DE102008043116A1

DE102008043116A1 - Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein Ritzel

Info

Publication number: DE102008043116A1
Application number: DE200810043116
Authority: DE
Inventors: Jochen Schmid
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2010-04-29

Abstract

Eine Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein Ritzel ist mit einem in einem Lenkungsgehäuse angeordneten Druckstück, einer Stelleinrichtung mit einer Stellschraube und mit einer Federscheibe zwischen der Stellschraube und dem Druckstück versehen. Die Stellschraube ist auf der dem Druckstück zugewandten Stirnseite mit einem koaxial zur Längsachse der Stellschraube liegenden Zapfen versehen, auf dem sich die Federscheibe abstützt. Die Federscheibe ist im Außenumfangsbereich an eine wenigstens annähernd ringförmig angeordnete Anlagefläche des Druckstücks angedrückt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein Ritzel mit einem in einem Lenkungsgehäuse angeordneten Druckstück gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der DE 10 2004 053 462 A1 bekannt.
Derartige Zahnstangen in Lenkungen sind für Kraftfahrzeuge vorgesehen, wobei eine Drehbewegung an einem Lenkhandrad über ein Ritzel in eine Längsverschiebung einer Zahnstange umgewandelt wird. Die Verschiebung der Zahnstange führt über Spurspangen und Achsschenkel in üblicher Weise zu einer Verschwenkung der gelenkten Räder des Kraftfahrzeuges.
Für eine einwandfreie und spielfreie Lenkung ist es erforderlich, dass der Eingriff des Ritzels in die Zahnstange spielfrei gehalten wird, wozu ein gegenüber dem Ritzel an der Zahnstange anliegendes Druckstück unter Federvorspannung die Zahnstange gegen das Ritzel drückt. Zur Einstellung der Federvorspannung ist es allgemein bekannt, dass Druckstückspiel über eine Stellschraube entsprechend einzustellen. Dies bedeutet, das Druckstück muss derart ausgestaltet sein bzw. derart gegen die Zahnstange gedrückt werden, dass eine Zusammenarbeit der Zahnstange mit dem Ritzel ohne Spiel der jeweils miteinander in Eingriff stehenden Zähnen aufrecht erhalten werden kann. Gleichzeitig müssen dabei auch Fehler hinsichtlich der Exzentrizität des Ritzels, seines axialen Spieles und des Verschleißes der Zähne berücksichtigt werden. Darüber hinaus muss die Lenkvorrichtung auch in der Lage sein, z. B. Stöße, die von den gelenkten Rädern ausgehen, ohne Beschädigungen zu ertragen.
Aus dem weiteren Stand der Technik, z. B. der DE 198 11 917 A1 ist hierzu bekannt, zwischen dem Druckstück und der Stelleinrichtung mit der Stellschraube eine Feder anzuordnen, welche sich an der Stellschraube abstützt und das Druckstück gegen die Zahnstange drückt. Da die hierzu im Allgemeinen verwendeten Spiralfedern ihre Federkraft über die Lebensdauer ändern, wurde in der eingangs bereits erwähnten DE 10 2004 053 462 A1 zur Vermeidung der bekannten Nachteile zusätzlich eine Federscheibe vorgeschlagen, die zwischen der Stellschraube und dem Druckstück angeordnet ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnte Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein Ritzel noch weiter zu verbessern, insbesondere eine spielfreie Anfederung der Zahnstange mit einer bestimmten Federkennlinie zu erhalten, die auch über einen längeren Betrieb konstant bleibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des über die Stellschraube in Richtung auf das Druckstück überstehenden Zapfens und die Anpressung der Federscheibe in ihrem Außenumfangsbereich an das Druckstück als Anlagefläche kann eine definierte Federvorspannung eingestellt werden, die auch über die gesamte Lebensdauer gleich bleiben kann. Im Unterschied zu Spiralfedern und Tellerfedern lassen sich bei Federscheiben definiertere Federvorspannungen und Federkennlinien besser einstellen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Druckstückspiel zur Vorspannungseinstellung zwischen der Federscheibe und der Stellschraube im Außenumfangsbereich der Federscheibe und einem ringförmigen Absatz der Stellschraube angeordnet ist.
Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass ein Druckstückspiel zur Vorspannungseinstellung zwischen der Federscheibe und einem Vorsprung des Druckstücks, der dem Zapfen gegenüberliegt, angeordnet ist.
Durch die beiden vorstehend genannten vorteilhaften Ausgestaltungen lässt sich eine definierte Einstellung eines Druckstückspieles zwischen Begrenzungsflächen und Anlageflächen der Federscheibe einstellen.
Bei entsprechend stabiler Ausgestaltung und Auslegung der Federkraft kann gegebenenfalls auch eine zusätzliche Spiralfeder entfallen, womit die Vorspannung und die spielfreie Anpressung des Ritzels an die Zahnstange alleine durch die Federscheibe erfolgt.
Alternativ kann hierzu jedoch auch vorgesehen sein, dass eine Federeinrichtung den Zapfen umgibt, die an die von dem Druckstück abgewandten Rückseite der Federscheibe angepresst ist und die sich auf der Stellschraube abstützt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen. Nachfolgend sind anhand der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung prinzipmäßig dargestellt.
Es zeigt:
1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt,
2 einen Halbschnitt durch ein Druckstück der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer darauf vormontierten Federscheibe in perspektivischer Ansicht,
3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer zusätzlichen Federeinrichtung.
Da Zahnstangenlenkgetriebe mit Druckstücken und Stelleinrichtungen mit Stellschrauben in ihrem Aufbau und in ihrer Wirkungsweise allgemein bekannt sind, wozu nur beispielsweise auf die DE 29 28 732 C2 und die DE 198 11 917 A1 verwiesen wird, wird nachfolgend lediglich auf die für die Erfindung relevanten Merkmale näher eingegangen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Zahnstange 1 auf, die durch ein Ritzel 2 in Längsrichtung zur Betätigung von nicht dargestellten Spurstangen verschiebbar ist. Die Zahnstange 1 ist über eine Einlegefolie 3 in einem Druckstück 4 gelagert.
Ein O-Ring, der zwischen dem Druckstück 4 und einer ringförmigen Verlängerung 6 des Druckstückes angeordnet ist, sorgt für eine Abdichtung zu einem Lenkungsgehäuse 8. In dem Lenkungsgehäuse 8 ist weiterhin eine Stelleinrichtung mit einer Stellschraube 10 angeordnet, wobei die Verbindung zwischen dem Lenkungsgehäuse 8 und der Stellschraube 10 über eine Gewindeverbindung 11 erfolgt. Ein weiterer O-Ring 7 sorgt für eine Abdichtung zwischen der Stellschraube 10 und dem Lenkungsgehäuse 8.
Eine Federscheibe 9 stützt sich auf einem Zapfen 12 ab, der koaxial zur Längsachse der Stellschraube liegt und über die Stirnseite der Stellschraube 10 in Richtung auf das Druckstück 4 übersteht.
Wie aus den Figuren, insbesondere aus der 3 ersichtlich ist, ist in das Druckstück 4 bzw. in die axiale ringförmige Verlängerung 6 des Druckstückes ein Zentrierbund 13 eingebracht, dessen Durchmesser an den Außenumfang der Federscheibe 9 derart angepasst ist, dass die Federscheibe 9 spielfrei in radialer Richtung exakt positioniert an einer ringförmigen Anlagefläche 14 an der Stirnseite der Verlängerung 6 anliegt.
Wie weiterhin aus der 2 ersichtlich ist, ist stirnseitig in die ringförmige Verlängerung 6 des Druckstückes 4 eine Verstemmung 16 eingebracht, durch die die Federscheibe 9 an ihrem Außenumfang sicher in dem Druckstück 4 gehalten ist. Auf diese Weise lässt sich eine Vormontage mit dem Druckstück 4 zusammen mit der Einlegefolie 3 und dem O-Ring 5 erreichen.
Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich – wie in der 1 dargestellt – die Federscheibe 9 nur lose auf den Zapfen 12 der Stellschraube 10 aufzulegen.
Als Begrenzungsflächen und zur Einstellung eines Druckstückspieles für eine gewünschte Vorspannung sind zwei verschiedene Möglichkeiten in den Figuren dargestellt.
Wie aus der 1 ersichtlich ist, drückt die Stellschraube 10 über den Zapfen 12 im zentralen Bereich auf die Federscheibe. Im Bereich des Außenumfanges liegt die Federscheibe 9 mit einer gewünschten Vorspannung stirnseitig an der ringförmigen Verlängerung 6 des Druckstückes an und erzeugt auf diese Weise eine Spielfreiheit.
Ein Druckstückspiel 18 ist zwischen der Federscheibe 9 und der Stellschraube 10 im Außenumfangsbereich der Federscheibe 9 und einem ringförmigen Absatz 19 der Stellschraube 10 angeordnet. Um ein im Allgemeinen erwünschtes Druckstückspiel in einer Größenordnung von z. B. 0,1 mm zu erzeugen, ist es deshalb lediglich erforderlich, dass der Zapfen 12 der Stellschraube 10 um ein entsprechendes Maß unter Berücksichtigung der Durchbiegung der Federscheibe 9 in Richtung auf das Druckstück 4 über den ringförmigen Absatz 19 über- bzw. vorsteht. Das Druckstückspiel 18 erzeugt auch einen entsprechenden Endanschlag.
Das Ausführungsbeispiel nach der 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach der 1 durch die Anordnung einer zusätzlichen Federeinrichtung 17 in Form einer spiralförmigen Druckfeder und einer Ausbildung des Druckstückspieles 18' zwischen der Federscheibe 9 und einem Vorsprung 20 im Druckstück, der koaxial dem Zapfen 12 in der Stellschraube 10 gegenüber liegt.
Da die übrigen Teile der Vorrichtung mit den in der 1 dargestellten Lenkungsteilen identisch sind, wurden hierfür auch die gleichen Bezugszeichen beibehalten.
Der Vorteil der Ausbildung des Druckstückspiels 18' im inneren Bereich zwischen dem Zapfen 12 und dem Vorsprung 20 besteht darin, dass eine höhere Sicherheit gegen ein unbeabsichtigtes Aufdrehen der Stellschraube im Betrieb vorliegt.
Zusätzlich zu der Vorspannung für eine spielfreie Anpressung der Zahnstange 1 an das Ritzel 2 durch die Federscheibe 9 erfolgt eine weitere Verstärkung durch die Druckfeder 17, die den Anpressdruck der Federscheibe 9 in ihrem Außenumfangsbereich an die Anlagefläche 14 am Druckstück verstärkt.
Anstelle einer ringförmig angeordneten bzw. ausgebildeten Anlagefläche 14 am Druckstück 4 bzw. dessen Verlängerung 6 ist es selbstverständlich auch im Rahmen der Erfindung möglich, nur einzelne über den Umfang verteilte Anlagepunkte für die Federscheibe 9 vorzusehen.

1: Zahnstange
2: Ritzel
3: Einlegefolie
4: Druckstück
5: O-Ring
6: ringförmige Verlängerung des Druckstücks
7: O-Ring
8: Lenkungsgehäuse
9: Federscheibe
10: Stellschraube
11: Gewindeverbindung
12: Zapfen
13: Zentrierbund
14: Anlagefläche
16: Verstemmung
17: Federeinrichtung
18, 18': Druckstückspiel
19: Absatz
20: Vorsprung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004053462 A1 [0002, 0005]
- DE 19811917 A1 [0005, 0019]
- DE 2928732 C2 [0019]

Claims

Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein Ritzel mit einem in einem Lenkungsgehäuse angeordneten Druckstück, einer Stelleinrichtung mit einer Stellschraube und mit einer Federscheibe zwischen der Stellschraube und dem Druckstück, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellschraube (10) auf der dem Druckstück (4) zugewandten Stirnseite mit einem koaxial zur Längsachse der Stellschraube liegenden Zapfen (12) versehen ist, auf dem sich die Federscheibe (9) abstützt, wobei die Federscheibe im Außenumfangsbereich an eine wenigstens annähernd ringförmig angeordnete Anlagefläche (14) des Druckstücks (4) angedrückt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckstückspiel (18) zur Vorspannungseinstellung zwischen der Federscheibe (9) und der Stellschraube (10) im Außenumfangsbereich der Federscheibe (9) und einem ringförmigen Absatz (19) der Stellschraube (10) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckstückspiel (18') zur Vorspannungseinstellung zwischen der Federscheibe (9) und einem Vorsprung (20) des Druckstücks (4), der dem Zapfen (12) gegenüberliegt, angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federeinrichtung (17) den Zapfen (12) umgibt, die an die von dem Druckstück (4) abgewandten Rückseite der Federscheibe (9) angepresst ist und die sich auf der Stellschraube (10) abstützt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federscheibe (9) über einen Zentrierbund (13) am Druckstück (4) in radialer Richtung positioniert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federscheibe (9) für einen Einbau in das Lenkungsgehäuse (8) in dem Druckstück (4) vormontiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Transportsicherung eine örtliche Verstemmung (16) in das Druckstück (4) im Bereich des Außenumfangs der Federscheibe (9) eingebracht ist.