DE102020107374A1 - Steering gear arrangement for a motor vehicle and a corresponding motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Lenkgetriebeanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lenkgetriebe, einer mit dem Lenkgetriebe antriebstechnisch verbundenen Zahnstange (2) und einer über ein Schwenkgelenk (4) mit der Zahnstange (2) verbundenen und mit einer Spurstange koppelbaren Gelenkstange. Dabei ist vorgesehen, dass das Schwenkgelenk (4) ein Gelenkelement (10) umfasst, in das die Gelenkstange (3) bereichsweise eingreift, wobei das Gelenkelement (10) eine Formschlusseinrichtung (15) aufweist, die zum Festlegen einer Orientierung des Gelenkelements (10) bezüglich der Zahnstange (2) mit einer Formschlussgegeneinrichtung (17) der Zahnstange (2) zusammenwirkt und mittels einer mit einem an dem Gelenkelement (10) und der Zahnstange (2) ausgebildeten Außengewinde (23) zusammenwirkenden Schraubenmutter (18) an der Zahnstange (2) befestigt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer Lenkgetriebeanordnung (1). The invention relates to a steering gear arrangement (1) for a motor vehicle, with a steering gear, a rack (2) connected to the steering gear for drive purposes and a joint rod connected to the rack (2) via a swivel joint (4) and connectable to a tie rod. It is provided that the swivel joint (4) comprises a joint element (10) into which the joint rod (3) engages in areas, the joint element (10) having a form-locking device (15) which is used to determine an orientation of the joint element (10) with respect to the rack (2) cooperates with a form-fitting counter-device (17) of the rack (2) and by means of a screw nut (18) on the rack (2) which cooperates with an external thread (23) formed on the joint element (10) and the rack (2) ) is attached. The invention also relates to a motor vehicle with a steering gear arrangement (1).
Description
Die Erfindung betrifft eine Lenkgetriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lenkgetriebe, einer mit dem Lenkgetriebe antriebstechnisch verbundenen Zahnstange und einer über ein Schwenkgelenk mit der Zahnstange verbundenen und mit einer Spurstange koppelbaren Gelenkstange. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a steering gear arrangement for a motor vehicle, with a steering gear, a toothed rack connected in terms of drive technology to the steering gear and a joint rod connected to the toothed rack via a swivel joint and which can be coupled to a tie rod. The invention also relates to a motor vehicle.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lenkgetriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Lenkgetriebeanordnungen Vorteile aufweist, insbesondere eine definierte Anordnung des Schwenkgelenks bezüglich der Zahnstange sicherstellt, sodass ein richtungsabhängiger Spielraum für ein Verschwenken der Gelenkstange bezüglich der Zahnstange mittels des Schwenkgelenks realisiert werden kann.It is the object of the invention to propose a steering gear arrangement for a motor vehicle which has advantages over known steering gear arrangements, in particular ensures a defined arrangement of the swivel joint with respect to the rack, so that a direction-dependent clearance for pivoting the joint rod with respect to the rack can be realized by means of the swivel joint.
Dies wird mithilfe einer Lenkgetriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 realisiert. Dabei ist vorgesehen, dass das Schwenkgelenk ein Gelenkelement umfasst, in das die Gelenkstange bereichsweise eingreift, wobei das Gelenkelement eine Formschlusseinrichtung aufweist, die zum Festlegen einer Orientierung des Gelenkelements bezüglich der Zahnstange mit einer Formschlussgegeneinrichtung der Zahnstange zusammenwirkt und mittels einer mit einem an dem Gelenkelement und der Zahnstange ausgebildeten Außengewinde zusammenwirkenden Schraubenmutter an der Zahnstange befestigt ist.This is implemented with the aid of a steering gear arrangement for a motor vehicle with the features of
Die Lenkgetriebeanordnung ist bevorzugt Bestandteil des Kraftfahrzeugs, kann jedoch auch separat von diesem vorliegen. Die Lenkgetriebeanordnung dient der Herstellung einer antriebstechnischen Verbindung zwischen einer Lenksäule und einem Radträger des Kraftfahrzeugs, an welchem über ein Radlager eine Radnabe beziehungsweise ein Rad des Kraftfahrzeugs drehbar gelagert ist. Mit der Lenksäule steht bevorzugt ein Bedienelement, insbesondere ein Lenkrad, des Kraftfahrzeugs in antriebstechnischer Verbindung. In anderen Worten ist über die Lenkgetriebeanordnung beispielsweise das Lenkrad mit dem wenigstens einen Radträger gekoppelt, nämlich derart, dass eine Drehbewegung des Lenkrads beziehungsweise der Lenksäule um eine Lenksäulendrehachse in eine Drehbewegung des Radträgers um eine von der Lenksäulendrehachse verschiedene Radträgerdrehachse umgesetzt wird.The steering gear arrangement is preferably part of the motor vehicle, but can also be present separately from it. The steering gear arrangement is used to produce a drive connection between a steering column and a wheel carrier of the motor vehicle, on which a wheel hub or a wheel of the motor vehicle is rotatably mounted via a wheel bearing. A control element, in particular a steering wheel, of the motor vehicle is preferably in drive connection with the steering column. In other words, for example, the steering wheel is coupled to the at least one wheel carrier via the steering gear arrangement, namely in such a way that a rotational movement of the steering wheel or the steering column about a steering column axis of rotation is converted into a rotational movement of the wheel carrier about a wheel carrier axis of rotation that is different from the steering column axis of rotation.
Bevorzugt sind mehrere Radträger antriebstechnisch an die Lenkgetriebeanordnung angeschlossen, also über die Lenkgetriebeanordnung antriebstechnisch mit der Lenksäule verbunden. Die Radträger sind hierbei derselben Radachse des Kraftfahrzeugs, jedoch unterschiedlichen Spuren zugeordnet. Die Lenkgetriebeanordnung und die Radträger sind Bestandteil einer Lenkung des Kraftfahrzeugs, welche vorzugsweise als Achsschenkellenkung ausgestaltet ist. Die Achsschenkellenkung wird teilweise auch als Ackermann-Lenkung bezeichnet. Bei einer solchen Achsschenkellenkung liegt ein Lenktrapez vor, welches durch eine beabstandete Anordnung der Lenkgetriebeanordnung beziehungsweise des Lenkgetriebes von einer Spreizachse der Radachse erzielt wird.A plurality of wheel carriers are preferably connected to the steering gear arrangement in terms of drive technology, that is to say connected in terms of drive technology to the steering column via the steering gear arrangement. The wheel carriers are assigned to the same wheel axle of the motor vehicle, but to different tracks. The steering gear arrangement and the wheel carriers are part of a steering system of the motor vehicle, which is preferably designed as a stub axle steering. The stub axle steering is sometimes also referred to as Ackermann steering. With such a stub axle steering, there is a steering trapezoid, which is achieved by a spaced arrangement of the steering gear arrangement or the steering gear from a spreading axis of the wheel axle.
Die Lenkgetriebeanordnung verfügt über das Lenkgetriebe, die Zahnstange, das Schwenkgelenk und die Gelenkstange. Das Lenkgetriebe ist antriebstechnisch vorzugsweise zwischen der Lenksäule und der Zahnstange angeordnet und setzt eine Drehbewegung der Lenksäule in eine lineare Bewegung der Zahnstange um. Beispielsweise verfügt es hierzu über ein Zahnrad, welches insbesondere mit der Lenksäule zumindest zeitweise drehfest gekoppelt ist und das in eine Verzahnung der Zahnstange eingreift beziehungsweise mit dieser kämmt.The steering gear assembly has the steering gear, the rack, the swivel joint and the joint rod. In terms of drive technology, the steering gear is preferably arranged between the steering column and the rack and converts a rotary movement of the steering column into a linear movement of the rack. For example, it has for this purpose a gearwheel which is coupled in particular to the steering column in a rotationally fixed manner at least at times and which engages or meshes with a toothing of the rack.
Die Gelenkstange ist antriebstechnisch mit der Zahnstange gekoppelt, nämlich über das Schwenkgelenk. Das Schwenkgelenk ermöglicht einerseits eine Betätigung beziehungsweise Verlagerung der Gelenkstange mittels der Zahnstange, lässt jedoch andererseits eine Ausgleichsbewegung der Gelenkstange bezüglich der Zahnstange in wenigstens einer Richtung zu. Die Gelenkstange ist über die Zahnstange antriebstechnisch an das Lenkgetriebe angeschlossen, nämlich ausschließlich über die Zahnstange. Die Gelenkstange greift entweder unmittelbar oder lediglich mittelbar über eine Spurstange an dem Radträger an. In anderen Worten kann die Gelenkstange in Form der Spurstange vorliegen oder mit ihr antriebstechnisch verbunden sein.The articulated rod is coupled to the rack in terms of drive technology, namely via the swivel joint. The swivel joint enables, on the one hand, an actuation or displacement of the joint rod by means of the rack, but, on the other hand, allows a compensating movement of the joint rod with respect to the rack in at least one direction. The articulated rod is drive-connected to the steering gear via the toothed rack, namely exclusively via the toothed rack. The toggle rod engages the wheel carrier either directly or only indirectly via a tie rod. In other words, the articulated rod can be in the form of the tie rod or can be connected to it in terms of drive technology.
Sofern über die Lenkgetriebeanordnung auf die vorstehend beschriebene Art und Weise mehrere Radträger angebunden sind, so liegt für jeden dieser Radträger eine separate Gelenkstange vor, welche jeweils über ein separates Schwenkgelenk mit der Zahnstange verbunden ist. Die Gelenkstangen greifen hierbei bevorzugt auf gegenüberliegenden Seiten der Zahnstange an dieser an. Sofern im Rahmen dieser Beschreibung lediglich von der Gelenkstange und dem Schwenkgelenk die Rede ist, so sind die entsprechenden Ausführungen bevorzugt auf jede von mehreren Gelenkstangen beziehungsweise jedes von mehreren Schwenkgelenken übertragbar, soweit diese vorliegen.If several wheel carriers are connected via the steering gear arrangement in the manner described above, there is a separate articulated rod for each of these wheel carriers, each of which is connected to the rack via a separate swivel joint. The articulated rods here preferably engage on opposite sides of the toothed rack. If in the context of this description only the link rod and the swivel joint are mentioned, then are the corresponding statements can preferably be transferred to each of a plurality of articulated rods or each of a plurality of pivot joints, insofar as these are available.
Der Radträger ist einerseits um eine Drehachse drehbar und andererseits verlagerbar bezüglich einer Karosserie des Kraftfahrzeugs angeordnet beziehungsweise an ihr gelagert. Eine Drehbewegung des Radträgers wird mittels der Lenkgetriebeanordnung umgesetzt. Hierzu greift die Gelenkstange beziehungsweise die Spurstange beabstandet von der Drehachse des Radträgers an diesem an, insbesondere über einen entsprechenden Ausleger des Radträgers. Um einen komfortablen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs sicherzustellen, ist der Radträger federnd bezüglich der Karosserie aufgehängt. Hierzu ist er beispielsweise über ein Federbein an die Karosserie angebunden. Die federnde Aufhängung ermöglicht eine Ausgleichsbewegung beziehungsweise ein Einfedern des Radträgers in vertikaler Richtung, also in Richtung einer Hochachse des Kraftfahrzeugs.The wheel carrier is arranged, on the one hand, rotatable about an axis of rotation and, on the other hand, displaceable with respect to a body of the motor vehicle or mounted on it. A rotary movement of the wheel carrier is implemented by means of the steering gear arrangement. For this purpose, the articulated rod or the tie rod engages the wheel carrier at a distance from the axis of rotation of the wheel carrier, in particular via a corresponding arm of the wheel carrier. In order to ensure comfortable driving of the motor vehicle, the wheel carrier is resiliently suspended with respect to the body. For this purpose, it is connected to the body via a strut, for example. The resilient suspension enables a compensating movement or a compression of the wheel carrier in the vertical direction, that is to say in the direction of a vertical axis of the motor vehicle.
Das Schwenkgelenk, über welches die Gelenkstange mit der Zahnstange verbunden ist, muss derart ausgestaltet sein, dass es diese Ausgleichsbewegung zulässt. Hierzu dient das Schwenkgelenk, welches beispielsweise als Kugelkopfgelenk ausgestaltet ist. Das Schwenkgelenk ist beispielsweise symmetrisch ausgestaltet, ermöglicht also ein gleichmäßiges Verschwenken der Gelenkstange bezüglich der Zahnstange in alle Richtungen. Auch eine asymmetrische Ausgestaltung des Schwenkgelenks kann jedoch vorteilhaft sein. In diesem Fall lässt das Schwenkgelenk in wenigstens eine Richtung ein stärkeres Verschwenken der Gelenkstange bezüglich der Zahnstange zu als in wenigstens einer anderen Richtung.The swivel joint, via which the joint rod is connected to the rack, must be designed in such a way that it allows this compensating movement. The swivel joint, which is designed, for example, as a ball-and-socket joint, is used for this purpose. The pivot joint is configured symmetrically, for example, so it enables the joint rod to pivot uniformly in all directions with respect to the rack. However, an asymmetrical configuration of the swivel joint can also be advantageous. In this case, the pivot joint allows the pivot rod to pivot more strongly with respect to the rack in at least one direction than in at least one other direction.
Beispielsweise ist das Schwenkgelenk derart ausgestaltet, dass es in Richtung der Hochachse ein stärkeres Verschwenken der Gelenkstange bezüglich der Zahnstange ermöglicht als in einer auf der Hochrichtung senkrecht stehenden Längsrichtung des Kraftfahrzeugs. Die Hochrichtung und die Längsrichtung stehen wiederum senkrecht auf einer Querrichtung des Kraftfahrzeugs, welche bevorzugt parallel zu einer Längsmittelachse der Zahnstange verläuft. Aufgrund des größeren Spielraums der Gelenkstange in vertikaler Richtung wird also das Einfedern des Radträgers durch das Schwenkgelenk nicht begrenzt. In Längsrichtung wird hingegen das Verschwenken lediglich innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs zugelassen beziehungsweise auf diesen Winkelbereich begrenzt.For example, the swivel joint is designed in such a way that it enables the articulated rod to swivel more strongly with respect to the rack in the direction of the vertical axis than in a longitudinal direction of the motor vehicle that is perpendicular to the vertical direction. The vertical direction and the longitudinal direction are in turn perpendicular to a transverse direction of the motor vehicle, which preferably runs parallel to a central longitudinal axis of the rack. Because of the greater play of the toggle rod in the vertical direction, the deflection of the wheel carrier is not limited by the swivel joint. In the longitudinal direction, however, the pivoting is only permitted within a certain angular range or limited to this angular range.
Um unabhängig von der symmetrischen oder der asymmetrischen Ausgestaltung des Schwenkgelenks ein rasches und zuverlässiges Montieren der Gelenkstange an der Zahnstange zu ermöglichen, verfügt das Schwenkgelenk über das Gelenkelement, in welches die Gelenkstange bereichsweise eingreift. Das Gelenkelement ist an der Zahnstange befestigt, nämlich in einer bestimmten Orientierung. Zum Festlegen der Orientierung verfügt das Gelenkelement über die Formschlusseinrichtung, die mit dem Formschlussgegeneinrichtung der Zahnstange zusammenwirkt.In order to enable the joint rod to be mounted quickly and reliably on the rack, regardless of the symmetrical or asymmetrical design of the pivot joint, the pivot joint has the joint element into which the joint rod engages in some areas. The joint element is attached to the rack, namely in a certain orientation. To set the orientation, the joint element has the form-fit device which interacts with the form-fit counter-device of the rack.
Bevorzugt sind die Formschlusseinrichtung und die Formschlussgegeneinrichtung derart ausgestaltet, dass das Gelenkelement ausschließlich in einer einzigen Orientierung an der Gelenkstange montierbar ist. Eine formschlüssige Verbindung zwischen der Formschlusseinrichtung und der Formschlussgegeneinrichtung ist also nur in der bestimmten Orientierung des Gelenkelements bezüglich der Zahnstange möglich. Beispielsweise bilden die Formschlusseinrichtung und die Formschlussgegeneinrichtung eine Nut-Feder-Verbindung miteinander aus.The form-fit device and the form-fit counter-device are preferably designed in such a way that the joint element can only be mounted on the joint rod in a single orientation. A form-fit connection between the form-fit device and the form-fit counter-device is therefore only possible in the specific orientation of the joint element with respect to the toothed rack. For example, the form-fit device and the form-fit counter-device form a tongue and groove connection with one another.
Die Formschlusseinrichtung und die Formschlussgegeneinrichtung legen das Gelenkelement gegenüber der Zahnstange in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse der Zahnstange fest, jedoch nicht in axialer Richtung. Aus diesem Grund wird das Gelenkelement zusätzlich mit der Schraubenmutter an der Zahnstange befestigt. Hierzu verfügen sowohl das Gelenkelement als auch die Zahnstange über das Außengewinde, auf welches die Schraubenmutter zum Festlegen des Gelenkelements bezüglich der Zahnstange in axialer Richtung aufgeschraubt wird. Die Schraubenmutter greift also über das Außengewinde sowohl an dem Gelenkelement als auch an der Zahnstange an, sodass diese relativ zueinander festgelegt sind. Die Schraubenmutter ist vorzugsweise nach Art einer Überwurfmutter ausgeführt.The form-fit device and the form-fit counter-device fix the joint element relative to the toothed rack in the circumferential direction with respect to the longitudinal center axis of the toothed rack, but not in the axial direction. For this reason, the joint element is also attached to the rack with the screw nut. For this purpose, both the joint element and the rack have the external thread onto which the screw nut is screwed in the axial direction to fix the joint element with respect to the rack. The screw nut thus engages both the joint element and the rack via the external thread, so that these are fixed relative to one another. The screw nut is preferably designed in the manner of a union nut.
Die beschriebene Ausgestaltung der Lenkgetriebeanordnung ermöglicht unabhängig von der Ausgestaltung des Schwenkgelenks eine rasche und zuverlässige Anbindung der Gelenkstange an die Zahnstange. Insbesondere wird durch die festgelegte Orientierung des Gelenkelements bezüglich der Zahnstange die Verwendung einer asymmetrischen Ausgestaltung des Schwenkgelenks auf besonders einfache Art und Weise ermöglicht.The described design of the steering gear arrangement enables a quick and reliable connection of the articulated rod to the rack, regardless of the design of the swivel joint. In particular, the fixed orientation of the joint element with respect to the toothed rack enables the use of an asymmetrical configuration of the swivel joint in a particularly simple manner.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Formschlusseinrichtung an einem in die Zahnstange eingreifenden Orientierungszapfen des Gelenkelements vorliegt. Der Orientierungszapfen geht von einem Grundelement der Formschlusseinrichtung aus und steht über dieses über. Die Zahnstange verfügt über eine Aufnahme für den Orientierungszapfen, in welchem der Orientierungszapfen bei der Montage des Gelenkelements an der Zahnstange eingebracht wird. Der Orientierungszapfen und die Aufnahme sind dabei derart ausgestaltet, dass nach dem Einbringen des Orientierungszapfens in die Aufnahme das Gelenkelement in Umfangsrichtung und in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse der Zahnstange festgelegt ist. Besonders bevorzugt ist das Gelenkelement derart ausgestaltet, dass nach dem Einbringen des Orientierungszapfens in die Aufnahme das Gelenkelement, insbesondere das Grundelement des Gelenkelements, an einer Stirnseite der Zahnstange anliegt. Hierdurch wird eine besonders effektive Abstützung des Gelenkelements erzielt.A further development of the invention provides that the form-locking device is present on an orientation pin of the joint element that engages in the rack. The orientation pin is based on a basic element of the form-fitting device and protrudes over this. The rack has a receptacle for the orientation pin, in which the orientation pin is inserted when the joint element is mounted on the rack. The orientation pin and the receptacle are designed in such a way that that after the orientation pin has been introduced into the receptacle, the joint element is fixed in the circumferential direction and in the radial direction with respect to the longitudinal center axis of the rack. The joint element is particularly preferably designed in such a way that after the orientation pin has been introduced into the receptacle, the joint element, in particular the base element of the joint element, rests on an end face of the rack. A particularly effective support of the joint element is achieved in this way.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Außengewinde über einen an einem der Zahnstange zugewandten Ende des Gelenkelements ausgebildeten ersten Zahnbereich und über einen an einem dem Gelenkelement zugewandten Ende der Zahnstange ausgebildeten zweiten Gewindebereich verfügt, wobei das Außengewinde in der von der Formschlusseinrichtung und der Formschlussgegeneinrichtung festgelegten Orientierung des Gelenkelements bezüglich der Zahnstange als durchgehendes Außengewinde ausgebildet ist. Das Außengewinde setzt sich aus dem ersten Gewindebereich und dem zweiten Gewindebereich zusammen. Der erste Gewindebereich liegt an dem Gelenkelement und der zweite Gewindebereich an der Zahnstange vor.A further development of the invention provides that the external thread has a first tooth region formed on an end of the joint element facing the rack and a second thread region formed on an end of the toothed rack facing the joint element, the external thread being in the form of the form-fit device and the form-fit counter-device defined orientation of the joint element with respect to the rack is designed as a continuous external thread. The external thread is composed of the first thread area and the second thread area. The first thread area is on the joint element and the second thread area is on the rack.
Das Außengewinde weist in dem ersten Gewindebereich und dem zweiten Gewindebereich dieselben Gewindeparameter auf, sodass die Schraubenmutter zur Befestigung des Gelenkelements an der Zahnstange mit beiden Gewindebereichen zusammenwirken kann beziehungsweise zusammenwirkt. Das Außengewinde ist als durchgehendes Außengewinde ausgeführt. The external thread has the same thread parameters in the first thread area and the second thread area, so that the screw nut for fastening the joint element to the rack can interact or cooperate with both thread areas. The external thread is designed as a continuous external thread.
Das bedeutet, dass die Schraubenmutter in der von der Formschlusseinrichtung und der Formschlussgegeneinrichtung festgelegten Orientierung und insbesondere bei Anlage des Gelenkelements an der Stirnseite der Zahnstange, ohne eine Verlagerung des Gelenkelements bezüglich der Zahnstange auf das Außengewinde aufschraubbar ist. Dies ermöglicht eine äußerst präzise und rasche Montage des Gelenkelements an der Zahnstange.This means that the screw nut can be screwed onto the external thread in the orientation defined by the form-fit device and the form-fit counter-device and in particular when the joint element rests on the end face of the rack without shifting the joint element with respect to the rack. This enables extremely precise and rapid assembly of the joint element on the rack.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schraubenmutter einen Haltepunkt aufweist, der an einem Radialvorsprung des Gelenkelements anliegt, sodass der Radialvorsprung zwischen dem Haltebund und der Zahnstange klemmend gehalten ist. Der Haltebund erstreckt sich bezüglich der Längsmittelachse der Zahnstange in radialer Richtung nach innen und liegt dort an dem Radialvorsprung des Gelenkelements an. Über den Haltebund drängt die Schraubenmutter das Gelenkelement in Richtung der Zahnstange, hält es also an diesem. Schlussendlich ist also der Radialvorsprung des Gelenkelements zwischen dem Haltebund der Schraubenmutter und der Stirnseite der Zahnstange klemmend gehalten, was eine hohe Befestigungssicherheit zur Folge hat. Zudem erhöht das Anliegen des Haltebunds an dem Radialvorsprung eine zum Lösen der Schraubenmutter notwendige Reibungskraft, sodass eine hohe Dauerfestigkeit der Verbindung zwischen dem Gelenkelement und der Zahnstange gegeben ist.A further development of the invention provides that the screw nut has a holding point which rests against a radial projection of the joint element, so that the radial projection is held in a clamping manner between the retaining collar and the rack. The retaining collar extends inward in the radial direction with respect to the longitudinal center axis of the rack and rests against the radial projection of the joint element there. The screw nut pushes the joint element in the direction of the rack via the retaining collar, thus holding it on this. Ultimately, the radial projection of the joint element is clamped between the retaining collar of the screw nut and the end face of the rack, which results in a high level of fastening security. In addition, the fact that the retaining collar rests against the radial projection increases a frictional force necessary for loosening the screw nut, so that the connection between the joint element and the toothed rack has a high fatigue strength.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem Gelenkelement eine Kugelkopfaufnahme ausgebildet ist, in die ein mit der Gelenkstange verbundener Kugelkopf zur Ausbildung des Schwenkgelenks eingreift. Das Schwenkgelenk weist also einerseits die Kugelkopfaufnahme und andererseits den Kugelkopf auf. Die Kugelkopfaufnahme ist in dem Gelenkelement ausgebildet und liegt dort beispielsweise als sphärische oder eiförmige Aufnahme vor. Der Kugelkopf hingegen ist mit der Gelenkstange verbunden, insbesondere unmittelbar an ihr befestigt oder einstückig und/oder materialeinheitlich mit ihr ausgestaltet. Das Schwenkgelenk liegt insoweit als Kugelkopfgelenk vor, was ein zuverlässiges Verschwenken der Gelenkstange bezüglich der Zahnstange sicherstellt.A further development of the invention provides that a ball head receptacle is formed in the joint element, into which a ball head connected to the joint rod engages to form the swivel joint. The swivel joint has on the one hand the ball head receptacle and on the other hand the ball head. The ball head receptacle is formed in the joint element and is there, for example, as a spherical or egg-shaped receptacle. The ball head, on the other hand, is connected to the joint rod, in particular fastened directly to it or designed in one piece and / or made of the same material with it. The swivel joint is in the form of a ball-and-socket joint, which ensures reliable swiveling of the joint rod with respect to the rack.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kugelkopfaufnahme im Querschnitt gesehen unrund ist. Unter dem Querschnitt ist bevorzugt ein senkrecht auf der Längsmittelachse stehender Schnitt zu verstehen beziehungsweise ein Schnitt in einer senkrecht auf der Längsmittelachse der Zahnstange stehenden Ebene. Vorstehend wurde bereits darauf hingewiesen, dass die Kugelkopfaufnahme beispielsweise eiförmig sein kann, also die geometrische Gestalt eines Ovoids aufweist. Insbesondere ist die Kugelkopfaufnahme teilovoidförmig. Hierdurch wird auf besonders effektive Art und Weise die vorstehend beschriebene Ausgleichsbewegung beziehungsweise Einfederbewegung ermöglicht.A further development of the invention provides that the spherical head receptacle is out of round when viewed in cross section. The cross section is preferably to be understood as a section perpendicular to the longitudinal center axis or a section in a plane perpendicular to the longitudinal center axis of the rack. It has already been pointed out above that the spherical head receptacle can, for example, be egg-shaped, that is to say has the geometric shape of an ovoid. In particular, the ball head receptacle is partially ovoid-shaped. This enables the compensation movement or compression movement described above in a particularly effective manner.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Gelenkelement eine Führungshülse aufweist, in der die Gelenkstange angeordnet und von der die Kugelkopfaufnahme ausgebildet ist. Die Führungshülse erstreckt sich ausgehend von dem Grundelement des Gelenkelements, nämlich in die von der Zahnstange abgewandte Richtung. Die Führungshülse ist derart angeordnet, dass die Längsmittelachse der Gelenkstange durch sie hindurch beziehungsweise durch die von ihr begrenzte Kugelkopfaufnahme verläuft. Die Führungshülse ist weiterhin derart angeordnet, dass die Gelenkstange in sie eingreift, nämlich endseitig in sie eingreift. Das bedeutet, dass ein Ende der Gelenkstange in der Führungshülse angeordnet ist, nämlich dasjenige Ende der Gelenkstange, an welcher der Kugelkopf angeordnet und/oder befestigt ist.A further development of the invention provides that the joint element has a guide sleeve in which the joint rod is arranged and from which the ball head receptacle is formed. The guide sleeve extends from the base element of the joint element, namely in the direction facing away from the rack. The guide sleeve is arranged in such a way that the longitudinal center axis of the joint rod runs through it or through the spherical head receptacle delimited by it. The guide sleeve is also arranged in such a way that the joint rod engages in it, namely engages in it at the end. This means that one end of the articulated rod is arranged in the guide sleeve, namely that end of the articulated rod on which the ball head is arranged and / or fastened.
Die Führungshülse weist bevorzugt eine Erstreckung in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse der Zahnstange auf, welche mindestens so groß ist wie die Erstreckung des Kugelkopfs in derselben Richtung. Besonders bevorzugt weist die Führungshülse eine Erstreckung in axialer Richtung auf, welche größer ist als die des Kugelkopfs, beispielsweise beträgt sie mindestens 125 %, mindestens 150 %, mindestens 175 % oder mindestens 200 % der Erstreckung des Kugelkopfs. Die Führungshülse ermöglicht eine einfache und kostengünstige Ausbildung der Kugelkopfaufnahme und stellt gleichzeitig eine zuverlässige Führung des Kugelkopfs sicher.The guide sleeve preferably has an extension in the axial direction with respect to the longitudinal center axis of the rack, which is at least as large as the extension of the ball head in the same direction. The guide sleeve particularly preferably has an extension in the axial direction which is greater than that of the ball head, for example it is at least 125%, at least 150%, at least 175% or at least 200% of the extension of the ball head. The guide sleeve enables a simple and inexpensive design of the ball head receptacle and at the same time ensures reliable guidance of the ball head.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Querschnitt der Kugelkopfaufnahme und/oder der Querschnitt der Führungshülse oval ist. Beispielsweise ist der Querschnitt ellipsenförmig. In jedem Fall weist der Querschnitt in einer senkrecht auf der Längsmittelachse der Zahnstange stehenden ersten Richtung eine Erstreckung auf, welche von einer Erstreckung in einer auf der ersten Richtung und der Längsmittelachse senkrecht stehenden zweiten Richtung verschieden ist. Diese ermöglicht, wie bereits erläutert, die Ausgleichs- beziehungsweise Einfederbewegung.A further development of the invention provides that the cross section of the ball head receptacle and / or the cross section of the guide sleeve is oval. For example, the cross section is elliptical. In any case, the cross section in a first direction perpendicular to the longitudinal center axis of the rack has an extent which is different from an extent in a second direction perpendicular to the first direction and the longitudinal center axis. As already explained, this enables the compensation or compression movement.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Orientierungszapfen in axialer Richtung ausgehend von einer Stirnseite der Zahnstange in Richtung der Zahnstange mindestens dieselbe Erstreckung aufweist wie die Schraubenmutter. Im Bereich der Zahnstange liegen der Orientierungszapfen und die Schraubenmutter insoweit in Überdeckung miteinander vor, nämlich im Längsschnitt bezüglich der Längsmittelachse der Zahnstange gesehen. Ausgehend von einer Bezugsebene, welche die Stirnseite der Zahnstange vollständig in sich aufnimmt, erstreckt sich der Orientierungszapfen mindestens so weit in axialer Richtung in die von der Gelenkstange abgewandte Richtung wie die Schraubenmutter. Beispielsweise fluchten im Längsschnitt gesehen also ein Ende des Orientierungszapfens und ein Ende der Schraubenmutter. Hierdurch wird eine besonders gute Stützwirkung des Orientierungszapfens für das Gelenkelement erzielt.A further development of the invention provides that the orientation pin has at least the same extension in the axial direction, starting from an end face of the rack in the direction of the rack, as the screw nut. In the area of the toothed rack, the orientation pin and the screw nut are in overlap with one another, namely as seen in the longitudinal section with respect to the longitudinal center axis of the toothed rack. Starting from a reference plane which completely accommodates the end face of the rack, the orientation pin extends at least as far in the axial direction in the direction facing away from the joint rod as the screw nut. For example, seen in the longitudinal section, one end of the orientation pin and one end of the screw nut are aligned. This achieves a particularly good supporting effect of the orientation pin for the joint element.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer Lenkgetriebeanordnung, insbesondere einer Lenkgetriebeanordnung gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Lenkgetriebeanordnung ein Lenkgetriebe, eine mit dem Lenkgetriebe antriebstechnisch verbundene Zahnstange und eine über ein Schwenkgelenk mit der Zahnstange verbundene und mit einer Spurstange gekoppelte Gelenkstange aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass das Schwenkgelenk ein Gelenkelement umfasst, in das die Gelenkstange bereichsweise eingreift, wobei das Gelenkelement eine Formschlusseinrichtung aufweist, die zum Festlegen einer Orientierung des Gelenkelements bezüglich der Zahnstange mit einer Formschlussgegeneinrichtung der Zahnstange zusammenwirkt und mittels einer mit einem an dem Gelenkelement und der Zahnstange ausgebildeten Außengewinde zusammenwirkenden Schraubenmutter an der Zahnstange befestigt ist.The invention further relates to a motor vehicle with a steering gear arrangement, in particular a steering gear arrangement according to the explanations in the context of this description, the steering gear arrangement having a steering gear, a toothed rack connected in terms of drive technology to the steering gear and a joint rod connected to the toothed rack via a swivel joint and coupled to a tie rod . It is provided that the swivel joint comprises a joint element in which the joint rod engages in some areas, the joint element having a form-locking device which interacts with a form-locking counter-device of the rack to determine an orientation of the joint element with respect to the rack and by means of one with one on the joint element and the rack formed external thread cooperating screw nut is attached to the rack.
Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs beziehungsweise der Lenkgetriebeanordnung wurde bereits hingewiesen. Sowohl das Kraftfahrzeug als auch die Lenkgetriebeanordnung können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.The advantages of such a configuration of the motor vehicle or the steering gear arrangement have already been pointed out. Both the motor vehicle and the steering gear arrangement can be developed in accordance with the explanations in the context of this description, so that reference is made to them in this respect.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
-
1 eine Schnittdarstellung eines Bereichs einer Lenkgetriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug, -
2 eine schematische Längsschnittdarstellung durch einzelne Elemente der Lenkgetriebeanordnung, sowie -
3 eine schematische Darstellung einer Zahnstange der Lenkgetriebeanordnung.
-
1 a sectional view of a region of a steering gear arrangement for a motor vehicle, -
2 a schematic longitudinal section through individual elements of the steering gear assembly, and -
3 a schematic representation of a rack of the steering gear assembly.
Die
Die Zahnstange
Das Schwenkgelenk
Das Schwenkgelenk
Es ist erkennbar, dass die Kugelkopfaufnahme
Die Formschlusseinrichtung
Zur endgültigen Befestigung des Gelenkelements
Die
Die
Die beschriebene Ausgestaltung der Lenkgetriebeanordnung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- LenkgetriebeanordnungSteering gear assembly
- 22
- ZahnstangeRack
- 33
- GelenkstangeArticulated rod
- 44th
- SchwenkgelenkSwivel joint
- 55
- LängsmittelachseLongitudinal central axis
- 66th
- LenkgetriebegehäuseSteering gear housing
- 77th
- FaltenbalgBellows
- 88th
- HochrichtungVertical direction
- 99
- QuerrichtungTransverse direction
- 1010
- GelenkelementJoint element
- 1111
- GelenkgegenelementJoint counter element
- 1212th
- KugelkopfaufnahmeBall head mount
- 1313th
- FührungshülseGuide sleeve
- 1414th
- GrundelementBasic element
- 1515th
- FormschlusseinrichtungForm-fit device
- 1616
- OrientierungszapfenOrientation pin
- 1717th
- FormschlussgegeneinrichtungForm-fit counter device
- 1818th
- SchraubenmutterScrew nut
- 1919th
- HaltebundRetaining collar
- 2020th
- RadialvorsprungRadial projection
- 2121
- VerzahnungInterlocking
- 2222nd
- Aufnahmerecording
- 2323
- AußengewindeExternal thread
- 2424
- BundFederation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 0642969 A1 [0002]EP 0642969 A1 [0002]
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DE102020107374A1 true DE102020107374A1 (en) | 2021-09-23 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0642969A1 (en) | 1993-09-15 | 1995-03-15 | Lemfoerder Metallwaren Ag. | Rack and pinion steering gear for an automotive vehicle |
-
2020
- 2020-03-18 DE DE102020107374.7A patent/DE102020107374B4/en active Active
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EP0642969A1 (en) | 1993-09-15 | 1995-03-15 | Lemfoerder Metallwaren Ag. | Rack and pinion steering gear for an automotive vehicle |
Also Published As
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---|---|---|---|
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R020 | Patent grant now final |