DE1077545B

DE1077545B - Rack and pinion steering, in particular for motor vehicles

Info

Publication number: DE1077545B
Application number: DEA30056A
Authority: DE
Inventors: Dr Franz Gottfried Reuter; Dipl-Ing Joernsen Reimpell
Original assignee: Auto Union GmbH; ZF Lemfoerder GmbH
Current assignee: Audi AG; ZF Lemfoerder GmbH
Priority date: 1958-08-09
Filing date: 1958-08-09
Publication date: 1960-03-10

Description

Zahnstangenlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge Es sind Zahnstangenlenkungen für Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen ein axiales Verschieben des Zahnritzels durch eine an der Ritzelwelle vorgesehene Nut verhindert wird, in die ein einteiliges axiales Lager eingreift, das am Gehäuse abgestützt ist. Dazu greift eine Platte mit Rändern einer Aussparung in eine Nut an der Lenkritzelwelle. Die Aussparung hat die Breite des Innendurchmessers der Nut und ist außerhalb ihrer Mitte auf den Durchmesser des Endes der Ritzelwelle vergrößert. Die Platte kann also beim Einbau mit dem größeren Teil der Aussparung über das Ende der Lenkritzelwelle hinweg am Gehäuse zum Anliegen gebracht und dann senkrecht zur Lenkritzelwelle verschoben werden, bis ein Teil des Randes des kleineren Teiles der Aussparung in die Nut an der Lenkritzelwelle umfassend angreift. Dann wird eine Kappe über die Platte und das Ende der Lenkritzelwelle gelegt und durch Schrauben am Gehäuse befestigt.Rack and pinion steering, especially for motor vehicles There are rack and pinion steering systems known for motor vehicles in which an axial displacement of the pinion by a groove provided on the pinion shaft is prevented, into which a one-piece engages axial bearing which is supported on the housing. A plate is used for this with edges of a recess in a groove on the steering pinion shaft. The recess has the width of the inside diameter of the groove and is off-center on the Increased diameter of the end of the pinion shaft. The plate can therefore during installation with the larger part of the recess over the end of the steering pinion shaft Housing brought to rest and then moved perpendicular to the steering pinion shaft until part of the edge of the smaller part of the recess goes into the groove the steering pinion shaft engages comprehensively. Then a cap is over the plate and placed the end of the steering pinion shaft and fastened to the housing by screws.

Nachteilig ist, daß nicht der ganze Rand der Aussparung in der Platte in die Nut der Lenkritzelwelle eingreift, so daß die Nut nur mit den einen Hälften ihrer Planflächen führen kann. Die Platte wird also ungleichmäßig durch die Nut belastet und ist dementsprechenden Abnutzungserscheinungen ausgesetzt. Die Lenkritzelwelle ist in Nadeln gelagert, die wohl geringen Rollwiderstand haben, aber infolge der Auflage von Metall auf Metall von den Radbewegungen herrührende Schwingungen als Geräusche auf das Fahrgestell übertragen. Die Lagerung der Welle besteht aus verhältnismäßig vielen Teilen.The disadvantage is that not the entire edge of the recess in the plate engages in the groove of the steering pinion shaft so that the groove is only with one half their plane surfaces can lead. The plate is therefore unevenly due to the groove loaded and is exposed to the corresponding signs of wear and tear. The steering pinion shaft is stored in needles, which probably have low rolling resistance, but as a result of the Placement of metal on metal from the movements of the wheel as vibrations Transferring noises to the chassis. The storage of the shaft consists of proportionately many parts.

Weiterhin ist eine einteilige, mit Bund am Gehäuse abgestützte Lagerbuchse für die Lenkritzelwelle bekannt. Zu beiden Seiten des Zahnritzels sind zur Lagerung in axialer Richtung Scheibenringe angebracht. Ein Scheibenring ist am Gehäuse unmittelbar, der andere über eine mit Bund am Gehäuse abgestützte Lagerbuchse gehalten. Die Scheibenringe und die Lagerbuchse werden unabhängig - voneinander hergestellt und eingebaut. Eine spielfreie Lagerung erfordert ein besonderes Einpassen mit Unterlegscheiben.Furthermore, there is a one-piece bearing bush supported with a collar on the housing known for the steering pinion shaft. Both sides of the pinion are for storage disc rings attached in the axial direction. A disc ring is directly on the housing, the other held by a bearing bush supported with a collar on the housing. The disk rings and the bearing bushes are manufactured and installed independently of one another. One Backlash-free storage requires special fitting with washers.

Schließlich sind Zahnstangenlenkungen bekannt, bei denen die Lenkritzelwelle in elastischen Lagern, vorzugsweise aus Polyurethan, gelagert sind. Auf diese Weise wird ein elastischer Eingriff der Verzahnung gesichert und Abnützung vermieden, die sonst durch stoßartige Beanspruchungen infolge des Spielraumes zwischen den Zähnen entsteht.Finally, rack and pinion steering systems are known in which the steering pinion shaft are stored in elastic bearings, preferably made of polyurethane. In this way elastic engagement of the toothing is ensured and wear is avoided, otherwise caused by shock loads as a result of the clearance between the Teeth.

Die Erfindung schafft dadurch eine weitere Verbesserung, daß eine einteilige, aus in an sich bekannter Weise elastischem Werkstoff bestehende Lagerbuchse mit dem Bund in eine Nut der Lenkritzelwelle greift. Die Lagerbuchse ist so elastisch, daß sie vor der Montage über die Lenkritzelwelle geschoben werden kann. Die geringen Längskräfte, die an einer Geradverzahnung des Zahnritzels auftreten, werden auf diese Weise von demselben Lager aufgenommen, das auch die radial gerichteten Kräfte aufnimmt und zugleich die Vorteile der elastischen Lagerung hat. In einfacher Weise halten zwei Hälften eines Ringes den Bund am Gehäuse, wobei diese wieder am Teilschlitz von den Köpfen eingegossener Bolzen festgehalten sind. Sollen größere axiale Kräfte aufgenommen werden, dann können Metallstücke in den Bund eingeformt sein.The invention provides a further improvement in that a one-piece bearing bushing made of an elastic material in a manner known per se with the collar engages in a groove in the steering pinion shaft. The bearing bush is so elastic, that it can be pushed over the steering pinion shaft before assembly. The minor ones Longitudinal forces that occur on a straight toothing of the pinion are on absorbed in this way by the same bearing as the radially directed forces absorbs and at the same time has the advantages of elastic storage. In a simple way two halves of a ring hold the collar on the housing, these again on the partial slot are held in place by bolts cast in the heads. Should greater axial forces are included, then pieces of metal can be molded into the collar.

Es ist an sich bekannt, z. B. an Kugelgelenken für Spurstangen, elastische Polyurethanlager durch Metalleinlagen zu verstärken. Hier haben die Metallstücke aber den Vorteil, daß die Montage der elastischen Lagerbuchse nur unwesentlich erschwert ist, weil die vom Metall freien Teile des Bundes nachgiebig genug sind, um ein Überstreifen der Buchse über die Lenkritzelwelle zu ermöglichen, aber die Fähigkeit des Bundes, in axialer Richtung Kräfte aufzunehmen, dadurch wesentlich vergrößert wird. Weiterhin kann die Eigenschaft der Buchse, axiale Kräfte-aufzunehmen, dadurch verbessert werden, daß außer einem Bund, der innen in die Nut der Lenkritzelwelle eingreift und außen am Gehäuse abgestützt ist, ein weiterer Bund mit einer versteifenden und abdichtenden Scheibe angebracht ist.It is known per se, e.g. B. on ball joints for tie rods, elastic Reinforce polyurethane bearings with metal inserts. Here have the pieces of metal but the advantage that the assembly of the elastic bearing bush is only insignificantly difficult is because the metal-free portions of the collar are pliable enough to be slipped over of the bushing via the steering pinion shaft, but the ability of the federal government to absorb forces in the axial direction, thereby significantly increasing it. Farther the property of the bushing to absorb axial forces can be improved as a result, that except for a collar that engages inside the groove of the steering pinion shaft and outside is supported on the housing, another collar with a stiffening and sealing Disc is attached.

Die Zahnstangenlenkung läßt sich auch mit den Mitteln der Erfindung verbessern, wenn das Ende der Lenkritzelwelle in einer topfförmigen Buchse mit einer ringförmigen Wulst gelagert ist. Dadurch wird in einfacher Weise die Abdichtung einer Lagerstelle geschaffen und zugleich ein Teil der axial wirksamen Kraft elastisch abgestützt. Die elastische Lagerung der Lenkritzelwelle läßt sich in vorteilhafter Weise dadurch ergänzen, daß das Druckstück, welches die Zahnstange an das Ritzel drückt, aus elastischem Material, vorzugsweise Polyurethan, besteht. Polyurethan federt nicht nur - wie es von einem elastischen, gewellten Federblatt an einer Zahnstangenlenkung bekannt ist -, sondern es dämpft zusätzlich auch Geräusche.The rack and pinion steering can also be made with the means of the invention improve if the end of the steering pinion shaft in a cup-shaped socket with one annular bead is mounted. This makes the seal in a simple manner a bearing is created and at the same time part of the axially effective force is elastic supported. The elastic mounting of the steering pinion shaft can be advantageous Way that the pressure piece, which the rack to the pinion presses, made of elastic material, preferably polyurethane. Polyurethane not only bounces - as is the case with an elastic, corrugated spring leaf on a rack and pinion steering is known - but it also muffles noises.

Kommt es auf geringen Platzbedarf besonders an, kann auch der Bund mit einem eine Hälfte der Buchse tragenden Schraubring am Gehäuse gehalten werden. Eine in axialer Richtung besonders günstige Bauweise läßt sich dadurch schaffen, daß die Buchse in einer breiten Nut der Lenkritzelwelle axial geführt ist. Das ganze die breite Nut ausfüllende Material der Buchse nimmt so über einen verhältnismäßig großen Weg und entsprechende Verformung die axiale Kraft auf.If the small space requirement is particularly important, the federal government can also be held on the housing with a screw ring carrying one half of the socket. A particularly favorable construction in the axial direction can be created by that the socket is axially guided in a wide groove in the steering pinion shaft. The whole The material of the socket filling the wide groove takes over a relatively large amount of time large path and corresponding deformation on the axial force.

In den Abbildungen sind verschiedene Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung dargestellt.The illustrations show various possible designs for the Invention shown.

Abb. 1 zeigt einen Teilquerschnitt durch die Lenkritzelwelle mit der Lagerbuchse und dem Gehäuse; Abb. 2 die Draufsicht auf die Hälften des Ringes zum Halten der Lagerbuchse; Abb. 3 und 4 stellen im Längsschnitt und im Querschnitt eine Ausführung dar, bei der der Bund mit Metallstücken verstärkt ist; Abb. 5, 6, 7 und 8 zeigen weitere Ausführungsbeispiele im Querschnitt.Fig. 1 shows a partial cross-section through the steering pinion shaft with the Bearing bush and the housing; Fig. 2 the top view of the halves of the ring for Holding the bearing bushing; Fig. 3 and 4 represent in longitudinal section and in cross section represent an embodiment in which the collar is reinforced with pieces of metal; Fig. 5, 6, 7 and 8 show further exemplary embodiments in cross section.

Die Lagerbuchse 1, die vorzugsweise aus Polyurethan hergestellt ist, ist mit dem einteiligen Bund 2 in einer Nut 3 der Lenkritzelwelle 4 geführt und mit Ringhälften 6 und 7 am Gehäuse 5 abgestützt. Dadurch, daß die Lagerbuchse 1 mit dem Bund 2 aus elastischem Material besteht, läßt er sich vor der Montage über die Lenkritzelwelle 4 streifen und schnappt mit dem Bund 2 in die Nut 3 der Lenkritzelwelle ein. Die Lenkritzelwelle 4 wird dann zusammen mit der Lagerbuchse 1 in das Gehäuse 5 eingeführt, in das die Bolzen 8 und 9 eingegossen sind, die mit ihren Köpfen 10 und 11 herausragen. Hinter die Köpfe 10 und 11 werden die Ringhälften 6 und 7 geschoben und mit Schrauben 12 im Gehäuse 5 gesichert. Die beiden Ringhälften 6 und 7 halten den Bund 2 in axialer Richtung am Gehäuse 5.The bearing bush 1, which is preferably made of polyurethane, is guided with the one-piece collar 2 in a groove 3 of the steering pinion shaft 4 and supported with ring halves 6 and 7 on the housing 5. Because the bearing bush 1 with the collar 2 made of elastic material, it can be over before assembly the steering pinion shaft 4 touches and snaps with the collar 2 into the groove 3 of the steering pinion shaft a. The steering pinion shaft 4 is then inserted into the housing together with the bearing bush 1 5, in which the bolts 8 and 9 are cast, which with their heads 10 and 11 protrude. The ring halves 6 and 7 are pushed behind the heads 10 and 11 and secured in the housing 5 with screws 12. Hold the two ring halves 6 and 7 the collar 2 in the axial direction on the housing 5.

Sollen größere axiale Kräfte aufgenommen werden, so können Metallstücke 13 in den Bund 14 (Abb. 3 und 4) eingeformt sein. Der Raum, den das elastische Material zwischen den Metallstücken 13 im Bund 14 einnimmt, ist so groß, daß er eine Ausdehnung des Bundes 14 bzw. der Buchse in radialer Richtung nur geringfügig erschwert, also ohne weiteres das Überschieben der Buchse gestattet, bis der Bund in die entsprechende Nut der Ritzelwelle eingreift. Andererseits verstärken die Metallstücke 13 den Bund 14 gegen axial wirksame Kräfte so und greifen so weit in die Nut 3 der Lenkritzelwelle 4 ein, daß eine axiale Verschiebung nicht möglich ist.If larger axial forces are to be absorbed, metal pieces can be used 13 be molded into the collar 14 (Fig. 3 and 4). The space that the elastic material occupies between the metal pieces 13 in the collar 14 is so large that it has an expansion of the collar 14 or the socket in the radial direction is only slightly more difficult, ie The bushing can easily be pushed over until the collar fits into the corresponding Engages groove of the pinion shaft. On the other hand, the metal pieces 13 reinforce the collar 14 against axially effective forces and so far into the groove 3 of the steering pinion shaft 4 that an axial displacement is not possible.

Nach Abb. 5 ist die Lenkritzelwelle 4 mit einem Bund 15 in der Nut 3 an der Lagerbuchse 17 gehalten. Diese ist gegen axiales Verschieben in dem Gehäuses mit einem Bund 16 gesichert und mit einem Bund 18, in dessen Inneren eine versteifende Scheibe 19 angebracht ist. Die Scheibe 19 wird durch einen Sicherungsring 20 gehalten und verhindert ein Austreten von Schmiermittel aus dem Gehäuse, Der Bund 16 nimmt die Axialkraft elastischer auf als der Bund 18, da der Sicherungsring 20 - ähnlich wie die vorher beschriebenen Metallstücke 13 - den Bund 18 steifer gegen ein axiales Verschieben macht.According to Fig. 5, the steering pinion shaft 4 is with a collar 15 in the groove 3 held on the bearing bush 17. This is against axial displacement in the housing secured with a collar 16 and with a collar 18, inside a stiffening Washer 19 is attached. The disk 19 is held by a locking ring 20 and prevents leakage of lubricant from the housing, the collar 16 takes the axial force is more elastic than the collar 18, since the retaining ring 20 - similar like the metal pieces 13 previously described - the collar 18 more rigidly against an axial one Moving makes.

In Abb. 6 ist die Buchse 21 konisch ausgeführt und greift mit dem Bund 22 in die Nut 3 der Lenkritzelwelle 4. Gegen axiales Verschieben wird sie durch eine Scheibe 23 und Stehbolzen 24 mit Muttern 25 gehalten. Durch Zwischenlegen von Scheiben 26 von verschiedener Stärke läßt sich die Vorspannung der Buchse 21 beeinflussen. Das Ende 27 der Lenkritzelwelle ist in einer topfförmigen Buchse 28 mit einer ringförmigen Wulst 29 gelagert. Das Druckstück 30. das die Zahnstange 31 an die Lenkritzelwelle 4 drückt, ist ebenfalls aus elastischem Material, vorzugsweise Polyurethan.In Fig. 6, the socket 21 is conical and engages with the Collar 22 in the groove 3 of the steering pinion shaft 4. Against axial displacement, it is through a washer 23 and stud bolts 24 with nuts 25 held. By interposing Discs 26 of different thickness can be used to influence the pretensioning of the bushing 21. The end 27 of the steering pinion shaft is in a cup-shaped bushing 28 with an annular one Bead 29 mounted. The pressure piece 30. that the rack 31 to the steering pinion shaft 4 pushes is also made of elastic material, preferably polyurethane.

In der Ausführung nach Abb. 7 ist der Bund 32 mit einem eine Hälfte 33 der Buchse 34 tragenden Schraubring 35 am Gehäuse 5 gehalten. Der Schraubring 35 löst so zwei Aufgaben, indem er einerseits den Bund 32 im Gehäuse 5 gegen axiales Verschieben sichert und zweitens die Hälfte 33 der Buchse 34 trägt, Die Hälfte 33 läuft in eine Dichtlippe 36 aus.In the embodiment according to Fig. 7, the collar 32 is one half 33 of the socket 34 bearing screw ring 35 is held on the housing 5. The screw ring 35 thus solves two tasks by, on the one hand, the collar 32 in the housing 5 against the axial Moving secures and, secondly, the half 33 of the bushing 34 carries, the half 33 runs out into a sealing lip 36.

Abb. 8 zeigt eine ähnliche Ausführung wie Abb. 7. nur daß die Buchse 37 in einer breiten Nut 38 der Lenkritzelwelle 4 geführt wird. Auf diese Weise kann die Buchse 37 entsprechend dem von der breiten Nut aufgenommenen elastischen Material in axialer Richtung verschoben werden. Es ist damit einfacher in der Herstellung, Toleranzen einzuhalten, die eine Abstützung der Welle 4 noch durch eine zweite topfförmige Buchse 28 sichern. Auch hier ist es vorteilhaft, zur Abstimmung der Federung der Buchsen ein Druckstück 30 aus Polyurethan zu verwenden.Fig. 8 shows a similar design as Fig. 7. only that the socket 37 is guided in a wide groove 38 of the steering pinion shaft 4. That way you can the bush 37 corresponding to the elastic material received by the wide groove be shifted in the axial direction. This makes it easier to manufacture To adhere to tolerances, a support of the shaft 4 by a second cup-shaped Secure socket 28. Here, too, it is advantageous to coordinate the suspension of the Bushings to use a pressure piece 30 made of polyurethane.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Rack and pinion steering, in particular for motor vehicles, in which an axial displacement of the pinion is provided by one provided on the pinion shaft Groove is prevented, in which a one-piece axial bearing engages on the housing is supported, characterized in that a one-piece, from in known per se Way elastic material existing bearing bush (1) with the collar (2) in a The groove (3) on the steering pinion shaft (4) engages.

2. Rack and pinion steering according to claim 1, characterized characterized in that two ring halves (6 and 7) hold the collar (2) on the housing (5).

3. Rack and pinion steering according to claim 1 or 2, characterized in that the ring halves (6 and 7) on the partial slot of the heads (10 and 11) cast bolts (8 and 9) are recorded.

4. rack and pinion steering according to claim 1, characterized in that that metal pieces (13) are molded into the collar (14).

5. Rack and pinion steering one or more of the preceding claims, characterized by a collar (16) on the bearing bush (17) and a collar (18), inside of which a washer (19) is attached.

6. Rack and pinion steering according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the disc (19) by a known per se Retaining ring (20) is held.

7. Rack and pinion steering according to one or more of the preceding claims, characterized by a conical socket (21).

8th. Rack and pinion steering according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that the end (27) of the steering pinion shaft (4) in a cup-shaped Bush (28) is mounted with an annular bead (29).

9. Rack and pinion steering according to one or more of the preceding claims, characterized in that the pressure piece (30) consists of elastic, sound-absorbing material.

10. Rack and pinion steering according to claim 1, characterized in that the collar (32) with a one half (33) of the socket-bearing screw ring (35) is held on the housing (5).

11. Rack and pinion steering according to one or more of the preceding claims, characterized in that the bush (37) is axially guided in a wide groove (38) of the steering pinion shaft (4). Publications considered: German Auslegeschrift L 19863 II / 63c 47 (published on April 12, 1956); German utility model No. 1708 573; Austrian Patent No. 192 769; British Patent Nos. 766 141, 679 958, 431901.