WO2011101196A1 - Vorrichtung zum andrücken eines überlagerungselements - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a device for pressing a first transmission element to an engaging in the first transmission element second transmission element, in particular for a steering of a motor vehicle, with a loadable in the direction of the first transmission element, slidably guided in a housing pressure element and an adjusting device.
  • the invention therefore has the object to improve a device of the type mentioned in such a way that the noise emission occurring during operation is reduced in the future.
  • the invention solves this problem with a generic device in which according to the invention the pressure piece made of plastic and the adjusting device made of metal and / or plastic can be produced. Since plastic naturally has a better damping behavior than metal, thus the noise emission during operation is reduced. Particularly good results in terms of a reduced noise emission and a sufficient strength can be achieved if the pressure piece and the adjusting device made of a polyamide 66 with glass fiber reinforcement. However, in principle, other plastics with comparable properties for the pressure piece can be used. In addition to the reduced noise emission, the invention also saves weight and costs.
  • the pressure piece may be provided in its interior with ribs which are aligned in the direction of the center of the pressure piece.
  • the pressure piece may have the same wall and rib strengths, whereby the shrinkage is minimized and voids and sink marks can be avoided.
  • the pressure piece in its interior may have a bearing surface adapted to the contour of a spring washer. In this way, an optimal support of the spring washer is secured to the pressure piece.
  • a sliding element can be arranged between the pressure piece and the first transmission element, which can be produced together with the pressure piece as a multi-component injection-molded part.
  • the assembly effort that was previously required to arrange a sliding foil between the pressure piece and the first transmission element is significantly reduced.
  • the shape of the sliding element can be adapted to the contour of the first transmission element. If the first transmission element is a toothed rack, then the sliding element has a U-shaped cross section. Good results are obtained in practice with the slider when it has a thickness of about 1 millimeter. Since the sliding element should have the lowest possible coefficient of friction, it can be advantageously made of a PTFE-containing material, wherein the material is preferably plastic. However, in principle, other materials with good sliding properties can be used.
  • At least one damping element can be arranged between the pressure piece and the housing, which can be produced together with the pressure piece as a multi-component injection molded part.
  • the damping element may preferably be designed as an O-ring.
  • the adjusting device can have two disks which can be produced from metal and / or plastic, in order to reduce play occurring between the two transmission elements.
  • Contact surfaces, on which the two discs abut each other, may have at least two oblique surface segments. Consequently, the surface pressure between the two discs is lower, so that their creep is minimized and at the same time by the relatively rotatable Slices and the creep of the other made of plastic components can be compensated.
  • a sealing element can be arranged on the screw.
  • the screw and the sealing element can also be prepared as a multi-component injection molded part.
  • the at least one damping element and the sealing element can be made of silicone, but other materials known to those skilled in the art can also be used for this purpose.
  • these can also be connected to one another by crosslinking using suitable plastics. Furthermore, bonding and welding, in particular ultrasonic welding, are possible.
  • Figure 1 is a steering in the region of the pinion.
  • FIG. 2 shows a sectional view through a device according to the invention
  • Fig. 3 is an enlarged detail view of Fig. 2;
  • Fig. 4 is a perspective view of a disc
  • Fig. 5 is a perspective view of two adjacent to each other
  • Fig. 6 is a perspective view of the pressure piece.
  • Fig. 1 shows a steering 10 of a motor vehicle not shown here.
  • the steering mechanism 10 has a first transmission element 11 constructed as a rack and a second transmission element 12 designed as a pinion.
  • a device 13 presses the transmission element 1 1 against the engaging it with the transmission element 12th
  • a housing 20 made of plastic pressure piece 21 is slidably guided. Adjacent to the pressure piece 21, an adjusting device 22 is arranged.
  • a compression spring 24 is arranged, which presses the pressure piece 21 against the first transmission element 1 1.
  • a spring washer 32 is arranged between the adjusting device 22, the two made of plastic or metal discs 30 and 31, and the pressure piece 21, a spring washer 32 is arranged. In the area of the spring washer 32, a recess 33 is provided in the pressure piece 21 (see FIG. 3).
  • the disc 30 has a circumferential shoulder 34 which bears against the spring washer 32.
  • the height of the shoulder 34 corresponds to at least one game, for example, bumps on the teeth between the two transmission elements 1 1 and 12, their non-circularity, parallelism errors, other tolerance-related deviations and also the creep of the pressure piece made of plastic 21 and also made of plastic discs 30 and 31 corresponds.
  • the game can be for example 0, 1 millimeters.
  • plastic sliding member 25 Between the pressure piece 21 and the transmission element 1 1 made of plastic sliding member 25 is provided. It is made of a plastic with a low coefficient of friction, containing for example PTFE. Its cross section is U-shaped and thus adapted to the contour of the transmission element 1 1. The sliding member 25 has a shoulder 26 which engages in a corresponding recess provided in the pressure piece 21. As a result, the sliding member 25 is reliably fixed to the pressure piece 21.
  • a circumferential damping element 27 is disposed between the pressure piece 21 and the housing 20, which is preferably made of silicone.
  • the pressure piece 21, the sliding member 25 and the damping element 27 can be manufactured as a multi-component injection molded part, whereby the assembly cost is significantly reduced.
  • a sealing element 28 which is preferably also made of silicone, attached.
  • the adjusting screw 23 and the sealing element 28 can also be manufactured as a multi-component injection-molded part.
  • the Fign. 4 and 5 show the adjusting discs 30 and 31 of the adjusting device 22.
  • the discs 30 and 31 are provided with inclined surface segments 40 having contact surfaces.
  • the adjusting discs 30 and 31 are rotated by a torsion spring 41 relative to each other, so that the total thickness of the discs 30 and 31 increases in order to compensate for the above deviations can.
  • the slope of the surface segments 40 is as small as possible. As a result, rotation of the blades 30 and 31 opposite to the direction of the spring 41 is precluded.
  • the inclined surface segments 40 increase the contact surface between the two adjusting disks 30 and 31, so that the surface pressure between the two adjusting disks 30 and 31 is minimized.
  • the pressure piece 21 is provided in its interior with ribs 60.
  • the ribs 60 are aligned in the direction of the center of the pressure piece 21.
  • the thickness of the ribs 60 and a wall 61 have the same thickness as possible, so that the shrinkage of the ribs 60 and the wall 61 is kept as low as possible and voids and sink marks are avoided.
  • Inside the pressure piece 21 is a matched to the contour of the spring washer 32 bearing surface 62nd

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum Andrücken eines ersten Übertragungselements (11) an ein in das erste Übertragungselement (11) eingreifendes zweites Übertragungselement, insbesondere für eine Lenkung (10) eines Kraftfahrzeugs, mit einem in Richtung des ersten Übertragungselements (11) belastbaren, in einem Gehäuse (20) verschiebbar geführten Druckstück (21) und einer Nachstelleinrichtung (22). Aus dem Stand der Technik sind aus Metall gefertigte Vorrichtungen bekannt, die jedoch im Betrieb zu hohe Geräuschemissionen erzeugen. Deshalb ist das Druckstück (21) erfindungsgemäß aus Kunststoff und die Nachstelleinrichtung (22) aus Metall und/oder Kunststoff herstellbar.

Description

Vorrichtung zum Andrücken eines Übertragungselements
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Andrücken eines ersten Übertragungselements an ein in das erste Übertragungselement eingreifendes zweites Übertragungselement, insbesondere für eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs, mit einem in Richtung des ersten Übertragungselements belastbaren, in einem Gehäuse verschiebbar geführten Druckstück und einer Nachstelleinrichtung.
Die aus dem Stand der Technik bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen sind bisher aus Metall gefertigt. Insbesondere bei höherwertigen Fahrzeugen weisen diese Vorrichtu ngen i m B etrie b j edoch noch eine nicht tollerierbare zu hohe Geräuschemission auf.
Die Erfindung hat deshalb die Aufgabe eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die im Betrieb auftretende Geräuschemission zukünftig verringert wird.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer gattungsgemäßen Vorrichtung, bei der erfindungsgemäß das Druckstück aus Kunststoff und die Nachstelleinrichtung aus Metall und/oder Kunststoff herstellbar ist. Da Kunststoff naturgemäß ein besseres Dämpfungsverhalten aufweist als Metall, wird somit die Geräuschemission im Betrieb reduziert. Besonders gute Ergebnisse hinsichtlich einer reduzierten Geräuschemission und einer ausreichenden Festigkeit erzielt man, wenn das Druckstück und die Nachstelleinrichtung aus einem Polyamid 66 mit Glasfaserverstärkung hergestellt wird. Allerdings sind grundsätzlich auch andere Kunststoffe mit vergleichbaren Eigenschaften für das Druckstück einsetzbar. Außer der reduzierten Geräuschemission werden durch die Erfindung auch Gewicht und Kosten eingespart.
Das Druckstück kann in seinem Inneren mit Rippen, die in Richtung des Zentrums des Druckstücks ausgerichtet sind, versehen sein. Somit kann das Druckstück gleiche Wand- und Rippenstärken aufweisen, wodurch die Schwindung möglichst gering gehalten wird und Lunker und Einfallstellen vermieden werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Druckstück in seinem Inneren eine an die Kontur einer Federscheibe angepasste Auflagefläche aufweisen. Auf diese Weise wird eine optimale Auflage der Federscheibe an dem Druckstück sichergestellt.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann zwischen dem Druckstück und dem ersten Übertragungselement ein Gleitelement angeordnet sein, das zusammen mit dem Druckstück als Mehrkomponentenspritzgussteil herstellbar ist. Bei der Herstellung des Druckstücks und des Gleitelements als ein Mehrkomponentenspritzgussteil wird der Montageaufwand, der bisher erforderlich war, um eine Gleitfolie zwischen dem Druckstück und dem ersten Übertragungselement anzuordnen, deutlich reduziert.
Die Form des Gleitelements kann an die Kontur des ersten Übertragungselements angepasst werden. Wenn das erste Übertragungselement eine Zahnstange ist, so weist das Gleitelement einen U-förmigen Querschnitt auf. Gute Ergebnisse erzielt man in der Praxis mit dem Gleitelement, wenn es eine Dicke von ungefähr 1 Millimeter aufweist. Da das Gleitelement einen möglichst niedrigen Reibungskoeffizienten haben sollte, kann es vorteilhafterweise aus einem PTFE enthaltenden Material hergestellt werden, wobei das Material vorzugsweise Kunststoff ist. Es sind jedoch grundsätzlich auch andere Materialien mit guten Gleiteigenschaften einsetzbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann zwischen dem Druckstück und dem Gehäuse mindestens ein Dämpfungselement angeordnet sein, das zusammen mit dem Druckstück auch als Mehrkomponentenspritzgussteil hergestellt werden kann. Die Herstellung des D r u c ks t ü c k s u n d d e s D ä m pf u n g s e l e m e n ts als Mehrkomponentenspritzgussteil reduziert auch in diesem Fall den Montageaufwand erheblich. Das Dämpfungselement kann vorzugsweise als ein O-Ring ausgeführt sein.
Die Nachstelleinrichtung kann zwei aus Metall und/oder Kunststoff herstellbare Scheiben aufweisen, um ein zwischen den beiden Übertragungselementen auftretendes Spiel zu reduzieren. Kontaktflächen, an denen die beiden Scheiben aneinander anliegen, können mindestens zwei schräge Flächensegmente aufweisen. Folglich ist die Flächenpressung zwischen den beiden Scheiben geringer, so dass deren Kriechneigung minimiert wird und gleichzeitig durch die relativ zueinander verdrehbaren Scheiben auch die Kriechneigung der anderen aus Kunststoff gefertigten Bauteile ausgeglichen werden kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn auch eine Stellschraube aus Kunststoff, vorzugsweise aus dem glasfaserverstärkten Polyamid 66, hergestellt wird.
Damit das Innere der Vorrichtung vor Verschmutzung zuverlässig geschützt ist, kann an der Stellschraube ein Dichtelement angeordnet werden. Damit auch in diesem Fall der Montageaufwand reduziert wird, kann die Stellschraube und das Dichtelement ebenfalls als Mehrkomponentenspritzgussteil hergestellt werden.
Zweckmäßigerweise können das mindestens eine Dämpfungselement und das Dichtelement aus Silikon hergestellt werden, jedoch sind auch andere, dem Fachmann bekannte Stoffe für diese Zwecke verwendbar.
Alternativ zur Herstellung der oben genannten Bauteile als Mehrkomponentenspritzgussteile können diese bei Verwendung entsprechender Kunststoffe auch durch Vernetzten miteinander verbunden werden. Ferner sind auch Verkleben und Verschweißen, insbesondere Ultraschallschweißen, möglich.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine Lenkung im Bereich des Ritzels;
Fig. 2 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
Fig. 3 eine vergrößerte Detailansicht aus Fig. 2;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht auf eine Scheibe; Fig. 5 eine perspektivische Ansicht auf zwei aneinander anliegende
Scheiben;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht auf das Druckstück.
Fig. 1 zeigt eine Lenkung 10 eines hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Die Lenkung 10 weist ein als Zahnstange ausgebildetes erstes Übertragungselement 1 1 und ein als Ritzel ausgebildetes zweites Übertragungselement 12 auf. Eine Vorrichtung 13 drückt das Übertragungselement 1 1 gegen das mit ihm in Eingriff stehende Übertragungselement 12.
In einem Gehäuse 20 (siehe Fig. 2) ist ein aus Kunststoff gefertigtes Druckstück 21 verschiebbar geführt. Benachbart zum Druckstück 21 ist eine Nachstelleinrichtung 22 angeordnet.
Zwischen einer ebenfalls aus Kunststoff gefertigten Stellschraube 23 und dem Druckstück 21 ist eine Druckfeder 24 angeordnet, die das Druckstück 21 gegen das erste Übertragungselement 1 1 drückt.
Zwischen der Nachstelleinrichtung 22, die zwei aus Kunststoff oder Metall gefertigte Scheiben 30 und 31 aufweist, und dem Druckstück 21 ist eine Federscheibe 32 angeordnet. Im Bereich der Federscheibe 32 ist im Druckstück 21 eine Ausnehmung 33 vorgesehen (siehe Fig. 3).
Die Scheibe 30 weist einen umlaufenden Absatz 34 auf, der an der Federscheibe 32 anliegt. Die Höhe des Absatzes 34 entspricht mindestens einem Spiel, das beispielsweise Unebenheiten auf der Verzahnung zwischen den beiden Übertragungselementen 1 1 und 12, deren Unrundheiten, Parallelitätsfehlern, anderen toleranzbedingten Abweichungen und auch dem Kriechen des aus Kunststoff gefertigten Druckstücks 21 und der ebenfalls aus Kunststoff gefertigten Scheiben 30 und 31 entspricht. Das Spiel kann beispielsweise 0, 1 Millimeter betragen.
Wenn die genannten Abweichungen ausgeglichen werden müssen, wird das Druckstück 21 gegen die Nachstelleinrichtung 22 respektive gegen die Scheibe 30 gedrückt, so dass gleichzeitig auch die Federscheibe 32 gegen den Absatz 34 gedrückt wird, wodurch die Federscheibe 32 in die Ausnehmung 33 ausgelenkt wird.
Zwischen dem Druckstück 21 und dem Übertragungselement 1 1 ist ein aus Kunststoff gefertigtes Gleitelement 25 vorgesehen. Es ist aus einem Kunststoff m it einem niedrigen Reibungskoeffizienten hergestellt, der beispielsweise PTFE enthält. Sein Querschnitt ist U-förmig und somit an die Kontur des Übertragungselements 1 1 angepasst. Das Gleitelement 25 weist einen Absatz 26 auf, der in eine entsprechende im Druckstück 21 vorgesehene Ausnehmung eingreift. Dadurch ist das Gleitelement 25 zuverlässig am Druckstück 21 befestigt.
Ferner ist zwischen dem Druckstück 21 und dem Gehäuse 20 ein umlaufendes Dämpfungselement 27 angeordnet, das vorzugsweise aus Silikon hergestellt ist.
Das Druckstück 21 , das Gleitelement 25 und das Dämpfungselement 27 können als ein Mehrkomponentenspritzgussteil gefertigt werden , wodurch der Montageaufwand deutlich reduziert wird.
An der Stellschraube 23 ist ein Dichtelement 28, das vorzugsweise ebenfalls aus Silikon hergestellt ist, angebracht. Die Stellschraube 23 und das Dichtelement 28 können auch als ein Mehrkomponentenspritzgussteil gefertigt werden.
Die Fign. 4 und 5 zeigen die Stellscheiben 30 und 31 der Nachstelleinrichtung 22. Die Scheiben 30 und 31 sind mit schräge Flächensegmente 40 aufweisenden Kontaktflächen versehen. Die Stellscheiben 30 und 31 sind durch eine Drehfeder 41 relativ zueinander verdrehbar, so dass sich die Gesamtdicke der Scheiben 30 und 31 vergrößert, um die oben genannten Abweichungen ausgleichen zu können. Die Schräge der Flächensegmente 40 ist möglichst gering. Dadurch wird ein Verdrehen der Sche i ben 30 u nd 31 entgegengesetzt zu r D reh richtu ng der D rehfeder 41 ausgeschlossen. Außerdem vergrößern die schrägen Flächensegmente 40 die Kontaktfläche zwischen den beiden Stellscheiben 30 und 31 , so dass die Flächenpressung zwischen den beiden Stellscheiben 30 und 31 minimiert wird. Das Druckstück 21 ist in seinem Inneren mit Rippen 60 versehen. Die Rippen 60 sind in Richtung des Zentrums des Druckstücks 21 ausgerichtet. Die Dicke der Rippen 60 und einer Wandung 61 weisen möglichst gleiche Dicken auf, so dass die Schwindung der Rippen 60 und der Wandung 61 möglichst gering gehalten wird und Lunker und Einfallstellen vermieden werden. Im Inneren des Druckstücks 21 befindet sich eine an die Kontur der Federscheibe 32 angepasste Auflagefläche 62.
Bezugszeichenliste
10 Lenkung
1 1 Übertragungselement
12 Übertragungselement
13 Vorrichtung
20 Gehäuse
21 Druckstück
22 Nachstelleinrichtung
23 Stellschraube
24 Druckfeder
25 Gleitelement
26 Absatz
27 Dämpfungselement
28 Dichtelement
30 Stellscheiben
31 Stellscheibe
32 Federscheibe
33 Ausnehmung
34 Absatz
40 Flächensegment
41 Drehfeder
60 Rippe
61 Wandung
62 Auflagefläche

Claims

Ansprüche
1 . Vorrichtung (10) zum Andrücken eines ersten Übertragungselements (1 1 ) an ein in das erste Übertragungselement (1 1 ) eingreifendes zweites Übertragungselement (12), insbesondere für eine Lenkung (10) eines Kraftfahrzeugs, mit einem in Richtung des ersten Übertragungselements (1 1 ) belastbaren, in einem Gehäuse (20) verschiebbar geführten Druckstück (21 ) und einer Nachstelleinrichtung (22), dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (21 ) aus Kunststoff und die Nachstelleinrichtung (22) aus Metall und/oder Kunststoff herstellbar ist.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (21 ) in seinem Inneren mit Rippen (60), die in Richtung des Zentrums des Druckstücks (21 ) ausgerichtet sind, versehen ist.
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (21 ) in seinem Inneren eine an die Kontur einer Federscheibe (32) angepasste Auflagefläche (62) aufweist.
4. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckstück (21 ) und dem ersten Übertragungselement (1 1 ) ein Gleitelement (25) angeordnet ist, das zusammen m it dem Druckstück (21 ) als Mehrkomponentenspritzgussteil herstellbar ist.
5. Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Gleitelements (25) an die Kontur des ersten Übertragungselements (1 1 ) angepasst ist.
6. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckstück (21 ) und dem Gehäuse (20) mindestens ein Dämpfungselement (27) angeordnet ist, das zusammen mit dem Druckstück (21 ) als Mehrkomponentenspritzgussteil herstellbar ist.
7. Vorrichtung (10) nach einem der 1 bis 6 Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachstelleinrichtung (22) zwei aus Metall und/oder Kunststoff herstellbare Scheiben (30, 31 ) aufweist, die an Kontaktflächen aneinander anliegen, wobei die Kontaktflächen mindestens zwei schräge Flächensegmente (40) aufweisen.
8. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stellschraube (23) auch aus Kunststoff herstellbar ist.
9. Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellschraube (23) und ein daran angeordnetes Dichtelement (28) als Mehrkomponentenspritzgussteil herstellbar ist.
10. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6is 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Dämpfungselement (27) und das Dichtelement (28) aus Silikon herstellbar sind.
1 1 . Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement (25) aus einem PTFE enthaltenden Material herstellbar ist.
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