DE4315916A1 - Rack and pinion steering system - Google Patents
Rack and pinion steering systemInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Zahnstangenlenkung nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a rack and pinion steering of the kind defined in the preamble of claim 1.
Zahnstangen dieser Art sind mit oder ohne hydraulische Lenkkraftverstärkung versehen. Bekannte Zahnstangenlenkungen der vorstehend genannten Art weisen unter anderem die Eigen art auf, daß zwar bei einer neuen Lenkung das Lenkmoment in allen Lenkbereichen konstant ist, mit zunehmender Betriebs zeit jedoch im Mittenbereich bzw. im Bereich der Mittenlage der Zahnstange, d. h. bei einer Geradeausfahrt, eine Abnahme des Lenkmomentes erfolgt, wodurch die Lenkung im Bereich der Mittenlage der Zahnstange leichtgängiger wird. Eine der Ur sachen hierfür liegt in einem natürlichen Verschleiß und einer daraus resultierenden Verringerung der Reibung zwi schen Zahnstange und Druckstück. Diese Leichtgängigkeit wird vom Fahrer als Spiel der Lenkung empfunden.Racks of this type are hydraulic with or without Steering force reinforcement provided. Known rack and pinion steering of the type mentioned above, among other things, have their own Art on that the steering torque in a new steering all steering ranges is constant with increasing operation time in the middle area or in the area of the middle position the rack, d. H. when driving straight ahead, a decrease of the steering torque takes place, whereby the steering in the area of Center position of the rack becomes smoother. One of the great This is due to natural wear and tear a resulting reduction in friction between rack and thrust piece. This smoothness will perceived by the driver as a game of steering.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu grunde, eine Zahnstangenlenkung der eingangs erwähnten Art derart auszubilden, daß es im Laufe des Betriebes nicht zu einer Reduzierung des Lenkmomentes im Bereich der Mittenlage der Zahnstange kommt bzw. Einrichtung an der Zahnstangenlen kung zu schaffen, durch die mit einfachen Mitteln und wenig stens annähernd verschleißfrei eine Erhöhung des Lenkmomen tes im Mittenbereich der Lenkung erreicht werden kann.The present invention therefore has the object basic, a rack and pinion steering of the type mentioned to train in such a way that it does not become too in the course of operation a reduction in the steering torque in the area of the center position the rack comes or device on the rack to create by simple means and little an increase in steering torque almost without wear tes can be achieved in the middle of the steering.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß reibwerterhöhende oder eine Schwergängigkeit der Zahnstange erzeugende Einrichtungen vorgesehen sind, durch die der Lenkwiderstand in Abhängigkeit vom Lenkeinschlag unterschied lich ist, und zwar dergestalt, daß in der Mittenlage der Zahnstange der Lenkwiderstand höher ist.According to the invention this object is achieved in that increasing the friction or stiffness of the rack generating devices are provided through which the Steering resistance differed depending on the steering angle is Lich, and in such a way that in the central position Rack the steering resistance is higher.
Durch die reibwerterhöhenden Einrichtungen zwischen der Zahnstange und dem Druckstück wird eine höhere Klemm kraft erzeugt. Durch eine Schwergängigkeit der Zahnstange wird in gleicher Weise der Lenkwiderstand in dem gewünsch ten Sinne erhöht.Through the friction increasing facilities between the rack and thrust piece will have a higher clamp force generated. Due to the stiffness of the rack in the same way the steering resistance in the desired ten senses increased.
Eine mögliche konstruktive Ausgestaltung für eine reibungserhöhende Einrichtung kann darin bestehen, daß die Zahnstange mit einer Einrichtung versehen ist, die quer zu ihrer Verschieberichtung zusammen mit einem im Lenkgetriebegehäuse angeordneten Teil im Sinne einer Reibungserhöhung im Bereich der Mittenlage der Zahnstange wirksam ist.A possible design for a friction increasing device can consist in that the rack is provided with a device that transverse to their direction of movement together with an im Steering gear housing arranged part in the sense of a Increased friction in the area of the center position of the rack is effective.
Die Einrichtung kann z. B. in einfacher Weise ein Teil sein, das in den Verschiebeweg der Zahnstange ragt, und bei dessen Überfahren eine Klemmwirkung bzw. Reibungserhöhung bewirkt.The device can e.g. B. a simple part be that protrudes into the displacement path of the rack, and at its running over a clamping effect or increased friction causes.
In einfacher Weise kann hierzu vorgesehen sein, daß die Zahnstange in einem Bereich einen größeren Durchmesser aufweist und daß in diesem Bereich im Lenkgetriebegehäuse eine Stellschraube angeordnet ist, die in den Verschiebeweg der Zahnstange im Bereich des größeren Durchmessers ragt, wobei der genannte Bereich derart gewählt ist, daß sich in Mittenlage der Zahnstange ein höherer Reibwiderstand durch das Zusammenwirken zwischen der Stellschraube und dem größe ren Durchmesser der Zahnstange ergibt.In a simple manner it can be provided that the rack in a larger diameter area has and that in this area in the steering gear housing a set screw is arranged in the displacement the rack protrudes in the area of the larger diameter, wherein said range is chosen such that in Center position of the rack through a higher friction resistance the interaction between the set screw and the size ren diameter of the rack results.
Um harte Stöße zu vermeiden und um einen sanfteren Übergang zu erreichen kann dabei vorgesehen sein, daß die Zahnstangenverdickung an beiden Enden mit flach auslaufen den Schrägen versehen ist.To avoid hard bumps and a gentler one To achieve transition can be provided that the Run out the rack thickening flat at both ends the slopes are provided.
Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich, wenn vorgesehen ist, daß die Stellschraube einstellbar ist.A very advantageous development of the invention results if it is provided that the adjusting screw is adjustable.
Durch eine derartige Einstellbarkeit läßt sich nicht nur der Betrag der Reibungserhöhung und damit das Lenkmoment bei der Montage der Zahnstangenlenkung exakt einstellen, sondern darüber hinaus sind bei einem Auftreten von Ver schleiß nachträgliche Änderungen und Anpassungen problemlos möglich.Such adjustability does not allow only the amount of the increase in friction and thus the steering torque adjust exactly when installing the rack and pinion steering, but moreover when Ver Wear subsequent changes and adjustments easily possible.
Statt einer Stellschraube, einem Stift oder der gleichen, der von außen auf die Zahnstange wirkt, kann in Umkehrung auch vorgesehen sein, daß die Zahnstange mit einem Querzapfen versehen ist, der senkrecht zu der Verschiebe richtung der Zahnstange teilweise aus dieser ragt, wobei das herausragende Teil des Querzapfens in einer Längsnut im Lenkgetriebegehäuse geführt ist, wobei in der Mittenlage der Zahnstange reibwerterhöhende Mittel auf den Zapfen wirken.Instead of a set screw, a pin or the same, which acts on the rack from the outside, in Reverse also be provided that the rack with a Cross pin is provided that is perpendicular to the shift direction of the rack partially protrudes from this, the protruding part of the cross pin in a longitudinal groove in the Steering gear housing is guided, with the in the central position Rack friction-increasing agents act on the pin.
In diesem Falle wird der Lenkwiderstand durch den Quer zapfen erreicht, der entsprechend eine "Bremswirkung" in dem gewünschten Bereich der Mittenlage der Lenkung bei einer Verschiebung der Zahnstange ausübt.In this case, the steering resistance through the cross cones achieved, which correspondingly a "braking effect" in the desired range of the center position of the steering at one Displacement of the rack exercises.
Als reibwerterhöhende Mittel für den Querzapfen sind die verschiedensten Einrichtungen denkbar. In einfacher Weise können hierfür Federelemente vorgesehen sein, die eine entsprechende Klemmkraft auf den Zapfen ausüben. As a friction-increasing agent for the cross pin are the most varied of facilities conceivable. In simple For this purpose, spring elements can be provided, which exert a corresponding clamping force on the pin.
Eine andere mögliche Lösung kann darin bestehen, daß Kunststoffteile vorgesehen sind, die den Querzapfen mit Reibschluß im Bereich der Mittenlage der Zahnstange um fassen.Another possible solution can be that Plastic parts are provided with the cross pin Friction in the area of the center position of the rack grasp.
In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Querzapfen als Verlängerung wenigstens einer Spurstangenbefestigungsschraube ausgebildet ist, wobei die Verlängerung in vorteilhafter Weise in diesem Falle mit der Spurstangenbefestigungsschraube einstückig ist.In a very advantageous embodiment of the invention can be provided that the cross pin as an extension formed at least one tie rod mounting screw is, the extension advantageously in this Trap with the tie rod fixing screw is in one piece.
Diese Ausgestaltung stellt eine sehr einfache Lösung dar, da es in diesem Falle lediglich erforderlich ist, wenigstens eine der beiden vorhandenen Spurstangenbefesti gungsschrauben entsprechend zu verlängern.This configuration represents a very simple solution because in this case it is only necessary at least one of the two existing tie rod attachments extension screws accordingly.
Eine weitere, sehr vorteilhafte Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß die Zahnstange mit einem im Lenkgetriebegehäuse fest angeordneten Dämpferkolben derart zusammenarbeitet, daß im Bereich der Mittenlage der Zahn stange eine Druckmittelverdrängung aus Kolbenräumen des Dämpferkolbens nur über Drosseleinrichtungen und außerhalb dieses Bereiches ungehindert erfolgt.Another very advantageous solution to the posed The task is that the rack with one in Steering gear housing fixedly arranged damper pistons such cooperates that in the area of the center position of the tooth rod a pressure medium displacement from piston chambers of the Damper pistons only via throttle devices and outside this area is unhindered.
Diese Ausgestaltung bietet sich insbesondere bei Zahn stangenlenkungen mit hydraulischer Lenkkraftverstärkung an. Bei Verwendung einer Hydraulikflüssigkeit als Druckmittel tritt kein "Stic-slip"-Effekt bei langsamen Lenkbewegungen auf, was bei einer Reibungsdämpfung nicht in jedem Falle ausgeschlossen werden kann. Das Wesen der Erfindung liegt dabei darin, daß durch den durch die Drosseleinrichtung ver zögerten Druckausgleich im Bereich der Mittenlage der Zahn stange eine Schwergängigkeit und damit ein höheres Lenk moment in dem gewünschten Sinne erzielt wird. Erst wenn der gewünschte Bereich verlassen wird, werden die Drosselein richtungen überbrückt und ein Druckausgleich wird entspre chend zugelassen.This configuration is particularly useful for tooth rod steering with hydraulic power steering. When using a hydraulic fluid as pressure medium there is no "stic-slip" effect during slow steering movements on what is not in any case with friction damping can be excluded. The essence of the invention lies thereby in that ver by the throttle device hesitated pressure equalization in the area of the center position of the tooth rod stiffness and thus a higher steering moment is achieved in the desired sense. Only when the the desired area is left, the throttles are on directions bridged and a pressure equalization will correspond Approved accordingly.
In den Ansprüchen 12 bis 17 sind vorteilhafte konstruk tive Ausgestaltungen hierfür näher beschrieben.In the claims 12 to 17 advantageous construct tive configurations for this described in more detail.
Eine weitere Lösung der gestellten Aufgabe kann darin bestehen, daß die Schmiegung zwischen der Zahnstange und dem Druckstück dergestalt verändert ist, daß sie sich im Bereich der Mittenlage der Zahnstange allmählich vergrößert, wobei jedoch die Berührungslinie zwischen Druckstück und Zahn stange nicht verändert ist.Another solution to the problem can be found in it exist that the osculation between the rack and the Pressure piece is changed so that it is in the area gradually increases the center position of the rack, whereby however, the line of contact between the pressure piece and tooth rod is not changed.
Durch diese Maßnahme entsteht eine Klemmkraft zwischen dem Druckstück und der Zahnstange, die die Verschiebekraft im Mittenbereich erhöht. Dabei ist der Verschleiß jedoch minimal gegenüber anderen reibwerterhöhenden Maßnahmen. Im allgemeinen befindet sich nämlich zwischen dem Druckstück und der Zahnstange noch eine Einlegefolie aus Kunststoff, wobei diese Einlegefolie an die Flanken gepreßt wird, wo durch die Axialkraft im Mittenbereich entsprechend erhöht wird.This measure creates a clamping force between the thrust piece and the rack, which the displacement force increased in the middle. Here is the wear minimal compared to other measures to increase friction. in the general is namely between the pressure piece and the rack a plastic insert, this insert film is pressed against the flanks where correspondingly increased by the axial force in the middle area becomes.
Die vergrößerte Schmiegung läßt sich in einfacher Weise durch eine entsprechende Verdickung der Zahnstange in dem gewünschten Bereich erzielen, wobei man im allgemeinen die Verdickung quer zur Längsachse der Zahnstange vorsehen wird.The increased osculation is easier Way in by a corresponding thickening of the rack achieve the desired range, generally provide for the thickening transverse to the longitudinal axis of the rack becomes.
Die gewünschte Verdickung läßt sich z. B. durch eine Erhöhung des Radius in dem gewünschten Bereich erzielen, wobei man im allgemeinen den Mittelpunkt des vergrößerten Radius im Bereich der Mittenlage der Zahnstange über dem des Radius für die übrigen Bereiche vorsehen wird.The desired thickening can be done e.g. B. by a Increase the radius in the desired area, being generally the center of the magnified Radius in the area of the center position of the rack over that of the Radius for the remaining areas will be provided.
Um harte Punkte zu vermeiden kann es von Vorteil sein, wenn zwischen den beiden Radien Übergangsbereiche vorgesehen sind.To avoid hard points it can be an advantage if transition areas are provided between the two radii are.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.The following are exemplary embodiments of the invention shown in principle on the basis of the drawing.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 ausschnittsweise eine Zahnstangenlenkung im Längs schnitt; Fig. 1 section of a rack and pinion steering in longitudinal section;
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1; Fig. 2 is a section along the line II-II of Fig. 1;
Fig. 3A einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2; FIG. 3A is a section along the line III-III of Fig. 2;
Fig. 3B eine Alternativlösung zu der in der Fig. 3A dargestellten Längsnut; Figure 3B is an alternative solution to that shown in Figure 3A longitudinal groove..;
Fig. 4 ausschnittsweise einen Längsschnitt durch eine Zahnstangenlenkung mit einer anderen reibwerterhöhenden Einrichtung; FIG. 4 shows a detail of a longitudinal section through a rack and pinion steering with another friction-increasing means;
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4; Fig. 5 is a section along the line VV of Fig. 4;
Fig. 6 ausschnittsweise einen Längsschnitt durch eine Zahnstangenlenkung mit einer weiteren eine Schwergängigkeit der Zahnstange er zeugenden Einrichtung; Figure 6 shows a detail of a longitudinal section through a rack and pinion steering with a further stiffness of the rack he generating device.
Fig. 7 eine Ausschnittsvergrößerung von Teil A der Fig. 6; FIG. 7 shows an enlarged detail of part A of FIG. 6;
Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 6; Fig. 8 is a section along the line VIII-VIII of Fig. 6;
Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 8 und Fig. 9 is a section along the line IX-IX of Fig. 8 and
Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel im Quer schnitt. Fig. 10 shows another embodiment in cross section.
Die in den Fig. 1 bis 10 dargestellten Ausführungsbei spiele mit ihren Einrichtungen zur Erzeugung eines wenig stens weitgehenden verschleißfreien, erhöhten Lenkwider standes in der Mittenlage der Zahnstange sind in ihrem Auf bau als Zahnstangenlenkung grundsätzlich von bekannter Bau art, weshalb nachfolgend nur die für die Erfindung wesent lichen Teile näher beschrieben werden.The Ausführungsbei shown in FIGS. 1 to 10 games with their means for generating a little least largely wear-free, increased steering reflection object in the center position of the rack are in their on construction as rack and pinion steering basically of known construction art, so below, only the for the invention essential parts are described in more detail.
In einem Lenkgetriebegehäuse 1 ist eine Zahnstange 2 verschiebbar angeordnet. In die Zahnstange 2 sind in bekann ter Weise zwei Spurstangenbefestigungsschrauben 3 und 4 quer zur Längsachse der Zahnstange 2 eingeschraubt, die an ihren aus der Zahnstange 2 herausragenden Enden mit den Enden von Spurstangen 5 und 6 verbunden sind. Eine der beiden Spur stangenbefestigungsschrauben, im dargestellten Falle die Spurstangenbefestigungsschraube 4, ist mit einer Verlänge rung in Form eines Querzapfens 7 versehen. Der Querzapfen 7 ist einstückig mit der Spurstangenbefestigungsschraube 4 und ragt mit seinem unteren Ende über den Umfang der Zahn stange 2 heraus. Das aus der Zahnstange 2 herausragende Ende des Querzapfens 7 ragt wiederum in eine im Lenkgetriebege häuse 1 angeordnete Längsnut 8. Die Längsnut 8 erstreckt sich über eine Länge, die dem Verschiebeweg der Zahnstange 2 entspricht. Im Bereich der Mittenlage der Zahnstange 2 ist zu beiden Seiten der Nutwände eine blattfederartige Einrich tung 9 angeordnet. Die blattfederartige Einrichtung 9 be sitzt zwei senkrecht nach oben ragende U-förmige Schen kel 10, die durch ein auf dem Nutgrund angeordnetes Mittel teil 11 miteinander verbunden sind. Die beiden U-förmigen Schenkel 10 der blattfederartigen Einrichtung sind so ange ordnet, daß sie die Breite der Längsnut 8 im Bereich der Mittenlage der Zahnstange 2 reduzieren. Durch Schrauben oder Bolzen 11 ist die blattfederartige Einrichtung 9 ortsfest in der Längsnut 8 bzw. in dem Lenkgetriebegehäuse 1 gehalten.In a steering gear housing 1 , a rack 2 is slidably arranged. In the rack 2 , two tie rod fastening screws 3 and 4 are screwed transversely to the longitudinal axis of the rack 2 in known manner, which are connected at their ends protruding from the rack 2 to the ends of tie rods 5 and 6 . One of the two track rod fastening screws, in the illustrated case the tie rod fastening screw 4 , is provided with an extension in the form of a cross pin 7 . The cross pin 7 is in one piece with the tie rod mounting screw 4 and projects with its lower end over the circumference of the toothed rod 2 out. The protruding from the rack 2 end of the cross pin 7 protrudes in turn in a housing 1 in the Lenkgetriebege arranged longitudinal groove 8th The longitudinal groove 8 extends over a length which corresponds to the displacement of the rack 2 . In the area of the center position of the rack 2 , a leaf spring-like device 9 is arranged on both sides of the groove walls. The leaf spring-like device 9 be sits two vertically upwardly projecting U-shaped legs 10 , which are connected by a part 11 arranged on the bottom of the groove with each other. The two U-shaped legs 10 of the leaf spring-like device are arranged so that they reduce the width of the longitudinal groove 8 in the region of the center position of the rack 2 . The leaf spring-like device 9 is held stationary in the longitudinal groove 8 or in the steering gear housing 1 by means of screws or bolts 11 .
Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, wird das aus der Zahnstange herausragende Ende des Querzap fens 7 von den U-förmigen Schenkeln 10 der blattfederartigen Einrichtung 9 aufgrund ihrer Elastizität mit Klemmkraft quer zur Verschieberichtung der Zahnstange umfaßt. Diese Maßnahme hat die Wirkung, daß die Axialkraft der Zahnstange 2 im Be reich ihrer Mittenlage bzw. der Längsmittelstange entspre chend erhöht ist. Die Erhöhung der Lenkkraft richtet sich dabei nach der Länge der U-förmigen Schenkel 10 der blatt federartigen Einrichtung 9 in Längsrichtung der Zahnstange 2 und dessen Klemmkraft.As can be seen in particular from FIGS. 2 and 3, the protruding from the rack end of the Querzap fens 7 is covered by the U-shaped legs 10 of the leaf spring-like device 9 due to their elasticity with clamping force transverse to the direction of displacement of the rack. This measure has the effect that the axial force of the rack 2 in the Be rich their central position or the longitudinal central rod is accordingly increased. The increase in the steering force depends on the length of the U-shaped legs 10 of the leaf spring-like device 9 in the longitudinal direction of the rack 2 and its clamping force.
Wie aus der Fig. 3A weiterhin ersichtlich ist, besteht in den übrigen Bereichen der Längsnut 8 ein Spiel zwischen den Nutwänden und dem Querzapfen 7, so daß hier der aus der Zahnstange 1 herausragende Querzapfen 7 ohne Einfluß auf die Verschiebung der Zahnstange 2 ist.As can also be seen from FIG. 3A, there is play in the remaining areas of the longitudinal groove 8 between the groove walls and the transverse pin 7 , so that here the transverse pin 7 protruding from the rack 1 has no influence on the displacement of the rack 2 .
In der Fig. 3B ist alternativ zu der in der Fig. 3A dargestellten Lösung mit der blattfederartigen Einrichtung 9 eine Lösung zur Erzeugung einer Klemmwirkung auf den Querzap fen 7 dargestellt, wobei in der unteren Hälfte ein mit Schrauben oder Bolzen ortsfest mit dem Gehäuse 1 verbundener Kunststoffeinsatz 9 dargestellt ist, während in der oberen Hälfte anstelle der blattfederartigen Einrichtung ein Kunst stoffeinsatz 14 dargestellt ist. Der Kunststoffeinsatz 14 ist als vollständige Auskleidung für die Längsnut 8 vorge sehen und besitzt im Bereich der Mittenlage der Zahnstange eine nach innen ragende Verdickung 15 auf beiden Seiten, so daß sich eine Engstelle in diesem Bereich ergibt. Die Breite der Engstelle ist dabei so gewählt, daß der Querzapfen 7 zwischen dem Kunststoffeinsatz 14 in diesem Bereich einge klemmt wird, wodurch in gleicher Weise wie durch die Kunst stoffeinsätze 9 ein erhöhter Lenkwiderstand im Bereich der Mittenlage der Zahnstange 2 geschaffen wird. Statt eines separaten Kunststoffeinsatzes 14 in die Längsnut 8 kann selbstverständlich im Bedarfs falle diese vollständig aus einem entsprechenden Material bestehen, wobei im Bereich der Mittenlage eine entsprechende Engstelle geschaffen wird, um - wie gewünscht - den Lenkwiderstand zu erhöhen. Maßgebend bzw. entscheidend ist lediglich, daß eine Engstelle im Be reich der Mittenlage der Zahnstange 2 geschaffen wird, über die der Querzapfen 7 nur unter Überwindung einer Klemmkraft gleiten kann.In Fig. 3B, as an alternative to the solution shown in Fig. 3A with the leaf spring-like device 9, a solution for generating a clamping effect on the Querzap fen 7 is shown, in the lower half of a fixed with screws or bolts connected to the housing 1 Plastic insert 9 is shown, while a plastic insert 14 is shown in the upper half instead of the leaf spring-like device. The plastic insert 14 is seen as a complete lining for the longitudinal groove 8 and has in the region of the center position of the rack an inwardly projecting thickening 15 on both sides, so that there is a constriction in this area. The width of the narrow point is chosen so that the cross pin 7 is clamped between the plastic insert 14 in this area, whereby in the same way as the plastic inserts 9, an increased steering resistance is created in the region of the center position of the rack 2 . Instead of a separate plastic insert 14 in the longitudinal groove 8 , this can of course, if necessary, consist entirely of a corresponding material, a corresponding constriction being created in the region of the central position in order to increase the steering resistance, as desired. The only decisive or decisive factor is that a constriction in the area of the center position of the rack 2 is created, via which the cross pin 7 can slide only by overcoming a clamping force.
Aus den Fig. 3A und 3B sind gestrichelt auch weitere Lagen des Querzapfens 7 ersichtlich, in denen es nicht zu einer Erhöhung der Klemmkraft kommt, da in diesen Positionen der Querzapfen 7 frei in der Längsnut 8 bewegbar ist.From FIGS. 3A and 3B also further layers of the cross bolt 7 are dashed lines visible where it does not come to an increase of the clamping force, since 7 is movable in these positions of the transverse pin freely in the longitudinal groove. 8
In den Fig. 4 bis 6 ist eine ähnliche Lösung beschrie ben, die praktisch eine kinematische Umkehrung der vor stehend genannten Einrichtung darstellt. Zur besseren Ver deutlichung sind in diesen Figuren - ebenso, wie auch in den nachfolgend noch zu beschreibenden Figuren - für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden.In Figs. 4 to 6, a similar solution is beschrie ben, which practically represents a kinematic reversal of the before-mentioned means. For better clarification in these figures - as well as in the figures to be described below - the same reference numerals have been retained for the same parts.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, weist die Zahnstange im Bereich zwischen den beiden Spurstangenbefestigungs schrauben 3 und 4 eine Verdickung bzw. einen größeren Durch messer auf wie im übrigen Bereich. Die Durchmesservergröße rung kann jedoch geringfügig sein und zur Vermeidung von harten Übergängen auch noch seitliche Übergangsbereiche bzw. flach aus laufende Schrägen 12 als Übergang zu dem normalen Durchmesser der Zahnstange aufweisen.As can be seen from Fig. 4, the rack in the area between the two tie rod fastening screws 3 and 4 a thickening or a larger diameter as in the rest of the area. The diameter enlargement can, however, be slight and, in order to avoid hard transitions, also have lateral transition areas or flat from running bevels 12 as a transition to the normal diameter of the rack.
In dem Lenkgetriebegehäuse 1 ist eine Stellschraube 13 eingesetzt, deren Längsachse sich quer zur Längsachse der Zahnstange 2 erstreckt. Die Lage der Stellschraube 13 in dem Lenkgetriebegehäuse 1 ist so gewählt, daß sie im Bereich des größeren Durchmessers der Zahnstange 2, d. h. zwischen den beiden Spurstangenbefestigungsschrauben 3 und 4 in den Weg der Zahnstange 2 ragt. Dies bedeutet, jedesmal, wenn die Zahnstange 2 sich im Bereich ihrer Mittenlage befindet, muß sie aufgrund des größeren Durchmessers über die Stell schraube 13 gleiten. Aufgrund der daraus sich ergebenden Durchbiegung der Zahnstange wird die axiale Kraft auf diese und damit der Lenkwiderstand erhöht. In den außerhalb diesem Bereich liegenden Bereichen besitzt die Zahnstange 2 ihren üblichen geringeren Durchmesser, womit keine Berührung mit der Stellschraube 13 gegeben ist. Auf diese Weise ist die Stellschraube in diesem Bereich ohne Auswirkung.In the steering gear housing 1 , an adjusting screw 13 is inserted, the longitudinal axis of which extends transversely to the longitudinal axis of the rack 2 . The position of the adjusting screw 13 in the steering gear housing 1 is selected so that it projects in the path of the rack 2 in the area of the larger diameter of the rack 2 , ie between the two tie rod fixing screws 3 and 4 . This means that each time the rack 2 is in the area of its central position, it must slide over the adjusting screw 13 due to the larger diameter. Due to the resulting deflection of the rack, the axial force on it and thus the steering resistance is increased. In the areas outside this area, the rack 2 has its usual smaller diameter, so that there is no contact with the adjusting screw 13 . In this way, the set screw has no effect in this area.
Durch ein entsprechendes Verdrehen der Stellschraube 13 läßt sich diese je nach Wunsch weiter hinein- oder heraus drehen, wodurch die auf die Zahnstange 2 ausgeübte Klemm kraft eingestellt und im Bedarfsfalle auch nachgestellt werden kann.By turning the adjusting screw 13 accordingly, this can be turned in or out as desired, whereby the clamping force exerted on the rack 2 can be adjusted and, if necessary, also adjusted.
In den Fig. 6 bis 9 ist eine Lösung für eine die Schwergängigkeit der Zahnstange erhöhende Einrichtung dar gestellt, die auf hydraulischen Wirkungen beruht und da mit keinen "Stic-slip"-Effekt besitzt.In Figs. 6 to 9 show a solution for the binding of the rack-increasing means is provided is based on hydraulic effects and there has with no "stic-slip" effect.
Dargestellt ist diese Lösung bei einer Zahnstangenlen kung mit hydraulischer Verstärkung. Wie aus der Fig. 6 und der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 7 ersichtlich ist, ist die Zahnstange 2 an einem Ende mit einer Stufenboh rung 16 versehen, wobei in die Stufe mit dem größeren Durch messer eine Steuerbüchse 17 fest eingesetzt ist. Zwischen dem Außenumfang der Steuerbüchse 17 und der Bohrungswand der Zahnstange 2 befindet sich ein Ringspalt 18, über den eine Verbindung zu einem Zylinderraum 19 der hydraulischen Lenkkraftverstärkung für die Zahnstange 2 geschaffen wird (siehe Pfeil 20 in der Fig. 6).This solution is shown for a rack and pinion steering with hydraulic reinforcement. As can be seen from FIG. 6 and the enlarged representation according to FIG. 7, the rack 2 is provided at one end with aufenboh tion 16 , wherein in the step with the larger diameter, a control sleeve 17 is firmly inserted. Between the outer periphery of the control bushing 17 and the bore wall of the rack 2 there is an annular gap 18 , via which a connection to a cylinder space 19 of the hydraulic power steering system for the rack 2 is created (see arrow 20 in FIG. 6).
Im Inneren der Bohrung 16 und gleichzeitig auch im Inneren der Steuerbüchse 17 ist ein Dämpferkolben 21 an geordnet. Der Dämpferkolben 21 ist mit einer Kolbenstange 22 verbunden, die als Rohr ausgebildet ist. An dem von dem Kolben 21 abgewandten Ende ist die Kolbenstange 22 in nicht näher dargestellter Weise über ein Kardangelenk 23 an einer Stirnseite des Lenkgehäuses 1 befestigt. Durch das Kardan gelenk sind Ausgleichsbewegungen der Kolbenstange 2 und damit auch des Dämpferkolbens 21 möglich. Auf der einen Seite ist die Steuerbüchse 17 von dem Dämpferkolben 21 stirnseitig abgeschlossen, und auf der anderen Seite besitzt sie als Abschluß einen nach innen ragenden Bund 24, durch den lediglich zentral entsprechend mit einem Dichtring 25 abgedichtet die Kolbenstange 22 geführt ist. Auf diese Weise ist im Inneren der Steuerbüchse 17 ein Kolbenraum 26 geschaffen. Ein zweiter Kolbenraum 27 wird durch den Dämpferkolben 21 auf der anderen Seite und den Teil der Bohrung 16 geschaffen, der sich bis zum Bohrgrund erstreckt.Inside the bore 16 and at the same time inside the control sleeve 17 , a damper piston 21 is arranged. The damper piston 21 is connected to a piston rod 22 which is designed as a tube. At the end facing away from the piston 21 , the piston rod 22 is fastened in a manner not shown via a universal joint 23 on an end face of the steering housing 1 . The cardan joint enables compensatory movements of the piston rod 2 and thus also of the damper piston 21 . On the one hand, the control sleeve 17 is closed at the end by the damper piston 21 , and on the other hand, as a termination, it has an inwardly projecting collar 24 , through which the piston rod 22 is only sealed centrally with a sealing ring 25 . In this way, a piston chamber 26 is created inside the control sleeve 17 . A second piston chamber 27 is created by the damper piston 21 on the other side and the part of the bore 16 which extends to the bottom of the bore.
Wie aus der Fig. 7 ersichtlich ist, ist der Dämpfer kolben 21 auf seiner Vorderseite mit einer Drosselboh rung 28 als Drosseleinrichtung versehen, die eine Verbin dung zwischen dem Kolbenraum 27 und dem Inneren der Kolben stange 22 herstellt. Auf der anderen Seite des Dämpferkol bens 21 ist hinter diesem (in der dargestellten Position) in der Umfangswand der Kolbenstange 22 ebenfalls eine Drosselbohrung 29 als Drosseleinrichtung angebracht, die eine Verbindung des Kolbenraumes 26 mit dem Inneren der Kolbenstange 22 herstellt.As can be seen from Fig. 7, the damper piston 21 is provided on its front with a Drosselboh tion 28 as a throttle device, the connec tion between the piston chamber 27 and the interior of the piston rod 22 . On the other side of the damper piston 21 is behind this (in the position shown) in the peripheral wall of the piston rod 22 also a throttle bore 29 as a throttle device which connects the piston chamber 26 with the inside of the piston rod 22 .
Im Bereich der Mittenlage der Zahnstange 2 sind in der Steuerbüchse 17 in ihrer Umfangswand wenigstens zwei neben einanderliegende Bohrungen 30 und 31 angeordnet, deren Durchmesser um ein Mehrfaches größer ist als die Durchmesser der Drosselbohrungen 28 und 29.In the area of the center position of the rack 2 , at least two adjacent bores 30 and 31 are arranged in the control sleeve 17 in their peripheral wall, the diameter of which is several times larger than the diameter of the throttle bores 28 and 29 .
Die Einrichtung zur Erhöhung der Schwergängigkeit der Zahnstange 2 im Mittenbereich nach den Fig. 6 bis 9 funk tioniert nun auffolgende Weise:The device for increasing the stiffness of the rack 2 in the central area according to FIGS . 6 to 9 now functions in the following way:
Bei einer ruhenden Zahnstange 2 ist der Dämpferkol ben 21 hydraulisch ausgeglichen, und zwar unabhängig da von, wie hoch in diesem Moment der Druck in dem Zylinder raum 19 ist. Erst beim Bewegen der Zahnstange herrschen in den Kolbenräumen 26 und 27 unterschiedliche Drücke, durch dessen Reaktion sich die Verschiebekraft für die Zahnstange und damit der Lenkwiderstand im Mittenbereich erhöht. Hier zu dienen die Drosselbohrungen 28 und 29. With a stationary rack 2 , the Dämpfkol ben 21 is hydraulically balanced, regardless of how high at this moment the pressure in the cylinder chamber 19 is. Only when the rack is moved do different pressures prevail in the piston chambers 26 and 27 , the reaction of which increases the displacement force for the rack and thus the steering resistance in the center area. The throttle bores 28 and 29 serve here.
Bei einer Bewegung der Zahnstange 2 aus der Mittenlage, z. B. in X-Richtung, wird das Öl aus dem Kolbenraum 27 über die Drosselbohrung 28 in den Innenraum der hohlen Kolben stange 22 geleitet, wo es in Richtung des Pfeiles 32 strömt. Die Kolbenstange 22 ist an ihrem in den Zylinderraum 19 ragenden Ende mit einer Umfangsbohrung 33 versehen, über die das verdrängte Öl in den Zylinderraum 19 gelangen kann.When the rack 2 moves from the central position, e.g. B. in the X direction, the oil from the piston chamber 27 via the throttle bore 28 into the interior of the hollow piston rod 22 where it flows in the direction of arrow 32 . The piston rod 22 is provided at its end projecting into the cylinder space 19 with a circumferential bore 33 through which the displaced oil can get into the cylinder space 19 .
Über die Drosselbohrung 29 kann ein Volumenausgleich für den sich vergrößernden Kolbenraum 26 geschaffen werden. Dieser Volumenausgleich ist dadurch möglich, daß Öl aus dem Innenraum der Kolbenstange 22 angesaugt wird. Sowohl die Verdrängung des Öles aus dem Kolbenraum 27 als auch das Nachsaugen in den Kolbenraum 26 kann jedoch nur unter Über windung eines entsprechenden Druckes erfolgen.A volume compensation for the enlarging piston chamber 26 can be created via the throttle bore 29 . This volume compensation is possible in that oil is sucked in from the interior of the piston rod 22 . Both the displacement of the oil from the piston chamber 27 and the suction into the piston chamber 26 can, however, only be done by overcoming a corresponding pressure.
Zur Funktionsweise wirken eine hintere und eine vordere Steuerkante 34 bzw. 36 am Dämpferkolben mit einer vorderen und einer hinteren Steuerkante 35A und 35B an der Steuer büchse 17 zusammen.To operate, a rear and a front control edge 34 and 36 on the damper piston with a front and a rear control edge 35 A and 35 B on the control sleeve 17 together.
Wenn die Steuerkante 34 die Bohrung 31 erreicht, wird eine Verbindung zwischen den Räumen 18 und 26 geschaffen, der Volumenausgleich kann ungedrosselt erfolgen.When the control edge 34 reaches the bore 31 , a connection between the spaces 18 and 26 is created, the volume compensation can take place unthrottled.
Erst, wenn eine Steuerkante 34 an dem Dämpferkolben 21 eine Steuerkante 35A der Steuerbüchse 17 erreicht, ist die Drosselwirkung durch die Drosselbohrung 28 zu Ende. Zu diesem Zeitpunkt ist die Axialkrafterhöhung zu Ende, denn es werden ungedrosselte Verbindungen über den Ringraum 18 zu dem Zylinderraum 19 geschaffen, wenn auch die Steuer büchse 17 in diesen Bereichen, d. h. außerhalb der Steuer kanten 35A und 35B einen größeren Innendurchmesser besitzt, damit ein Ringspalt zwischen dem Dämpferkolben 21 und der Steuerbüchse 17 für einen ungehinderten Druckmittelstrom entsteht.Only when a control edge 34 on the damper piston 21 reaches a control edge 35 A of the control sleeve 17 does the throttling effect through the throttle bore 28 end. At this time, the increase in axial force is at an end, because unthrottled connections are created via the annular space 18 to the cylinder space 19 , even if the control sleeve 17 in these areas, ie outside the control edges 35 A and 35 B has a larger inner diameter, so that an annular gap is created between the damper piston 21 and the control sleeve 17 for an unimpeded flow of pressure medium.
Wird die Zahnstange 2 aus ihrer Mittenlage in Y-Rich tung verschoben, so wird das Öl im Druckraum 26 über die Drosselbohrung 29 in das Innere der Kolbenstange 22 ge leitet. Über die Drosselbohrung 28 kann in den sich ver größernden Kolbenraum 27 Öl aus dem Inneren der Kolben stange 22 nachgesaugt werden. Ebenso wie bei einer Ver schiebung der Zahnstange 2 in X-Richtung kann dies jedoch nur unter Überwindung eines entsprechend erhöhten Druckes erfolgen.If the rack 2 is shifted from its central position in the Y-Rich direction, the oil in the pressure chamber 26 via the throttle bore 29 into the interior of the piston rod 22 passes. About the throttle bore 28 in the piston chamber 27 enlarging ver oil from the inside of the piston rod 22 can be sucked. Just as with a shift of the rack 2 in the X direction, this can only be done by overcoming a correspondingly increased pressure.
Wenn die Steuerkante 36 die Bohrung 30 erreicht, wird eine Verbindung zwischen den Räumen 27 und 18 geschaffen, und der Volumenausgleich kann ungedrosselt erfolgen.When the control edge 36 reaches the bore 30 , a connection is created between the spaces 27 and 18 , and the volume compensation can take place unthrottled.
Erst, wenn die Steuerkante 36 des Dämpferkolbens 21, die sich an dessen vorderen Ende befindet, die Steuer kante 35B in der Steuerbüchse 17 erreicht, ist die Drossel wirkung durch die Drosselbohrung 29 zu Ende.Only when the control edge 36 of the damper piston 21 , which is located at its front end, the control edge 35 B in the control sleeve 17 reaches, the throttle effect through the throttle bore 29 is over.
Der Dämpferkolben 21 kann im Bedarfsfalle auch externe Lenkungsdämpfer ersetzen (ohne Steuerkanten).The damper piston 21 can also replace external steering dampers if necessary (without control edges).
Die Steuerkanten und somit die Dämpferwirkung können an jedem beliebigen Bereich des Zahnstangenhubes angebracht werden.The control edges and thus the damper effect can attached to any area of the rack stroke become.
In der Fig. 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. A further exemplary embodiment of the invention is described in FIG. 10.
Bei dieser Lösung wird die Verschiebekraft durch eine Veränderung der Schmiegung zwischen der Zahnstange 2 und einem die Zahnstange jochartig umfassenden Druckstück 37 er höht. Das Druckstück 37 befindet sich in üblicher Weise auf der von der Verzahnung 38 abgewandten Seite der Zahnstange. Im allgemeinen befindet sich zwischen dem Druckstück 37 und der Zahnstange 2 noch eine Einlegefolie 39 aus Kunststoff. Durch eine Federeinrichtung 40, die sich an einem in das Lenkventilgehäuse 1 eingesetzten Verschlußstopfen 41 ab stützt, wird das Druckstück 37 an die Zahnstange 2 ange preßt. Die Zahnstange besitzt einen Radius R1. Im Bereich der Mittenlage der Zahnstange 2 wird diese nun verdickt, d. h. mit einem größeren Radius R2 versehen. Auf diese Weise entsteht im Bereich der Mittenlage der Zahnstange 2 eine Exzentrizität, wobei der Mittelpunkt des größeren Radius R2 über dem Mittelpunkt des Radius R1, d. h. näher an der Verzahnung 38 angeordnet wird. In der Praxis hat sich eine Radiusvergrößerung von wenigen Zehnteln und eine Exzentrizität zwischen den beiden Radien von ebenfalls wenigen Zehntel Millimetern als ausreichend herausgestellt. In der Fig. 10 ist mit dem Bezugszeichen 42 die Exzentrizi tät e angedeutet, die z. B. 0,4-0,5 mm betragen kann. Mit dem Bezugszeichen 43 ist die Differenz zwischen dem Radius R2 und R1 angedeutet.In this solution, the displacement force is increased by changing the osculation between the rack 2 and a pressure piece 37 comprising the rack yoke-like. The pressure piece 37 is located in the usual way on the side of the rack facing away from the toothing 38 . In general, there is an insert film 39 made of plastic between the pressure piece 37 and the rack 2 . By a spring device 40 which is supported on a plug 41 inserted into the steering valve housing 1 , the pressure piece 37 is pressed onto the rack 2 . The rack has a radius R1. In the area of the center position of the rack 2 , this is now thickened, ie provided with a larger radius R2. In this way, an eccentricity arises in the area of the center position of the rack 2 , the center of the larger radius R2 being arranged above the center of the radius R1, ie closer to the toothing 38 . In practice, an increase in radius of a few tenths and an eccentricity between the two radii of likewise a few tenths of a millimeter have been found to be sufficient. In Fig. 10, the eccentricity is indicated by the reference numeral 42 , the z. B. can be 0.4-0.5 mm. Reference number 43 indicates the difference between the radius R2 and R1.
Durch die exzentrische Verdickung der Zahnstange 2, wobei man im allgemeinen einen Übergangsbereich vom zentri schen Teil mit einer flachen Schräge vorsehen wird, werden die Flanken der Einlegefolie 39 im elastischen Bereich ver preßt. Auf diese Weise entsteht im Bereich der Mittenlage der Zahnstange 2 eine Klemmkraft, die die Verschiebekraft entsprechend erhöht. Der dabei auftretende Verschleiß ist jedoch minimal bzw. vernachlässigbar. By the eccentric thickening of the rack 2 , which will generally provide a transition area from the central part with a flat slope, the flanks of the insert film 39 are pressed ver in the elastic region. In this way, a clamping force arises in the area of the center position of the rack 2 , which increases the displacement force accordingly. However, the wear that occurs is minimal or negligible.
Bei dieser Ausgestaltung bleibt die Berührungslinie bzw. Berührungsfläche zwischen der Zahnstange 2 und dem Druckstück 37 bzw. zu der Einlegefolie 39 unverändert. Sie kann z. B. in einem Bereich von jeweils 45°, bezogen auf die Horizontalachse, liegen.In this embodiment, the line of contact or contact surface between the rack 2 and the pressure piece 37 or to the insert film 39 remains unchanged. You can e.g. B. in a range of 45 °, based on the horizontal axis.
Ebenso bleibt auch der Achsabstand zwischen der Zahn stange 2 und dem Ritzel unverändert. Lediglich die seitlich wirkenden Klemmkräfte sorgen für eine entsprechende Erhöhung des Lenkwiderstandes.Likewise, the center distance between the rack 2 and the pinion remains unchanged. Only the laterally acting clamping forces ensure a corresponding increase in steering resistance.
BezugszeichenlisteReference list
1 Lenkgetriebegehäuse
2 Zahnstange
3 Spurstangen
befestigungsschraube
4 Spurstangen
befestigungsschraube
5 Spurstange
6 Spurstange
7 Querzapfen
8 Längsnut
9 blattfederartige
Einrichtung
10 U-förmiger Schenkel
11 Mittelteil
12 Schräge
13 Stellschraube
14 Kunststoffeinsatz
15 Verdickung
16 Stufenbohrung
17 Steuerbüchse
18 Ringspalt
19 Zylinderraum
20 Pfeil
21 Dämpferkolben
22 Kolbenstange
23 Kardangelenk
24 Bund
25 Dichtring
26 Kolbenraum
27 Kolbenraum
28 Drosselbohrung
29 Drosselbohrung
30 Bohrung
31 Bohrung
32 Pfeil
33 Umfangsbohrung
34 Steuerkante
35A Steuerkante
35B Steuerkante
36 Steuerkante
37 Druckstück
38 Verzahnung
39 Einlegefolie
40 Federeinrichtung
41 Verschlußstopfen
42 Exzentrizität e
43 Differenz R2 : R1 1 steering gear housing
2 racks
3 tie rod fastening screw
4 tie rod fastening screws
5 tie rods
6 tie rod
7 cross pins
8 longitudinal groove
9 leaf spring-like device
10 U-shaped legs
11 middle section
12 slopes
13 set screw
14 plastic insert
15 thickening
16 step bore
17 control box
18 annular gap
19 cylinder chamber
20 arrow
21 damper pistons
22 piston rod
23 universal joint
24 fret
25 sealing ring
26 piston chamber
27 piston chamber
28 throttle bore
29 throttle bore
30 hole
31 hole
32 arrow
33 circumferential bore
34 control edge
35 A control edge
35 B control edge
36 control edge
37 pressure piece
38 gearing
39 insert foil
40 spring device
41 sealing plug
42 eccentricity e
43 difference R2: R1
Claims (23)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934315916 DE4315916A1 (en) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | Rack and pinion steering system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934315916 DE4315916A1 (en) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | Rack and pinion steering system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4315916A1 true DE4315916A1 (en) | 1994-11-17 |
Family
ID=6487943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934315916 Withdrawn DE4315916A1 (en) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | Rack and pinion steering system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4315916A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10306305B4 (en) * | 2002-03-12 | 2005-12-22 | Ford Global Technologies, LLC (n.d.Ges.d. Staates Delaware), Dearborn | Method and apparatus for suppressing vibrations in a vehicle steering system |
DE102007006232A1 (en) * | 2007-02-08 | 2008-08-14 | Zf Lenksysteme Gmbh | Method for operating a steering system in a motor vehicle |
-
1993
- 1993-05-12 DE DE19934315916 patent/DE4315916A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10306305B4 (en) * | 2002-03-12 | 2005-12-22 | Ford Global Technologies, LLC (n.d.Ges.d. Staates Delaware), Dearborn | Method and apparatus for suppressing vibrations in a vehicle steering system |
DE102007006232A1 (en) * | 2007-02-08 | 2008-08-14 | Zf Lenksysteme Gmbh | Method for operating a steering system in a motor vehicle |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |