DE10107740A1 - Rack and pinion, for vehicle driving systems, has a pressure unit to bear against the rack with a support zone with a low force and a low friction coefficient for light torques and a second zone with higher friction for high torques - Google Patents

Abstract

The rack (1) and pinion (2) assembly, for a vehicle steering system, has a pressure unit (6) against the rack (1) with at least one support zone (10) which bears on it with a low normal force level. It has at least one further support zone (11) which bears against the rack when the normal force level is increased. The first support surface has a low friction coefficient, against the rack, and the second support surface has a higher friction coefficient. The pressure unit has an elastic distortion through compression or bending of its material

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnstangenlen­ kung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The present invention relates to rack and pinion steering kung with the features of the preamble of claim 1.

Derartige Zahnstangenlenkungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei Zahnstangenlenkungen wird allgemein das Lenkdrehmoment über eine Lenksäule und ein Ritzel in die Lenkung eingeleitet. Das Lenkritzel steht im Eingriff mit einem gezahnten Abschnitt der Zahnstange und wandelt die Drehbewegung des Lenkrades in eine Linearbewegung zur Verschwenkung der gelenkten Räder um. Der Eingriff des Ritzels in die Zahnstange soll spielfrei gehalten werden. Hierzu ist auf der dem Ritzel abgewandten Seite der Zahn­ stange üblicherweise ein sogenanntes Druckstück vorgese­ hen, das unter Federvorspannung die Zahnstange in Richtung auf das Ritzel drängt. Ein derartiges Druckstück ist beispielsweise in der DE 44 22 551 C1 beschrieben.Such rack and pinion steering systems are from the prior art Technology known. Rack and pinion steering becomes general the steering torque via a steering column and a pinion in the steering initiated. The steering pinion is engaged with a toothed section of the rack and converts the rotary motion of the steering wheel into a linear motion Swiveling the steered wheels around. The intervention of the Pinions in the rack should be kept free of play. For this purpose, the tooth is on the side facing away from the pinion rod usually vorese a so-called pressure piece hen, the rack under spring preload in the direction  pushes on the pinion. Such a pressure piece is described for example in DE 44 22 551 C1.

Insbesondere bei Servolenkungen mit elektrischem Servomo­ tor, der auf die Lenksäule oder das Lenkritzel wirkt, werden über den Eingriff Ritzel-Zahnstange zeitweise hohe Drehmomente übertragen. Diese hohen Drehmomente führen zu einer entsprechend hohen Normalkraft der Zahnstange, die die Zahnstange außer Eingriff drängen. Entsprechend muß besonders für derartige Lenkungen eine entsprechend stär­ kere Vorspannung im Bereich des Eingriffs erzielt werden. Eine stärkere Vorspannung des Druckstücks allein würde unter anderem zu einer größeren Reibung im Bereich des Eingriffs führen, so daß die Lenkung bei geringen Aus­ schlägen, wie sie beispielsweise bei Geradeausfahrt um die Mittellage auftreten, weniger feinfühlig reagiert.Especially for power steering with electric servomotors gate that acts on the steering column or the steering pinion, become high at times through the engagement of the pinion-rack Torques transmitted. These high torques lead to a correspondingly high normal force of the rack, the push the rack out of engagement. Accordingly must a correspondingly strong especially for such steering kere preload can be achieved in the area of the intervention. A stronger pretension of the pressure piece alone would among other things to a greater friction in the area of Lead intervention, so that the steering at low off such as when driving straight ahead the middle layer occur, reacts less sensitively.

Zur Überwindung dieses Problems ist aus der DE 199 56 713 A1 bekannt, im Bereich des Eingriffs eine Rollenlagerung anstelle der durch herkömmliche Druckstücke bewirkten Gleitlagerung vorzusehen. Diese Rollenlagerung ist sehr aufwendig.To overcome this problem, DE 199 56 713 A1 known, a roller bearing in the area of intervention instead of that caused by conventional thrust pieces To provide plain bearings. This roller bearing is very consuming.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zahnstangenlenkung zu schaffen, bei der auch für hohe übertragene Drehmomente die Vorspannung im Bereich des Eingriffs der Ritzel-Zahnstange groß genug ist und ande­ rerseits bei geringen Drehmomenten (entsprechend einer geringen Normalkraft auf die Zahnstange) nur geringe Rei­ bung zu überwinden ist.It is therefore an object of the present invention to To create rack and pinion steering, even for high Torques transmitted the preload in the range of Engagement of the pinion rack is large enough and others on the other hand at low torques (corresponding to a low normal force on the rack) exercise to be overcome.

Diese Aufgabe wird von einer Zahnstangenlenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This task is performed by rack and pinion steering with the Features of claim 1 solved.  

Weil das Druckstück wenigstens einen ersten tragenden Be­ reich aufweist, der bei einer geringen Normalkraft an der Zahnstange anliegt und weiter wenigstens ein zweiter tra­ gender Bereich vorgesehen ist, der bei steigender Normal­ kraft mit der Zahnstange in Anlage kommt und die tragende Fläche des Druckstücks vergrößert, wird bei geringen Kräften eine geringe Reibung und somit eine geringe Dämp­ fung des Lenkgetriebes erreicht. Bei hohen Normalkräften hingegen werden diese zuverlässig abgefangen, ohne daß die dabei zwangsläufig zunehmende Reibung die Funktion der Lenkung beeinträchtigt. Dabei ist für die Funktion bei geringen Normalkräften, also bei geringen übertrage­ nen Lenkdrehmomenten, von Vorteil, wenn der wenigstens eine erste tragende Bereich mit einer Oberfläche versehen ist, die gegenüber der Zahnstange einen niedrigen Rei­ bungskoeffizienten aufweist. Der wenigstens eine zweite tragende Bereich ist mit einer Oberfläche versehen, die einen größeren Reibungskoeffizienten aufweisen kann.Because the pressure piece at least a first load-bearing Be has rich, at a low normal force on the Rack rests and further at least a second tra gender range is provided, which with increasing normal force comes into contact with the rack and the load-bearing Area of the pressure piece is enlarged, with small Forces a low friction and thus a low damping steering gear achieved. With high normal forces however, these are reliably intercepted without the inevitably increasing friction the function the steering impaired. It is for the function with low normal forces, i.e. with low transmissions NEN steering torques, an advantage if at least provide a first supporting area with a surface which is low in relation to the rack exercise coefficient. The at least a second load-bearing area is provided with a surface that can have a larger coefficient of friction.

Das zur Überwindung der Haftreibung am Druckstück benö­ tigte Losbrechmoment wird durch geeignete Auswahl des Druckstückwerkstoffes reduziert. Dazu wird für den Be­ reich geringer Lenkmomente ein gut gleitender Druckstück­ werkstoff gewählt, der eine limitierte Tragfähigkeit auf­ weisen kann, da bei höheren Lenkmomenten der tragfähige­ re, evtl. aber etwas schlechter gleitende Druckstückwerk­ stoff mit der Zahnstange in Kontakt kommt. Weiterhin wird durch eine geringe Kontaktfläche zwischen Zahnstange und Druckstück im Ruhezustand die maximale Haftreibung be­ grenzt, was wiederum zu einem geringen Losbrechmoment für die Zahnstange führt.This is needed to overcome the static friction on the pressure piece The breakaway torque is determined by suitable selection of the Pressure piece material reduced. For this purpose, for the Be rich low steering torque a well sliding thrust piece selected material that has a limited load capacity can point, since at higher steering torques the viable right, possibly a little poorly sliding pressure piece mechanism comes into contact with the rack. Will continue due to a small contact area between the rack and Pressure piece in the idle state be the maximum static friction limits, which in turn leads to a low breakaway torque for the rack leads.

Es kann auch vorgesehen sein, daß der erste und der zwei­ te tragende Bereich aus dem gleichen Material gefertigt sind und daß der zweite tragende Bereich bei steigender Normalkraft der Zahnstange angenähert wird, indem der er­ ste tragende Bereich aufgrund elastischer Verformung aus­ weicht. Hierbei kann die Verformung durch Kompression des Materials oder durch Biegung des Materials erfolgen.It can also be provided that the first and the two te bearing area made of the same material  are and that the second supporting area with increasing Normal force of the rack is approximated by the most load-bearing area due to elastic deformation differs. Here, the deformation by compression of the Material or by bending the material.

Wenn weiter die ersten Bereiche auf der Druckstückober­ fläche mittig angeordnet sind und die zweiten Bereiche bezüglich der Bewegungsrichtung der Zahnstange neben den ersten Bereichen liegen, wird die Zahnstange durch die Anlage an den zweiten Bereichen selbsttätig zentriert.If further the first areas on the pressure piece upper are arranged in the middle and the second areas with regard to the direction of movement of the rack next to the first areas, the rack is through the System centered automatically in the second areas.

Bei einer erfindungsgemäßen Lenkung kann vorgesehen sein, daß das Druckstück ohne Vorspannfeder in dem Lenkgehäuse angeordnet ist. Die Vorspannung kann dann durch die ela­ stische Verformbarkeit der ersten tragenden Bereiche oder des gesamten Druckstücks bewirkt werden. Hierzu kann vor­ gesehen sein, daß das Druckstück einen in Belastungsrich­ tung des Druckstücks federnden Abschnitt aufweist. Der federnde Abschnitt ist vorteilhaft einstückig mit dem Druckstück gefertigt. Vorteilhaft kann das Druckstück auch über Rastmittel mit dem Gehäuse verbunden werden. Es hält dann selbständig in entsprechenden Hinterschneidun­ gen des Lenkungsgehäuses, ohne über zusätzliche Befesti­ gungsmittel gehalten werden zu müssen.In a steering system according to the invention, that the pressure piece without a bias spring in the steering housing is arranged. The preload can then by the ela elastic deformability of the first load-bearing areas or of the entire pressure piece can be effected. This can be done before be seen that the pressure piece one in loading Rich device of the pressure piece has resilient section. The resilient section is advantageously in one piece with the Pressure piece manufactured. The pressure piece can be advantageous can also be connected to the housing via locking means. It then stops independently in appropriate undercuts the steering housing without additional fasteners must be kept.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der erfindungs­ gemäßen Lenkung anhand der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen:In the following, embodiments of the invention according to the steering illustrated by the drawing. Show it:

Fig. 1: Eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeuglen­ kung in einem Querschnitt auf der Höhe des Eingriffs zwischen Ritzel und Zahn­ stange, von der Seite; Fig. 1: A motor vehicle steering according to the invention in a cross section at the level of the engagement between pinion and rack, from the side;

Fig. 2a-c: das Druckstück gemäß Fig. 1 in zwei Sei­ tenansichten und einer Draufsicht;The pressure piece side views of Figure 1 in two Be and a top view; Fig 2a-c..

Fig. 3a und b: ein anderes für die Lenkung gemäß Fig. 1 geeignetes Druckstück in einer Seitenan­ sicht und einer Draufsicht; FIGS. 3a and b: another view for the steering system of Figure 1 suitable pressure piece in a Seitenan and a top view;.

Fig. 4-6: weitere Ausführungsformen eines Druck­ stücks jeweils in einem Querschnitt von der Seite; Fig. 4-6: further embodiments of a pressure piece each in a cross section from the side;

Fig. 7: ein Druckstück entsprechend Fig. 2 mit einem eingeformten federnden Abschnitt; sowie FIG. 7: a pressure piece corresponding to FIG. 2 with a molded-in resilient section; such as

Fig. 8: ein Druckstück ähnlich Fig. 2 mit Rastnasen zur selbsttätigen Halterung im Lenkungsgehäuse. Fig. 8: a pressure piece similar to Fig. 2 with locking lugs for automatic mounting in the steering housing.

In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeu­ glenkung schematisch in einem Querschnitt von der Seite dargestellt, wobei der Schnitt radial durch eine Zahn­ stange 1 und parallel zur Achse eines Lenkritzels 2 ver­ läuft. Das Lenkritzel 2 ist beidseitig in dem nur schema­ tisch dargestellten Lenkungsgehäuse 3 gelagert und ist drehfest mit einer Lenksäule 4 verbunden. Die Lenksäule 4 trägt in an sich bekannter Weise ein nicht dargestelltes Lenkrad eines Kraftfahrzeuges zur Betätigung durch den Fahrer sowie gegebenenfalls einen elektrischen Servoan­ trieb, dessen lenkunterstützendes Drehmoment ebenfalls über das Lenkritzel 2 auf die Zahnstange 1 übertragen wird. Bei einer Drehung des Lenkritzels 2 um seine Achse wird über einen Eingriff 5 der Verzahnung des Lenkritzels mit der Verzahnung der Zahnstange 1 die Zahnstange 1 in ihrer Längsrichtung verlagert, also senkrecht zur Zeiche­ nebene der Fig. 1.In Fig. 1, a motor vehicle steering according to the invention is shown schematically in a cross section from the side, the section running radially through a toothed rack 1 and parallel to the axis of a steering pinion 2 running ver. The steering pinion 2 is mounted on both sides in the only schematically shown steering housing 3 and is rotatably connected to a steering column 4 . The steering column 4 carries, in a manner known per se, a steering wheel, not shown, of a motor vehicle for actuation by the driver and, if appropriate, an electric servo drive, the steering-assisting torque of which is also transmitted via the steering pinion 2 to the rack 1 . Upon rotation of the steering pinion 2 about its axis of the steering pinion ie perpendicular to the plane of the tegn Fig. 1 is displaced with the toothing of the rack 1, the rack 1 in the longitudinal direction thereof through engagement of the teeth 5.

Um den Eingriff 5 spielfrei zu halten, wird die Zahnstan­ ge 1 von einem Druckstück 6 gegen das Lenkritzel 2 ge­ drängt. Das Druckstück 6 stützt sich dabei gegen das Len­ kungsgehäuse 3 ab.In order to keep the engagement 5 free of play, the toothed rack ge 1 is urged by a pressure piece 6 against the steering pinion 2 . The pressure piece 6 is supported against the Len housing 3 from.

Das Druckstück 6 wiederum weist einen ersten tragenden Bereich 10 auf, der mit dem Material der Zahnstange 1 ei­ nen geringen Reibungskoeffizienten bildet. Weiter weist das Druckstück 6 zweite tragende Bereiche 11 auf, die bei der Darstellung gemäß Fig. 1 nicht mit der Zahnstange 1 in Anlage sind. Der Abstand zwischen der Zahnstange 1 und den zweiten tragenden Bereichen 11 ist in der Zeichnung zur Veranschaulichung übertrieben groß dargestellt.The pressure piece 6 in turn has a first load-bearing area 10 , which forms a low coefficient of friction with the material of the toothed rack 1 . Furthermore, the pressure piece 6 has second load-bearing areas 11 , which are not in contact with the rack 1 in the illustration according to FIG. 1. The distance between the rack 1 and the second load-bearing areas 11 is shown exaggerated in the drawing for illustration.

Die Fig. 2 zeigt in ihren Darstellungen 2a bis 2c das Druckstück 6 in einer dreiseitigen Ansicht. Fig. 2a zeigt die Darstellung gemäß Fig. 1, in der der Quer­ schnitt der Zahnstange 1 durch eine gepunktete Linie ver­ anschaulicht ist. Der erste tragende Bereich 10 liegt auf dem im Querschnitt kreisrunden Druckstück als ein Strei­ fen separaten Materials auf, der in einer kastenförmigen Ausnehmung 12 des Druckstücks 6 angeordnet ist. Die zwei­ ten tragenden Bereiche 11, die der kastenförmigen Ausneh­ mung 12 benachbart angeordnet sind, entsprechen vom Krüm­ mungsradius her dem Durchmesser der Zahnstange 1. Fig. 2 shows in their presentations 2 a to 2 c, the pressure piece 6 in a three-sided view. Fig. 2a shows the representation of FIG. 1, in which the cross section of the rack 1 is illustrated by a dotted line ver. The first load-bearing area 10 lies on the pressure piece, which is circular in cross-section, as a strip of separate material, which is arranged in a box-shaped recess 12 of the pressure piece 6 . The two th load-bearing regions 11 , which are arranged adjacent to the box-shaped recess 12 , correspond to the diameter of the rack 1 from the radius of curvature.

Die Fig. 3 zeigt in ihren Darstellungen a und b eine an­ dere Ausführungsform des Druckstücks 6. Hier sind erste tragende Bereiche 15 aus einem gleitfähigen Material in der Draufsicht gemäß Fig. 3b kreuzförmig angeordnet. Zweite tragende Bereiche 16 sind jeweils um 45° gegenüber den ersten tragenden Bereichen 15 versetzt angeordnet. Fig. 3 shows in their representations a and b a particular embodiment of the pressure piece 6th Here, first load-bearing regions 15 made of a slidable material are arranged in a cross shape in the plan view according to FIG. 3b. Second load-bearing areas 16 are each offset by 45 ° with respect to the first load-bearing areas 15 .

Die zweiten tragenden Bereiche 16 sind einstückig mit dem Material des Druckstücks 6. Sie sind in ihrem äußeren Be­ reich federnd gestaltet, indem Ausnehmungen 17 seitlich in das Druckstück eingebracht worden sind, die es den zweiten tragenden Bereichen 16 erlauben, bei einer axia­ len Beaufschlagung mit einer Druckkraft geringfügig zu­ rückzuweichen. Der Krümmungsradius der zweiten tragenden Bereiche 16 ist geringfügig kleiner als derjenige der Zahnstange 1, so daß erst bei einer elastischen Verfor­ mung der tragenden Bereiche 16 durch eine Axialkraft die Krümmungsradien übereinstimmen und eine vollflächige An­ lage zwischen der Zahnstange 1 und den zweiten tragenden Bereichen 16 erzielt wird.The second load-bearing areas 16 are integral with the material of the pressure piece 6 . They are richly resiliently designed in their outer loading by recesses 17 being introduced laterally into the pressure piece, which allow the second load-bearing areas 16 to recede slightly when subjected to an axial force with a compressive force. The radius of curvature of the second load-bearing areas 16 is slightly smaller than that of the rack 1 , so that only with an elastic deformation of the load-bearing areas 16 by an axial force, the radii of curvature match and a full surface position between the rack 1 and the second load-bearing areas 16 is achieved becomes.

Die Ausnehmungen 17 können auch als Spielraum für die elastisch ausgebildeten Bereiche 15 des Druckstücks ge­ staltet werden. Dann wird ein definierter Anschlag für die Bereiche 15 erreicht, damit diese bei steigenden Lenkkräften auch gemeinsam mit den zweiten Bereichen 16 die auftretenden Normalkräfte auffangen können und nicht immer weiter deformiert werden.The recesses 17 can also be designed as leeway for the elastic regions 15 of the pressure piece. A defined stop is then reached for the areas 15 so that, with increasing steering forces, they can also absorb the normal forces occurring together with the second areas 16 and are not always deformed further.

Ein anderes Ausführungsbeispiel des Druckstücks 6 ist in der Fig. 4 dargestellt. Die Fig. 4 zeigt eine Gestal­ tung des Druckstücks 6, bei der wiederum seitlich vom Zentrum Ausnehmungen 17 vorgesehen sind, die eine Verfor­ mung der der Zahnstange 1 zugewandten Oberfläche erlau­ ben. Die Oberfläche weist hierbei erste tragende Bereiche 20 am äußersten seitlichen Rand des Druckstücks auf, wäh­ rend ein zweiter tragender Bereich 21 zwischen den ersten tragenden Bereichen 20 mittig auf dem Druckstück ausge­ bildet ist. Der Krümmungsradius der Oberfläche zwischen den ersten tragenden Bereichen 20 ist hierbei geringfügig geringer als derjenige der Zahnstange 1. Bei einer Druckbeaufschlagung durch die Zahnstange 1 mit einer Axial­ kraft, die mit einem Pfeil 22 angedeutet ist, geben die ersten tragenden Bereiche 20 nach, wodurch sich bei ge­ eigneter Gestaltung der Ausnehmungen 17 der Krümmungsra­ dius der Oberfläche an den Radius der Zahnstange 1 an­ paßt. Neben den ersten tragenden Bereichen 20 kommt dann der zweite tragende Bereich 21 und somit die restliche Oberfläche des Druckstücks 6 in Anlage mit der Zahnstange 1.Another embodiment of the pressure piece 6 is shown in FIG. 4. Fig. 4 shows a design device of the pressure piece 6 , in which in turn laterally from the center recesses 17 are provided, the deformation of the rack 1 facing surface erlau ben. The surface here has first load-bearing regions 20 on the outermost lateral edge of the pressure piece, while a second load-bearing region 21 is formed centrally between the first load-bearing regions 20 on the pressure part. The radius of curvature of the surface between the first load-bearing regions 20 is slightly smaller than that of the rack 1 . When pressurized by the rack 1 with an axial force, which is indicated by an arrow 22 , the first load-bearing areas 20 give way, which, with a suitable design of the recesses 17 of the radius of curvature, matches the surface to the radius of the rack 1 , In addition to the first load-bearing areas 20 , the second load-bearing area 21 and thus the remaining surface of the pressure piece 6 come into contact with the rack 1 .

Die Fig. 5 und 6 zeigen Druckstücke 6, die in einer Lenkung gemäß Fig. 1 zum Einsatz kommen können. Hier sind erste tragende Bereiche 25 mittig angeordnet und von zweiten tragenden Bereichen 26 seitlich umgeben. In Kraf­ trichtung unterhalb der ersten tragenden Bereiche 25 ist das Druckstück 6 mit einem Hohlraum 27 versehen, der bei Beaufschlagung mit Axialkraft komprimierbar ist. Bei ei­ ner derartigen Deformation weichen die ersten tragenden Bereiche 25 in Richtung des Hohlraums 27 aus, so daß die Zahnstange 1 schließlich mit den zweiten tragenden Berei­ chen 26 in Anlage kommen kann. FIGS. 5 and 6 show plungers 6 in a steering system of FIG. 1 may be used. Here first load-bearing areas 25 are arranged in the center and laterally surrounded by second load-bearing areas 26 . In force direction below the first load-bearing areas 25 , the pressure piece 6 is provided with a cavity 27 which is compressible when subjected to axial force. In egg ner such deformation, the first load-bearing regions 25 dodge in the direction of the cavity 27 , so that the rack 1 can finally come into contact with the second load-bearing regions 26 .

Die Fig. 7 zeigt ein Druckstück entsprechend der Fig. 2, wobei der zylindrische Grundkörper des Druckstücks 6 durch nur symbolisch dargestellte Ausnehmungen 30 oder in das Material eingebrachte, verformbare Schichten 30 in Axialrichtung federnd ausgebildet ist. Diese Ausführungs­ form kann Druckspitzen der Axialkraft aufnehmen. Fig. 7 shows a thrust piece corresponding to Fig. 2, wherein the cylindrical body of the pressure piece 6 by recesses 30 shown only symbolically in the material or introduced deformable layers is resilient in the axial direction 30. This form of execution can absorb pressure peaks of the axial force.

Schließlich zeigt die Fig. 8 ein Druckstück 6, das wie­ derum entsprechend der Fig. 2 ausgestaltet ist. Jedoch sind seitlich am Grundkörper des Druckstücks 6 Rastnasen 32 angeordnet. Diese Rastnasen 32 können in entsprechen­ de, nicht dargestellte Hinterschneidungen des Lenkungsgehäuses 3 eingreifen. Auf diese Weise kann das Druckstück gemäß Fig. 8 bei der Montage in das Lenkungsgehäuse 3 eingesetzt werden und dort selbsthaltend verankert wer­ den. Eine zusätzliche Verschraubung oder Abstützung von der Rückseite ist nicht erforderlich. Die auftretende Axialkraft kann durch die Rastnasen 32 abgefangen werden. Bei entsprechend feiner Abstufung der im Lenkungsgehäuse 3 anzuordnenden Ausnehmungen kann auch eine weitere Ein­ stellung des Druckstücks 6 entfallen.Finally, FIG. 8 shows a pressure piece 6 , which in turn is designed in accordance with FIG. 2. However, 6 locking lugs 32 are arranged laterally on the base body of the pressure piece. This locking lugs 32 can engage in corresponding undercuts, not shown, of the steering housing 3 . In this way, the pressure piece according to FIG. 8 can be used during assembly in the steering housing 3 and anchored there in a self-retaining manner. An additional screw connection or support from the rear is not necessary. The axial force that occurs can be intercepted by the detents 32 . With a correspondingly fine gradation of the recesses to be arranged in the steering housing 3 , a further setting of the pressure piece 6 can also be omitted.

Im Betrieb arbeitet die insoweit beschriebene Kraftfahr­ zeuglenkung derart, daß bei geringen Lenkdrehmomenten, die über die Lenksäule 4 in das Ritzel 2 eingeleitet wer­ den, die Radialkraft auf das Ritzel 2 und die Zahnstange 1 im Bereich des Eingriffs 5 gering bleibt. Die im Ein­ griff 5 entstehende Radialkraft wird durch den oder die ersten tragenden Bereiche 10 des Druckstücks 6 aufgefan­ gen. Der Eingriff 5 wird dadurch spielfrei und ge­ räuschfrei gehalten. Da die tragende Oberfläche der er­ sten tragenden Bereiche 10, 15, 20 und 25 relativ klein ist, ist die Reibung im Unterstützungsbereich der tragen­ den Bereiche 10 gering. Die geringe Belastung kann auch dadurch genutzt werden, daß wie in den Fig. 1, 2, 3, 7 und 8 das Material der ersten tragenden Bereiche 10, 15, 20 und 25 vom Grundmaterial des Druckstücks 6 abweicht. Hier kann beispielsweise ein Material mit besonders guten Gleiteigenschaften verwendet werden, das im übrigen für das Druckstück 6 aufgrund mangelnder Belastbarkeit unge­ eignet wäre.In operation, the motor vehicle steering described so far works such that at low steering torques, which are introduced via the steering column 4 into the pinion 2 , the radial force on the pinion 2 and the rack 1 in the area of the engagement 5 remains low. The resulting in a 5 radial force is caught by the one or the first supporting areas 10 of the pressure piece 6 gene. The engagement 5 is thereby kept free of play and ge noiseless. Since the bearing surface of the most bearing areas 10 , 15 , 20 and 25 is relatively small, the friction in the support area of the bearing areas 10 is low. The low load can also be used in that, as in FIGS. 1, 2, 3, 7 and 8, the material of the first load-bearing regions 10 , 15 , 20 and 25 deviates from the base material of the pressure piece 6 . Here, for example, a material with particularly good sliding properties can be used, which would otherwise be unsuitable for the pressure piece 6 due to the lack of resilience.

Bei steigender Drehmomentübertragung über den Eingriff 5, wie sie beispielsweise bei elektrischen Servolenkungen mit direktem Servomotor zum Antrieb der Lenksäule 4 oder des Lenkritzels 2 erforderlich wird, steigen auch die im Bereich des Eingriffs 5 entstehenden Radialkräfte. Die Zahnstange 1 wird durch diese ansteigenden Radialkräfte außer Eingriff gedrängt, so daß die ersten tragenden Be­ reiche 10, 15, 20 und 25 entweder aufgrund eigener Ver­ formung wie in den Beispielen gemäß Fig. 1, 2, 3, 7 und 8 oder aufgrund struktureller Verformung wie in den Aus­ führungsbeispielen gemäß Fig. 4 bis 6 zurückweichen. Die Zahnstange 1 kommt dann neben den ersten tragenden Bereichen 10, 15, 20 und 25 mit den zweiten tragenden Be­ reichen 11, 16, 21 und 26 in Kontakt. Das Material der zweiten tragenden Bereiche kann dabei vom Material der ersten tragenden Bereiche abweichend ausgebildet sein, wobei gute Gleiteigenschaften nicht notwendigerweise er­ forderlich sind. Sowohl die größere Steifigkeit des Mate­ rials der zweiten tragenden Bereiche als auch die insge­ samt ansteigende tragende Fläche bewirken je nach Ausfüh­ rungsbeispiel die progressive Abstützung der von der Zahnstange 1 her wirkenden Kraft. Im Ergebnis wird auch bei ansteigenden Drehmomenten die Zahnstange 1 wirkungs­ voll abgestützt, so daß der Eingriff 5 im wesentlichen erhalten bleibt.With increasing torque transmission via the engagement 5 , as is required, for example, in electric power steering systems with a direct servo motor for driving the steering column 4 or the steering pinion 2 , the radial forces which arise in the area of the engagement 5 also increase. The rack 1 is pushed out of engagement by these increasing radial forces, so that the first load-bearing regions 10 , 15 , 20 and 25 are either due to their own deformation as in the examples according to FIGS . 1, 2, 3, 7 and 8 or due to structural Deformation as in the exemplary embodiments according to FIGS. 4 to 6. The rack 1 then comes in addition to the first load-bearing areas 10 , 15 , 20 and 25 with the second load-bearing areas 11 , 16 , 21 and 26 in contact. The material of the second load-bearing areas can be configured differently from the material of the first load-bearing areas, whereby good sliding properties are not necessarily necessary. Both the greater stiffness of the material of the second load-bearing areas and the overall rising load-bearing surface cause, depending on the exemplary embodiment, the progressive support of the force acting from the rack 1 . As a result, the rack 1 is effectively supported even with increasing torques, so that the engagement 5 is essentially maintained.

Die erfindungsgemäße Zahnstangenlenkung bietet also bei geringen über den Eingriff zu übertragenden Drehmomenten eine Abstützung im Bereich der ersten tragenden Bereiche mit kleinem Reibungswiderstand und entsprechend geringer interner Dämpfung gegenüber der Lenkbewegung. Bei stei­ genden Drehmomenten, insbesondere bei Lenkungen mit elek­ trischer Servounterstützung über die Lenksäule 4 oder das Lenkritzel 2 kommen die zweiten tragenden Bereiche 11, 16, 21, 26 in Anlage, wodurch zwar eine höhere Reibung entsteht, die Abstützung aber auch bei hohen Drehmomenten zuverlässig gewährleistet wird. Die durch höhere Reibung in diesen Situationen entstehende größere innere Dämpfung der Lenkung ist in der Praxis unerheblich. Insgesamt wird also das bei konventionellen Zahnstangen auftretende Di­ lemma, daß die Abstützung steif genug sein muß, um auch hohe Drehmomente übertragen zu können und andererseits reibungsarm sein muß, um keine allzu große innere Dämp­ fung des Lenksystems zu bewirken, wird auf diese Weise einfach gelöst. Bei den erfindungsgemäßen Zahnstangenlen­ kungen kann die ansonsten übliche Federvorspannung des Druckstücks entfallen. Das Druckstück kann fest im Len­ kungsgehäuse 3 verankert werden. Insbesondere kann eine gewisse innere Elastizität beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 bewirkt werden, um sehr hohe auf das Druckstück 6 einwirkende Axialkräfte abzufangen. Schließlich kann wie in der Fig. 8 veranschaulicht, das Druckstück mittels Rastnasen oder ähnlicher formschlüssiger Elemente selbst­ haltend in dem Lenkgehäuse 3 montiert werden.The rack and pinion steering system according to the invention therefore provides support in the area of the first load-bearing areas with low frictional resistance and correspondingly low internal damping with respect to the steering movement with low torques to be transmitted via the engagement. With rising torques, especially in steering with elec trical power assistance via the steering column 4 or the steering pinion 2 , the second load-bearing areas 11 , 16 , 21 , 26 come into contact, whereby a higher friction arises, but the support is reliable even at high torques is guaranteed. The greater internal damping of the steering resulting from higher friction in these situations is irrelevant in practice. Overall, the Di lemma that occurs with conventional racks that the support must be stiff enough to be able to transmit high torques and on the other hand must be low-friction in order not to cause excessive internal damping of the steering system is simply solved in this way , In the rack and pinion invention, the otherwise usual spring preload of the pressure piece can be omitted. The pressure piece can be firmly anchored in the len housing 3 . In particular, a certain internal elasticity can be brought about in the exemplary embodiment according to FIG. 7 in order to absorb very high axial forces acting on the pressure piece 6 . Finally, as illustrated in FIG. 8, the pressure piece can be mounted in the steering housing 3 in a self-holding manner by means of locking lugs or similar form-fitting elements.

Die Figuren zeigen die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit einer runden Zahnstange. Selbst­ verständlich können erfindungsgemäße Lenkungen auch mit entsprechend angepaßten Druckstücken für Y-förmige Zahn­ stangen oder beliebige andere vom runden Querschnitt ab­ weichende Zahnstangenformen gefertigt werden.The figures show the present invention using a Embodiment with a round rack. itself steering systems according to the invention can also be understood correspondingly adapted thrust pieces for Y-shaped tooth rods or any other from the round cross section softening rack shapes are manufactured.

Claims (11)

1. Zahnstangenlenkung für Kraftfahrzeuge, mit einem Lenkgehäuse (3), in dem ein Lenkritzel (2) drehbar gelagert ist, sowie mit einer Zahnstange (1), die in dem Lenkgehäuse (3) verschieblich gelagert ist und die mit einer Verzahnung (5) mit dem Lenkritzel (2) derart in Eingriff steht, dass eine Drehung des Len­ kritzels (2) zu einer Verschiebung der Zahnstange (1) in Richtung ihrer Längsachse führt, und wobei weiter im Bereich des Eingriffs (5) ein Druckstück (6) vor­ gesehen ist, das eine bei Belastung des Eingriffs (5) mit einem Drehmoment auf die Zahnstange (1) wirkende Normalkraft (22) aufnimmt und die Zahnstange (1) auf das Lenkritzel (2) zu drängt, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Druckstück (6) we­ nigstens einen ersten tragenden Bereich (10,15, 20,25) aufweist, der bei einer geringen Normalkraft (22) an der Zahnstange (1) anliegt, und dass weiter wenig­ stens ein zweiter tragender Bereich (11, 16, 21, 26) vorgesehen ist, der bei steigender Normalkraft (22) mit der Zahnstange (1) in Anlage kommt und die tra­ gende Fläche des Druckstücks (6) vergrößert. 1. rack and pinion steering for motor vehicles, with a steering housing ( 3 ) in which a steering pinion ( 2 ) is rotatably mounted, and with a rack ( 1 ) which is displaceably mounted in the steering housing ( 3 ) and which has a toothing ( 5 ) is in engagement with the steering pinion ( 2 ) such that a rotation of the Len pinion ( 2 ) leads to a displacement of the rack ( 1 ) in the direction of its longitudinal axis, and further in the area of the engagement ( 5 ) a pressure piece ( 6 ) is seen that absorbs a normal force ( 22 ) acting upon the engagement ( 5 ) with a torque on the rack ( 1 ) and urges the rack ( 1 ) onto the steering pinion ( 2 ), characterized in that the pressure piece ( 6 ) we at least have a first load-bearing area ( 10 , 15 , 20 , 25 ) which bears against the toothed rack ( 1 ) with a low normal force ( 22 ), and that at least a second load-bearing area ( 11 , 16 , 21 , 26 ) is provided, the with increasing normal force ( 22 ) with the rack ( 1 ) comes into contact and the carrying area of the pressure piece ( 6 ) increases. 2. Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der wenigstens eine erste tra­ gende Bereich (10,15, 20,25) mit einer Oberfläche ver­ sehen ist, die gegenüber der Zahnstange (1) einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist.2. Steering according to claim 1, characterized in that the at least one first carrying region ( 10 , 15 , 20 , 25 ) is seen with a surface that has a low coefficient of friction compared to the rack ( 1 ). 3. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine zweite tragende Bereich (11, 16, 21, 26) mit einer Oberfläche versehen ist, die gegenüber der Zahnstange (1) einen höheren Reibungskoeffizienten aufweist.3. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one second load-bearing region ( 11 , 16 , 21 , 26 ) is provided with a surface which has a higher coefficient of friction than the rack ( 1 ). 4. Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der erste (10,15, 20,25) und der zweite (11, 16, 21, 26) tragende Bereich aus dem glei­ chen Material gefertigt sind und dass der zweite tra­ gende Bereich (11, 16, 21, 26) bei steigender Normal­ kraft (22) der Zahnstange (1) angenähert wird, indem der erste tragende Bereich (10,15, 20,25) aufgrund elastischer Verformung ausweicht.4. Steering according to claim 1, characterized in that the first ( 10 , 15 , 20 , 25 ) and the second ( 11 , 16 , 21 , 26 ) bearing area are made of the same material and that the second tra gende Area ( 11 , 16 , 21 , 26 ) with increasing normal force ( 22 ) of the rack ( 1 ) is approximated by the first load-bearing area ( 10 , 15 , 20 , 25 ) evading due to elastic deformation. 5. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung durch Kompression des Materials erfolgt.5. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the Deformation occurs through compression of the material. 6. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung durch Biegung des Materials erfolgt.6. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the Deformation occurs by bending the material. 7. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Bereiche (10.15, 20,25) auf der Druckstückober­ fläche mittig angeordnet sind und die zweiten Bereiche (11, 16, 21, 26) bezüglich der Bewegungsrichtung ne­ ben den ersten Bereichen (10,15, 20,25) liegen.7. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the first areas ( 10.15 , 20 , 25 ) on the pressure piece surface are arranged in the center and the second areas ( 11 , 16 , 21 , 26 ) with respect to the direction of movement ne ben the first Areas ( 10 , 15 , 20 , 25 ). 8. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (6) ohne eine Vorspannfeder in dem Len­ kungsgehäuse (3) angeordnet ist.8. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure piece ( 6 ) is arranged without a biasing spring in the steering housing ( 3 ). 9. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (6) einen in Belastungsrichtung des Druck­ stücks federnden Abschnitt (30) aufweist.9. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure piece ( 6 ) has a section resilient in the loading direction of the pressure piece ( 30 ). 10. Lenkung Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der federnde Abschnitt (30) einstückig mit dem Druckstück (6) ist.10. Steering claim 9, characterized in that the resilient portion ( 30 ) is in one piece with the pressure piece ( 6 ). 11. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (6) Rastmittel (32) aufweist, die mit Hinterschneidungen (3) des Lenkungsgehäuses in Ein­ griff bringbar sind.11. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure piece ( 6 ) has latching means ( 32 ) which can be brought into engagement with undercuts ( 3 ) of the steering housing.