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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Andrücken eines ersten Übertragungselements an ein in das erste Übertragungselement eingreifendes zweites Übertragungselement, insbesondere für eine Zahnstangenlenkung eines Kraftfahrzeugs, mit einem in Richtung des ersten Übertragungselements durch eine Andrückeinrichtung belastbaren, in einem Gehäuse verschiebbar geführten Druckstück.
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Bei denen aus dem Stand der Technik bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen wird für die Andrückeinrichtung eine Spiralfeder verwendet. Ihre Aufgabe ist es, während des Fahrbetriebs eine Zahnstange gegen ein Ritzel zu drücken. Außerdem soll die Spiralfeder axial auf sie wirkende stoßartige Kräfte aufnehmen. Diese stoßartigen Kräfte werden jedoch so gut wie gar nicht gedämpft, so dass ein an der Zahnstange anliegendes Druckstück genauso stoßartig zurückgedrückt wird, wodurch unerwünschte Geräusche entstehen.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, zukünftig unerwünschte Geräusche im Fahrbetrieb bei der eingangs genannten Vorrichtung zu reduzieren.
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Diese Aufgabe wird durch eine gattungsgemäße Vorrichtung gelöst, bei der erfindungsgemäß eine von der Andrückeinrichtung aufzunehmende Bewegungsenergie von der Andrückeinrichtung teilweise in Wärmeenergie umwandelbar ist. Das erste Übertragungselement kann eine Zahnstange und das zweite Übertragungselement ein in die Zahnstange eingreifendes Ritzel sein. Durch die Umwandlung der Bewegungsenergie in Wärmeenergie wird eine stoßartig auf die Vorrichtung wirkende Kraft gedämpft, so dass das Druckstück die Zahnstange sanfter zurückdrückt und somit unerwünschte Geräusche deutlich reduziert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Andrückeinrichtung mindestens drei in axialer Richtung hintereinander angeordnete Ringe aufweisen, wobei abwechselnd einem Innenring ein Außenring folgt und der Außenring den Innenring wenigstens teilweise umfasst. Somit kann der Außenring außen am Innenring anliegen, wobei der Außenring und der Innenring bei einer stoßartigen Krafteinwirkung auf die Vorrichtung an einer Kontaktfläche, an der sie aneinander anliegen, aneinander reiben, so dass die Bewegungsenergie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Je mehr Ringe die Andrückeinrichtung aufweist, umso besser kann die Bewegungsenergie in die Wärmeenergie umgewandelt werden.
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Die Dicke des Außenrings und die Dicke des Innenrings können zu ihren Rändern hin abnehmen, so dass eine Innenwandung des Außenrings und eine Außenwandung des Innenrings jeweils mindestens eine Konizität aufweisen. Durch die Konizität werden zur Längsachse schräg verlaufende Kontaktflächen gebildet, an denen der Außenring und der Innenring aneinander anliegen und reiben. Durch die Konizität werden die Kontaktflächen möglichst groß, so dass die Umwandlung der Bewegungsenergie in die Wärmeenergie möglichst effektiv ist. Es ist möglich, dass eine Rückstellkraft nur ungefähr einem Drittel des Betrages der Kraft entspricht, die im Fahrbetrieb über die Räder des Kraftfahrzeugs auf die Zahnstange stoßartig wirkt. Ferner weist die Andrückeinrichtung umso geringere Abmessungen, insbesondere in axialer Richtung, auf, umso ausgeprägter die Konizität ist. Somit benötigen die Andrückeinrichtung und die sie umgebende Vorrichtung nur einen geringen Einbauraum.
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Der Innenring und/oder der Außenring können einen in axialer Richtung verlaufenden Schlitz aufweisen. Somit kann der Innenring in radialer Richtung mehr zusammengedrückt werden, wohingegen der Außenring in radialer Richtung mehr auseinandergedrückt werden kann. Durch den Schlitz erhält eine Federkennlinie der Andrückeinrichtung einen weichen Bereich mit einer geringeren Steigung. Das ist insbesondere dann interessant, wenn in einer bevorzugten Ausführungsform der Außenring umlaufend geschlossen, also ohne den Schlitz ausgeführt ist, und der Innenring den Schlitz aufweist. Der weiche Bereich der Federkennlinie kann vornehmlich dazu dienen, die beiden Übertragungselemente permanent gegeneinander zu drücken. Somit kann aufgrund des weichen Bereichs der Federkennlinie die Verzahnung der Zahnstange permanent gegen die Verzahnung des Ritzels gedrückt werden, wobei aufgrund einer relativ geringen Andrückkraft der Verschleiß der Verzahnungen minimal ist. Ein härterer Bereich der Federkennlinie mit einer größeren Steigung gewährleistet die Rückstellkraft, mit der das Druckstück gegen die Zahnstange respektive die Zahnstange gegen das Ritzel drückt. Der härtere Bereich der Federkennlinie wird erreicht, wenn die beiden den Schlitz bildenden Enden des Innenrings aneinanderstoßen. Dann wird die Rückstellkraft der Andrückeinrichtung durch die elastische Verformung des Innenrings und des Außenrings erzeugt.
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Die Vorrichtung kann eine Stellschraube aufweisen, mit welcher die Größe des Schlitzes und ein zwischen den Übertragungselementen auftretendes Spiel eingestellt werden kann. Somit kann der weiche Bereich der Federkennlinie an die Höhe der Zähne der Verzahnung angepasst werden.
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Wenn der am Druckstück und/oder der an der Stellschraube anliegende Ring kürzer ist als der nicht am Druckstück und an der Stellschraube anliegende mindestens einen Ring, wird der erforderliche Einbauraum für die Andrückeinrichtung und die Vorrichtung zusätzlich minimiert.
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Die Ringe können aus Festigkeits- und Elastizitätsgründen aus einem Federstahl gefertigt sein.
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Damit sich die Ringe nicht miteinander verhaken können, können ihre Oberflächen, insbesondere im Bereich der Kontaktflächen, geschliffen sein.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Lenkung, insbesondere für das Kraftfahrzeug, das erfindungsgemäß die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
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Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der beiliegenden Zeichnungen mehr erläutert.
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Im Einzelnen zeigen:
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1 eine Draufsicht auf eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs;
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2 eine Schnittansicht durch die Vorrichtung;
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3 eine Schnittansicht durch Ringe;
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4 eine perspektivische Draufsicht auf einen Ring mit Schlitz.
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1 zeigt eine Lenkung 10, insbesondere eine Elektrolenkung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäusebereich 11, hinter dem sich eine Zahnstange verbirgt, einem Gehäusebereich 12, hinter dem ein Elektromotor montiert ist, und Vorrichtungen 13 zum Andrücken der Zahnstange gegen zwei hier nicht näher dargestellte Ritzel. Die Zahnstange entspricht einem ersten Übertragungselements und das Ritzel einem zweiten Übertragungselement.
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Die Vorrichtung 13 weist ein Druckstück 20, eine Stellschraube 21 und eine Andrückeinrichtung 22 auf. Das Druckstück 20 ist in einem hier nicht näher gezeigten Gehäuse in axialer Richtung verschiebbar geführt und mit einer Ausnehmung 23 versehen, mit welcher die ebenfalls nicht näher dargestellte Zahnstange teilweise umgriffen werden kann (siehe 2).
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Die Andrückeinrichtung 22 weist Außenringe 24 und Innenringe 25 auf (siehe 2 und 3). Die Außenringe 24 und Innenringe 25 sind in axialer Richtung abwechselnd hintereinander angeordnet. Die Außenringe 24 umfassen in axialer Richtung die Innenringe 25. Dabei liegen die Innenringe 25 mit einer an einer Außenwandung vorgesehenen Kontaktfläche 40 (siehe 4) an einer Innenwandung der Außenringe 24 an.
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Im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs drückt die Andrückeinrichtung 22 das Druckstück 20 gegen die Zahnstange und diese gegen das Ritzel. Außerdem muss die Andrückeinrichtung 22 stoßartige Kräfte, die im Betrieb über die Räder des Kraftfahrzeugs auf die Lenkung 10 übertragen werden, aufnehmen und dämpfen. Die Außenringe 24 und die Innenringe 25 reiben an der Kontaktfläche 40 aneinander, wobei eine durch die stoßartigen Kräfte erzeugte Bewegungsenergie in eine Wärmeenergie umgewandelt wird. Dadurch wird die stoßartige Belastung gedämpft.
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Die Dicke der Außenringe 24 und der Innenringe 25 nimmt zu den Rändern der Ringe 24 und 25 hin ab, so dass eine Innenwandung des Außenrings 24 und eine Außenwandung des Innenrings 25 eine Konizität aufweisen. Durch die Konizität wird die Kontaktfläche 40 und infolge davon die Reibung zwischen den Ringen 24 und 25 maximiert, so dass die Andrückeinrichtung 22 ein hohes Dämpfungsvermögen aufweist.
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Der Innenring 25 weist einen Schlitz 41 auf (siehe 4). Folglich kann der Innenring 25 in radialer Richtung weiter zusammengedrückt werden. Der Schlitz 41 verursacht einen weichen Bereich einer Federkennlinie der Andrückeinrichtung 22 mit einer geringen Steigung. Wenn die Andrückeinrichtung 22 während des Fahrbetriebs in axialer Richtung zusammengedrückt wird, können Enden 42 und 43 des den Schlitz 41 bildenden Innenrings 25 gegeneinanderstoßen, so dass der Schlitz 41 vollkommen geschlossen wird. Wenn die Andrückeinrichtung 22 nach dem der Schlitz 41 geschlossen wurde, weiter in axialer Richtung zusammen gedrückt wird, werden die Innenringe 25 elastisch auf Druck und die Außenringe elastisch auf Zug verformt. Dann weist die Federkennlinie der Andrückeinrichtung 22 einen harten Bereich mit einer großen Steigung auf. Im Extremfall kann es vorkommen, dass die Außenringe 24 an ihren Stirnseiten aneinander anliegen. Folglich kann die Andrückeinrichtung 22 auch bei maximalen Stoßbelastungen nicht überlastet werden.
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Durch die Stellschraube 21 kann der Schlitz 41 des Innenrings 40 verkleinert werden, indem man mit der Stellschraube 21 die Andrückeinrichtung 22 etwas zusammendrückt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lenkung
- 11
- Gehäusebereich
- 12
- Gehäusebereich
- 13
- Vorrichtung
- 20
- Druckstück
- 21
- Stellschraube
- 22
- Andrückeinrichtung
- 23
- Ausnehmung
- 24
- Außenring
- 25
- Innenring
- 40
- Kontaktfläche
- 41
- Schlitz
- 42
- Ende
- 43
- Ende
