DE10247331A1

DE10247331A1 - Zahnstangenlenkung

Info

Publication number: DE10247331A1
Application number: DE2002147331
Authority: DE
Inventors: Brian Settler
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2004-05-13

Abstract

Eine aus Gehäusebuchse (2) und einem darin längs verschieblich angeordneten Druckstück (3) bestehende Druckstückeinheit (1) zeichnet sich dadurch aus, dass in die spanlos geformte Gehäusebuchse (2) ein dem Profil der Zahnstange angepasstes, aus einem Kunststoff bestehendes Druckstück (3) eingesetzt ist und beide Teile (2, 3) mittels Formschluss ineinander gehalten sind.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Zahnstangenlenkung für ein Kraftfahrzeug mit einem Lenkgehäuse, in dem eine Zahnstange längsverschieblich gelagert ist, sowie mit einem mit der Zahnstange kämmenden Ritzel und einer Druckstückeinheit, bei der ein Druckstück in einer Gehäusebuchse entlang einer Achse längs verschieblich angeordnet ist, wobei in einem zwischen beiden gebildeten Hohlraum eine Feder angeordnet ist, die sich einerseits gegen einen Boden der Gehäusebuchse und andererseits gegen einen Boden des Druckstückes abstützt.

Derartige Zahnstangenlenkungen sind aus dem Stand der Technik seit langem bekannt. Bei diesen Lenkungen wird die Zahnstange in Längsrichtung verschieblich in einem Lenkgehäuse geführt. Ein in dem Lenkgehäuse drehbar gelagertes Ritzel greift in die Verzahnung der Zahnstange ein und bewirkt bei Drehung der mit dem Ritzel drehfest verbundenen Lenksäule die seitliche Verlagerung der Zahnstange, die wiederum über Spurstangen und Achsschenkeln zu einer Verschwenkung der gelenkten Räder des Kraftfahrzeuges führt. Der Eingriff des Ritzels in die Zahnstange wird spielfrei gehalten, indem ein gegenüber dem Ritzel an der Zahnstange anliegendes Druckstück unter Federvor spannung die Zahnstange gegen das Ritzel drückt. Das Druckstück muß dabei zum einen die erforderliche Anpreßkraft übertragen können und zum anderen eine Lagerfläche bieten, die bei Verschiebung der Zahnstange auf dem Druckstück keine nennenswerten Reibkräfte und keinen wesentlichen Verschleiß hervorruft.

Eine derart gattungsgemäß ausgebildete Druckstückeinheit ist aus der DE 199 37 253 A1 vorbekannt. Diese umfaßt eine Gehäusebuchse und ein in der Gehäusebuchse verschiebbar gelagertes Druckstück. Das Druckstück ist entsprechend dem der Verzahnung der Zahnstange abgewandten Zahnstangenrücken ausgebildet. Eine Spiraldruckfeder, die sich zum einen gegen die Gehäusebuchse und zum anderen gegen das Druckstück abstützt, beaufschlagt das Druckstück gegen den Zahnstangenrücken und drückt die Verzahnung der Zahnstange in die Schneckenverzahnung des Ritzels. Um die Reibung zwischen dem Zahnstangenrücken und dem Druckstück zu reduzieren, ist eine zusätzliche Platte vorgesehen, welche aus einem Material gefertigt ist, das zusammen mit dem Material der Zahnstange einen geringen Reibungskoeffizienten aufweist.

Diese gattungsgemäß ausgebildete Druckstückeinheit ist mit Nachteilen behaftet. Einer besteht darin, dass sowohl Gehäusebuchse als auch Druckstück aus kompliziert geformten und damit aufwendig herzustellenden Einzelbauteilen bestehen. Diese erfordern somit hohe Werkzeugkosten. Auch ist aufgrund der komplizierten Ausbildung von Gehäusebuchse und Druckstück deren Montage erschwert. Ein anderer Nachteil liegt darin, dass die die Reibung zwischen Zahnstange und Druckstück vermindernde Platte aus einem Kunststoff aufwendig mit dem Druckstück verbunden werden muß.

Ausgehend von den Nachteilen des bekannten Standes der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Druckstückeinheit für ein Zahnstangenlenkge triebe bereitzustellen, die sich einerseits relativ einfach fertigen läßt und die andererseits die an sie gestellten mechanischen Anforderungen voll erfüllt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass in der spanlos geformten Gehäusebuchse ein dem Profil der Zahnstange angepaßtes aus einem Kunststoff bestehendes Druckstück eingesetzt ist und beide Teile mittels Formschluß ineinander gehalten sind.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Druckstückeinheit liegt darin, dass sie aufgrund ihres einfachen Aufbaues unkompliziert herstellbar ist. Die Gehäusebuchse kann in einfacher Weise durch einen spanlosen Formgebungsvorgang hergestellt werden, wobei unterschiedliche geometrische Ausführungsvarianten, die in einfacher Weise an das jeweilige Lenkgetriebegehäuse anpaßbar sind, fertigbar sind. Das aus einem Kunststoff bestehende Druckstück kann ebenso paßgenau in den unterschiedlichsten geometrischen Formenvarianten durch einen Spritzgießprozeß hergestellt werden. Die dämpfenden Eigenschaften des Kunststoffes verbessern die Wirkung der gesamten Druckstückeinheit. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist das geringe Gewicht der Druckstückeinheit, das durch die dünnwandige spanlos geformte Gehäusebuchse und durch das spezifisch leichte Druckstück bedingt ist.

Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 beschrieben.

So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass die Gehäusebuchse an ihrem vom Boden abgewandten Ende mit mehreren radial nach innen gerichteten Vorsprüngen versehen ist, die in korrespondierende, in einer zylindrischen Mantelfläche des Druckstückes angeordnete Ausnehmungen eingreifen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 3 soll das Druckstück an seiner zylindrischen Mantelfläche eine umlaufende Nut aufweisen, in der ein O-Ring angeordnet ist, der sich mit seinem äußeren Durchmes ser an der Innenseite der Gehäusebuchse abstützt.

Nach einem anderen zusätzlichen Merkmal gemäß Anspruch 4 soll der Boden des Druckstückes mit einer umlaufenden Nut versehen sein, in der ein O-Ring angeordnet ist. Zweck dieser angeordneten O-Ringe ist eine zusätzliche Dämpfungswirkung und ein verringertes Geräusch.

Aus Anspruch 5 geht hervor, dass der Boden der Gehäusebuchse mit einer zentrischen Erhebung versehen ist und das Druckstück im Boden eine zentrische Bohrung aufweist, so dass die Feder in beiden axialen Richtungen geführt ist.

Nach einem anderen zusätzlichen Merkmal gemäß Anspruch 6 soll das Druckstück an seiner der Zahnstange zugewandten Seite mit einer verschleißfesten, die Reibung vermindernden Gleitschale versehen sein. Dadurch wird es möglich, preislich unterschiedliche Kunststoffe zu verwenden und so die Gestehungskosten der gesamten Druckstückeinheit nochmals zu minimieren.

Dabei hat es sich nach Anspruch 7 als vorteilhaft erwiesen, wenn die Gleitschale vom Druckstück umspritzt ist, so dass zwischen beiden Teilen ein unverlierbarer Werkstoffzusammenhang gegeben ist.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Druckstückeinheit in perspektivischer Darstellung,
2 eine Draufsicht von oben auf die Druckstückeinheit gemäß 1,
3 einen Axialschnitt durch die Druckstückeinheit entlang der Linie III – III in 2 und
4 einen Axialschnitt durch die Druckstückeinheit entlang der Linie IV – IV in 2.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die in den 1 bis 4 gezeigte und mit 1 bezeichnete Druckstückeinheit besteht aus der Gehäusebuchse 2 und dem eigentlichen Druckstück 3, das in der Gehäusebuchse 2 entlang der Achse 4 längsverschieblich angeordnet ist. Das Druckstück 3 weist die zylindrische Mantelfläche 5, den Boden 6 und ein Querschnittsprofil 7 auf, das dem Negativ einer entsprechend Y-förmigen Zahnstange entspricht. Dieses Profil 7 besitzt zwei symmetrisch angeordnete Schrägflächen 7.1, die in zwei senkrecht abfallende, parallel zur Achse 4 verlaufende Flanken 7.2 übergehen und durch die rechtwinkelig zur Achse 4 verlaufende Grundfläche 7.3 miteinander verbunden sind. Zum Druckstück 3 gehören auch die Ausnehmungen 8, welche in Umfangsrichtung voneinander beabstandet in der zylindrischen Mantelfläche 5 angeordnet sind. Es gehört auch die im Boden 6 eingebrachte zentrische Bohrung 9 dazu. Sowohl in der zylindrischen Mantelfläche 5 als auch im Boden 6 des Druckstückes 3 ist je eine umlaufende Nut 10, 11 angeordnet, in die je ein O-Ring 12, 13 eingesetzt ist.
Die nach oben offene Gehäusebuchse 2 ist durch den Boden 2.1 verschlossen, der in Richtung der Achse 4 mit der zentrischen Erhebung 2.2. versehen ist. Am oberen offenen Ende weist die Gehäusebuchse 2 vier radial nach innen gerichtete Vorsprünge 2.3 auf, die in zugehörige Ausnehmungen 8 des Druckstückes 3 eingreifen. Auf diese Weise ist die formschlüssig verbundene Druckstückeinheit 1 gebildet, wobei das Druckstück 3 in der Gehäusebuchse 2 über die Feder 14 abgestützt ist. Diese ist von der zentrischen Bohrung 9 des Druckstückes 3 aufgenommen und stützt sich am anderen Ende am Boden 2.1 über dessen zentrischer Erhebung 2.2 ab.
Wie insbesondere aus 4 ersichtlich, weist die Druckstückeinheit 1 einen oberen und einen unteren Anschlagpunkt auf. Im ersten Fall ist die axiale Ausdehnung der Druckstückeinheit 1 am größten, d.h., das Druckstück 3 ragt am weitesten aus der Gehäusebuchse 2 heraus. Der Anschlag wird in diesem Fall von den radial nach innen gerichteten Vorsprüngen 2.3 der Gehäusebuchse 2 gebildet, die an der unteren Kante der zugehörigen Ausnehmungen 8 des Druckstückes 3 anliegen. Im zweiten Fall wird der untere Anschlagpunkt durch den in der Nut 11 angeordneten O-Ring 13 gebildet, der dann am Boden 2.1 der Gehäusebuchse 2 anliegt. Auf diese Weise ist es möglich, axiale Lageveränderungen der Zahnstange in einfacher Weise durch das verschieblich angeordnete Druckstück 3 auszugleichen. Wie aus den 3 und 4 auch ersichtlich, kann das Querschnittsprofil 7 des Druckstückes 3 auch von einer zusätzlichen Gleitschale 15 gebildet sein, die aus einem die Reibung verminderten Kunststoff gefertigt ist. Eine solche aus Gehäusebuchse 2 und Druckstück 3 bestehende Druckstückeinheit 1 ist in nicht dargestellter Weise in einer Aufnahmebohrung eines Lenkgehäuses aufgenommen, wobei die Gehäusebuchse 2 in die Aufnahmebohrung durch ein Übermaß unverlierbar eingepreßt ist.

1: Druckstückeinheit
2: Gehäusebuchse
2.1: Boden
2.2: zentrische Erhebung
2.3: Vorsprung
3: Druckstück
4: Achse
5: zylindrische Mantelfläche
6: Boden
7: Querschnittsprofil
7.1: Schrägfläche
7.2: Flanke
7.3: Grundfläche
8: Ausnehmung
9: zentrische Bohrung
10: Nut
11: Nut
12: O-Ring
13: O-Ring
14: Feder
15: Gleitschale

Claims

Zahnstangenlenkung für ein Kraftfahrzeug mit einem Lenkgehäuse, in dem eine Zahnstange längsverschieblich gelagert ist, sowie mit einem mit der Zahnstange kämmmenden Ritzel und einer Druckstückeinheit (1), bei der ein Druckstück (3) in einer Gehäusebuchse (2) entlang einer Achse (4) längsverschieblich angeordnet ist, wobei in einem zwischen beiden gebildeten Hohlraum eine Feder (14) angeordnet ist, die sich einerseits gegen einen Boden (2.1) der Gehäusebuchse (2) und andererseits gegen einen Boden (6) des Druckstücks (3) abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß in der spanlos geformten Gehäusebuchse (2) ein dem Profil der Zahnstange angepaßtes aus einem Kunststoff bestehendes Druckstück (3) eingesetzt ist und beide Teile (2, 3) mittels Formschluß ineinander gehalten sind.
Druckstückeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusebuchse (2) an ihrem vom Boden (2.1) abgewandten Ende mit mehreren radial nach innen gesichteten Vorsprüngen (2.3) versehen ist, die in korrespondierende, in einer zylindrischen Mantelfläche (5) des Druckstückes (3) angeordnete Ausnehmungen (8) eingreifen.
Druckstückeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (3) an seiner zylindrischen Mantelfläche (5) eine umlaufende Nut (10) aufweist, in der ein O-Ring (12) angeordnet ist, der sich mit seinem äußeren Durchmesser an der Innenseite der Gehäusebuchse (2) abstützt.
Druckstückeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (6) des Druckstückes (3) mit einer umlaufenden Nut (11) versehen ist, in der ein O-Ring (13) angeordnet ist.
Druckstückeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (2.1) der Gehäusebuchse (2) mit einer zentrischen Erhebung (2.2) versehen ist und das Druckstück (3) im Boden (6) eine zentrische Bohrung (9) aufweist, so daß die Feder (14) in beiden axialen Richtungen geführt ist.
Druckstückeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (3) an seiner der Zahnstange zugewandten Seite mit einer verschleißfesten, die Reibung vermindernden Gleitschale (15) aus einem Kunststoff versehen ist.
Druckstückeinheit (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitschale (15) vom Druckstück (3) umspritzt ist.