DE102018127166A1

DE102018127166A1 - Klemmender Einstellstopfen

Info

Publication number: DE102018127166A1
Application number: DE102018127166.2A
Authority: DE
Inventors: John M. Feldpausch; Fred N. Golda; Robert J. Bromberek; Ryan D. Harris
Original assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Current assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2017-11-03
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2019-05-09
Also published as: US11738797B2; US20190135329A1; CN109751372A; US20220048557A1; CN109751372B; US11198466B2

Abstract

Ein Lenkungssystem mit einer Zahnstange und einem Ritzel enthält ein Zahnstangengehäuse, ein Zahnstangenlager und einen Einstellstopfen. Das Zahnstangengehäuse definiert eine Zahnstangengehäusebohrung, die sich entlang einer Achse erstreckt. Das Zahnstangenlager ist in der Zahnstangengehäusebohrung angeordnet. Das Zahnstangenlager weist einen ersten Lagerabschnitt auf, der mit einem zweiten Lagerabschnitt durch Vorspannung verbunden ist. Der erste Lagerabschnitt und der zweite Lagerabschnitt erstrecken sich entlang der Achse zwischen einem ersten Ende des Zahnstangenlagers und einem zweiten Ende des Zahnstangenlagers. Der Einstellstopfen ist in der Zahnstangengehäusebohrung angeordnet. Der Einstellstopfen erstreckt sich entlang der Achse zwischen einem ersten Ende des Einstellstopfens, das mit dem zweiten Ende des Zahnstangenlagers in Eingriff steht, und einem zweiten Ende des Einstellstopfens.

Description

HINTERGRUND
Ein Lenkungssystem mit einer Zahnstange und einem Ritzel funktioniert so, dass eine Drehbewegung in eine Linearbewegung umgesetzt wird. Das Lenkungssystem mit einer Zahnstange und einem Ritzel kann eine längliche Lenkzahnstange (d.h. einen mit Zähnen versehenen Stab), Spurstangen, eine Lenkwelle und ein Ritzelzahnrad umfassen. Die Spurstangen können mit mindestens einem lenkbaren Rad verbunden sein, das an der Lenkzahnstange angebracht ist. Das Ritzelzahnrad kämmt wirksam mit den Zähnen der Lenkzahnstange derart, dass sich das Ritzelzahnrad in Ansprechen auf eine Drehung der Lenkwelle dreht und die Zahnstange auf lineare Weise bewegt.
Systemkomponenten wie etwa ein Zahnstangenjoch oder ein Zahnstangenschuh können das wirksame Kämmen des Ritzelzahnrads mit der Zahnstange erleichtern. Ein axiales oder radiales Spiel zwischen dem Zahnstangenjoch oder dem Zahnstangenschuh und einer passenden Komponente kann zu ungewünschten Geräuschen führen, ein ungewünschtes Gefühl des Lenkungsverhaltens bereitstellen oder die Komplexität des Systems erhöhen.
Folglich ist es wünschenswert Systemgeräusche zu minimieren, das Gefühl des Lenkungsverhaltens zu verbessern, die Systemkomplexität zu verringern und die Zuverlässigkeit des Kämmens des Ritzelzahnrads mit der Zahnstange zu verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird ein Lenksystem mit einer Zahnstange und einem Ritzel offenbart, das ein Zahnstangengehäuse, ein Zahnstangenlager und einen Einstellstopfen umfasst. Das Zahnstangengehäuse definiert eine Zahnstangengehäusebohrung, die sich entlang einer Achse erstreckt. Das Zahnstangenlager ist in der Zahnstangengehäusebohrung angeordnet. Das Zahnstangenlager weist einen ersten Lagerabschnitt auf, der mit einem zweiten Lagerabschnitt durch Vorspannung verbunden ist. Der erste Lagerabschnitt und der zweite Lagerabschnitt erstrecken sich entlang der Achse zwischen einem ersten Ende des Zahnstangenlagers und einem zweiten Ende des Zahnstangenlagers. Der Einstellstopfen ist in der Zahnstangengehäusebohrung angeordnet. Der Einstellstopfen erstreckt sich entlang der Achse zwischen einem ersten Ende des Einstellstopfens, das mit dem zweiten Ende des Zahnstangenlagers in Eingriff steht, und einem zweiten Ende des Einstellstopfens.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale besteht das Zahnstangenlager aus einem nicht metallischen Material.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale enthält das Zahnstangenlager ein Federelement, das sich zwischen dem ersten Lagerabschnitt und dem zweiten Lagerabschnitt erstreckt.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist eine Zahnstange durch das Zahnstangengehäuse abgestützt und steht in Eingriff mit einem Zahnrad.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale sind die Zahnstange und das Zahnrad durch das Zahnstangenlager axial gegeneinander vorgespannt.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale sind der erste Lagerabschnitt und der zweite Lagerabschnitt in Richtung auf einen Eingriff mit der Zahnstangengehäusebohrung vorgespannt.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale definiert das zweite Ende des Zahnstangenlagers eine Eingriffsfläche des Zahnstangenlagers.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale definiert das erste Ende des Einstellstopfens eine Eingriffsfläche des Einstellstopfens.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist die Eingriffsfläche des Zahnstangenlagers mit Bezug auf das erste Ende des Zahnstangenlagers in einer nicht parallelen und einer nicht rechtwinkligen Beziehung angeordnet.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist die Eingriffsfläche des Einstellstopfens mit Bezug auf das zweite Ende des Einstellstopfens in einer nicht parallelen und einer nicht rechtwinkligen Beziehung angeordnet.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale spannt der Eingriff zwischen der Eingriffsfläche des Zahnstangenlagers und der Eingriffsfläche des Einstellstopfens ferner den ersten Lagerabschnitt und den zweiten Lagerabschnitt in Richtung auf einen Eingriff mit der Zahnstangengehäusebohrung vor.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist ein Vorspannelement zwischen dem Zahnstangenlager und dem Einstellstopfen angeordnet und steht mit diesen in Eingriff.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale spannt das Vorspannelement das erste Ende des Zahnstangenlagers in axialer Richtung gegen die Zahnstange vor.
Außerdem ist ein Einstellstopfen für ein Lenkungssystem mit einer Zahnstange und einem Ritzel offenbart. Der Einstellstopfen enthält einen Einstellstopfenkörper, der sich zwischen einem ersten Ende des Einstellstopfens und einem zweiten Ende des Einstellstopfens entlang einer Achse erstreckt. Das erste Ende des Einstellstopfens definiert eine Eingriffsfläche des Einstellstopfens, die mit Bezug auf das zweite Ende des Einstellstopfens in einer nicht parallelen und nicht rechtwinkligen Beziehung angeordnet ist.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale definiert der Einstellstopfenkörper eine Dichtungsausnehmung, die zwischen dem ersten Ende des Einstellstopfens und dem zweiten Ende des Einstellstopfens angeordnet ist und sich zu der Achse hin erstreckt.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale definiert der Einstellstopfenkörper eine erste Ausnehmung, die sich von dem ersten Ende des Einstellstopfens aus in axialer Richtung zu dem zweiten Ende des Einstellstopfens hin erstreckt.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale definiert der Einstellstopfenkörper eine zweite Ausnehmung, die konzentrisch mit der ersten Ausnehmung angeordnet ist und sich von dem ersten Ende des Einstellstopfens aus in axialer Richtung zu dem zweiten Ende des Einstellstopfens hin erstreckt.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist eine Haltevorrichtung in radialer Richtung zwischen der ersten Ausnehmung und der zweiten Ausnehmung angeordnet.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale definiert der Einstellstopfenkörper eine zentrale Öffnung, die sich durch die zweite Ausnehmung hindurch erstreckt und sich in axialer Richtung zu dem zweiten Ende des Einstellstopfens hin erstreckt.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale definiert der Einstellstopfenkörper eine Buchse, die sich von dem zweiten Ende des Einstellstopfens zu dem ersten Ende des Einstellstopfens hin erstreckt.
Ferner ist ein Zahnstangenlager für ein Lenkungssystem mit einer Zahnstange und einem Ritzel offenbart. Das Zahnstangenlager enthält einen ersten Lagerabschnitt, der durch Vorspannung mit einem zweiten Lagerabschnitt verbunden ist. Der erste Lagerabschnitt und der zweite Lagerabschnitt erstrecken sich jeweils entlang einer ersten Achse zwischen einem ersten Ende des Zahnstangenlagers und einem zweiten Ende des Zahnstangenlagers. Das zweite Ende des Zahnstangenlagers definiert eine Eingriffsfläche des Zahnstangenlagers, die mit Bezug auf das erste Ende des Zahnstangenlagers in einer nicht parallelen und nicht rechtwinkligen Beziehung angeordnet ist.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist die Eingriffsfläche des Zahnstangenlagers zum Eingriff mit einer Einstellstopfeneingriffsfläche eines Einstellstopfens angeordnet.
Diese und andere Vorteile und Merkmale werden sich aus der folgenden Beschreibung besser ergeben, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen gelegen wird.
Figurenliste
Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung wird speziell offengelegt und in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung konkret beansprucht. Die vorstehenden und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der folgenden genauen Beschreibung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelegen wird, in denen:

1 eine Teilquerschnittsansicht eines Lenkungssystems mit einer Zahnstange und einem Ritzel ist;
2 eine Teilquerschnittsansicht eines Zahnstangenlagers und eines Einstellstopfens des Lenkungssystems mit einer Zahnstange und einem Ritzel ist;
3 eine erste perspektivische Ansicht des Zahnstangenlagers ist;
4 eine zweite perspektivische Ansicht des Zahnstangenlagers ist;
5 eine erste perspektivische Ansicht des Einstellstopfens ist; und
6 eine zweite perspektivische Ansicht des Einstellstopfens ist.

GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezugnahme nun auf die Figuren, bei denen die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen beschrieben wird, ohne sie einzuschränken, versteht es sich, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich zur Veranschaulichung der vorliegenden Offenbarung dienen, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können hervorgehoben oder minimiert sein, um Details von speziellen Komponenten zu zeigen. Daher dürfen hier offenbarte spezielle strukturelle und funktionale Details nicht als Begrenzung interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis zum Unterrichten des Fachmanns darüber, wie die vorliegende Offenbarung auf verschiedene Weise genutzt werden kann.
Mit Bezug auf 1 ist ein Lenkungssystem 10 mit einer Zahnstange und einem Ritzel gezeigt. Das Lenkungssystem 10 mit einer Zahnstange und einem Ritzel enthält eine längliche Lenkungszahnstange 12, ein Zahnrad 14, ein Zahnstangengehäuse 16, ein Zahnstangenlager 18 und einen Einstellstopfen 20.
Die längliche Lenkungszahnstange 12 ist durch das Zahnrad 14 drehbar gelagert. Die längliche Lenkungszahnstange 12 kann mit einer Vielzahl von Zähnen, Gewindegängen oder dergleichen versehen sein, die sich entlang einer Länge der länglichen Lenkungszahnstange 12 erstrecken. Das Zahnrad 14 kann ein Ritzelzahnrad sein, das in kämmendem Eingriff mit der länglichen Lenkungszahnstange 12 steht. Das Zahnrad 14 kann an einer Lenkwelle angebracht sein und kann sich um eine Rotationsachse 32 herum drehen. Eine Drehung des Zahnrads 14 um die Rotationsachse 32 herum verschiebt die längliche Lenkungszahnstange 12 entlang einer Verschiebungsachse 30.
Die längliche Lenkungszahnstange 12 und das Zahnrad 14 sind in axialer Richtung relativ zu einer Zahnstangengehäuseachse 34 durch das Zahnstangenlager 18 gegeneinander vorbelastet. Die axiale Vorbelastung zwischen der länglichen Lenkungszahnstange 12 und dem Zahnrad 14 stellt einen kämmenden Eingriff zwischen der länglichen Lenkungszahnstange 12 und dem Zahnrad 14 sicher.
Das Zahnstangengehäuse 16 definiert eine Zahnstangengehäusebohrung 40, die sich entlang der Zahnstangengehäuseachse 34 erstreckt. Die Zahnstangengehäuseachse 34 kann quer zu sowohl dem Zahnrad 14 als auch der Verschiebungsachse 30 der länglichen Lenkungszahnstange 12 angeordnet sein.
Das Zahnstangenlager 18 ist innerhalb der Zahnstangengehäusebohrung 40 angeordnet. Das Zahnstangenlager 18 ist angeordnet, um eine Vorbelastung an die längliche Lenkungszahnstange 12 und an das Zahnrad 14 dadurch zu übertragen, dass es über die Möglichkeit verfügt, innerhalb der Zahnstangengehäusebohrung 40 zu gleiten. Das Zahnstangenlager 18 ist angeordnet, um sich in radialer Richtung relativ zu der Zahnstangengehäuseachse 34 auszudehnen, um das Zahnstangenlager 18 gegen die Zahnstangengehäusebohrung 40 in axialer Richtung vorzubelasten und das Zahnstangenlager 18 von einem Spiel mit der Zahnstangengehäusebohrung 40 zu befreien.
Das Zahnstangenlager 18 erstreckt sich entlang der Zahnstangengehäuseachse 34 oder einer Achse, die im Wesentlichen parallel zu der Zahnstangengehäuseachse 34 angeordnet ist, zwischen einem ersten Ende 50 des Zahnstangenlagers und einem zweiten Ende 52 des Zahnstangenlagers. Das erste Ende 50 des Zahnstangenlagers kann mit einem Profil versehen sein, das allgemein zu dem Profil der länglichen Lenkungszahnstange 12 passt, so dass sich das erste Ende 50 des Zahnstangenlagers teilweise um die längliche Lenkungszahnstange 12 herum erstreckt. Das erste Ende 50 des Zahnstangenlagers ist zum Eingriff mit der länglichen Lenkungszahnstange 12 angeordnet und das zweite Ende 52 des Zahnstangenlagers steht in Eingriff mit dem Einstellstopfen 20.
Das Zahnstangenlager 18 definiert einen ersten Schlitz 54 (wie in 1 und 2 gezeigt) und in einigen Ausführungsformen einen zweiten Schlitz 56 (wie in 3 und 4 gezeigt), der/die sich zumindest teilweise durch das Zahnstangenlager 18 derart hindurch erstreckt/erstrecken, dass das Zahnstangenlager 18 teilweise ist in einen ersten Lagerabschnitt 60 und einen zweiten Lagerabschnitt 62 segmentiert ist, die durch Vorspannung miteinander verbunden sind.
Der erste Schlitz 54 und/oder der zweite Schlitz 56 verlaufen allgemein durch den Mittelpunkt des Zahnstangenlagers 18 hindurch. Der erste Schlitz 54 und/oder der zweite Schlitz 56 ist/sind in radialer Richtung versetzt zu der Achse, entlang welcher sich das Zahnstangenlager 18 erstrecken kann, und nicht innerhalb einer gemeinsamen imaginären Ebene angeordnet. Wie in 1 gezeigt ist, ist/sind der erste Schlitz 54 und/oder der zweite Schlitz 56 zu der Zahnstangengehäuseachse 34 radial versetzt.
Die zumindest teilweise Segmentierung des Zahnstangenlagers 18 in den ersten Lagerabschnitt 60 und den zweiten Lagerabschnitt 62 durch den ersten Schlitz 54 und/oder den zweiten Schlitz 56 definiert einen gotischen Bogen oder ein Federelement 64, das sich zwischen dem ersten Lagerabschnitt 60 und dem zweiten Lagerabschnitt 62 erstreckt, um ein Spiel zwischen dem Zahnstangenlager 18 und der Zahnstangengehäusebohrung 40 zu beseitigen.
In den Ausführungsformen, die in 1 - 4 gezeigt sind, kann das Federelement 64 ein Abschnitt aus einem flexiblen Material sein, der durch die ersten Schlitz 54 und/oder durch den zweiten Schlitz 56 definiert ist. Das Federelement 64 ermöglicht, dass sich das Zahnstangenlager 18 in radialer Richtung ausdehnt, so dass Außenflächen des ersten Lagerabschnitts 60 und des zweiten Lagerabschnitts 62 in Eingriff mit der Zahnstangengehäusebohrung 40 vorgespannt sind. In Ausführungsformen, bei denen sich der erste Schlitz 54 und/oder der zweite Schlitz 56 im Wesentlichen vollständig durch das Zahnstangenlager 18 hindurch erstreckt/erstrecken, kann das Federelement 64 ein separat bereitgestelltes Vorspannungselement sein, das sich zwischen dem ersten Lagerabschnitt 60 und dem zweiten Lagerabschnitt 62 erstreckt.
Das Federelement 64 bringt eine radiale Vorbelastung des ersten Lagerabschnitts 60 und des zweiten Lagerabschnitts 62 des Zahnstangenlagers 18 auf die Zahnstangengehäusebohrung 40 auf. Die radiale Vorbelastung des Zahnstangenlagers 18 gegen die Zahnstangengehäusebohrung 40 kann eine Außenflächenpassung zwischen Außenflächen des ersten Lagerabschnitts 60 und des zweiten Lagerabschnitts 62 zwischen dem Zahnstangenlager 18 und der Zahnstangengehäusebohrung 40 bereitstellen. Die radiale Vorbelastung zwischen Außenflächen des ersten Lagerabschnitts 60 und des zweiten Lagerabschnitts 62 und der Zahnstangengehäusebohrung 40 zusammen mit der axialen Vorbelastung des Zahnstangenlagers 18 gegen die längliche Lenkungszahnstange 12 verbessert das Rattern, das Klopfen und das Gefühl des Lenkungsverhalten des Systems des Lenkungssystems 10 mit einer Zahnstange und einem Ritzel.
Das Zahnstangenlager 18 kann aus einem nichtmetallischen Material wie etwa einem Polymer bestehen. Das Zahnstangenlager 18 kann ein Kunststoffspritzguss-Zahnstangenlager sein.
Das Federelement 64 verbindet auf angelenkte oder vorgespannte Weise den ersten Lagerabschnitt 60 mit dem zweiten Lagerabschnitt 62 derart, dass sich der erste Lagerabschnitt 60 und der zweite Lagerabschnitt 62 relativ zueinander in Ansprechen auf Änderungen bei der Zahnstangenlast oder der Temperatur radial ausdehnen oder zusammenziehen. Wenn die Temperatur ansteigt, kann sich das Zahnstangenlager 18 thermisch ausdehnen und sich in der Zahnstangengehäusebohrung 40 in radialer Richtung ausdehnen. Wenn die Temperatur abnimmt, kann sich das Zahnstangenlager 18 thermisch zusammenziehen und das Federelement 64 kann dazu beitragen, das Zahnstangenlager 18 radial so auszudehnen, dass der erste Lagerabschnitt 60 und der zweite Lagerabschnitt 62 in Eingriff mit der Zahnstangengehäusebohrung 40 bleiben.
Mit Bezug auf 3 und 4 kann das Federelement 64 einen zentralen Abschnitt 70 enthalten. Der zentrale Abschnitt 70 kann ein knollenförmiges Element oder ein allgemein kreisförmiges Element sein, das in dem Zahnstangenlager 18 im Wesentlichen zentriert ist. Der zentrale Abschnitt 70 kann zwischen Enden des Federelements 64, die mit dem ersten Lagerabschnitt 60 und mit dem zweiten Lagerabschnitt 62 direkt verbunden sind, angeordnet und von diesen beabstandet sein. Eine erste Innenfläche 72 des ersten Lagerabschnitts 60 kann eine erste Ausnehmung 74 definieren, die so angeordnet ist, dass sie den zentralen Abschnitt 70 zumindest teilweise aufnimmt. Eine zweite Innenfläche 76 des zweiten Lagerabschnitts 62 kann eine zweite Ausnehmung 78 definieren, die so angeordnet ist, dass sie den zentralen Abschnitt 70 zumindest teilweise aufnimmt. Der zentrale Abschnitt 70 kann zumindest teilweise in der ersten Ausnehmung 74 und/oder in der zweiten Ausnehmung 78 aufgenommen sein.
Mit Bezug auf 1 - 4 definiert das zweite Ende 52 des Zahnstangenlagers eine Eingriffsfläche 80 des Zahnstangenlagers, die zum Eingriff mit dem Einstellstopfen 20 angeordnet ist. Die Eingriffsfläche 80 des Zahnstangenlagers ist mit Bezug auf das erste Ende 50 des Zahnstangenlagers in einer nicht parallelen und einer nicht rechtwinkligen Beziehung angeordnet. Ein Abschnitt der Eingriffsfläche 80 des Zahnstangenlagers des ersten Lagerabschnitts 60 kann in eine Richtung, die sich in radialer Richtung von der Außenfläche des ersten Lagerabschnitts 60 zu der ersten Innenfläche 72 erstreckt, fortschreitend näher zu dem ersten Ende 50 des Zahnstangenlagers kommen. Ein Abschnitt der Eingriffsfläche 80 des Zahnstangenlagers des zweiten Lagerabschnitts 62 kann in eine Richtung, die sich in radialer Richtung von der Außenfläche des zweiten Lagerabschnitts 62 zu der zweiten Innenfläche 76 erstreckt, fortschreitend näher zu dem ersten Ende 50 des Zahnstangenlagers kommen.
Mit Bezug auf 1, 2 und 4 definiert das Zahnstangenlager 18 einen Hohlraum 82 und eine Vielzahl von Verstärkungselementen 84. Der Hohlraum 82 erstreckt sich von dem zweiten Ende 52 des Zahnstangenlagers zu dem ersten Ende 50 des Zahnstangenlagers hin. Die Vielzahl von Verstärkungselementen 84 erstreckt sich in radialer Richtung zu einer Achse hin, die im Wesentlichen parallel oder koplanar zu der Zahnstangengehäuseachse 34 angeordnet ist. Die Vielzahl von Verstärkungselementen 84 erstreckt sich in axialer Richtung von dem zweiten Ende 52 des Zahnstangenlagers zu dem ersten Ende 50 des Zahnstangenlagers hin.
Der Einstellstopfen 20 kann die radiale Vorbelastung des Zahnstangenlagers 18 gegen die Zahnstangengehäusebohrung 40 beeinflussen sowie die Zentrierung des Zahnstangenlagers 18 in der Zahnstangengehäusebohrung 40 aufrecht erhalten. Der Einstellstopfen 20 ist in der Zahnstangengehäusebohrung 40 angeordnet und steht in Eingriff mit dem Zahnstangenlager 18.
Mit Bezug auf 1, 2, 5 und 6 enthält der Einstellstopfen 20 einen Einstellstopfenkörper 88, der sich entlang der Zahnstangengehäuseachse 34 oder einer Achse, die im Wesentlichen parallel zu der Zahnstangengehäuseachse 34 angeordnet ist, zwischen einem ersten Ende 90 des Einstellstopfens und einem zweiten Ende 92 des Einstellstopfens erstreckt. Der Einstellstopfenkörper 88 kann ein einheitlicher Körper sein, der einen einstückigen Aufbau aufweist. Das erste Ende 90 des Einstellstopfens definiert eine Einstellstopfeneingriffsfläche 94, die in Eingriff mit der Eingriffsfläche 80 des Zahnstangenlagers steht.
Die Eingriffsfläche 94 des Einstellstopfens ist mit Bezug auf das zweite Ende 92 des Einstellstopfens in einer nicht parallelen und nicht rechtwinkligen Beziehung angeordnet. Ein Teil der Eingriffsfläche 94 des Einstellstopfens kann in eine Richtung, die sich in radialer Richtung von der Zahnstangengehäuseachse 34 oder von einer Achse, die im Wesentlichen parallel zu der Zahnstangengehäuseachse 34 angeordnet ist, weg erstreckt, fortschreitend näher zu dem zweiten Ende 92 des Einstellstopfens kommen.
Der Eingriff zwischen der Eingriffsfläche 80 des Zahnstangenlagers und der Eingriffsfläche 94 des Einstellstopfens spannt ferner die Außenflächen des ersten Lagerabschnitts 60 und des zweiten Lagerabschnitts 62 in Richtung auf einen Eingriff mit der Zahnstangengehäusebohrung 40 vor. Der Betrag der radialen Vorspannung des ersten Lagerabschnitts 60 und des zweiten Lagerabschnitts 62 in Richtung auf die Zahnstangengehäusebohrung 40 hin kann verstellt werden, indem eine axiale Position des Einstellstopfens 20 relativ zu dem Zahnstangenlager 18 verändert wird.
Der Eingriff zwischen der Eingriffsfläche 80 des Zahnstangenlagers und der Eingriffsfläche 94 des Einstellstopfens gleicht die trennenden Kräfte von der länglichen Lenkungszahnstange 12 an der entgegengesetzten Seite des Zahnstangenlagers 18 aus. Die trennende Kraft von der Eingriffsfläche 94 des Einstellstopfens und dem Federelement 64 ermöglicht, dass das Zahnstangenlager 18 Kontakt mit der Zahnstangengehäusebohrung 40 aufrecht erhält, was das Geräuschverhalten des Lenkungssystems 10 mit einer Zahnstange und einem Ritzel verbessert.
Der Einstellstopfenkörper 88 definiert eine Dichtungsausnehmung 100, eine erste Ausnehmung 102, eine zweite Ausnehmung 104, eine zentrale Öffnung 106 und eine Buchse 108.
Mit Bezug auf 1 und 2 ist die Dichtungsausnehmung 100 zwischen dem ersten Ende 90 des Einstellstopfens und dem zweiten Ende 92 des Einstellstopfens angeordnet und erstreckt sich in radialer Richtung von einer Außenfläche des Einstellstopfenkörpers 88 zu der Achse hin, die im Allgemeinen parallel zu der Zahnstangengehäuseachse 34 angeordnet ist. Die Dichtungsausnehmung 100 ist zur Aufnahme eines Dichtungselements 120, wie etwa eines O-Rings, angeordnet, das mit der Zahnstangengehäusebohrung 40 in Eingriff steht und das Eindringen von Wasser verhindern kann.
Mit Bezug auf 1, 2 und 5 erstreckt sich die erste Ausnehmung 102 in axialer Richtung von dem ersten Ende 90 des Einstellstopfens zu dem zweiten Ende 92 des Einstellstopfens hin. Die zweite Ausnehmung 104 ist konzentrisch mit der ersten Ausnehmung 102 angeordnet und ist von der ersten Ausnehmung 102 durch eine Haltevorrichtung 122 getrennt, die in radialer Richtung zwischen der ersten Ausnehmung 102 und der zweiten Ausnehmung 104 angeordnet ist. Die zweite Ausnehmung 104 erstreckt sich in axialer Richtung von dem ersten Ende 90 des Einstellstopfens zu dem zweiten Ende 92 des Einstellstopfens hin. Die zweite Ausnehmung 104 kann sich in axialer Richtung zu einem Federsitz 124 hin erstrecken und dort enden.
Die zentrale Öffnung 106 erstreckt sich in axialer Richtung durch den Federsitz 124 der zweiten Ausnehmung 104 hindurch und sie erstreckt sich zu dem zweiten Ende 92 des Einstellstopfens hin. Die Buchse 108 ist konzentrisch mit der zentralen Öffnung 106 angeordnet und ist von der zentralen Öffnung 106 durch eine Wand 130 getrennt, wie in 6 gezeigt ist. Die Buchse 108 erstreckt sich in axialer Richtung von dem zweiten Ende 92 des Einstellstopfens zu dem ersten Ende 90 des Einstellstopfens hin.
Ein Dichtstopfen 132 kann zumindest teilweise in der Buchse 108 angeordnet sein, und er kann sich in die zentrale Öffnung 106 hinein erstrecken. Der Dichtstopfen 132 kann einen Flansch 134 enthalten, der an ein distales Ende der Wand 130 angrenzen kann.
Mit Bezug auf 1 kann ein Vorspannelement 140, z.B. eine Einstellfeder, zwischen dem Zahnstangenlager 18 und dem Einstellstopfen 20 angeordnet sein und mit diesen in Eingriff stehen. Das Vorspannelement 140 ist zumindest teilweise in den Hohlraum 82 des Zahnstangenlagers 18 aufgenommen und es ist zumindest teilweise in die zweite Ausnehmung 104 aufgenommen. Das Vorspannelement 140 wird zumindest teilweise durch die Haltevorrichtung 122 in der zweiten Ausnehmung 104 festgehalten. Das Vorspannelement 140 bringt eine axiale Vorbelastung auf, die von dem Zahnstangenlager 18 auf die längliche Lenkungszahnstange 12 übertragen wird. Der Betrag an axialer Vorbelastung, der von dem Vorspannelement 140 und dem Zahnstangenlager 18 bereitgestellt wird, kann eingestellt werden, indem eine axiale Position des Einstellstopfens 20 relativ zu dem Zahnstangenlager 18 eingestellt wird.
Die axiale Vorbelastung und die radiale Vorbelastung, die durch das Zahnstangenlager 18 aufgebracht werden, kompensieren addierte Toleranzen und minimieren Systemgeräusche, verbessern das Gefühl des Lenkungsverhaltens und verbessern die Zuverlässigkeit des Kämmens zwischen dem Ritzelzahnrad und der Zahnstange.
Obwohl die vorliegende Offenbarung im Detail in Verbindung mit nur einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es leicht zu verstehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf diese offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist. Stattdessen kann die vorliegende Offenbarung modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Variationen, Veränderungen, Substitutionen oder äquivalenten Anordnungen aufzunehmen, die hier im Vorstehenden nicht beschrieben wurden, welche aber mit dem Umfang der vorliegenden Offenbarung übereinstimmen. Obwohl verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, ist es außerdem zu verstehen, dass Aspekte der vorliegenden Offenbarung nur einige der beschriebenen Ausführungsformen oder Kombinationen der verschiedenen Ausführungsformen enthalten können. Daher darf die vorliegende Offenbarung nicht so aufgefasst werden, dass sie auf die vorstehende Beschreibung begrenzt ist.

Claims

Lenkungssystem mit einer Zahnstange und einem Ritzel, umfassend: ein Zahnstangengehäuse, das eine Zahnstangengehäusebohrung definiert, die sich entlang einer Achse erstreckt; ein Zahnstangenlager, das in der Zahnstangengehäusebohrung angeordnet ist, wobei das Zahnstangenlager einen ersten Lagerabschnitt aufweist, der mit einem zweiten Lagerabschnitt durch eine Vorspannung verbunden ist, wobei sich der erste Lagerabschnitt und der zweite Lagerabschnitt entlang der Achse zwischen einem ersten Ende des Zahnstangenlagers und einem zweiten Ende des Zahnstangenlagers erstrecken; und einen Einstellstopfen, der in der Zahnstangengehäusebohrung angeordnet ist, wobei sich der Einstellstopfen entlang der Achse zwischen einem ersten Ende des Einstellstopfens, das mit dem zweiten Ende des Zahnstangenlagers in Eingriff steht, und einem zweiten Ende des Einstellstopfens erstreckt.
Lenkungssystem mit einer Zahnstange und einem Ritzel nach Anspruch 1, wobei das Zahnstangenlager ein Federelement enthält, das sich zwischen dem ersten Lagerabschnitt und dem zweiten Lagerabschnitt erstreckt.
Lenkungssystem mit einer Zahnstange und einem Ritzel nach Anspruch 1, das ferner eine Zahnstange umfasst, die durch das Zahnstangengehäuse abgestützt ist und mit einem Zahnrad in Eingriff steht.
Lenkungssystem mit einer Zahnstange und einem Ritzel nach Anspruch 3, wobei die Zahnstange und das Zahnrad durch das Zahnstangenlager in axialer Richtung gegeneinander vorgespannt sind.
Lenkungssystem mit einer Zahnstange und einem Ritzel nach Anspruch 1, wobei das zweite Ende des Zahnstangenlagers eine Eingriffsfläche des Zahnstangenlagers definiert.
Lenkungssystem mit einer Zahnstange und einem Ritzel nach Anspruch 5, wobei das erste Ende des Einstellstopfens eine Eingriffsfläche des Einstellstopfens definiert.
Lenkungssystem mit einer Zahnstange und einem Ritzel nach Anspruch 6, wobei die Eingriffsfläche des Zahnstangenlagers mit Bezug auf das erste Ende des Zahnstangenlagers in einer nicht parallelen und einer nicht rechtwinkligen Beziehung angeordnet ist.
Lenkungssystem mit einer Zahnstange und einem Ritzel nach Anspruch 7, wobei die Eingriffsfläche des Einstellstopfens mit Bezug auf das zweite Ende des Einstellstopfens in einer nicht parallelen und einer nicht rechtwinkligen Beziehung angeordnet ist.
Lenkungssystem mit einer Zahnstange und einem Ritzel nach Anspruch 7, wobei die Eingriffsfläche des Zahnstangenlagers zum Eingriff mit der Eingriffsfläche des Einstellstopfens angeordnet ist, um den ersten Lagerabschnitt und den zweiten Lagerabschnitt zu einem Eingriff mit der Zahnstangengehäusebohrung vorzuspannen.
Lenkungssystem mit einer Zahnstange und einem Ritzel nach Anspruch 7, das ferner umfasst: ein Vorspannelement, das zwischen dem Zahnstangenlager und dem Einstellstopfen angeordnet ist und mit diesen in Eingriff steht.
Lenkungssystem mit einer Zahnstange und einem Ritzel nach Anspruch 10, wobei das Vorspannelement das erste Ende des Zahnstangenlagers gegen die Zahnstange in axialer Richtung vorspannt.
Einstellstopfen nach Anspruch 1, wobei der Einstellstopfen eine Dichtungsausnehmung definiert, die zwischen dem ersten Ende des Einstellstopfens und dem zweiten Ende des Einstellstopfens angeordnet ist und sich zu der Achse hin erstreckt.
Einstellstopfen nach Anspruch 12, wobei der Einstellstopfen eine erste Ausnehmung definiert, die sich von dem ersten Ende des Einstellstopfens zu dem zweiten Ende des Einstellstopfens in axialer Richtung erstreckt.
Einstellstopfen nach Anspruch 13, wobei der Einstellstopfen eine zweite Ausnehmung definiert, die konzentrisch mit der ersten Ausnehmung angeordnet ist und sich in axialer Richtung von dem ersten Ende der Einstellstopfen hin zu dem zweiten Ende des Einstellstopfens erstreckt.
Einstellstopfen nach Anspruch 14, wobei der Einstellstopfen eine zentrale Öffnung definiert, die sich durch die zweite Ausnehmung hindurch erstreckt und sich in axialer Richtung zu dem zweiten Ende des Einstellstopfens hin erstreckt.