DE102011056467A1

DE102011056467A1 - Pressure piece for motor vehicle steering system, has spring element for pressing pressure piece to steering rack, where spring element is single-piece wave spring and cylindrical recess is provided in area facing wave spring

Info

Publication number: DE102011056467A1
Application number: DE201110056467
Authority: DE
Inventors: Gerd Speidel
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2013-06-20

Abstract

The pressure piece (20) has a spring element for pressing the pressure piece to a steering rack (12). The spring element is a single-piece wave spring (21). The wave spring is produced by punching. The wave spring comprises progressive characteristics. A cylindrical recess (22) is provided in an area facing the wave spring. An independent claim is included for a motor vehicle steering system has an electrical power assistance, which is integrated into a steering column.

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckstück für eine Kraftfahrzeuglenkung mit mindestens einem Federelement zum Andrücken des Druckstücks gegen einen Zahnstange. The invention relates to a pressure piece for a motor vehicle steering system with at least one spring element for pressing the pressure piece against a rack.

Gemäß dem Stand der Technik wird bisher unter anderem bei dem gattungsgemäßen Druckstück für das Federelement eine Tellerfeder verwendet. Beim Einsatz der Tellerfeder muss diese jedoch in ihrem mittleren Bereich unterstützt werden. Zu diesem Zweck ist in dem Druckstück mittig ein zylindrischer Absatz vorgesehen, gegen den sich das Druckstück abstützen kann. Um den zylindrischen Absatz herzustellen, wird mehr Material benötigt, sodass sich die Kosten erhöhen. According to the prior art, a disc spring has hitherto been used inter alia in the generic pressure piece for the spring element. When using the diaphragm spring, however, this must be supported in its central area. For this purpose, a cylindrical shoulder is provided centrally in the pressure piece, against which the pressure piece can be supported. To produce the cylindrical heel, more material is needed, which increases costs.

Aus der DE 10 2004 057 160 A1 ist ein Druckstück bekannt, das mit einer Flachdrahtwellfeder ausgerüstet ist. Die Flachdrahtwellfedern werden aus einem flachen Draht zu einem Ring gebogen. Am Ende des Biegevorgangs sind die beiden Enden des Flachdrahts entweder gegenüber voneinander angeordnet, so dass sie eine Lücke bilden, oder die beiden Endbereiche werden miteinander überlappt, so dass sich ein Absatz im Bereich der Überlappung bildet. Beide Varianten können sich im Betrieb ungünstig auswirken. Beim Einfedern bewegen sich die einander gegenüberliegenden Enden aufeinander zu, so dass sich die Enden, die in der Regel scharfkantig sind, im Laufe der Zeit immer mehr in das Material des Druckstücks eingraben. Je weicher das Material des Druckstücks ist, umso stärker tritt dieser Effekt auf. Durch das Eingraben entstehen kleine Späne, welche eine einwandfreie Funktion des Druckstücks behindern können. Im Fall der sich überlappenden Endbereiche weist die Flachdrahtwellfeder eine doppelte Materialstärke auf, so dass das an der Flachdrahtwellfeder anliegende Druckstück relativ zu einer das Druckstück aufnehmenden Bohrung schräg angeordnet ist, woraus sich ebenfalls Funktionsstörungen ergeben können. Bei einem Bruch der Flachdrahtwellfeder kann sie nicht mehr die erforderliche Federkraft aufbringen. From the DE 10 2004 057 160 A1 is known a pressure piece, which is equipped with a flat wire wave spring. The flat wire corrugated springs are bent from a flat wire into a ring. At the end of the bending operation, the two ends of the flat wire are either disposed opposite each other so as to form a gap, or the two end portions are overlapped with each other to form a shoulder in the region of the overlap. Both variants can have an unfavorable effect during operation. During compression, the opposite ends move towards each other, so that the ends, which are usually sharp-edged, dig more and more in the course of time in the material of the pressure piece. The softer the material of the pressure piece, the stronger this effect occurs. The digging creates small chips, which can hinder proper functioning of the pressure piece. In the case of the overlapping end portions, the flat wire wave spring has a double material thickness, so that the voltage applied to the flat wire wave spring pressure piece is arranged obliquely relative to a bore receiving the pressure piece, which may also result in malfunction. In a breakage of the flat wire wave spring, it can no longer apply the required spring force.

Die Erfindung hat die Aufgabe die oben genannten Nachteile bei dem gattungsgemäßen Druckstück kostengünstig zu lösen. The invention has the object to solve the above-mentioned disadvantages in the generic pressure piece cost.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einem Druckstück für eine Kraftfahrzeuglenkung mit mindestens einem Federelement zum Andrücken des Druckstücks gegen eine Zahnstange, wobei das Federelement erfindungsgemäß eine einstückige Wellfeder ist. Die Wellfeder weist also keine zwei Enden auf, sondern ist ein geschlossen umlaufendes Gebilde. Folglich kann sich die Wellfeder beim Einfedern nicht in das Material des Druckstücks eingraben, und zwar auch dann nicht, wenn das Druckstück aus einem weichen Material, beispielsweise aus Aluminium, gefertigt ist. Somit können keine Späne entstehen, so dass eine einwandfreie Funktion des Druckstücks sichergestellt ist. Ferner entfallen überlappende Endbereiche, so dass auch daraus resultierende Funktionsstörungen zuverlässig ausgeschlossen sind. Sollte die Wellfeder an einer Stelle brechen, so stellt sie immer noch ein einstückiges Gebilde dar. Folglich kann auch die an der einen Stelle gebrochene Wellfeder zuverlässig die erforderliche Federkraft aufbringen und ihre Funktion erfüllen. The invention solves this problem with a pressure piece for a motor vehicle steering system with at least one spring element for pressing the pressure piece against a rack, wherein the spring element according to the invention is a one-piece wave spring. The corrugated spring thus has no two ends, but is a closed circumferential structure. Consequently, the wave spring during compression can not dig into the material of the pressure piece, even not if the pressure piece is made of a soft material, such as aluminum. Thus, no chips can arise, so that a proper function of the pressure piece is ensured. Furthermore, overlapping end regions are dispensed with, so that resulting malfunctions are reliably excluded. If the corrugated spring breaks at one point, it still represents an integral structure. Consequently, the corrugated spring broken at one point can reliably apply the required spring force and fulfill its function.

Besonders kostengünstig kann die Wellfeder durch Stanzen hergestellt werden. Aufgrund der Einstückigkeit der Wellfeder weist diese eine höhere Steifigkeit auf als eine zwei Enden aufweisende Flachdrahtwellfeder. Die einstückige Wellfeder kann eine progressive Kennlinie aufweisen. Die Kennlinie kann folglich ausschließlich den progressiven Bereich aufweisen. Ein linearer Bereich wird im Betrieb nicht benötigt, da eine Dämpfung entlang eines kurzen Federweges erreicht werden soll. Auch ein Vorspannweg, der zur Vorspannung der Wellfeder benötigt werden kann, kann im progressiven Bereich der Kennlinie liegen, da der erforderliche Vorspannweg infolge eines kleinen Einbauraums gering sein kann. Particularly cost, the wave spring can be produced by punching. Due to the integral nature of the corrugated spring, this has a higher rigidity than a two-ended flatwave corrugated spring. The one-piece wave spring can have a progressive characteristic. The characteristic curve can consequently only have the progressive range. A linear range is not needed during operation, as a damping along a short spring travel is to be achieved. Also, a Vorspannweg that may be required for biasing the wave spring may be in the progressive range of the characteristic, since the required Vorspannweg may be low due to a small installation space.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Druckstück in einem der Wellfeder zugewandten Bereich eine zylindrische Ausnehmung aufweisen, da die Wellfeder in ihrem mittleren Bereich keine Unterstützung für einen zuverlässigen Betrieb benötigt. Die zylindrische Ausnehmung ist einfach und kostengünstig herzustellen. In a preferred embodiment, the pressure piece can have a cylindrical recess in a region facing the wave spring, since the wave spring does not require any support for reliable operation in its middle region. The cylindrical recess is simple and inexpensive to manufacture.

Die Erfindung betrifft außerdem die Kraftfahrzeuglenkung, die erfindungsgemäß das Druckstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist. The invention also relates to the motor vehicle steering, which according to the invention comprises the pressure piece according to one of claims 1 to 4.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kraftfahrzeuglenkung mit zwei Ritzeln versehen, gegen welche die Zahnstange mit einem oder zwei Drückstücken gedrückt wird. Selbstverständlich kann die Kraftfahrzeuglenkung auch nur mit einem Ritzel versehen sein. Jedoch ist die progressive Kennlinie der Wellfeder besonders dann vorteilhaft, wenn große Drehmomente übertragen werden sollen. Dies ist beispielsweise bei der Kraftfahrzeuglenkung mit zwei Ritzeln oder einer mechanischen Kraftfahrzeuglenkung mit elektrischer Hilfskraftunterstützung der Fall, wobei diese in einer Lenksäule integriert ist. In a preferred embodiment, the motor vehicle steering is provided with two pinions, against which the rack is pressed with one or two pressing pieces. Of course, the motor vehicle steering can also be provided only with a pinion. However, the progressive characteristic of the wave spring is particularly advantageous when large torques are to be transmitted. This is the case, for example, in the motor vehicle steering system with two pinions or a mechanical motor vehicle steering system with auxiliary electric power assistance, the latter being integrated in a steering column.

Die Kraftfahrzeuglenkung kann jedoch auch eine elektrische Hilfskraftunterstützung und einen Kugelgewindetrieb aufweisen. However, the motor vehicle steering system may also have an electric power assist and a ball screw drive.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckstücks anhand der beiliegenden Zeichnungen mehr erläutert. Hereinafter, an embodiment of a pressure piece according to the invention will be explained with reference to the accompanying drawings.

Im Einzelnen zeigen: In detail show:

1 eine Schnittansicht durch ein Druckstück gemäß dem Stand der Technik; 1 a sectional view through a pressure piece according to the prior art;

2 eine erste Ausführungsform einer Flachdrahtwellfeder gemäß dem Stand der Technik; 2 a first embodiment of a flat wire wave spring according to the prior art;

3 eine zweite Ausführungsform der Flachdrahtwellfeder ebenfalls gemäß dem stand der Technik; 3 a second embodiment of the flat wire wave spring also according to the prior art;

4 eine Schnittansicht durch das erfindungsgemäße Druckstück; 4 a sectional view through the pressure piece according to the invention;

5 eine Draufsicht und eine Seitenansicht auf eine Wellfeder; 5 a plan view and a side view of a corrugated spring;

6 eine Kennlinie der Wellfeder. 6 a characteristic of the wave spring.

1 zeigt ein Druckstück 10 einer hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuglenkung gemäß dem Stand der Technik. Das Druckstück 10 wird durch ein Federelement, das im vorliegenden Fall als eine Tellerfeder 11 ausgebildet ist, gegen eine Zahnstange 12 gedrückt. Die Tellerfeder 11 muss für einen einwandfreien Betrieb in ihrem mittleren Bereich unterstützt werden. Zu diesem Zweck ist in dem Druckstück 10 ein Absatz 13 vorgesehen. Folglich weist das Druckstück 10 einen umlaufenden ringförmigen Spalt 14 auf, der jedoch relativ aufwändig herzustellen ist. 1 shows a pressure piece 10 a motor vehicle steering according to the prior art, not shown here. The pressure piece 10 is characterized by a spring element, which in the present case as a plate spring 11 is formed against a rack 12 pressed. The plate spring 11 must be supported for proper operation in its middle range. For this purpose is in the pressure piece 10 a paragraph 13 intended. Consequently, the pressure piece has 10 a circumferential annular gap 14 which, however, is relatively expensive to produce.

Die 2 und 3 zeigen eine Flachdrahtwellfeder 15 und 16, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. The 2 and 3 show a flat wire wave spring 15 and 16 as known from the prior art.

Die Flachdrahtwellfeder 15 weist zwischen ihren beiden Enden eine Lücke 17 auf. Beim Einfedern bewegen sich die einander gegenüberliegenden Enden aufeinander zu, so dass sich die Enden, die in der Regel scharfkantig sind, im Laufe der Zeit zusehends in das Material des Druckstücks eingraben. Dadurch entstehen kleine Späne, wodurch eine einwandfreie Fraktion des Druckstücks gestört wird. The flatwave wave spring 15 has a gap between its two ends 17 on. During compression, the opposite ends move towards each other, so that the ends, which are generally sharp-edged, dig in the course of time noticeably in the material of the pressure piece. This results in small chips, whereby a perfect fraction of the pressure piece is disturbed.

Bei der Flachdrahtwellfeder 16 überlappen sich die Endbereiche, so dass die Flachdrahtwellfeder 16 im Bereich einer Überlappung 18 doppelte Materialstärke aufweist. Dadurch kann sich das an der Flachdrahtwellfeder 16 anliegende Druckstück relativ zu einer das Druckstück aufnehmenden Bohrung schräg ausrichten, woraus ebenfalls Funktionsstörungen resultieren können. In the flat wire wave spring 16 overlap the end portions, so that the flat wire wave spring 16 in the area of an overlap 18 has double material thickness. This may affect the flatwave corrugated spring 16 adjoining pressure piece to align obliquely relative to a bore receiving the pressure piece, which can also result in malfunction.

4 zeigt ein erfindungsgemäßes Druckstück 20, bei dem das Federelement als eine einstückige Wellfeder 21 ausgebildet ist (siehe auch 5). Die Wellfeder 21 ist ein geschlossen umlaufendes Gebilde, das kostengünstig durch Stanzen hergestellt werden kann. Die Wellfeder 21 drückt das Druckstück 20 gegen die Zahnstange 12. 4 shows a pressure piece according to the invention 20 in which the spring element is a one-piece wave spring 21 is formed (see also 5 ). The wave spring 21 is a closed circumferential structure that can be produced inexpensively by punching. The wave spring 21 pushes the pressure piece 20 against the rack 12 ,

Das Druckstück 20 weist in einem der Wellfeder 21 zugewandten Bereich eine zylindrische Ausnehmung 22 auf. Die Ausnehmung 22 ist möglich, weil die Wellfeder 21 im Gegensatz zu der gemäß dem Stand der Technik verwendeten Tellerfeder 11 in ihrem mittleren Bereich nicht unterstützt werden muss. Die Ausnehmung 22 ist darüber hinaus einfach und kostengünstig herzustellen. The pressure piece 20 points in one of the corrugated spring 21 facing region a cylindrical recess 22 on. The recess 22 is possible because the corrugated spring 21 in contrast to the disc spring used according to the prior art 11 in its middle range does not need to be supported. The recess 22 is also easy and inexpensive to manufacture.

Die Wellfeder 21 weist eine progressive Kennlinie auf (siehe 6). Die progressive Kennlinie weist ausschließlich einen progressiven Bereich und keinen linearen Bereich auf. Dies ist sinnvoll, da eine Dämpfung entlang eines kurzen Federweges erreicht werden soll. Da ein Vorspannweg zur Vorspannung der Wellfeder 21 innerhalb eines kleinen Einbauraums möglich sein soll, ist es sinnvoll, wenn auch der Vorspannweg innerhalb des progressiven Bereichs der Kennlinie liegt. The wave spring 21 has a progressive characteristic (see 6 ). The progressive characteristic has only a progressive range and no linear range. This makes sense, since a damping along a short spring travel is to be achieved. As a Vorspannweg for biasing the wave spring 21 is to be possible within a small installation space, it makes sense if the bias path is within the progressive range of the characteristic.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Druckstück Pressure piece
1111: Tellerfeder Belleville spring
1212: Zahnstange rack
1313: Absatz paragraph
1414: Spalt gap
2020: Druckstück Pressure piece
2121: Wellfeder Well spring
2222: Ausnehmung recess

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004057160 A1 [0003]

Claims

Pressure piece ( 20 ) for a motor vehicle steering system with at least one spring element for pressing the pressure piece ( 20 ) against a rack ( 12 ), characterized in that the spring element is a one-piece wave spring ( 21 ).

Pressure piece ( 20 ) according to claim 1, characterized in that the corrugated spring ( 21 ) can be produced by punching.

Pressure piece ( 20 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the corrugated spring ( 21 ) has a progressive characteristic.

Pressure piece ( 20 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is in one of the corrugated spring ( 21 ) facing a cylindrical recess ( 23 ) having.

Motor vehicle steering, characterized in that it the pressure piece ( 20 ) according to one of claims 1 to 4.

Motor vehicle steering system according to claim 5, characterized in that it comprises two pinions against which the toothed rack is pressed.

Motor vehicle steering system according to claim 5, characterized in that it is a mechanical motor vehicle steering with electric power assist, which is integrated in a steering column.

Motor vehicle steering system according to claim 5, characterized in that it comprises an electric power assist and a ball screw.