported by the spring, preferably the disc spring.

Für die erfindungsgemäß vorgesehenen selbständige Nachstellung des Druckstücks ist die Drehbewegung der Mutter auf dem Gewindeelement wesentlich. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Drehbewegung der Mutter erst dann einsetzt, wenn sich die Mutter von der Kupplungsverbindung ein definiertes Wegstück in Richtung auf die Zahnstange bewegt hat. Dieses Wegstück definiert, ab wann eine Verschleißnachstellung erfolgt. Die Bereitstellung dieses Wegstücks, lässt sich durch verschiedene technische Ausgestaltungen erreichen, die auch in Kombination eingesetzt werden können.For the inventively provided independent adjustment of the pressure piece, the rotational movement of the nut on the threaded element is essential. It is advantageous if the rotational movement of the nut only starts when the mother has moved from the coupling connection a defined path in the direction of the rack. This distance defines when a wear adjustment takes place. The provision of this section, can be achieved by various technical configurations, which can also be used in combination.

In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist der Anschlag, welcher den Weg der Mutter in Richtung auf die Zahnstange begrenzt, derart angeordnet, dass der Anschlag einen Abstand zu der Mutter aufweist, wenn die Mutter unter Herstellung der Kupplungsverbindung an der Innenbohrung des Kolbens anliegt. Dadurch wird erreicht, dass die Mutter – ohne Durchführung einer Drehbewegung – zunächst den Abstand überwinden muss, wenn sich das Druckstück und mit ihr die Mutter, in Richtung auf die Zahnstange bewegt. Erst wenn die Mutter nach Überwindung des Abstands an dem Anschlag anliegt und dieser eine Axialkraft auf die Mutter ausübt, setzt eine Drehbewegung der Mutter ein.In a possible embodiment of the invention, the stop, which limits the path of the nut in the direction of the rack, arranged such that the stop has a distance from the nut when the nut rests against the inner bore of the piston to produce the coupling connection. This ensures that the mother - without performing a rotary motion - must first overcome the distance when the pressure piece and with it the mother, moves in the direction of the rack. Only when the mother abuts after overcoming the distance to the stop and this exerts an axial force on the nut, begins a rotational movement of the nut.

Alternativ oder ergänzend dazu kann jedoch auch ein Flankenspiel in der ersten Gewindeverbindung, d. h. der Gewindeverbindung zwischen der Mutter und dem Gewindeelement, vorgesehen sein. Das Flankenspiel kann dabei mindestens 0,1 mm, vorzugsweise 0,1 mm bis 1 mm, besonders bevorzugt 0,2 mm bis 0,5 mm, betragen. Dabei kann vorgesehen sein, dass sich die Mutter zunächst innerhalb des vorhandenen Flankenspiels – ohne Drehbewegung – in Richtung auf die Zahnstange bewegt. Erst wenn durch die Bewegung der Mutter das Flankenspiel aufgebraucht ist, kann sich eine Drehbewegung der Mutter einstellen. Diese Ausgestaltung bietet sich besonders in Kombination mit der Feder bzw. der Tellerfeder zwischen dem Anschlag und der Mutter an. Von Vorteil ist es dabei, wenn die Drehbewegung der Mutter beginnt, sobald das Flankenspiel aufgebraucht ist.Alternatively or additionally, however, also a backlash in the first threaded connection, d. H. the threaded connection between the nut and the threaded element, be provided. The backlash can be at least 0.1 mm, preferably 0.1 mm to 1 mm, particularly preferably 0.2 mm to 0.5 mm. It can be provided that the mother moves first within the existing backlash - without rotation - in the direction of the rack. Only when the backlash is exhausted due to the movement of the nut can the nut turn. This embodiment is particularly suitable in combination with the spring or the plate spring between the stop and the mother. It is advantageous if the rotational movement of the nut begins as soon as the backlash is used up.

Die Erfindung eignet sich nicht nur für Zahnstangenlenkungen, sondern auch für andere Lenkungen, die einen Verzahnungseingriff zwischen einem Ritzel und einem zahnstangenähnlichen Gegenelement erforderlich machen, beispielsweise einem Schneckengetriebe oder einem Schraubradgetriebe.The invention is suitable not only for rack and pinion steering, but also for other steering systems that require a meshing engagement between a pinion and a rack-like counter element, such as a worm gear or a Schraubradgetriebe.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen, die über eine Zahnstangenlenkung verfügen. Es ist dabei unerheblich, wie die Drehbewegung auf das mit der Zahnstange in Eingriff stehende Ritzel aufgebracht wird.The invention is particularly suitable for power steering systems of motor vehicles, which have a rack and pinion steering. It is included irrelevant how the rotational movement is applied to the meshing with the rack pinion.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren abhängigen Ansprüchen.Advantageous embodiments and developments of the invention will become apparent from the other dependent claims.

Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung prinzipmäßig dargestellt.Below, two embodiments of the invention are shown in principle.

Es zeigt:It shows:

1 einen Längsschnitt eines elektrischen Lenksystems entlang einer Ritzelachse in einer ersten Ausführungsform; und 1 a longitudinal section of an electric steering system along a pinion axis in a first embodiment; and

2 einen Längsschnitt eines elektrischen Lenksystems entlang einer Ritzelachse in einer zweiten Ausführungsform. 2 a longitudinal section of an electric steering system along a pinion axis in a second embodiment.

Sowohl Hilfskraftlenkungen als auch Zahnstangenlenkungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt, weshalb nachfolgend nur auf die für die Erfindung wesentlichen Merkmale näher eingegangen wird.Both power steering systems and rack-and-pinion steering systems, in particular for motor vehicles, are well known from the general state of the art, for which reason only the features essential to the invention will be discussed in more detail below.

1 zeigt eine Zahnstangenlenkung beispielsweise eines elektrischen Lenksystems, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Wie sich aus 1 ergibt, ist ein Ritzel 1, welches auch als Antriebsritzel bezeichnet werden kann, drehbar in einem Lenkgehäuse 2 gelagert und steht über eine Zahnstange 3 mit nicht dargestellten lenkbaren Rädern eines Kraftfahrzeugs in Wirkverbindung. Die Zahnstange 3 steht mit dem Ritzel 1 in Eingriff. Vorgesehen ist ferner eine Einrichtung 4 zum Andrücken der Zahnstange 3 an das Ritzel 1. Die Einrichtung 4 ist derart ausgestaltet, dass sich diese verschleißabhängig selbst nachstellt. Die Einrichtung 4 weist hierzu ein Gehäuseteil 5 auf, in welchem ein Kolben 6 und ein Druckstück 7 verschiebbar geführt sind. Das Druckstück 7 kann dabei direkt in dem Gehäuseteil 5 verschiebbar geführt sein. Das Druckstück 7 kann jedoch auch von dem Kolben 6 umfasst werden, d. h. wie in 1 dargestellt innerhalb des Kolbens 6 verschiebbar geführt sein. 1 shows a rack and pinion steering, for example, an electric steering system, especially for motor vehicles. As it turned out 1 results is a pinion 1 , which may also be referred to as a drive pinion, rotatably mounted in a steering housing 2 stored and stands over a rack 3 with non-illustrated steerable wheels of a motor vehicle in operative connection. The rack 3 stands with the pinion 1 engaged. Also provided is a device 4 for pressing the rack 3 to the pinion 1 , The device 4 is designed such that it adjusts itself depending on the wear. The device 4 has a housing part for this purpose 5 in which a piston 6 and a pressure piece 7 are guided displaceably. The pressure piece 7 can be directly in the housing part 5 be slidably guided. The pressure piece 7 but it can also be from the piston 6 be included, ie as in 1 represented within the piston 6 be slidably guided.

Der Kolben 6 wird mittels einer Druckstückfeder 8 in Richtung auf die Zahnstange 3 belastet und gegen eine Anlage 9 gedrückt, so dass zwischen dem Gehäuseteil 5 und dem Kolben 6 ein definiertes Druckstückspiel 10 entsteht. Ein Gewindeelement 11, welches im Ausführungsbeispiel als Spindel 11 ausgebildet ist, ist an einem Ende mit dem Druckstück 7 mittels einer durch Axialkraft nicht drehbaren ersten Gewindeverbindung 12 gekoppelt. Das andere Ende der Spindel 11 ist über eine zweite durch Axialkraft drehbare Gewindeverbindung 13 mit einer Mutter 14 verbunden bzw. in die Mutter 14 entsprechend eingeschraubt.The piston 6 is by means of a pressure piece spring 8th towards the rack 3 burdened and against a plant 9 pressed so that between the housing part 5 and the piston 6 a defined pressure piece play 10 arises. A threaded element 11 , which in the embodiment as a spindle 11 is formed is at one end with the pressure piece 7 by means of a non-rotatable by axial force first threaded connection 12 coupled. The other end of the spindle 11 is via a second threaded connection rotatable by axial force 13 with a mother 14 connected or in the mother 14 screwed in accordingly.

Die Mutter 14 weist an ihrem Außenumfang einen konischen Abschnitt 15 auf, welcher mit einem kegeligen Abschnitt 16 der Innenbohrung des Kolbens 6 eine Kupplung ausbildet. Der kegelige Abschnitt 16 des Kolbens 6 begrenzt eine Bewegung der Mutter 14 relativ zu dem Kolben 6 in eine von der Zahnstange 3 abgewandte Richtung.The mother 14 has a conical section on its outer periphery 15 on, which with a tapered section 16 the inner bore of the piston 6 forms a coupling. The conical section 16 of the piston 6 limits a movement of the mother 14 relative to the piston 6 in one of the rack 3 opposite direction.

Wie sich ferner aus 1 ergibt, ist eine Nachstellfeder 17 vorgesehen, welche zwischen dem Druckstück 7 und dem Kolben 6 angeordnet ist. Das Druckstück 7 weist an seinem von der Zahnstange 3 abgewandten Ende eine im Querschnitt im wesentlichen kreisförmige Erweiterung 7a auf welche die Nachstellfeder 17 führt. Im Ausführungsbeispiel stützt sich die Nachstellfeder 17 über einen Anschlag 19, welcher im Ausführungsbeispiel als Anschlagring 19 ausgebildet ist, am Kolben 6 ab. Der Anschlagring 19 erfüllt dabei eine Doppelfunktion. Einerseits stützt sich hieran die Nachstellfeder 17 ab, andererseits dient der Anschlag 19 dazu, den Weg der Mutter 14 in Richtung auf die Zahnstange 3 zu begrenzen. Wie sich aus 1 detailliert ergibt kann sich die Mutter 14 bei einem Verschleiß zwischen Zahnstange 3 und Druckstück 7 und/oder bei einem Verschleiß zwischen Ritzel 1 und Zahnstange 3 zusammen mit der Spindel 11 innerhalb eines Abstands 18 verschieben, ohne sich zu drehen.As further out 1 results is a reset spring 17 provided, which between the pressure piece 7 and the piston 6 is arranged. The pressure piece 7 points to his from the rack 3 opposite end a cross-sectionally substantially circular extension 7a on which the adjusting spring 17 leads. In the exemplary embodiment, the adjusting spring is supported 17 about a stop 19 , which in the embodiment as a stop ring 19 is formed on the piston 6 from. The stop ring 19 fulfills a double function. On the one hand, this is based on the adjusting spring 17 on the other hand serves the stop 19 to, the way of the mother 14 towards the rack 3 to limit. As it turned out 1 detailed results can be the mother 14 at a wear between rack 3 and pressure piece 7 and / or wear between pinions 1 and rack 3 together with the spindle 11 within a distance 18 move without turning.

Nachfolgend wird anhand der 1 die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung 4 zum Andrücken der Zahnstange 3 an das Ritzel 1 erläutert.The following is based on the 1 the operation of the device according to the invention 4 for pressing the rack 3 to the pinion 1 explained.

Zur Montage der erfindungsgemäßen Einrichtung 4 wird diese vorzugsweise zunächst bis zum Anschlag in das Lenkgehäuse 2 eingeschraubt, so dass das Druckstückspiel 10 zu 0 wird und die Spindel 11 an einer Stirnfläche 20 des Kolbens 6 anliegt. Anschließend wird die erfindungsgemäße Einrichtung 4 um einen definierten Winkel zurückgedreht, so dass sich ein definiertes Druckstückspiel 10 einstellt. Realisiert werden kann dies in einfacher Weise durch ein Eindrehen des Gehäuseteils 5 in eine entsprechende Bohrung eines Stutzens 2a des Lenkgehäuses 2. Nach dem vollständigen Einschrauben des Gehäuseteils 5 kann dieses um einen definierten Winkel zurückgedreht werden, um das Druckstückspiel 10 einzustellen. In dieser Lage wird die erfindungsgemäße Einrichtung 4 bzw. das Gehäuseteil 5 axial gesichert, zum Beispiel durch Verstemmen eines Gewindes 2b zwischen dem Stutzen 2a und dem Gehäuseteil 5. Tritt nun Verschleiß zwischen der Zahnstange 3 und dem Druckstück 7 bzw. zwischen dem Ritzel 1 und der Zahnstange 3 auf, so wird das Druckstück 7 durch die Nachstellfeder 17 selbstständig nachgeführt, bis die Mutter 14 am Anschlagring 19 anliegt. Bewegt sich das Druckstück 7 nun noch weiter in Richtung Zahnstange 3, dann dreht sich die Mutter 14 auf dem Gewinde der Spindel 11 (erste Gewindeverbindung 13), so dass sie auf der Spindel 11 nach außen geschraubt wird. Wird die Zahnstange 3 aufgrund der Spurstangenkräfte in Richtung des Druckstücks 7 bewegt, legt sich die Mutter 14 mit ihrem konischen Außendurchmesser (konischer Abschnitt 15) an die kegelige Bohrung (kegeliger Abschnitt 16) des Kolbens 6 an und stellt somit die Kupplungsverbindung wieder her. Die Drehung der Mutter 14 wird angehalten. Dementsprechend wird nun die Spindel 11 verdreht. Die Spindel 11 wird unter der Wirkung der Gewindeverbindung 13 aus dem Druckstück 7 herausgeschraubt, bis sie wieder an der Stirnfläche 20 des Kolbens 6 anliegt.For mounting the device according to the invention 4 this is preferably first until it stops in the steering housing 2 screwed in, so that the pressure piece play 10 becomes 0 and the spindle 11 on an end face 20 of the piston 6 is applied. Subsequently, the device according to the invention 4 turned back by a defined angle, so that a defined pressure piece play 10 established. This can be realized in a simple manner by screwing the housing part 5 in a corresponding bore of a nozzle 2a of the steering housing 2 , After completely screwing in the housing part 5 this can be turned back by a defined angle to the pressure piece play 10 adjust. In this situation, the device according to the invention 4 or the housing part 5 axially secured, for example by caulking a thread 2 B between the neck 2a and the housing part 5 , Now wear between the rack 3 and the pressure piece 7 or between the pinion 1 and the rack 3 on, so is the pressure piece 7 by the adjusting spring 17 independently tracked until the mother 14 at the stop ring 19 is applied. If the pressure piece moves 7 Now even further in the direction of the rack 3 , then the mother turns 14 on the thread of the spindle 11 (first thread connection 13 ), leaving it on the spindle 11 is screwed outwards. Will the rack 3 due to the tie rod forces in the direction of the pressure piece 7 moved, the mother puts down 14 with its conical outer diameter (conical section 15 ) to the tapered bore (tapered section 16 ) of the piston 6 and thus restores the coupling connection. The rotation of the mother 14 is stopped. Accordingly, now the spindle 11 twisted. The spindle 11 is under the action of the threaded connection 13 from the pressure piece 7 unscrewed until it's back to the face 20 of the piston 6 is applied.

Die 2 entspricht im Wesentlichen der 1. In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist jedoch eine Feder 21 vorgesehen, welche die Mutter 14 bzw. deren konischen Abschnitt 15 an die Innenbohrung des Kolbens 6 bzw. deren kegeligen Abschnitt 16 andrückt. Bei der Feder 21 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um eine Tellerfeder 21. Ferner weicht die in 2 dargestellte Ausführungsform von der in 1 dargestellten Ausführungsform dadurch ab, dass der Weg bis zum Einsetzen der Nachstellfunktion (in 1 der Abstand 18) durch ein Flankenspiel 22 der verdrehbaren zweiten Gewindeverbindung 13 realisiert wird.The 2 essentially corresponds to the 1 , In the in 2 However, the embodiment shown is a spring 21 provided the mother 14 or their conical section 15 to the inner bore of the piston 6 or their conical section 16 presses. At the spring 21 Is it in the exemplary embodiment to a plate spring 21 , Furthermore, the in 2 illustrated embodiment of the in 1 illustrated embodiment in that the way to the onset of adjustment (in 1 the distance 18 ) by a backlash 22 the rotatable second threaded connection 13 is realized.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung 4 anhand der in 2 dargestellten Ausführungsform kurz dargestellt. Nicht näher beschriebene Merkmale und Funktionen entsprechend den Merkmalen und Funktionen, die bereits bezüglich der in 1 dargestellten Ausführungsform beschrieben wurden.The functioning of the device according to the invention will be described below 4 based on the in 2 illustrated embodiment briefly illustrated. Features and functions not described in detail corresponding to the features and functions already described with respect to in 1 illustrated embodiment have been described.

Die Einstellung des Druckstückspiels 10 erfolgt wie bereits gemäß 1 beschrieben. Tritt nun ein Verschleiß zwischen der Zahnstange 3 und dem Druckstück 7 bzw. zwischen dem Ritzel 1 und der Zahnstange 3 auf, so wird das Druckstück 7 durch die Nachstellfeder 17 nachgeführt. Sobald das Flankenspiel 22 kompensiert ist, wird die Mutter 14 durch die Spindel 11 mitgenommen. Dabei drückt die Mutter 14 die Tellerfeder 21 etwas zusammen, so dass sich die Mutter 14 unter Drehung von dem kegelförmigen bzw. kegeligen Abschnitt 16 löst. Die Spindel 11 bewegt sich dabei zusammen mit dem Druckstück 7.The setting of the pressure piece play 10 takes place as already stated 1 described. Now occurs a wear between the rack 3 and the pressure piece 7 or between the pinion 1 and the rack 3 on, so is the pressure piece 7 by the adjusting spring 17 tracked. Once the backlash 22 is compensated, becomes the mother 14 through the spindle 11 taken. The mother pushes 14 the plate spring 21 something together, so that the mother 14 under rotation from the tapered portion 16 solves. The spindle 11 moves together with the pressure piece 7 ,

Wird die Zahnstange 3 aufgrund der Spurstangenkräfte in Richtung des Druckstücks 7 bewegt, so legt sich die Mutter 14 wieder an den kegelförmigen Abschnitt 16 des Kolbens 6 an und stellt somit die Kupplungsverbindung wieder her. Die Drehung der Mutter 14 wird angehalten und dementsprechend nun die Spindel 11 verdreht. Die Spindel 11 wird unter der Wirkung der zweiten Gewindeverbindung 13 aus dem Druckstück 7 herausgeschraubt, bis sie wieder an der Stirnfläche 20 des Kolbens 6 anliegt.Will the rack 3 due to the tie rod forces in the direction of the pressure piece 7 moved, so puts the mother 14 back to the cone-shaped section 16 of the piston 6 and thus restores the coupling connection. The rotation of the mother 14 is stopped and accordingly now the spindle 11 twisted. The spindle 11 becomes under the action of the second threaded connection 13 from the pressure piece 7 unscrewed until it's back to the face 20 of the piston 6 is applied.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Ritzelpinion
22: Lenkgehäusesteering housing
2a2a: Stutzen des LenkgehäusesNeck of the steering housing
2b2 B: Gewinde des LenkgehäusesThread of the steering housing
33: Zahnstangerack
44: Einrichtung zum Andrücken der Zahnstange an das RitzelDevice for pressing the rack to the pinion
55: Gehäuseteilhousing part
66: Kolbenpiston
77: DruckstückPressure piece
7a7a: Stutzenartige Erweiterung des DruckstücksSpigot-like extension of the pressure piece
88th: DruckstückfederPressure piece spring
99: Anlageinvestment
1010: DruckstückspielPressure piece Game
1111: Gewindeelement/SpindelThreaded element / spindle
1212: erster Gewindeabschnitt (Gewindeelement-Druckstück)first threaded section (threaded element pressure piece)
1313: zweiter Gewindeabschnitt (Gewindeelement-Mutter)second threaded section (threaded element nut)
1414: Muttermother
1515: konischer Abschnitt der Mutterconical section of the mother
1616: kegeliger Abschnitt des Kolbenstapered section of the piston
1717: Nachstellfederadjusting spring
1818: Abstanddistance
1919: Anschlag/AnschlagringStop / stop ring
2020: Anlagefläche/Stirnfläche des KolbensContact surface / face of the piston
2121: Feder/TellerfederSpring / cup spring
2222: Flankenspielbacklash

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008041068 A1 [0002]
DE 1780354 C3 [0008]
DE 102009007351 A1 [0008]

Claims

Rack and pinion steering, in particular for motor vehicles, having a toothed rack engaging with a pinion and having at least one pressure piece and one pressure piece spring having means for pressing the rack onto the pinion, characterized in that the device ( 4 ) a) a housing part ( 5 ), in which a through the pressure piece spring ( 8th ) in the direction of the rack ( 3 ) loaded piston ( 6 ) is guided displaceably; b) a threaded element ( 11 ), which with the pressure piece ( 7 ) by means of a non-rotatable by axial force first threaded connection ( 12 ) and that by means of a second threaded connection rotatable by axial force ( 13 ) with a mother ( 14 ), at least one section ( 15 ) of the outer circumference of the nut ( 14 ) with a section ( 16 ) an inner bore of the piston ( 6 ) forms a coupling, wherein the section ( 16 ) of the piston ( 6 ) a movement of the mother ( 14 ) relative to the piston ( 6 ) in one of the rack ( 3 ) facing away from the direction; c) an adjusting spring ( 17 ), which between the pressure piece ( 7 ) and the piston ( 6 ) is arranged and the pressure piece ( 7 ) in the direction of the rack ( 3 ) loaded with a spring force; and d) an attack ( 19 ) which guides the path of the mother ( 14 ) in the direction of the rack ( 3 ) limited.

Rack and pinion steering system according to claim 1, characterized in that the housing part ( 5 ) in a socket ( 2a ) of a steering housing ( 2 ) is used.

Rack and pinion steering system according to claim 1 or 2, characterized in that a system ( 9 ) is provided, against which the pressure piece spring ( 8th ) the piston ( 6 ), where when the piston ( 6 ) at the plant ( 9 ), between the housing part ( 5 ) and the piston ( 6 ) a pressure piece play ( 10 ), which is a movement of the piston ( 6 ) in one of the rack ( 3 ) opposite direction allows.

Rack and pinion steering according to claim 1, 2 or 3, characterized in that for the formation of the coupling of the section ( 15 ) of the outer diameter of the nut ( 14 ) conical and the section ( 16 ) of the inner bore of the piston ( 6 ) is conical or is formed according to verjungend.

Rack and pinion steering system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the piston ( 6 ) a contact surface ( 20 ), which movement of the threaded element ( 11 ) relative to the piston ( 6 ) in one of the rack ( 3 ) facing away from the direction.

Rack and pinion steering system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pressure piece ( 7 ) in an internal bore of the piston ( 6 ) Is guided axially movable.

Rack and pinion steering system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the pressure piece ( 7 ) an axially extending threaded bore for receiving the threaded element ( 11 ) having.

Rack and pinion steering system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the adjusting spring ( 17 ) on the stop ( 19 ) supporting the path of the mother ( 14 ) in the direction of the rack ( 3 ) limited.

Rack and pinion steering system according to claim 8, characterized in that the stop ( 19 ) with its from the adjusting spring ( 17 ) facing away from a shoulder of the piston ( 6 ) is present.

Rack and pinion steering system according to one of claims 1 to 9, characterized in that the pressure piece ( 7 ) at its from the rack ( 3 ) end an extension ( 7a ), wherein the adjusting spring ( 17 ) on the extension ( 7a ) is fitted, so that the adjusting spring ( 17 ) at least over a portion of its axial length from the extension ( 7a ) is guided.

Rack and pinion steering system according to one of claims 1 to 10, characterized in that between the stop ( 19 ) and the mother ( 14 ) a feather ( 21 ) is provided.

Rack and pinion steering system according to one of claims 1 to 11, characterized in that the second threaded connection ( 13 ) a backlash ( 22 ) of 0.1 mm to 1 mm, preferably 0.2 mm to 0.5 mm.