DE102014008961B4 - Steering gear with attached rack - Google Patents
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Abstract
Lenkgetriebe (1) für eine Kraftfahrzeuglenkung, – mit einem Kugelgewindetrieb (9), aufweisend eine auf einem Gewindespindelsegment (8) einer Zahnstange (3) drehbar angeordnete Kugelmutter (10), welche mittels eines in einem Lagersitz (11) eines Gehäuses (2) sitzenden Lagers (12) in dem Gehäuse (2) gehalten und drehbar gelagert ist, wobei die Kugelmutter (10) von einem Servomotor über einen Riemen angetrieben ist, – wobei das Gehäuse (2) eine Konstruktionslängsachse (15) aufweist, die als gemeinsame Symmetrieachse durch Bearbeitung des Lagersitzes (11) und wenigstens einer weiteren ringförmigen oder ringbundförmigen Sitzfläche während einer Fertigung definiert ist, und die mit einer Drehachse der unbelasteten Kugelmutter (10) identisch ist, wobei – eine Zahnstangenlängsachse (7) in einem Winkel gegenüber der Konstruktionslängsachse (15) derart orientiert ist, dass sich die Zahnstangenlängsachse (7) und die Konstruktionslängsachse (15) in einem Punkt (X) schneiden, der innerhalb der Kugelmutter (10) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass – das Gehäuse (2) ein rohrförmiges Gehäuse (2) ist, welches über Anbindungspunkte (16) mit einem Kraftfahrzeug verbindbar ist, – die Zahnstange (3) auf der Zahnstangenlängsachse (7) liegende Anlenkungspunkte (6) für die Anlenkung von Spurstangen aufweist, – ein Ritzel (5) vorgesehen ist, welches mit einem Zahnsegment (4) der Zahnstange (3) kämmt, und – die Lage des Gehäuses (2) im Bezugssystem des Kraftfahrzeugs so verändert wird, dass die auf der Zahnstangenlängsachse (7) liegenden Anlenkungspunkte (6) für die Spurstangen symmetrisch zur Kraftfahrzeuglängsachse liegend angeordnet sind.Steering gearbox (1) for a motor vehicle steering system, having a ball screw drive (9), comprising a ball nut (10) rotatably mounted on a threaded spindle segment (8) of a toothed rack (3), which is mounted in a bearing seat (11) of a housing (2). seated bearing (12) held in the housing (2) and is rotatably supported, wherein the ball nut (10) is driven by a servomotor via a belt, - wherein the housing (2) has a longitudinal axis of construction (15), which acts as a common axis of symmetry is defined by machining the bearing seat (11) and at least one further annular or annular seat during manufacture, and which is identical to an axis of rotation of the unloaded ball nut (10), wherein - a rack longitudinal axis (7) at an angle to the longitudinal axis of construction (15 ) is oriented such that the rack longitudinal axis (7) and the longitudinal axis of construction (15) intersect at a point (X), i it is within the ball nut (10), characterized in that - the housing (2) is a tubular housing (2) which is connectable via connection points (16) with a motor vehicle, - the rack (3) on the rack longitudinal axis (7 ) Anlenkungspunkte (6) for the articulation of tie rods, - a pinion (5) is provided, which meshes with a toothed segment (4) of the rack (3), and - the position of the housing (2) in the reference system of the motor vehicle so is changed, that lying on the rack longitudinal axis (7) articulation points (6) for the tie rods are arranged symmetrically to the motor vehicle longitudinal axis.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe für eine Kraftfahrzeuglenkung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The present invention relates to a steering gear for a motor vehicle steering system having the features of the preamble of
Bei solchen elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug-Servolenkungen, wirkt der Servomotor über einen Zahnriemen auf die Kugelmutter eines Kugelgewindetriebs. Der Kugelgewindetrieb selbst greift in einem Kugelgewinde an der Zahnstange an. Bei einer Drehung der Kugelmutter um die Längsachse der Zahnstange wird diese in Längsrichtung verfahren.In such electrically driven motor vehicle power steering systems, the servomotor acts via a toothed belt on the ball nut of a ball screw drive. The ball screw itself engages in a ball screw on the rack. Upon rotation of the ball nut about the longitudinal axis of the rack this is moved in the longitudinal direction.
Das durch den Zahnriemen erzeugte Drehmoment verursacht eine hohe Reibung zwischen der Kugelmutter, darin entlang laufenden Kugeln und der Zahnstange, wodurch die Leichtgängigkeit des Lenkgetriebes beeinflusst wird. Zudem können unerwünschte Geräusche durch die hohe Reibung entstehen. Zur Abhilfe wird ein gewisses Spiel zwischen der Kugelmutter, den Kugeln und der Gewindestange vorgesehen. Durch die Zugkraft, die als eine Querkraft auf die Kugelmutter wirkt, wird das Spiel jedoch in der Weise beeinflusst, dass die Kugeln ungleichmäßig belastet werden, woraus ein ungleichförmiger Lauf des Kugelgewindetriebes resultiert.The torque generated by the timing belt causes high friction between the ball nut, balls running therealong, and the rack, thereby affecting the smooth operation of the steering gear. In addition, unwanted noise caused by the high friction. As a remedy, a certain clearance between the ball nut, the balls and the threaded rod is provided. However, the tensile force, which acts as a lateral force on the ball nut, the play is influenced in such a way that the balls are loaded unevenly, resulting in a non-uniform running of the ball screw.
Die gattungsbildende
In der
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lenkgetriebe für eine Kraftfahrzeuglenkung anzugeben, das ein geringes internes Spiel im Kugelgewindetrieb bei möglichst kostengünstiger Konstruktion des Lenkgetriebes aufweist.It is an object of the present invention to provide a steering gear for a motor vehicle steering having a low internal clearance in the ball screw with the most cost-effective design of the steering gear.
Diese Aufgabe wird von einem Lenkgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a steering gear having the features of
Danach ist ein Lenkgetriebe für eine Kraftfahrzeuglenkung, mit einem rohrförmigen Gehäuse, welches über Anbindungspunkte mit einem Kraftfahrzeug verbindbar ist, mit einer Zahnstange, die auf einer Zahnstangenlängsachse liegende Anlenkungspunkte für die Anlenkung von Spurstangen aufweist, mit einem Ritzel, welches mit einem Zahnsegment der Zahnstange kämmt, mit einem Kugelgewindetrieb, aufweisend eine auf einem Gewindespindelsegment der Zahnstange drehbar angeordnete Kugelmutter, welche mittels eines in einem Lagersitz des Gehäuses sitzenden Lagers in dem Gehäuse gehalten und drehbar gelagert ist, wobei die Kugelmutter von einem Servomotor über einen Riemen angetrieben ist, wobei das Gehäuse eine Konstruktionslängsachse aufweist, die als gemeinsame Symmetrieachse durch Bearbeitung des Lagersitzes und wenigstens einer weiteren ringförmigen oder ringbundförmigen Sitzfläche während der Fertigung definiert ist, und die mit der Drehachse der unbelasteten Kugelmutter identisch ist, vorgesehen, bei dem die Zahnstangenlängsachse in einem Winkel gegenüber der Konstruktionslängsachse derart orientiert ist, dass sich die Zahnstangenlängsachse und die Konstruktionslängsachse in einem Punkt schneiden, der innerhalb der Kugelmutter liegt.Thereafter, a steering gear for a motor vehicle steering, with a tubular housing which is connectable via connection points with a motor vehicle, with a rack, which has lying on a rack longitudinal axis articulation points for the articulation of tie rods, with a pinion which meshes with a toothed segment of the rack ball screw drive comprising a ball nut rotatably mounted on a threaded spindle segment of the rack and held and rotatably supported in the housing by means of a bearing seated in a bearing seat of the housing, the ball nut being driven by a servo motor via a belt, the housing a construction longitudinal axis, which is defined as a common axis of symmetry by machining the bearing seat and at least one further annular or annular collar-shaped seat during manufacture, and identical to the axis of rotation of the unloaded ball nut is provided, wherein the rack longitudinal axis is oriented at an angle relative to the longitudinal axis of construction such that the rack longitudinal axis and the longitudinal axis of construction intersect at a point which lies within the ball nut.
Das interne Spiel im Kugelgewindetrieb wird dadurch deutlich minimiert. Weiterhin ist diese Konstruktion besonders kostengünstig, da diese Anordnung der Zahnstangenlängsachse zur Konstruktionslängsachse relativ leicht zu realisieren ist.The internal clearance in the ball screw is thus significantly minimized. Furthermore, this construction is particularly cost-effective, since this arrangement of the rack longitudinal axis to the longitudinal axis of construction is relatively easy to implement.
Vorzugsweise wird das Ritzel gegenüber der Konstruktionslängsachse in Richtung auf die Zahnstangenlängsachse so weit versetzt, dass der Eingriff des Ritzels in das Zahnsegment spielfrei ist.Preferably, the pinion is offset relative to the longitudinal axis of the construction in the direction of the rack longitudinal axis so far that the engagement of the pinion in the toothed segment is free of play.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn das Gehäuse so mit dem Kraftfahrzeug verbunden ist, dass die Anlenkungspunkte für die Spurstangen symmetrisch, auf einer Achse senkrecht zur Kraftfahrzeuglängsachse liegend angeordnet sind. Diese symmetrische Anordnung wirkt sich vorteilhaft auf das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs aus.It is also advantageous if the housing is connected to the motor vehicle, that the articulation points for the tie rods are arranged symmetrically, lying on an axis perpendicular to the motor vehicle longitudinal axis. This symmetrical arrangement has an advantageous effect on the driving behavior of the motor vehicle.
Es ist bevorzugt, dass der Versatz des Ritzels senkrecht zur Konstruktionslängsachse erfolgt.It is preferred that the offset of the pinion is perpendicular to the longitudinal axis of the construction.
Bevorzugt liegt der Versatz des Ritzels in einer Größenordnung von 1/10 mm.Preferably, the offset of the pinion is on the order of 1/10 mm.
Weiterhin kann es bevorzugt sein, den Winkel zwischen der Zahnstangenlängsachse und Konstruktionslängsachse so zu wählen, dass die daraus resultierende Verkippung des Kugelgewindetriebs dem Verkippen durch die Zugkraft des Riemens auf die Kugelmutter entgegen wirkt. So werden die negativen Auswirkungen der Zugkraft des Riemens auf den Kugelgewindetrieb kompensiert, so dass die Zahnstange während einer Lenkbewegung mit einer minimalen Kraft in Längsrichtung bewegt werden kann. Furthermore, it may be preferable to choose the angle between the rack longitudinal axis and longitudinal axis of construction so that the resulting tilting of the ball screw counteracts tilting by the tensile force of the belt on the ball nut. Thus, the negative effects of the tensile force of the belt are compensated for the ball screw, so that the rack during a steering movement with a minimum force can be moved in the longitudinal direction.
Vorzugsweise wird der Winkel zwischen Zahnstangenlängsachse und Konstruktionslängsachse so gewählt ist, dass die im Kugelgewindetrieb und Lager vorhandenen Kugeln sich außermittig an ihren Laufbahnen abwälzen.Preferably, the angle between the rack longitudinal axis and the longitudinal axis of the design is chosen so that the balls present in the ball screw and bearings roll off eccentrically on their careers.
Dadurch wird das Spiel so stark eingeschränkt, dass Lenkmomentschwankungen reduziert und störende Geräusche minimiert werden können.As a result, the game is so severely restricted that steering torque fluctuations can be reduced and disturbing noises can be minimized.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Gleiche oder gleichwirkende Bauteile tragen in allen Figuren dieselben Bezugsziffern. Es zeigen:A preferred embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. The same or equivalent components carry the same reference numerals in all figures. Show it:
In der
In der bevorzugten Ausführungsform der
Durch diese Anordnung des Lenkgetriebes wird der Anbindungspunkt des Ritzels
In den Ausführungsbeispielen liegt das Ritzel
Durch das erfindungsgemäße Lenkgetriebe kann das Spiel im Kugelgewindetrieb
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