DE102021212403A1

DE102021212403A1 - Steering gear for a motor vehicle and steering system for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102021212403A1
Application number: DE102021212403.8A
Authority: DE
Inventors: Francesco Fiorini
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Presta AG
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Presta AG
Priority date: 2021-11-03
Filing date: 2021-11-03
Publication date: 2023-05-04

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe (1) für eine Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (31), in dem eine Zahnstange (2) in einer Längsrichtung verschieblich gelagert ist, und die eine Verzahnung (106) aufweist, in die ein in dem Gehäuse (31) drehbar gelagertes Lenkritzel (104) eingreift, wobei eine Vorspanneinrichtung (4) vorgesehen ist, die ein Druckstück (42) aufweist, welches über ein Federelement (5) gegen ein in dem Gehäuse (31) festgelegtes Stellelement (41) abgestützt ist und auf einer der Verzahnung (106) gegenüberliegenden Seite in einer Vorspannrichtung quer zur Längsrichtung elastisch gegen die Zahnstange (2) beaufschlagt ist, derart, dass die Zahnstange (2) in den Verzahnungseingriff mit dem Lenkritzel (104) gedrängt wird. Um die Betriebseigenschaften zu verbessern und die Geräuschentwicklung zu verringern, schlägt die Erfindung vor, dass das Federelement (5) ein Elastomer aufweist.The present invention relates to a steering gear (1) for a motor vehicle, comprising a housing (31) in which a toothed rack (2) is mounted so as to be displaceable in a longitudinal direction, and which has teeth (106) into which a gear in the housing ( 31) rotatably mounted steering pinion (104) engages, with a pretensioning device (4) being provided which has a pressure piece (42) which is supported via a spring element (5) against an actuating element (41) fixed in the housing (31) and on a side opposite the toothing (106) is elastically loaded against the toothed rack (2) in a prestressing direction transverse to the longitudinal direction, such that the toothed rack (2) is urged into toothed engagement with the steering pinion (104). In order to improve the operating properties and reduce noise, the invention proposes that the spring element (5) has an elastomer.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse, in dem eine Zahnstange in einer Längsrichtung verschieblich gelagert ist, und die eine Verzahnung aufweist, in die ein in dem Gehäuse drehbar gelagertes Lenkritzel eingreift, wobei eine Vorspanneinrichtung vorgesehen ist, die ein Druckstück aufweist, welches über ein Federelement gegen ein in dem Gehäuse festgelegtes Stellelement abgestützt ist und auf einer der Verzahnung gegenüberliegenden Seite in einer Vorspannrichtung quer zur Längsrichtung elastisch gegen die Zahnstange beaufschlagt ist, derart, dass die Zahnstange in den Verzahnungseingriff mit dem Lenkritzel gedrängt wird. Ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.The invention relates to a steering gear for a motor vehicle, comprising a housing in which a toothed rack is mounted so as to be displaceable in a longitudinal direction and which has toothing in which a steering pinion rotatably mounted in the housing engages, with a pretensioning device being provided, which includes a pressure piece which is supported by a spring element against an actuating element fixed in the housing and is elastically acted upon on a side opposite the toothing in a prestressing direction transverse to the longitudinal direction against the toothed rack, such that the toothed rack is urged into toothed engagement with the steering pinion. A steering system for a motor vehicle is also the subject of the invention.

In einer als Zahnstangenlenkung ausgebildeten Fahrzeuglenkung wird ein Lenkbefehl als Drehbewegung manuell über ein Lenkrad, oder zusätzlich oder alternativ durch einen motorischen Stellantrieb in die Lenkwelle eingebracht, die an ein Lenkgetriebe angeschlossen ist. Das Lenkgetriebe weist ein mit der Lenkwelle verbundenes Lenkritzel auf, welches in die Verzahnung einer Zahnstange eingreift, die in dem Gehäuse des Lenkgetriebes in Richtung ihrer Längsachse, d.h. längsverschiebbar gelagert ist, so dass eine Drehung des Lenkritzels in eine translatorische Bewegung der Zahnstange in deren Längsrichtung umgesetzt wird. Die Zahnstange ist an Spurstangen angeschlossen, welche an den Achsschenkeln der zu lenkenden Räder angelenkt sind, so dass die translatorische Bewegung der Zahnstange in einen Lenkeinschlag der Räder umgesetzt wird.In a vehicle steering system designed as a rack and pinion steering system, a steering command is introduced into the steering shaft, which is connected to a steering gear, as a rotational movement manually via a steering wheel, or additionally or alternatively by a motorized actuator. The steering gear has a steering pinion connected to the steering shaft, which engages in the toothing of a toothed rack, which is mounted in the housing of the steering gear in the direction of its longitudinal axis, i.e. longitudinally displaceable, so that a rotation of the steering pinion results in a translatory movement of the toothed rack in its longitudinal direction is implemented. The rack is connected to tie rods, which are articulated to the steering knuckles of the wheels to be steered, so that the translational movement of the rack is converted into a steering angle of the wheels.

Um eine spielfreie und geräuscharme Lenkung zu gewährleisten, ist es bekannt, die die Zahnstange und das Lenkritzel in Richtung des Verzahnungseingriffs mittels eines Vorspanneinrichtung elastisch gegeneinander vorzuspannen, wie im Stand der Technik beispielsweise in der DE 10 2012 012248 A1 oder der DE 10 2012 003042 B4 beschrieben ist. Diese umfasst ein gleitbeweglich quer zur Längsrichtung in dem Gehäuse gelagertes Druckstück mit einer Gleitführung für die Zahnstange, welches von einer der Verzahnung abgewandten Seite mit einer vorgegebenen Vorspannkraft quer zur Längsrichtung gegen die Zahnstange angedrückt wird, so dass diese im Verzahnungseingriff gegen das Lenkritzel vorgespannt wird.In order to ensure a backlash-free and low-noise steering, it is known that the rack and the steering pinion in the direction of the toothing engagement by means of a biasing device elastically bias against each other, as in the prior art, for example in DE 10 2012 012248 A1 or the DE 10 2012 003042 B4 is described. This includes a slidably mounted pressure piece transverse to the longitudinal direction in the housing with a sliding guide for the toothed rack, which is pressed from a side facing away from the toothing with a predetermined prestressing force transversely to the longitudinal direction against the toothed rack so that it is prestressed against the steering pinion in the toothed engagement.

Die auf das Druckstück wirkende Vorspannkraft wird mittels eines Federelements erzeugt, welches elastisch vorgespannt zwischen dem Druckstück und einem als Widerlager dienenden, an dem Gehäuse abgestützten Stellelement eingesetzt ist, beispielsweise einer in eine Gewindebohrung des Gehäuses quer zur Längsrichtung eingeschraubte Stellschraube. Die Höhe der Vorspannkraft kann durch Einschrauben der Stellschraube eingestellt werden.The pretensioning force acting on the pressure piece is generated by means of a spring element which is elastically pretensioned between the pressure piece and an adjusting element which serves as an abutment and is supported on the housing, for example an adjusting screw screwed into a threaded hole in the housing transversely to the longitudinal direction. The level of the preload force can be adjusted by screwing in the adjusting screw.

Als Federelement wird in dem Stand der Technik eine metallische Schraubenfeder eingesetzt. Diese ermöglicht zwar die zuverlässige Vorgabe der elastischen Vorspannkraft, nachteilig ist jedoch, dass durch Anschlagen der Feder am Gehäuse bei Lastwechseln, und auch durch Verkippen des Druckstücks eine unerwünschte Geräuschbildung auftreten kann.In the prior art, a metallic helical spring is used as the spring element. Although this enables reliable specification of the elastic pretensioning force, it is disadvantageous that undesirable noise can occur as a result of the spring striking the housing during load changes and also as a result of tilting of the pressure piece.

Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Betriebseigenschaften eines Lenkgetriebes zu verbessern, insbesondere die Geräuschentwicklung zu verringern.In view of the problems explained above, it is an object of the present invention to improve the operating properties of a steering gear, in particular to reduce noise.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Lenkgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das Lenksystem gemäß Anspruch 15. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention by the steering gear with the features of claim 1 and the steering system according to claim 15. Advantageous developments result from the dependent claims.

Bei einem Lenkgetriebe für ein Kraftfahrzeugs, umfassend ein Gehäuse, in dem eine Zahnstange in einer Längsrichtung verschieblich gelagert ist, und die eine Verzahnung aufweist, in die ein in dem Gehäuse drehbar gelagertes Lenkritzel eingreift, wobei eine Vorspanneinrichtung vorgesehen ist, die ein Druckstück aufweist, welches über ein Federelement gegen ein in dem Gehäuse festgelegtes Stellelement abgestützt ist und auf einer der Verzahnung gegenüberliegenden Seite in einer Vorspannrichtung quer zur Längsrichtung elastisch gegen die Zahnstange beaufschlagt ist, derart, dass die Zahnstange in den Verzahnungseingriff mit dem Lenkritzel gedrängt wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Federelement ein Elastomer aufweist.In a steering gear for a motor vehicle, comprising a housing in which a toothed rack is mounted so as to be displaceable in a longitudinal direction and which has a toothing in which a steering pinion rotatably mounted in the housing engages, with a prestressing device being provided which has a pressure piece, which is supported by a spring element against an actuating element fixed in the housing and is elastically acted upon on a side opposite the toothing in a prestressing direction transverse to the longitudinal direction against the toothed rack, such that the toothed rack is urged into toothed engagement with the steering pinion, is provided according to the invention that the spring element comprises an elastomer.

Gemäß der Erfindung weist das Federelement eine zumindest teilweise aus einem Elastomer ausgebildete Elastomerfeder auf, oder ist als eine solche ausgebildet. Dabei wird die als Federkraft von dem gespannten Elastomer ausgeübte Vorspannkraft zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, durch elastische Verformung eines Elastomerkörpers erzeugt. According to the invention, the spring element has an elastomer spring made at least partially of an elastomer, or is made as such. The pretensioning force exerted as spring force by the tensioned elastomer is generated at least partially, preferably completely, by elastic deformation of an elastomer body.

Dadurch, dass das Elastomer weicher ist als der üblicherweise für metallische Federn, beispielsweise Schraubenfedern, eingesetzte Federstahl, treten beim Anschlagen des Federelements gegen das Gehäuse keine störenden Klappergeräusche mehr auf, oder zumindest wird das Betriebsgeräusch auf oder unterhalb eines akzeptablen Niveaus verringert. Dadurch können vorteilhafte akustische Eigenschaften realisiert werden.Due to the fact that the elastomer is softer than the spring steel commonly used for metallic springs, such as coil springs, tre When the spring element hits the housing, there are no longer any annoying rattling noises, or at least the operating noise is reduced to or below an acceptable level. This allows advantageous acoustic properties to be realized.

Ein weiterer Vorteil ist, dass bei einem Elastomerkörper bei Belastung eine mehrdimensionale elastische Verformung auftritt, beispielsweise eine Verkürzung oder Stauchung in Vorspannrichtung, wobei quer dazu eine - bevorzugt gleichmäßig verteilte - Querschnittsvergrößerung auftritt. Dadurch kann eine vergrößerte Quersteifigkeit des Federelements quer zur Vorspannrichtung bereitgestellt werden, die höher sein kann als bei einer Schraubenfeder, die quer zur Schraubenachse des Federdrahts eine relativ geringe Biegesteifigkeit hat, welche zu einem unerwünschten Verkippen und Klappern des Druckstücks führen kann. Ein Vorteil der Elastomerfeder ist daher, dass durch die höhere Quersteifigkeit Verkippungen und Querbewegungen des Druckstücks unterdrückt werden, wodurch die Geräuschentwicklung weiter reduziert wird. Die verbesserte Querabstützung durch die höhere Quersteifigkeit des Druckstücks sorgt weiterhin für ein verbessertes, gleichmäßigeres Gleitverhalten der Zahnstange relativ zum Druckstück.A further advantage is that in the case of an elastomer body, a multidimensional elastic deformation occurs under load, for example a shortening or compression in the prestressing direction, with a cross-sectional enlargement—preferably uniformly distributed—occurring. As a result, an increased transverse rigidity of the spring element can be provided transversely to the prestressing direction, which can be higher than in the case of a helical spring which has relatively low flexural rigidity transversely to the helical axis of the spring wire, which can lead to undesirable tilting and rattling of the pressure piece. An advantage of the elastomer spring is therefore that the greater transverse rigidity suppresses tilting and transverse movements of the pressure piece, which further reduces noise. The improved transverse support due to the higher transverse rigidity of the pressure piece also ensures improved, more even sliding behavior of the rack relative to the pressure piece.

Durch innere Reibung bei Verformung weist ein Elastomer verglichen mit metallischen Werkstoffen eine relativ hohe Dämpfungswirkung auf. Durch diese Dämpfungswirkung werden auftretende Kraftspitzen und Auslenkungen abgefedert und zugleich gedämpft, so dass Klappergeräusche und Vibrationen wirksam reduziert werden. Außerdem wird die Bewegung beim Rückfedern gebremst, so dass Anschlaggeräusche minimiert werden. Dies kommt den angestrebten akustischen Eigenschaften zugute.Due to internal friction during deformation, an elastomer has a relatively high damping effect compared to metallic materials. This damping effect cushions and dampens any force peaks and deflections that occur, so that rattling noises and vibrations are effectively reduced. In addition, the movement is slowed down when springing back, so that impact noise is minimized. This benefits the desired acoustic properties.

Ein weiterer Vorteil ist, dass durch das Elastomermaterial direkte Metall-Metall-Kontakte im Lenkgetriebe vermieden werden können, wodurch Verschleiß verringert werden kann.Another advantage is that direct metal-to-metal contact in the steering gear can be avoided thanks to the elastomer material, which can reduce wear.

Es kann vorteilhaft sein, dass das Elastomer eine Shore A-Härte zwischen 40 und 80 aufweist. In diesem Bereich der Shore A-Härte, welche die Härte von Weich-Elastomeren definiert, kann eine elastische Verfombarkeit zur Realisierung einer jederzeit ausreichenden und zuverlässigen elastischen Vorspannkraft sichergestellt werden, und gleichzeitig eine hinreichend hohe Quersteifigkeit, um das Druckstück abzustützen und die Klapperneigung zu reduzieren.It can be advantageous for the elastomer to have a Shore A hardness of between 40 and 80. In this Shore A hardness range, which defines the hardness of soft elastomers, elastic deformability can be ensured for the realization of a sufficient and reliable elastic prestressing force at all times, and at the same time a sufficiently high transverse rigidity to support the pressure piece and reduce the tendency to rattle .

Zur Bestimmung der Shore A-Härte wird ein Prüfgewicht von 1 kg für 15 s auf das Werkstück, sprich auf das Federelement, gedrückt. Der Prüfstift besitzt hierfür eine flache Spitze (kegelstumpfförmig) mit 0,79 mm Durchmesser bei einem Öffnungswinkel von 35°.
Die Eindringtiefe des Prüfstifts wird auf einer Skala von 0 bis 100 Shore A-Härte gemessen. Hierbei entsprechen 2,5 mm Eindringtiefe einer Härte von 0 Shore A-Härte und die Eindringtiefe 0 mm 100 Shore A-Härte.To determine the Shore A hardness, a test weight of 1 kg is pressed for 15 s on the workpiece, i.e. on the spring element. For this purpose, the test pin has a flat tip (truncated cone) with a diameter of 0.79 mm and an opening angle of 35°.
The penetration depth of the test pin is measured on a scale from 0 to 100 Shore A hardness. A penetration depth of 2.5 mm corresponds to a hardness of 0 Shore A hardness and a penetration depth of 0 mm corresponds to 100 Shore A hardness.

Eine vorteilhafte Weiterbildung kann vorsehen, dass das Elastomer eine Shore A-Härte zwischen 50 bis 70 aufweist. Dieser Härtebereich ermöglich eine weitere Optimierung für in der Praxis auftretende Betriebsparameter, welche unter anderem statische Parameter wie beispielsweise die Höhe der Vorspannkraft, den verfügbaren Einbauraum und die dadurch bestimmten Abmessungen des Federelements, sowie dynamische Parameter wie beispielsweise die Frequenzen und die Amplituden der auftretenden Störeinflüsse umfassen können.An advantageous development can provide that the elastomer has a Shore A hardness of between 50 and 70. This hardness range enables further optimization for operating parameters that occur in practice, which include, among other things, static parameters such as the level of the pretensioning force, the available installation space and the dimensions of the spring element that are determined as a result, as well as dynamic parameters such as the frequencies and amplitudes of the disruptive influences that occur can.

Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Elastomer eine Shore A-Härte von 60 aufweist. Diese Härte kann im Hinblick auf eine ausgewogene, qualitative Optimierung unter Berücksichtigung der im realen Betrieb zu erwartenden vorgenannten statischen und dynamischen Parameter erfolgen.Provision can particularly preferably be made for the elastomer to have a Shore A hardness of 60. This hardness can be achieved with a view to a balanced, qualitative optimization, taking into account the aforementioned static and dynamic parameters to be expected in real operation.

Es kann vorgesehen sein, dass das Elastomer ein Silikon ist. Silikon kann in einem weiten Härtebereich mit vorteilhaften Eigenschaften zur Verfügung gestellt werden, und ermöglicht eine Anpassung an die erforderlichen Eigenschaften mit relativ geringem konstruktiven und fertigungstechnischem Aufwand. Es kann beispielsweise ein Vinyl-Methyl-Silikon (VMQ) eingesetzt werden, welches in der bevorzugten Shore A-Härten erhältlich ist und eine hohe Langzeit- und Temperaturstabiltät aufweist.It can be provided that the elastomer is a silicone. Silicone can be made available in a wide range of hardness with advantageous properties and allows adaptation to the required properties with relatively little outlay in terms of design and production technology. For example, a vinyl methyl silicone (VMQ) can be used, which is available in the preferred Shore A hardness and has high long-term and temperature stability.

Eine vorteilhafte Ausführung kann vorsehen, dass das Elastomer ein thermoplastisches Elastomer ist. Gummielastisches thermoplastisches Elastomer ist in den erfindungsgemäß bevorzugten Shore A-Härtebereichen verfügbar und zeichnet sich durch vorteilhafte elastische Eigenschaften aus. Ein weiterer besonderer Vorteil ist die Möglichkeit der Verarbeitung in Kunststoff-Spritzgussverfahren, wodurch eine hohe konstruktive Freiheit und Anpassung bezüglich der Abmessungen und Formgebungen, sowie eine besonders rationelle Massenfertigung ermöglicht wird.An advantageous embodiment can provide that the elastomer is a thermoplastic elastomer. Rubber-elastic thermoplastic elastomer is available in the Shore A hardness ranges preferred according to the invention and is distinguished by advantageous elastic properties. Another special advantage is the possibility of processing in plastic injection molding, which allows a high degree of design freedom and customization with regard to dimensions and shapes, as well as particularly rational mass production.

Es kann vorgesehen sein, dass das Federelement eine progressive Federcharakteristik aufweist. Dadurch kann eine nichtlineare Federkennlinie mit einem überproportionalen Anstieg der Federkraft über die Auslenkung realisiert werden. Die progressive Steifigkeit verringert und begrenzt die Auslenkung bei von außen einwirkenden Störimpulsen. Dadurch kann die kinetische Energie wirksam abgefangen werden. Insbesondere mit der vorangehend beschriebenen inneren Dämpfung des Elastomers kann eine besonders effektive Geräuschdämpfung realisiert werden.It can be provided that the spring element has a progressive spring characteristic. As a result, a non-linear spring characteristic can be realized with a disproportionate increase in the spring force over the deflection. the progress sive rigidity reduces and limits the deflection in the event of external interference pulses. As a result, the kinetic energy can be absorbed effectively. A particularly effective noise damping can be realized in particular with the previously described inner damping of the elastomer.

Es kann vorgesehen sein, dass das Stellelement eine Stellschraube aufweist, die in eine Gewindebohrung in dem Gehäuse eingeschraubt ist. Der Einsatz einer Stellschraube, die in eine in der Vorspannrichtung quer zur Längsrichtung in das Gehäuse eingebrachte Gewindebohrung eingeschraubt ist, ist im Prinzip bekannt. Dabei wird die in Richtung der Vorspannkraft quer zur Längsrichtung stehende Achse der Stellschraube als Vorspannachse oder Schraubenachse bezeichnet. Eine axiale oder radiale Ausrichtung von Funktionsteilen innerhalb der Vorspanneinrichtung meint im Folgenden eine Anordnung bezüglich dieser Vorspannachse. Das Elastomer ist erfindungsgemäß im axialen Kraftfluss zwischen der Stellschraube und dem Druckstück angeordnet. Bevorzugt ist es innerhalb der Gewindebohrung angeordnet. Die Vorspannkraft wird erhöht durch Einschrauben der Stellschraube, wobei das Elastomer axial gegen das Druckstück angepresst und elastisch gegen seine Federkraft komprimiert wird. Entsprechend wird das Druckstück mit der als Vorspannkraft wirkenden Federkraft gegen die Zahnstange belastet, wodurch der Verzahnungseingriff vorgespannt wird.Provision can be made for the adjusting element to have an adjusting screw which is screwed into a threaded bore in the housing. The use of an adjusting screw, which is screwed into a threaded bore made in the housing transversely to the longitudinal direction in the prestressing direction, is known in principle. The axis of the adjusting screw that is transverse to the longitudinal direction in the direction of the preload force is referred to as the preload axis or screw axis. In the following, an axial or radial alignment of functional parts within the pretensioning device means an arrangement with respect to this pretensioning axis. According to the invention, the elastomer is arranged in the axial flow of force between the adjusting screw and the pressure piece. It is preferably arranged within the threaded bore. The preload force is increased by screwing in the adjusting screw, whereby the elastomer is pressed axially against the pressure piece and elastically compressed against its spring force. Accordingly, the pressure piece is loaded against the toothed rack by the spring force acting as a preload force, as a result of which the toothing engagement is preloaded.

Es ist vorteilhaft, dass das Federelement koaxial zu einer in Vorspannrichtung gerichteten Vorspannachse angeordnet ist. Die zur Vorspannachse symmetrische, koaxiale Anordnung ermöglicht eine hohe Quersteifigkeit in allen Querrichtungen, und dadurch ein optimierte Querabstützung bezüglich quer auf das Druckstück einwirkender äußerer Störkräfte. Außerdem ist sichergestellt, dass die Quersteifigkeit erhalten bleibt, auch wenn das Federelement beim Einschrauben der Stellschraube um die Schraubenachse verdreht werden sollte.It is advantageous that the spring element is arranged coaxially to a prestressing axis directed in the prestressing direction. The coaxial arrangement, which is symmetrical to the prestressing axis, enables high transverse rigidity in all transverse directions, and thus optimized transverse support with regard to external disruptive forces acting transversely on the pressure piece. In addition, it is ensured that the transverse rigidity is maintained, even if the spring element should be twisted around the screw axis when screwing in the adjusting screw.

Es kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass das Federelement hohlzylindrisch ausgebildet ist. Dazu kann erfindungsgemäß ein zumindest abschnittweise, bevorzugt durchgehend, rohrförmiger Federkörper aus Elastomer bereitgestellt werden, der einen hohlzylindrischen Elastomerkörper bildet. Ein Vorteil ist, dass ein derartiger Elastomerkörper rationell und sicher auf oder in einer zylindrisch ausgestalteten Aufnahme des Druckstücks und/oder der Stellschraube montiert werden kann, beispielsweise durch axiales Aufpressen. Eine koaxiale Anbringung kann einfach dadurch realisiert sein, dass die Zylinderachse des Elastomerkörpers mit der Vorspann- oder Schraubenachse ausgerichtet wird. Bei der hohlen Ausgestaltung ist weiterhin vorteilhaft, dass in montiertem Zustand der Vorspanneinrichtung durch die Öffnung hindurch das Spiel des Druckstücks relativ zum Gehäuse gemessen und überwacht werden kann.It can advantageously be provided that the spring element is designed as a hollow cylinder. For this purpose, according to the invention, an at least partially, preferably continuously, tubular spring body made of elastomer can be provided, which forms a hollow-cylindrical elastomer body. One advantage is that such an elastomer body can be mounted efficiently and securely on or in a cylindrically configured receptacle of the pressure piece and/or the adjusting screw, for example by being pressed on axially. A coaxial attachment can be realized simply by aligning the cylinder axis of the elastomeric body with the preload or screw axis. In the case of the hollow configuration, it is also advantageous that the play of the pressure piece relative to the housing can be measured and monitored through the opening when the prestressing device is in the installed state.

In einer vorteilhaften Weiterbildung kann das Federelement im Elastomer ausgebildete Hohlräume oder Kammern aufweisen. Durch die Hohlräume oder Kammern können die akustischen Eigenschaften weiter verbessert werden. Die Hohlräume können bevorzugt als regelmäßig oder unregelmäßig geformte Kammern in dem Federelement ausgebildet werden. Bevorzugt ist die Summe der Volumen der Hohlräume kleiner als 20% des Gesamtvolumens/Hüllvolumens des Federelements.In an advantageous development, the spring element can have cavities or chambers formed in the elastomer. The acoustic properties can be further improved by the cavities or chambers. The cavities can preferably be formed as regularly or irregularly shaped chambers in the spring element. The sum of the volumes of the cavities is preferably less than 20% of the total volume/enveloping volume of the spring element.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Federelement mit dem Druckstück und/oder dem Stellelement quer zur Vorspannrichtung spielfrei verbunden ist. Die spielfreie Verbindung verhindert eine Bewegung des Federelements relativ zum Druckstück bzw. zum Stellelement quer zur Vorspannrichtung, so dass an diesen Stellen keine Geräuschbildung auftreten kann. Dabei kann die spielfreie Verbindung mit dem durch das erfindungsgemäße Elastomer beispielsweise durch einen Presssitz ausgebildet sein, beispielsweise durch axiales Auf- oder Einpressen eines hohlzylindrischen Elastomerkörpers auf oder in einen korrespondierenden zylindrischen Abschnitt des Druckstücks oder Stellelements. Unabhängig davon, ob das Gehäuse aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff gefertigt ist, kann durch das Elastomer eine ausreichende Gleitfähigkeit relativ zum Gehäuse vorgegeben werden, so dass Reibung reduziert und somit die Funktion der Vorspanneinrichtung langfristig und unter sämtlichen Betriebsbedingungen sichergestellt ist.Provision can preferably be made for the spring element to be connected without play to the pressure piece and/or the actuating element transversely to the prestressing direction. The play-free connection prevents movement of the spring element relative to the pressure piece or to the actuating element transversely to the prestressing direction, so that no noise can occur at these points. The play-free connection with the elastomer according to the invention can be formed, for example, by a press fit, for example by axially pressing or pressing a hollow cylindrical elastomer body onto or into a corresponding cylindrical section of the pressure piece or actuating element. Irrespective of whether the housing is made of metal or plastic, the elastomer can provide sufficient gliding relative to the housing, so that friction is reduced and the function of the pretensioning device is ensured over the long term and under all operating conditions.

Es ist möglich, dass das Federelement mit dem Druckstück und/oder dem Stellelement stoffschlüssig verbunden ist. Ein stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Verschweißen oder Verkleben realisiert sein und hat den Vorteil, dass das Federelement sicher in seiner Position fixiert ist, und an der Fügestelle keine Geräuschbildung auftreten kann.It is possible for the spring element to be materially connected to the pressure piece and/or the actuating element. An integral connection can be realized, for example, by welding or gluing and has the advantage that the spring element is securely fixed in its position and no noise can occur at the joint.

Eine vorteilhafte Weiterbildung kann vorsehen, dass das Federelement im Kunststoff-Spritzguss an das Druckstück und/oder das Stellelement angespritzt ist. Durch das Anspritzen des schmelzflüssigen Elastomers kann in einem Arbeitsgang mit der Fertigung der Elastomerfeder im Kunststoff-Spritzgussverfahren eine feste und unlösbare stoffschlüssige Integration der Elastomerfeder erzeugt werden, beispielsweise mit einer Stellschraube oder einem Druckstück. Die Verbindung kann durch eingebettete Formschlusselemente noch belastbarer ausgestaltet werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch das an die Stellschraube oder das Druckstück angespritzte Federelement eine einteilige, integrierte Baugruppe gebildet wird, welche eine vereinfachte Fertigung und Montage ermöglicht.An advantageous development can provide that the spring element is injection molded onto the pressure piece and/or the actuating element in plastic injection molding. By injecting the molten elastomer, a firm and non-detachable integral integration of the elastomer spring can be produced in one operation with the production of the elastomer spring in the plastic injection molding process, for example with an adjusting screw or a pressure piece. The connection can be designed to be even more resilient with embedded form-fitting elements. Another benefit is that a one-piece, integrated assembly is formed by the spring element molded onto the adjusting screw or the pressure piece, which enables simplified manufacture and assembly.

Es kann vorgesehen sein, dass das Druckstück und/oder das Stellelement einen Kunststoff aufweist. So können das Druckstück und die Stellschraube mit Vorteil zumindest teilweise als Kunststoff-Spritzgussteil aus einem thermoplastischen Polymer ausgebildet sein, wodurch eine rationelle Fertigung ermöglicht wird. Außerdem kann verglichen mit metallischen Bauteilen ein vorteilhaft geringeres Gewicht realisiert werden. Durch Einsatz faserverstärkter Kunststoffe kann eine hinreichend hohe Festigkeit und Steifigkeit sichergestellt werden. Darüber hinaus bietet sich die fertigungstechnisch vorteilhafte Möglichkeit, das Federelement einstückig mit dem Druckstück oder dem Stellelement im Zweikomponenten-(2K-) Spritzguss zu fertigen.Provision can be made for the pressure piece and/or the actuating element to have a plastic. Thus, the pressure piece and the adjusting screw can advantageously be designed at least partially as a plastic injection-molded part made from a thermoplastic polymer, as a result of which rational production is made possible. In addition, an advantageously lower weight can be achieved compared to metallic components. Sufficiently high strength and rigidity can be ensured by using fiber-reinforced plastics. In addition, there is the possibility, which is advantageous in terms of production technology, of manufacturing the spring element in one piece with the pressure piece or the actuating element in two-component (2K) injection molding.

Bei einem Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Lenkwelle, die mit einem Lenkritzel eines Lenkgetriebes wirkverbunden ist, welches eine mit lenkbaren Rädern verbindbare Zahnstange aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Lenkgetriebe ausgebildet ist gemäß einer der vorangehend beschriebenen Ausführungen, oder Kombinationen davon. Dadurch kann ein leiserer und verschleißärmerer Betrieb des Lenksystems realisiert werden. Außerdem kann der Fertigungsaufwand reduziert werden, beispielsweise durch Einsatz von Kunststoff-Spritzgussverfahren. Darüber hinaus kann durch Einsatz von Kunststoffen und Elastomeren Gewicht eingespart werden.In a steering system of a motor vehicle, comprising a steering shaft that is operatively connected to a steering pinion of a steering gear, which has a rack that can be connected to steerable wheels, it is provided according to the invention that the steering gear is designed according to one of the embodiments described above, or combinations thereof. As a result, the steering system can be operated more quietly and with less wear. In addition, the production costs can be reduced, for example by using plastic injection molding processes. In addition, weight can be saved by using plastics and elastomers.

Figurenlistecharacter list

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:

1 ein Kraftfahrzeug-Lenksystem in einer schematischen perspektivischen Ansicht,
2 ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe in einer freigestellten perspektivischen Ansicht,
3 das Lenkgetriebe gemäß 2 in einer teilweise auseinander gezogenen Darstellung,
4 einen Querschnitt durch das Lenkgetriebe orthogonal zur Zahnstange,
5 eine erste Explosionsdarstellung einer Vorspanneinrichtung des Lenkgetriebes, und
6 Vorspanneinrichtung gem. 5 in einer zweiten Explosionsdarstellung.

Advantageous embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Show in detail:

1 a motor vehicle steering system in a schematic perspective view,
2 a steering gear according to the invention in an exempted perspective view,
3 the steering gear according to 2 in a partially exploded view,
4 a cross section through the steering gear orthogonal to the rack,
5 a first exploded view of a pretensioning device of the steering gear, and
6 pre-tensioning device acc. 5 in a second exploded view.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.In the various figures, the same parts are always provided with the same reference symbols and are therefore usually named or mentioned only once.

In 1 ist ein als elektromechanische Hilfskraftlenkung ausgebildetes Kraftfahrzeug-Lenksystem 100 schematisch dargestellt, wobei über ein Lenkrad 102 ein manuelles Lenk-Drehmoment (Lenkmoment) als Lenkbefehl in eine Lenkwelle 1 eingebracht werden kann.In 1 A motor vehicle steering system 100 designed as an electromechanical power steering system is shown schematically, a manual steering torque (steering torque) being able to be introduced into a steering shaft 1 as a steering command via a steering wheel 102 .

Das Lenkmoment wird über die Lenkwelle 1 auf ein Lenkritzel 104 übertragen, welches in einem Lenkgetriebe 3 um eine Achse L drehbar gelagert ist und mit einer Verzahnung 106 einer Zahnstange 2 in Verzahnungseingriff steht. Dadurch bewirkt eine Drehung der Lenkwelle 1 je nach Drehrichtung eine Verschiebung der Zahnstange 2 in dem Lenkgetriebe 3 in ihrer Längsrichtung, d.h. in Richtung ihrer Längsachse Z, wie mit dem Doppelpfeil angedeutet ist. Durch die Verschiebung der damit verbundenen Spurstangen 108 wird der vorgegebene Lenkwinkel auf die lenkbaren Räder 110 des Kraftfahrzeugs übertragen.The steering torque is transmitted via the steering shaft 1 to a steering pinion 104 which is rotatably mounted in a steering gear 3 about an axis L and is in meshing engagement with a toothing 106 of a toothed rack 2 . As a result, a rotation of the steering shaft 1, depending on the direction of rotation, causes a displacement of the toothed rack 2 in the steering gear 3 in its longitudinal direction, i.e. in the direction of its longitudinal axis Z, as indicated by the double arrow. By shifting the tie rods 108 connected thereto, the predetermined steering angle is transmitted to the steerable wheels 110 of the motor vehicle.

Die Achse L steht quer zur Längsachse Z.The axis L is perpendicular to the longitudinal axis Z.

Eine elektrische Hilfskraftunterstützung kann in Form einer eingangsseitig mit der Lenkwelle 1 gekoppelten Hilfskraftunterstützung 112, einer mit dem Lenkritzel 104 gekoppelten Hilfskraftunterstützung 114 und/oder einer mit der Zahnstange 2 gekoppelten Hilfskraftunterstützung 116 vorgesehen sein. Die jeweilige Hilfskraftunterstützung 112, 114 oder 116 koppelt ein Hilfsdrehmoment in die Lenkwelle 1 und/oder das Lenkritzel 104 und/oder eine Hilfskraft in die Zahnstange 2 ein, wodurch der Fahrer bei der Lenkarbeit unterstützt wird. Die drei unterschiedlichen, in der 1 dargestellten Hilfskraftunterstützungen 112, 114 und 116 zeigen mögliche Positionen für deren Anordnung.Electrical power assistance can be provided in the form of power assistance 112 coupled to steering shaft 1 on the input side, power assistance 114 coupled to steering pinion 104 and/or power assistance 116 coupled to rack 2 . The respective power assistance 112, 114 or 116 couples an auxiliary torque into the steering shaft 1 and/or the steering pinion 104 and/or an auxiliary force into the rack 2, whereby the driver is supported in the steering work. The three different ones in the 1 Power assists 112, 114 and 116 shown show possible positions for their arrangement.

Üblicherweise ist nur eine einzige der gezeigten Positionen mit einer Hilfskraftunterstützung 112, 114 oder 116 belegt. Das Hilfsdrehmoment bzw. die Hilfskraft, welche zur Unterstützung des Fahrers mittels der jeweiligen Hilfskraftunterstützung 112, 114 oder 116 aufgebracht werden soll, wird unter Berücksichtigung eines von einem Drehmomentsensor 118 ermittelten, vom Fahrer eingebrachten Lenkmoments bestimmt. Alternativ oder in Kombination mit der Einbringung des Hilfsdrehmoments kann von der Hilfskraftunterstützung 112, 114, 116 ein zusätzlicher Lenkwinkel in das Lenksystem eingebracht werden, der sich mit dem vom Fahrer über das Lenkrad 102 aufgebrachten Lenkwinkel summiert.Usually only one of the positions shown is occupied by a power assistance system 112, 114 or 116. The auxiliary torque or the auxiliary force, which is to be applied to support the driver by means of the respective power assistance system 112, 114 or 116, is determined taking into account a steering torque determined by a torque sensor 118 and introduced by the driver. Alternatively or in combination with the introduction of the auxiliary torque, an additional steering angle can be introduced into the steering system by the auxiliary power assistance 112, 114, 116, which adds up to the steering angle applied by the driver via the steering wheel 102.

Die Lenkwelle 1 weist eingangsseitig eine mit dem Lenkrad 102 verbundene Eingangswelle 10 und ausgangsseitig eine mit der Zahnstange 2 über das Lenkritzel 104 verbundene Ausgangswelle 12 auf. Die Eingangswelle 10 und die Ausgangswelle 12 sind drehelastisch über einen in der 1 nicht zu erkennenden Drehstab miteinander gekoppelt. Damit führt ein von einem Fahrer über das Lenkrad 102 in die Eingangswelle 10 eingetragenes Drehmoment immer dann zu einer Relativdrehung der Eingangswelle 10 bezüglich der Ausgangswelle 12, wenn die Ausgangswelle 12 sich nicht exakt synchron zu der Eingangswelle 10 dreht. Diese Relativdrehung zwischen Eingangswelle 10 und Ausgangswelle 12 kann über einen Drehwinkelsensor gemessen werden und entsprechend aufgrund der bekannten Torsionssteifigkeit des Drehstabes ein entsprechendes Eingangsdrehmoment relativ zur Ausgangswelle 12 bestimmt werden. Auf diese Weise wird durch die Bestimmung der Relativdrehung zwischen Eingangswelle 10 und Ausgangswelle 12 der Drehmomentsensor 118 ausgebildet. Ein solcher Drehmomentsensor 118 ist prinzipiell bekannt und kann beispielsweise eine elektromagnetische Sensoranordnung, oder durch eine andere Messung der Relativverdrehung realisiert werden.The steering shaft 1 has an input shaft 10 connected to the steering wheel 102 on the input side and an output shaft 12 connected to the rack 2 via the steering pinion 104 on the output side. The input shaft 10 and the output shaft 12 are torsionally flexible in the 1 coupled to each other with a torsion bar that cannot be seen. A torque applied by a driver via the steering wheel 102 to the input shaft 10 always leads to a relative rotation of the input shaft 10 with respect to the output shaft 12 when the output shaft 12 does not rotate exactly synchronously with the input shaft 10 . This relative rotation between input shaft 10 and output shaft 12 can be measured using a rotation angle sensor and a corresponding input torque relative to output shaft 12 can be determined based on the known torsional stiffness of the torsion bar. In this way, the torque sensor 118 is formed by determining the relative rotation between the input shaft 10 and the output shaft 12 . Such a torque sensor 118 is known in principle and can be implemented, for example, as an electromagnetic sensor arrangement, or by another measurement of the relative rotation.

Entsprechend wird ein Lenkmoment, welches von dem Fahrer über das Lenkrad 102 auf die Lenkwelle 1 beziehungsweise die Eingangswelle 10 aufgebracht wird, nur dann den Eintrag eines Hilfsdrehmoments durch eine der Hilfskraftunterstützungen 112, 114, 116 bewirken, wenn die Ausgangswelle 12 gegen den Drehwiderstand des Drehstabs relativ zu der Eingangswelle 10 verdreht wird.Accordingly, a steering torque applied by the driver via steering wheel 102 to steering shaft 1 or input shaft 10 will only bring about the input of an auxiliary torque through one of power assistance systems 112, 114, 116 if output shaft 12 counteracts the rotational resistance of the torsion bar is rotated relative to the input shaft 10.

Der Drehmomentsensor 118 kann auch alternativ an der Position 118` angeordnet sein, wobei dann die Durchbrechung der Lenkwelle 1 in Eingangswelle 10 und Ausgangswelle 12 und die drehelastische Kopplung über den Drehstab entsprechend an einer anderen Position vorliegt, um aus der Relativverdrehung der über den Drehstab mit der Eingangswelle 10 gekoppelten Ausgangswelle 12 eine Relativdrehung und damit entsprechend ein Eingangsdrehmoment und/oder ein einzubringendes Hilfsdrehmoment bestimmen zu können.Alternatively, the torque sensor 118 can also be arranged at position 118`, in which case the opening of the steering shaft 1 in the input shaft 10 and output shaft 12 and the torsionally flexible coupling via the torsion bar are correspondingly at a different position in order to avoid the relative torsion of the the output shaft 12 coupled to the input shaft 10 to be able to determine a relative rotation and thus accordingly an input torque and/or an auxiliary torque to be introduced.

Die Lenkwelle 1 gemäß 1 ist durch Kreuzgelenke 120 gelenkig mit der Ausgangswelle 112 und dem Lenkritzel 104 gekuppelt ist, so dass der Verlauf der Lenkwelle 1 im Kraftfahrzeug an die räumlichen Gegebenheiten angepasst werden kann.The steering shaft 1 according to 1 is coupled in an articulated manner to the output shaft 112 and the steering pinion 104 by means of universal joints 120, so that the course of the steering shaft 1 in the motor vehicle can be adapted to the spatial conditions.

In 2 ist das Lenkgetriebe 3 in montiertem Zustand einer freigestellten perspektivischen Ansicht gezeigt. 4 zeigt einen Querschnitt A-A senkrecht zur Längsachse Z der Zahnstange 2.In 2 the steering gear 3 is shown in the assembled state of an isolated perspective view. 4 shows a cross section AA perpendicular to the longitudinal axis Z of the rack 2.

Das Lenkgetriebe 3 weist ein Gehäuse 31 auf, welches beispielsweise einen Grundkörper aus Metall aufweisen kann, beispielsweise aus Aluminium- oder Magnesiumguss. In dem Gehäuse 31 ist die Zahnstange 2 in Richtung ihrer Längsachse Z längsverschiebbar gelagert, und die Lenkwelle 1 mit dem Lenkritzel 104 ist um die Achse L drehbar gelagert. Dabei steht das Lenkritzel 104 mit der Verzahnung 106 der Zahnstange 2 in Verzahnungseingriff, wie in 4 ersichtlich ist.The steering gear 3 has a housing 31 which, for example, can have a base body made of metal, for example cast aluminum or magnesium. The rack 2 is mounted in the housing 31 so that it can be displaced longitudinally in the direction of its longitudinal axis Z, and the steering shaft 1 with the steering pinion 104 is mounted so that it can rotate about the axis L. The steering pinion 104 is in meshing engagement with the teeth 106 of the rack 2, as shown in FIG 4 is evident.

Eine Vorspanneinrichtung 4 weist eine Stellschraube 41 auf, die in ein korrespondierendes Innengewinde in einer Bohrung 32 eingeschraubt ist, welche sich in Richtung einer Vorspannachse V erstreckt, welche die Vorspannrichtung bezeichnet. Die Vorspannachse V ist identisch mit der Schraubenachse der Stellschraube 41.A pretensioning device 4 has an adjusting screw 41 which is screwed into a corresponding internal thread in a bore 32 which extends in the direction of a pretensioning axis V which designates the pretensioning direction. The preload axis V is identical to the screw axis of the adjusting screw 41.

Die Bohrung 32 erstreckt sich im Bereich der Zahnstange 2 quer zur Längsachse Z und zur Achse L. Bevorzugt kann die Vorspannachse V die Längsachse L schneiden, wie in der in 4 gezeigten Ausführung.The bore 32 extends in the region of the toothed rack 2 transversely to the longitudinal axis Z and to the axis L. The pretensioning axis V can preferably intersect the longitudinal axis L, as shown in FIG 4 shown version.

In der Bohrung 32 ist ein Druckstück 42 in Richtung der Vorspannachse V verschiebbar gelagert, und liegt auf einer der Verzahnung 106 bezüglich der Längsachse Z abgewandten Seite an der Zahnstange 2, wobei diese an dem Druckstück 42 in ihrer Längsrichtung gleitend geführt ist.A pressure piece 42 is slidably mounted in the bore 32 in the direction of the preload axis V and lies on a side facing away from the teeth 106 with respect to the longitudinal axis Z on the toothed rack 2, the latter being guided in a sliding manner on the pressure piece 42 in its longitudinal direction.

Axial bezüglich der Vorspannachse V ist zwischen der Stellschraube 41 und dem Druckstück 42 erfindungsgemäß ein Elastomer in Form einer Elastomerfeder 5 angeordnet, so dass die Elastomerfeder 5 ein erfindungsgemäßes Federelement aus Elastomer bildet.According to the invention, an elastomer in the form of an elastomer spring 5 is arranged axially with respect to the prestressing axis V between the adjusting screw 41 and the pressure piece 42, so that the elastomer spring 5 forms a spring element made of elastomer according to the invention.

Wird die Stellschraube 41 in die Bohrung 32 eingeschraubt, wird das Druckstück 42 über die Elastomerfeder 5 in Richtung der Vorspannachse V axial gegen die Zahnstange 2 elastisch belastet. Die Verzahnung 106 der Zahnstange 2 wird entsprechend mit der durch die Vorspannung erzeugten elastischen Federkraft der Elastomerfeder 5 in den Verzahnungseingriff mit dem Lenkritzel 104 gedrängt, wie in 4 mit dem Pfeil angedeutet.If the adjusting screw 41 is screwed into the bore 32, the pressure piece 42 is elastically loaded axially against the toothed rack 2 via the elastomer spring 5 in the direction of the preload axis V. The toothing 106 of the toothed rack 2 is correspondingly urged into the toothing engagement with the steering pinion 104 by the elastic spring force of the elastomer spring 5 generated by the preload, as shown in FIG 4 indicated with the arrow.

In 3 sind die Stellschraube 41, das Druckstück 42 und die Elastomerfeder 5 in Richtung der Vorspannachse V schematisch auseinandergezogen dargestellt. Diese Explosionsdarstellung ist in zwei unterschiedlichen Ansichten vergrößert in den 5 und 6 gezeigt, und zwar von der Längsachse Z aus gesehen vom Gehäuse 31 schräg nach außen gerichtet (5), und schräg von außen in Richtung auf das Gehäuse 31 zu (6). Die gegen die hier nicht gezeigte Zahnstange 2 gerichtete Vorspannrichtung ist mit dem Pfeil angegeben.In 3 are the screw 41, the pressure piece 42 and the elastomer spring 5 in the direction of the prestressing axis V shown schematically exploded. This exploded view is enlarged in two different views in the 5 and 6 shown, viewed from the longitudinal axis Z and directed obliquely outwards from the housing 31 ( 5 ), and obliquely from the outside towards the housing 31 ( 6 ). The prestressing direction directed against the toothed rack 2 (not shown here) is indicated by the arrow.

Die Stellschraube 41 kann als Kunststoff-Spritzgussteil aus einem thermoplastischen Polymer ausgebildet sein, gegebenenfalls faserverstärkt. Alternativ kann die Stellschraube 41 aus einer Zamak-Legierung ausgebildet sein. Sie weist umfangsseitig ein Außengewinde 411 auf. Auf seiner axialen Außenseite ist ein Werkzeugansatz 412 in Form eines Innensechskants einstückig eingeformt. Eine Durchgangsöffnung 413 geht koaxial durch die Stellschraube hindurch.The adjusting screw 41 can be designed as a plastic injection-moulded part made of a thermoplastic polymer, possibly fiber-reinforced. Alternatively, the set screw 41 can be formed from a zamak alloy. It has an external thread 411 on the circumference. A tool attachment 412 in the form of a hexagon socket is formed in one piece on its axial outer side. A through hole 413 coaxially passes through the set screw.

Auf der axial bezüglich der Vorspannrichtung vorn liegenden vorderen Stirnseite kann ein koaxial vorstehender Zapfen 414, auch als Stellschraubenzapfen 414 bezeichnet, angeformt sein.A coaxially protruding pin 414, also referred to as an adjusting screw pin 414, can be integrally formed on the front end face that is axially at the front with respect to the pretensioning direction.

Das Druckstück 42 kann ebenfalls als Kunststoff-Spritzgussteil aus einem thermoplastischen Polymer ausgebildet sein, gegebenenfalls faserverstärkt. Es weist vorne eine Gleitfläche 421 auf, welche an den Querschnitt der Zahnstange 2 angepasst ist, so dass diese in montiertem Zustand in Richtung ihrer Längsachse Z gleitfähig gestützt und gelagert wird (siehe 4).The pressure piece 42 can also be designed as a plastic injection molded part made of a thermoplastic polymer, possibly fiber-reinforced. It has a sliding surface 421 at the front, which is adapted to the cross section of the toothed rack 2, so that it is slidably supported and stored in the direction of its longitudinal axis Z in the assembled state (see Fig 4 ).

Auf seiner der Stellschraube 41 zugewandten, hinteren Axialseite weist das Druckstück 42 eine koaxiale Vertiefung 422 in Form eines Sachlochs auf, an dessen Grund ein vorstehender koaxialer Zapfen 423, auch als Druckstückzapfen 423 bezeichnet, angeordnet ist. Eine Öffnung 424 kann koaxial durch das Druckstück 42 hindurchgehen.On its rear axial side facing the adjusting screw 41, the pressure piece 42 has a coaxial depression 422 in the form of a pocket hole, at the bottom of which a protruding coaxial pin 423, also referred to as a pressure piece pin 423, is arranged. An opening 424 may coaxially pass through the yoke 42 .

Die Elastomerfeder 5 weist einen hohlzylindrischen Elastomerkörper 51 auf, der axial zwischen der Stellschraube 41 und dem Druckstück 42 angeordnet ist, und eine koaxiale Öffnung 52 aufweist, die als Durchgangsöffnung ausgebildet sein kann, oder auf beiden Stirnseiten eine Sacköffnung umfasst. Der Elastomerkörper 51 kann als Spritzgussteil aus einem thermoplastischen Elastomer gefertigt sein. Alternativ kann ein Silikon verwendet werden. The elastomer spring 5 has a hollow-cylindrical elastomer body 51, which is arranged axially between the adjusting screw 41 and the pressure piece 42, and has a coaxial opening 52, which can be designed as a through opening or has a blind opening on both end faces. The elastomer body 51 can be manufactured as an injection molded part from a thermoplastic elastomer. Alternatively, a silicone can be used.

Zur Fixierung der Elastomerfeder 5 mit der Stellschraube 41 kann der Zapfen 414 in die Öffnung 52 formschlüssig eingreifen, und bevorzugt spielfrei eingepresst sein. Dadurch kann eine kraftschlüssige Verbindung erzeugt sein. Es kann zusätzlich oder alternativ auch eine stoffschlüssige Verbindung erfolgen, beispielsweise durch Verkleben oder Anspritzen. Beim Anspritzen kann die Verbindung im 2-Komponenten-Spritzgussverfahren erzeugt werden.To fix the elastomer spring 5 with the adjusting screw 41, the pin 414 can engage in the opening 52 in a form-fitting manner and can preferably be pressed without play. A non-positive connection can thereby be produced. Additionally or alternatively, a cohesive connection can also be made, for example by gluing or injection molding. When injecting, the connection can be created using the 2-component injection molding process.

Die Elastomerfeder 5 kann in die Vertiefung 422 des Druckstücks 42 eintauchen, so dass sie außen radial gestützt werden kann.The elastomer spring 5 can dip into the recess 422 of the pressure piece 42 so that it can be supported radially on the outside.

Zur Fixierung der Elastomerfeder 5 mit dem Druckstück 42 kann der Zapfen 423 in die Öffnung 52 formschlüssig eingreifen, und bevorzugt spielfrei eingepresst sein. Es kann zusätzlich oder alternativ auch eine stoffschlüssige Verbindung erfolgen, beispielsweise durch Verkleben oder Anspritzen. Beim Anspritzen kann die Verbindung im 2-Komponenten-Spritzgussverfahren erzeugt werden.To fix the elastomer spring 5 to the pressure piece 42, the pin 423 can engage in the opening 52 in a form-fitting manner and can preferably be pressed without play. Additionally or alternatively, a cohesive connection can also be made, for example by gluing or injection molding. When injecting, the connection can be created using the 2-component injection molding process.

Die Zapfen 414 und 423 können für eine sichere koaxiale Positionierung und Fixierung der hohlzylindrischen Elastomerfeder 5 sorgen. Dabei ist es auch möglich, dass nur einer der Zapfen 414 oder 423 ausgebildet ist. Die Bohrungen 413 und 424 können ebenfalls weggelassen werden.The pins 414 and 423 can ensure that the hollow-cylindrical elastomer spring 5 is securely positioned and fixed coaxially. It is also possible that only one of the pins 414 or 423 is formed. Bores 413 and 424 can also be omitted.

Durch die Öffnungen 413, 424 und 52 hindurch kann eine Qualitätskontrolle und Überwachung der Vorspanneinrichtung 4 erfolgen, beispielsweise zur Messung des Druckstückspiels.Quality control and monitoring of the pretensioning device 4 can be carried out through the openings 413, 424 and 52, for example to measure the pressure piece play.

BezugszeichenlisteReference List

11: Lenkwellesteering shaft
1010: Eingangswelleinput shaft
1212: Ausgangswelleoutput shaft
100100: Lenksystemsteering system
102102: Lenkradsteering wheel
104104: Lenkritzelsteering pinion
106106: Verzahnunggearing
108108: Spurstangetie rod
110110: Radwheel
112112: Hilfskraftunterstützungassistant support
114114: Hilfskraftunterstützungassistant support
116116: Hilfskraftunterstützungassistant support
117117: Spindelmutterspindle nut
118118: Drehmomentsensortorque sensor
120120: Kreuzgelenk (Gelenk)universal joint
22: Zahnstangerack
33: Lenkgetriebesteering gear
3131: GehäuseHousing
3232: Bohrungdrilling
44: Vorspanneinrichtungpretensioning device
4141: Stellschraubeadjusting screw
411411: Außengewindeexternal thread
412412: Werkzeugansatztool approach
413413: Öffnungopening
414414: Zapfencones
4242: DruckstückPressure piece
421421: Gleitflächesliding surface
422422: Vertiefungdeepening
423423: Zapfencones
424424: Öffnungopening
55: Elastomerfederelastomer spring
5151: Elastomerkörperelastomer body
5252: Öffnung opening
LL: Achseaxis
ZZ: Längsachse (der Zahnstange 2)Longitudinal axis (of rack 2)
VV: Vorspannachse (Schraubenachse der Stellschraube 41)Preload axis (screw axis of the adjusting screw 41)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102012012248 A1 [0003]
DE 102012003042 B4 [0003]

Claims

Steering gear (1) for a motor vehicle, comprising a housing (31) in which a rack (2) is mounted so as to be displaceable in a longitudinal direction and which has teeth (106) into which a steering pinion rotatably mounted in the housing (31). (104) engages, a prestressing device (4) being provided which has a pressure piece (42) which is supported via a spring element (5) against an actuating element (41) fixed in the housing (31) and on one of the teeth ( 106) is elastically acted upon on the opposite side in a prestressing direction transverse to the longitudinal direction against the toothed rack (2) in such a way that the toothed rack (2) is urged into meshing engagement with the steering pinion (104), characterized in that the spring element (5) a has elastomer.

steering gear after claim 1 , characterized in that the elastomer has a Shore A hardness between 40 and 80.

Steering gear according to one of the preceding claims, characterized in that the elastomer has a Shore A hardness of between 50 and 70.

Steering gear according to one of the preceding claims, characterized in that the elastomer has a Shore A hardness of 60.

Steering gear according to one of the preceding claims, characterized in that the elastomer is a silicone.

Steering gear according to one of the preceding claims, characterized in that the elastomer is a thermoplastic elastomer.

Steering gear according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element (5) has a progressive spring characteristic.

Steering gear according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting element has an adjusting screw (41) which is screwed into a threaded bore in the housing (31).

Steering gear according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element (5) is arranged coaxially to a prestressing axis (V) directed in the prestressing direction.

Steering gear according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element (5) is designed as a hollow cylinder.

Steering gear according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element (5) is connected without play to the pressure piece (42) and/or the adjusting element (41) transversely to the prestressing direction.

Steering gear according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element (5) is integrally connected to the pressure piece (42) and/or the adjusting element (41).

steering gear after claim 12 , characterized in that the spring element (5) is injection molded onto the pressure piece (42) and/or the actuating element (41) in plastic injection molding.

Steering gear according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure piece (42) and/or the adjusting element (41) comprises a plastic.

Steering system (100) of a motor vehicle, comprising a steering shaft (1) which is operatively connected to a steering pinion (104) of a steering gear (3) which has a rack (2) which can be connected to steerable wheels (110), characterized in that the steering gear (3) is formed according to any one of the preceding claims.