Hintergrund
der Erfindungbackground
the invention
Die
in dieser Patentanmeldung beschriebene Erfindung bezieht sich im
Allgemeinen auf ein fassförmiges
Ritzel und eine Methode für
dessen Eingriff in eine Zahnstange.The
The invention described in this patent application relates to
Generally to a barrel-shaped
Pinion and a method for
its engagement in a rack.
Ritzel-getriebene
elektrische Lenkgetriebe werden häufig in Kraftfahrzeugen verwendet.
Sowohl Lenkgetriebe mit einem Ritzel als auch solche mit doppelten
Ritzeln werden in Kombination mit einer Zahnstange verwendet. Die
Konstruktionen nach dem heutigen Stand der Technik verwenden zylinderförmige Ritzel
sowohl für
Anordnungen mit einem als auch für
solche mit doppelten Ritzeln.Pinion driven
Electric steering gear are commonly used in motor vehicles.
Both steering gear with a pinion and those with double
Pinions are used in combination with a rack. The
Prior art designs use cylindrical pinions
as well as
Arrangements with one as well
those with double sprockets.
Das
Lenkgetriebe mit doppelten Ritzeln hat ein durch einen elektrischen
Motor angetriebenes Ritzel (das angetriebene Ritzel) und ein zweites
Ritzel, das mittels einer Kupplung und einer Lenksäule mit
dem Lenkrad verbunden ist (das treibende Ritzel). Sowohl die Zähne des
angetriebenen Ritzels als auch die Zähne des antreibenden Ritzels
sind über einen
Eingriff in verschiedenen Positionen entlang der Zahnstange mit
den Zähnen
der Zahnstange verbunden. Das angetriebene Ritzel führt die
Zahnstange und verursacht die axiale Bewegung der Zahnstange. Verschiedene
räumliche
Anordnungen erfordern manchmal die Ausrichtung jedes der beiden
Antriebs-Ritzel in einem Winkel zueinander, um den Umfang der Zahnstange
herum.The
Steering gear with double sprockets has a through an electric
Motor driven pinion (the driven pinion) and a second one
Pinion, which by means of a clutch and a steering column with
the steering wheel is connected (the driving pinion). Both the teeth of the
driven pinion and the teeth of the driving pinion
are about one
Engaging in different positions along the rack with
the teeth
connected to the rack. The driven pinion guides the
Rack and causes the axial movement of the rack. Various
spatial
Arrangements sometimes require the alignment of each
Drive pinion at an angle to each other, around the perimeter of the rack
around.
Die
Toleranz für
diesen Winkel ist teilweise von der Toleranz der Zähne an der
jeweiligen Position der Zahnstange abhängig, die mit den jeweiligen Zähnen jedes
der zwei Ritzel in Eingriff stehen. Zusätzlich ist die Toleranz für diesen
Winkel von den axialen Fertigungs-Toleranzen der Gehäuse für die Ritzel-Türme bzw.
Ventiltürme
abhängig,
die jedes der Ritzel halten. Wenn die Gehäuse für die Ritzel-Türme nicht
gerade gefertigt sind, ändert
sich der Winkel zwischen den Ritzeln. Wenn dies der Fall ist, ändert sich
das Spiel zwischen den Zähnen
der Zahnstange und den Zähnen
jedes der Ritzel innerhalb eines ungeeignet gefertigten Ritzel-Turm-Gehäuses, da
die Mittellinie (die Achse) nicht mehr senkrecht zur Zahnstange
ist. Daher variiert das Spiel während
der Rotation des Ritzels auf Grund der ungleichmäßigen Anordnung entlang der
Zahnstange.The
Tolerance for
This angle is partly due to the tolerance of the teeth on the
depending on the position of the rack, with the respective teeth each
the two pinions are engaged. In addition, the tolerance for this
Angle of the axial manufacturing tolerances of the housing for the pinion towers or
valve towers
dependent,
which hold each of the pinions. If the housing for the pinion towers is not
just made, changes
the angle between the pinions. If this is the case, it changes
the game between the teeth
the rack and the teeth
each of the pinions within an improperly manufactured sprocket tower housing, since
the center line (the axis) is no longer perpendicular to the rack
is. Therefore, the game varies during
the rotation of the pinion due to the uneven arrangement along the
Rack.
Aus
diesem Grund muss der Winkel der zwei Ritzel gegeneinander um den
Umfang der Zahnstange herum sehr genau eingehalten werden, um eine Fehleinstellung
im Ritzel-Zahnstangen-Getriebe-Satz zu vermeiden. Es ist wichtig,
eine sol-che Fehleinstellung zu vermeiden, da dies zu einem nachteiligen
Anwachsen des Drehmoments am Ritzel, zu schlechtem Rücklauf,
verschlechterter Spitze zu Spitze Variation, und Anfälligkeit
für Störgeräusche und
Vibrations-Geräusche wie
Knacken führen kann.Out
For this reason, the angle of the two pinions against each other around the
The circumference of the rack around be kept very close to a misadjustment
in the rack and pinion gear set to avoid. It is important,
to avoid such a misadjustment, as this is a disadvantageous
Increase of the torque at the pinion, to poor return,
deteriorated peak to peak variation, and susceptibility
for noise and
Vibration noises like
Cracking can lead.
Die
derzeit gebräuchlichen
Herstellungsprozesse für
das Zahn-System einer Zahnstange sind Räumen, Schleifen und Formen.
Nach diesen Prozessen wird ein Wärmebehandlungs-Prozess
vorgenommen, um die Zähne
zu härten,
und manchmal auch, um die Zahnstange selbst zu härten. Die Spannung während der
Wärmebehandlung
erzeugt oft eine Torsions-Spannung und ein Verbiegen der Zahnstange.
Nach dem Prozess der Wärme-Behandlung
durchläuft
die Zahnstan-ge einen Richt-Prozess, um die Verdrehung und Verbiegung zu
beheben.The
currently in use
Manufacturing processes for
The tooth system of a rack are spaces, loops and shapes.
After these processes becomes a heat treatment process
made to the teeth
to harden,
and sometimes to harden the rack itself. The tension during the
heat treatment
often creates a torsional stress and a bending of the rack.
After the process of heat treatment
goes through
the rack is a straightening process to prevent twisting and bending
remedy.
An
einer Zahnstange mit lediglich einem Bereich für ein Zahn-System sind die
oben genannten Herstellungsprozesse praktikabel, ohne dass sie außergewöhnliche
Maßnahmen
oder Kosten erforderlich machen. Allerdings müssen bei einer Zahnstange mit
zwei Bereichen für
Zahn-Systeme, und im Besonderen bei einer Zahnstange mit zwei Bereichen für Zahn-Systeme,
die in einem Winkel zueinander um den Umfang der Zahnstange herum
angeordnet sind und die außerdem
manchmal verschiedene Zahnsteigungen besitzen, die Herstellungsprozesse ex trem
genau sein. Um diese Genauigkeit während der Herstellung der Ritzel
und der Zahnstange einzuhalten, sind enge Toleranz-Bereiche erforderlich. Dies
erfordert die Verwendung von kostspieligen, zeitaufwendigen, mit
hohen personellen Aufwendungen verbundenen Herstellungsprozessen
und Mess-Einrichtungen von hoher Qualität.At
a rack with only one area for a dental system are the
above-mentioned manufacturing processes workable without them being extraordinary
activities
or costs are required. However, having a rack with
two areas for
Tooth systems, and in particular a rack with two areas for dental systems,
at an angle to each other around the circumference of the rack around
are arranged and the moreover
sometimes have different pitches, the manufacturing processes ex trem
to be precise. To this accuracy during the production of the pinion
and to maintain the rack, narrow tolerance ranges are required. This
requires the use of costly, time-consuming, with
high personnel expenses associated with manufacturing processes
and measuring facilities of high quality.
Eine
neue Konstruktion für
Ritzel ist deswegen anzustreben. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ritzel
und ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, das eine größere Bandbreite
von Ungenauigkeit zwischen der Zahnstange und dem Ritzel-Getriebesatz
erlaubt, um die Notwendigkeit von kostspieligen Herstellungsprozessen
mit hoher Präzision
zu vermeiden.A
new construction for
Pinion is therefore to strive for. The object of the invention is a pinion
and to provide a method of making it that has a wider bandwidth
of inaccuracy between the rack and the pinion gear set
allowed to eliminate the need for costly manufacturing processes
with high precision
to avoid.
Kurze Zusammenfassung
der ErfindungShort Summary
the invention
Es
ist im Allgemeinen der Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein
fassförmiges
Ritzel zur Verfügung
zu stellen und eine Methode für
seinen Eingriff in eine Zahnstange.It
is generally the subject of the present invention
barrel-shaped
Pinion available
to ask and a method for
his intervention in a rack.
In
einem Aspekt stellt die Erfindung ein Ritzel dar, das eine im Allgemeinen
fassförmige,
mit Zähnen
versehene äußere Oberfläche hat,
die sich axial entlang eines Teils des Ritzels erstreckt. Die mit
Zähnen
versehene äußere Oberfläche hat
erste und zweite Enden und einen mittleren Abschnitt. Der Durchmesser
des mittleren Abschnitts ist größer als der
Durchmesser des ersten Endes und größer als der Durchmesser des
zweiten Endes.In one aspect, the invention is a pinion having a generally barrel-shaped, toothed outer surface that extends axially along a portion of the pinion. The toothed outer surface has first and second ends and a central portion. The diameter of the middle section is larger than the diameter of the first end and larger than the diameter of the second end.
In
einem anderen Aspekt bietet diese Erfindung ein System bestehend
aus einer Zahnstange und einem Satz von doppelten Ritzeln. Das System enthält ein erstes
angetriebenes Ritzel, das durch einen elektrischen Motor angetrieben
wird, und ein zweites antreibendes Ritzel, das mit dem Lenkrad und
der Zahnstange ver-bunden ist. Das erste angetriebene Ritzel hat
eine mit Zähnen
versehene äußere Oberfläche. Das
zweite antreibende Ritzel hat eine im Allgemeinen fassförmige, mit
Zähnen
versehene äußere Oberfläche, die
sich axial entlang eines Teils des zweiten antreibenden Ritzels
erstreckt. Die Zahnstange hat eine mit Zähnen ver-sehene äußere Oberfläche. Die
Zähne des
ersten angetriebenen Ritzels greifen in die Zähne der Zahnstange an einer ersten
Position und die Zähne des
zweiten antreibenden Ritzels greifen in die Zähne der Zahnstangen an einer
zweiten Posi-tion ein.In
In another aspect, this invention provides a system
from a rack and a set of double pinions. The system contains a first
driven pinion driven by an electric motor
is, and a second driving pinion, with the steering wheel and
the rack is connected. The first driven pinion has
one with teeth
provided outer surface. The
second driving pinion has a generally barrel-shaped, with
tooth
provided outer surface, the
axially along a portion of the second driving pinion
extends. The rack has a toothed outer surface. The
Teeth of the
first driven pinion engage the teeth of the rack at a first
Position and the teeth of the
second driving pinion engage in the teeth of the racks on one
second position.
In
einem weiteren Aspekt dieser Erfindung wird eine Methode vorgestellt,
um ein Ritzel mit einer Zahnstange in Eingriff zu bringen. Die Methode
weist die folgende Schritte auf: zuerst wird ein erstes Ritzel mit
einer allgemein fassförmigen,
mit Zähnen
versehene äußeren Oberfläche, mit
einem ersten und einem zweiten Ende und einem mittleren Abschnitt
bereitgestellt. Der Durchmesser des mittleren Abschnitts ist größer als
der Durchmesser des ersten Endes und größer als der Durchmesser des
zweiten Endes. Als Nächstes
wird eine Zahnstange mit einer mit Zähnen versehenen äußeren Oberfläche bereitgestellt.
Abschließend
wird die mit Zähnen
versehene, allgemein fassförmige äußere Oberfläche des ersten
Ritzels in Eingriff mit der mit Zähnen versehenen äußeren Oberfläche der
Zahnstange an einer ersten Position gebracht.In
In another aspect of this invention, a method is presented
to engage a pinion with a rack. The method
has the following steps: first, a first pinion with
a generally barrel-shaped,
with teeth
provided outer surface, with
a first and a second end and a middle section
provided. The diameter of the middle section is larger than
the diameter of the first end and greater than the diameter of the
second end. Next
a rack is provided with a toothed outer surface.
Finally
will those with teeth
provided, generally barrel-shaped outer surface of the first
Pinion engaged with the toothed outer surface of the
Rack brought to a first position.
Die
vorliegende Erfindung ist zusammen mit weiteren Merkmalen und Vorteilen
dieser Erfindung am besten zu verstehen durch Bezug auf die folgende
detaillierte Beschreibung, die in Verbindung mit der begleitenden
Zeichnung zu sehen ist.The
The present invention is along with other features and advantages
of this invention best understood by reference to the following
detailed description, in conjunction with the accompanying
Drawing can be seen.
Kurze
Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten verschiedenen Ansichten
Erfindung, in der Zeichnung zeigenshort
Description of the various views shown in the drawing
Invention, show in the drawing
1:
eine Ansicht von vorn für
ein einzelnes, zylindrisches Ritzel nach dem gegenwärtigen Stand
der Technik; 1 FIG. 4 is a front view of a single prior art cylindrical pinion; FIG.
2:
eine perspektivische Ansicht für
ein System mit doppeltem zylindrischem Ritzel und einer Zahnstange
nach dem gegenwärtigen
Stand der Technik, worin die doppelten Ritzel parallel zueinander
ausgerichtet sind auf dem Umfang der Zahnstange mit einem Installations-Winkel
von null Grad, gemessen in Richtung P-P, die senkrecht zur Zahnstan-ge
verläuft; 2 Figure 4 is a perspective view of a prior art double cylindrical pinion rack and rack system in which the double pinions are aligned parallel to each other on the circumference of the rack with a zero degree installation angle, measured in the direction of PP, perpendicular to Zahnstan-ge runs;
2A:
eine Ansicht des Ritzels 34, das in 2 gezeigt
ist, von vorn (Stand der Technik); 2A : a view of the pinion 34 , this in 2 is shown from the front (prior art);
2B:
eine Ansicht des Ritzels 30, das in 2 gezeigt
ist, von vorn (Stand der Technik); 2 B : a view of the pinion 30 , this in 2 is shown from the front (prior art);
3:
eine perspektivische Ansicht eines Systems mit doppelten zylindrischen
Ritzeln und einer Zahnstange nach dem heutigen Stand der Technik,
worin die doppelten Ritzel in einem Winkel zueinander auf dem Umfang
der Zahnstange ausgerichtet sind; 3 a perspective view of a system with double cylindrical pinions and a rack according to the prior art, wherein the double pinions are aligned at an angle to each other on the circumference of the rack;
3A:
eine Ansicht des Ritzels 86, das in 3 gezeigt
ist, von vorn (Stand der Technik); 3A : a view of the pinion 86 , this in 3 is shown from the front (prior art);
3B:
eine Ansicht des Ritzels 82, das in 3 gezeigt
ist, von vorn (Stand der Technik); 3B : a view of the pinion 82 , this in 3 is shown from the front (prior art);
4:
eine perspektivische Ansicht eines zylindrischen Ritzels nach dem
heutigen Stand der Technik, das in einem Winkel zur Zahnstange ausgerichtet
ist; 4 FIG. 3 is a perspective view of a prior art cylindrical pinion oriented at an angle to the rack; FIG.
4A:
eine Schnitt-Ansicht entlang der Linie F-F in 4 (Stand
der Technik); 4A : a sectional view along the line FF in 4 (State of the art);
4B:
eine vergrößerte Ansicht
des Ausschnitts, der im Kreis V in 4A gezeigt
ist (Stand der Technik); 4B : an enlarged view of the section in the circle V in 4A is shown (prior art);
4C:
eine Schnitt-Ansicht entlang der Linie G-G in 4 (Stand
der Technik); 4C : a sectional view along the line GG in 4 (State of the art);
4D:
eine vergrößerte Ansicht
des Ausschnitts, der im Kreis T in 4C gezeigt
ist (Stand der Technik); 4D : an enlarged view of the section in the circle T in 4C is shown (prior art);
5:
eine frontale Ansicht einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung für
ein einzelnes fassförmiges
Ritzel; 5 Fig. 3 is a frontal view of an embodiment of the present invention for a single barrel-shaped pinion;
6:
eine perspektivische Ansicht einer Ausführung der vorliegenden Erfindung
für ein
System mit einer Zahnstange und einer doppelten Anordnung von fassförmig gestalteten
Ritzeln, wobei die doppelten Ritzel parallel zueinander angeordnet sind; 6 Fig. 3 is a perspective view of an embodiment of the present invention for a system having a rack and a double array of barrel-shaped pinions with the double pinions arranged in parallel;
6A:
eine Ansicht des Ritzels 190, das in 6 gezeigt
ist, von vorn; 6A : a view of the pinion 190 , this in 6 shown from the front;
6B:
eine Ansicht des Ritzels 194, das in 6 gezeigt
ist, von vorn; 6B : a view of the pinion 194 , this in 6 shown from the front;
7:
eine perspektivische Ansicht einer Ausführung der vorliegenden Erfindung
für ein
System mit einer Zahnstange und doppelten fassförmig gestalteten Ritzeln, worin
die doppelten Ritzel in einem Winkel zueinander angeordnet sind; 7 FIG. 3 is a perspective view of an embodiment of the present invention for a system. FIG tem with a rack and double barrel-shaped pinions, wherein the double pinions are arranged at an angle to each other;
7A:
eine Ansicht des Ritzels 246, das in 7 gezeigt
ist, von vorn; 7A : a view of the pinion 246 , this in 7 shown from the front;
7B:
eine Ansicht des Ritzels 242, das in 7 gezeigt
ist, von vorn; 7B : a view of the pinion 242 , this in 7 shown from the front;
8:
eine perspektivische Ansicht einer Ausführung der vorliegenden Erfindung
für ein
fassförmiges
Ritzel, das in einem Winkel zur Zahnstange angeordnet ist; 8th Fig. 3 is a perspective view of an embodiment of the present invention for a barrel-shaped pinion disposed at an angle to the rack;
8A:
eine Schnitt-Ansicht entlang der Linie J-J in 8,
wenn die Zahnstange in einer ersten Position ist, in der sie null
Grad um ihre zentrale Achse gedreht ist; 8A : a sectional view along the line JJ in 8th when the rack is in a first position, in which it is rotated zero degrees about its central axis;
8B:
eine vergrößerte Ansicht
des Ausschnitts, der im Kreis R in 8A gezeigt
ist; 8B : an enlarged view of the section in the circle R in 8A is shown;
8C:
eine Schnitt-Ansicht entlang der Linie K-K in 8,
wenn die Zahnstange sich in einer zweiten Position befindet, wo
sie ein Grad um ihre zentrale Achse gedreht ist; 8C : a sectional view along the line KK in 8th when the rack is in a second position where it is rotated a degree about its central axis;
8D:
eine vergrößerte Ansicht
des Ausschnitts, der in Kreis S in 8C gezeigt
ist; 8D : an enlarged view of the clipping in circle S in 8C is shown;
9:
eine perspektivische Ansicht einer Zahnstangen-Konstruktion mit
D-förmiger Gestalt, die
eine Ausführung
der vorliegenden Erfindung verwendet; 9 Fig. 3 is a perspective view of a rack construction of D-shaped configuration employing an embodiment of the present invention;
10:
eine perspektivische Ansicht einer Zahnstangen-Konstruktion mit
Y-förmiger Gestalt, die
eine Ausführung
der vorliegenden Erfindung verwendet; 10 Fig. 3 is a perspective view of a rack-and-pinion structure having a Y-shaped configuration employing an embodiment of the present invention;
10A: eine andere perspektivische Ansicht der Ausführung, die
in 10 gezeigt ist; und 10A : another perspective view of the design that is in 10 is shown; and
11:
ein Flussdiagramm, das eine exemplarische Methode entsprechend der
vorliegenden Erfindung darstellt. 11 3 is a flow chart illustrating an exemplary method according to the present invention.
Detaillierte
Beschreibung der Erfindungdetailed
Description of the invention
1 bis 4 zeigen
verschiedene Konstruktionen für
Systeme bestehend aus zylindrischen Ritzeln und einer Zahnstange
nach dem heutigen Stand der Technik. Wie in 1a gezeigt,
hat das zylindrisches Ritzel 10 eine allgemein zylindrisch
gestaltete äußere Oberfläche 14,
die sich axial entlang des Ritzel 10 erstreckt. Die äußere Oberfläche 14 besitzt
Zähne 18,
die sich in einer schraubenförmigen Anordnung
auf dem Umfang 22 befinden. Der Schrauben-Winkel h kann
sich zwischen null Grad und 45 Grad bewegen, gemessen von der zentralen Achse
C-C des Ritzels 10. 1 to 4 show various constructions for systems consisting of cylindrical pinions and a rack according to the current state of the art. As in 1a shown has the cylindrical pinion 10 a generally cylindrical outer surface 14 that extends axially along the pinion 10 extends. The outer surface 14 has teeth 18 , which is in a helical arrangement on the circumference 22 are located. The helix angle h can be between zero degrees and 45 degrees as measured from the central axis CC of the pinion 10 ,
Die 2, 2A und 2B zeigen
ein Zahnstangen-Ritzel-System 26 mit doppelten zylindrischen
Ritzeln, das ein erstes, zylindrisches, antreibendes Ritzel 30 aufweist,
das mit dem Lenkrad (nicht gezeigt) verbunden ist, und ein zweites,
zylindrisches, angetriebenes Ritzel 34 hat, das mit Hilfe
eines elektrischen Motors (nicht gezeigt) angetrieben wird. Die
zwei Ritzel 30 und 34 sind parallel zueinander
auf dem Umfang der Zahnstange 58 in einem Installations-Winkel
von null Grad angeordnet, gemessen von der Linie P-P, die senkrecht
zur Zahnstange 58 verläuft.
Das erste, zylindrische, antreibende Ritzel 30 weist eine
ganz allgemein zylindrisch geformte äußere Oberfläche 36 auf, die axial
entlang des antreibenden Ritzels 30 verläuft. Die äußere Oberfläche 36 besitzt
Zähne 38,
die sich entlang seines Umfangs 42 erstrecken. Die Zähne 38 sind
in einem Schrauben- Winkel
h, der von null Grad bis 45 Grad reichen kann, gemessen von der
zentralen Achse des Ritzels 30, angeordnet. In ähnlicher
Weise hat das zweite, zylindrische, angetriebene Ritzel 34 eine
ganz allgemein zylindrisch geformte äußere Oberfläche 46, die sich axial
entlang des angetriebenen Ritzels 34 erstreckt. Die äußere Oberfläche 46 hat
Zähne 50,
die sich entlang des Umfangs 54 erstrecken. Die Zähne 50 sind
in einem Schrauben-Winkel h angeordnet, der von null Grad bis 45
Grad reichen kann, gemessen von der zentralen Achse des Ritzels 34.
Die längs
gestreckte Zahnstange 58 hat eine erste und eine zweite äußere Oberfläche 62 und 64,
die sich axial entlang der Zahnstange 58 erstrecken. Die
erste und die zweite äußere Oberfläche 62 und 64 der Zahnstange 58 haben
jeweils, Zähne 66 und 68,
die axial entlang der Zahnstange 58 verlaufend angeordnet
sind. Die Zähne 66 und 68 der
ersten und der zweiten äußeren Oberfläche 62 und 64 können in dieser
Ausführung
verschiedene Umfangs-Verhältnisse
von Zahn zur Zahnstange aufweisen. Die Zähne 38 des ersten,
zylindrischen, antreibenden Ritzels 30 greifen in die Zähne 66 der
ersten äußeren Oberfläche 62 der
Zahnstange 58 an einer ersten Position 70 ein.
Die Zähne 50 des
zweiten zylindrischen angetriebenen Ritzels 34 kämmen mit
den Zähnen 68 der zweiten äußeren Oberfläche 64 der
Zahnstange 58 an einer zweiten Position 74.The 2 . 2A and 2 B show a rack and pinion system 26 with double cylindrical pinions, which is a first, cylindrical, driving pinion 30 which is connected to the steering wheel (not shown), and a second, cylindrical, driven pinion 34 has, which is driven by means of an electric motor (not shown). The two pinions 30 and 34 are parallel to each other on the circumference of the rack 58 arranged at an installation angle of zero degrees, measured from the line PP, which is perpendicular to the rack 58 runs. The first, cylindrical, driving pinion 30 has a generally cylindrical shaped outer surface 36 on the axially along the driving pinion 30 runs. The outer surface 36 has teeth 38 that stretch along its circumference 42 extend. The teeth 38 are at a helix angle h, which can range from zero degrees to 45 degrees, measured from the central axis of the pinion 30 arranged. Similarly, the second, cylindrical, driven pinion has 34 a generally cylindrical outer surface 46 extending axially along the driven pinion 34 extends. The outer surface 46 has teeth 50 that stretch along the circumference 54 extend. The teeth 50 are arranged at a helix angle h, which can range from zero degrees to 45 degrees measured from the central axis of the pinion 34 , The elongated rack 58 has a first and a second outer surface 62 and 64 extending axially along the rack 58 extend. The first and second outer surfaces 62 and 64 the rack 58 each have, teeth 66 and 68 that is axially along the rack 58 are arranged running. The teeth 66 and 68 the first and second outer surfaces 62 and 64 may in this embodiment have different circumferential ratios of tooth to rack. The teeth 38 the first, cylindrical, driving pinion 30 grab the teeth 66 the first outer surface 62 the rack 58 at a first position 70 one. The teeth 50 of the second cylindrical driven pinion 34 comb with your teeth 68 the second outer surface 64 the rack 58 at a second position 74 ,
Die 3, 3A und 3B sind
identisch zu den 2, 2A und 2B mit
der Ausnahme, dass sie ein System 78 mit zweifachen zylindrischen
Ritzeln und einer Zahnstange zeigen, die ein erstes zylindrisches
antreibendes Ritzel 82 besitzen, das sich in einem Winkel
von Grad bezogen auf das zweite zylindrische angetriebene Ritzel 86 auf dem
Umfang der Zahnstange 90 befindet. Der Winkel von ⎕ Grad
erfordert eine noch engere Toleranz als in 2 und zwar
an den ersten und zweiten Positionen 94 und 98,
wo die Zähne 102 des
ersten, zylindrischen, antreibenden Ritzels 82 und die
Zähne 106 des
zweiten, zylindrischen, angetriebenen Ritzels 86 in die
Zähne 110 und 112 der
Zahnstange 90 eingreifen. Die Zähne 110 und 112 an
den ersten und zweiten Positionen 94 und 98 müssen in
zwei Schritten hergestellt werden. Die Winkel-Toleranzen in diesen ersten
und zweiten Positionen 94 und 98 müssen extrem
eng sein, um eine negative Auswirkung auf die Leistung der Lenkung
zu vermeiden. Weiterhin ist der Toleranz-Bereich noch weiter durch zusätzliche
Beschränkung
der Toleranz eingeengt, die durch die Installation der Gehäuse-Türme (nicht
gezeigt) gegeben ist, die die Ritzel 82 und 86 halten.
Diese Anforderungen an die Toleranz erfordern eine komplexe und
teure Fertigung bei der Herstellung der Zahnstangen 90.The 3 . 3A and 3B are identical to the 2 . 2A and 2 B with the exception that they are a system 78 with double cylindrical pinions and a rack showing a first cylindrical driving pinion 82 which is at an angle of degrees with respect to the second cylindrical driven pinion 86 on the circumference of the rack 90 located. The angle of ⎕ degrees requires an even tighter tolerance than in 2 at the first and second positions 94 and 98 where the teeth are 102 the first, cylind driven, driving pinion 82 and the teeth 106 the second, cylindrical, driven pinion 86 in the teeth 110 and 112 the rack 90 intervention. The teeth 110 and 112 at the first and second positions 94 and 98 have to be made in two steps. The angular tolerances in these first and second positions 94 and 98 must be extremely tight to avoid a negative impact on the performance of the steering. Furthermore, the tolerance range is even further limited by additional tolerance constraints imposed by the installation of the housing towers (not shown) that support the pinions 82 and 86 hold. These tolerance requirements require complex and expensive manufacture of the racks 90 ,
4 zeigt
ein zylindrisches Ritzel 114, das in einem Installations-Winkel
i auf dem Umfang der Zahnstange 118 angeordnet ist. Das
Ritzel 114 besitzt Zähne 126 mit
einem Schrauben-Winkel h, der sich von null Grad bis 45 Grad bezogen
auf die Achse C-C des Ritzels bewegt. 4A zeigt
eine querschnittliche Ansicht F-F des Eingriffs der Zähne 122 der
Zahnstange 118 in die Zähne 126 des
Ritzels 114, wenn die Zahnstange 118 sich in einer
Position befindet, die um null Grad um ihre zentrale Achse RC gedreht
ist. 4B zeigt den Abstand 128 zwischen den
Zähnen 122 der
Zahnstange 118 und den Zähnen 126 des Ritzels 114 in
der ersten Position, die im Kreis V der querschnittlichen Ansicht
F-F gezeigt ist. 14. zeigt eine querschnittliche
Ansicht G-G des Eingriffs der Zähne 122 der
Zahnstange 118 in die Zähne 126 des
Ritzels 114, wenn die Zahnstange 118 um ein Grad
um ihre zentrale Achse RC gedreht ist. 4D zeigt
den Abstand 130 zwischen den Zähnen 122 der Zahnstange 118 und
den Zähnen 126 des
Ritzels 114 in der querschnittlichen Ansicht G-G, die im
Kreis T gezeigt ist, wenn die Zahnstange um ein Grad um ihre zentrale
Achse RC gedreht ist. 4 shows a cylindrical pinion 114 at an installation angle i on the perimeter of the rack 118 is arranged. The pinion 114 has teeth 126 with a helix angle h moving from zero degrees to 45 degrees with respect to the axis CC of the pinion. 4A shows a cross-sectional view FF of the engagement of the teeth 122 the rack 118 in the teeth 126 of the pinion 114 if the rack 118 is in a position rotated by zero degrees about its central axis RC. 4B shows the distance 128 between the teeth 122 the rack 118 and the teeth 126 of the pinion 114 in the first position, which is shown in the circle V of the cross-sectional view FF. 14 , shows a cross-sectional view GG of the engagement of the teeth 122 the rack 118 in the teeth 126 of the pinion 114 if the rack 118 rotated by one degree about its central axis RC. 4D shows the distance 130 between the teeth 122 the rack 118 and the teeth 126 of the pinion 114 in the cross-sectional view GG shown in circle T when the rack is rotated by one degree about its central axis RC.
Um
die Toleranz des Winkels zwischen den doppelten Ritzeln um den Umfang
der Zahnstange herum zu bestimmen, muss die Toleranz jedes der Ritzel-Turm-Gehäuse und
die Toleranzen der Zähne der
Zahnstange in jeder eingreifenden Position approximiert und kombiniert
werden. Um die Summe dieser Toleranzen zu simulieren, wird der Abstand zwischen
den Zähnen
der Zahnstange und den Zähnen
des Ritzels bestimmt, wenn die Zahnstange um ein Grad um ihre zentrale
Achse herum gedreht ist. Die Rotation der Zahnstange um ihre zentrale
Achse RC simuliert die Fertigungs-Toleranzen für die mit Zähnen versehenen Positionen
auf dem Umfang der Zahnstange. Die Testergebnisse zeigen, dass der Abstand 128 (das
Spiel) zwischen den Zähnen 122 der
Zahnstange 118 und den Zähnen 126 der Zahnstange 114 an
der ersten Position, wenn die Zahnstange um null Grad um ihre zentrale
Achse gedreht ist, typischerweise zwei oder dreimal größer ist
als das Spiel 130 zwischen den Zähnen 122 der Zahnstange 118 und
den Zähnen 126 des
Ritzels 114, wenn die Zahnstange um ein Grad um ihre zentrale Achse
C gedreht ist.In order to determine the tolerance of the angle between the double pinions around the circumference of the rack, the tolerance of each of the pinion tower housings and the tolerances of the teeth of the rack must be approximated and combined in each engaging position. To simulate the sum of these tolerances, the distance between the teeth of the rack and the teeth of the pinion is determined when the rack is rotated one degree about its central axis. The rotation of the rack about its central axis RC simulates the manufacturing tolerances for the toothed positions on the periphery of the rack. The test results show that the distance 128 (the game) between the teeth 122 the rack 118 and the teeth 126 the rack 114 at the first position, when the rack is rotated about zero degrees about its central axis, typically two or three times greater than the clearance 130 between the teeth 122 the rack 118 and the teeth 126 of the pinion 114 when the rack is rotated by one degree about its central axis C.
Die
Abnahme des Spiels, wenn die Zahnstange 118 um ihre zentrale
Achse 10 gedreht wird, wird dadurch verursacht, dass die
Zähne 122 der Zahnstange 118 sich
näher an
die Zähne 126 des
Ritzels 114 heran bewegen, und zwar wegen der zylindrischen
Form der äußeren Oberfläche des
Ritzels 134 und der ungleichmäßigen Ausrichtung der Zähne 122 der
Zahnstange 118 auf die zentrale Achse des Ritzels 114.
Dies geschieht, weil die äußere Oberfläche 134 des
Ritzels eine zylindrische Form hat, und dadurch die Zähne 126 des
Ritzels 114 in einer konstanten Position hält, obwohl
die Zähne 122 der Zahnstange 118 dazu
gezwungen werden, sich näher
an die Zähne 126 des
Ritzels 114 heran zu bewegen, und zwar wegen der Rotation
der Zahnstange 118 und der ungleichmäßigen Ausrichtung.The decrease of the game when the rack 118 around its central axis 10 being turned is caused by the fact that the teeth 122 the rack 118 get closer to your teeth 126 of the pinion 114 move because of the cylindrical shape of the outer surface of the pinion 134 and the uneven alignment of the teeth 122 the rack 118 on the central axis of the pinion 114 , This happens because of the outer surface 134 of the pinion has a cylindrical shape, and thereby the teeth 126 of the pinion 114 keeps in a constant position, though the teeth 122 the rack 118 be forced to get closer to the teeth 126 of the pinion 114 to move up, because of the rotation of the rack 118 and the uneven orientation.
Auf
einer Zahnstange mit zwei Bereichen von Zahn-Systemen, die mit zwei
Ritzeln in Eingriff stehen, erfordert eine Verringerung des Spiels
auf Grund der Rotation der Zahnstange, dass die Fertigungsprozesse
sehr genau ausgeführt
werden, um die Toleranzen innerhalb des erforderlichen Bereichs zu
halten. Einen weiteren Einfluss auf das Spiel hat ein Effekt, der
als "Zahnstangen-
Rollen" bezeichnet wird,
und der durch den Eingriff eines Ritzels mit schraubenförmiger Form
in eine Zahnstange verursacht wird. Beim Zahnstangen-Rollen dreht
sich die Zahnstange während
der axialen Bewegung der Zahnstange leicht um ihre zentrale Achse,
und zwar wegen fehlender Führung
der Zahnstange. Dies geschieht auf Grund von Fertigungs-Toleranzen
und Verformung auf Grund der Wärmebehandlung.
Die Resultate davon sind unterschiedliche Druck-Winkel, unterschiedliche
Schrauben-Winkel und unterschiedliche Durchmesser der Zahnstange
und der Ritzel. Der Effekt kann in elektrischen Systemen mit einzelnen
und doppelten Ritzeln, elektrischen hydraulischen Systemen, hydraulischen
Systemen und auch den manuellen Lenkgetrieben entstehen. Weiterhin ist
in einem System mit zwei Ritzeln der Toleranz-Bereich auch noch
durch die möglichen
Variationen in der gewünschten
Position der Zähne
der Zahnstange in der ersten und der zweiten Position verändert. Dies ist
auf Grund der Fertigungs-Toleranzen
gegeben, die durch die Genauigkeit des Einspannens während der
Herstellung der Zahnstange entstehen. Es führt dazu, dass zeitaufwändige, komplizierte
und teure Herstellungsprozesse erforderlich sind.On
a rack with two areas of dental systems, with two
Pinion engaged, requires a reduction of the game
due to the rotation of the rack that the manufacturing processes
executed very precisely
to be within tolerances within the required range
hold. Another effect on the game has an effect that
as "rack and pinion
Rolls "is called,
and by the engagement of a pinion with a helical shape
is caused in a rack. When rack rolls rolling
the rack while
the axial movement of the rack slightly about its central axis,
because of lack of leadership
the rack. This happens due to manufacturing tolerances
and deformation due to the heat treatment.
The results of this are different pressure angles, different
Screw angle and different diameter of the rack
and the pinion. The effect can be in electrical systems with individual
and double pinions, electric hydraulic systems, hydraulic
Systems and also the manual steering gears arise. Furthermore is
in a system with two pinions the tolerance range also still
through the possible
Variations in the desired
Position of the teeth
the rack changed in the first and second position. This is
due to manufacturing tolerances
given by the accuracy of clamping during the
Production of the rack arise. It leads to time-consuming, complicated
and expensive manufacturing processes are required.
Die
vorliegende Erfindung stellt ein allgemein fassförmiges Ritzel vor. Dieses hebt
das Problem des Spiels auf, das in zylinderförmigen Ritzeln nach dem gegenwärtigen Stand
der Technik gegeben ist. Ein allgemein fassförmiges Ritzel ist als ein Ritzel
definiert, das eine allgemein gebogene, axial verlaufende, äußere Kontur
bzw. Oberfläche
hat. Ein allgemein fassförmiges
Ritzel ist weiter dadurch defi-niert, dass der Durchmesser des allgemein
fassförmigen
Ritzels im Bereich zwi-schen zwei Enden des Ritzels größer ist
als der Durchmesser an dem jeweiligen Ende des Ritzels.The present invention provides a generally barrel-shaped pinion. This overcomes the problem of backlash inherent in prior art cylindrical pinions. A generally barrel-shaped pinion is considered a Defined pinion, which has a generally curved, axially extending, outer contour or surface. A generally barrel-shaped pinion is further defined by the diameter of the generally barrel-shaped pinion in the region between two ends of the pinion being larger than the diameter at the respective end of the pinion.
5 zeigt
ein allgemein fassförmiges
Ritzel 138. Das fassförmige
bzw. ballige Ritzel 138 hat eine allgemein fassförmige äußere Oberfläche 142,
die sich axial entlang eines Abschnitts 146 des Ritzels 138 erstreckt.
Die äußere Oberfläche 142 hat
allgemein fassförmige
Zähne 150,
entsprechend oder als Ergänzung
zur Gestalt der äußeren Oberfläche 142, die
in einer ganz allgemein schraubenförmigen Form um ihren Umfang 154 herum
angeordnet sind. Der Schrauben-Winkel h der Zähne 150 kann zwischen null
Grad und 45 Grad, gemessen von der zentra-len Achse des Ritzels
C-C, liegen. Die Zähne 150 und die äußere Oberfläche 142 definieren
Rillen 152, die zwischen jedem Satz von Zähnen 150 verlaufen.
Die äußere Oberfläche 142 besitzt
ein erstes Ende 158, ein zweites Ende 162 und
ei-nen mittleren Teil 166. Der Durchmesser 174 des
mittleren Teils 166 ist größer als sowohl der Durchmesser 178 des
ersten Endes 158 als auch des Durchmes-sers 182 des
zweiten Endes 162. Der Querschnitt 170 der äußeren Oberfläche 142 ähnelt ganz
allgemein der Form eines abgerundeten Fasses, insofern als der Querschnitt 170 im
mittleren Teil 166 am größten ist und kontinuierlich
zu sowohl zum ersten Ende 158 als auch zum zweiten Ende 162 hin
abnimmt. In einigen Ausführungen
können
der Durchmesser 178 des ersten Endes 158 und der
Durchmesser 182 des zweiten Endes 162 identisch
sein. In anderen Ausführun-gen
kann der Durchmesser 178 verschieden sein vom Durchmesser 182. 5 shows a generally barrel-shaped pinion 138 , The barrel-shaped or crowned pinion 138 has a generally barrel-shaped outer surface 142 extending axially along a section 146 of the pinion 138 extends. The outer surface 142 has generally barrel-shaped teeth 150 , corresponding or complementary to the shape of the outer surface 142 in a generally helical shape around its circumference 154 are arranged around. The screw angle h of the teeth 150 can be between zero degrees and 45 degrees measured from the center axis of the pinion CC. The teeth 150 and the outer surface 142 define grooves 152 between each set of teeth 150 run. The outer surface 142 has a first end 158 , a second end 162 and a middle part 166 , The diameter 174 of the middle part 166 is greater than both the diameter 178 the first end 158 as well as the diameter 182 the second end 162 , The cross section 170 the outer surface 142 generally resembles the shape of a rounded barrel, insofar as the cross section 170 in the middle part 166 is greatest and continuous to both the first end 158 as well as to the second end 162 decreases. In some designs, the diameter can be 178 the first end 158 and the diameter 182 the second end 162 be identical. In other embodiments, the diameter may be 178 be different from the diameter 182 ,
Das
allgemein fassförmige
Ritzel 138 wird bevorzugt aus Stahl gefertigt unter Einsatz
einer Anzahl von verschiedenen Prozessen, wie zum Beispiel einem
dreidimensionalen Walzfräse-Prozess,
einem Form-Prozess oder einem Schleif-Prozess.The generally barrel-shaped pinion 138 is preferably made of steel using a number of different processes, such as a three-dimensional milling process, a molding process or a grinding process.
Die 6, 6A und 6B zeigen
ein Zahnstangen-System mit doppelten Ritzeln 186, das ein
allgemein fassförmiges
Ritzel 194 hat. Das Zahnstangen-System mit doppelten Ritzeln 186 weist
ein erstes, allgemein zylinderförmiges,
angetriebenes Ritzel 190, das durch einen elektrischen
Motor (nicht gezeigt) angetrieben wird, und ein zweites allgemein fassförmiges antreibendes
Ritzel 194 auf, das mit dem Lenkrad (nicht gezeigt) verbunden
ist. In dieser Ausführung
sind das erste, all-gemein zylinderförmige, angetriebene Ritzel 190 und
das zweite, allgemein fass-förmige,
antreibende Ritzel 194 parallel zueinander entlang der
Zahnstange 218 angeordnet. In anderen Ausführungen
können
das erste, allgemein zylinderförmige,
angetriebene Ritzel 190 und das zweite, allgemein fassförmige, antreibende
Ritzel 194 in einem Winkel zueinander entlang der Zahnstange 218 orientiert
sein.The 6 . 6A and 6B show a rack system with double pinions 186 , which is a generally barrel-shaped pinion 194 Has. The rack system with double pinions 186 has a first, generally cylindrical, driven pinion 190 driven by an electric motor (not shown) and a second generally barrel-shaped driving pinion 194 which is connected to the steering wheel (not shown). In this embodiment, the first, all-cylindrically shaped, driven pinion 190 and the second, generally barrel-shaped, driving pinion 194 parallel to each other along the rack 218 arranged. In other embodiments, the first, generally cylindrical, driven pinion 190 and the second, generally barrel-shaped, driving pinion 194 at an angle to each other along the rack 218 be oriented.
Das
erste allgemein zylinderförmige
Ritzel 190 hat eine allgemein zylinderförmige äußere Oberfläche 198, die sich
axial entlang des angetriebenen Ritzels 190 er-streckt.
Die äußere Oberfläche 198 besitzt
Zähne 202,
die schraubenförmig
auf dem Umfang 206 angeordnet sind. Das zweite, allgemein fassförmige, antreiben-de
Ritzel 194 weist eine allgemein fassförmige äußere Oberfläche 298 auf, die sich
axial entlang des antreibenden Ritzels 194 erstreckt. Die
Zähne 210 befinden
sich auf der äußeren Oberfläche 208 ganz
allgemein schraubenförmig
auf dem Umfang 214 des Ritzels. Sowohl für die Zähne 202 des
ersten, allgemein zylin-derförmigen
Ritzels 190 und die Zähne 210 des
zweiten, allgemein fassförmigen,
antreibenden Ritzels 194 kann der Schrauben-Winkel h, gemessen
von der Mit-telachse C-C jedes Ritzels, im Bereich von null Grad
bis 45 Grad liegen. Die lang gestreckte Zahnstange 218 weist
erste und zweite äußere Oberflächen 222 und 224 auf,
die sich radial und axial auf der Zahnstange 218 erstrecken.
Die Zähne 226 und 228 sind
dabei axial entlang der ersten und zweiten äußeren Oberfläche 222 und 224 der
Zahnstange 218 angeordnet. Die Zähne 226 und 228 können senkrecht
zur zentralen Achse der Zahnstange oder in einem variierenden, schraubenförmigen Winkel
verlaufen, gemessen von der zentralen Achse aus, oder sie können auch
verschiedene Verhältnisse
von Zahn zu Umfang der Zahnstange aufweisen. Die Zähne 202 des
ersten, zylindrischen, angetriebenen Ritzels 190 sind mit
den Zähnen 226 der
Zahnstange 218 an einer ersten Position 230 im Eingriff.
An einer zweiten Position 234 greifen die Zähne 210 des
zweiten, allgemein fassförmigen,
antreibenden Ritzels 194 zwischen die Zähne 228 der Zahnstange 218 ein.The first generally cylindrical pinion 190 has a generally cylindrical outer surface 198 extending axially along the driven pinion 190 er-stretched. The outer surface 198 has teeth 202 that are helical on the circumference 206 are arranged. The second, generally barrel-shaped, driving-de pinion 194 has a generally barrel-shaped outer surface 298 on, extending axially along the driving pinion 194 extends. The teeth 210 are on the outer surface 208 generally helical on the circumference 214 of the pinion. Both for the teeth 202 the first, generally cylin-shaped pinion 190 and the teeth 210 of the second, generally barrel-shaped, driving pinion 194 For example, the helix angle h, measured from the center axis CC of each pinion, may be in the range of zero degrees to 45 degrees. The elongated rack 218 has first and second outer surfaces 222 and 224 on, extending radially and axially on the rack 218 extend. The teeth 226 and 228 are axially along the first and second outer surfaces 222 and 224 the rack 218 arranged. The teeth 226 and 228 may be perpendicular to the central axis of the rack or at a varying helical angle measured from the central axis, or may also have different tooth to circumference ratios of the rack. The teeth 202 the first, cylindrical, driven pinion 190 are with the teeth 226 the rack 218 at a first position 230 engaged. At a second position 234 grab the teeth 210 of the second, generally barrel-shaped, driving pinion 194 between the teeth 228 the rack 218 one.
Die 7, 7A und 7B zeigen
ein Zahnstangen-System mit doppelten Ritzeln 238, das ein
allgemein fassförmiges
Ritzel 242 hat, das in einem Winkel A' bezüglich
des Umfangs der Zahnstange 250 zu einem zylindrischen angetriebenen
Ritzel 246 angeordnet ist. Der Winkel A' kann variieren. Die Ritzel 242 und 246 können in
verschiedenen Winkeln gegeneinander angeordnet sein oder sie kön nen in ähnlichen
oder in gegenüberliegenden
Richtungen angeordnet sein. Weiterhin können die Ritzel 242 und 246 an
jeder Position entlang des Umfangs der Zahnstange 250 angeordnet
sein. Die Zähne 254 des ersten,
zylindrischen, angetriebenen Ritzels 246 greifen zwischen
die Zähne 258 der
Zahnstange 250 an einer ersten Position 262 ein.
In gleicher Weise greifen an einer zweiten Position 266 die
Zähne 270 des zweiten,
allgemein fassförmigen,
antreibenden Ritzels 242 zwischen die Zähne 260 der Zahnstange 250 ein.
Die Zähne 254 und 270 der
Ritzel 246 und 242 sind in einer allgemein schraubenförmigen Form auf
dem Umfang der Ritzel angeordnet. Sie können verschiedene Schrauben-Winkel
h aufweisen, die von null Grad bis 45 Grad, gemessen von den Achsen
der Ritzel, variieren können.
Die Zähne 258 der Zahnstange 250 an
der ersten Position 262 können einen Winkel zu den Zähnen 260 der
Zahnstange an der zweiten Position 266 aufweisen. Außerdem können sie
verschiedene Verhältnisse
von Abmessungen der Zähne
zu Umfang des Ritzels haben. Schließlich können die ersten und zweiten
Positionen 262 und 266 radial oder axial gegeneinander
versetzt sein.The 7 . 7A and 7B show a rack system with double pinions 238 , which is a generally barrel-shaped pinion 242 has that at an angle A 'with respect to the circumference of the rack 250 to a cylindrical driven pinion 246 is arranged. The angle A 'can vary. The pinions 242 and 246 can be arranged at different angles against each other or they Kings nen arranged in similar or opposite directions. Furthermore, the pinions can 242 and 246 at any position along the circumference of the rack 250 be arranged. The teeth 254 the first, cylindrical, driven pinion 246 grab between the teeth 258 the rack 250 at a first position 262 one. In the same way, grab a second position 266 the teeth 270 of the second, generally barrel-shaped, driving pinion 242 between the teeth 260 the rack 250 one. The teeth 254 and 270 the pinion 246 and 242 are in a generally helical shape arranged on the circumference of the pinion. They can have different helix angles h, which can vary from zero degrees to 45 degrees as measured by the axes of the pinions. The teeth 258 the rack 250 at the first position 262 Can make an angle to the teeth 260 the rack at the second position 266 exhibit. In addition, they may have different ratios of dimensions of the teeth to the circumference of the pinion. Finally, the first and second positions 262 and 266 be offset radially or axially against each other.
Um
das Spiel zwischen den zylindrischen Ritzeln nach dem gegenwärtigen Stand
der Technik und den allgemein fassförmigen Ritzeln der vorliegenden
Erfindung zu vergleichen, zeigt 8 ein allgemein
fassförmiges
Ritzel 274, das in einem Installations-Winkel i zur Zahnstange 278 angeordnet
ist. 8A zeigt einen Querschnitt J-J des Eingriffs der Zähne 282 der
Zahnstange 278 in die Zähne 286 des Ritzel 274,
wenn die Zahnstange 278 in einer ersten Position ist, die
um null Grad um ihre zentrale Achse C gedreht ist. 8B zeigt
das Spiel 290 zwischen den Zähnen 282 der Zahnstange 278 und
den Zähne 286 des
Ritzels 274 in der ersten Position, die im Kreis R in der
Querschnitts-Ansicht J-J dargestellt ist. 8C zeigt
eine querschnittliche Ansicht K-K des Eingriffs der Zähne 282 der
Zahnstange 278 in die Zähne 286 des
Ritzels 274, wenn die Zahnstange 278 um ein Grad
um ihre zentrale Achse C gedreht ist. 8D zeigt
das Spiel 294 zwischen den Zähnen 282 der Zahnstange 278 und
den Zähnen 286 des Ritzels 274 in
der querschnittlichen Ansicht K-K, die im Kreis S gezeigt ist, wenn
die Zahnstange um ein Grad um ihre zentrale Achse C gedreht ist.To compare the play between the prior art cylindrical pinions and the general barrel pinion of the present invention 8th a generally barrel-shaped pinion 274 i at an installation angle i to the rack 278 is arranged. 8A shows a cross section JJ of the engagement of the teeth 282 the rack 278 in the teeth 286 of the pinion 274 if the rack 278 in a first position which is rotated by zero degrees about its central axis C. 8B shows the game 290 between the teeth 282 the rack 278 and the teeth 286 of the pinion 274 in the first position, which is shown in circle R in the cross-sectional view JJ. 8C shows a cross-sectional view KK of the engagement of the teeth 282 the rack 278 in the teeth 286 of the pinion 274 if the rack 278 rotated by one degree about its central axis C. 8D shows the game 294 between the teeth 282 the rack 278 and the teeth 286 of the pinion 274 in the cross-sectional view KK shown in circle S when the rack is rotated by one degree about its central axis C.
Die
Ergebnisse für
das Spiel beim allgemein fassförmigen
Ritzel sind wesentlich verbessert gegenüber den vorher diskutierten
Ergebnissen des Spiels für
die allgemein zylinderförmigen
Ritzel nach dem gegenwärtigen
Stand der Technik. Zum Beispiel hat der Test in einigen Ausführungen
ergeben, dass das Spiel 290 zwi schen den Zähnen 282 der
Zahnstange 278 und den Zähnen 286 des Ritzels 274 in der
ersten Position, wenn die Zahnstange um null Grad um ihre zentrale
Achse C gedreht ist, ganz allgemein identisch ist mit dem Spiel 294 zwischen
den Zähnen 282 der
Zahnstange 278 und den Zähnen 286 des Ritzels 274,
wenn die Zahnstange 278 um ein Grad um ihre zentrale Achse
C gedreht ist. Dies liegt daran, dass die äußere Oberfläche 298 des Ritzels
ganz allgemein fassförmige
Gestalt hat, und dadurch der Querschnitt 302 des Ritzels 274 reduziert ist,
wenn man weiter weg vom mittleren Teil 306 ist, während auf
der anderen Seite die Zähne 282 der Zahnstange 278 in
eine Position mehr zu den Zähnen 286 des
Rit-zels 274 hin bewegt werden, wenn die Zahnstange 278 rotiert.The results for the generally barrel-shaped pinion play are substantially improved over the previously discussed results of the game for the general prior art cylindrical pinions. For example, the test has revealed in some versions that the game 290 between the teeth 282 the rack 278 and the teeth 286 of the pinion 274 in the first position, when the rack is rotated about zero degrees about its central axis C, it is generally identical to the game 294 between the teeth 282 the rack 278 and the teeth 286 of the pinion 274 if the rack 278 rotated by one degree about its central axis C. This is because the outer surface 298 of the pinion generally has barrel-shaped shape, and thereby the cross section 302 of the pinion 274 is reduced, if you further away from the middle part 306 while on the other side the teeth 282 the rack 278 in one position more to the teeth 286 of the Rit-zel 274 to be moved out when the rack 278 rotates.
Die
verbesserten Ergebnisse bezüglich
des Spiels vermeiden die Notwendigkeit für sehr teure Herstellungsprozesse
bei der Herstellung der Zahnstange. Dies ist durch die Verringerung
der bei der Herstellung erforderlichen Genauigkeit gegeben. Kleine
radiale Winkel-Differenzen in den Zähnen zwischen Ritzel und Zahnstange
werden durch das allgemein fassförmige
Ritzel ausgeglichen. Diese radialen Winkel-Differenzen können auf
Grund von kleinen radialen Abweichungen zwischen dem Ritzel und
der Zahnstange, durch geringe radiale Bewegungen der Zahnstange
um ihre zentrale Achse wegen des Eingriffs in das Ritzel oder ungenaue
Fertigung des Ritzels oder der Zahnstange entstehen. Weiterhin gleichen
die verbesserten Ergebnisse für das
Spiel die Effekte des Zahnstangen-Rollens und Varianzen in den beabsichtigten
Positionen der Zähne
auf der Zahnstange in der ersten und der zweiten Position auf Grund
von Fertigungs-Toleranzen aus.The
improved results regarding
of the game avoid the need for very expensive manufacturing processes
in the manufacture of the rack. This is due to the reduction
given the required accuracy in the production. little one
radial angle differences in the teeth between pinion and rack
be through the generally barrel-shaped
Sprocket balanced. These radial angle differences can occur
Reason of small radial deviations between the pinion and
the rack, by small radial movements of the rack
about its central axis because of the engagement in the pinion or inaccurate
Manufacture of the pinion or rack arise. Continue to be the same
the improved results for the
Play the effects of rack-rolling and variances in the intended
Positions of the teeth
on the rack in the first and second position due
from manufacturing tolerances.
9 zeigt
einen eine D-förmige
Zahnstangen-Konstruktion 310, die ein fassförmiges Ritzel 314 auf
dem Umfang der D-förmigen
Zahnstange 318 verwendet. Die Zahnstange 318 wird
als D-förmig
bezeichnet, da sie eine sich allgemein längs erstreckende erste äußere Oberfläche 322 aufweist und
eine zweite allgemein zylindrische äußere Oberfläche 326, die ein D
ausbilden. Wenn das Ritzel 314 in Richtung 330 bezüglich seiner
zentralen Achse C-C rotiert, bewegt sich die Zahnstange 318 in
der axialen Richtung 338, was dazu führt, dass die Zahnstange 318 die
Zahnstangen-Rollbewegung 342 ausführt. Hier gleicht die Verwendung
des fassförmigen Ritzels 314 die
Zahnstangen-Rollbewegung 342 aus. 9 shows a D-shaped rack construction 310 , which is a barrel-shaped pinion 314 on the circumference of the D-shaped rack 318 used. The rack 318 is referred to as a D-shaped because it has a generally longitudinally extending first outer surface 322 and a second generally cylindrical outer surface 326 Training a D. If the pinion 314 in the direction 330 rotated with respect to its central axis CC, the rack moves 318 in the axial direction 338 , which causes the rack 318 the rack rolling motion 342 performs. Here resembles the use of the barrel-shaped pinion 314 the rack rolling motion 342 out.
Die 10 und 10A zeigen eine Y-förmige Zahnstangen-Konstruktion 346,
die ein fassförmiges
Ritzel 315 auf dem Umfang der Y-förmigen Zahnstange 354 verwendet.
Die Y-förmige
Zahnstangen-Konstruktion 346 wird als Y-förmig bezeichnet, da
sie die Form eines Y besitzt und axial in einem Y-förmigen gabelförmigen Gehäuse läuft. Das
Y-förmige
Gehäuse
verhindert, dass die Y-förmige
Zahnstange 354 die Zahnstangen-Rollbewegung durchführt, da
sie die Zahnstange 354 an der Rotation um ihre zentrale
Achse hindert. Das fassförmige
Ritzel 350 ist dabei vorteilhaft zur Verhinderung von hohen Drehmomenten
auf das Ritzel, schlechtem Rücklauf, und
es vermindert die Notwendigkeit von erhöhten Lenk- Anstrengungen wegen
ungenauen Anpassungen im Getriebe, da diese durch das fassförmige Ritzel 350 ausgeglichen
werden.The 10 and 10A show a Y-shaped rack construction 346 , which is a barrel-shaped pinion 315 on the circumference of the Y-shaped rack 354 used. The Y-shaped rack construction 346 is referred to as Y-shaped, since it has the shape of a Y and runs axially in a Y-shaped fork-shaped housing. The Y-shaped housing prevents the Y-shaped rack 354 Performs the rack rolling motion as it racks the rack 354 prevents rotation around its central axis. The barrel-shaped pinion 350 This is advantageous for preventing high torques on the pinion, poor return, and it reduces the need for increased steering effort due to inaccurate adjustments in the transmission, as this through the barrel-shaped pinion 350 be compensated.
In 11 wird
eine Methode zum Eingreifen eines Ritzels in eine Zahnstange dargestellt.
Sie beginnt als erster Schritt mit der Bereitstellung eines allgemein
fassförmigen
Ritzels 358. Das Ritzel weist bevorzugt eine mit Zähnen versehene äußere Oberfläche mit
einem ersten und einem zweiten Ende und einen Mittelteil auf. Der
Durchmesser des Mittelteils ist bevorzugt größer als der Durchmesser des
ersten Endes und der Durchmesser des zweiten Endes. Ein zweites
Ritzel mit einer allgemein zylinderförmigen mit Zähnen versehenen äußeren Oberfläche kann
in 362 zur Verfügung
gestellt werden. Als Nächstes
wird eine Zahnstange in 366 bereitgestellt. Die Zahnstange
hat bevorzugt eine mit Zähnen
versehene äußere Oberfläche. Abschließend werden
die Zähne
der allgemeinen fassförmigen, äußeren Oberfläche des
Ritzels in einer ersten Position 370 in Eingriff mit den Zähnen auf
der äußeren Oberfläche der
Zahnstange gebracht. Die Zähne
der allgemein zylinderförmigen, äußeren Oberfläche des
zweiten Ritzels können ebenfalls
in einer zweiten Position 374 in Eingriff mit den Zähnen der äußeren Oberflä-che der
Zahnstange gebracht werden. Das allgemein fassförmige Ritzel kann pa-rallel
zum zweiten Ritzel entlang des Umfangs der Zahnstange angeordnet
sein oder es kann in verschiedenen Winkeln in jeder Richtung bezüglich des
zweiten Ritzels auf dem Umfang der Zahnstange angeordnet sein.In 11 A method for engaging a pinion in a rack is shown. It begins with the provision of a general barrel pinion as a first step 358 , The pinion preferably has a toothed outer surface having first and second ends and a central portion. The diameter of the middle part is preferably greater than the diameter of the first end and the diameter of the second end. A second pinion having a generally cylindrical toothed outer surface may be formed in 362 to provide. Next is a rack in 366 provided. The rack preferably has a toothed outer surface. Finally, the teeth of the general barrel-shaped outer surface of the pinion in a first position 370 brought into engagement with the teeth on the outer surface of the rack. The teeth of the generally cylindrical outer surface of the second pinion may also be in a second position 374 be brought into engagement with the teeth of the outer surface of the rack. The generally barrel-shaped pinion may be disposed pa-parallel to the second pinion along the circumference of the rack, or may be disposed at different angles in each direction with respect to the second pinion on the circumference of the rack.
Die
vorangehende Beschreibung ist so zu verstehen, dass die Erfindung
nicht auf die exakte Konstruktion oder Methode eingeschränkt ist,
die hier dargestellt und diskutiert wird, sondern dass verschiedene
Veränderungen
und Modifikationen möglich
sind, ohne dabei vom Geist und Geltungsumfang der Erfindung abzugehen.The
The foregoing description should be understood to embody the invention
is not limited to the exact construction or method,
which is presented and discussed here, but that different
changes
and modifications possible
without departing from the spirit and scope of the invention.