DE102012019427A1 - Steering rack used as electromechanical power steering apparatus for motor car, has bellows that is arranged at one axial end of rack gear housing, and pressure sensor that is provided for measuring pressure in inside of bellows - Google Patents

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Abstract

The steering rack (10) has a rack gear housing (14) in which a rack gear (12) is guided axially displaceably. A sealing element (16) is arranged between the rack gear and the rack gear housing. A bellows (18) is arranged at one axial end (20) of the rack gear housing. A bellows end (22) close to the rack gear housing and a bellows end (24) close to rack gear are coupled to the tie rod (25). A pressure sensor (44) is provided for measuring pressure in inside of the bellows.

Description

Erfindung betrifft eine Zahnstangenlenkung für Kraftfahrzeuge, mit einer Zahnstange, die eine Längsachse aufweist, einem Zahnstangengehäuse, in dem die Zahnstange axial verschieblich geführt ist, einem Dichtelement zwischen der Zahnstange und dem Zahnstangengehäuse, sowie einem Faltenbalg, der an einem axialen Ende des Zahnstangengehäuses angeordnet ist, wobei ein erstes Faltenbalgende dicht am Zahnstangengehäuse und ein zweites Faltenbalgende im Wesentlichen dicht an der Zahnstange oder einer mit der Zahnstange gekoppelten Spurstange befestigt sind.The invention relates to a rack and pinion steering for motor vehicles, comprising a rack having a longitudinal axis, a rack housing in which the rack is axially displaceable, a sealing element between the rack and the rack housing, and a bellows, which is arranged at one axial end of the rack housing wherein a first Faltenbalgende close to the rack housing and a second Faltenbalgende are attached substantially close to the rack or coupled to the rack tie rod.

Derartige Zahnstangenlenkungen sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt und werden heutzutage üblicherweise als hydraulische, elektrohydraulische oder elektromechanische Servolenkungen ausgebildet, die einen Fahrzeugführer beim Lenkvorgang unterstützen.Such rack and pinion steering systems are already known from the prior art and are usually designed today as hydraulic, electrohydraulic or electromechanical power steering systems which assist a driver during the steering operation.

Bei elektromechanischen Servolenkungen ist in der Regel ein Elektromotor vorgesehen, der eine vorbestimmte, variable Lenkhilfskraft bereitstellen kann. Der Elektromotor ist beispielsweise am Zahnstangengehäuse angeordnet und überträgt seine Lenkhilfskraft mittels eines Lenkgetriebes direkt auf die Zahnstange.In electromechanical power steering systems, an electric motor is usually provided which can provide a predetermined variable steering assist force. The electric motor is arranged for example on the rack housing and transmits its steering assistance force by means of a steering gear directly to the rack.

In Bezug auf Feuchtigkeit und daraus resultierende Oberflächenkorrosion reagiert insbesondere das Lenkgetriebe der Zahnstangenlenkung empfindlich, da bereits geringe Korrosionserscheinungen an den Getriebebauteilen die Funktion der Lenkung beeinträchtigen können. Üblicherweise wird die Zahnstangenlenkung durch die Getriebekorrosion auch schwergängiger, sodass der Fahrer eine höhere Handlenkkraft und/oder der Elektromotor eine höhere Leistung aufbringen muss. Dies wirkt sich entsprechend negativ auf den Lenkkomfort bzw. den Energieverbrauch der Zahnstangenlenkung aus.With regard to moisture and the resulting surface corrosion, in particular, the steering gear of the rack and pinion steering is sensitive, since even slight signs of corrosion on the transmission components can impair the function of the steering. Usually, the rack-and-pinion steering becomes heavier due to the gearbox corrosion, so that the driver has to apply a higher manual steering force and / or the electric motor has to produce a higher output. This has a corresponding negative effect on the steering comfort and energy consumption of the rack and pinion steering.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zahnstangenlenkung zu schaffen, bei der sich eine Lenkgetriebekorrosion mit geringem Aufwand verhindern lässt.The object of the invention is to provide a rack and pinion steering in which a steering gear corrosion can be prevented with little effort.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Zahnstangenlenkung der eingangs genannten Art, bei der ein Drucksensor zur Messung eines im Inneren des Faltenbalgs herrschenden Drucks vorgesehen ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine feuchte und damit korrosionsverursachende Umgebung im Bereich des Lenkgetriebes als Folge einer Leckage in der Zahnstangenlenkung entsteht. Eine solche Leckage beeinflusst wiederum den Druckverlauf, der sich während einer Lenkungsbetätigung im Inneren des Faltenbalgs einstellt. Dieser Druckverlauf kann über einen herkömmlichen Drucksensor einfach erfasst und mit einem bei weitgehend leckagefreier Abdichtung aufgenommenen Referenzdruckverlauf verglichen werden. Weicht der aktuell vom Sensor erfasste Druckverlauf um mehr als eine vorgegebene Toleranz vom Referenzdruckverlauf ab, so deutet dies auf eine Leckage in der Zahnstangenlenkung hin, was dem Fahrer beispielsweise durch ein geeignetes Warnsignal angezeigt wird. Daraufhin kann der Fahrer die Dichtigkeit der Zahnstangenlenkung in einer Fachwerkstatt untersuchen und gegebenenfalls wiederherstellen lassen. Aufgrund der Druckmessung lassen sich Leckagen frühzeitig erkennen und beseitigen, sodass kaum Feuchtigkeit in die Zahnstangenlenkung eindringen und zur Korrosion von Lenkungsbauteilen führen kann.This object is achieved by a rack and pinion steering of the type mentioned, in which a pressure sensor for measuring a pressure prevailing in the interior of the bellows pressure is provided. The invention is based on the recognition that a moist and thus corrosion-causing environment in the region of the steering gear as a result of leakage in the rack and pinion steering arises. Such a leakage in turn affects the pressure curve that occurs during a steering operation inside the bellows. This pressure profile can be easily detected via a conventional pressure sensor and compared with a reference pressure curve recorded with a largely leak-free seal. If the pressure curve currently detected by the sensor differs by more than a predefined tolerance from the reference pressure curve, this indicates a leakage in the rack and pinion steering, which is indicated to the driver by a suitable warning signal, for example. Then the driver can examine the tightness of the rack and pinion steering in a specialist workshop and restore it if necessary. Due to the pressure measurement, leaks can be detected and eliminated at an early stage, so that hardly any moisture can penetrate the rack and pinion steering system and lead to corrosion of the steering components.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Zahnstangenlenkung weist die Zahnstange angrenzend an das Dichtelement einen Verzahnungs- oder Gewindeabschnitt zum Einleiten einer axialen Handlenkkraft und/oder Lenkhilfskraft auf. Der Verzahnungs- oder Gewindeabschnitt ist Teil des Lenkgetriebes, welches die vom Fahrer aufgebrachte Handlenkkraft und/oder die vom Elektromotor aufgebrachte Lenkhilfskraft in die Zahnstange überträgt. Da sich bereits eine geringfügige Oberflächenkorrosion an den Getriebebauteilen negativ auf die Lenkungsfunktion auswirken kann, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Zahnstangenlenkung im Bereich des Lenkgetriebes auf mögliche Leckagen überprüfbar ist.In a preferred embodiment of the rack and pinion steering, the toothed rack has a toothed or threaded section adjacent to the sealing element for introducing an axial hand steering force and / or steering assistance force. The toothed or threaded portion is part of the steering gear, which transmits the applied by the driver hand steering force and / or applied by the electric motor steering assist force in the rack. Since even a slight surface corrosion on the transmission components can adversely affect the steering function, it is particularly advantageous if the rack and pinion steering in the region of the steering gear can be checked for possible leaks.

Vorzugsweise ist am Zahnstangengehäuse ein Elektromotor zur Bereitstellung einer Lenkhilfskraft angebracht. Besonders bevorzugt ist dieser Elektromotor über ein Lenkgetriebe formschlüssig mit der Zahnstange gekoppelt, sodass es sich bei der Zahnstangenlenkung um eine elektromechanische Servolenkung handelt.Preferably, an electric motor for providing a steering assist force is attached to the rack housing. Particularly preferably, this electric motor is positively coupled via a steering gear with the rack, so that it is an electromechanical power steering in the rack and pinion steering.

Der Elektromotor kann hierbei eine elektronische Steuereinheit aufweisen, die in Strömungsverbindung mit dem Inneren des Faltenbalgs steht.The electric motor may in this case have an electronic control unit, which is in flow communication with the interior of the bellows.

Besonders bevorzugt weist die elektronische Steuereinheit des Elektromotors den Drucksensor zur Messung eines im Inneren des Faltenbalgs herrschenden Drucks auf. Die Integration des Drucksensors in die elektronische Steuereinheit ermöglicht eine Stromversorgung des Drucksensors sowie eine Auswertung der Sensordaten mit minimalem Aufwand.The electronic control unit of the electric motor particularly preferably has the pressure sensor for measuring a pressure prevailing in the interior of the bellows. The integration of the pressure sensor in the electronic control unit allows a power supply of the pressure sensor and an evaluation of the sensor data with minimal effort.

In einer Ausführungsform der Zahnstangenlenkung ist zur Übertragung der Lenkhilfskraft ein Zahnriemengetriebe zwischen dem Elektromotor und der Zahnstange vorgesehen.In one embodiment of the rack and pinion steering, a toothed belt transmission between the electric motor and the rack is provided for transmitting the steering assistance force.

Ferner kann zur Übertragung der Lenkhilfskraft ein Kugelumlaufmechanismus zwischen dem Elektromotor und der Zahnstange vorgesehen sein, wobei das Zahnriemengetriebe und/oder der Kugelumlaufmechanismus bevorzugt im Messbereich des Drucksensors liegen. Eine Leckage kann dadurch so frühzeitig erkannt werden, dass sich Korrosionserscheinungen in diesem Bereich weitgehend verhindern oder minimieren lassen.Further, a ball circulation mechanism between the electric motor and the rack may be provided for transmitting the steering assist force, wherein the toothed belt transmission and / or the Ball screw mechanism preferably lie in the measuring range of the pressure sensor. As a result, a leak can be detected so early that corrosion phenomena in this area can largely be prevented or minimized.

Das Dichtelement ist hierbei vorzugsweise an einer Kugelumlaufmutter des Kugelumlaufmechanismus angebracht, in die Kugelumlaufmutter integriert oder durch die Kugelumlaufmutter gebildet. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das Dichtelement im Bereich der Kugelumlaufmutter am Zahnstangengehäuse befestigt istThe sealing element is in this case preferably attached to a recirculating ball nut of the ball circulation mechanism, integrated in the recirculating ball nut or formed by the recirculating ball nut. Alternatively, however, it is also conceivable that the sealing element is secured in the region of the ball nut on the rack housing

Das zwischen der Zahnstange und dem Zahnstangengehäuse angeordnete Dichtelement ist beispielsweise als Drossel mit einem definierten Drosselquerschnitt zwischen Zahnstange und Zahnstangengehäuse ausgebildet. Infolge des definierten Drosselquerschnitts ergibt sich bei weitgehend leckagefreier Abdichtung der Zahnstangenlenkung ein in engen Grenzen reproduzierbarer Druckverlauf. Dementsprechend lässt sich bereits bei recht geringen Abweichungen von diesem Druckverlauf zuverlässig auf eine Leckage in der Zahnstangenlenkung und eine damit einhergehende Korrosionsgefahr schließen.The arranged between the rack and the rack housing sealing element is formed for example as a throttle with a defined throttle cross-section between the rack and rack housing. As a result of the defined throttle cross-section results in largely leak-free sealing of the rack and pinion steering within narrow limits reproducible pressure curve. Accordingly, a leakage in the rack-and-pinion steering and an associated risk of corrosion can be reliably concluded even with very slight deviations from this pressure curve.

In einer weiteren Ausführungsform der Zahnstangenlenkung ist an einem entgegengesetzten axialen Ende des Zahnstangengehäuses ein weiterer Faltenbalg angeordnet, wobei ein weiterer Drucksensor zur Messung eines im Inneren dieses weiteren Faltenbalgs herrschenden Drucks vorgesehen ist. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn in einem Druckraum oder angrenzend an einen Druckraum des weiteren Faltenbalgs Getriebebauteile vorgesehen sind, bei denen sich bereits eine geringfügige Oberflächenkorrosion negativ auf die Funktion der Zahnstangenlenkung auswirkt.In a further embodiment of the rack and pinion steering, a further bellows is arranged at an opposite axial end of the rack housing, wherein a further pressure sensor is provided for measuring a pressure prevailing in the interior of this further bellows pressure. This is particularly advantageous if in a pressure chamber or adjacent to a pressure chamber of the further bellows transmission components are provided in which even a slight surface corrosion has a negative effect on the function of the rack and pinion steering.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. In these show:

1 einen schematischen Schnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zahnstangenlenkung; und 1 a schematic section through an embodiment of a rack and pinion steering system according to the invention; and

2 einen schematischen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zahnstangenlenkung. 2 a schematic section through a further embodiment of a rack and pinion steering system according to the invention.

Die 1 und 2 zeigen jeweils eine erfindungsgemäße Zahnstangenlenkung 10 für Kraftfahrzeuge, mit einer Zahnstange 12, die eine Längsachse A aufweist, einem Zahnstangengehäuse 14, in dem die Zahnstange 12 axial verschieblich geführt ist, einem zwischen der Zahnstange 12 und dem Zahnstangengehäuse 14 angeordneten Dichtelement 16 sowie einem Faltenbalg 18, der an einem axialen Ende 20 des Zahnstangengehäuses 14 angeordnet ist.The 1 and 2 each show a rack and pinion steering according to the invention 10 for motor vehicles, with a rack 12 having a longitudinal axis A, a rack housing 14 in which the rack 12 axially displaceable out, one between the rack 12 and the rack housing 14 arranged sealing element 16 as well as a bellows 18 which is at one axial end 20 of the rack housing 14 is arranged.

Ein erstes Faltenbalgende 22 des Faltenbalgs 18 ist dicht am Zahnstangengehäuse 14 angebracht, und ein zweites Faltenbalgende 24 des Faltenbalgs 18 ist dicht an einer mit der Zahnstange 12 gekoppelten Spurstange 25 befestigt. In einer alternativen Ausführungsvariante ist auch denkbar, dass das zweite Faltenbalgende 24 dicht an der Zahnstange 12 angebracht ist.A first bellows 22 the bellows 18 is close to the rack housing 14 attached, and a second bellows 24 the bellows 18 is close to one with the rack 12 coupled tie rod 25 attached. In an alternative embodiment, it is also conceivable that the second Faltenbalgende 24 close to the rack 12 is appropriate.

Das Dichtelement 16 ist im Zahnstangengehäuse 14 angeordnet. Es grenzt unmittelbar an die Zahnstange 12 an und kann darüber hinaus auch zumindest abschnittsweise dicht an der Zahnstange 12 anliegen. Vorzugsweise umschließt das Dichtelement 16 die Zahnstange 12 in Umfangsrichtung und ist entsprechend als ringförmige Dichtlippe oder Gleitdichtung ausgeführt.The sealing element 16 is in the rack housing 14 arranged. It borders directly on the rack 12 In addition, and at least partially close to the rack 12 issue. Preferably, the sealing element encloses 16 the rack 12 in the circumferential direction and is designed accordingly as an annular sealing lip or sliding seal.

Demzufolge ergibt sich im Inneren des Faltenbalgs 18 sowie im Inneren des Zahnstangengehäuses 14 ein weitgehend abgedichteter Druckraum 26, der sich axial vom Dichtelement 16 bis zum zweiten Faltenbalgende 24 erstreckt.As a result, results inside the bellows 18 as well as inside the rack housing 14 a largely sealed pressure chamber 26 extending axially from the sealing element 16 until the second bellows end 24 extends.

Die Zahnstange 12 erstreckt sich durch den Druckraum 26 und weist angrenzend an das Dichtelement 16 einen Verzahnungs- oder Gewindeabschnitt 28 zum Einleiten einer Lenkhilfskraft FServo auf.The rack 12 extends through the pressure chamber 26 and has adjacent to the sealing element 16 a gearing or threaded portion 28 for introducing a steering assist force F servo .

Zur Bereitstellung dieser Lenkhilfskraft FServo ist am Zahnstangengehäuse 14 ein Elektromotor 30 angebracht und über ein Zahnriemengetriebe 32 sowie einen Kugelumlaufmechanismus 34 mit dem Verzahnungs- oder Gewindeabschnitt 28 der Zahnstange 12 gekoppelt. Die Lenkhilfskraft FServo wird somit vom Elektromotor 30 über das Zahnriemengetriebe 32 und den Kugelumlaufmechanismus 34 auf die Zahnstange 12 übertragen.To provide this steering aid F servo is on the rack housing 14 an electric motor 30 attached and via a toothed belt transmission 32 and a ball screw mechanism 34 with the toothed or threaded section 28 the rack 12 coupled. The power steering F servo is thus from the electric motor 30 over the toothed belt transmission 32 and the ball screw mechanism 34 on the rack 12 transfer.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Zahnstange 12 im Zahnstangengehäuse 14 noch einen weiteren Verzahnungs- oder Gewindeabschnitt 28 zum Einleiten einer axialen Handlenkkraft auf, welche von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs über ein Lenkrad manuell aufgebracht wird. Dieser Verzahnungs- oder Gewindeabschnitt 28 der Zahnstange 12 ist über ein Ritzel 35 und eine Lenksäule mechanisch mit einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs gekoppelt.In the present embodiment, the rack 12 in the rack housing 14 yet another gearing or threaded section 28 for introducing an axial hand steering force, which is applied manually by a driver of the motor vehicle via a steering wheel. This gearing or threaded section 28 the rack 12 is about a pinion 35 and a steering column mechanically coupled to a steering wheel of the motor vehicle.

Der Elektromotor 30 umfasst gemäß 1 eine elektronische Steuereinheit 36, die mit dem Druckraum 26 in Strömungsverbindung steht. Insbesondere herrscht an der Steuereinheit 36 im Wesentlichen derselbe Druck p1 wie im Inneren des Faltenbalgs 18.The electric motor 30 includes according to 1 an electronic control unit 36 that with the pressure room 26 is in flow communication. In particular, prevails at the control unit 36 essentially the same pressure p 1 as inside the bellows 18 ,

Während einer axialen Lenkbewegung der Zahnstange 12 verändert sich die Größe des Druckraums 26 und damit auch ein Druck p1 im Druckraum 26. So wird der Druckraum 26 bei einer axialen Bewegung 40 der Zahnstange 12 nach rechts größer und bei einer axialen Bewegung 42 der Zahnstange 12 nach links kleiner. Dementsprechend findet bei der axialen Bewegung 40 der Zahnstange 12 nach rechts ein charakteristischer Druckabfall und bei der axialen Bewegung 42 der Zahnstange 12 nach links ein charakteristischer Druckanstieg im Druckraum 26 statt, sofern die Abdichtung des Faltenbalgs 18 an den Faltenbalgenden 22, 24 den Druckraum 26 im Wesentlichen leckagefrei verschließt. Um den Verlauf des im Inneren des Druckraums 26 herrschenden Drucks p1 zu messen, ist ein Drucksensor 44 vorgesehen.During an axial steering movement of the rack 12 the size of the pressure chamber 26 and thus also a pressure p 1 in the pressure chamber 26 , This is how the pressure chamber becomes 26 in an axial movement 40 the rack 12 larger to the right and with an axial movement 42 the rack 12 smaller to the left. Accordingly, takes place during the axial movement 40 the rack 12 to the right a characteristic pressure drop and during the axial movement 42 the rack 12 to the left a characteristic increase in pressure in the pressure chamber 26 instead, provided the sealing of the bellows 18 on the bellows 22 . 24 the pressure room 26 essentially leak-free closes. To the course of the inside of the pressure chamber 26 pressure to be measured p 1 is a pressure sensor 44 intended.

Wie bereits oben erläutert, herrscht im Inneren des Druckraums 26, im Inneren des Faltenbalgs 18 und in der elektronischen Steuereinheit 36 im Wesentlichen derselbe Druck p1, sodass die elektronische Steuereinheit 36 des Elektromotors 30 vorzugsweise den Drucksensor 44 umfasst. Dies ist besonders vorteilhaft, da der Aufwand zur Stromversorgung und Montage des Drucksensors 44 in diesem Fall minimal ist.As already explained above, prevails inside the pressure chamber 26 , inside the bellows 18 and in the electronic control unit 36 essentially the same pressure p 1 , so that the electronic control unit 36 of the electric motor 30 preferably the pressure sensor 44 includes. This is particularly advantageous, since the effort to power and installation of the pressure sensor 44 in this case is minimal.

Der Druckraum 26 ist im Wesentlichen durch das Zahnstangengehäuse 14, den Faltenbalg 18 und ein Gehäuse des Elektromotors 30, des Zahnriemengetriebes 32 und/oder der elektronischen Steuereinheit 36 definiert. An einem axialen Ende ist der Druckraum 26 durch den Faltenbalg 18 abgedichtet, wobei das erste Faltenbalgende 22 dicht am Zahnstangengehäuse 14 und das zweite Faltenbalgende 24 dicht an der Spurstange 25 befestigt ist. An einem entgegengesetzten axialen Ende des Druckraums 26 ist das Dichtelement 16 vorgesehen, welches beispielsweise als ringförmige Gleitdichtung oder Dichtlippe ausgebildet ist. Das Dichtelement 16 ist an der Kugelumlaufmutter 38 des Kugelumlaufmechanismus 34 angebracht oder direkt in die Kugelumlaufmutter 38 integriert. Alternativ kann das Dichtelement 16 jedoch auch im Zahnstangengehäuse 14 dicht befestigt sein. Außerdem ist vorstellbar, dass die Kugelumlaufmutter 38 besonders passgenau ausgebildet ist, den Ringraum zwischen der Zahnstange 12 und dem Zahnstangengehäuse 14 nahezu spaltfrei ausfüllt, und somit selbst die Funktion des Dichtelements 16 übernimmt. Je nach Ausführungsform weist das Dichtelement 16 zur Zahnstange 12 und/oder zum Zahnstangengehäuse 14 hin eine gewisse, für Gleitdichtungen übliche Undichtigkeit auf, welche maßgeblich den Druckverlauf im Druckraum 26 während einer Betätigung der Zahnstangenlenkung 10 beeinflusst.The pressure room 26 is essentially through the rack housing 14 , the bellows 18 and a housing of the electric motor 30 , the toothed belt transmission 32 and / or the electronic control unit 36 Are defined. At one axial end is the pressure chamber 26 through the bellows 18 sealed, with the first Faltenbalgende 22 close to the rack housing 14 and the second bellows 24 close to the tie rod 25 is attached. At an opposite axial end of the pressure chamber 26 is the sealing element 16 provided, which is formed for example as an annular sliding seal or sealing lip. The sealing element 16 is at the ball nut 38 of the ball screw mechanism 34 attached or directly into the recirculating ball nut 38 integrated. Alternatively, the sealing element 16 but also in the rack housing 14 be tightly fastened. It is also conceivable that the ball nut 38 is designed particularly accurate fit, the annular space between the rack 12 and the rack housing 14 fills almost gap-free, and thus even the function of the sealing element 16 takes over. Depending on the embodiment, the sealing element 16 to the rack 12 and / or the rack housing 14 towards a certain, common for sliding seals leak, which significantly affects the pressure curve in the pressure chamber 26 during operation of the rack and pinion steering 10 affected.

Um während einer Lenkbewegung bei intakter, im Wesentlichen leckagefreier Abdichtung des Faltenbalgs 18 einen in engen Grenzen reproduzierbaren Verlauf des Drucks p1 zu erhalten, ist das Dichtelement 16 vorzugsweise als Drossel mit einem definierten Drosselquerschnitt d zwischen Zahnstange 12 und Zahnstangengehäuse 14 ausgebildet (vgl. Detail I der 1). Weicht der Druckverlauf um mehr als eine vorgegebene Toleranz von einem bei weitgehend leckagefreier Abdichtung aufgenommenen Referenzdruckverlauf ab, so deutet dies auf eine unerwünschte Leckage an einem Faltenbalgende 22, 24 des Faltenbalgs 18 oder am Dichtelement 16 hin.To during a steering movement with intact, substantially leak-free sealing of the bellows 18 to obtain a reproducible within narrow limits curve of the pressure p 1 , is the sealing element 16 preferably as a throttle with a defined throttle cross section d between the rack 12 and rack housing 14 (see detail I of the 1 ). If the pressure curve deviates by more than a predetermined tolerance from a reference pressure curve recorded with a largely leakage-free seal, this indicates an undesirable leakage at a bellows end 22 . 24 the bellows 18 or on the sealing element 16 out.

Ein solcher Verdacht auf eine unerwünschte Leckage in der Zahnstangenlenkung 10 kann dem Fahrer durch eine Anzeige signalisiert und nachfolgend in einer Fachwerkstatt überprüft werden. Gegebenenfalls werden in der Werkstatt das Dichtelement 16, die Kugelumlaufmutter 38 und/oder der Faltenbalg 18 ausgetauscht, bevor in nennenswertem Maße Feuchtigkeit in den Druckraum 26 eindringt und Korrosionsschäden am Lenkgetriebe verursacht. Somit können auf einfache Art und Weise Beeinträchtigungen der Lenkfunktion sowie kostspielige Reparaturen am Lenkgetriebe zuverlässig verhindert werden.Such a suspected unwanted leakage in the rack and pinion steering 10 can be signaled to the driver by a display and subsequently checked in a specialist workshop. If necessary, the sealing element in the workshop 16 , the recirculating ball nut 38 and / or the bellows 18 exchanged before moisture to a significant extent in the pressure chamber 26 penetrates and causes corrosion damage to the steering gear. Thus, impairments of the steering function and costly repairs to the steering gear can be reliably prevented in a simple manner.

Gemäß den 1 und 2 ist der Faltenbalg 18 am axialen Ende 20 des Zahnstangengehäuses 14 und ein weiterer Faltenbalg 46 an einem entgegengesetzten axialen Ende 48 des Zahnstangengehäuses 14 angeordnet. Auch für diesen weiteren Faltenbalg 46 gilt, dass ein erstes Faltenbalgende 50 dicht am Zahnstangengehäuse 14 und ein zweites Faltenbalgende 52 im Wesentlichen dicht an einer mit der Zahnstange 12 gekoppelten Spurstange 25 befestigt sind. Alternativ kann das zweite Faltenbalgende 52 auch unmittelbar an der Zahnstange 12 befestigt sein.According to the 1 and 2 is the bellows 18 at the axial end 20 of the rack housing 14 and another bellows 46 at an opposite axial end 48 of the rack housing 14 arranged. Also for this further bellows 46 is considered that a first bellows 50 close to the rack housing 14 and a second bellows 52 essentially close to one with the rack 12 coupled tie rod 25 are attached. Alternatively, the second bellows can 52 also directly on the rack 12 be attached.

Somit ergibt sich ein weiterer Druckraum 54, der sich axial vom Dichtelement 16 zum zweiten Faltenbalgende 52 erstreckt, wobei in dem weiteren Druckraum 54 ein Druck p2 herrscht. Entgegengesetzt zum Druckraum 26 wird der weitere Druckraum 54 während einer axialen Bewegung 40 der Zahnstange 12 nach rechts kleiner und der Druck p2 steigt an. Während einer axialen Bewegung 42 der Zahnstange 12 nach links wird der weitere Druckraum 54 entsprechend größer und der Druck p2 fällt ab.This results in a further pressure chamber 54 extending axially from the sealing element 16 to the second bellows end 52 extends, wherein in the further pressure chamber 54 a pressure p 2 prevails. Opposite to the pressure room 26 becomes the further pressure chamber 54 during an axial movement 40 the rack 12 smaller to the right and the pressure p 2 increases. During an axial movement 42 the rack 12 to the left is the additional pressure chamber 54 correspondingly larger and the pressure p 2 drops.

Die beiden Druckräume 26, 54 sind über das Dichtelement 16 miteinander gekoppelt, wobei das Dichtelement 16 bevorzugt als Drossel mit einem definierten Drosselquerschnitt d ausgebildet ist und nach einer axialen Zahnstangenbewegung für einen Druckausgleich in den Druckräumen 26, 54 sorgt.The two pressure chambers 26 . 54 are about the sealing element 16 coupled together, wherein the sealing element 16 is preferably designed as a throttle with a defined throttle cross section d and after an axial rack movement for a pressure equalization in the pressure chambers 26 . 54 provides.

Da sich der Verzahnungs- oder Gewindeabschnitt 28 des korrosionsempfindlichen Lenkgetriebes auch in den Druckraum 54 erstreckt, ist eine Messung des Drucks p2 im Inneren des weiteren Faltenbalgs 46 ebenfalls von Vorteil.Since the toothed or threaded section 28 of the corrosion-sensitive steering gear also in the pressure chamber 54 extends, is a measurement of the pressure p 2 inside the further bellows 46 also beneficial.

Zur Messung des im Inneren des weiteren Faltenbalgs 46 herrschenden Drucks p2 ist in 1 ein weiterer Drucksensor 56 angedeutet.For measuring the inside of the further bellows 46 prevailing pressure p 2 is in 1 another pressure sensor 56 indicated.

Die 1 zeigt eine Ausführungsform der Zahnstangenlenkung 10, bei der jedem Druckraum 26, 54 ein Drucksensor 44, 56 zugeordnet ist. In der elektronischen Steuereinheit 36 sind folglich zwei separate Drucksensoren 44, 56 vorgesehen, welche jederzeit den Druck p1, p2 ihres jeweils zugeordneten Druckraums 26, 54 erfassen und mit einem vorgegebenen Referenzdruck vergleichen können.The 1 shows an embodiment of the rack and pinion steering 10 , at each pressure chamber 26 . 54 a pressure sensor 44 . 56 assigned. In the electronic control unit 36 are therefore two separate pressure sensors 44 . 56 provided, which at any time the pressure p 1 , p 2 of their respective associated pressure chamber 26 . 54 capture and compare with a given reference pressure.

Die 2 zeigt eine alternative Ausführungsform, welche sich von der Zahnstangenlenkung 10 gemäß 1 lediglich dadurch unterscheidet, dass nur ein Drucksensor 44 an beide Druckräumen 26, 54 angeschlossen ist. Mittels Rückschlagventilen 58 ist dieser Drucksensor 44 so mit den Druckräumen 26, 54 verbunden, dass er stets den höheren Druck p1, p2 erfassen und mit einem vorgegebenen Referenzdruck vergleichen kann. Gegenüber 1 lässt sich somit zwar der Drucksensor 56 einsparen, gleichzeitig wird allerdings auch die Druckmessung auf den jeweils höheren Druck p1, p2 in den Druckräumen 26, 54 eingeschränkt.The 2 shows an alternative embodiment, which differs from the rack and pinion steering 10 according to 1 only differs in that only one pressure sensor 44 to both pressure chambers 26 . 54 connected. By means of check valves 58 is this pressure sensor 44 so with the pressure chambers 26 . 54 connected, that he can always detect the higher pressure p 1 , p 2 and compare with a predetermined reference pressure. Across from 1 Thus, the pressure sensor can be achieved 56 save, at the same time, however, also the pressure measurement on the respective higher pressure p 1 , p 2 in the pressure chambers 26 . 54 limited.

Claims (10)

Zahnstangenlenkung für Kraftfahrzeuge, mit einer Zahnstange (12), die eine Längsachse (A) aufweist, einem Zahnstangengehäuse (14), in dem die Zahnstange (12) axial verschieblich geführt ist, einem Dichtelement (16) zwischen Zahnstange (12) und Zahnstangengehäuse (14), sowie einem Faltenbalg (18), der an einem axialen Ende (20) des Zahnstangengehäuses (14) angeordnet ist, wobei ein erstes Faltenbalgende (22) dicht am Zahnstangengehäuse (14) und ein zweites Faltenbalgende (24) im Wesentlichen dicht an der Zahnstange (12) oder einer mit der Zahnstange (12) gekoppelten Spurstange (25) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor (44) zur Messung eines im Inneren des Faltenbalgs (18) herrschenden Drucks (p1) vorgesehen ist.Rack and pinion steering for motor vehicles, with a rack ( 12 ), which has a longitudinal axis (A), a rack housing ( 14 ), in which the rack ( 12 ) is guided axially displaceably, a sealing element ( 16 ) between rack ( 12 ) and rack housing ( 14 ), as well as a bellows ( 18 ), which at one axial end ( 20 ) of the rack housing ( 14 ), wherein a first Faltenbalgende ( 22 ) close to the rack housing ( 14 ) and a second bellows end ( 24 ) substantially close to the rack ( 12 ) or one with the rack ( 12 ) coupled track rod ( 25 ), characterized in that a pressure sensor ( 44 ) for measuring one inside the bellows ( 18 ) prevailing pressure (p 1 ) is provided. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (12) angrenzend an das Dichtelement (16) einen Verzahnungs- oder Gewindeabschnitt (28) zum Einleiten einer axialen Lenkkraft und/oder Lenkhilfskraft (FServo) aufweist.Rack and pinion steering system according to claim 1, characterized in that the rack ( 12 ) adjacent to the sealing element ( 16 ) a gearing or threaded portion ( 28 ) for introducing an axial steering force and / or steering assist force (F servo ). Zahnstangenlenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Zahnstangengehäuse (14) ein Elektromotor (30) zur Bereitstellung einer Lenkhilfskraft (FServo) angebracht ist.Rack and pinion steering system according to one of the preceding claims, characterized in that on the rack housing ( 14 ) an electric motor ( 30 ) is provided for providing a steering assist force (F servo ). Zahnstangenlenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (30) eine elektronische Steuereinheit (36) aufweist, die in Strömungsverbindung mit dem Inneren des Faltenbalgs (18) steht.Rack and pinion steering system according to claim 3, characterized in that the electric motor ( 30 ) an electronic control unit ( 36 ) in fluid communication with the interior of the bellows ( 18 ) stands. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (36) den Drucksensor (44) aufweist.Rack and pinion steering system according to claim 4, characterized in that the electronic control unit ( 36 ) the pressure sensor ( 44 ) having. Zahnstangenlenkung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung der Lenkhilfskraft (FServo) ein Zahnriemengetriebe (32) zwischen dem Elektromotor (30) und der Zahnstange (12) vorgesehen ist.Rack and pinion steering system according to one of claims 3 to 5, characterized in that for transmission of the steering assist force (F servo ) a toothed belt transmission ( 32 ) between the electric motor ( 30 ) and the rack ( 12 ) is provided. Zahnstangenlenkung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung der Lenkhilfskraft (FServo) ein Kugelumlaufmechanismus (34) zwischen dem Elektromotor (30) und der Zahnstange (12) vorgesehen ist.Rack and pinion steering system according to one of claims 3 to 6, characterized in that for transmitting the steering assist force (F servo ) a recirculating ball mechanism ( 34 ) between the electric motor ( 30 ) and the rack ( 12 ) is provided. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (16) an einer Kugelumlaufmutter (38) des Kugelumlaufmechanismus (34) angebracht, in die Kugelumlaufmutter (38) integriert oder durch die Kugelumlaufmutter (38) gebildet ist.Rack and pinion steering system according to claim 7, characterized in that the sealing element ( 16 ) on a ball nut ( 38 ) of the recirculating ball mechanism ( 34 ), into the recirculating ball nut ( 38 ) or by the recirculating ball nut ( 38 ) is formed. Zahnstangenlenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (16) als Drossel mit einem definierten Drosselquerschnitt (d) zwischen Zahnstange (12) und Zahnstangengehäuse (14) ausgebildet ist.Rack and pinion steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing element ( 16 ) as throttle with a defined throttle cross section (d) between rack ( 12 ) and rack housing ( 14 ) is trained. Zahnstangenlenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Faltenbalg (46) an einem entgegengesetzten axialen Ende (48) des Zahnstangengehäuses (14) angeordnet ist, wobei ein weiterer Drucksensor (56) zur Messung eines im Inneren des weiteren Faltenbalgs (46) herrschenden Drucks (p2) vorgesehen ist.Rack and pinion steering system according to one of the preceding claims, characterized in that a further bellows ( 46 ) at an opposite axial end ( 48 ) of the rack housing ( 14 ), wherein another pressure sensor ( 56 ) for measuring an inside of the further bellows ( 46 ) prevailing pressure (p 2 ) is provided.
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