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Die Erfindung betrifft ein Druckelement für ein Lenkgehäuse in einem Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeugs und ein solches Lenkgetriebe.
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Lenksysteme, bei denen die Drehbewegung des Lenkritzels oder Antriebsritzels über eine Verzahnung in eine Längsbewegung einer Zahnstange übertragen wird, benötigen einen Spielausgleich, der üblicherweise mit einem sog. Druckstück erreicht wird. Das Druckstück wird dabei mit einer Spielpassung im Lenkgehäuse eingebaut und mit einer Stellschraube und einer Druckfeder an die Zahnstange angefedert. Durch die Längsbewegung der Zahnstange wird das Druckstück mit beschleunigt und führt eine Bewegung innerhalb des Lenkgehäuses aus.
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Durch die Spielpassung kommt es zu Geräuschen, die bei bekannten Umsetzungen durch Gummiringe gedämpft werden. Hierbei hat sich als besonders nachteilig herausgestellt, wenn ein leichtes Material, wie bspw. Kunststoff, für das Druckstück oder die Stellschraube verwendet wird, was sich nachteilig auf die Geräuschentwicklung auswirkt.
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Weiterhin sind Ausführungen bekannt, bei denen ein Elastomer an dem Lenkgehäuse anliegt. Die Druckschrift
DE 26 34 054 A1 zeigt ein Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge, das eine verschiebbar gelagerte Zahnstange aufweist, die von einem mehrteiligen, federbelasteten Druckstück mit einem Zahnritzel in Eingriff gehalten wird. Das Druckstück ist von einer Hülse umgeben. Weiterhin ist ein Zwischenraum zwischen der Anlagefläche der Hülse und der Anlagefläche des Druckstücks an der Zahnstange vorgesehen. Das Druckstück zusammen mit der Hülse befindet sich in einer Ausnehmung in einem Lenkgehäuse, wobei zwischen der Hülse und der Ausnehmung im Lenkgehäuse eine Büchse aus elastischem, geräuschdämmendem Material, wie bspw. Gummi, eingesetzt ist. Um einen Spielausgleich des Druckstücks in der Hülse zu erreichen, ist dieses durch einen Längsspalt in zwei etwa halbzylindrische Druckstücke geteilt. Der Spielausgleich wird durch eine satteldachförmige Abschrägung an der Rückseite der Zahnstange unterstützt.
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Vor diesem Hintergrund werden ein Druckelement für ein Lenkgehäuse in einem Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeugs und ein solches Lenkgetriebe vorgestellt.
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Das beschriebene Druckelement weist ein Druckstück und eine das Druckstück umgebenden Hülse auf, wobei ein Bereich zwischen dem Druckstück und der Hülse zumindest abschnittsweise mit einer Dämpfung aus einem elastischen Material ausgefüllt ist. Dies bedeutet, dass das Druckelement eine Einheit bildet, die aus Druckstück und Hülse mit dazwischenliegender Dämpfung besteht, die in das Lenkgehäuse des Lenkgetriebes eingesetzt wird.
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In Ausgestaltung ist der Bereich zwischen dem Druckstück und der Hülse vollständig mit der Dämpfung ausgefüllt. Ergänzend oder alternativ kann die Dämpfung mehrteilig mit einer Anzahl an Dämpfungsteilen ausgeführt sein. In diesem Fall können die Dämpfungsteile unterschiedliche Maße an Elastizität aufweisen und damit unterschiedlich hart sein.
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Als Material für die Dämpfung bietet es sich an, ein Elastomer zu verwenden. Dies sind formfeste, aber elastisch verformbare Kunststoffe, deren Glasübergangspunkt sich unterhalb der Raumtemperatur befindet. Die Kunststoffe können sich bei Zug- und Druckbelastung elastisch verformen, finden aber danach wieder in ihre ursprüngliche, unverformte Gestalt zurück. Durch Hinzufügen von Additiven können die Eigenschaften genau festgelegt werden. So ist es zweckmäßig die Dämpfung bzw. das Elastomer so zu wählen, dass bei schnellen Bewegungen zur Geräuschverringerung absorbierende Eigenschaften und bei langsamen Bewegungen für die Funktion des Druckelements elastische Eigenschaften gegeben sind.
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In Ausgestaltung ist die Dämpfung aus einem Elastomer an das Druckstück angespritzt. Zusätzlich oder alternativ kann die Dämpfung aus einem Elastomer an die Hülse angespritzt sein.
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Weiterhin kann zusätzlich eine Stellschraube vorgesehen sein, wobei die besondere Ausführung des Druckelements keine Stellschraube erforderlich macht, da das Druckstückspiel auch durch die Ausgestaltung der Hülse festgelegt werden kann.
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Ist eine Stellschraube vorgesehen, dann kann zwischen der Stellschraube und dem Druckstück eine weitere Dämpfung, bspw. aus einem Elastomer, vorgesehen sein.
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Es wird weiterhin ein Lenkgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Lenkgehäuse vorgestellt, in dem ein Druckelement der vorstehend beschriebenen Art aufgenommen ist.
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Das vorgestellte Druckelement umfasst somit in Ausgestaltung ein Druckstück, das fest in einem umschließenden Elastomer gelagert wird. Das Elastomer ist so an das Druckstück angespritzt, dass nur eine zerstörende Trennung erfolgen kann. Das Elastomer wiederum ist in eine Hülse gebaut, die so an das Elastomer angespritzt ist, dass nur eine zerstörende Trennung erfolgen kann. Auf diese Weise wird die Beweglichkeit des Druckstücks in dem Lenkgehäuse, nämlich das Druckstückspiel, was für die Funktion erforderlich ist, nur durch die Verformung der Dämpfung bzw. des Elastomers sichergestellt.
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Die Hülse kann mittels einer Presspassung spielfrei im Lenkgehäuse eingepresst sein. Die Deformation oder Verdrängung der Hülse durch das Einpressen kann durch die Dämpfung bzw. das Elastomer aufgenommen werden. Weiterhin kann das Druckstück so versetzt durch das Elastomer mit der Hülse verbunden sein, dass das notwendige Axialspiel des Druckstücks zur Stellschraube durch den Prozess des Verbindens von Druckstück und Hülse durch die Dämpfung bzw. das Elastomer vorgegeben ist.
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Die Hülse kann durch die Stellschraube längs zur Hülse in Richtung Stellschraube nicht ausweichen. Weiterhin kann zwischen der Stellschraube und dem Druckstück ein zweites Elastomer eingebracht werden, das den Anschlag des Druckstücks bei Spiel = 0 mm an der Stellschraube bedämpft. Die optionale Druckfeder überträgt eine Vorspannung von der Stellschraube auf das Druckstück. Dabei kann die Stellschraube so weit eingedreht werden, dass die Vorspannung durch das Elastomer aufgenommen wird.
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Die Spieleinstellung kann auch durch Verschieben der typischerweise gepressten Hülse durch die Stellschraube erfolgen.
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Durch Wahl der Materialeigenschaften kann eine Dämpfung bzw. ein Elastomer verwendet werden, deren bzw. dessen Härte durch Additive so eingestellt ist, dass möglichst viel Stoßenergie abgebaut bzw. in Wärme umgesetzt wird.
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In einer möglichen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass nicht der gesamte Raum zwischen dem Druckstück und der Hülse, bspw. mit dem Elastomer, gefüllt ist.
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Weiterhin kann die Hülse durch eine geeignete Maßnahme so in das Lenkgehäuse eingepresst sein, dass diese nicht oder um einen definierten Winkel verdreht wird. Der Einpressvorgang kann durch eine Maßnahme an der Hülse und/oder dem Lenkgehäuse so geführt sein, dass die Hülse nicht oder in einem definierten Winkel zur Zahnstange verdreht ist.
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Der Bereich bzw. Spalt zwischen der Hülse und dem Druckstück kann durch verschiedene Dämpfungen bzw. Elastomere gefüllt werden, wodurch eine nicht lineare Kraft-Weg-Kennlinie des Druckstücks in Axial- oder Radialrichtung erreicht werden kann. Außerdem kann das Druckstück und/oder die Hülse so perforiert sein, dass das Einspritzen des Elastomers als typischerweise letzter Herstellungsschritt möglich bzw. vereinfacht wird.
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Das vorgestellte Druckelement, das entsprechend bekannten Druckstücken eingesetzt wird, hat, zumindest in einigen der Ausführungen, etliche Vorteile. So ist zu beachten, dass die Radialbewegungen des Druckstücks zu keinem direkten Kontakt zu dem Lenkgehäuse und damit zu stark gedämpften Geräuschen führen. Zudem ist für das Druckstück und die Hülse der Einsatz eines kostengünstigen Kunststoffs möglich.
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Ein weiterer möglicher Vorteil besteht darin, dass der Prozess der Druckstückherstellung mit dem angespritzten Elastomer sehr einfach ist. Volumenänderungen von Lenkgehäuse, Hülse oder Druckstück durch Wärmeeinwirkung können durch das Elastomer aufgenommen werden.
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Fertigungstoleranzen des Druckstücks und der Hülse können vollständig oder teilweise durch die Dämpfung bzw. das Elastomer aufgenommen werden, was zu Kosteneinsparungen führt. Bei einer geeigneten Wahl des Elastomers kann die Stoßenergie zumindest teilweise in Wärme umgewandelt werden, dieser umgewandelte Teil führt nicht zu Geräuschen, so dass eine Verringerung der Geräusche erzielt wird.
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Weiterhin ist zu beachten, dass der Einpressvorgang der Hülse und der Einstellprozess fertigungstechnisch nicht anspruchsvoll sind. Die Änderung des Druckstückspiels ist durch einfache Maßnahmen bei der Komponentenlagerung beim Spritzprozess möglich.
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Außerdem entfällt im Vergleich zu bekannten Lösungen die Befettung der Innenfläche des Lenkgehäuses und/oder des Druckstücks, was Kosten spart. Die Innenfläche der Lenkgehäusebohrung für das Druckstück bzw. Druckelement kann mit größeren Toleranzen definiert sein und muss zur Vermeidung von Reibschweißung nicht mehr behandelt, bspw. eloxiert, werden.
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Weiterhin ist das Kippmoment des Druckstücks geringer und dieses kann kürzer und mit kleinerem Durchmesser gebaut werden. Auch hierdurch sind Kosten einzusparen.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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1 zeigt in einer Schnittansicht eine Ausführung des beschriebenen Druckelements.
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In 1 ist in einer vereinfachten Schnittdarstellung eine Ausführung eines Druckelements, insgesamt mit der Bezugsziffer 10 versehen, dargestellt, das in einem Lenkgehäuse 12 eines Lenkgetriebes eingesetzt ist.
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Das Druckelement 10 umfasst ein Druckstück 14 und eine das Druckstück 14 umgebende Hülse 16, wobei zwischen der Hülse 16 und dem Druckstück 14 ein Bereich 18 definiert ist, der mit einer Dämpfung 20 ausgefüllt ist. Diese Dämpfung 20 besteht aus einem Elastomer, was zwischen dem Druckstück 14 und der Hülse 16 eingespritzt und so fest mit diesen verbunden ist.
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Die Darstellung zeigt weiterhin eine Druckfeder 22, mit der ein Druckstückspiel 24 über eine Stellschraube 26 festgelegt werden kann. Eine Bewegung des Druckstücks 14 wird durch Verformung der Dämpfung 20 aufgenommen. Auf diese Weise wird eine erhebliche Geräuschreduzierung erreicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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