DE1242460B - Rack and pinion steering device, especially for motor vehicles - Google Patents

Description

Zahnstangen-Lenkeinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Zahnstangen-Lenkeinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem mit der Lenkspindel verbundenen, im Lenkgetriebegehäuse gelagerten Antriebsritzel und damit im Eingriff stehender, im Lenkgetriebegehäuse axial verschiebbarer Zahnstange und einer Andrückeinrichtung mit Federungsmitteln zur Spielfreihaltung des Lenkgetriebes, wobei das Antriebsritzel mit seiner Ritzelwelle in einem in Richtung einer zur Teilebene der Zahnstangenprofile senkrechten. Achse beweglichen Trägerteil gelagert ist.Rack and pinion steering device, in particular for motor vehicles The invention relates to a rack and pinion steering device, in particular for motor vehicles, consisting from a drive pinion connected to the steering spindle and mounted in the steering gear housing and therewith engaging, axially displaceable rack in the steering gear housing and a pressure device with suspension means to keep the steering gear free of play, wherein the drive pinion with its pinion shaft in one direction to the partial plane of the rack profiles vertical. Axis movable support part is mounted.

In der Zahnstangen-Lenkeinrichtung der obengenannten Art stützt sich die erforderliche Andrückeinrichtung zur Spielfreihaltung des Zahneingriffes der Lenkgetriebeglieder am feststehenden Lenkgetriebegehäuse ab und kann damit einer Einstellbewegung des beweglichen Teiles für die Aufnahme des Ritzels nicht nachfolgen, so daß unterschiedliche Andrückkräfte auftreten.In the rack and pinion steering device of the above type is supported the necessary pressure device to keep the meshing of the teeth free of play Steering gear members on the fixed steering gear housing and can thus one Do not follow the adjustment movement of the moving part to accommodate the pinion, so that different pressing forces occur.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, eine Lenkeinrichtung zu schaffen, die sich durch Spielfreiheit und besondere Leichtgängigkeit in Verbindung- mit geringer Geräuschbildung auszeichnet, wobei die Andrückkräfte möglichst konstant sein sollen.The object of the invention is therefore to provide a To create a steering device that is characterized by freedom from play and particular ease of movement in connection with low noise, whereby the pressure forces should be as constant as possible.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß im Trägerteil gleichzeitig die Andrückeinrichtung angeordnet ist.According to the invention, this object has been achieved in that in the carrier part at the same time the pressing device is arranged.

Eine Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil mit einer zylindrischen Mantelfläche in einer zylindrischen Aussparung im Lenkgetriebegehäuse um die zur Teilebene der Zahnstangenprofile senkrechte Achse drehbar gelagert ist.A further development of the object according to the invention is thereby characterized in that the carrier part with a cylindrical outer surface in a cylindrical recess in the steering gear housing around the partial plane of the rack profiles vertical axis is rotatably mounted.

Mit einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Zahnstangen-Lenkeinrichtung, bei der das Antriebsritze] und die Andrückeinrichtung in einem gemeinsamen Trägerteil angeordnet sind, wird erreicht, daß das Antriebsritzel und die stets gleiche Kraft aufbringende Andrückeinrichtung sowohl in Richtung auf die Zahnstange beweglich als auch um die Achse des zylindrischen Trägerteiles drehbar sind. Dadurch weist sowohl die Ritzellagerung als auch die Andrückeinrichtung nur in einer Ebene eine Abstützung gegen das Lenkgetriebegehäuse auf, während sie in den übrigen Ebenen frei beweglich sind bzw. sich ausschließlich nach den Zahnprofilen der Zahnstange und dem gegenüberliegenden bearbeiteten Teil der Zahnstange ausrichten. Dadurch können Durchbiegungen der Zahnstange, beispielsweise hervorgerufen durch Stöße, die von den zu lenkenden Fahrzeugrädern über die Spurstange auf die Zahnstange übertragen werden, keinen Einfluß auf das Zahnspiel nehmen. Die Spurstange kann somit stets in einem mehr oder weniger großen Winkel zur Zahnstangenlängsachse stehen.With a rack and pinion steering device designed according to the invention, in which the drive spear] and the pressing device in a common carrier part are arranged, it is achieved that the drive pinion and always the same force applying pressure device movable both in the direction of the rack and are rotatable about the axis of the cylindrical support part. This shows both the pinion bearing and the pressing device only in one plane Support against the steering gear housing, while they are in the other planes are freely movable or are based exclusively on the tooth profiles of the rack and align the opposite machined part of the rack. Through this bending of the rack, for example caused by impacts, which are transferred from the vehicle wheels to be steered to the rack via the tie rod do not have any influence on the tooth clearance. The tie rod can therefore always are at a more or less large angle to the longitudinal axis of the rack.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung kann auch ein Schleifen der Verzahnungen entfallen und wesentlich an Bearbeitungszeiten eingespart werden: Ein weiteres Merkmal nach der Erfindung besteht darin, daß die Andrückeinrichtung ein am Trägerteil verstellbares und feststellbares- Hubbegrenzungsglied für die Begrenzung des Bewegungsspieles der Zahnstange enthält. Mittels dieser erfindungsgemäßen Ausbildung wird eine Begrenzung von Ausweichbewegungen der Zahnstange bewirkt. Es läßt sich damit eine äußerst feinfühlige Einstellung des Hubbegrenzungsteiles erreichen, da innerhalb des durch die Hubbegrenzung eingestellten Spieles die von der Verstellung der Hubbegrenzung unabhängig einstellbare Andrückeinrichtung für ein Anliegen der Verzahnung von Ritzel und Zahnstange Sorge trägt.The inventive training can also be a grinding of the Toothings are omitted and processing times are saved significantly: A Another feature of the invention is that the pressing device is a on the support part adjustable and lockable stroke limiter for the limitation of the play of movement of the rack. By means of this training according to the invention a limitation of evasive movements of the rack is effected. It can be so that an extremely sensitive setting of the stroke limiter part can be achieved because within the play set by the stroke limiter that of the adjustment the stroke limitation independently adjustable pressure device for a concern of the The toothing of the pinion and rack takes care.

Ferner wird mit der erfindungsgemäßen Ausbildung von Zahnstangenlenkungen in bezug auf die Drehbarkeit des Trägerteiles ein Ausgleich von Winkelfehlern der Achse von Ritzel und Zahnstange bzw. von Verzahnungsungenauigkeiten erreicht.Furthermore, with the design of the rack and pinion steering according to the invention In relation to the rotatability of the support part, a compensation for angular errors Axis of pinion and rack or tooth inaccuracies reached.

Auch liegt ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung in der besonderen Leichtgängigkeit des Lenkgetriebes. Diese Leichtgängigkeit resultiert aus dem geringen erforderlichen Federdruck der Andrückeinrichtung, deren Federdruck deshalb so gering bemessen werden kann, weil mit der Hubbegrenzung nur ein sehr kleines Spiel eingestellt werden muß. Hinzu kommt noch, daß bei in der Mitte zwischen den Lagern für die Zahnstange oder annähernd in der Mitte angeordnetem Ritzel die Zahnstange nicht wie üblich an drei Punkten, nämlich den beiden äußeren Lagerstellen und dem Ritzel, geführt wird, sondern nur in ihren beiden außenliegenden Lagerbüchsen, und -das Ritzel zusammen mit dem Trägerteil und der Andrüekeinrichtung der Zahnstange nachfolgen kann. Hierdurch sind Klemmerscheinungen und damit zusätzliche Reibung vermieden.There is also an essential advantage of the device according to the invention in the particular smoothness of the steering gear. This ease of movement results from the low required spring pressure of the pressing device, its spring pressure for this reason can be dimensioned so small because with the stroke limitation only a very small game needs to be set. In addition, with in the middle between the bearings for the rack or approximately in the middle Do not pinion the rack as usual at three points, namely the two outer ones Bearing points and the pinion, is performed, but only in their two outer ones Bearing bushes and the pinion together with the carrier part and the pressure device can follow the rack. This results in jamming and thus additional Avoided friction.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Lenkeinrichtung in einem längs der Zahnstange geführten Schnitt, F i g. 2 den Querschnitt durch die Lenkeinrichtung nach der Linie II-11 der F i g. 1, F i g. 3 den Längsschnitt nach der Linie III-III durch die Lenkeinrichtung nach der F i g. 2 und F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Lenkeinrichtung in einem durch die Lenkspindel und das Antriebsritzel geführten Längsschnitt.In the drawing, exemplary embodiments according to the invention are shown. It shows F i g. 1 a steering device in a section guided along the rack, F i g. 2 shows the cross section through the steering device along line II-11 of FIG G. 1, Fig. 3 shows the longitudinal section along the line III-III through the steering device according to FIG. 2 and F i g. 4 another embodiment of the steering device in a longitudinal section through the steering spindle and the drive pinion.

Eine im Lenkgetriebegehäuse gelagerte Ritzelwelle 3 ist mit einer das Lenkhandrad tragenden Lenkspindel fest verbunden. Die Ritzelwelle dient zur drehfesten Aufnahme des Antriebsritzels 4 des Lenkgetriebes, wobei die Verzahnung 5 des Ritzels 4 mit den Zahnprofilen 8 einer Zahnstange 9 im Eingriff steht. Die Zahnstange 9 ist hier beispielsweise an ihren beiden Enden 14 und 15 unter Vermittlung von Lagerbüchsen 16 bzw. 17 im Lenkgetriebegehäuse 10 axial verschieblich gelagert. Das Gehäuse ist durch einen Deckel 11 abgeschlossen und mittels eines Befestigungsflansches 12 mit dem nicht dargestellten Fahrzeugrahmen fest verbunden. Innerhalb des Lenkgetriebegehäuses 10 ist ein Trägerteil 20 angeordnet, welches zur Aufnahme der Ritzelwelle 3 mit ihrem Antriebsritzel 4 unter Vermittlung von Lagern 25 und 26 dient. Das Trägerteil 20 weist im wesentlichen zylindrische Form auf und ist mit seiner Mantelfläche 22 in einer entsprechenden zylindrischen Bohrung 21 im Lenkgetriebegehäuse 10 um eine Achse F-F drehbar und in Richtung dieser Achse axial verschiebbar geführt. Die Achse F-F des Trägerteiles 20 steht dabei senkrecht zur Teilebene E -E der Zahnstangenprofile 8 und schneidet diese im Punkt C.A pinion shaft 3 mounted in the steering gear housing is firmly connected to a steering spindle carrying the steering handwheel. The pinion shaft serves to hold the drive pinion 4 of the steering gear in a rotationally fixed manner, the toothing 5 of the pinion 4 being in engagement with the tooth profiles 8 of a rack 9. The rack 9 is here for example at its two ends 14 and 15 with the mediation of bearing bushes 16 and 17 in the steering gear housing 10 axially displaceable. The housing is closed by a cover 11 and firmly connected to the vehicle frame, not shown, by means of a fastening flange 12. A carrier part 20 is arranged inside the steering gear housing 10 , which is used to hold the pinion shaft 3 with its drive pinion 4 by means of bearings 25 and 26. The carrier part 20 has an essentially cylindrical shape and is guided with its outer surface 22 in a corresponding cylindrical bore 21 in the steering gear housing 10 rotatable about an axis FF and axially displaceable in the direction of this axis. The axis FF of the support part 20 is perpendicular to the partial plane E -E of the rack profiles 8 and intersects them at point C.

Auf der dem Antriebsritzel 4 gegenüberliegenden Seite der Zahnstange 9 ist mit dem Trägerteil 20 eine Andruckeinrichtung vereinigt, welche aus einer Gewindehülse 42 besteht, die in ein entsprechendes Gegengewinde im Trägerteil 20 einschraubbar und befestigbar ist. In .ein Gewinde der Gewindehülse 42 ist eine Stellschraube 44 einschraubbar vorgesehen, die durch eine Kontermutter 45 in vorbestimmten Stellungen in Richtung der Achse F-F feststellbar ist. Diese Stellschraube 44 wirkt über Tellerfedern 47 und ein Druckstück 48 auf die Zahnstange 9 ein und drückt diese, wie bereits beschrieben, gegen das Antriebsritzel 4 und hält somit die Verzahnung 5 bzw. 8 der beiden Lenkgetriebeglieder 4 bzw. 9 in spielfreiem Eingriff. Die Andrückeinrichtüng wird nach außen durch eine Kappe 49 abgeschlossen, die am Lenkgetriebegehäuse 10 befestigt ist.On the side of the rack 9 opposite the drive pinion 4, a pressure device is combined with the carrier part 20, which consists of a threaded sleeve 42 which can be screwed and fastened into a corresponding mating thread in the carrier part 20. In .ein thread of the threaded sleeve 42 an adjusting screw 44 is provided, which can be fixed by a lock nut 45 in predetermined positions in the direction of the axis FF. This adjusting screw 44 acts via disc springs 47 and a pressure piece 48 on the rack 9 and presses it, as already described, against the drive pinion 4 and thus holds the teeth 5 and 8 of the two steering gear members 4 and 9 in play-free engagement. The pressure device is closed off from the outside by a cap 49 which is fastened to the steering gear housing 10.

Mittels des die Ritzelwelle 3 mit dem Antriebsritzel aufnehmenden und um die Achse F-F drehbaren sowie in Richtung der Achse F-F verschiebbaren Trägerteiles 20 kann ein einwandfreies Einstellen der Verzahnung 5 bzw. 8 der Lenkgetriebeteile 4 bzw. 9 in der Teilebene E-E zueinander und ferner eine Einstellung der Verzahnungen 5 bzw. 8 der beiden Getriebeglieder 4 bzw. 9 in Richtung Tier Achse F-F durch Verstellen des Trägerteiles 20 in Richtung der Achse F-F gegeneinander erfolgen.By means of the pinion shaft 3 with the drive pinion and rotatable about the axis FF and displaceable in the direction of the axis FF carrier part 20, a perfect setting of the teeth 5 and 8 of the steering gear parts 4 and 9 in the partial plane EE to each other and also an adjustment of the Toothings 5 and 8 of the two gear members 4 and 9 in the direction of the animal axis FF by adjusting the carrier part 20 in the direction of the axis FF against each other.

Besonders vorteilhaft ist hierbei, daß die Zahnstange 9 zwischen dem Antriebsritzel 4 und der Andrückeinrichtung 44, 48 eingespannt und daß die Andrückeinrichtung im verstellbaren Trägerteil 20 untergebracht ist. Diese Führung der Ritzelwelle 3 und des Antriebsritzels 4 verhindert mit Sicherheit ein Verstellen des Ritzels in Richtung der Zahnstangenlängsachse, so daß daraus resultierendes Spiel ausgeschaltet ist.It is particularly advantageous that the rack 9 is clamped between the drive pinion 4 and the pressing device 44, 48 and that the pressing device is accommodated in the adjustable support part 20. This guidance of the pinion shaft 3 and the drive pinion 4 reliably prevents an adjustment of the pinion in the direction of the longitudinal axis of the rack, so that the play resulting therefrom is eliminated.

In dem weiteren Ausführungsbeispiel (F i g. 4) ist in der gleichen Weise wie bei der Lenkeinrichtung nach den F i g. 1 bis 3 innerhalb des Lenkgetriebegehäuses 10 ein Trägerteil 20 angeordnet, in dem einander gegenüberliegende koaxiale Drehzapfen 51 bzw. 52 gebildet sind, die in entsprechende Aussparungen 54 bzw. 55 im Deckel 11 bzw. im Gehäuse 10 eingreifen. Die gemeinsame Achse F-F der beiden Zapfen steht senkrecht zur Teilebene E-E der Zahnstangenprofile B. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Ritzelwelle 3 mit dem Antriebsritzel 4 unter Vermittlung von Lagern 25 bzw. 26 im Trägerteil 20 gelagert und 'kann in der Ebene E-E eine Drehbewegung um die Achse F-F ausführen. Ebenso ist eine Bewegung des Trägerteiles 20 in Richtung der Achse F-F möglich.In the further exemplary embodiment (FIG. 4), in the same way as in the case of the steering device according to FIGS. 1 to 3 arranged within the steering gear box 10 is a support member 20, are formed in the opposed coaxial pivots 51 and 52, which engage in corresponding recesses 54 and 55 in the cover 11 or in the housing 10th The common axis FF of the two pins is perpendicular to the partial plane EE of the rack profiles B. In this embodiment, too, the pinion shaft 3 with the drive pinion 4 is supported by bearings 25 and 26 in the support part 20 and can rotate in the plane EE execute the axis FF. A movement of the carrier part 20 in the direction of the axis FF is also possible.

Claims (5)

Patentansprüche: 1. Zahnstangen-Lenkeinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem mit der Lenkspindel verbundenen, im Lenkgetriebegehäuse gelagerten Antriebsritzel und damit im Eingriff stehender, im Lenkgetriebegehäuse axial verschiebbarer Zahnstange und einer Andruckeinrichtung mit Federungsmitteln zur Spielfreihaltung des Lenkgetriebes, wobei das Antriebsritzel mit seiner Ritzelwelle in einem in Richtung einer zur Teilebene der Zahnstangenprofile senkrechten Achse beweglichen Trägerteil gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Trägerteil (20) gleichzeitig die Andruckeinrichtung (44, 47 und 48) angeordnet ist. Claims: 1. Rack-and-pinion steering device, in particular for motor vehicles, consisting of a drive pinion connected to the steering spindle, mounted in the steering gear housing and an engaging rack, axially displaceable in the steering gear housing, and a pressure device with spring means to keep the steering gear free of play, the drive pinion with its The pinion shaft is mounted in a carrier part movable in the direction of an axis perpendicular to the partial plane of the rack profiles, characterized in that the pressure device (44, 47 and 48) is arranged in the carrier part (20) at the same time. 2. Zahnstangen-Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (20) mit .einer zylindrischen Mantelfläche (22) in einer zylindrischen Aussparung (21) im Lenkgetriebegehäuse (10) um die zur Teilebene (E-E) der Zahnstangenprofile (8) senkrechte Achse (F F) drehbar gelagert ist. 2. Rack-and-pinion steering device according to claim 1, characterized in that the carrier part (20) with .einer cylindrical outer surface (22) in a cylindrical recess (21) in the steering gear housing (10) around the partial plane (EE) of the rack profiles (8) vertical axis (FF) is rotatably mounted. 3. Zahnstangen-Lenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (20) zwei koaxiale zylindrische Zapfen (S1 und 52) aufweist, die in Bohrungen (54 bzw. 55) des Lenkgetriebegehäuses (10) drehbar eingreifen: 3. Rack and pinion steering device according to claim 2, characterized in that the carrier part (20) has two coaxial cylindrical pins (S1 and 52) which engage rotatably in bores (54 or 55) of the steering gear housing (10): 4. Zahnstangen-Lenkeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3 oder einem dieser Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ,die Zahnstange (9) in an sich bekannter Weise zwischen dem Antriebsritzel (4) und der Andruckeinrichtung (44, 47 und 48) angeordnet ist. 4. rack and pinion steering device according to claims 1 to 3 or one of these claims, characterized in that the rack (9) is arranged in a manner known per se between the drive pinion (4) and the pressure device (44, 47 and 48). 5. Zahnstangen-Lenkeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4 oder einem dieser Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckeinrichtung (44, 47 und 48) ein am Trägerteil (20) verstellbares und feststellbares Hubbegrenzungsglied (42) für die Begrenzung des Bewegungsspieles der Zahnstange (9) enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1077545; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1766 876; französische Patentschriften Nr. 632 359, 1327 797; britische Patentschriften Nr. 619 605, 848 592.5. rack and pinion steering device according to claims 1 to 4 or one of these claims, characterized in that the pressure device (44, 47 and 48) has a on the carrier part (20) adjustable and lockable stroke limiting member (42) for limiting the play of the rack ( 9) contains. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1077545; German utility model No. 1766 876; French Patent Nos. 632 359, 1327 797; British Patent Nos. 619 605, 848 592.