WO2015197718A1 - Lagerelement für zahnstangenlenkgetriebe und hydraulisch unterstütztes zahnstangenlenkgetriebe mit lagerelement - Google Patents

Lagerelement für zahnstangenlenkgetriebe und hydraulisch unterstütztes zahnstangenlenkgetriebe mit lagerelement Download PDF

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WO2015197718A1
WO2015197718A1 PCT/EP2015/064295 EP2015064295W WO2015197718A1 WO 2015197718 A1 WO2015197718 A1 WO 2015197718A1 EP 2015064295 W EP2015064295 W EP 2015064295W WO 2015197718 A1 WO2015197718 A1 WO 2015197718A1
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WO
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rack
bearing element
bearing
steering
steering housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/064295
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Krinke
Alexander Kogan
Original Assignee
Tedrive Steering Systems Gmbh
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Filing date
Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/20Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle specially adapted for particular type of steering gear or particular application
    • B62D5/22Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle specially adapted for particular type of steering gear or particular application for rack-and-pinion type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/02Sliding-contact bearings

Definitions

  • the present invention relates to a bearing element for longitudinally displaceable mounting of a rack of a rack and pinion steering gear within a steering housing and a rack and pinion steering gear with such a bearing element.
  • Rack and pinion steering systems have long been used in automotive engineering.
  • the steering torque is generally introduced from the steering wheel via a steering column and a steering pinion in the steering.
  • the steering pinion is engaged with a toothed portion of a rack and converts the rotational movement of the steering wheel in a usually horizontal linear movement for pivoting the steered wheels.
  • the power of a power steering can also be applied hydraulically or pneumatically.
  • the published patent application DE 31 01 968 A1 discloses a hydraulic power steering system for vehicles with a bearing cap, which is introduced into the end region of a cylinder within which the rack
  • the bearing cap comprises a sliding bearing that supports this end portion of the rack stock. Furthermore, a seal is provided in the region of the bearing cap to prevent the leakage of hydraulic oil.
  • the published patent application DE 10 2012 023 817 A1 also describes a sealing arrangement for a power steering device. In this case, a piston is attached to a rack rod, which divides a cylinder into two chambers in the
  • Hydraulic oil can be supplied.
  • the rack is guided through the seal assembly on one side with a seal member in close contact with the rack bar and a spacer adjacent the seal member configured to protect the seal member as the rack bar flexes under load.
  • this embodiment has an over-determination of the rack storage, which leads due to tolerances and elastic deformation of the components under load to an increase in friction. As a result, components can jam, resulting in a deterioration of the functional values of the steering gear.
  • the object of the invention is therefore to support the rack of a hydraulically assisted rack and pinion steering so that deflections of the rack are compensated, without causing the sealing function of sealing elements against the leakage of hydraulic fluid is adversely affected.
  • this object is achieved by a bearing element according to the independent claim 1.
  • Advantageous developments of this bearing element will become apparent from the dependent claims 2-14.
  • the object is achieved by a rack and pinion steering gear according to independent claim 15.
  • Advantageous developments of this rack and pinion steering mechanism will become apparent from the claims 16-18.
  • the bearing element according to the invention according to the preamble of claim 1 is suitable for the longitudinally displaceable mounting of a rack of a rack and pinion steering gear within a steering housing.
  • the bearing element comprises an annular base body with a passage opening for receiving, that is to carry out the rack.
  • bearing means for longitudinally displaceable storage of the rack relative to the main body are provided.
  • at least one damping element is mounted on the outside of the base body, wherein the outer contour of this damping element is adapted to the inner contour of a steering housing, that the bearing element has contact with the inside of the steering housing when introduced into the steering housing, but without the main body of the bearing element Steering housing contacted.
  • the damping element serves as a seal against the leakage of, for example, hydraulic oil, which is typically located in a hydraulic chamber which is formed on one side of the bearing element.
  • the damping element thus prevents a passage of hydraulic fluid through the gap between the bearing element and the inside of the steering housing.
  • the damping element but also a flexible element that acts as damping and tolerance compensation in deflection of the rack.
  • the bearing element further comprises a sealing element which is shaped and attached to the base body so that it has sealing contact with the rack when the rack is brought into the bearing means.
  • the inner diameter of the sealant is thus preferably smaller than the inner diameter of the bearing means, so that the sealant rests upon insertion of the rack under pressure on the rack.
  • the sealing element is preferably formed such that the sealing function does not follow the deflection of the rack under high loads. leaves.
  • the sealing element is designed as a radial shaft seal whose sealing lip has constant contact with the rack and does not lift off.
  • the damping element consists of an elastomer. Preferably, it surrounds the base body of the bearing element circumferentially in the form of a band-shaped casing.
  • the damping element can be fixed on the outer surface of the body, which can be done in different ways. For example, this can be done by gluing, encapsulation or vulcanization.
  • the damping element can for this purpose be introduced into a circumferential groove which is formed on the outer side of the main body, wherein the thickness of the damping element is greater than the depth of the groove. The damping element thus protrudes partially out of the groove, wherein the groove fixes the damping element in the axial direction on the base body.
  • the damping element protrudes out of the groove so far that it contacts the inside of the steering housing, without the main body of the bearing element also having contact with the steering housing.
  • the damping element acting as a sealing and damping element between the outside of the body and the inside of the steering housing.
  • the damping element In a deflection of the rack, the damping element is partially deformed or squeezed together.
  • the outside of the damping element for example, at least one circumferential recess.
  • this groove or channel form two circumferential elevations or ribs from the side thereof, which bend in the axial direction and / or can be squeezed in the radial direction.
  • the ribs can act like sealing lips, but at the same time spring-mounted the rack.
  • the same effect can also be achieved with a plurality of axially staggered rings, which surround the main body of the bearing element and thus form one or more damping elements.
  • O-rings, quad-rings and / or X-rings can be used as rings.
  • the damping element for example, 0.5 to 2 mm, in particular 0.8 to 1, 7 mm protrude from the recess of a groove.
  • Elevations in the form of ribs or rings can then also have a height that protrudes from the groove in the range from 0.5 to 2 mm, in particular from 0.8 to 1.7 mm.
  • the total width of the damping element in the axial direction is for example in the order of 10 to 50 mm, in particular from 20 to 35 mm.
  • the width of a rib or a ring may be in the range of 3 to 5 mm.
  • the bearing means of the bearing element can be designed in particular as a sliding bearing.
  • a sliding bush can be connected to the base body, wherein the rack can be guided through the sliding bushing.
  • the bearing element may also comprise an annular support bush, the inner diameter of which is at least as large as the bearing opening of the bearing means, wherein the base body in the axial direction bears laterally against the support bushing.
  • the rack is then passed through the support sleeve and through the bearing element.
  • the rack is guided with a relatively large amount of play, because the support bush merely serves as a stop for the bearing element or for fixing the bearing element with respect to the steering housing.
  • the support bushing preferably has means for fixing the support bushing at a defined location within the steering housing.
  • a rack-and-pinion steering gear with hydraulic power assist comprising a rotatably mounted steering pinion engaging teeth in a toothed region of a rack such that rotation of the steering pinion results in displacement of the rack in the direction of its longitudinal axis, the rack being longitudinally displaceable is guided in a steering housing.
  • at least one bearing element according to one of the embodiments of the present invention is introduced into the steering housing such that the at least one damping element of the bearing element makes contact with the inside of the steering housing.
  • the rack is longitudinally displaceable in the La guided means of the bearing element, wherein the sealing element has sealing contact with the rack.
  • the bearing element for mounting a rack within a rack and pinion steering gear, the aforementioned advantages can be achieved for the rack and pinion steering.
  • Manufacturing tolerances are compensated and prevents jamming of the rack, wherein the bearing element seals as a combination component, stores and compensates.
  • two bearing elements can each be provided on one side of a piston, or the bearing element according to the invention is used only on one side for the floating mounting of the rack. Preferably, it is then on the transmission side, i. positioned on the side of the steering pinion.
  • the damping element has contact with the inside of the steering housing, while the main body of the bearing element does not contact the steering housing.
  • the distance between the main body of the bearing element and the steering housing is, for example, in the order of 0.5 to 1, 0 mm.
  • the bearing element also comprises a support bushing
  • the base body of the bearing element can bear laterally against it in the axial direction, wherein the support bushing is fixed radially and axially in the steering housing.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through a first embodiment of the bearing element according to the invention.
  • FIG. 2 shows a plan view of a bearing element according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a schematic cross section AA through a bearing element according to FIG. 1;
  • Fig. 4 is a schematic representation of a bearing element within a
  • Fig. 5 is a schematic longitudinal section through a second embodiment of the bearing element according to the invention.
  • Figure 1 shows a schematic longitudinal section through a first embodiment of a bearing element 10 according to the invention, which is designed as a combination component.
  • the bearing element 10 is designed in the shape of a ring with a preferably circular outer contour and has a main body 1 1 with a central through-opening 15, as can also be seen from the cross-section A-A of FIG.
  • the main body is preferably formed in one piece from metal and has different outer diameters in different areas, so that its outer contour is stepped. However, it can also be composed of several interconnected items, which together form an annular body with or without gradations.
  • a sliding bushing 12 is then inserted into the passage opening 15, while in the region of a smaller diameter, a sealing element 13 in the form of a radial shaft seal is located.
  • the sliding bush 12 can be inserted from the right into the passage opening 15 until it abuts against a stop which is formed by a narrowing of the inner diameter of the passage opening. Subsequently, the radial shaft seal 13 can be used.
  • a damping element 20 is further attached, which is preferably formed from an elastomer.
  • the damping element 20 surrounds the outer contour of the main body 1 1 preferably completely, so that it forms a kind of sheath.
  • the damping element 20 is thereby introduced into a groove 14 which on the outside of the Base body 1 1 is formed.
  • the thickness of the damping element 20 is chosen so that it protrudes partially out of the groove.
  • a plurality of circumferential elevations 21 are provided which form a plurality of ribs. In addition to these elevations 21 so corresponding circumferential recesses are formed.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of such a bearing element 10 within a steering housing 40.
  • the bearing element 10 is thereby inserted into a cylindrical steering housing 40, that the damping element 20 has contact with the inner surface of the steering housing 40.
  • This contact with the cylinder tube 40 is preferably sealing.
  • a toothed rack 30 is pushed through the through-opening of the bearing element 10, so that it is mounted so as to be axially displaceable in the sliding bush 12.
  • the radial shaft seal 13 is positioned so that its sealing lip makes contact with the outer surface of the rack 30.
  • Hydraulic fluid of the hydraulically assisted rack and pinion steering system is located in FIG. 4 on the right side of the bearing element 10, wherein the sealing element 13 and the damping element 20 prevent leakage of the hydraulic fluid to the left side.
  • the bearing element 10 bears against a support bushing 50, which has a bore 52 through which the rack 30 is guided.
  • the support bushing 50 is fixed relative to the steering housing 40, which is realized in the exemplary embodiment of FIG. 4 by positive locking between an indentation 41 in the steering housing 40 and a recess 51 in the support bushing 50.
  • the fixation can be done by any other means.
  • the entire unit can then be mounted within the steering housing 40, that first the support sleeve 50 is inserted into the steering housing 40 and, for example, positively fixed at a defined location. Subsequently, the damping element 20 of the bearing element 10 is biased and the bearing element is pressed from the right into the steering housing 40, until it strikes the right side of the support sleeve 50.
  • the rack 30 can be inserted before or after in the slide bush 12.
  • FIG. 5 shows a second exemplary embodiment of a bearing element 10 ', whose structure and components essentially correspond to the first exemplary embodiment of FIG. 1.
  • the damping element used is not a single, band-shaped element which surrounds the outer contour of the bearing element in the region of the larger diameter. Rather, a series of rings 20 'made of an elastic material is attached to this outer contour of the main body 1 1, which together form a damping element, which also fulfills the functions mentioned above.
  • a plurality of axially offset O-rings 20 ' were selected as rings. These O-rings 20 'can also be considered individually as a damping element in the context of the invention.
  • a plurality of circumferential elevations can be formed by the O-rings, which bend in the axial direction and / or can be squeezed in the radial direction. So a number of O-rings can seal and store the rack springy at the same time. In order to prevent the O-rings 20 'from slipping, they can be inserted in grooves 14'.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lagerelement (10;10') zur langsverschieblichen Lagerung einer Zahnstange (30) eines Zahnstangenlenkgetriebes innerhalb eines Lenkgehäuses (40), umfassend einen ringförmigen Grundkörper (11) mit einer Durchgangsöffnung (15) zur Aufnahme der Zahnstange (30), wobei im Bereich dieser Durchgangsöffnung (15) Lagermittel (12) zur langsverschieblichen Lagerung der Zahnstange (30) gegenüber dem Grundkörper (11) vorgesehen sind. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass auf der Außenseite des Grundkörpers (11) wenigstens ein Dämpfungselement (20; 20') angebracht ist, wobei die Außenkontur dieses Dämpfungselements (20;20') so an die Innenkontur eines Lenkgehäuses (40) angepasst ist, dass das Lagerelement (10;10') bei Einbringung in das Lenkgehäuse (40) Kontakt mit der Innenseite des Lenkgehäuses (40) hat, ohne dass der Grundkörper (11) des Lagerelements (10;10') das Lenkgehäuse (40) kontaktiert. Das Lagerelement (10;10') weist ferner ein Dichtelement (13) auf, das so ausgeformt und am Grundkörper (11) angebracht ist, dass es bei Einbringung der Zahnstange (30) in die Lagermittel (12) dichtenden Kontakt mit der Zahnstange (30) hat. Die Erfindung betrifft ferner ein hydraulisch unterstütztes Zahnstangenlenkgetriebe mit einem solchen Lagerelement (10;10').

Description

Lagerelement für Zahnstangenlenkgetriebe und hydraulisch unterstütztes Zahnstangenlenkgetriebe mit Lagerelement
Beschreibung:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lagerelement zur längsverschieblichen Lagerung einer Zahnstange eines Zahnstangenlenkgetriebes innerhalb eines Lenkgehäuses und ein Zahnstangenlenkgetriebe mit einem solchen Lagerelement. Zahnstangenlenkungen werden seit langem in der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt. Bei Zahnstangenlenkungen wird allgemein das Lenkdrehmoment ausgehend vom Lenkrad über eine Lenksäule und ein Lenkritzel in die Lenkung eingeleitet. Das Lenkritzel steht dabei in Eingriff mit einem gezahnten Abschnitt einer Zahnstange und wandelt die Drehbewegung des Lenkrads in eine üblicherweise horizontale Linearbewegung zum Verschwenken der gelenkten Räder um.
Dabei ist es bekannt, die Zahnstange in einem Lenkgehäuse längsverschieblich über zwei Lagerstellen zu lagern. Beispielsweise offenbart die Offenlegungsschrift DE 101 18 642 A1 eine solche Zahnstangenlenkung mit zwei Lagerstellen in Form von linea- ren Wälzlagerungen. Hierbei handelt es sich um eine hilfskraftunterstütze Lenkung, eine sogenannte Servolenkung, bei der die Hilfskraft durch einen Elektromotor aufgebracht wird. Auch die Patentschrift DE 10 2006 01 1 752 B3 offenbart eine Zahnstangenlenkung mit einer Zahnstange in einem Lenkgehäuse, wobei die Zahnstange mit einem reibungsarmen Lager wie beispielsweise einem hydrostatischen Lager ge- lagert ist.
Die Hilfskraft einer Servolenkung kann jedoch auch hydraulisch oder pneumatisch aufgebracht werden. Beispielsweise offenbart die Offenlegungsschrift DE 31 01 968 A1 eine hydraulische Servolenkung für Fahrzeuge mit einer Lagerkappe, die in den Endbereich eines Zylinders eingebracht ist, innerhalb dem die Zahnstange
längsverschieblich geführt ist. Die Lagerkappe umfasst ein Gleitlager, das diesen Endabschnitt der Zahnstange lagernd trägt. Ferner ist im Bereich der Lagerkappe eine Dichtung vorgesehen, um das Auslaufen von Hydrauliköl zu verhindern. Auch die Offenlegungsschrift DE 10 2012 023 817 A1 beschreibt eine Dichtungsanordnung für eine Servolenkungsvorrichtung. Dabei ist ein Kolben an einem Zahnstangenstab angebracht, der einen Zylinder in zwei Kammern unterteilt, in die
Hydrauliköl zuführbar ist. Die Zahnstange ist an einer Seite durch die Dichtungsan- Ordnung geführt, wobei ein Dichtungselement engen Kontakt mit dem Zahnstangenstab hat und ein an das Dichtungselement angrenzender Abstandshalter dazu konfiguriert ist, das Dichtungselement zu schützen, wenn der Zahnstangenstab sich unter Last verbiegt. Diese Ausführungsform weist jedoch eine Überbestimmung der Zahnstangenlagerung auf, die bedingt durch Toleranzen und elastische Verformung der Bauteile unter Lasteinwirkung zu einer Reibungserhöhung führt. Hierdurch können Bauteile verklemmen, was eine Verschlechterung der Funktionswerte des Lenkgetriebes nach sich zieht.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Zahnstange einer hydraulisch unterstützten Zahnstangenlenkung so zu lagern, dass Durchbiegungen der Zahnstange ausgeglichen werden, ohne dass dabei die Dichtfunktion von Dichtelementen gegen das Austreten von Hydraulikflüssigkeit negativ beeinträchtigt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Lagerelement gemäß dem unab- hängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Lagerelements ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-14. Ferner wird die Aufgabe durch ein Zahn- stangenlenkgetriebe gemäß dem unabhängigen Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Zahnstangenlenkgetriebes ergeben sich aus den Ansprüchen 16-18.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Das erfindungsgemäße Lagerelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eignet sich zur längsverschieblichen Lagerung einer Zahnstange eines Zahnstangen- lenkgetriebes innerhalb eines Lenkgehäuses. Das Lagerelement umfasst einen ringförmigen Grundkörper mit einer Durchgangsöffnung zur Aufnahme, d.h. zur Durchführung der Zahnstange. Im Bereich dieser Durchgangsöffnung sind Lagermittel zur längsverschieblichen Lagerung der Zahnstange gegenüber dem Grundkörper vorge- sehen. Erfindungsgemäß ist auf der Außenseite des Grundkörpers wenigstens ein Dämpfungselement angebracht, wobei die Außenkontur dieses Dämpfungselements so an die Innenkontur eines Lenkgehäuses angepasst ist, dass das Lagerelement bei Einbringung in das Lenkgehäuse Kontakt mit der Innenseite des Lenkgehäuses hat, ohne dass jedoch der Grundkörper des Lagerelements das Lenkgehäuse kon- taktiert. Hierdurch dient das Dämpfungselement als Abdichtung gegen das Auslaufen von beispielsweise Hydrauliköl, welches sich typischerweise in einer Hydraulikkammer befindet, die auf einer Seite des Lagerelements ausgebildet ist. Das Dämpfungselement verhindert so einen Durchtritt von Hydraulikflüssigkeit durch den Spalt zwischen dem Lagerelement und der Innenseite des Lenkgehäuses. Gleichzeitig stellt das Dämpfungselement aber auch ein flexibles Element dar, das als Dämpfung und Toleranzausgleich bei Durchbiegung der Zahnstange wirkt.
So kann zusammen mit den Lagermitteln, durch welche die Zahnstange geführt ist, eine schwimmende Lagerung erzeugt werden. Die Zahnstangenführung mit einem elastischen Ausgleichselement in Form des Dämpfungselements verhindert so eine unerwünschte Verschlechterung der Funktionswerte des zugehörigen Lenkgetriebes, wodurch wiederum komfort- und sicherheitsrelevante Eigenschaften des Lenkgetriebes verbessert werden. Erfindungsgemäß weist das Lagerelement dabei ferner ein Dichtelement auf, das so ausgeformt und am Grundkörper angebracht ist, dass es bei Einbringung der Zahnstange in die Lagermittel dichtenden Kontakt mit der Zahnstange hat. Der Innendurchmesser des Dichtmittels ist somit vorzugsweise kleiner als der Innendurchmesser der Lagermittel, damit das Dichtmittel bei Einbringung der Zahnstange unter Druck an der Zahnstange anliegt. Durch dieses Dichtelement wird der Durchtritt von Hydraulikflüssigkeit durch den Spalt zwischen der Zahnstange und dem Lagerelement verhindert. Dabei ist das Dichtelement vorzugsweise so ausgeformt, dass die Dichtfunktion auch bei Durchbiegung der Zahnstange unter hohen Lasten nicht nach- lässt. Beispielsweise ist das Dichtelement dafür als Radial-Wellendichtring ausgeführt, dessen Dichtlippe konstant Kontakt zu der Zahnstange hat und nicht abhebt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Dämpfungselement aus einem Elastomer. Vorzugsweise umgibt es dabei den Grundkörper des Lagerelements umfangsseitig in Form einer bandförmigen Ummantelung. Das Dämpfungselement kann dabei auf der Außenfläche des Grundkörpers fixiert sein, was auf unterschiedliche Arten erfolgen kann. Beispielsweise kann dies durch eine Verklebung, Umspritzung oder Vulkanisierung erfolgen. Ferner kann das Dämpfungsele- ment dazu in eine umlaufende Nut eingebracht sein, die auf der Außenseite des Grundkörpers ausgebildet ist, wobei die Dicke des Dämpfungselements größer ist als die Tiefe der Nut. Das Dämpfungselement ragt somit teilweise aus der Nut heraus, wobei die Nut das Dämpfungselement in axialer Richtung auf dem Grundkörper fixiert. Das Dämpfungselement ragt dabei so weit aus der Nut heraus, dass es die In- nenseite des Lenkgehäuses kontaktiert, ohne dass der Grundkörper des Lagerelements ebenfalls Kontakt zum Lenkgehäuse hat. So kann das Dämpfungselement als Dicht- und Dämpfungselement zwischen der Außenseite des Grundkörpers und der Innenseite des Lenkgehäuses agieren. Bei einer Durchbiegung der Zahnstange wird das Dämpfungselement partiell verformt bzw. zusammen gequetscht. Um diese Verformung zu unterstützen und einen konstanten Dichtkontakt zwischen Lagerelement und Lenkgehäuse zu gewährleisten, weist die Außenseite des Dämpfungselements beispielsweise wenigstens eine umlaufende Vertiefung auf. Durch diese Rille bzw. Rinne bilden sich seitlich davon zwei umlaufende Erhebungen bzw. Rippen aus, die sich in axialer Richtung verbiegen und/oder in radialer Richtung gequetscht werden können. So können die Rippen wie Dichtlippen wirken, aber die Zahnstange gleichzeitig auch federnd lagern. Der gleiche Effekt kann auch mit mehreren axial zueinander versetzten Ringen erreicht werden, welche den Grundkörper des Lagerelements umgeben und so ein oder mehrere Dämpfungselemente bilden. Dabei können als Ringe beispielsweise O-Ringe, Quad- Ringe und/oder X-Ringe eingesetzt werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Gesamtdicke des Dämpfungselements in radialer Richtung in der Größenordnung von 2 bis 4 mm, insbesondere von 2,5 bis 3,5 mm liegt. Dabei kann das Dämpfungselement beispielsweise 0,5 bis 2 mm, insbesondere 0,8 bis 1 ,7 mm aus der Vertiefung einer Nut heraus ragen. Erhebungen in Form von Rippen bzw. Ringen können dann ebenfalls eine gegenüber der Nut überstehende Höhe im Bereich von 0,5 bis 2 mm, insbesondere von 0,8 bis 1 ,7 mm haben. Die Gesamtbreite des Dämpfungselements in axialer Richtung liegt beispielsweise in der Größenordnung von 10 bis 50 mm, insbesondere von 20 bis 35 mm. Die Breite einer Rippe bzw. eines Rings kann im Bereich von 3 bis 5 mm liegen.
Die Lagermittel des Lagerelements können insbesondere als Gleitlager ausgeführt sein. Hierzu kann eine Gleitbuchse mit dem Grundkörper verbunden sein, wobei die Zahnstange durch die Gleitbuchse hindurch geführt werden kann. Ferner kann das Lagerelement auch eine ringförmige Stützbuchse umfassen, deren Innendurchmes- ser wenigstens so groß ist wie die Lageröffnung der Lagermittel, wobei der Grundkörper in axialer Richtung seitlich an der Stützbuchse anliegt. Die Zahnstange wird dann durch die Stützbuchse und durch das Lagerelement geführt. Innerhalb der Stützbuchse ist die Zahnstange jedoch mit relativ viel Spiel geführt, denn die Stützbuchse dient lediglich als Anschlag für das Lagerelement bzw. zur Fixierung des La- gerelements bezüglich des Lenkgehäuses. Vorzugsweise weist die Stützbuchse dazu Mittel zur Fixierung der Stützbuchse an einer definierten Stelle innerhalb des Lenkgehäuses auf.
Von der Erfindung umfasst ist auch ein Zahnstangenlenkgetriebe mit hydraulischer Hilfskraftunterstützung, umfassend ein drehbar gelagertes Lenkritzel, das über eine Verzahnung in einen Zahnbereich einer Zahnstange derart eingreift, dass eine Drehung des Lenkritzels zu einer Verschiebung der Zahnstange in Richtung ihrer Längsachse führt, wobei die Zahnstange längsverschieblich in einem Lenkgehäuse geführt ist. Erfindungsgemäß ist in das Lenkgehäuse wenigstens ein Lagerelement gemäß einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung so eingebracht, dass das wenigstens eine Dämpfungselement des Lagerelements Kontakt mit der Innenseite des Lenkgehäuses hat. Die Zahnstange ist längsverschieblich in den La- gernnitteln des Lagerelements geführt, wobei das Dichtelement dichtenden Kontakt mit der Zahnstange hat.
Durch diese Verwendung des Lagerelements zur Lagerung einer Zahnstange innerhalb eines Zahnstangenlenkgetriebes können für die Zahnstangenlenkung die vor- genannten Vorteile erreicht werden. Fertigungstoleranzen werden ausgeglichen und Verklemmungen der Zahnstange verhindert, wobei das Lagerelement als Kombinationsbauteil dichtet, lagert und kompensiert. Dabei können zwei Lagerelemente jeweils auf einer Seite eines Kolbens vorgesehen sein, oder das erfindungsgemäße Lagerelement wird nur auf einer Seite zur schwimmenden Lagerung der Zahnstange ver- wendet. Vorzugsweise ist es dann auf der Getriebeseite, d.h. auf der Seite des Lenkritzels positioniert.
Vorzugsweise hat das Dämpfungselement dabei Kontakt zur Innenseite des Lenkgehäuses, während der Grundkörper des Lagerelements das Lenkgehäuse nicht kon- taktiert. Der Abstand zwischen dem Grundkörper des Lagerelements und dem Lenkgehäuse liegt beispielsweise in der Größenordnung von 0,5 bis 1 ,0 mm.
Umfasst das Lagerelement auch eine Stützbuchse, kann der Grundkörper des Lagerelements in axialer Richtung seitlich an dieser anliegen, wobei die Stützbuchse radial und axial im Lenkgehäuse fixiert ist.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.
Von den Abbildungen zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lagerelements;
Fig. 2 eine Aufsicht auf ein Lagerelement gemäß Fig. 1 ; Fig. 3 einen schematischen Querschnitt A-A durch ein Lagerelement gemäß Fig. 1 ;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Lagerelements innerhalb eines
Lenkgehäuses; und
Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lagerelements. Figur 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lagerelements 10, das als Kombinationsbauteil ausgeführt ist. Das Lagerelement 10 ist ringförmig mit einer vorzugsweise kreisförmigen Außenkontur ausgeführt und weist einen Grundkörper 1 1 mit einer zentralen Durch- gangsöffnung 15 auf, wie es auch dem Querschnitt A-A der Figur 3 zu entnehmen ist. Der Grundkörper ist vorzugsweise einstückig aus Metall geformt und weist in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Außendurchmesser auf, so dass seine Außenkontur abgestuft ist. Er kann jedoch auch aus mehreren miteinander verbundenen Einzelteilen zusammengesetzt sein, die zusammen einen ringförmigen Grundkörper mit oder ohne Abstufungen bilden.
Im Bereich eines größeren Außendurchmessers ist dann beispielsweise eine Gleitbuchse 12 in die Durchgangsöffnung 15 eingeschoben, während sich im Bereich eines kleineren Durchmessers ein Dichtelement 13 in Form eines Radial- Wellendichtrings befindet. Die Gleitbuchse 12 kann so von rechts in die Durchgangs- Öffnung 15 eingeschoben werden, bis sie an einen Anschlag anstößt, der durch eine Verengung des Innendurchmessers der Durchgangsöffnung gebildet wird. Anschließend kann der Radial-Wellendichtring 13 eingesetzt werden.
Im Bereich des größeren Außendurchmessers ist ferner ein Dämpfungselement 20 angebracht, das vorzugsweise aus einem Elastomer gebildet wird. Das Dämpfungselement 20 umgibt die Außenkontur des Grundkörpers 1 1 vorzugsweise vollständig, so dass es eine Art Ummantelung bildet. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist das Dämpfungselement 20 dabei in eine Nut 14 eingebracht, die an der Außenseite des Grundkörpers 1 1 ausgebildet ist. So ist das Dämpfungselement 20 axial auf den Grundkörper gesichert. Die Dicke des Dämpfungselements 20 ist dabei so gewählt, dass es teilweise aus der Nut herausragt. Ferner sind in der Außenfläche des Dämpfungselements 20 mehrere umlaufende Erhebungen 21 vorgesehen, welche mehrere Rippen bilden. Neben diesen Erhebungen 21 sind so entsprechende umlaufende Vertiefungen ausgebildet. Ein beispielhafter Verlauf dieser Vertiefungen und der zugehörigen Rippen 21 ist der Aufsicht der Figur 2 zu entnehmen. Die Rippen 21 liegen vorzugsweise parallel nebeneinander. Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines solchen Lagerelements 10 innerhalb eines Lenkgehäuses 40. Das Lagerelement 10 ist dabei so in ein zylinderförmiges Lenkgehäuse 40 eingeschoben, dass das Dämpfungselement 20 Kontakt mit der Innenfläche des Lenkgehäuses 40 hat. Dieser Kontakt zum Zylinderrohr 40 ist vorzugsweise dichtend. Gleichzeitig ist eine Zahnstange 30 durch die Durchgangsöff- nung des Lagerelements 10 geschoben, so dass sie in der Gleitbuchse 12 axial verschieblich gelagert ist. Dabei ist der Radial-Wellendichtring 13 so positioniert, dass seine Dichtlippe Kontakt mit der Außenfläche der Zahnstange 30 hat. Hydraulikflüssigkeit der hydraulisch unterstützten Zahnstangenlenkung befindet sich in Figur 4 auf der rechten Seite des Lagerelements 10, wobei das Dichtelement 13 und das Dämpfungselement 20 ein Austreten der Hydraulikflüssigkeit auf die linke Seite verhindern.
Das Lagerelement 10 liegt dabei an einer Stützbuchse 50 an, die eine Bohrung 52 aufweist, durch welche die Zahnstange 30 geführt ist. Die Stützbuchse 50 ist gegen- über dem Lenkgehäuse 40 fixiert, was im Ausführungsbeispiel der Figur 4 durch Formschluss zwischen einer Einbuchtung 41 im Lenkgehäuse 40 und einer Vertiefung 51 in der Stützbuchse 50 realisiert ist. Die Fixierung kann jedoch auch durch jegliche andere Maßnahmen erfolgen. Die gesamte Einheit kann dann so innerhalb des Lenkgehäuses 40 montiert werden, dass zuerst die Stützbuchse 50 in das Lenk- gehäuse 40 eingebracht und beispielsweise formschlüssig an einer definierten Stelle fixiert wird. Anschließend wird das Dämpfungselement 20 des Lagerelements 10 vorgespannt und das Lagerelement von rechts in das Lenkgehäuse 40 eingedrückt, bis es an der rechten Seite der Stützbuchse 50 anschlägt. Die Zahnstange 30 kann vorher oder anschließend in die Gleitbuchse 12 eingeschoben werden.
Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Lagerelements 10', dessen Auf- bau und Komponenten im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 entsprechen. Bei dem verwendeten Dämpfungselement handelt es sich jedoch nicht um ein einzelnes, bandförmiges Element, welches die Außenkontur des Lagerelements im Bereich des größeren Durchmessers umgibt. Vielmehr ist an dieser Außenkontur des Grundkörpers 1 1 eine Reihe von Ringen 20' aus einem elastischen Material angebracht, die zusammen ein Dämpfungselement bilden, das ebenfalls die zuvor genannten Funktionen erfüllt. In dieser Ausführungsform der Erfindung wurden als Ringe beispielsweise mehrere axial zueinander versetzte O-Ringe 20' gewählt. Diese O-Ringe 20' können auch jeweils für sich als Dämpfungselement im Sinne der Erfindung angesehen werden. Insbesondere können durch die O-Ringe mehrere um- laufende Erhebungen ausgebildet werden, die sich in axialer Richtung verbiegen und/oder in radialer Richtung gequetscht werden können. So kann auch eine Reihe von O-Ringen dichten und die Zahnstange gleichzeitig federnd lagern. Um die O- Ringe 20' dabei an einem Verrutschen zu hindern, können sie in Nuten 14' eingelegt sein.
Bezugszeichenliste:
10,10' Lagerelement, Kombinationsbauteil
1 1 Grundkörper
12 Lagermittel, Gleitlager, Lagerbuchse
13 Dichtelement, Radial-Wellendichtring 14,14' Nut
15 Durchgangsöffnung
20,20' Dämpfungselement, Ring, O-Ring
21 Erhebung, Rippe
30 Zahnstange
40 Lenkgehäuse, Zylinderrohr
41 Einbuchtung
50 Stützbuchse
51 Vertiefung
52 Bohrung

Claims

Patentansprüche:
1 . Lagerelement (10;10') zur längsverschieblichen Lagerung einer Zahnstange (30) eines Zahnstangenlenkgetriebes innerhalb eines Lenkgehäuses (40), um- fassend einen ringförmigen Grundkörper (1 1 ) mit einer Durchgangsöffnung (15) zur Aufnahme der Zahnstange (30), wobei im Bereich dieser Durchgangsöffnung (15) Lagermittel (12) zur längsverschieblichen Lagerung der Zahnstange (30) gegenüber dem Grundkörper (1 1 ) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenseite des Grundkörpers (1 1 ) wenigstens ein Dämpfungselement (20;20') angebracht ist, wobei die Außenkontur dieses
Dämpfungselements (20;20') so an die Innenkontur eines Lenkgehäuses (40) angepasst ist, dass das Lagerelement (10;10') bei Einbringung in das Lenkgehäuse (40) Kontakt mit der Innenseite des Lenkgehäuses (40) hat, ohne dass der Grundkörper (1 1 ) des Lagerelements (10;10') das Lenkgehäuse (40) kon- taktiert, und dass das Lagerelement (10;10') ein Dichtelement (13) aufweist, das so ausgeformt und am Grundkörper (1 1 ) angebracht ist, dass es bei Einbringung der Zahnstange (30) in die Lagermittel (12) dichtenden Kontakt mit der Zahnstange (30) hat.
2. Lagerelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (20;20') aus einem Elastomer besteht.
3. Lagerelement nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (20;20') den Grundkörper (1 1 ) umfangsseitig vollständig umgibt.
4. Lagerelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (20;20') in eine umlaufende Nut (14;14') eingebracht ist, die auf der Außenseite des Grundkörpers (1 1 ) ausge- bildet ist, wobei die Dicke des Dämpfungselements (20;20') größer ist als die
Tiefe der Nut (14;14'), so dass das Dämpfungselement (20;20') aus der Nut (14;14') heraus ragt.
5. Lagerelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite des Dämpfungselements (20) wenigstens eine umlaufende Rippe (21 ) aufweist.
6. Lagerelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement durch wenigstens zwei axial zueinander versetzte Ringe (20') gebildet ist.
7. Lagerelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Gesamtdicke des Dämpfungselements (20;20') in radialer Richtung in der Größenordnung von 2 bis 4 mm, insbesondere von 2,5 bis 3,5 mm liegt.
8. Lagerelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Gesamtbreite des Dämpfungselements (20) in axialer
Richtung in der Größenordnung von 10 bis 50 mm, insbesondere von 20 bis 35 mm liegt.
9. Lagerelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämp- fungselement 0,5 bis 2 mm, insbesondere 0,8 bis 1 ,7 mm aus der Nut (14;14') heraus ragt.
10. Lagerelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite einer Rippe (21 ) oder eines Rings (20') im Bereich von 3 bis 5 mm liegt.
1 1 . Lagerelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (13) ein Radial-Wellendichtring ist.
12. Lagerelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lagermittel (12) als Gleitlager ausgeführt sind.
13. Lagerelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es eine ringförmige Stützbuchse (50) umfasst, deren Innendurchmesser wenigstens so groß ist wie die Lageröffnung der Lagermittel (12), wobei der Grundkörper (1 1 ) in axialer Richtung seitlich an der Stützbuchse (50) anliegt.
Lagerelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützbuchse (50) Mittel zur Fixierung der Stützbuchse (50) an einer definierten Stelle innerhalb des Lenkgehäuses (40) aufweist.
Zahnstangenlenkgetriebe mit hydraulischer Hilfskraftunterstützung, umfassend ein drehbar gelagertes Lenkritzel, das über eine Verzahnung in einen Zahnbereich einer Zahnstange (30) derart eingreift, dass eine Drehung des Lenkritzels zu einer Verschiebung der Zahnstange (30) in Richtung ihrer Längsachse führt, wobei die Zahnstange (30) längsverschieblich in einem Lenkgehäuse (40) geführt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass in das Lenkgehäuse (40) wenigstens ein Lagerelement (10;10') nach einem der Ansprüche 1 bis 14 so eingebracht ist, dass das wenigstens eine Dämpfungselement (20;20') des Lagerelements (10;10') Kontakt mit der Innenseite des Lenkgehäuses (40) hat, und die Zahnstange (30) längsverschieblich in den Lagermitteln (12) des Lagerelements (10;10') geführt ist, wobei das Dichtelement (13) dichtenden Kontakt mit der Zahnstange (30) hat.
Zahnstangenlenkgetriebe nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (20;20') Kontakt zur Innenseite des Lenkgehäuses (40) hat, während der Grundkörper (1 1 ) des Lagerelements (10;10') das Lenkgehäuse (40) nicht kontaktiert.
Zahnstangenlenkgetriebe nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Grundkörper (1 1 ) des Lagerelements (10;10') und dem Lenkgehäuse (40) in der Größenordnung von 0,5 bis 1 ,7 mm liegt.
18. Zahnstangenlenkgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (10;10') gemäß Anspruch 13 ausgebildet ist und eine Stützbuchse (50) umfasst, an welcher der Grundkörper (1 1 ) des Lagerelements (10;10') in axialer Richtung seitlich anliegt, wobei die Stützbuchse (50) radial und axial im Lenkgehäuse (40) fixiert ist.
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