DE10227909B4

DE10227909B4 - Steuermechanismus für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10227909B4
Application number: DE10227909A
Authority: DE
Inventors: Adrian Jose Ballester
Original assignee: Automotive Components Holdings LLC
Current assignee: Automotive Components Holdings LLC
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2022-06-22
Also published as: US20030006086A1; FR2826922A1; US6722465B2; GB2378163B; DE10227909A1; GB2378163A; GB0214048D0; KR20030005032A; JP2003034259A

Abstract

Ein Steuersystem mit
– einer ersten Röhre (14), mit einem ersten Ende (22) und einem zweiten Ende (24), sowie einer ersten Öffnung (31), die zwischen dem ersten Ende (22) und dem zweiten Ende (24) angeordnet ist und eine erste Hohlkehle (32) ausbildet,
– einer zweiten Röhre (18) mit einer zweiten Öffnung (33), welche eine zweite Hohlkehle (32) ausbildet, wobei sich die zweite Öffnung (33) zumindest teilweise mit der ersten Öffnung (31) in Deckung befindet und wobei die erste Röhre (14) und die zweite Röhre (18) im Bereich der ersten Öffnung (31) und der zweiten Öffnung (33) miteinander verbunden sind.
– einer Zahnstange (36) innerhalb der ersten Röhre (14), und
– einem Ritzelschaft (60) innerhalb der zweiten Röhre (18),
– ein innerhalb der ersten Röhre (14) im Bereich des ersten Endes (22) angeordnetes erstes Lager (40),
– ein innerhalb der ersten Röhre (14) im Bereich...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für ein Kraftfahrzeug. Aus der EP 1 129 925 A1 , die ein Stand der Technik im Sinne von §3 (2) Nr. 2 PatG ist, ist ein Steuersystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, jedoch ausgenommen der auf die Worte „welches Steuersystem weiterhin folgende Merkmale aufweist" folgenden Merkmale, bekannt.
Ein weiteres Steuersystem ist aus EP 5 322 B1 bekannt. Bei diesem vorbekannten Steuersystem sind beide Röhren aus einem Metallzuschnitt geformt, die erste Röhre hat einen dreieckförmigen Querschnitt, die zweite Röhre hat einen runden Querschnitt.
Zahnstange-Ritzel-Steuersysteme werden gewöhnlich in Kraftfahrzeugen genutzt. Um übermäßige Geräusche während des Betriebs des Steuersystems zu verhindern, sollte das Ritzel in einer gewünschten Richtung ausgerichtet sein, sodass sich die Zahnstange aufgrund der Drehung des Ritzels in der gewünschten Art und Weise bewegt. Während des Betriebes sollte diese Position beibehalten werden. Wird die korrekte Positionierung nicht erreicht, können sich dadurch unerwünschte Geräusche entwickeln.
Gewöhnlich sind die Gehäuse der Zahnstange und des Ritzels aus einem einzigen Gussstück zusammengeformt ausgeführt. Derartige Gussstücke werden üblicherweise in einer Gießerei geformt. Ein Nachteil solcher Systeme besteht darin, dass Steuersysteme üblicherweise für die Nutzung in verschiedenen Fahrzeugtypen hergestellt werden. Aus verschiedenen Gründen benötigt jedes Fahrzeug eine leichte Abwandlung der Position der Zahnstange in Bezug auf das Ritzel. Deswegen müssen jedes Mal neue Gussformen und neue Gussstücke geformt werden. Ein weiterer Nachteil dieses Prozesses ist, dass es sehr kostenaufwendig ist, zusätzlich die Gussform für das Formen des Gehäuses herzustellen.
Weiterhin ist in einem konventionellem Steuersystem das Ritzel an einem Ende der Zahnstange positioniert, während das andere Ende der Zahnstange durch ein Lager gehalten wird. Ein Problem dieser Konfiguration ist, dass das nicht gehaltene Ende der Zahnstange mechanische Geräusche aufgrund des Fehlens einer Halterung erzeugen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Steuersystem nach der EP 5 322 B1 zu verbessern und ein vielseitiges Steuersystem zu schaffen, welches einfach herzustellen ist, ein einfaches mechanisches Ausrichten der Zahnstange in Bezug auf das Ritzel erlaubt und die Geräusche während des Betriebes reduziert.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das Zulassen bzw. Ermöglichen unterschiedlicher Positionen der Zahnstange im Bezug auf das Ritzel erlaubt eine hohe Flexibilität in der Herstellung des Steuersystems.
Das Steuersystem weist eine erste Röhre mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende und einer ersten Öffnung, die zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende angeordnet ist, auf. Eine zweite Röhre weist eine mit der ersten Öffnung deckungsgleiche zweite Öffnung. Die erste Röhre und die zweite Röhre sind im Bereich der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung miteinander verbunden. Eine Zahnstange ist innerhalb der ersten Röhre und ein Ritzel innerhalb der zweiten Röhre angeordnet. Ein erstes Lager ist im Bereich des ersten Endes innerhalb der ersten Röhre angeordnet. Ein zwei tes Lager ist im Bereich des zweiten Endes innerhalb der ersten Röhre angeordnet. Das erste und das zweite Lager lagern die Zahnstange innerhalb der ersten Röhre.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die vorliegende Erfindung eine hohe Rückstellkraft bereitgestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Konfiguration sowohl für manuelle als auch angetriebene Steuersysteme eingesetzt werden kann. Wiederum ein Vorteil dieser Erfindung ist, dass das System problemlos auf unterschiedliche Winkel zwischen der Zahnstange und dem Ritzel eingestellt werden kann, ohne jeweils neue komplexe Gussformen für die Gussstücke formen zu müssen.
Weitere Eigenschaften, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im Rahmen der detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung und den nachfolgenden Ansprüchen deutlich.
Es zeigen:
1: Eine perspektivische Ansicht eines Steuersystems nach der vorliegenden Erfindung,
2: Eine perspektivische Ansicht einer ersten Röhre und einer zweiten Röhre des Steuersystems,
3: Das Steuersystem nach der vorliegenden Erfindung in einem Längsschnitt,
4: Das Steuersystem der vorliegenden Erfindung in Seitenansicht, teilweise geschnitten entsprechend der in 3 eingezeichneten Schnittlinie X-X,
5: Einen Längsschnitt einer ersten alternativen Abstützung nach der vorliegenden Erfindung,
6: Einen Längsschnitt einer zweiten alternativen Abstützung nach der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Figurenbeschreibung und in den Figuren selbst werden die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung der jeweils gleichen Komponenten aus verschiedenen Ansichten genutzt. Die vorliegende Erfindung ist sowohl für angetriebene als auch für manuelle Steuersysteme nutzbar. Die verschiedenen Formen und Ausrichtungen der Komponenten sind ausschließlich für illustrative Zwecke gedacht und sollen den Umfang der Erfindung nicht begrenzen.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Steuersystems 10 mit einem Zahnstangengehäuse 12, das durch eine erste Röhre 14 geformt ist. Das Steuersystem 10 weist weiterhin ein Ritzelgehäuse 16, geformt aus einer zweiten Röhre 18, auf. Die erste Röhre 14 und die zweite Röhre 18 sind aus haltbarem Kunststoffmaterial geformt und an der Verbindungsstelle 20 miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt. Die erste Röhre 14 und die zweite Röhre 18 weisen vorzugsweise einen runden Querschnitt auf, jedoch können auch andersartig geformte Röhren genutzt werden, beispielsweise mit quadratischem, ovalem oder rechteckigem Querschnitt.
Die erste Röhre 14 hat ein erstes Ende 22 und ein zweites Ende 24. Die zweite Röhre 18 ist zwischen dem ersten Ende 22 und dem zweiten Ende 24 angeordnet. Eine erste Halterung 26 ist mit dem ersten Ende 22 verbunden und geeignet, das Steuersystem 10 mit einem Kraftfahrzeug zu verbinden (hierfür weist die erste Halterung 26 einen Bereich 30 auf). Eine zweite Halterung 28 ist am zweiten Ende 24 angeordnet und weist ebenfalls einen Bereich 30 zur Verbindung der zweiten Halterung 28 mit dem Kraftfahrzeug auf.
Die zweite Röhre 18 kann bei einem Einsatz in einer angetrieben Steuerkonfiguration zusätzlich ein hydraulisches Ventil beinhalten. Wie gezeigt, erstrecken sich Flüssigkeitsdurchlässe 29 durch die zweite Röhre 18 um einen Flüssigkeitsaustausch mit dem darin befindlichen Ventil zu gewährleisten. Im Falle von manuell betriebenen Steuersystemen können die Flüssigkeitsdurchlässe 29 versiegelt sein oder vollständig fehlen. Die Flüssigkeitsdurchlässe 29 können durch ein separates Bauteil gebildet sein oder in die zweite Röhre 18 integriert sein, beispielsweise durch eine entsprechende Gussform.
2 zeigt die erste Röhre 14 und die zweite Röhre 18 getrennt voneinander. Jede Röhre weist eine zugehörige Öffnung 31, 33 auf, welche Hohlkehlen 32, 34 ausbilden. Die Hohlkehlen 32, 34 werden bereits vor dem Zu sammenbau der entsprechenden Röhren 14, 18 in diesen ausgebildet. Die Ausrichtung der Hohlkehle 32 in Bezug auf die Hohlkehle 34 bestimmt den Winkel für den Zusammenbau der ersten Röhre 14 in Bezug zur zweiten Röhre 18. Demnach wird durch eine Änderung der Ausrichtung der Hohlkehlen 32, 34 zueinander die relative Ausrichtung der ersten Röhre 14 und der zweiten Röhre 18 zueinander geändert. Vorteilhafterweise können derartige Variationen in der Ausrichtung der Öffnungen 31, 33 bzw. der Hohlkehlen 32, 34 für einen Einsatz in verschieden Kraftfahrzeugtypen genutzt werden. Die Hohlkehlen 32, 34 sind Aussparungen, welche ein halbkreisförmiges Profil aufweisen, das sich jeweils in die Röhre 14 bzw. Röhre 18 erstreckt. Wie gezeigt, hat die zweite Röhre 18 einen geringeren Durchmesser als die erste Röhre 14. Dies bewirkt ein Halten der Hohlkehle 34 innerhalb der Hohlkehle 32 der ersten Röhre 14.
Die 3 und 4 zeigen, dass eine Zahnstange 36 innerhalb der ersten Röhre 14 angeordnet ist. Die Zahnstange 36 ist in einer gewöhnlichen Art und Weise ausgeformt und weist eine Vielzahl von Zahnstangenzähnen 38 auf. Die Zahnstange 36 ist schließlich mit Rädern eines Fahrzeugs verbunden und bewegt diese. Die Zahnstange 36 weist vorzugsweise einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf. Die Zahnstange 36 wird durch ein erstes Lager 40 und ein zweites Lager 42 gehalten. Die Lager 40, 42 sind aus einem elastischen Material geformt, sodass Kräfte, die auf die Zahnstange 36 wirken durch die Lager 40, 42 absorbiert werden können. Jedes Lager 40, 42 hat eine derartige Öffnung 44 bzw. 46, dass sich die Zahnstange 36 durch diese erstrecken kann. Vorzugsweise sind die Lager 40, 42 jeweils im Bereich der zugehörigen ersten Halterung 26 und zweiten Halterung 28 innerhalb der ersten Röhre 14 angeordnet. Eine erste Abstützung 48 und eine zweite Abstützung 50 sind angrenzend an das jeweils zugehörige Lager 40, 42 zur Beibehaltung der Position der Lager 40, 42 innerhalb der ersten Röhre 14 angeordnet.
In der dargestellten Ausführungsform weist die Abstützung 48 und die Abstützung 50 jeweils eine Kerbe 52 bzw. eine Kerbe 54 auf. Die Lager 40, 42 weisen einen korrespondierenden Stift oder eine Vielzahl von Stiften 56, 58 auf. Die Stifte 56, 58 greifen in die Kerben 52, 54 ein, die wiederum die Lager 40, 42 in ihrer Position halten.
Das Ritzelgehäuse 16 weist in seinem Inneren ein Ritzel mit einem Ritzelschaft 60 auf. Der Ritzelschaft 60 ist wiederum mit einem Ritzel 62 verbunden, welches mit dem Zahnstangenzähnen 38 in Eingriff steht. Der Ritzelschaft 60 kann in einer angetriebenen Steuerkonfiguration ein Ventilteil 64 aufweisen, das drehbar mit diesem verbunden ist. Der Ritzelschaft 60 ist schließlich mit einem nicht gezeigten Lenkrad eines Kraftfahrzeuges verbunden. Demnach dreht sich der Ritzelschaft 60, wenn das Lenkrad gedreht wird und bewegt somit die Zahnstange 36 entlang der Längsachse der ersten Röhre 14.
Die zweite Röhre 18 weist einen Endverschluss 66 auf, welcher das Ende des Ritzelschaftes 60 aufnimmt. Der Ritzelschaft 60 ist somit mit den Endverschluss 66 verbunden, das zu diesem Zweck ein Lager aufweist, welches eine Drehbewegung des Ritzelschaftes 60 erlaubt. Während bzw. vor der Herstellung wird die gewünschte Ausrichtung des Zahnstange 36 in Bezug auf den Ritzelschaft 60 bzw. das Ritzel 62 für jeden einzelnen Fahrzeugtyp ermittelt, für den das Steuersystem 10 genutzt wird. Das Ausformen der ersten Öffnung 31 und der zweiten Öffnung 33 bzw. der ersten Hohlkehle 32 und der zweiten Hohlkehle 34 kann durch einen automatisierten Prozess leicht erreicht werden. Die erste Hohlkehle 32 der ersten Röhre 14 wird gegen die zweite Hohlkehle 34 der zweiten Röhre 18 in der vorbestimmten Position ausgerichtet. Die erste Hohlkehle 32 und die zweite Hohlkehle 34 werden dann entgültig durch Schweißen oder andere für die jeweiligen Materialien, aus denen die erste Röhre 14 und die zweite Röhre 18 bestehen, geeignete Verbindungsmittel, miteinander verbunden. Der Ritzelschaft 60 ist innerhalb der zweiten Röhre 18 angeordnet und die Zahnstange 36 ist innerhalb der ersten Röhre 14 angeordnet und mit dem Ritzel 62 verbunden. Die Lager 40, 42 werden genutzt, um die Zahnstangenzähne 38 während des Betriebes gegen das Ritzel 62 zu drücken. Die erste Abstützung 58 und die zweite Abstützung 60 werden wiederum genutzt um die Lager 40, 42 in Position zu halten.
Zur Befestigung des Steuersystems 10 innerhalb des Kraftfahrzeugs sind eine erste Halterung 26 und eine zweite Halterung 28 an den entgegengesetzten Enden der ersten Rohre 14 angeordnet. Vorzugsweise sind die erste Halterung 26 und die zweite Halterung 28 an den äußeren Enden 22, 24 der ersten Röhre 14 im Bereich des ersten Lagers 40 bzw. des zweiten Lagers 42, vorzugsweise einander gegenüberliegend, also nur durch die Mantelfläche der ersten Röhre 14 voneinander getrennt, angeordnet.
In 5 ist eine alternative Abstützung 48' gezeigt. In dieser Ausführungsform ist ein Kanal 70 innerhalb der ersten Röhre 14 ausgeformt. Das erste Lager 40 und auch das zweite Lager 42 werden jeweils beim Einfügen zusammengedrückt und expandieren wieder, wenn sie innerhalb des Kanals 70 ausgerichtet sind.
6 zeigt eine weitere alternative Abstützung 48''. In dieser Ausführungsform ist eine Stufe 72 innerhalb der ersten Röhre 14 ausgeformt. Das erste Lager 40 und das zweite Lager 42 werden in die erste Röhre 14 eingesetzt und jeweils mit Hilfe eines Klipps 74 in Position gehalten. Der Klipp 74 kann beispielsweise als sogenannter Seegerklipp ausgebildet sein.
Die in 5 und in 6 gezeigten alternativen Abstützungen 48', 48'' können prinzipiell auch an anderen geeigneten Stellen beispielsweise auch innerhalb der zweiten Röhre 18 eingesetzt werden.
Neben den gezeigten und beschriebenen speziellen Ausführungsformen der Erfindung sind auch zahlreiche weitere und gleichwirkende Ausführungsformen möglich und ergeben sich dem Fachmann aufgrund der vorangegangenen Ausführungen. Insofern sind die beschriebenen Ausführungsformen keinesfalls als Einschränkung bzw. Limitierung der Erfindung zu verstehen.

Claims

Ein Steuersystem mit – einer ersten Röhre (14), mit einem ersten Ende (22) und einem zweiten Ende (24), sowie einer ersten Öffnung (31), die zwischen dem ersten Ende (22) und dem zweiten Ende (24) angeordnet ist und eine erste Hohlkehle (32) ausbildet, – einer zweiten Röhre (18) mit einer zweiten Öffnung (33), welche eine zweite Hohlkehle (32) ausbildet, wobei sich die zweite Öffnung (33) zumindest teilweise mit der ersten Öffnung (31) in Deckung befindet und wobei die erste Röhre (14) und die zweite Röhre (18) im Bereich der ersten Öffnung (31) und der zweiten Öffnung (33) miteinander verbunden sind. – einer Zahnstange (36) innerhalb der ersten Röhre (14), und – einem Ritzelschaft (60) innerhalb der zweiten Röhre (18), – ein innerhalb der ersten Röhre (14) im Bereich des ersten Endes (22) angeordnetes erstes Lager (40), – ein innerhalb der ersten Röhre (14) im Bereich des zweiten Endes (24) angeordnetes zweites Lager (42), wobei – das erste Lager (40) und das zweite Lager (42) die Zahnstange (36) innerhalb der ersten Röhre (14) derart lagern, die Zahnstange (36) mit einem mit dem Ritzelschaft (60) verbundenen Ritzel (62) im Eingriff steht, – die Lager (40, 42) aus einem elastischen Material geformt sind, sodass Kräfte, die auf die Zahnstange (36) wirken durch die Lager (40, 42) absorbiert werden können, – die zweite Röhre (18) zwischen dem ersten Lager (40) und dem zweiten Lager (42) angeordnet ist, und – die erste Röhre (14) und die zweite Röhre (18) einen runden, quadratischen, ovalen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen, welches Steuersystem weiterhin folgende Merkmale aufweist: – die zweite Öffnung (33) der zweiten Röhre (18) hat einen geringeren Durchmesser als die erste Öffnung (31) der ersten Röhre (14), dergestalt, dass in einer gewünschten Ausrichtung der Hohlkehlen (32, 34) zueinander ein Halten der zweiten Hohlkehle (34) innerhalb der ersten Hohlkehle (32) erreicht wird, und – zumindest die erste Röhre (14) oder die zweite Röhre (18) ist aus haltbarem Kunststoffmaterial geformt
Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Abstützung (48) an der ersten Röhre (14) im Bereich des ersten Lagers (40) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Steuersystem nach Anspruch 1 aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Steuersystems nach Anspruch 1, bestehend aus den Verfahrenschritten: – Erstellen der ersten Öffnung (31) in der ersten Röhre (14) zwischen dem ersten Ende (22) und dem zweiten Ende (24) zur Ausbildung einer ersten Hohlkehle (32), – Erstellen der zweiten Öffnung (33) in der zweiten Röhre (18) zur Ausbildung einer zweiten Hohlkehle (34), – Anordnen eines ersten Lagers (40) im Bereich des ersten Endes (22) der ersten Röhre (14), – Anordnen eines zweiten Lagers (42) im Bereich des zweiten Endes (24) der ersten Röhre (14), – Anordnen der ersten Hohlkehle (32) zur zweiten Hohlkehle (34) derart, dass die erste Röhre (14) in einer vorbestimmten Ausrichtung in Bezug auf die zweite Röhre (18) ausgerichtet ist, – endgültiges Verbinden der ersten Hohlkehle (32) und der zweiten Hohlkehle (34), – Anordnen der Zahnstange (36) innerhalb der ersten Röhre (14), – Anordnen eines Ritzels (62) in der zweiten Röhre (18), und – in Eingriff bringen des Ritzels (62) mit der Zahnstange (36), wobei die Zahnstange (36) und das Ritzel (62) durch das erste Lager (40) gegeneinander gedrückt werden.