EP1478559A1 - Thrust piece unit for rack-steering gears - Google Patents

Thrust piece unit for rack-steering gears

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Publication number
EP1478559A1
EP1478559A1 EP03704692A EP03704692A EP1478559A1 EP 1478559 A1 EP1478559 A1 EP 1478559A1 EP 03704692 A EP03704692 A EP 03704692A EP 03704692 A EP03704692 A EP 03704692A EP 1478559 A1 EP1478559 A1 EP 1478559A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piece unit
unit according
pressure piece
piston
rack
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03704692A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen BIEBER
Rainer SCHÄNZEL
Michael Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Original Assignee
ZF Lenksysteme GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Lenksysteme GmbH filed Critical ZF Lenksysteme GmbH
Publication of EP1478559A1 publication Critical patent/EP1478559A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/26—Racks
    • F16H55/28—Special devices for taking up backlash
    • F16H55/283—Special devices for taking up backlash using pressure yokes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00—Steering gears
    • B62D3/02—Steering gears mechanical
    • B62D3/12—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type
    • B62D3/123—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type characterised by pressure yokes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18056—Rotary to or from reciprocating or oscillating
    • Y10T74/18088—Rack and pinion type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/19—Gearing
    • Y10T74/19642—Directly cooperating gears
    • Y10T74/1967—Rack and pinion

Definitions

  • the invention relates to a pressure piece unit for rack and pinion steering gears, according to the preamble of patent claim 1.
  • the thrust piece presses against the back of the rack by the resilient force of a spring in order to ensure a play-free tooth engagement between the rack and pinion.
  • the spring is supported against the inside of a screw cap while maintaining a limited gap (play) between the cover and the pressure piece.
  • the play and the resilient force of the spring can be adjusted by the amount of screwing in the cover and when the pressure piece is loaded by the rack, the stop is damped depending on the presetting.
  • Seen over the lifetime occurs due to high forces such as. B. occur in electromechanical rack and pinion steering, increased wear on the teeth and other mutually corresponding components, which increases the gap.
  • the resulting increased axial evasion of the pressure piece can, despite z. B. a spring between the pressure piece and adjusting screw, lead to a disturbing noise behavior.
  • the pressure piece unit in order to ensure the play-free meshing of the pinion in the toothed rack, in addition to the conventional preloading of the pressure piece with a spring, the spring is acted upon hydraulically.
  • the pressure piece unit is integrated in a hole in the steering gear housing. It consists of a cylinder part and a piston part, the cylinder part having a partition wall which is equipped with a check valve arranged in a throughflow opening and a throttle bore.
  • the piston part guided by a spring, is guided in the rack-side of the cylinder part and encloses a pressure chamber.
  • a spring also closes on the opposite side of the partition acted upon adjusting piston a storage room.
  • the steering gear may jam when the most unfavorable conditions come together , because the incompressibility of the hydraulic medium becomes so great that the pressure piece no longer escapes and the pressure piece acts like a rigid stop.
  • An enlarged throttle bore which would remedy this situation, would be disadvantageous in normal operation, since damping would no longer take place.
  • the invention specified in claim 1 is based on the problem of designing a pressure unit of the type specified, in which the backlash between rack and pinion during normal steering operation and also with fast, jerky steering movements without disturbing noise and high functionality is realized.
  • the problem is solved by the features listed in the characterizing part of claim 1, in that an overload safety device is arranged in the pressure piece unit in addition to the suction valve and a throttle point by which the hydraulic chambers are connected.
  • FIG. 2 section A - A according to FIG. 1;
  • FIG. 4 section BB according to FIG. 3;
  • a pressure unit 1 which is used in steering gears of motor vehicles, around the drive pinion, which is connected to the steering handwheel via a steering column, with the toothing of the toothed rack, which is connected on both sides via tie rods and steering levers to the steerable wheels, to keep in constant engagement.
  • An application of the pressure unit 1 for other areas of vehicle and mechanical engineering, in which pinions - racks - translations are used, is possible at any time.
  • the pressure piece unit 1 is integrated in a receiving bore of the steering gear housing 2 in such a way that the part of the toothed rack opposite the toothing of the toothed rack is accommodated with the receptacle 16 of the pressure piece unit 1, which in its geometric shape is adapted to the back of the toothed rack and is lined with a material with a low coefficient of friction. corresponds.
  • the pressure piece unit 1 has in the application according to FIGS. 1 and 2 a in the bore 17 a of a cartridge 17 axially to the section line A -A movable cylinder part 3.
  • This cylinder part 3 is designed in such a way that the holder 16 for the back of the rack is arranged on it on the rack side and that the spatial conditions for two hydraulic chambers 4 and 9, the piston 8 and a compensating element 7, are also created on its side facing away from the back of the rack.
  • the cylinder part 3 has a hollow cylindrical wall 3 a, which is arranged at a distance from the lateral surface, the bore 17 a integrated in the cartridge 17. This forms an annular space, the chamber 4, in which a compression spring 5 is integrated, and a cylindrical interior, the chamber 9.
  • the compensating element 7 is arranged, the rack-side surface of which in the rest state (relieved) of the pressure piece unit 1 forms a gap 19 to the bottom surface 9 a of the chamber 9.
  • the piston 8, which is composed of a cylindrical head part 8 a, whose circular area (FIG. 3) corresponds approximately to the borehole surface of the cartridge 17, and a cylindrical piston part 8 b, projects with its piston part 8 b into the chamber 9 in such a way that in the idle state of the pressure piece unit 1, an annular gap 18 can be formed between the head part 8 a of the piston 8 and an annular surface formed by the end of the wall 3 a of the cylinder part 3.
  • FIGS. 3 the piston 8
  • a spring mechanical component can also be integrated between the adjusting nut 6 and the cartridge 17 (not shown).
  • the piston part 8 b of the piston 8 and the compensating element 7 are each sealed by annular sealing elements 22 to the cylindrical wall 3 a of the cylinder part 3.
  • a sealing element 22 is also integrated between the cylinder unit 3 and the cartridge 17.
  • the cartridge 17 is through an adjusting nut 6 in the housing bore the housing 2 held. Before adjusting the adjusting nut 6 by means of the anti-rotation device 23, a play value (gap 18) must be provided.
  • the cylinder part 3 is fixedly connected to the piston 8.
  • the function of the throttle point 14 could take place via an annular gap acting as a gap throttle instead of via a through hole integrated in the piston 3.
  • the possibility of adjusting the play value, which is omitted in the case of a fixed connection between the piston 8 and the cylinder part 3 via the gap 18 which is not present, would be compensated for by a gap 17 c to be formed between the piston 8 and the cartridge 17.
  • the compensating element 7, which is designed as a compensating piston, for example, can alternatively also be formed from a membrane.
  • the gap 19 and the play must be set to the stop ,
  • the compensating element 7, for example via a thread 26 through the bore 25, is drawn in the cylinder unit 3 against the bottom 9a of the chamber 9. By moving the compensating element 7 after filling, the gap 19 can be adjusted.
  • the receptacle 16 and thus the cylinder unit 3 are acted upon by a deflection movement of the rack.
  • the completely oil-filled chamber 4 acts as a hydraulic cushion to prevent the rack from being lifted off the pinion.
  • the compensating element 7 of the volume change adjusts accordingly and the intermeshing of the pinion-rack pair is still ensured damping.
  • the spring 5 presses the cylinder part 3 again in the direction of the rack back.
  • a negative pressure is created in the chamber 4, whereby the suction valve 15 opens and oil flows back from the chamber 9 into the chamber 4.
  • the spring 10 ensures that an air cushion is formed by acting against the oil pressure (low pressure) in the suction region via the compensating element 7.
  • a clamping pin 27 is integrated in the pressure piece unit 1 as an assembly lock.
  • an overload safety device is also possible in other hydraulic pressure pieces, in which the constellation of chambers, compensating element, piston and cylinder part is different from the one described.
  • the pressure piece unit consists of a cylinder part, which was separated by a partition into an upper and a lower part, and a piston part, which contains the receptacle and in the upper part ( Pressure chamber) of the cylinder unit is movably integrated, while in the lower part of the cylinder part the compensation element with the storage space is arranged, the overload protection is installed in addition to the existing check valve and the throttle bore as a hydraulic component in the partition.

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Abstract

The invention relates to a thrust piece unit (1) for rack-steering gears, which is integrated into a housing bore of the steering gear housing (2) of motor vehicles. The aim of the invention is to maintain the pinion and the steering rack in a state of constant engagement. Said unit comprises a cylinder part (3), a piston part (8) and two corresponding chambers (4 and 9) filled with a hydraulic medium. Said chambers are connected to each other by means of a feed valve (15) and a throttle point (14). An overload cut-out device (12, 13) is also integrated into the thrust piece unit (1).

Description

Druckstückeinheit für Zahnstangen - LenkgetriebePressure unit for racks - steering gear
Die Erfindung betrifft eine Druckstückeinheit für Zahnstangen - Lenkgetriebe, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a pressure piece unit for rack and pinion steering gears, according to the preamble of patent claim 1.
Bei Druckstücken konventioneller Bauart, wie in der DE 34 08 673 A1 beschrieben, drückt das Druckstück durch die federnde Kraft einer Feder gegen die Rückseite der Zahnstange, um einen spielfreien Zahneingriff zwischen Zahnstange und Ritzel zu gewährleisten. Dabei stützt sich die Feder gegen die Innenseite eines Schraubdeckels unter Einhaltung eines begrenzten Spaltes (Spiel) zwischen Deckel und Druckstück ab. Das Spiel und die federnde Kraft der Feder können durch den Betrag des Einschraubens des Deckels eingestellt werden und bei Belastung des Druckstückes durch die Zahnstange wird der Anschlag je nach Voreinstellung gedämpft.In the case of thrust pieces of conventional design, as described in DE 34 08 673 A1, the thrust piece presses against the back of the rack by the resilient force of a spring in order to ensure a play-free tooth engagement between the rack and pinion. The spring is supported against the inside of a screw cap while maintaining a limited gap (play) between the cover and the pressure piece. The play and the resilient force of the spring can be adjusted by the amount of screwing in the cover and when the pressure piece is loaded by the rack, the stop is damped depending on the presetting.
Über die Lebensdauer gesehen, tritt infolge von hohen Kräften, wie sie z. B. bei elektromechanischen Zahnstangenlenkungen auftreten, ein erhöhter Verschleiß an der Verzahnung und anderen miteinander korrespondierenden Bauteilen auf, wodurch sich der Spalt vergrößert. Die dadurch gegebene, vergrößerte axiale Ausweichmöglichkeit des Druckstückes, kann, trotz z. B. einer Feder zwischen Druckstück und Stellschraube, zu einem störenden Geräuschverhalten führen.Seen over the lifetime, occurs due to high forces such as. B. occur in electromechanical rack and pinion steering, increased wear on the teeth and other mutually corresponding components, which increases the gap. The resulting increased axial evasion of the pressure piece can, despite z. B. a spring between the pressure piece and adjusting screw, lead to a disturbing noise behavior.
Bei einer in der DE 36 37 197 A1 offenbarten Druckstückeinheit wird, um das spielfreie Kämmen des Ritzels in der Zahnstange zu gewährleisten, zusätzlich zu der konventionellen Vorspannung des Druckstückes mit einer Feder, dieses hydraulisch beaufschlagt. Die Druckstückeinheit ist in einer Bohrung des Lenkgetriebegehauses integriert. Sie besteht aus einem Zylinderteil und einem Kolbenteil, wobei das Zylinderteil eine Trennwand aufweist, die mit einem in einer Durchströmöffnung angeordneten Rückschlagventil und einer Drosselbohrung ausgestattet ist. Das Kolbenteil ist, von einer Feder kraftbeaufschlagt, in der zahnstangenseitigen .Seite des Zylinderteils geführt und schließt einen Druckraum ein. Auf der gegenüberliegenden Seite der Trennwand schließt ein ebenfalls durch eine Feder beaufschlagter Nachstellkolben einen Vorratsraum ein. Da der Druckraum vollständig mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt und durch das Rückschlagventil gegenüber dem Vorratsraum verschlossen ist, wird ein hydraulisches Polster gegen das Abheben der Zahnstange vom Ritzel gebildet. Gegebenenfalls auftretender Verschleiß wird durch Nachführen des Kolbenteils, wobei Hydraulikmedium über die das Rückschlagventil aufnehmende Öffnung in der Trennwand nachströmt, ausgeglichen. Ein unzulässiger Überdruck im Druckraum durch Temperaturänderung oder toleranzbedingter Lageveränderungen zwischen dem Kolbenteil und dem Zylinderteil wird durch das Überströmen von Hydraulikmedium durch die Drosselbohrung vermieden.In a pressure piece unit disclosed in DE 36 37 197 A1, in order to ensure the play-free meshing of the pinion in the toothed rack, in addition to the conventional preloading of the pressure piece with a spring, the spring is acted upon hydraulically. The pressure piece unit is integrated in a hole in the steering gear housing. It consists of a cylinder part and a piston part, the cylinder part having a partition wall which is equipped with a check valve arranged in a throughflow opening and a throttle bore. The piston part, guided by a spring, is guided in the rack-side of the cylinder part and encloses a pressure chamber. A spring also closes on the opposite side of the partition acted upon adjusting piston a storage room. Since the pressure chamber is completely filled with hydraulic fluid and is closed off from the reservoir by the check valve, a hydraulic cushion is formed to prevent the rack from being lifted off the pinion. Any wear that may occur is compensated for by tracking the piston part, with hydraulic medium flowing in via the opening in the partition that accommodates the check valve. An inadmissible overpressure in the pressure chamber due to temperature changes or tolerance-related changes in position between the piston part and the cylinder part is avoided by overflow of hydraulic medium through the throttle bore.
Bei schnellen, ruckartigen Lenkbewegungen und fortgeschrittenem Verschleiß der korrespondierenden Lenkgetriebeteile (die Zahnstange ist z. B. in ihrem Verzahnungsbereich durch die unterschiedliche Häufigkeit des Eingriffs des Ritzels in ihre Zähne unterschiedlich stark verschlissen) kann es bei dem Zusammentreffen ungünstigster Voraussetzungen zu einem Verklemmen des Lenkgetriebes kommen, da die Inkompressibilität des Hydraulikmediums so groß wird, dass kein Ausweichen des Druckstückes mehr stattfindet und das Druckstück wie ein starrer Anschlag wirkt. Eine vergrößerte Drosselbohrung, die in diesem Fall Abhilfe schaffen würde, wäre im Normalbetrieb nachteilig, da keine Dämpfung mehr stattfinden würde.With fast, jerky steering movements and advanced wear of the corresponding steering gear parts (e.g. the toothed rack is worn to different degrees in its toothing area due to the different frequency of engagement of the pinion in its teeth), the steering gear may jam when the most unfavorable conditions come together , because the incompressibility of the hydraulic medium becomes so great that the pressure piece no longer escapes and the pressure piece acts like a rigid stop. An enlarged throttle bore, which would remedy this situation, would be disadvantageous in normal operation, since damping would no longer take place.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Druckstückeinheit der eingangs angegebenen Art zu konzipieren, bei welcher die Spielfreiheit zwischen Zahnstange und Ritzel bei normalem Lenkbetrieb und ebenso bei schnellen, ruckartigen Lenkbewegungen ohne störende Geräuschentwicklung und hoher Funktionalität realisiert wird. Das Problem wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst, indem zusätzlich zu dem Nachsaugventil und einer Drosselstelle, durch welche die Hydraulikkammern verbunden sind, eine Überlastsicherung in der Druckstückeinheit angeordnet wird.The invention specified in claim 1 is based on the problem of designing a pressure unit of the type specified, in which the backlash between rack and pinion during normal steering operation and also with fast, jerky steering movements without disturbing noise and high functionality is realized. The problem is solved by the features listed in the characterizing part of claim 1, in that an overload safety device is arranged in the pressure piece unit in addition to the suction valve and a throttle point by which the hydraulic chambers are connected.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass mit der Druckstückeinheit eine gleichbleibende Dämpfung, unabhängig von der Druckstückposition, dem Verschleiß und von Temperatureinflüssen erreicht wird, wobei die Druckstückeinheit als Modul ausgeführt, außerhalb des Lenkgetriebegehauses vormontiert werden kann. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The advantages achieved by the invention consist in particular in that a constant damping is achieved with the pressure piece unit, irrespective of the pressure piece position, wear and temperature influences, the pressure piece unit being designed as a module, can be preassembled outside the steering gear housing. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail below. Show it:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Druckstückeinheit;1 shows a section through a pressure piece unit.
Fig. 2 Schnitt A - A gemäß Fig. 1 ;FIG. 2 section A - A according to FIG. 1;
Fig. 3 eine Draufsicht des Kolbenteils;3 shows a top view of the piston part;
Fig. 4 Schnitt B - B gemäß Fig. 3;FIG. 4 section BB according to FIG. 3;
Fig. 5 Schnitt C - C gemäß Fig. 4.5 section C - C according to FIG. 4th
Im Wesentlichen gleiche Teile in den unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Substantially identical parts in the different figures are provided with the same reference symbols.
In der Zeichnung ist eine Druckstückeinheit 1 dargestellt, die in Lenkgetrieben von Kraftfahrzeugen angewandt wird, um das Antriebsritzel, welches mit dem Lenkhandrad über eine Lenksäule verbunden ist, mit der Verzahnung der Zahnstange, die beidseitig über Spurstangen und Lenkhebel mit den lenkbaren Rädern verbunden ist, im ständigen Eingriff zu halten. Eine Anwendung der Druckstückeinheit 1 für andere Gebiete des Fahrzeug- und Maschinenbaus, in denen Ritzel - Zahnstangen - Übersetzungen zum Einsatz kommen, ist jederzeit möglich.In the drawing, a pressure unit 1 is shown, which is used in steering gears of motor vehicles, around the drive pinion, which is connected to the steering handwheel via a steering column, with the toothing of the toothed rack, which is connected on both sides via tie rods and steering levers to the steerable wheels, to keep in constant engagement. An application of the pressure unit 1 for other areas of vehicle and mechanical engineering, in which pinions - racks - translations are used, is possible at any time.
Die Druckstückeinheit 1 ist in eine Aufnahmebohrung des Lenkgetriebegehauses 2 derart integriert, dass das der Verzahnung der Zahnstange gegenüberliegende Teil der Zahnstange mit der Aufnahme 16 der Druckstückeinheit 1, die in ihrer geometrischen Form dem Zahnstangenrücken angepasst und mit einem einen geringen Reibungskoeffizienten aufweisenden Material ausgekleidet ist, korrespondiert. Die Druckstückeinheit 1 weist in dem Anwendungsfall nach den Fig. 1 und 2 ein in der Bohrung 17 a einer Patrone 17 axial zur Schnittlinie A -A bewegliches Zylinderteil 3 auf. Dieses Zylinderteil 3 ist derart ausgebildet, dass an ihm zahnstangenseitig die Aufnahme 16 für den Zahnstangenrücken angeordnet ist und dass weiterhin an seiner vom Zahnstangenrücken abgewandten Seite die räumlichen Voraussetzungen für zwei Hydraulikkammern 4 und 9, den Kolben 8 und ein Ausgleichselement 7, geschaffen sind. Hierzu weist das Zylinderteil 3 eine hohlzylinderförmige Wand 3 a auf, die in einem Abstand zur Mantelfläche, der in der Patrone 17 integrierten Bohrung 17 a, angeordnet ist. Dadurch wird ein ringförmiger Raum, die Kammer 4, in welcher eine Druckfeder 5 integriert ist, und ein zylinderförmiger Innenraum, die Kammer 9, gebildet. In der Kammer 9 ist das Ausgleichselement 7 angeordnet, dessen zahnstangenseitige Fläche im Ruhezustand (entlastet) der Druckstückeinheit 1 zu der Bodenfläche 9 a der Kammer 9 einen Spalt 19 bildet. Der Kolben 8, der sich aus einem zylinderförmigen Kopfteil 8 a, deren Kreisfläche (Fig. 3) in etwa der Bohrlochfläche der Patrone 17 entspricht, und einem zylinderförmigen Kolbenteil 8 b zusammensetzt, ragt mit seinem Kolbenteil 8 b derart in die Kammer 9, dass im Ruhezustand der Druckstückeinheit 1 zwischen Kopfteil 8 a des Kolbens 8 und einer durch das Ende der Wand 3 a des Zylinderteils 3 gebildeten Kreisringfläche ein ringförmiger Spalt 18 gebildet werden kann. In dem Kolben 8 sind , wie aus den Fig. 3 bis 5 erkennbar, sechs Durchgangsbohrungen 20; 21 integriert, von denen die drei den Kolben 8 durchdringenden Bohrungen 20 der Aufnahme des Nachsaugventils 15, der Drosselstelle 14 (durch das Einsetzen einer Drosseleinrichtung 14 in eine Bohrung 20 besteht die Möglichkeit den Durchflussquerschnitt z. B. durch den Austausch der selben zu variieren, ebenso kann aber eine Drosselbohrung auch direkt im Kolben 8 erfolgen) und einer Überlastsicherung 13 dienen, während die anderen drei Bohrungen 21 als Verbindungsbohrungen in dem Kopfteil 8 a des Kolbens 8 integriert sind. Zwischen dem Kopfteil 8 a des Kolbens 8 und dem Boden 17 b der Patrone 17 ist eine als Überlastsicherung dienende Tellerfeder 12 , die ein gedämpftes Wegtauchen der Drύckstückeinheit 1 ermöglicht, als federmechanisches Bauelement 12 angeordnet. Ein federmechanisches Bauelement kann auch zwischen der Einstellmutter 6 und der Patrone 17 (nicht dargestellt) integriert werden. Der Kolbenteil 8 b des Kolbens 8 und das Ausgleichselement 7 sind jeweils durch ringförmige Dichtelemente 22 zur zylinderförmigen Wand 3 a des Zylinderteiles 3 abgedichtet. Ebenso ist zwischen Zylindereinheit 3 und Patrone 17 ein Dichtelement 22 integriert. Die Patrone 17 wird durch eine Einstellmutter 6 in der Gehäusebohrung des Gehäuses 2 gehalten. Vor der Justierung der Einstellmutter 6 mittels Verdrehsicherung 23 ist ein Spielwert (Spalt 18) vorzusehen.The pressure piece unit 1 is integrated in a receiving bore of the steering gear housing 2 in such a way that the part of the toothed rack opposite the toothing of the toothed rack is accommodated with the receptacle 16 of the pressure piece unit 1, which in its geometric shape is adapted to the back of the toothed rack and is lined with a material with a low coefficient of friction. corresponds. The pressure piece unit 1 has in the application according to FIGS. 1 and 2 a in the bore 17 a of a cartridge 17 axially to the section line A -A movable cylinder part 3. This cylinder part 3 is designed in such a way that the holder 16 for the back of the rack is arranged on it on the rack side and that the spatial conditions for two hydraulic chambers 4 and 9, the piston 8 and a compensating element 7, are also created on its side facing away from the back of the rack. For this purpose, the cylinder part 3 has a hollow cylindrical wall 3 a, which is arranged at a distance from the lateral surface, the bore 17 a integrated in the cartridge 17. This forms an annular space, the chamber 4, in which a compression spring 5 is integrated, and a cylindrical interior, the chamber 9. In the chamber 9, the compensating element 7 is arranged, the rack-side surface of which in the rest state (relieved) of the pressure piece unit 1 forms a gap 19 to the bottom surface 9 a of the chamber 9. The piston 8, which is composed of a cylindrical head part 8 a, whose circular area (FIG. 3) corresponds approximately to the borehole surface of the cartridge 17, and a cylindrical piston part 8 b, projects with its piston part 8 b into the chamber 9 in such a way that in the idle state of the pressure piece unit 1, an annular gap 18 can be formed between the head part 8 a of the piston 8 and an annular surface formed by the end of the wall 3 a of the cylinder part 3. In the piston 8, as can be seen from FIGS. 3 to 5, six through bores 20; 21 integrated, of which the three bores 20 penetrating the piston 8 for receiving the suction valve 15, the throttle point 14 (by inserting a throttle device 14 into a bore 20 there is the possibility of varying the flow cross section, for example by exchanging the same, but also a throttle bore can also take place directly in the piston 8) and serve as an overload protection device 13, while the other three bores 21 are integrated as connecting bores in the head part 8 a of the piston 8. Between the head part 8 a of the piston 8 and the bottom 17 b of the cartridge 17, a plate spring 12 serving as an overload protection device, which enables damped dipping away of the push-piece unit 1, is arranged as a spring-mechanical component 12. A spring mechanical component can also be integrated between the adjusting nut 6 and the cartridge 17 (not shown). The piston part 8 b of the piston 8 and the compensating element 7 are each sealed by annular sealing elements 22 to the cylindrical wall 3 a of the cylinder part 3. A sealing element 22 is also integrated between the cylinder unit 3 and the cartridge 17. The cartridge 17 is through an adjusting nut 6 in the housing bore the housing 2 held. Before adjusting the adjusting nut 6 by means of the anti-rotation device 23, a play value (gap 18) must be provided.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Druckstückeinheit 1 ist das Zylinderteil 3 mit dem Kolben 8 fest verbunden. Vorteilhaft kann hierbei die Dichtung 22, die im bisher beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel, zwischen Zylindereinheit 3 und Patrone 17 angeordnet ist entfallen. Ebenso könnte die Funktion der Drosselstelle 14 anstatt über eine im Kolben 3 integrierte Durchgangsbohrung über einen als Spaltdrossel wirkenden Ringspalt erfolgen. Die Möglichkeit der Spielwerteinstellung, die bei einer festen Verbindung Kolben 8 - Zylinderteil 3 über den nicht vorhandenen Spalt 18 entfällt, würde durch einen zu bildenden Spalt 17 c zwischen dem Kolben 8 und der Patrone 17 kompensiert. Auch ist es möglich, dass das Ausgleichselement 7, das beispielhaft als Ausgleichskolben ausgeführt ist, alternativ auch aus einer Membrane gebildet werden kann.In an embodiment of the pressure piece unit 1, not shown, the cylinder part 3 is fixedly connected to the piston 8. The seal 22, which is arranged between the cylinder unit 3 and the cartridge 17 in the exemplary embodiment described and illustrated so far, can advantageously be omitted here. Likewise, the function of the throttle point 14 could take place via an annular gap acting as a gap throttle instead of via a through hole integrated in the piston 3. The possibility of adjusting the play value, which is omitted in the case of a fixed connection between the piston 8 and the cylinder part 3 via the gap 18 which is not present, would be compensated for by a gap 17 c to be formed between the piston 8 and the cartridge 17. It is also possible that the compensating element 7, which is designed as a compensating piston, for example, can alternatively also be formed from a membrane.
Vor dem Entlüften und anschließenden Befüllen über die durch ein Verschlusselement 24 verschlossenen Enlüftungsbohrung (zu diesem Zweck ist die Verschlussschraube 24 durch einen nicht dargestellten Entlüftungs- und Befüllstutzen auszutauschen) sind der Spalt 19 und das Spiel (Spalt 18 bzw. 17c) auf Anschlag zu stellen. Hierzu wird das Ausgleichselement 7, beispielhaft über ein Gewinde 26 durch die Bohrung 25, in der Zylindereinheit 3 gegen den Boden 9a der Kammer 9 gezogen. Durch Verschieben des Ausgleichselements 7 nach dem Befüllen kann der Spalt 19 eingestellt werden.Before venting and then filling via the ventilation hole closed by a closure element 24 (for this purpose, the screw plug 24 must be replaced by a ventilation and filling nozzle, not shown), the gap 19 and the play (gap 18 or 17c) must be set to the stop , For this purpose, the compensating element 7, for example via a thread 26 through the bore 25, is drawn in the cylinder unit 3 against the bottom 9a of the chamber 9. By moving the compensating element 7 after filling, the gap 19 can be adjusted.
Bei Normalbetrieb der Lenkung und damit normaler Beanspruchung des Lenkgetriebes wird die Aufnahme 16 und damit die Zylindereinheit 3 durch eine Ausweichbewegung der Zahnstange mit Kraft beaufschlagt. Bei einer daraus resultierenden Bewegung der Zylindereinheit 3 in der Patrone 17 wirkt die vollständig mit Öl gefüllte Kammer 4 als hydraulisches Polster gegen das Abheben der Zahnstange vom Ritzel. Bei weiterer Belastung der Aufnahme 16 und einer weiteren linearen Bewegung der Zylindereinheit 3 in der Patrone 17 entsteht ein erhöhter Druck in der Kammer 4, der sich durch Verdrängung des Öls über die Verbindungsbohrungen 21 , den Verbindungskanälen 11 und der Drosselstelle 14 in die Kammer 9 abbaut, wobei das Ausgleichselement 7 der Volumenveränderung entsprechend nachstellt und das Miteinanderkämmen des Ritzel - Zahnstangen - Paares weiterhin dämpfend gesichert wird.During normal operation of the steering and thus normal stress on the steering gear, the receptacle 16 and thus the cylinder unit 3 are acted upon by a deflection movement of the rack. When the cylinder unit 3 moves in the cartridge 17 as a result, the completely oil-filled chamber 4 acts as a hydraulic cushion to prevent the rack from being lifted off the pinion. With further loading of the receptacle 16 and a further linear movement of the cylinder unit 3 in the cartridge 17, there is an increased pressure in the chamber 4, which is reduced into the chamber 9 by displacement of the oil via the connecting bores 21, the connecting channels 11 and the throttle point 14 , wherein the compensating element 7 of the volume change adjusts accordingly and the intermeshing of the pinion-rack pair is still ensured damping.
Bei stoßartiger Belastung der Aufnahme 16 und damit des Zylinderteils 3, baut sich in der Kammer 4 ein Hochdruck auf, der, wie eingangs erwähnt, allein durch die Drosselstelle 5 nicht mehr abgebaut werden kann. Um eine Schädigung der Bauteile zu vermeiden, wird der Druck über das beispielhaft bei 30 bar öffnende Überdruckventil 13 des Kolbens 8 in die Kammer 9 abgeleitet und die Dämpfung erfolgt entsprechend der Belastung. Alternativ ist eine Kombination aus hydraulischem Bauteil 13, einem Überdruckventil, und einem zwischen Patrone 17 und Kolben 8 integrierten federmechanischem Bauteil 12, wie in Fig. 1 dargestellt, als Überlastsicherung 12; 13 ebenfalls einsetzbar. Unabhängig von der Größe und der Art der Belastung wirkt die Kraftabstützung (Steifigkeit) als Reaktionskraft korrelierend zu den Aktionskräften (Verzahnungsabweiskräften).When the receptacle 16 and thus the cylinder part 3 are subjected to a sudden load, a high pressure builds up in the chamber 4, which, as mentioned at the beginning, can no longer be reduced solely by the throttle point 5. In order to avoid damage to the components, the pressure is discharged into the chamber 9 via the pressure relief valve 13 of the piston 8 which opens at 30 bar, for example, and the damping takes place in accordance with the load. Alternatively, a combination of hydraulic component 13, a pressure relief valve, and a spring-mechanical component 12 integrated between cartridge 17 and piston 8, as shown in FIG. 1, is used as an overload protection device 12; 13 can also be used. Regardless of the size and type of load, the force support (stiffness) acts as a reaction force correlating with the action forces (tooth rejection forces).
In dem oben beschriebenen, nicht dargestellten Anwendungsfall einer festen Verbindung zwischen Kolben 8 und Zylinderteil 3, kann anstatt des Überdruckventils 13 zwischen Patrone 17 und Einstellmutter 6 ein federmechanisches Bauelement 12 als Überlastsicherung 12; integriert werden, welches den Druckabbau übernimmt, bevor Bauteile beschädigt werden. Voraussetzung hierfür wäre eine verschiebbare Anordnung der Patrone17 im Gehäuse 2. Im Wirkzusammenhang mit einem hydraulischen Bauelement 13 als Überlastsicherung 12 und 13 ist eine solche Anordnung eines federmechanischen Bauelementes 12 auch möglich.In the above-described application, not shown, of a fixed connection between the piston 8 and the cylinder part 3, instead of the pressure relief valve 13 between the cartridge 17 and the adjusting nut 6, a spring-mechanical component 12 as an overload protection device 12; be integrated, which takes over the pressure reduction before components are damaged. A precondition for this would be a displaceable arrangement of the cartridge 17 in the housing 2. In the operative connection with a hydraulic component 13 as overload protection device 12 and 13, such an arrangement of a spring-mechanical component 12 is also possible.
In den beschriebenen Anwendungsfällen ist es ebenfalls möglich als federmechanische Überlastsicherung (12) einen einstellbaren elastischen Sprengring einzusetzen.In the applications described, it is also possible to use an adjustable elastic snap ring as a spring-mechanical overload protection (12).
Bei Entlastung der Aufnahme 16 und damit der Zylindereinheit 3 drückt die Feder 5 das Zylinderteil 3 wieder in Richtung Zahnstangenrücken. In der Kammer 4 entsteht ein Unterdruck, wodurch das Nachsaugventil 15 öffnet und Öl von der Kammer 9 in die Kammer 4 zurückströmt. Die Feder 10 sorgt dafür, dass sich ein Luftpolster bildet, indem sie über den Ausgleichselement 7 gegen den Öldruck (Niederdruck) im Nachsaugbereich wirkt. Als Montagesicherung ist in der Druckstückeinheit 1 ein Spannstift 27 integriert.When the receptacle 16 and thus the cylinder unit 3 are relieved, the spring 5 presses the cylinder part 3 again in the direction of the rack back. A negative pressure is created in the chamber 4, whereby the suction valve 15 opens and oil flows back from the chamber 9 into the chamber 4. The spring 10 ensures that an air cushion is formed by acting against the oil pressure (low pressure) in the suction region via the compensating element 7. A clamping pin 27 is integrated in the pressure piece unit 1 as an assembly lock.
Der Einsatz einer Überlastsicherung ist auch in anderen hydraulischen Druckstücken, in welchem die Konstellation von Kammern, Ausgleichselement, Kolben und Zylinderteil eine andere, als die beschriebene ist, möglich. So würde z. B. bei einem hydraulischen Druckstück nach dem eingangs beschriebenen Stand der Technik, bei welchem die Druckstückeinheit aus einem Zylinderteil, das durch eine Trennwand in einen oberen und einen unteren Teil getrennt wurde, und einem Kolbenteil besteht, das die Aufnahme beinhaltet und im oberen Teil (Druckraum) der Zylindereinheit beweglich integriert ist, während im unteren Teil des Zylinderteils das Ausgleichselement mit dem Lagerraum angeordnet ist, die Überlastsicherung zusätzlich zu dem vorhandenen Rückschlagventil und der Drosselbohrung als hydraulisches Bauelement in der Trennwand installiert. The use of an overload safety device is also possible in other hydraulic pressure pieces, in which the constellation of chambers, compensating element, piston and cylinder part is different from the one described. So z. B. in a hydraulic pressure piece according to the prior art described above, in which the pressure piece unit consists of a cylinder part, which was separated by a partition into an upper and a lower part, and a piston part, which contains the receptacle and in the upper part ( Pressure chamber) of the cylinder unit is movably integrated, while in the lower part of the cylinder part the compensation element with the storage space is arranged, the overload protection is installed in addition to the existing check valve and the throttle bore as a hydraulic component in the partition.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Druckstückeinheit für Zahnstangen - Lenkgetriebe, die in eine Gehäusebohrung des Lenkgetriebegehauses von Kraftfahrzeugen integriert ist, um das Ritzel mit der Zahnstange im ständigen Eingriff zu halten, bestehend aus einem Zylinderteil, einem Kolbenteil und zweier miteinander korrespondierender, mit Hydraulikmedium gefüllter Kammern, die über ein Nachsaugventil und über eine Drosselstelle miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der1 . Pressure piece unit for toothed racks - steering gear, which is integrated into a housing bore in the steering gear housing of motor vehicles in order to keep the pinion in constant engagement with the toothed rack, consisting of a cylinder part, a piston part and two corresponding chambers filled with hydraulic medium, which have a suction valve and are connected to one another via a throttle, characterized in that in the
Druckstückeinheit (1) zusätzlich eine Überlastsicherung (12; 13) integriert ist.Pressure piece unit (1) additionally an overload protection (12; 13) is integrated.
2. Druckstückeinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstückeinheit (1) modular als ein in sich geschlossenes2. pressure piece unit according to claim 1, characterized in that the pressure piece unit (1) modular as a self-contained
System ausgeführt ist.System is running.
3. Druckstückeinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastsicherung (12; 13) als hydraulisches und / oder federmechanisches Bauelement (12 und / oder 13) ausgebildet ist.3. Pressure piece unit according to one of claims 1 or 2, characterized in that the overload protection (12; 13) is designed as a hydraulic and / or spring-mechanical component (12 and / or 13).
4. Druckstückeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Nachsaugventil (15), Drosselstelle (14) und die hydraulische Überlastsicherung (13) im Kolbenteil (8) integriert sind.4. Pressure piece unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the suction valve (15), throttle point (14) and the hydraulic overload protection (13) are integrated in the piston part (8).
5. Druckstückeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die federmechanische Überlastsicherung (12) zwischen Patrone (17) und Kolben (8) oder zwischen Patrone 17 und Einstellmutter 6 angeordnet ist.5. pressure piece unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the spring-mechanical overload protection (12) between the cartridge (17) and piston (8) or between cartridge 17 and adjusting nut 6 is arranged.
6. Druckstückeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die federmechanische Überlastsicherung (12) einstellbar, beispielhaft als elastischer Sprengring, ausgebildet ist. 6. Pressure piece unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the spring-mechanical overload protection (12) is adjustable, for example as an elastic snap ring.
7. Druckstückeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Kolben (8), Zylinderteil (3), beide Hydraulikkammern (4 und 9) und ein Ausgleichselement (7) in einer Patrone (17) angeordnet sind und die Druckstückeinheit 1 ein in sich geschlossenes System bildet.7. pressure unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the piston (8), cylinder part (3), both hydraulic chambers (4 and 9) and a compensating element (7) are arranged in a cartridge (17) and the pressure unit 1st forms a self-contained system.
8. Druckstückeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstückeinheit (1) durch ein Einstellelement (6) in der Gehäusebohrung des Lenkgetriebegehauses gehalten wird.8. thrust piece unit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the thrust piece unit (1) is held by an adjusting element (6) in the housing bore of the steering gear housing.
9. Druckstückeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderteil (3) in der Patrone (17) in Axialrichtung bewegbar angeordnet ist.9. thrust piece unit according to one of claims 1 to 8, characterized in that the cylinder part (3) in the cartridge (17) is arranged movable in the axial direction.
10. Druckstückeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Patrone (17) in dem Gehäuse (2) in Axialrichtung bewegbar angeordnet ist.10. thrust piece unit according to one of claims 1 to 9, characterized in that the cartridge (17) in the housing (2) is arranged movable in the axial direction.
1 1 . Druckstückeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderteil (3) an seiner von der Zahnstange abgewandten Seite im Abstand zur Mantelfläche, der in der Patrone (17) integrierten Bohrung (17a), eine Wand (3a) aufweist, die derart angeordnet ist, dass eine hohlzylinderförmige äußere Kammer (4) und eine zylinderförmige innere Kammer (9) gebildet werden, die in Richtung Zahnstange verschlossen sind.1 1. Pressure piece unit according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the cylinder part (3) has a wall (3a) on its side facing away from the toothed rack at a distance from the lateral surface of the bore (17a) integrated in the cartridge (17), which is arranged such that a hollow cylindrical outer chamber (4) and a cylindrical inner chamber (9) are formed, which are closed in the direction of the rack.
12. Druckstückeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (9) zahnstangenseitig das Ausgleichselement (7) aufnimmt und der Kolben 8, der durch ein12. thrust piece unit according to one of claims 1 to 9 or 11, characterized in that the chamber (9) on the rack side receives the compensating element (7) and the piston 8, which by a
Hydraulikmedium im axialen Abstand zu diesem gehalten wird, die Kammer (9) Richtung Einstellmutter (6) durch sein Kopfteil (8a) abschließt. Hydraulic medium is kept at an axial distance from this, the chamber (9) towards the adjusting nut (6) through its head part (8a).
13. Druckstückeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderteil (3) eine Zahnstangenaufnahme (16) aufweist.13. pressure piece unit according to one of claims 1 to 12, characterized in that the cylinder part (3) has a rack holder (16).
14. Druckstückeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (7) durch eine als Rückstellelement wirkende Feder (10) in Richtung Kolbenteil (8) kraftbeaufschlagt ist.14. Pressure piece unit according to one of claims 1 to 13, characterized in that the compensating element (7) is acted upon by a spring (10) acting as a restoring element in the direction of the piston part (8).
1 5. Druckstückeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindereinheit (3) durch die Feder (5) in Richtung Zahnstangenaufnahme (16) kraftbeaufschlagt ist.1 5. thrust piece unit according to one of claims 1 to 14, characterized in that the cylinder unit (3) is acted upon by the spring (5) in the direction of the rack mount (16).
16. Druckstückeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Patrone (17) eine Verschlussschraube (24) als Verschlusselement aufweist.16. Pressure piece unit according to one of claims 1 to 15, characterized in that the cartridge (17) has a screw plug (24) as a closure element.
17. Druckstückeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (8) der Druckstückeinheit (1) verschleißabhängig nachgestellt wird.17. Pressure piece unit according to one of claims 1 to 16, characterized in that the piston (8) of the pressure piece unit (1) is adjusted depending on wear.
18. Druckstückeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftabstützung als Reaktionskraft korrelierend zu der Aktionskraft erfolgt. 18. Pressure unit according to one of claims 1 to 17, characterized in that the force support is carried out as a reaction force correlating to the action force.
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