DE102012107501A1

DE102012107501A1 - Druckvorrichtung für eine Zahnstange in einem Lenkgetriebe

Info

Publication number: DE102012107501A1
Application number: DE201210107501
Authority: DE
Inventors: Richard Kaisser; Jochen Schmid; Björn Schleich
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2012-08-16
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2014-05-22

Abstract

Eine Druckvorrichtung für eine Zahnstange in einem Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeuges ist mit einem wenigstens annähernd zylindrischen Druckstück (4) versehen, wobei in der Umfangwand des Druckstückes (4) wenigstens eine Ringnut angeordnet ist, in die ein Dämpfungselement (11, 12) eingelegt ist. Wenigstens zwei Dämpfungselemente (11, 12) sind mit Abstand voneinander angeordnet, wobei die Dämpfungselemente (11, 12) jeweils in ihrem Verlauf wenigstens annähernd der Konturform der Stirnseite des Druckstückes entsprechen, in dessen Nahbereich sie sich jeweils befinden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung für eine Zahnstange in einem Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeuges.
Bei Zahnstangenlenkgetrieben ist eine Druckvorrichtung mit einem Druckstück als Lagerstelle für die Zahnstange zur Kompensierung des durch Verschleiß entstehenden Druckstückspieles und als Gegenhalteelement für durch ein Antriebsritzel auf die Zahnstange entstehende Abweiskräfte vorgesehen.
Die Druckvorrichtung ist mit dem Druckstück in einer Bohrung eines Lenkgehäuses angeordnet, wobei sich zwischen dem Druckstück und der Bohrungswand ein oder zwei parallel in umlaufenden Radialnuten eingebrachte Dämpfungselemente befinden. Im eingebauten Zustand stützen sich die Dämpfungselemente mit ihren Außendurchmessern an der Innenwand der Gehäusebohrung ab und wirken als Dämpfungsglieder gegen Systemgeräusche, einem sogenannten "Druckstückklappern". Die Geräusche werden dabei aus der Verzahnung oder durch Kippbewegungen des Druckstückes verursacht.
Durch Verwendung von einem oder auch von zwei Dämpfungselementen bekannter Bauart können Kippneigungen des Druckstückes bei Krafteinleitung über die Zahnstange nur bedingt vermieden werden. Aus diesem Grunde ist die Dämpfungswirkung gegenüber Geräuschen begrenzt.
Aus der DE 10 2006 012 566 B4 ist eine Druckstückeinheit bekannt, wobei zur Verringerung der Geräuschentwicklung ein Stützmittel als Dämpfungselement über den Verlauf in der Umfangsrichtung eine veränderliche axiale Höhe aufweist. Durch die unterschiedliche Höhe, die das Stützmittel über den Verlauf in der Umfangsrichtung aufweist, soll eine definierte Anlage des Druckstückes an der Wandung der Bohrung in dem Gehäuse erfolgen, wodurch ein spielbedingtes Klappern des Druckstückes während des Betriebes reduziert werden soll.
In der DE 10 2004 033 877 B4 ist eine Druckvorrichtung offenbart, in der in einer exzentrischen Ringnut ein elastischer O-Ring eingesetzt ist. Durch diese Ausgestaltung soll ebenfalls das Spiel reduziert werden.
Zum weiteren Stand der Technik wird auf die DE 10 2005 032 833 A1 und die US 7,815,204 B2 verwiesen, die sich ebenfalls mit einer Spiel- bzw. Geräuschereduzierung befassen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckvorrichtung der eingangs erwähnten Art mit Dämpfungselementen zu schaffen, die bei einer kostengünstigen Ausgestaltung verbesserte akustische Eigenschaften bzw. eine geringere Geräuschentwicklung aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Bei bekannten Dämpfungselementen kann eine Kippneigung des Druckstückes und daraus resultierende Geräusche aufgrund des baubedingt geringen Abstandes der Dämpfungselemente zueinander nur bedingt vermieden werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der wenigstens zwei Dämpfungselemente mit ihrem Verlauf, der entsprechend der Konturform der Stirnseite, in dessen Nahbereich sich das Dämpfungselement jeweils befindet, entspricht, lässt sich ein größerer Abstand und damit eine bessere Sicherheit gegen ein Kippen des Druckstückes und damit verbunden eine geringere Geräuschentwicklung erreichen. Durch die Reduzierung der Kippneigung des Druckstückes lässt sich auch eine stabilere Führung der Zahnstange erreichen, wodurch auch eine Reduzierung von ungleichmäßigem bzw. indifferentem Verschleiß (Kantenverschleiß) erreicht wird.
Die von der Zahnstange abgewandte Stirnseite des zylindrischen Druckstückes weist im Allgemeinen eine plane Kreisfläche auf. Aus diesem Grunde kann das Dämpfungselement, das möglichst nahe an dieser Stirnseite angeordnet ist, ebenfalls eine zu der Stirnseite parallele Kreisform aufweisen.
Auf der gegenüberliegenden Stirnseite, die der Zahnstange zugewandt ist, weist die Stirnseite des Druckstückes im Allgemeinen einen bogenförmigen bzw. konkaven Verlauf als Lagerstelle für die Zahnstange auf. Erfindungsgemäß wird hier nun für das Dämpfungselement ein bogenförmiger Abschnitt, vorzugsweise zwei sich gegenüberliegende bogenförmige Abschnitte vorgesehen, zwischen denen kreisringförmige Abschnitte liegen. Die bogenförmigen Abschnitte können somit dem Verlauf der Konkavform der Stirnfläche möglichst nahe und exakt folgen, während die kreisringförmigen Abschnitte wiederum möglichst nahe an der Außenseite der hochgezogenen Abschnitte der Stirnseite des Druckstückes verlaufen können.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung und Anordnung der Dämpfungselemente kann ein maximaler Abstand der Dämpfungselemente zueinander geschaffen werden, womit die Kippneigung bei entsprechender Krafteinwirkung und damit die Geräuschentwicklung minimiert wird.
Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung nicht unbedingt bogenförmige Abschnitte im engeren Sinne zu verstehen. Wenn die Zahnstange in einer keilförmigen oder einer trapezförmigen Aussparung oder in einer Y-Profilform in der Stirnfläche des Druckstückes gelagert ist, so folgen die Abschnitte des Dämpfungselementes ebenfalls konturnah diesen Formen.
Die Dämpfungselemente können aus vorgefertigten montierbaren Formteilen, z. B. aus O-Ringen bzw. O-Ring ähnlichen Bauteilen hergestellt sein und in vorgeformte Aufnahmenuten, die z. B. spanabhebend, oder bei einem Spritzgussteil eingeformt sind, in die Umfangswand des Drückstückes eingesetzt werden.
Alternativ hierzu können die Dämpfungselemente auch als spritzgegossene Komponenten, z. B. in einem Mehrkomponenten-Spritzguss-Prozess, hergestellt sein, womit die Dämpfungselemente noch näher an die jeweilige Stirnseite herangebracht werden können. In diesem Fall kann zusätzlich auch eine formschlüssige Verbindung zum Druckstück hergestellt werden.
Bei dem Dämpfungselement mit den bogenförmigen Abschnitten sind die Übergangsradien der geschwungenen Formen so zu wählen, dass durch Verformung erzeugte Spannungsspitzen und Querschnittsänderungen vermieden werden.
Im Bedarfsfalle sind auch statt nur einem gegebenenfalls mehrere Dämpfungselemente mit geschwungenen bzw. bogenförmigen Abschnitten möglich.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben.
Es zeigt:
1 einen Ausschnitt aus einem Lenkgetriebe mit einer Zahnstange, einem Ritzel und einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung für die Zahnstange.
2 eine dreidimensionale Darstellung der Druckvorrichtung.
Das in der 1 dargestellte Lenkgetriebe mit einer Zahnstange 1 und einem die Zahnstange 1 antreibenden Lenkritzel 2 ist von bekanntem Aufbau, weshalb nachfolgend nur auf die für die Erfindung wesentlichen Teile näher eingegangen wird. Eine Druckvorrichtung 3 mit einem Druckstück 4 als Grundkörper ist in einer Bohrung 5 eines Lenkgehäuses 6 angeordnet. Durch eine Stellschraube 7 wird zusammen mit einer Druckfeder eine Vorspannung des Druckstückes 4 auf die Zahnstange 1 erreicht. Die Zahnstange 1 liegt in einem konkaven Abschnitt 8 einer Stirnseite 9 des Druckstücks 4, die der Zahnstange 1 zugewandt ist. In dem konkaven Abschnitt 8 kann als Zwischenlage noch eine Gleitschicht 10 vorgesehen sein.
Das Druckstück 4 ist mit zwei auf Abstand voneinander angeordneten Dämpfungselementen 11 und 12 versehen, die in Umfangsnuten des Druckstückes 4 liegen.
Wie insbesondere aus der 2 ersichtlich ist, ist das Dämpfungselement 12 in der Umfangswand nahe an der Stirnseite 13 des Druckstücks 4, die von der Zahnstange 1 abgewandt ist, angeordnet und weist einen kreisringförmigen Verlauf auf, der der Fläche der Stirnseite 13 entspricht und der parallel dazu liegt.
Im Unterschied dazu entspricht das Dämpfungselement 11 der Konturform der Stirnseite 9 mit dem konkaven Abschnitt 8. Hierzu weist das Dämpfungselement 11 zwei sich gegenüberliegende bogenförmige Abschnitte 11a auf, zwischen denen kreisringförmige Abschnitte 11b liegen. Die bogenförmigen Abschnitte 11a entsprechen in ihrer Bogenform der Kontur der Lagerstelle der Zahnstange 1 mit ihrem konkaven Verlauf. Wie ersichtlich lässt sich auf diese Weise ein deutlich größerer Abstand zwischen den beiden Dämpfungselementen 11 und 12 herstellen.
Bezugszeichenliste

1: Zahnstange
2: Lenkritzel
3: Druckvorrichtung
4: Druckstück
5: Bohrung
6: Lenkgehäuse
7: Stellschraube
8: Konkaver Abschnitt der Stirnseite
9: Stirnseite (Zahnstangen – zugewandt)
10: Gleitschicht
11: Dämpfungselement
11a: bogenförmiger Abschnitt
11b: kreisringförmiger Abschnitt
12: Dämpfungselement
13: Stirnseite (Zahnstangen – abgewandt)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006012566 B4 [0005]
DE 102004033877 B4 [0006]
DE 102005032833 A1 [0007]
US 7815204 B2 [0007]

Claims

Druckvorrichtung für eine Zahnstange in einem Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeuges, mit einem wenigstens annähernd zylindrischen Druckstück, wobei in der Umfangwand des Druckstückes wenigstens eine Ringnut angeordnet ist, in die ein Dämpfungselement eingelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Dämpfungselemente (11, 12) mit Abstand voneinander angeordnet sind, wobei die Dämpfungselemente (11, 12) jeweils in ihrem Verlauf wenigstens annähernd der Konturform der Stirnseite (9, 13) des Druckstückes (4) entsprechen, in dessen Nahbereich sie sich jeweils befinden.
Druckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (12), das sich im Bereich der von der Zahnstange (1) abgewandten Stirnseite (13) des Druckstückes (4) befindet, wenigstens annähernd einen kreisringförmigen Verlauf (11b) aufweist.
Druckvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (11), das sich im Bereich der der Zahnstange (1) zugewandten Stirnseite (9) des Druckstückes (4) befindet, wenigstens einen bogenförmigen zur Stirnseite (9) gerichteten Abschnitt (11a) aufweist.
Druckvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (11) zwei sich gegenüberliegende bogenförmige zur Stirnseite (9) gerichtete Abschnitte (11a) aufweist, zwischen denen kreisringförmige Abschnitte (11b) liegen.
Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente (11, 12) aus vorgefertigten Formteilen () bestehen.
Druckvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente (11, 12) als O-Ringe ausgebildet sind.
Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente (11, 12) aus spritzgegossenen Komponenten bestehen.
Druckvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente (11, 12) in einem Mehrkomponenten-Spritzguss-Prozess hergestellt sind.
Druckvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente (11, 12) formschlüssig mit dem Druckstück (4) verbunden sind.
Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente (11, 12) aus Elastomeren gebildet sind.