DE102013114689A1

DE102013114689A1 - Flexibler Gleitstein

Info

Publication number: DE102013114689A1
Application number: DE102013114689.9A
Authority: DE
Inventors: Jens-Hauke Müller
Original assignee: Tedrive Steering Systems GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Steering Systems GmbH
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-06-25

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gleitstein (10), umfassend ein Hauptelement (12) mit einer Längsachse x₁-x₁, ein elastisches Element (16) und ein Zahnstangenelement (18) mit einer Längsachse x₂-x₂. Der Gleitstein (10) ist dadurch gekennzeichnet, dass
– das elastische Element (16) zwischen dem Hauptelement (12) und dem Zahnstangenelement (18) angeordnet ist,
– das elastische Element (16) im Längsschnitt eine Keilform aufweist, wobei zumindest eine Seite zumindest bereichsweise eine Außenfläche des Gleitsteins (10) ausbildet und das Hauptelement (12) und das Zahnstangenelement (18) an den beiden anderen, einander gegenüber angeordneten Seiten des elastischen Elements (16) angeordnet sind,
– das Zahnstangenelement (18) an seinem dem elastischen Element (16) abgewandten freien Ende eine Zahnstangenanlage (22) aufweist,
– die einzelnen Elemente (12, 16, 18) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sich eine Verlängerung der Längsachse x₁-x₁ des Hauptelements 12 und eine Verlängerung der Längsachse x₂-x₂ Zahnstangenelements 18 x₂-x₂ in einem Punkt schneiden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleitstein für eine Zahnstangenlenkung.
Bei einer Zahnstangenlenkung ist ein Ende einer Lenksäule, die mit Hilfe eines Lenkrads des Kraftfahrzeugs betätigt wird, mit einem Ritzel verbunden. Das Ritzel greift in eine Zahnstange ein, die gleitend in einem Lenkgehäuse eingebaut ist. Die Drehbewegung des Lenkrads und somit die entsprechende Drehung des Ritzels, wird in eine entsprechende Translation der Zahnstange im Gehäuse umgesetzt. Die Zahnstange bewirkt ihrerseits die Ausrichtung wenigstens eines Rades des Kraftfahrzeugs. Da bei der Zahnstangenlenkung die Zahnstange mit ihrer Verzahnung nur von einer Seite peripher an dem Ritzel anliegt, ist es notwendig das Spiel zwischen der Verzahnung der Zahnstange und dem Ritzel konstant gering zu halten. Hierfür wird in den meisten Fällen ein sogenannter Gleitstein eingesetzt, der die Zahnstange gegen das Ritzel drückt. Dies geschieht mittels einer Feder oder eines Einstellmechanismus. Der Gleitstein wird in einer Gleitsteinbohrung eingeführt und dort mittels eines Deckels und einer Feder oder eines Einstellmechanismus gehalten.
Die US 6 119 540 zeigt einen Gleitstein, der mittels einer Feder gegen die Zahnstange gedrückt wird. Die Feder stützt sich dabei am Deckel ab.
DE 4 302 309 A1 offenbart ebenfalls einen Gleitstein, der mittels einer Feder gegen die Zahnstange gedrückt wird. Die Feder stützt sich dabei aber am Gehäuse ab.
Bei den bisherigen Konstruktionen besteht das Problem der Noise Vibration Harshness (NVH), dabei handelt es sich um ungewollte spürbare Vibrationen oder hörbare Geräusche aufgrund von Reibungen, besonders durch Verkippen des Gleitsteins.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Gleitstein zur Verfügung zu stellen, der das Auftreten von Geräuschen und Verschleiß minimiert. Der Gleitstein soll möglichst einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar sein, die Montage soll schnell und einfach erfolgen können. Weiterhin besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Gleitsteinanordnung vorzuschlagen, die den genannten vorteilhaften Gleitstein beinhaltet.
Diese Aufgabe wird durch einen Gleitstein mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demnach umfasst der Gleitstein ein Hauptelement mit einer Längsachse, ein elastisches Element und ein Zahnstangenelement mit einer Längsachse, wobei

• das elastische Element zwischen dem Hauptelement und dem Zahnstangenelement angeordnet ist,
• das elastische Element im Längsschnitt eine Keilform aufweist, wobei zumindest eine Seite zumindest bereichsweise eine Außenfläche des Gleitsteins ausbildet und das Hauptelement und das Zahnstangenelement an den beiden anderen, einander gegenüber angeordneten Seiten des elastischen Elements angeordnet sind,
• die einzelnen Elemente derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sich eine Verlängerung der Längsachse des Hauptelements und eine Verlängerung der Längsachse Zahnstangenelements in einem Punkt schneiden.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Gleitsteinanordnung die die Gleitsteinbohrung, den erfindungsgemäßen Gleitstein und einen Deckel umfasst.
Das Hauptelement und das Zahnstangenelement sind demnach in der Ausgangsposition des Gleitsteins, also vor der Montage des Gleitsteins in eine Gleitsteinbohrung, nicht koaxial, sondern aufgrund des sich in der Mitte befindlichen keilförmigen elastischen Elements unter einem Winkel schräg zueinander ausgerichtet. Vor der Montage in die Gleitsteinbohrung müssen das Hauptelement und das Zahnstangenelement zunächst in eine koaxiale Stellung gebracht werden. Die beiden Seiten des elastischen Elements, die an das Hauptelement und das Zahnstangenelement angrenzen, werden dabei im Wesentlichen aufeinander zu bewegt, wodurch sich das elastische Element verformt. Durch die Verformung bzw. Komprimierung tritt Material des elastischen Elements über den Außenumfang des Gleitstein hervor und bildet einen Wulst. Der über den Außenumfang hervortretende Wulst drückt sich gegen eine Gleitsteinbohrungsinnenwand, verpresst so den Gleitstein und dient im montierten Zustand des Gleitsteins dazu, diesen in der Gleitsteinbohrung festzusetzen.
Erfindungsgemäß sind also anstatt konventionell drei Komponenten (Gleitstein, Deckel und Feder) nur noch zwei Komponenten (Gleitstein und Deckel) notwendig, was die Herstellung und Montage einfacher und kostengünstiger macht. Dies ist möglich, da keine separate Feder gebraucht wird, diese ist in den Gleitstein integriert.
Vorteilhafterweise kann der erfindungsgemäße Gleitstein in nur einem Prozessschritt hergestellt werden. In diesem werden das Hauptelement und das Zahnstangenelement durch beispielsweise Anspritzen oder Kleben mit dem elastischen Element verbunden.
Zur Montage des Gleitsteins in die Gleitsteinbohrung wird zunächst das Zahnstangenelement in die Gleitsteinbohrung soweit eingeführt, bis ein weiteres Einführen des Gleitsteins durch seine abgewinkelte Ausgangsgeometrie verhindert wird. Zum weiteren Einführen werden das Hauptelement und das Zahnstangenelement in die Stellung gebracht, in der deren Längsachsen koaxial verlaufen, und der Gleitstein vollständig in die Gleitsteinbohrung eingeführt werden kann.
Durch die Keilform des elastischen Elements entsteht unter anderen eine Kraftkomponente, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse auf das Hauptelement wirkt und dieses in dieser Richtung an die Gleitsteinbohrungsinnenwand drückt. Ein Verkippen des Hauptelements und somit des Gleitsteins in der Gleitsteinbohrung wird so effektiv verhindert.
Auf der dem Deckel gegenüberliegenden Seite des Gleitsteins weist das Zahnstangenelement an seinem freien Ende eine Zahnstangenanlage auf, die im montierten Zustand an der Zahnstange anliegt. Üblicherweise ist die Zahnstangenanlage als konkave Nut ausgeführt, in der die Zahnstange mit ihrem konvexen Außenumfang zur Anlage kommt.
Im montierten Zustand des Gleitsteins ist ein Deckel auf die Gleitsteinbohrung aufgebracht, der ein Herausbewegen des Gleitsteins aus der Gleitsteinbohrung verhindert. Über den Deckel des vorteilhafterweise in die Gleitsteinbohrung hineinragt wird weiterhin Druck auf den Gleitstein in Längsrichtung ausgeübt, über den letztendlich das Zahnstangenelement gegen die Zahnstange gedrückt wird. Im Betrieb werden Bewegungen der Zahnstange, die in Längsrichtung des Gleitsteins wirken, über das elastische Element abgefedert. Vorteilhafterweise kann auch ein Material mit viskoelastischem Verhalten eingesetzt werden, um gleichzeitig eine dämpfende Eigenschaft zu erhalten. Zusätzlich bewirkt das elastische Element eine Vorspannung auf das Zahnstangenelement und damit einen Kontakt des Zahnstangenelements mit der Zahnstange, wodurch diese gegen ein gegenüberliegendes Ritzel der Lenkung gedrückt und mit diesem dauerhaft in Kontakt gehalten wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante berühren sich das Hauptelement und das Zahnstangenelement im Ausgangszustand des Gleitsteins, also vor der Montage. Das elastische Element erstreckt sich im Querschnitt des Gleitsteins nicht von einer Seite zur anderen, sondern wird vom Hauptelement und vom Zahnstangenelement überbrückt. Das Hauptelement und das Zahnstangenelement können zu diesem Zweck einstückig ausgeführt sein, so dass die Überbrückung über das elastische Element den Übergang vom Hauptelement zum Zahnstangenelement ausbildet. Alternativ ist auch denkbar, dass es sich um zwei getrennte Elemente handelt, die sich lediglich kontaktieren.
Der Kontaktpunkt bzw. die Überbrückung wirkt als Drehpunkt, wenn in Koaxialstellung der Elemente eine Kraft in Längsrichtung wirkt und das elastische Element zusammengedrückt wird. Die entlang der Längsachse wirkende Kraft wird über die Keilform in eine Komponente schräg oder quer zur Längsachse umgeleitet, wodurch das in Kraftrichtung hintere Element gegen die Gleitsteinbohrungsinnenwand gedrückt wird. Der Drehpunkt verstärkt die Kraftumleitung. Alternativ kann sich das elastische Element auch über den gesamten Querschnitt des Gleitsteins erstrecken, so dass sich stets elastisches Material zwischen dem Hauptelement und dem Zahnstangenelement befindet.
Ist das elastische Element kürzer als der Durchmesser des Gleitsteins, so dass es sich nicht vollständig über den gesamten Querschnitt des Gleitsteins erstreckt, kann auch ein Spalt verbleiben der frei bleibt, um ein Ansprechen des Drehpunkts zu verzögern. Entsteht eine Kraft in Längsrichtung des Gleitsteins, muss der Spalt zunächst geschlossen werden, bevor es über den Kontaktpunkt zu einer Umlenkung der Kraft kommen kann.
Über die Keilform ist der Kraftverlauf beeinflussbar. Erfindungsgemäß kann das elastische Element je nach Anwendungsfall eine schmalere oder breitere Keilform aufweisen, dementsprechend wird die in Längsrichtung wirkende Kraft mehr oder weniger umgelenkt.
Über die Keilform und das Material kann weiterhin bestimmt werden, ab welcher Stellung der Elemente und/oder bei welchem Druck das elastische Material über den Außenumfang des Gleitstein übertreten soll. Das Material kann insbesondere auch die Kraftkennlinie bestimmen. Ist das elastische Material eher weich, ist es in sich stärker verformbar und gibt weniger Druck bzw. Kraft von einem Element an das gegenüberliegende nächste Element weiter, da ein Großteil der Kraft kompensiert wird. Ist das elastische Element dagegen härter, erfolgt die Kraftweiterleitung direkter, es wird weniger Kraft durch Verformung kompensiert. Erfindungsgemäß kann der Wulst entsprechende Aussparungen am Umfang haben, wodurch die Kraftrichtung, mit welcher der Gleitstein an die Gleitsteinbohrung gedrückt wird, gerichtet werden kann.
Die Kraftkennlinie des elastischen Elements kann weiterhin durch mindestens einen, gegebenenfalls auch mehrere innenliegende Hohlräume beeinflusst werden, die im Rahmen der Verformung des elastischen Elements zunächst zusammengedrückt, also geschlossen werden. Elastisches Material kann in die Hohlräume ausweichen, bevor es nach außen über den Außenumfang des Gleitstein herausgedrückt wird. Das elastische Material kann entweder luftdurchlässig, beispielsweise offenporig ausgeführt sein, es kann aber auch Luft bzw. Gas im Hohlraum luftundurchlässig einschließen. Bei der zweitgenannten Variante wird das Gas im Hohlraum komprimiert. Über beide Ausführungsvarianten ist die Kraftkennlinie beeinflussbar.
Anstelle von Hohlräumen kann das elastische Element an den nach außen freiliegenden Bereichen auch zumindest einen Einschnitt aufweisen, der bei der Verformung des elastischen Elements ebenfalls zunächst geschlossen wird. Denkbar ist auch eine beliebige Kombination der genannten Einflussmöglichkeiten Materialauswahl, Hohlraum und Einschnitt. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante kann der Hohlraum auch zwischen den Elementen und dem elatischen Element angeordnet sein, wodurch die Herstellung weiter vereinfacht wird.
Erfindungsgemäß kann die dem Zahnstangenelement zugewandte Seite des elastischen Elements im Querschnitt kürzer, gleich lang oder länger als die dem Hauptelement zugewandte Seite sein. Dementsprechend ergibt sich eine andere Keilform mit jeweils anderen Kraftübertragungseigenschaften.
Erfindungsgemäß kann das elastische Element auch derart aufgebaut und ausgeformt sein, dass sich beim Ausrichten des Hauptelements und des Zahnstangenelements in eine koaxiale Stellung noch kein Wulst ausbildet. Dadurch wird das Einführen des Gleitsteins in die Gleitsteinbohrung erleichtert. Erst bei einer weiteren Komprimierung des elastischen Elements in Längsrichtung, insbesondere durch entsprechenden Druck von der Zahnstange, entsteht der über den Außenumfang hervortretende Wulst.
Das Zahnstangenelement ist in einer ersten Ausführungsvariante im montierten Zustand in seiner Beweglichkeit nicht durch die Gleitsteinbohrung eingeschränkt, sondern ragt aus dieser in Richtung der Zahnstange heraus. Die Anordnung des elastischen Elements muss also erfindungsgemäß so gewählt sein, dass sich dieses innerhalb der Gleitsteinbohrung an dem der Zahnstange zugewandten Ende befindet, so dass das aus der Gleitsteinbohrung herausragende Zahnstangenelement frei schwenken kann und nicht durch die Gleitsteinbohrungsinnenwand behindert wird.
In einer weiteren Ausführungsvariante kann für den Fall, dass das Zahnstangenelement nicht über die Gleitsteinbohrung hinausragt, eine Vertiefung im Außenumfang des Zahnstangenelement vorgesehen, um ein Schwenken zumindest im notwendigen Rahmen zu ermöglichen. Alternativ zur Vertiefung kann auch das gesamte Zahnstangenelement konisch ausgeführt sein, wobei es sich in Richtung seines freien Endes verjüngt. Diese Konizität kann auch das Einführen des Gleitsteins in die Gleitsteinbohrung erleichtern. Die Vertiefung kann auch insbesondere im unteren Bereich angeordnet sein, um genügend Bewegungsfreiheit beim Auslenken des Zahnstangenelementes zu gewährleisten. Eine Kollision mit dem Gehäuse wird dadurch ebenfalls vermieden.
Das Hauptelement weist im Längsschnitt eine rechtwinklige Trapezform auf, wobei dessen rechte Winkel am freien Ende des Hauptelements angeordnet sind.
Abgesehen von der am freien Ende angeordneten Zahnstangenanlage weist auch das Zahnstangenelement im Längsschnitt im Wesentlichen eine rechtwinklige Trapezform auf, ebenfalls mit den beiden rechten Winkeln am freien Ende. Die rechten Winkel können alternativ auch innen, also in Richtung des elastischen Elements angeordnet sein, wenn die Konizität nach aussen zeigt.
Um einem Setzen des elastischen Elements vorzubeugen oder bestimmte gewünschte Verformungskennlinien des elastischen Elements zu erreichen, kann der Gleitstein zusätzlich ein Federelement aufweisen. Dieser kann die Rückverformungskräfte des elastischen Elements unterstützen oder alternativ das elastische Element unter eine Vorspannung setzen, um die Wulstbildung zu unterstützen.
In einer bevorzugten Ausführung weist das Federelement im Wesentlichen eine V Form auf, wobei sich ein erster Schenkel in das Hauptelement und ein zweiter Schenkel in das Zahnstangenelement erstreckt. Die Öffnung des V weist im Längsschnitt in Richtung der breiteren Seite des elastischen Elements. Gehen das Hauptelement und das Zahnstangenelement ineinander über, kann sich das Federelement durch diese Überbrückung hindurch erstrecken. Gehen das Hauptelement und das Zahnstangenelement nicht ineinander über, erstreckt sich die Spitze des V entweder durch das elastische Element hindurch oder das elastische Element erstreckt sich im Querschnitt nicht bis zum Außenumfang des Gleitstein, so dass sich das Federelement über das elastische Element hinweg überbrückend vom Hauptelement zum Zahnstangenelement erstrecken kann. Das Federelement kann auch als Scharnier wirken um z.B. das elastische Element zu unterstützen, da dieses ggf. nicht immer die gewünschten Kräfte bruchfrei übertragen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist das V-förmige Federelement vollständig innerhalb des elastischen Elements angeordnet.
Erfindungsgemäß können auch andere geeignete Federelemente eingesetzt werden. Denkbar ist beispielsweise eine linear wirkende Zug- oder Druckfeder, die sich von Zahnstangenelement zum Halteelement erstreckt und die beiden Elemente auseinander oder zusammentreibt.
Die benachbarten Elemente des Gleitsteins können durch verschiedene geeignete Verfahren miteinander verbunden sein. In besonders kostengünstigen und einfachen Varianten ist das elastische Element jeweils an die beiden anderen Elemente angespritzt oder mit diesen verklebt. Vorteilhaft ist aber auch eine formschlüssige Steckverbindung. Das Hauptelement und/oder das Zahnstangenelement können hierfür Vertiefungen mit Hinterschnitt aufweisen, in die am elastischen Element ausgeformte Rastnasen eingesteckt werden können. Eine solche Verbindung hat den Vorteil, dass an ein elastisches Element unterschiedliche Hauptoder Zahnstangenelemente angefügt werden können, womit auf fahrzeugbedingte Vorgaben reagiert werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den Ansprüchen einzeln angeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen lediglich bevorzugte Ausführungsvarianten dar, die die Erfindung nicht beschränken sollen. Insbesondere handelt es sich um stark vereinfachte und nicht maßstabsgetreue Prinzipdarstellungen.
Hauptelement oder Zahnstangenelement könnten teilweise Hohl ausgeführt sein um z.B. Gewicht zu sparen oder Volumen des Elastomers für die Kennlinie aufzunehmen...
Es zeigen:
1: einen erfindungsgemäßen Gleitstein im Längsschnitt,
2: den erfindungsgemäßen Gleitstein aus 1 im Längsschnitt mit einem Hauptelement und einem Zahnstangenelement, deren Längsachsen koaxial ausgerichtet sind,
3: den erfindungsgemäßen Gleitstein aus 2 in Queransicht mit Blickrichtung gemäß Pfeil A aus 2,
4: den erfindungsgemäßen Gleitstein aus 1 im Längsschnitt zu Beginn der Montage in einer Gleitsteinbohrung,
5: die erfindungsgemäße Gleitsteinanordnung mit dem Gleitstein aus 1 in einer Gleitsteinbohrung montiert mit angebrachtem Deckel im Längsschnitt,
6: eine alternative Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Gleitsteins mit einem Federelement im Längsschnitt,
7: die erfindungsgemäße Gleitsteinanordnung mit dem Gleitstein aus 6 in einer Gleitsteinbohrung montiert mit angebrachtem Deckel im Längsschnitt,
8: eine weitere alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gleitsteins mit einem Hohlraum,
9: die Ausgestaltung nach 8 mit geschlossenem Hohlraum.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Gleitstein 10 mit einem Hauptelement 12 mit einer Längsachse x₁-x₁, einem elastischen Element 16 und einem Zahnstangenelement 18 mit einer Längsachse x₂-x₂, im nicht montierten Zustand.
Das elastische Element 16 ist im Längsschnitt dreieckig bzw. keilförmig ausgeführt. Eine im Querschnitt breitere Seite des elastischen Elements 16 endet am Außenumfang des Gleitstein 10 bzw. bildet einen Bereich einer Außenfläche des Gleitsteins 10 aus. Das Hauptelement 12 und das Zahnstangenelement 18 sind an den beiden anderen, einander gegenüber angeordneten Seiten des elastischen Elements 16 angeordnet.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich das elastische Element 16 über den gesamten Durchmesser des Gleitstein 10, weist also in Bezug auf den Längsschnitt die gleiche Höhe auf wie das Hauptelement 12 und das Zahnstangenelement 18 auf.
Verlängerungen der Längsachsen x₁-x₁, x₂-x₂ des Hauptelements 12 und des Zahnstangeelements 18 schneiden sich in einem Punkt Z unter einem Winkel α. Der Winkel α ist der in Richtung der Spitze 17 des keilförmigen elastischen Elements 16 weisende Öffnungswinkel der beiden sich schneidenden Längsachsen x₁-x₁, x₂-x₂, wobei die Spitze 17 im Längsschnitt des Gleitsteins 10 der breiten, einen Bereich des Außenumfangs des Gleitsteins 10 ausbildenden Seite des elastischen Elements 16 gegenüberliegt_.
Erfindungsgemäß hat der Winkel α im Ausgangszustand des Gleitsteins 10 einen Wert größer als 90 Grad und kleiner als 180 Grad, bevorzugt hat er einen Wert zwischen 120 und 160 Grad. Der Winkel α bestimmt im Ausgangszustand den Grad der notwendigen Verformung des elastischen Elements um in die koaxiale Position des Hauptelements 10 und des Zahnstangenelements 18 bzw. deren Längsachsen x₁-x₁ und x₂-x₂ zu gelangen. Je kleiner der Winkel α im Ausgangszustand desto größer die notwendige Verformung.
Das Zahnstangenelement 18 umfasst an seinem freien Ende eine Zahnstangenanlage 22, die durch einen konkaven Kreisausschnitt, in dem die Zahnstange 36 zur Anlage kommt, gebildet ist (vgl. auch 5).
Das elastische Element 16 sorgt mit seiner Rückstellkraft auch bei Bewegungen der Zahnstange 36 für einen sicheren und dauerhaften Kontakt mit der Zahnstangenanlage 22 an der Zahnstange 36.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Hauptelement 12 im Längsschnitt eine rechtwinklige Trapezform auf, wobei sich dessen rechte Winkel am freien Ende des Hauptelements 12 befinden. Das Zahnstangenelement 18 ist dagegen, abgesehen von der konkaven Zahnstangenanlage 22, im Längsschnitt im Wesentlichen rechteckig ausgeführt. Entsprechend ist die dem Zahnstangenelement 18 zugewandte Seite des elastischen Elements 16 kürzer als die dem Hauptelement 12 zugewandte Seite.
2 zeigt den Gleitstein in derjenigen Position, in der das Hauptelement 12 und das Zahnstangenelement 18 sich in koaxialer Stellung befinden. Das elastische Element 16 hat sich aufgrund der Veränderung der Position der Elemente 12, 16, 18 zueinander verformt und bildet einen Wulst 24 aus, der über den Außenumfang des Gleitsteins 10 hervortritt. Dadurch bildet sich ein Kontaktbereich 28 des Gleitsteins 10 aus, der im Wesentlichen diametral gegenüber der Seite des größten Materialaustritts angeordnet ist und über den das Hauptelement 12 an eine Gleitsteinbohrungsinnenwand 34 (siehe auch 4) gedrückt wird.
3 zeigt eine Queransicht des erfindungsgemäßen Gleitsteins 10 aus Blickrichtung A in 2. Erkennbar ist der überstehende Wulst 24, der über den kreisförmigen Querschnitt des Gleitsteins 10 vorragt. Der Wulst 24 tritt außer im Kontaktbereich 28 über den gesamten Außenumfang des Gleitsteins 10 vor. Das Überstehen des Wulstes 24 wie dargestellt bewirkt eine gerichtete Kraft nach in Bezug auf die Zeichnung nach oben. Durch Aussparungen am Wulst 24 kann diese Kraft gerichtet werden..
4 zeigt einen Zwischenschritt bei der Einführung des erfindungsgemäßen Gleitsteins 10 in die Gleitsteinbohrung 26, das Zahnstangenelement 18 befindet sich bereits in der Gleitsteinbohrung 26. Für die vollständigen Einführung des Gleitsteins 10 müssen das Hauptelement 12 und das Zahnstangenelement 18 in eine koaxiale Lage gebracht werden.
5 zeigt eine erfindungsgemäße Gleitsteinanordnung 50 mit einem erfindungsgemäßen Gleitstein 10 in der Gleitsteinbohrung 26, die mit einem montierten Deckel 30 verschlossen ist. Das Zahnstangenelement 18 liegt mit seiner Zahnstangenanlage 22 an einer Zahnstange 36 an. Eine Gleitsteinbohrungsinnenwand 34 verhindert eine Rückverformung des elastischen Elements 16 und drückt das Hauptelement 12 mit seinem Kontaktbereich 28 an die Gleitsteinbohrungsinnenwand 34, wodurch es in Längs- und in Querrichtung der Gleitsteinbohrung 26 gehalten ist.
Das Zahnstangenelement 18 ist im Querschnitt gesehen grundsätzlich in alle Richtungen frei schwenkbar, da es vollständig aus der Gleitsteinbohrung 26 herausragt. Da das Zahnstangenelement 18 nicht mehr in Kontakt mit der Gleitisteinbohrung 26 ist, kann es auch zu keinen Klopfgeräuschen o.ä. kommen. Klappernde Gleitsteine 10 entstehen i.d.R. aufgrund der Toleranz und der möglichen Bewegung von Gleitstein 10 und Gleitsteinbohrung 26. Allerdings ist die Bewegung in Längsrichtung im gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Kontaktstelle D zwischen dem Hauptelement 12 und dem Zahnstangenelement 18 eingeschränkt. Die Kontaktstelle D wirkt als Drehpunkt.
Bei Auslenkungen der Zahnstange 36 entlang der Längsachse x₁-x₁ bleibt das Zahnstangenelement 18 wegen der Elastizität des elastischen Elements 16 permanent mit der Zahnstange 36 in Kontakt und drückt diese gegen ein nicht gezeigtes Ritzel.
Die 6 und 7 zeigen eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Gleitsteins 10 mit einem zusätzlichen Federelement 32 und einer Vertiefung 42 in einer Außenfläche des Zahnstangenelements 18. Die Vertiefung 42 ist notwendig, da bei dieser Ausführungsvariante das Zahnstangenelement 18 nicht vollständig aus der Gleitsteinbohrung 26 herausragt, und beim Verschwenken an der Gleitsteinbohrungsinnenwand 34 anschlagen würde. Die Vertiefung 42 lässt ein Verschwenken in eingeschränktem Maße zu. Anstelle der Vertiefung 42 ist auch eine Durchmesserreduzierung in Richtung der des freien Endes des Zahnstangenelements 18 denkbar.
Das elastische Element 16 hat in der gezeigten Ausführungsvariante nach 6 und 7 eine abgestumpfte Keilform. Das Federelement 32 ist in etwa v-förmig ausgeführt und erstreckt sich ist mit einem ersten Schenkel 38 in das Hauptelement 12, mit einem zweiten Schenkel 40 in das Zahnstangenelement 18 und überbrückt das elastische Element 16. Ist das elastische Element 16 spannungsfrei, so ist auch das Federelement 32 spannungsfrei.
Mit der Verformung des elastischen Elements 16 wird das Federelement 32 zusammengedrückt und unterstützt die Rückverformungskräfte des elastischen Elements 16, wodurch auch die Verwendungsdauer des Gleitsteins 10 verlängert wird. Das Federelement 32 kompensiert zumindest teilweise den sich über die Lebensdauer einstellenden Elastizitätsverlust des elastischen Elements 16.
Bei der in den 8 und 9 gezeigten Ausführung des erfindungsgemäßen Gleitsteins 10 weist das elastische Element einen Hohlraum 44 auf, der mit der Ausrichtung der Elemente 12, 16, 18 zusammengedrückt und geschlossen wird. Dabei kann das elastische Element aus einem luftdurchlässigen, beispielsweise einen offenporigen oder einem luftundurchlässigen Material gefertigt sein. Im letzteren Fall würde das Gas im Hohlraum komprimiert. Nachdem der Hohlraum im Wesentlichen 44 geschlossen ist, wird das elastische Element 16 weiter komprimiert. Durch die Kombination aus Hohlraum 44 (Form und Größe) und elastischem Material kann somit die gewünschte Kraftkennlinie eingestellt werden.
Nur beispielhaft ist weiterhin ein Spalt 52 zwischen dem Hauptelement 12 und dem Zahnstangenelement 18 gezeigt. Erst wenn dieser Spalt durch eine Längsbewegung des Zahnstangenelements 18 überwunden ist, entsteht der oben beschriebene Kontaktpunkt D.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sie kann auch weitere Ausführungsvarianten umfassen, die sich die Erfindung zu Nutze machen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6119540 [0003]
DE 4302309 A1 [0004]

Claims

Gleitstein (10) umfassend ein Hauptelement (12) mit einer Längsachse x₁-x₁, ein elastisches Element (16) und ein Zahnstangenelement (18) mit einer Längsachse x₂-x₂, wobei – das elastische Element (16) zwischen dem Hauptelement (12) und dem Zahnstangenelement (18) angeordnet ist, – das elastische Element (16) im Längsschnitt eine Keilform aufweist, wobei zumindest eine Seite zumindest bereichsweise eine Außenfläche des Gleitsteins (10) ausbildet und das Hauptelement (12) und das Zahnstangenelement (18) an den beiden anderen, einander gegenüber angeordneten Seiten des elastischen Elements (16) angeordnet sind, – die einzelnen Elemente (12, 16, 18) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sich eine Verlängerung der Längsachse x₁-x₁ des Hauptelements 12 und eine Verlängerung der Längsachse x₂-x₂ Zahnstangenelements 18 x₂-x₂ in einem Punkt schneiden.
Gleitstein (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptelement (12) im Längsschnitt eine rechtwinklige Trapezform aufweist, wobei dessen rechte Winkel am freien Ende des Hauptelements (12) angeordnet sind
Gleitstein (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (16) mindestens einen Hohlraum (44) aufweist.
Gleitstein (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitstein (10) zusätzlich ein Federelement (32) umfasst, welches das Hauptelement (12) und das Zahnstangenelement (18) auseinander treibt.
Gleitstein (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitstein (10) zusätzlich ein Federelement umfasst, welches das Hauptelement (12) und das Zahnstangenelement (18) zusammen treibt.
Gleitstein (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (32) im Wesentlichen eine V-Form aufweist, wobei ein erster Schenkel (38) im Hauptelement (12) und ein zweiter Schenkel (40) im Zahnstangenelement (18) gehalten ist.
Gleitstein (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (32) vollständig innerhalb des elastische Elements (16) angeordnet ist.
Gleitstein (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Zahnstangenelement (18) zugewandte Seite des elastischen Elements (16) kürzer als die dem Hauptelement (12) zugewandte Seite ist.
Gleitstein (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Zahnstangenelement (18) zugewandte Seite des elastischen Elements (16) die gleiche Länge wie die dem Hauptelement (12) zugewandte Seite aufweist.
Gleitstein (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Zahnstangenelement (18) zugewandte Seite des elastischen Elements (16) länger als die dem Hauptelement (12) zugewandte Seite ist.
Gleitstein (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnstangenelement (18) an seinem dem elastischen Element (16) abgewandten freien Ende eine Zahnstangenanlage (22) aufweist.
Gleitsteinanordnung umfassend eine Gleitsteinbohrung (26), einen Deckel (30) und einen Gleitstein (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.