DE3645035C2 - Rack-and-pinion steering for vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnstangenlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer in einem Lenkge triebegehäuse axial verschiebbar angeordneten, Spurstangen betätigenden Zahnstange und mit einem durch das Lenkrad an treibbaren, im Lenkgetriebegehäuse gelagerten, die Zahn stange betätigenden Ritzel, wobei an einer oder mehreren Flächen der Lenkung, die beim Lenkvorgang in Reibberührung miteinander stehen (Reibstellen), jeweils im wesentlichen nur an dem der Geradeausfahrt entsprechenden Bereich reib werterhöhende Maßnahmen vorgesehen sind.The invention relates to rack and pinion steering, especially for motor vehicles, with one in a Lenkge gearbox axially displaceable, tie rods actuating rack and with a through the steering wheel drivable, the tooth mounted in the steering gear housing rod actuating pinion, being on one or more Surfaces of the steering that come into frictional contact during the steering process stand with each other (friction points), essentially each rub only on the area corresponding to the straight-ahead drive measures to increase value are provided.
Zahnstangenlenkungen weisen die Eigenart auf, daß zwar im Neuzustand das Lenkmoment in allen Lenkbereichen konstant ist, mit zunehmender Betriebszeit jedoch im Mittelbereich der Lenkung (Geradeausfahrt) eine Abnahme des Lenkmoments erfolgt, so daß die Lenkung im Mittelbereich deutlich leichtgängiger wird. Ursache hierfür ist eine durch natür lichen Verschleiß bedingte Verringerung der Reibung zwi schen Zahnstange und Druckstück. Denn im täglichen Betrieb des Fahrzeuges sind extreme Lenkeinschläge verhältnismäßig selten, so daß in der Praxis die Zahnstange im Mittelbe reich (Geradeausfahrt und leichte Kurvenfahrt) wesentlich stärker abgenutzt wird als im Bereich der beiden Enden. In folge der verschleißbedingten Leichtgängigkeit im Mittelbe reich empfindet der Fahrer beim Herauslenken aus diesem (Kurvenfahrt) die Lenkung schwergängiger. Der Fahrer erhält somit in unbeabsichtigter Weise den Eindruck, die Lenkung sei schadhaft, und kann dadurch verunsichert werden.Rack and pinion steering have the peculiarity that in When new, the steering torque is constant in all steering ranges is in the middle range with increasing operating time the steering (straight ahead) a decrease in the steering torque takes place so that the steering in the middle area clearly becomes smoother. The reason for this is a natural Lichen wear-related reduction in friction between rack and thrust piece. Because in daily operation extreme steering angles are proportionate to the vehicle rare, so that in practice the rack in the Mittelbe rich (straight ahead and easy cornering) essential is more worn than in the area of the two ends. In follow the wear-free smoothness in the Mittelbe the driver feels rich when he steers out of it (Cornering) the steering more difficult. The driver receives thus inadvertently giving the impression of steering be defective and can be unsettled.
Um dem geschilderten Problem bei Zahnstangenlenkungen abzu helfen, existieren bereits verschiedene Lösungsvorschläge, die darauf abzielen, daß die vom Fahrer aufzubringende Lenkkraft, zumindest aber das subjektiv empfundene Gefühl bei der Lenkbetätigung möglichst in allen Lenksituationen gleich bleibt. To address the described problem with rack and pinion steering help, various solutions already exist, which aim to ensure that the driver can bring up Steering power, or at least the subjective feeling when operating the steering, if possible in all steering situations stays the same.
So sind durch die DE-OS 35 24 480 Zahnstangenlenkungen der eingangs bezeichneten Art bekannt geworden, bei denen die reibwerterhöhenden Maßnahmen an der Lenkung darin bestehen, daß an dem der Geradeausfahrt entsprechenden Bereich von einer gleichzeitigen Anwendung von Roll- und Gleitreibung zwischen Zahnstangenrücken und Druckstück auf reine Gleit reibung übergegangen wird. Diese Maßnahmen sind konstruktiv vergleichsweise aufwendig und machen eine sehr genaue Bear beitung der hieran beteiligten Bauteile erforderlich.So the DE-OS 35 24 480 rack and pinion steering have become known at the outset, in which the measures to increase the friction on the steering consist of that at the area corresponding to the straight-ahead drive a simultaneous application of rolling and sliding friction between rack back and thrust piece on pure sliding friction is passed. These measures are constructive comparatively complex and make a very accurate bear processing of the components involved.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln eine Erhöhung des Lenkmoments im Mittelbereich der Lenkung, d. h. bei Geradeausfahrt und kleinen Lenkeinschlä gen, zu bewerkstelligen, ohne hierbei die Lenkgeometrie zu ändern und/oder die Anpreßkraft zwischen Ritzel und Zahn stange in deren Mittelbereich zu erhöhen.The object of the present invention is simple Means an increase in the steering torque in the middle of the Steering, d. H. when driving straight ahead and with small steering locks gene, to accomplish without the steering geometry change and / or the contact pressure between pinion and tooth bar in the middle to increase.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Zahnstangenlen kung der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnen den Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention, the task in a rack and pinion of the type mentioned at the beginning by the mark in solved the part of claim 1 specified features.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt einmal in ei ner merkbaren Kostensenkung, weil die Geometrie der Zahn stange unverändert bleibt und keine zusätzlichen Mittel nö tig sind, um den Anpreßdruck des Zahnritzels gegen die Zahnstange zu erhöhen. Des weiteren ermöglicht die Erfin dung eine optimale Abstimmung des Grades der Schwer- bzw. Leichtgängigkeit der Lenkung über den gesamten Lenkbereich. Sehr vorteilhaft ist es auch, daß bei einer Umrüstung kein konstruktiver Eingriff in vorhandene Lenkgetriebe erforder lich ist. Vielmehr ist eine nachträgliche Beseitigung von zuviel Spiel und zu großer Leichtgängigkeit der Lenkung im Mittelbereich beim Kundendienst ohne weiteres möglich.A major advantage of the invention lies in egg ner noticeable cost reduction because of the geometry of the tooth rod remains unchanged and no additional funds nope tig to the contact pressure of the pinion against the Raise rack. Furthermore, the Erfin enables optimal coordination of the degree of severity or Steering smoothly over the entire steering range. It is also very advantageous that none when converting constructive intervention in existing steering gear required is. Rather, a subsequent removal of too much play and too easy steering in the Mid-range at customer service is easily possible.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung lassen sich den Patentansprüchen 2 bis 8 entnehmen.Advantageous developments of the invention can be See claims 2 to 8.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend beschrieben werden. Es zeigtExemplary embodiments of the invention are shown in the drawing shown, which are described below. It shows
Fig. 1 eine Ausführungsform eines Lenkgetriebes für eine Zahnstangenlenkung, im vertikalen Längsschnitt, Fig. 1 shows an embodiment of a steering gear for a rack and pinion steering, in vertical longitudinal section,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 2 shows a section along the line II-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1, Fig. 3 is a section along the line III-III in Fig. 1,
Fig. 4 eine andere Ausführungsform eines Lenkge triebes in einer Darstellung entsprechend Fig. 1, Fig. 4 shows another embodiment of a drive Lenkge in a representation corresponding to Fig. 1,
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4, Fig. 5 is a section along the line VV in Fig. 4,
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform eines Lenkge triebes in einer Darstellung entsprechend Fig. 1 und 4, Fig. 6 shows a further embodiment of a drive Lenkge in a representation corresponding to Fig. 1 and 4,
Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6, und Fig. 7 is a section along the line VII-VII in Fig. 6, and
Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII in Fig. 7. Fig. 8 is a section along the line VIII-VIII in Fig. 7.
Es bezeichnet 10 eine in einem Lenkgetriebegehäuse 11 axial hin- und herbewegbare Zahnstange, die in Fig. 1, 4 und 8 jeweils im Querschnitt dargestellt ist. Die Zahnstange 10 weist eine Schrägverzahnung 12 auf, die mit einem Ritzel in Wirkverbindung steht, welches bei 16 und 17 im Lenkgetrie begehäuse 11 gelagert und durch eine Ritzelwelle 15 a (Fig. 1) bzw. 15 b (Fig. 4) bzw. 15 c (Fig. 6) über ein Lenkhandrad betätigbar ist. Der nötige Anpreßdruck zwischen Verzahnung 12 der Zahnstange 10 und der Ritzelwelle 15 a, 15 b, 15 c wird durch ein Druckstück 20 bewerkstelligt, welches auf die von der Verzahnung 12 abgewandte rückseitige Fläche der Zahn stange 10 einwirkt. Das Druckstück 20 selbst ist an seiner Rückseite von einer Druckfeder 21 beaufschlagt, die sich mit ihrem hinteren Ende an einer in das Getriebegehäuse 11 eingeschraubten und um das Spiel s verstellbaren Gewinde buchse 22 abstützt.It designates 10 a toothed rack which can be moved axially back and forth in a steering gear housing 11 and which is shown in cross section in FIGS. 1, 4 and 8. The rack 10 has a helical toothing 12 which is operatively connected to a pinion, which is housed at 16 and 17 in the steering gear housing 11 and by a pinion shaft 15 a ( Fig. 1) or 15 b ( Fig. 4) or 15th c ( Fig. 6) can be operated via a steering handwheel. The necessary contact pressure between the teeth 12 of the rack 10 and the pinion shaft 15 a, b 15, c 15 accomplished by a pressure piece 20, which acts rod 10 on the side facing away from the toothing 12 of the tooth back face. The pressure piece 20 itself is acted on its rear side by a compression spring 21 , which is supported with its rear end on a screwed into the gear housing 11 and by the game s adjustable threaded bushing 22 .
Den Ausführungsformen nach Fig. 1 bis 3, nach Fig. 4 und 5 und nach Fig. 6 bis 8 ist gemeinsam, daß reibwerterhöhende Maßnahmen zwischen der Ritzelwelle 15 a (Fig. 1 bis 3) bzw. 15 b (Fig. 4 und 5) bzw. 15 c (Fig. 6 bis 8) und einem dieses umgebenden Gehäuseteil 51 a (Fig. 1 bis 3) bzw. 51 b (Fig. 4 und 5) bzw. 51 c (Fig. 6 bis 8) vorgesehen sind. Das Gehäu seteil 51 a, 51 b, 51 c stellt hierbei jeweils einen Bestand teil des Lenkgetriebegehäuses 11 dar, wobei es aber als ge trenntes Teil hergestellt und bei 52 an das Lenkgetriebege häuse 11 angefügt ist.The embodiments according to FIGS. 1 to 3, according to FIGS. 4 and 5 and according to FIGS. 6 to 8 have in common that measures to increase the friction value between the pinion shaft 15 a ( FIGS. 1 to 3) and 15 b ( FIGS. 4 and 5 ) or 15 c ( FIGS. 6 to 8) and a surrounding housing part 51 a ( FIGS. 1 to 3) or 51 b ( FIGS. 4 and 5) or 51 c ( FIGS. 6 to 8) are provided . The Gehäu seteil 51 a, 51 b, 51 c represents here in each case a component of the steering gear box 11 is, but it being manufactured as a ge severed part and to the housing 52 at Lenkgetriebege added. 11
In ihrem rückwärtigen, außerhalb des eigentlichen Lenkge triebegehäuses 11 liegenden, vom Gehäuseteil 51 a bzw. 51 b bzw. 51 c umschlossenen Bereich trägt die Ritzelwelle 15 a bzw. 15 b bzw. 15 c eine Keilverzahnung 53, auf der eine Ge windebuchse 54 a (Fig. 1 bis 3) bzw. 54 b (Fig. 4 und 5) bzw. 54 c (Fig. 6 bis 8) drehfest und axial unverschieblich ange ordnet ist. Die Gewindebuchse 54 a bzw. 54 b bzw. 54 c stützt sich hierzu mittels eines Bundes 55 einerseits an einem Ab satz 56 des Gehäuseteils 51 a bzw. 51 b bzw. 51 c, anderer seits an einem in dem Gehäuseteil eingesetzten Sicherungs ring 57 ab.In its rear, outside the actual Lenkge gear housing 11 , enclosed by the housing part 51 a or 51 b or 51 c area, the pinion shaft 15 a or 15 b or 15 c has a spline 53 on which a Ge threaded bush 54 a ( Fig. 1 to 3) or 54 b ( Fig. 4 and 5) or 54 c ( Fig. 6 to 8) rotatably and axially immovable is arranged. The threaded bush 54 a or 54 b or 54 c supports this by means of a federal government 55 on the one hand from a set 56 of the housing part 51 a or 51 b or 51 c , on the other hand on a securing ring 57 used in the housing part .
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 weist die Gewin debuchse 54 a ein Gewinde 58 a gleichförmiger Steigung mit im Querschnitt etwa rechteckförmigen Gewindegängen auf. Die Gewindebuchse 54 a ist von einem hülsenartigen Zwischenstück 59 umgeben, welches einerseits mit der Gewindebuchse 54 a und damit auch mit der Ritzelwelle 15 a, andererseits mit dem Gehäuseteil 51 a zusammenwirkt.In the embodiment of FIGS. 1 to 3, the threaded debuchse 54 a a thread 58 a uniform slope with approximately rectangular in cross section threads on. The threaded bush 54 a is surrounded by a sleeve-like intermediate piece 59 , which on the one hand interacts with the threaded bush 54 a and thus also with the pinion shaft 15 a , and on the other hand with the housing part 51 a .
Wie weiterhin aus Fig. 1 bis 3 entnehmbar ist, greift das hülsenartige Zwischenstück 59 mit einem an seiner Innenflä che angeformten, radial nach innen gerichteten Zapfen 60 in das Gewinde 58 a der Gewindebuchse 54 a ein. Am Außenumfang des Zwischenstücks 59 ist ein radial nach außen gerichtetes Zapfenteil 61 ausgebildet, das in einer axialen Führungsnut 62 an der Innenwandung des Gehäuseteils 54 a geführt ist. Die vorgenannten Ausführungen machen deutlich, daß das hül senartige Zwischenstück 59 undrehbar, bei Betätigung der Ritzelwelle 15 a jedoch axial verschieblich im Gehäuseteil 51 a angeordnet ist. Während dieser Axialbewegung steht das Zwischenstück 59 über das Zapfenteil 61 mit der Führungsnut 62 im Reibschluß.As can further be seen from Fig. 1 to 3, the sleeve-like intermediate member 59 engages with a surface on its Innenflä integrally formed radially inwardly facing pin 60 into the thread of the threaded bushing 58 a 54 a a. On the outer circumference of the intermediate piece 59 , a radially outwardly directed pin part 61 is formed, which is guided in an axial guide groove 62 on the inner wall of the housing part 54 a . The aforementioned statements make it clear that the sleeve-like intermediate piece 59 is non-rotatable, but is actuated axially displaceably in the housing part 51 a when actuating the pinion shaft 15 a . During this axial movement, the intermediate piece 59 is in frictional engagement with the guide groove 62 via the pin part 61 .
Wie nun Fig. 3 erkennen läßt, weist die Führungsnut 62 eine die Reibung zwischen Zapfenteil 61 und Gehäuseteil 51 a ver stärkende Verengung 63 auf, die durch ein in die Führungs nut 62 eingesetztes Federelement 64 gebildet wird. Das Fe derelement 64 und damit die reibwerterhöhende Verengung 63 ist in die Führungsnut 62 an derjenigen Stelle eingesetzt, die der vom Zwischenstück 59 bei Geradeausfahrt des Fahr zeuges eingenommenen Position entspricht. In dieser Stel lung greift - wie Fig. 1 und 3 zeigen - das Zapfenteil 61 in die Verengung 63 ein, und das Zwischenstück 59 setzt so mit hier einer Betätigung der Ritzelwelle 15 a einen erhöh ten Reibungswiderstand entgegen.As can now be seen in FIG. 3, the guide groove 62 has a constriction 63 which reinforces the friction between the pin part 61 and the housing part 51 a , which is formed by a spring element 64 inserted into the guide groove 62 . The Fe derelement 64 and thus the friction-increasing constriction 63 is inserted into the guide groove 62 at the point which corresponds to the position taken by the adapter 59 when the vehicle is traveling straight ahead. In this position, as shown in FIGS . 1 and 3, the pin part 61 engages in the constriction 63 , and the intermediate piece 59 thus counteracts an increased frictional resistance with actuation of the pinion shaft 15 a .
Der im vorstehenden beschriebene Effekt kann noch weiter intensiviert werden, wenn das Gewinde 58 a der Gewindebuchse 54 a in seinem der Geradeausfahrt entsprechenden Mittelbe reich eine größere Steigung aufweist als in seinen einer Kurvenfahrt entsprechenden Endbereichen. The effect described above can be further intensified if the thread 58 a of the threaded bush 54 a rich in its straight travel Mittelbe has a greater slope than in its end areas corresponding to cornering.
Die Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 unterscheidet sich von der Variante nach Fig. 1 bis 3 zum einen durch die Aus bildung des Gewindes 58 b auf der Gewindebuchse 54 b. D. h. die Gewindebuchse 54 b nach Fig. 4 und 5 weist mehrere Ge windeabschnitte mit unterschiedlicher Gewindesteigung auf. Ein weiterer Unterschied zur Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 besteht darin, daß bei der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 die Innenwandung des Gehäuseteils 51 b an zwei dia metral gegenüberliegenden Stellen 65, 66 abgeflacht ausge bildet ist. Das Gehäuseteil 51 b steht dort mit zwei ent sprechenden Abplattungen 67, 68 des hier mit 69 bezifferten hülsenartigen Zwischenstücks in Wirkverbindung. Auf diese Weise ist das Zwischenstück 69 im Gehäuseteil 51 b gegen Verdrehen gesichert. Reibschluß ist zwischen den Flächen 65, 67 und 66, 68 gegeben. Durch die unterschiedliche Ge windesteigung der Gewindebuchse 54 b ergibt sich eine ent sprechend unterschiedliche Geschwindigkeit während der Axi alverschiebung des Zwischenstücks 69 bei der Betätigung der Ritzelwelle 15 b. Entsprechend unterschiedlich ist der vom Zwischenstück 69 entgegengesetzte Reibungswiderstand. Die Steigung des Gewindes 58 b ist zweckmäßigerweise so ausge legt, daß der Reibungswiderstand dann am größten ist, wenn sich das Zwischenstück 69 an einer Stelle der Gewindebuchse 54 b befindet, die der Geradeausfahrt des Fahrzeugs ent spricht.The embodiment of FIGS. 4 and 5 differs from the variant of FIGS. 1 to 3 on the one hand by the formation of the thread 58 b on the threaded bush 54 b . That is, the threaded bush 54 b of FIGS . 4 and 5 has several Ge thread sections with different thread pitch. Another difference to the embodiment according to FIGS. 1 to 3 is that in the embodiment according to FIGS. 4 and 5 the inner wall of the housing part 51 b is flattened out at two diametrically opposite points 65 , 66 . The housing part 51 b is there with two corresponding flattenings 67 , 68 of the sleeve-like intermediate piece numbered here with 69 in operative connection. In this way, the intermediate piece 69 is secured in the housing part 51 b against rotation. Friction is present between the surfaces 65 , 67 and 66 , 68 . Due to the different Ge thread pitch of the threaded bush 54 b results in a correspondingly different speed during the axial displacement of the intermediate piece 69 when actuating the pinion shaft 15 b . The opposite frictional resistance of the intermediate piece 69 is correspondingly different. The slope of the thread 58 b is expedient so that the frictional resistance is greatest when the intermediate piece 69 is located at a point of the threaded bush 54 b , which speaks to the straight-ahead driving of the vehicle.
Das Zusammenwirken des Gewindes 58 b der Gewindebuchse 54 b mit dem Zwischenstück 69 kann, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3, d. h. mittels radial nach innen ragenden Zapfens (in Fig. 4 und 5 nicht gezeigt) erfolgen. Es ist aber alternativ auch möglich, das Zwischenstück 69 mit ei nem Innengewinde gleichmäßiger Steigung zu versehen, so daß sich die unterschiedlichen Reibungswiderstandswerte auf grund der Gewindesteigungsunterschiede von Gewindebuchse 54 b einerseits und Zwischenstück 69 andererseits ergeben. The interaction of the thread 58 b of the threaded bush 54 b with the intermediate piece 69 can take place, as in the embodiment according to FIGS. 1 to 3, ie by means of a radially inwardly projecting pin (not shown in FIGS. 4 and 5). However, it is alternatively possible to provide 69 uniform with egg nem inner thread pitch the intermediate piece, so that the different frictional resistance values due to the thread pitch difference of the threaded bushing 54 b on the one hand and the intermediate piece 69 the other hand.
Die Ausführungsform nach Fig. 6 bis 8 entspricht hinsicht lich konstruktivem Aufbau und Funktionsweise im wesentli chen der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5. Ein Unterschied besteht allerdings darin, daß bei der Ausführungsform nach Fig. 6 bis 8 die Gewindebuchse 54 c ein Gewinde 58 c konstan ter Steigung besitzt und zur Erhöhung des Reibwertes zwi schen Gehäuseteil 51 c und Zwischenstück 69 an der Innenwan dung des Gehäuseteils 51 c an einer der Position des Zwi schenstücks 69 bei Geradeausfahrt entsprechenden Stelle ein die Reibung zwischen Gehäuseteil 51 c und Zwischenstück 69 vergrößernder Nocken 70 angeformt ist (vgl. insbesondere Fig. 8).The embodiment of FIGS. 6 to 8 corresponds respect Lich structural design and functioning in wesentli chen the embodiment of FIG. 4 and however 5. One difference is that c in the embodiment of FIGS. 6 to 8, the threaded bushing 54 is threaded 58 c has constant slope and to increase the coefficient of friction between the housing part 51 c and the intermediate piece 69 on the inner wall of the housing part 51 c at a position corresponding to the intermediate part 69 when driving straight ahead, a friction between the housing part 51 c and the intermediate piece 69 increasing cam 70 is integrally formed (cf. in particular FIG. 8).
Claims (8)
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DE19782252B3 (en) * | 1997-01-29 | 2008-04-03 | Kayaba Kogyo K.K. | Power steering |
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AT7873B (en) * | 1900-11-24 | 1902-06-10 | Amedee Bollee Fils | Device for securing a shaft against rotation by forces which act on a lever arm of a certain length attached to the shaft, especially for controlling motor vehicles. |
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1986
- 1986-10-04 DE DE19863645035 patent/DE3645035C2/en not_active Expired - Fee Related
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |