WO2021224100A1 - Pressure piece for rack-and-pinion steering - Google Patents

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WO2021224100A1
WO2021224100A1 PCT/EP2021/061248 EP2021061248W WO2021224100A1 WO 2021224100 A1 WO2021224100 A1 WO 2021224100A1 EP 2021061248 W EP2021061248 W EP 2021061248W WO 2021224100 A1 WO2021224100 A1 WO 2021224100A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure piece
rack
spring
pinion
spring washer
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/061248
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Brenner
Adrian Franz KORNACKER
Andreas Tschuertz
Christof KECKEISEN
Original Assignee
Robert Bosch 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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2021224100A1 publication Critical patent/WO2021224100A1/en

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    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a pressure piece for a rack and pinion steering, a device for pressing a rack against a pinion and a rack and pinion steering.
  • a steering torque applied by a driver and / or a support device is transmitted via at least one pinion to the rack running essentially transversely to the pinion, which is usually mounted in a steering housing.
  • the rotary movement of the steering wheel and / or the support device is translated into a translational movement.
  • the toothed pinion meshes with a toothed section of the rack.
  • a defined play, regularly no noticeable play, must be maintained very precisely between the pinion and the rack in order to achieve a smooth movement of the rack and to prevent noise emissions.
  • the pressure piece that holds the rack in engagement with the pinion is used for this purpose. Errors regarding the eccentricity of the pinion, its axial play and wear on the teeth should be taken into account.
  • the mechanism should be able to withstand impacts from the steered wheels without damage.
  • the pressure piece can be elastically sprung and is usually loaded with a spring in order to compensate for the height tolerances in the toothing of the pinion and rack due to the manufacture.
  • the pressure piece consequently serves to transfer a steering angle introduced by the driver to the rack and thus the steering stroke without play.
  • the task of the pressure piece is to push the rack into the pinion with a defined force over a defined working or stroke range in order to e.g. B. to compensate for tolerances from manufacturing and wear during the service life. This is achieved, for example, in that the pressure piece is pressed in the direction of the rack via a spring, this spring being supported on an adjusting screw to which the spring is attached.
  • the specified working area can be set using the adjusting screw when it is new during assembly.
  • a device for pressing a toothed rack onto a pinion is known from the document EP 1 807 639 B1, the device comprising a pressure piece and an adjusting device.
  • the pressure piece has a pressure piece body and a pin protruding in the direction of the actuating device, the exposed end of which is designed as a contact surface.
  • the adjusting device is in turn formed in at least two parts from an adjusting screw and a spring, the spring being arranged between the adjusting screw and the pressure piece and forming the contact surface for the exposed end of the pin.
  • the spring is designed as a flat spring washer, which is compressed in the basic position by the pin.
  • the presented pressure piece is intended for a device for pressing a rack onto a pinion.
  • This device includes, inter alia, the pressure piece and an adjusting device, which in turn can include an adjusting screw.
  • the device in turn is intended for use in a rack and pinion steering system.
  • the pressure piece is set up with the Acting device cooperate.
  • a spring is attached to the pressure piece and is arranged at least in sections between the pressure piece and the actuating device. This spring is also a component of the device mentioned.
  • the spring is designed, for example, as a spring washer. However, other spring shapes and types are also conceivable. It is important that the spring is attached or fixed to the pressure piece.
  • the spring is attached in the area of a dome which is formed on a side of the pressure piece facing the actuating device. This dome thus extends in the direction of the adjusting device or the adjusting screw of the adjusting device.
  • the dome can have an outwardly curved surface on a side facing the actuating device.
  • This curved or convex surface represents a convex surface.
  • the spring for example the spring washer, has a first, typically central hole through which a pin is passed at one end in order to fix the spring on the pressure piece.
  • the spring or the spring washer can thus be held in its radial position.
  • the other end of the pin can be integrally formed on the pressure piece, for example on the dome.
  • the other end of the pin can also be pressed into a second hole which is formed in the pressure piece, for example in the dome.
  • the pin is deformed in the area of its one end in such a way that there is an enlarged cross section. The pin can then no longer be passed through the hole in the spring washer, so that the entire arrangement is prevented from falling apart.
  • the device presented is used to press a rack against a pinion in a rack and pinion steering system.
  • the device comprises a Adjusting device, for example an adjusting screw, and a pressure piece of the type described here.
  • the rack and pinion steering system described for a motor vehicle has a rack and pinion, these components interacting via a device for pressing a rack against a pinion of the type described.
  • the thrust piece presented is based on the idea of preventing the relative movement between the thrust piece and the actuating device and the resulting clicking noises, without the need for additional measures during assembly or additional processes for the assembly of the steering or the manufacture of parts.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a rack and pinion steering.
  • Figure 2 shows a schematic representation of a second embodiment of a rack and pinion steering.
  • Figure 3 shows a device for pressing a rack according to the prior art.
  • Figure 4 shows an embodiment of the presented device for pressing a pressure piece.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a rack and pinion steering system, which is designated as a whole by the reference number 10.
  • a first arrow 12 points in the direction of the sensor side
  • a second arrow 14 points in the direction of the motor side.
  • the illustration shows a rack 20, a pressure piece 22, in this case in particular the pressure piece body, a sliding film 24, a sensor unit 26, a compression spring 28, an adjusting screw 30 and a motor 32.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a rack and pinion steering system, which is designated with the reference number 50 in particular.
  • a first arrow 52 points in the direction of the sensor side, a second arrow 54 points in the direction of the motor side.
  • the illustration shows a rack 60, an O-ring 62, a plate spring 64, which is additionally installed here, and a motor 66.
  • the plate spring 64 generally fulfills the same function as a compression spring, with the difference that a significantly higher axial force can be set in the given installation space.
  • FIG. 3 shows a device 100 for pressing a toothed rack according to the prior art in two states, namely on the left side in the unloaded state and on the right side in the loaded state.
  • the device 100 comprises a pressure piece 102, an adjusting device 104 with an adjusting screw 106 and a spring washer 108 which is inserted into the adjusting screw 106 and fixed to it.
  • An arrow 110 illustrates the evasive force caused by a movement of the rack.
  • the pressure piece 102 is adapted to the shape of the rack back on a side aligned with the rack and has a sliding surface 120 which ensures low-friction and low-wear pushing of the rack into the pinion.
  • the pressure piece 102 is pressed onto the back of the rack via a spring, in this case the spring washer 108, which is built into the adjusting screw 106.
  • the required working range 122 of the spring in this case the spring washer 108, can be adjusted with the adjusting screw 106 during assembly.
  • the design of the spring washer 108 and the working area 122 are specified via the desired level of friction from the rack to the pressure piece 102 and the parameters tolerances and wear over the service life. At the end of the specified service life, the working area 122 should still be present in such a way that no play and therefore no noises occur.
  • the spring washer 108 between the pressure piece 102 and the adjusting screw 106 can also be implemented as a spiral spring. The resilience via the spring washer 108 is described below.
  • This caulking process on the outer ring of the adjusting screw 106 leads to two disadvantages: Due to the required compact design, the area for caulking the outer ring on the adjusting screw 106 is limited and thus also the holding force that can be achieved. In the event of additional dimensional and process fluctuations, this can lead to the spring washer falling out of the Retaining ring 132 and, as a result, lead to incorrect assembly and the resulting reworking or to malfunctions in operation.
  • FIG. 4 in which a device 200 for pressing a toothed rack is shown in two states, namely on the left side in the unloaded state and in the middle and on the right side in the loaded state.
  • the device 200 comprises a pressure piece 202 and an adjusting device 204 with an adjusting screw 206.
  • a spring washer 208 which serves as a spring, is also provided. In this case, this is on the pressure piece 202 attached or fixed.
  • An arrow 210 illustrates the evasive force caused by a movement of the rack.
  • the pressure piece 202 is adapted to the shape of the rack back on a side facing the rack and is equipped with a sliding surface 220 which ensures that the rack is pressed into the pinion with little friction and wear.
  • the pressure piece 202 is pressed onto the back of the rack via a spring, in this case the spring washer 208, which is attached to the pressure piece 202.
  • the required working range (see FIG. 1) of the spring, in this case the spring washer 208 can be adjusted with the adjusting screw 206 during assembly.
  • the design of the spring washer 208 and the working range are specified via the desired level of friction from the rack to the pressure piece 202 and the parameters tolerances and wear over the service life. At the end of the specified service life, the working area should still be available in such a way that there is no play and therefore no noise.
  • the spring washer 208 can be attached to the pressure piece 202, for example, through a central hole in the spring washer 208, through which a pin 240, which is located centrally on a dome 242 of the pressure piece, is guided.
  • a pin 240 which is located centrally on a dome 242 of the pressure piece.
  • the spring washer 208 is pushed onto the pin 240.
  • the spring washer 208 can be prevented from falling off the pin 240 by a subsequent deformation of the pin 240, for example in the form of a rivet head. Care must be taken that the deformation of the pin end towards the rivet head leaves enough play between the rivet head and spring washer 208 so that the spring washer 208 has sufficient free space in the working area.
  • the central fixation of the spring washer 208 by the pressure piece now allows a large play 244 between the spring washer 208 and a retaining or support ring 246 of the adjusting screw 206 or even the complete omission of the support ring 246.
  • the spring washer 208 can be fixed on the dome 242 of the pressure piece 202 by an additional component in the form of a rivet which is pressed through the central hole in the spring washer 208 into a hole on the pressure piece dome 242.
  • a further optimization that prevents the spring washer 208 from rubbing against the pin 240 or retaining pin can be achieved by an outwardly curved or spherical shape 250 of the dome 242 or pressure piece dome, as shown in FIG. 4 on the right-hand side be. This curvature extends in the direction of the adjusting screw 206 or the adjusting device 204. When pressure is applied to the spring washer 208 and the resulting spherical shape, it rests on the pressure piece dome 242 and there is no relative movement between the spring washer 208 and the pin 240.

Abstract

The invention relates to a pressure piece for an apparatus (200) for pressing a steering rack to a pinion, wherein the apparatus (200) is provided for insertion into a rack-and-pinion steering, which pressure piece (202) is designed to interact with a setting device (204), and a spring is attached to the pressure piece (202) and is arranged at least in portions between the pressure piece (202) and the setting device (204).

Description

Beschreibung description
Titel title
Druckstück für Zahnstangenlenkung Pressure piece for rack and pinion steering
Die Erfindung betrifft ein Druckstück für eine Zahnstangenlenkung, eine Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein Ritzel und eine Zahnstangenlenkung. The invention relates to a pressure piece for a rack and pinion steering, a device for pressing a rack against a pinion and a rack and pinion steering.
Stand der Technik State of the art
Bei einer Zahnstangenlenkung wird ein von einem Fahrer und/oder einer Unterstützungsvorrichtung, wie bspw. einem Elektromotor mit Getriebe, aufgebrachtes Lenkmoment über mindestens ein Ritzel an die im Wesentlichen quer zum Ritzel verlaufende Zahnstange, die üblicherweise in einem Lenkgehäuse gelagert ist, übertragen. Auf diese Weise wird die Drehbewegung des Lenkrads und/oder der Unterstützungsvorrichtung in eine Translationsbewegung übersetzt. Hierzu steht das verzahnte Ritzel mit einem verzahnten Abschnitt der Zahnstange in Eingriff. Zwischen dem Ritzel und der Zahnstange muss ein definiertes Spiel, regelmäßig kein merkliches Spiel, sehr präzise eingehalten werden, um ein ruckfreies Bewegen der Zahnstange zu erzielen und Geräschemissionen zu verhindern. Hierzu dient das Druckstück, das die Zahnstange mit dem Ritzel in Eingriff hält. Dabei sollten Fehler hinsichtlich der Exzentrizität des Ritzels, seines axialen Spiels und des Verschleißes der Zähne berücksichtigt werden. Weiterhin sollte der Mechanismus in der Lage sein, Stöße, die von den gelenkten Rädern stammen, ohne Beschädigungen zu ertragen. With rack and pinion steering, a steering torque applied by a driver and / or a support device, such as an electric motor with gearbox, is transmitted via at least one pinion to the rack running essentially transversely to the pinion, which is usually mounted in a steering housing. In this way, the rotary movement of the steering wheel and / or the support device is translated into a translational movement. For this purpose, the toothed pinion meshes with a toothed section of the rack. A defined play, regularly no noticeable play, must be maintained very precisely between the pinion and the rack in order to achieve a smooth movement of the rack and to prevent noise emissions. The pressure piece that holds the rack in engagement with the pinion is used for this purpose. Errors regarding the eccentricity of the pinion, its axial play and wear on the teeth should be taken into account. Furthermore, the mechanism should be able to withstand impacts from the steered wheels without damage.
Das Druckstück kann elastisch gefedert sein und ist zumeist mit einer Feder belastet, um die durch die Herstellung bedingten Höhentoleranzen in der Verzahnung von Ritzel und Zahnstange auszugleichen. Das Druckstück dient folglich dazu, einen vom Fahrer eingeleiteten Lenkwinkel spielfrei auf die Zahnstange und somit den Lenkhub zu übertragen. Das Druckstück hat die Aufgabe, die Zahnstange mit einer definierten Kraft über einen definierten Arbeits- bzw. Hubbereich in das Ritzel zu drücken, um z. B. Toleranzen aus Fertigung und Verschleiß während der Lebensdauer auszugleichen. Dies wird bspw. dadurch erreicht, dass über eine Feder das Druckstück in Richtung Zahnstange gedrückt wird, wobei sich diese Feder an eine Stellschraube, an der die Feder angebracht ist, abstützt. Über die Stellschraube kann der spezifizierte Arbeitsbereich im Neuzustand während der Montage eingestellt werden. The pressure piece can be elastically sprung and is usually loaded with a spring in order to compensate for the height tolerances in the toothing of the pinion and rack due to the manufacture. The pressure piece consequently serves to transfer a steering angle introduced by the driver to the rack and thus the steering stroke without play. The task of the pressure piece is to push the rack into the pinion with a defined force over a defined working or stroke range in order to e.g. B. to compensate for tolerances from manufacturing and wear during the service life. This is achieved, for example, in that the pressure piece is pressed in the direction of the rack via a spring, this spring being supported on an adjusting screw to which the spring is attached. The specified working area can be set using the adjusting screw when it is new during assembly.
Aus der Druckschrift EP 1 807 639 Bl ist eine Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein Ritzel bekannt, wobei die Vorrichtung ein Druckstück und eine Stelleinrichtung umfasst. Das Druckstück weist einen Druckstückkörper und einen in Richtung auf die Stelleinrichtung überstehenden Zapfen auf, dessen freiliegendes Ende als Anlagefläche ausgebildet ist. Die Stelleinrichtung wiederum ist wenigstens zweiteilig aus einer Stellschraube und einer Feder gebildet, wobei die Feder zwischen der Stellschraube und dem Druckstück angeordnet ist und die Anlagefläche für das freiliegende Ende des Zapfens bildet. Die Feder ist dabei als ebene Federscheibe ausgebildet, die in der Grundstellung durch den Zapfen eingefedert ist. A device for pressing a toothed rack onto a pinion is known from the document EP 1 807 639 B1, the device comprising a pressure piece and an adjusting device. The pressure piece has a pressure piece body and a pin protruding in the direction of the actuating device, the exposed end of which is designed as a contact surface. The adjusting device is in turn formed in at least two parts from an adjusting screw and a spring, the spring being arranged between the adjusting screw and the pressure piece and forming the contact surface for the exposed end of the pin. The spring is designed as a flat spring washer, which is compressed in the basic position by the pin.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund wird ein Druckstück mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange nach Anspruch 9 und eine Zahnstangenlenkung gemäß Anspruch 10 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung. Against this background, a pressure piece with the features of claim 1, a device for pressing a rack according to claim 9 and a rack and pinion steering according to claim 10 are presented. Embodiments emerge from the dependent claims and from the description.
Das vorgestellte Druckstück ist für eine Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein Ritzel vorgesehen. Diese Vorrichtung umfasst u. a. das Druckstück und eine Stelleinrichtung, die wiederum eine Stellschraube umfassen kann. Die Vorrichtung wiederum ist für einen Einsatz in einer Zahnstangenlenkung vorgesehen. Das Druckstück ist dafür eingerichtet, mit der Stelleinrichtung zusammenzuwirken. An dem Druckstück ist eine Feder angebracht, die zumindest abschnittsweise zwischen dem Druckstück und der Stelleinrichtung angeordnet ist. Diese Feder ist ebenfalls eine Komponente der genannten Vorrichtung. The presented pressure piece is intended for a device for pressing a rack onto a pinion. This device includes, inter alia, the pressure piece and an adjusting device, which in turn can include an adjusting screw. The device in turn is intended for use in a rack and pinion steering system. The pressure piece is set up with the Acting device cooperate. A spring is attached to the pressure piece and is arranged at least in sections between the pressure piece and the actuating device. This spring is also a component of the device mentioned.
Die Feder ist bspw. als Federscheibe ausgebildet. Es sind aber auch andere Federformen und Arten denkbar. Von Bedeutung ist, dass die Feder am Druckstück befestigt bzw. fixiert ist. The spring is designed, for example, as a spring washer. However, other spring shapes and types are also conceivable. It is important that the spring is attached or fixed to the pressure piece.
In einer Ausführung ist die Feder im Bereich eines Doms, der an einer der Stelleinrichtung zugewandten Seite des Druckstücks angeformt ist, angebracht. Dieser Dom erstreckt sich somit in Richtung der Stelleinrichtung bzw. der Stellschraube der Stelleinrichtung. In one embodiment, the spring is attached in the area of a dome which is formed on a side of the pressure piece facing the actuating device. This dome thus extends in the direction of the adjusting device or the adjusting screw of the adjusting device.
Der Dom kann auf einer der Stelleinrichtung zugewandten Seite eine nach außen gewölbte Oberfläche aufweisen. Diese gewölbte bzw. ballige Oberfläche stellt eine konvexe Fläche dar. The dome can have an outwardly curved surface on a side facing the actuating device. This curved or convex surface represents a convex surface.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Feder, bspw. die Federscheibe, ein erstes, typischerweise zentrisches Loch aufweist, durch das ein Stift mit seinem einen Ende durchgeführt ist, um die Feder an dem Druckstück zu fixieren. So kann die Feder bzw. die Federscheibe in ihrer radialen Position gehalten sein. It can further be provided that the spring, for example the spring washer, has a first, typically central hole through which a pin is passed at one end in order to fix the spring on the pressure piece. The spring or the spring washer can thus be held in its radial position.
Das andere Ende des Stifts kann an dem Druckstück, bspw. an dem Dom, angeformt sein. Das andere Ende des Stift kann auch in ein zweites Loch, das im Druckstück, bspw. in dem Dom, gebildet ist, gepresst sein. The other end of the pin can be integrally formed on the pressure piece, for example on the dome. The other end of the pin can also be pressed into a second hole which is formed in the pressure piece, for example in the dome.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Stift im Bereich seines einen Endes derart verformt ist, so dass ein vergrößerter Querschnitt vorliegt. Der Stift kann dann nicht mehr durch das Loch in der Federscheibe durchgeführt werden, so dass ein Auseinanderfallen der gesamten Anordnung verhindert wird. It can also be provided that the pin is deformed in the area of its one end in such a way that there is an enlarged cross section. The pin can then no longer be passed through the hole in the spring washer, so that the entire arrangement is prevented from falling apart.
Die vorgestellte Vorrichtung dient zum Andrücken einer Zahnstange an ein Ritzel in einer Zahnstangenlenkung. Dabei umfasst die Vorrichtung eine Stelleinrichtung, bspw. eine Stellschraube, und ein Druckstück der hierin beschriebenen Art. The device presented is used to press a rack against a pinion in a rack and pinion steering system. The device comprises a Adjusting device, for example an adjusting screw, and a pressure piece of the type described here.
Die beschriebene Zahnstangenlenkung für ein Kraftfahrzeug weist eine Zahnstange und ein Ritzel auf, wobei diese Komponenten über eine Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein Ritzel der beschriebenen Art Zusammenwirken. The rack and pinion steering system described for a motor vehicle has a rack and pinion, these components interacting via a device for pressing a rack against a pinion of the type described.
Dem vorgestellten Druckstück liegt die Idee zugrunde, die Relativbewegung zwischen dem Druckstück und der Stelleinrichtung und die dadurch erzeugten Klickgeräusche zu verhindern, ohne dass zusätzliche Maßnahmen bei der Montage oder zusätzliche Prozesse bei der Lenkungsmontage oder Teileherstellung erforderlich sind. The thrust piece presented is based on the idea of preventing the relative movement between the thrust piece and the actuating device and the resulting clicking noises, without the need for additional measures during assembly or additional processes for the assembly of the steering or the manufacture of parts.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen. Further advantages and configurations of the invention emerge from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine erste Ausführung einer Zahnstangenlenkung. Figure 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a rack and pinion steering.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite Ausführung einer Zahnstangenlenkung. Figure 2 shows a schematic representation of a second embodiment of a rack and pinion steering.
Figur 3 zeigt eine Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange gemäß dem Stand der Technik. Figure 3 shows a device for pressing a rack according to the prior art.
Figur 4 zeigt eine Ausführung der vorgestellten Vorrichtung zum Andrücken eines Druckstücks. Ausführungsformen der Erfindung Figure 4 shows an embodiment of the presented device for pressing a pressure piece. Embodiments of the invention
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. The invention is shown schematically on the basis of embodiments in the drawings and is described in detail below with reference to the drawings.
Figur 1 zeigt eine Ausführung einer Zahnstangenlenkung, die insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Ein erster Pfeil 12 zeigt dabei in Richtung der Sensorseite, ein zweiter Pfeil 14 zeigt in Richtung der Motorseite. Die Darstellung zeigt eine Zahnstange 20, ein Druckstück 22, in diesem Fall insbesondere den Druckstückkörper, eine Gleitfolie 24, eine Sensoreinheit 26, eine Druckfeder 28, eine Stellschraube 30 und einen Motor 32. FIG. 1 shows an embodiment of a rack and pinion steering system, which is designated as a whole by the reference number 10. A first arrow 12 points in the direction of the sensor side, a second arrow 14 points in the direction of the motor side. The illustration shows a rack 20, a pressure piece 22, in this case in particular the pressure piece body, a sliding film 24, a sensor unit 26, a compression spring 28, an adjusting screw 30 and a motor 32.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführung einer Zahnstangenlenkung, die insbesamt mit der Bezugsziffer 50 bezeichnet ist. Ein erster Pfeil 52 zeigt dabei in Richtung der Sensorseite, ein zweiter Pfeil 54 zeigt in Richtung der Motorseite. Die Darstellung zeigt eine Zahnstange 60, einen O-Ring 62, eine Tellerfeder 64, die hier zusätzlich verbaut ist, und einen Motor 66. FIG. 2 shows a further embodiment of a rack and pinion steering system, which is designated with the reference number 50 in particular. A first arrow 52 points in the direction of the sensor side, a second arrow 54 points in the direction of the motor side. The illustration shows a rack 60, an O-ring 62, a plate spring 64, which is additionally installed here, and a motor 66.
Die Tellerfeder 64 erfüllt generell dieselbe Funktion wie eine Druckfeder, mit dem Unterschied, dass eine wesentlich höhere Axialkraft im gegebenen Bauraum eingestellt werden kann. The plate spring 64 generally fulfills the same function as a compression spring, with the difference that a significantly higher axial force can be set in the given installation space.
Figur 3 zeigt eine Vorrichtung 100 zum Andrücken einer Zahnstange gemäß dem Stand der Technik in zwei Zuständen, nämlich auf der linken Seite in unbelastetem Zustand und auf der rechten Seite in belastetem Zustand. FIG. 3 shows a device 100 for pressing a toothed rack according to the prior art in two states, namely on the left side in the unloaded state and on the right side in the loaded state.
Die Vorrichtung 100 umfasst ein Druckstück 102, eine Stelleinrichtung 104 mit einer Stellschraube 106 und einer Federscheibe 108, die in die Stellschraube 106 eingelegt und an dieser fixiert ist. Ein Pfeil 110 verdeutlicht die Ausweichkraft bedingt durch eine Bewegung der Zahnstange. The device 100 comprises a pressure piece 102, an adjusting device 104 with an adjusting screw 106 and a spring washer 108 which is inserted into the adjusting screw 106 and fixed to it. An arrow 110 illustrates the evasive force caused by a movement of the rack.
Das Druckstück 102 ist an einer zur Zahnstange ausgerichteten Seite an die Form des Zahnstangenrückens angepasst und mit einer Gleitfläche 120 ausgestattet, die ein reibungs- und verschleißarmes Eindrücken der Zahnstange in das Ritzel sicherstellt. Um Bauteilbewegungen, Fertigungstoleranzen und Verschleiß auszugleichen, wird das Druckstück 102 über eine Feder, in diesem Fall die Federscheibe 108, die in die Stellschraube 106 eingebaut ist, auf den Zahnstangenrücken gedrückt. Mit der Stellschraube 106 kann beim Zusammenbau der erforderliche Arbeitsbereich 122 der Feder, in diesem Fall der Federscheibe 108, eingestellt werden. Die Auslegung der Federscheibe 108 und der Arbeitsbereich 122 werden über das gewünschte Reibniveau von der Zahnstange zu dem Druckstück 102 sowie den Parametern Toleranzen und Verschleiß über der Lebensdauer vorgegeben. Dabei sollte der Arbeitsbereich 122 am Ende der spezifizierten Lebensdauer noch so vorhanden sein, dass kein Spiel und damit keine Geräusche auftreten. The pressure piece 102 is adapted to the shape of the rack back on a side aligned with the rack and has a sliding surface 120 which ensures low-friction and low-wear pushing of the rack into the pinion. In order to compensate for component movements, manufacturing tolerances and wear, the pressure piece 102 is pressed onto the back of the rack via a spring, in this case the spring washer 108, which is built into the adjusting screw 106. The required working range 122 of the spring, in this case the spring washer 108, can be adjusted with the adjusting screw 106 during assembly. The design of the spring washer 108 and the working area 122 are specified via the desired level of friction from the rack to the pressure piece 102 and the parameters tolerances and wear over the service life. At the end of the specified service life, the working area 122 should still be present in such a way that no play and therefore no noises occur.
Die Federscheibe 108 zwischen dem Druckstück 102 und der Stellschraube 106 kann auch als Spiralfeder realisiert werden. Im Folgenden wird die Anfederung über die Federscheibe 108 beschrieben. The spring washer 108 between the pressure piece 102 and the adjusting screw 106 can also be implemented as a spiral spring. The resilience via the spring washer 108 is described below.
Zu beachten ist, dass bei den sogenannten Federscheibendruckstücken, in Figur 1 das Druckstück 102, in bekannten Ausführungen eine Federscheibe, in Figur 1 die Federscheibe 108, in der Stellschraube 106 eingelegt wird, auf die im Betriebsfall des Lenksystems ein Dom 130 am Druckstück 102 zentrisch auf die Federscheibe 108 wirkt und so die Ausweichkraft der Zahnstange in die Federscheibe 108 einleitet. Zur Vermeidung von Überlast ist der maximale Federweg begrenzt und wird durch das Aufladen des äußeren Druckstückrands auf die Federscheibe 108 realisiert. Die Federscheibe 108 ist innerhalb eines Halterings 132 an der Stellschraube 106 zentriert eingelegt und wird, um eine einfache und zuverlässige Montage im Lenksystem zu ermöglichen, durch einen Verstemmprozess am Außendurchmesser einklemmt. It should be noted that with the so-called spring washer thrust pieces, in Figure 1 the thrust piece 102, in known designs a spring washer, in Figure 1 the spring washer 108, is inserted into the adjusting screw 106, on which a dome 130 on the thrust piece 102 is centered when the steering system is in operation acts on the spring washer 108 and thus introduces the evasive force of the rack into the spring washer 108. To avoid overload, the maximum spring travel is limited and is implemented by charging the outer pressure piece edge onto the spring washer 108. The spring washer 108 is inserted in a centered manner within a retaining ring 132 on the adjusting screw 106 and, in order to enable simple and reliable assembly in the steering system, is clamped in on the outer diameter by a caulking process.
Dieser Verstemmprozess am Außenring der Stellschraube 106 führt zu zwei Nachteilen: Durch die erforderliche kompakte Bauweise ist der Bereich zum Verstemmen des Außenrings an der Stellschraube 106 begrenzt und somit auch die erreichbare Haltekraft. Dies kann bei zusätzlichen Dimensions- und Prozessschwankungen zu einem Herausfallen der Federscheibe aus dem Haltering 132 und als Folge davon zu Fehlmontagen und daraus resultierender Nachbearbeitung oder auch zu Funktionsstörungen im Betrieb führen. This caulking process on the outer ring of the adjusting screw 106 leads to two disadvantages: Due to the required compact design, the area for caulking the outer ring on the adjusting screw 106 is limited and thus also the holding force that can be achieved. In the event of additional dimensional and process fluctuations, this can lead to the spring washer falling out of the Retaining ring 132 and, as a result, lead to incorrect assembly and the resulting reworking or to malfunctions in operation.
Weiterhin führen die Hubbewegungen der Federscheibe 108 an deren Außendurchmesser dazu, dass es insbesondere im Bereich der Verstemmung des Außenrings zu Verformungen im Bereich des Innendurchmesser des Halterings 132 zu Außendurchmesser der Federscheibe 108 kommt. Diese Verformungen führen zu nicht linearen Bewegungen an dieser Kontaktstelle bis hin zu Schnappeffekten, die sich als Geräusch bei der Be- und Entlastung der Federscheibe 108 äußern. Es bildet sich eine Reibstelle 134. Furthermore, the stroke movements of the spring washer 108 at its outer diameter lead to deformations occurring in the area of the inner diameter of the retaining ring 132 to the outer diameter of the spring washer 108, in particular in the area of the caulking of the outer ring. These deformations lead to non-linear movements at this contact point and even snap effects, which are expressed as noise when the spring washer 108 is loaded and unloaded. A friction point 134 forms.
Eine Möglichkeit, diese Reibstelle 134 zwischen der Federscheibe 108 und dem Halte- bzw. Stützring 132 an der Stellschraube 106 zu vermeiden, ist, die Durchmesserverhältnisse von Federscheibe 108 und Haltering 132 in Richtung größerer Abstand zu ändern, was jedoch Nachteile wegen der separaten Handhabung von Stellschraube 106 und Federscheibe 108 sowie eine temporäre Fixierung der beiden Bauteile bis zu deren erfolgter Montage zur Folge hat. One possibility of avoiding this friction point 134 between the spring washer 108 and the retaining or support ring 132 on the adjusting screw 106 is to change the diameter ratios of the spring washer 108 and the retaining ring 132 in the direction of greater spacing, which, however, has disadvantages due to the separate handling of Adjusting screw 106 and spring washer 108 as well as a temporary fixation of the two components result in their assembly.
Eine weitere Möglichkeit, die Federscheibe 108 bei vergrößertem Spiel zum Haltering 132 an der Stellschaube 106 zu halten, besteht darin, eine Verklebung zwischen der Federscheibe 108 und der Stellschraube 106 vorzunehmen. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass zusätzliche Anforderungen an die Sauberkeit der Bauteile und die üblicherweise nicht bei der Montage solcher Baugruppen angewandten Klebeprozesse bestehen. Another possibility of holding the spring washer 108 on the adjusting screw 106 with increased play in relation to the retaining ring 132 is to glue the spring washer 108 and the adjusting screw 106. The disadvantage of this solution is that there are additional requirements for the cleanliness of the components and the gluing processes that are not usually used when assembling such assemblies.
Es wird nunmehr vorgeschlagen, die Federscheibe nicht an der Stellschraube, sondern am Druckstück zu fixieren. Es wird hierzu auf Figur 4 verwiesen, in der eine Vorrichtung 200 zum Andrücken einer Zahnstange in zwei Zuständen, nämlich auf der linken Seite in unbelastetem Zustand und in der Mitte und auf der rechten Seite in belastetem Zustand dargestellt ist. It is now proposed not to fix the spring washer on the adjusting screw, but on the pressure piece. Reference is made to FIG. 4, in which a device 200 for pressing a toothed rack is shown in two states, namely on the left side in the unloaded state and in the middle and on the right side in the loaded state.
Die Vorrichtung 200 umfasst ein Druckstück 202 und eine Stelleinrichtung 204 mit einer Stellschraube 206. Es ist weiterhin eine Federscheibe 208, die als Feder dient, vorgesehen. Diese ist in diesem Fall an dem Druckstück 202 angebracht bzw. fixiert. Ein Pfeil 210 verdeutlicht die Ausweichkraft bedingt durch eine Bewegung der Zahnstange. The device 200 comprises a pressure piece 202 and an adjusting device 204 with an adjusting screw 206. A spring washer 208, which serves as a spring, is also provided. In this case, this is on the pressure piece 202 attached or fixed. An arrow 210 illustrates the evasive force caused by a movement of the rack.
Das Druckstück 202 ist an einer zur Zahnstange ausgerichteten Seite an die Form des Zahnstangenrückens angepasst und mit einer Gleitfläche 220 ausgestattet, die ein reibungs- und verschleißarmes Eindrücken der Zahnstange in das Ritzel sicherstellt. Um Bauteilbewegungen, Fertigungstoleranzen und Verschleiß auszugleichen, wird das Druckstück 202 über eine Feder, in diesem Fall die Federscheibe 208, die an dem Druckstück 202 angebracht ist, auf den Zahnstangenrücken gedrückt. Mit der Stellschraube 206 kann beim Zusammenbau der erforderliche Arbeitsbereich (siehe Figur 1) der Feder, in diesem Fall der Federscheibe 208, eingestellt werden. Die Auslegung der Federscheibe 208 und der Arbeitsbereich werden über das gewünschte Reibniveau von der Zahnstange zu dem Druckstück 202 sowie den Parametern Toleranzen und Verschleiß über der Lebensdauer vorgegeben. Dabei sollte der Arbeitsbereich am Ende der spezifizierten Lebensdauer noch so vorhanden sein, dass kein Spiel und damit keine Geräusche auftreten. The pressure piece 202 is adapted to the shape of the rack back on a side facing the rack and is equipped with a sliding surface 220 which ensures that the rack is pressed into the pinion with little friction and wear. In order to compensate for component movements, manufacturing tolerances and wear, the pressure piece 202 is pressed onto the back of the rack via a spring, in this case the spring washer 208, which is attached to the pressure piece 202. The required working range (see FIG. 1) of the spring, in this case the spring washer 208, can be adjusted with the adjusting screw 206 during assembly. The design of the spring washer 208 and the working range are specified via the desired level of friction from the rack to the pressure piece 202 and the parameters tolerances and wear over the service life. At the end of the specified service life, the working area should still be available in such a way that there is no play and therefore no noise.
Das Anbringen der Federscheibe 208 an das Druckstück 202 lässt sich bspw. durch ein zentrisches Loch in der Federscheibe 208 realisieren, durch welches ein Stift 240, der sich zentrisch an einem Dom 242 des Druckstücks befindet, geführt wird. Beim Zusammenbau der Baugruppe Druckstück- Federscheibe 202- 208 wird dabei die Federscheibe 208 auf den Stift 240 geschoben. Das Abfallen der Federscheibe 208 vom Stift 240 kann durch eine nachfolgende Verformung des Stifts 240, bspw. in Form eines Nietkopfs, verhindert. Dabei ist darauf zu achten, dass durch die Verformung des Stiftendes zum Nietkopf genügend Spiel zwischen Nietkopf und Federscheibe 208 bleibt, damit die Federscheibe 208 im Arbeitsbereich genügend Freiraum zur Verfügung hat. The spring washer 208 can be attached to the pressure piece 202, for example, through a central hole in the spring washer 208, through which a pin 240, which is located centrally on a dome 242 of the pressure piece, is guided. When assembling the pressure piece / spring washer assembly 202-208, the spring washer 208 is pushed onto the pin 240. The spring washer 208 can be prevented from falling off the pin 240 by a subsequent deformation of the pin 240, for example in the form of a rivet head. Care must be taken that the deformation of the pin end towards the rivet head leaves enough play between the rivet head and spring washer 208 so that the spring washer 208 has sufficient free space in the working area.
Die zentrische Fixierung der Federscheibe 208 durch das Druckstück erlaubt nun ein großes Spiel 244 zwischen der Federscheibe 208 und einem Halte- bzw. Stützring 246 der Stellschraube 206 oder sogar den kompletten Entfall des Stützrings 246. Die beschriebenen Effekte und die Geräusche als Folge davon im Arbeitsbereich der Baugruppe werden verhindert. Alternativ kann die Fixierung der Federscheibe 208 auf dem Dom 242 des Druckstücks 202 durch ein zusätzliches Bauteil in Form eines Niets erfolgen, der durch das zentrische Loch in der Federscheibe 208 in ein Loch am Druckstückdom 242 eingepresst wird. The central fixation of the spring washer 208 by the pressure piece now allows a large play 244 between the spring washer 208 and a retaining or support ring 246 of the adjusting screw 206 or even the complete omission of the support ring 246. The effects described and the noises as a result in the work area of the assembly are prevented. Alternatively, the spring washer 208 can be fixed on the dome 242 of the pressure piece 202 by an additional component in the form of a rivet which is pressed through the central hole in the spring washer 208 into a hole on the pressure piece dome 242.
Eine weitere Optimierung, die ein Reiben der Federscheibe 208 am Stift 240 bzw. Haltestift verhindert, kann durch eine nach außen gewölbte bzw. ballige Form 250 des Doms 242 bzw. Druckstückdoms, wie dies in der Figur 4 auf der rechten Seite dargestellt ist, gegeben sein. Diese Wölbung erstreckt sich in Richtung der Stellschraube 206 bzw. der Stelleinrichtung 204. Beim Druck auf die Federscheibe 208 und die dadurch entstehende Kugelform legt sich diese am Druckstückdom 242 an und es entsteht keine Relativbewegung zwischen der Federscheibe 208 und dem Stift 240. A further optimization that prevents the spring washer 208 from rubbing against the pin 240 or retaining pin can be achieved by an outwardly curved or spherical shape 250 of the dome 242 or pressure piece dome, as shown in FIG. 4 on the right-hand side be. This curvature extends in the direction of the adjusting screw 206 or the adjusting device 204. When pressure is applied to the spring washer 208 and the resulting spherical shape, it rests on the pressure piece dome 242 and there is no relative movement between the spring washer 208 and the pin 240.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Druckstück für eine Vorrichtung (200) zum Andrücken einer Zahnstange (20, 60) an ein Ritzel, wobei 1. Pressure piece for a device (200) for pressing a toothed rack (20, 60) against a pinion, wherein
- die Vorrichtung (200) für einen Einsatz in einer Zahnstangenlenkung (10, 50) vorgesehen ist, - the device (200) is intended for use in a rack and pinion steering system (10, 50),
- das Druckstück (22, 202) dafür eingerichtet ist, mit einer Stelleinrichtung (204) zusammenzuwirken, und an dem Druckstück (22, 202) eine Feder angebracht ist, die zumindest abschnittsweise zwischen dem Druckstück (22, 202) und der Stelleinrichtung (204) angeordnet ist. - The pressure piece (22, 202) is set up to interact with an adjusting device (204), and a spring is attached to the pressure piece (22, 202), which is at least partially between the pressure piece (22, 202) and the adjusting device (204 ) is arranged.
2. Druckstück nach Anspruch 1, bei dem die Feder als Federscheibe (208) ausgebildet ist. 2. Pressure piece according to claim 1, in which the spring is designed as a spring washer (208).
3. Druckstück nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Feder im Bereich eines Doms (242), der an einer der Stelleinrichtung (204) zugewandten Seite des Druckstücks (22, 202) angeformt ist, angebracht ist. 3. Pressure piece according to claim 1 or 2, in which the spring is attached in the region of a dome (242) which is integrally formed on a side of the pressure piece (22, 202) facing the adjusting device (204).
4. Druckstück nach Anspruch 3, bei dem der Dom (242) auf einer der Stelleinrichtung (204) zugewandten Seite eine nach außen gewölbte Oberfläche aufweist. 4. Pressure piece according to claim 3, wherein the dome (242) has an outwardly curved surface on a side facing the adjusting device (204).
5. Druckstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem bei dem die Feder ein erstes Loch aufweist, durch das ein Stift (240) mit seinem einen Ende durchgeführt ist, um die Feder an dem Druckstück (22, 202) zu fixieren. 5. Pressure piece according to one of claims 1 to 4, in which the spring has a first hole through which one end of a pin (240) is passed in order to fix the spring on the pressure piece (22, 202).
6. Druckstück nach Anspruch 5, bei dem das andere Ende des Stifts (240) an dem Druckstück (22, 202) angeformt ist. 6. Pressure piece according to claim 5, wherein the other end of the pin (240) is integrally formed on the pressure piece (22, 202).
7. Druckstück nach Anspruch 5, bei dem das andere Ende des Stift (240) in ein zweites Loch, das im Druckstück (22, 202) gebildet ist, gepresst ist. 7. Pressure piece according to claim 5, in which the other end of the pin (240) is pressed into a second hole which is formed in the pressure piece (22, 202).
8. Druckstück nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem der Stift (240) im Bereich seines einen Endes derart verformt ist, so dass ein vergrößerter8. Pressure piece according to one of claims 5 to 7, wherein the pin (240) is deformed in the region of its one end so that an enlarged
Querschnitt vorliegt. Cross section is present.
9. Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange (20, 60) an ein Ritzel mit einer Stelleinrichtung (204) und einem Druckstück (22, 202) nach einem der Ansprüche 1 bis 8. 9. Device for pressing a rack (20, 60) against a pinion with an adjusting device (204) and a pressure piece (22, 202) according to one of claims 1 to 8.
10. Zahnstangenlenkung für ein Kraftfahrzeug mit einer Zahnstange (20, 60) und einem Ritzel, die über eine Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange (20, 60) an ein Ritzel nach Anspruch 9 Zusammenwirken. 10. Rack and pinion steering for a motor vehicle with a rack (20, 60) and a pinion, which interact via a device for pressing a rack (20, 60) on a pinion according to claim 9.
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