DE3835947A1

DE3835947A1 - Rack gearing, in particular toothed-rack steering gear

Info

Publication number: DE3835947A1
Application number: DE19883835947
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl Ing Bogner
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1988-10-21
Filing date: 1988-10-21
Publication date: 1990-04-26

Abstract

In a rack gearing, in particular toothed-rack steering gear, for motor vehicles, having a toothed rack which is guided in an axially displaceable fashion in a housing, a rotatably mounted drive pinion and a pressure element which acts on the back of the toothed rack and pretensions the toothed rack against the drive pinion and is displaceably guided in the housing and is held free of play by a spring-pretensioned readjustment element which produces a wedge effect, in order to avoid overstressing and difficulty of movement a second spring is provided as an additional resilient means, the force of which is greater than the pretensioning force exerted by the readjustment element on the toothed rack.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnstangengetriebe, insbesondere ein Zahn stangen-Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a rack and pinion gear, in particular a tooth rod steering gear for motor vehicles, according to the preamble of Claim 1.

Ein derartiges Zahnstangen-Lenkgetriebe ist in der DE-AS 17 80 354 beschrieben. Als Nachstellelement ist ein radial zum Druckstück ver schiebbarer Keil vorgesehen, der sich mit einer schrägen Fläche an einer schrägen Fläche des Druckstückes abstützt. Durch eine auf den Keil einwirkende Feder wird das Druckstück spielfrei im Gehäuse ge halten und somit die Zahnstange zuverlässig gegen das Antriebsritzel vorgespannt. Zur Dämpfung gegen Erschütterungen oder Stöße ist zusätz lich zum Nachstellelement ein federnd nachgiebiges Mittel, beispiels weise eine Scheibe aus Microven, vorgesehen.Such a rack and pinion steering gear is in DE-AS 17 80 354 described. As an adjusting element is a radial to the pressure piece ver slidable wedge provided, which with an inclined surface supports an inclined surface of the pressure piece. By one on the Wedge acting spring, the thrust piece is free of play in the housing hold and thus the rack reliably against the drive pinion biased. To dampen shocks or shocks is additional Lich to the adjusting element a resilient means, for example as a disc made of microven provided.

Diese Anordnung stellt zwar eine Spielfreiheit im Bereich des Druck stückes sicher, so daß Klappergeräusche vermieden sind. Es ist aber nicht auszuschließen, daß durch eine gewisse Setzung der Kunststoff scheibe ein Zurückweichen des Druckstückes bzw. der Zahnstange aufgrund von Herstellungstoleranzen, bei ungleichmäßigem Verschleiß und bei Stößen auf die Zahnstange nicht mehr gewährleistet ist und deshalb Überbelastungen und Schwergängigkeiten im Lenkgetriebe auftreten können.This arrangement provides freedom of play in the area of printing piece safe, so that rattling noises are avoided. But it is not to be excluded that by a certain settlement of the plastic due to a retraction of the pressure piece or the rack of manufacturing tolerances, with uneven wear and at Bumps on the rack is no longer guaranteed and therefore Overloads and stiffness occur in the steering gear can.

Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäße Lenkgetriebe mit ein fachen Mitteln derart weiterzubilden, daß bei unverändert zuverlässiger Spielfreiheit Überbelastungen und Schwergängigkeiten vermieden sind.The object of the invention is to provide the generic steering gear with technical resources in such a way that with unchanged more reliable Free play Overloads and stiffness are avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbil dungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 5 angeführt. This object is achieved with the characterizing features of claim 1 solved. Appropriate and advantageous further education Applications of the invention are set out in claims 2 to 5.

Erfindungsgemäß ist in Reihe zu den Nachstellelement eine weitere Feder geschaltet, deren Kraft größer als die durch das Nachstellelement aus geübte Vorspannkraft ist. Die Feder wirkt dementsprechend nur dann, wenn über die Zahnstange auf das Druckstück Reaktionskräfte ausgeübt werden. Die die im normalen Betriebszustand wirkende Kräfte übersteigen und insbesondere höher sind als die durch das Nachstellelement ausge übte Vorspannkraft.According to the invention, a further spring is in series with the adjusting element switched whose force is greater than that by the adjusting element is pre-tensioning force. Accordingly, the spring only works if reaction forces are exerted on the pressure piece via the rack will. Which exceed the forces acting in the normal operating state and in particular are higher than those formed by the adjusting element practiced preload.

Die Feder kann beliebiger Bauart und gegebenenfalls im vorgespannten Zustand angeordnet sein, bevorzugt wird jedoch gemäß Patentanspruch 2 eine Tellerfeder vorgeschlagen, weil diese bereits eine hohe Anfangs kraft aufweisen kann und besonders wenig Bauraum beansprucht.The spring can be of any type and possibly in the preloaded Be arranged state, but is preferred according to claim 2 A disc spring is suggested because this is already a high start Can have power and takes up very little space.

Die Tellerfeder oder gegebenenfalls ein Tellerfederpaket kann in bau lich besonders einfacher Weise unmittelbar zwischen dem Druckstück und dem Nachstellelement angeordnet sein. Besonders vorteilhaft kann die Feder jedoch auch zwischen den zwei durch zumindest ein Haltemittel (z. B. Schraube) in definierten Abstand zueinandergehaltene Ringteile ein gespannt sein. Dies hat den Vorteil, daß vor oder während der Montage des Lenkgetriebes der Abstand bzw. das Spiel s genau einstellbar ist, um daß dann die Zahnstange mit dem Druckstück bei hohen Reaktions kräften zurückweichen kann. Neben der Montagevereinfachung bewirkt dies eine hohe Funktionssicherheit bei geringstem, Geräusche ausschließenden Betriebsspiel.The plate spring or possibly a plate spring assembly can be arranged directly between the pressure piece and the adjusting element in a particularly simple manner. Particularly advantageously, however, the spring can also be tensioned between the two ring parts which are held at a defined distance from one another by at least one holding means (eg screw). This has the advantage that the distance or the play s is precisely adjustable before or during the assembly of the steering gear, so that the rack with the pressure piece can retreat at high reaction forces. In addition to simplifying the assembly, this results in a high level of functional reliability with the lowest operating noise that excludes noise.

Das Nachstellelement mit Keilwirkung kann beliebiger Bauart sein. Bei spielsweise ist es möglich, einen drehbar im Lenkgetriebegehäuse gela gerten Extenter oder Nocken vorzusehen, der durch ein oder mehrere Federn eine Drehvorspannung erhält und dadurch die Nachstellung be wirkt. Gemäß Anspruch 5 wird jedoch eine Bauart vorgeschlagen, wie sie durch die eingangs genannte DE-AS 17 80 354 an sich bekannt ist.The wedge effect adjuster can be of any type. At for example, it is possible to gela rotatable in the steering gear housing Extender or cam provided by one or more Springs receives a torsional preload and thereby the adjustment be works. According to claim 5, however, a type is proposed as it is known per se by the aforementioned DE-AS 17 80 354.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit wei teren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:Several embodiments of the invention are in the following with white teren details explained. The schematic drawing shows in:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Zahnstangen-Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge, wobei die Schnittebene in der Bohrungsmittel achse für das Druckstück und durch die Drehachse des An triebsritzels verläuft; Figure 1 shows a cross section through a rack and pinion steering gear for motor vehicles, the cutting plane in the drilling means axis for the pressure piece and through the axis of rotation of the drive pinion to.

Fig. 2 einen Abschnitt des gleichen Lenkgetriebes und gleicher Schnittebene mit einem Nachstellelement mit integrierter zweiter Feder; und Figure 2 shows a portion of the same steering gear and the same cutting plane with an adjusting element with integrated second spring. and

Fig. 3 einen weiteren Abschnitt des gleichen Lenkgetriebes im Quer schnitt mit zwischen dem Druckstück und dem Nachstellelement angeordneten Ringteilen mit integrierter Feder. Fig. 3 shows a further section of the same steering gear in cross section with arranged between the pressure piece and the adjusting element ring parts with an integrated spring.

Die Fig. 1 zeigt ein Zahnstangen-Lenkgetriebe 10 für Kraftfahrzeuge mit im wesentlichen bekannter Bauart. Dabei ist in dem Gehäuse 12 des Lenk getriebes 10 eine Zahnstange 14 mit im wesentlichen kreisförmigen Quer schnittes senkrecht zur Zeichenebene axial verschiebbar gelagert. Die Zahnstange 14 trägt eine Verzahnung 24, die mit einem auf einer An triebswelle 26 befindlichem Antriebsritzel 28 in Eingriff ist. Die An triebswelle 26 ist über ein Wälzlager 30 und im übrigen in nicht dar gestellter Weise in dem Gehäuse 12 des Lenkgetriebes 10 drehbar gela gert. Die Antriebswelle 26 ist in bekannter Weise über eine Lenksäule mit dem Lenkhandrad des Kraftfahrzeuges verbunden. Die Zahnstange 14 wirkt über nicht dargestellte Spurstangen auf die lenkbaren Räder des Kraftfahrzeuges. Fig. 1 shows a rack and pinion steering gear 10 for motor vehicles with a substantially known type. Here, in the housing 12 of the steering gear 10, a rack 14 with a substantially circular cross section perpendicular to the plane of the drawing is axially displaceable. The rack 14 carries a toothing 24 which is located on a drive shaft 26 located on a drive pinion 28 in engagement. At the drive shaft 26 is via a roller bearing 30 and otherwise in a manner not shown in the housing 12 of the steering gear 10 rotatably gela gert. The drive shaft 26 is connected in a known manner via a steering column to the steering handwheel of the motor vehicle. The rack 14 acts on the steerable wheels of the motor vehicle via tie rods, not shown.

Senkrecht zur Mittelachse der Zahnstange 14 ist in das Gehäuse 12 eine Bohrung 18 eingearbeitet, in der ein zylinderförmiges Druckstück 16 verschiebbar geführt ist. Auf das Druckstück 16 wirkt als Nachstell element ein Keil 32, der in einer Führungsnut 34 mit einer schrägen Grundfläche 20 eines Gehäusedeckels 22 radial verschiebbar geführt ist. In einer Bohrung 36 des Keiles 32 ist eine Schraubendruckfeder 38 ein gesetzt, die sich an der Wand der Bohrung 18 abstützt und den Keil auf der Zeichnung nach links vorspannt.Perpendicular to the central axis of the rack 14 , a bore 18 is machined into the housing 12 , in which a cylindrical pressure piece 16 is slidably guided. On the pressure piece 16 acts as an adjusting element a wedge 32 which is guided in a guide groove 34 with an oblique base 20 of a housing cover 22 radially displaceably. In a bore 36 of the wedge 32 , a helical compression spring 38 is set, which is supported on the wall of the bore 18 and biases the wedge on the drawing to the left.

Zwischen dem Keil 32 und dem Druckstück 16 ist als zweite Feder eine Tellerfeder 40 vorgesehen, die sich einerseits in einer kreisförmigen Vertiefung 42 des Druckstückes 16 und andererseits an der Basisfläche 44 des Keiles 32 abstützt. Die Tellerfeder 40 der gezeichneten Konfigu ration weist eine Anfangskraft auf, die größer ist als die Vorspann kraft des Keiles 32, die sich aus der Kraft der Schraubendruckfeder 38 und dem Keilwinkel des Keiles 32 in Verbindung mit der schrägen Fläche 20 ergibt.Between the wedge 32 and the pressure piece 16 , a plate spring 40 is provided as a second spring, which is supported on the one hand in a circular recess 42 of the pressure piece 16 and on the other hand on the base surface 44 of the wedge 32 . The plate spring 40 of the configuration shown has an initial force which is greater than the preload force of the wedge 32 , which results from the force of the helical compression spring 38 and the wedge angle of the wedge 32 in conjunction with the inclined surface 20 .

Durch die Vorspannkraft des Keiles 32 in Verbindung mit der Schrauben druckfeder 38 wird über das Druckstück 16 die Zahnstange 14 mit dem An triebsritzel 28 in spielfreiem Eingriff gehalten. Die Tellerfeder 40 wird aufgrund ihrer höheren Anfangskraft nicht deformiert, wodurch zwi schen dem Keil 32 und dem Druckstück 16 der Abstand s aufrechterhalten bleibt. Wird über die Zahnstange 14 auf das Druckstück 16 eine Reak tionskraft ausgeübt, die die Anfangskraft der Tellerfeder 40 über steigt, so kann das Druckstück 16 um das Maß s zurückweichen und da durch Überbelastungen oder Schwergängigkeiten im Lenkgetriebe vermei den. Eine Rückstellung des Keiles 32 findet aufgrund des gewählten Keil winkels und der Reibungen an den Anlageflächen des Keiles nicht statt.By the biasing force of the wedge 32 in connection with the screw compression spring 38 , the rack 14 with the drive pinion 28 is held in play-free engagement via the pressure piece 16 . The plate spring 40 is not deformed due to its higher initial force, whereby between the wedge 32 and the pressure piece 16, the distance s is maintained. If a reaction force is exerted via the rack 14 on the pressure element 16 , which increases the initial force of the plate spring 40 , the pressure element 16 can move back by the dimension s and avoid the overloading or stiffness in the steering gear. A reset of the wedge 32 does not take place due to the chosen wedge angle and the friction on the contact surfaces of the wedge.

Die Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit im wesentlichen gleicher Funktion. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen verse hen. Dabei ist das Nachstellelement bzw. der Keil zweiteilig ausgebil det mit einer Basisplatte 50 und einer Keilplatte 52 die über einen an der Keilplatte 52 angeformten Stift 54 zueinander fixiert sind. Der Stift 54 kann dabei in einer Bohrung 56 der Basisplatte 50 gleiten, so daß die beiden Platten in Verschieberichtung des Druckstückes 16′ zu einander verschiebbar sind. In der Keilplatte 52 ist eine kreisförmige Vertiefung 58 vorgesehen, in der eine Tellerfeder 60 angeordnet ist. Die Anfangskraft der Tellerfeder 60 ist wiederum höher als die aus Schraubendruckfeder 38 und Keilwinkel gebildete Vorspannkraft des Nach stellelementes bzw. Keiles 50, 52. Zwischen der Basisplatte 50 und der Keilplatte 52 ist wiederum ein Spalt s gebildet, der bei die Anfangs kraft der Tellerfeder 60 übersteigenden Reaktionskräften ein Zurückwei chen des Druckstückes 16′ ermöglicht. Es versteht sich, daß die Teller federn 40 bzw. 60 speziell gefertigt sein müssen, da ja der maximale Federweg nur dem Abstand s entspricht. Bei sehr kleinem Betriebsspiel s wird man deshalb eher dem nachstehenden Ausführungsbeispiel den Vorzug geben. Fig. 2 shows another embodiment having substantially the same function. The same parts are hen with the same reference numerals. The adjusting element or the wedge is in two parts ausgebil det with a base plate 50 and a wedge plate 52 which are fixed to each other via a molded on the wedge plate 52 pin 54 . The pin 54 can slide in a bore 56 of the base plate 50 , so that the two plates in the direction of displacement of the pressure piece 16 'are mutually displaceable. A circular depression 58 is provided in the wedge plate 52 , in which a plate spring 60 is arranged. The initial force of the plate spring 60 is in turn higher than the biasing force formed by the helical compression spring 38 and wedge angle of the adjusting element or wedge 50 , 52 . Between the base plate 50 and the wedge plate 52 , in turn, a gap s is formed, which at the initial force of the plate spring 60 exceeding reaction forces allows the pressure piece 16 'to go back. It is understood that the plate springs 40 and 60 must be specially made, since the maximum travel only corresponds to the distance s . In the case of a very small operating clearance s , the preferred embodiment below is therefore preferred.

In der Fig. 3 schließlich sind in einer zentralen Bohrung 70 des Druck stückes 16′′ zwei Ringteile 72, 74 angeordnet, die zwischen sich zwei Tellerfedern 76, 78 aufnehmen. Die Tellerfedern stützen sich in gegen sinniger Anordnung an ihrem Innenumfangsbereich aneinander ab, während deren jeweiliger Außenumfang in kreisförmigen Vertiefungen 80, 82 der Ringteile 72, 74 abgestützt ist. Zentral durch die Ringteile erstreckt sich eine Schraube 84, deren Kopf 86 in einer stufenförmigen Ausnehmung des oberen Ringteiles 74 aufgenommen ist und deren Gewindeteil in das untere Ringteil 72 eingeschraubt ist. Die Gewinde sind dabei mit geringfügig unterschiedlichen Steigungswinkel als selbstsichernde Ge windeverbindungen ausgebildet. Durch Verdrehen der Schraube 84 kann so mit der Spalt s zwischen den beiden Ringteilen 72, 74 eingestellt wer den.In Fig. 3 finally, in a central bore 70 of the pressure piece 16 '' two ring parts 72 , 74 are arranged, which accommodate two disc springs 76 , 78 between them. The disc springs are supported against each other in a sensible arrangement on their inner circumferential area, while their respective outer circumference is supported in circular depressions 80 , 82 of the ring parts 72 , 74 . A screw 84 extends centrally through the ring parts, the head 86 of which is received in a stepped recess in the upper ring part 74 and the threaded part of which is screwed into the lower ring part 72 . The threads are designed with slightly different pitch angles as self-locking threaded connections. By turning the screw 84 can be set with the gap s between the two ring parts 72 , 74 who the.

Wird die Vorspannkraft der beiden Tellerfedern 76, 78, die größer ist als die Vorspannkraft durch die Schraubendruckfeder 38 in Verbindung mit der Keilwirkung des Keiles 32, überschritten, so kann das Druck stück 16′′ um das definierte Maß s zurückweichen, wobei die Schraube 84 relativ zum oberen Ringteil 74 entsprechend verschoben wird.If the biasing force of the two plate springs 76 , 78 , which is greater than the biasing force by the helical compression spring 38 in connection with the wedge action of the wedge 32 , is exceeded, the pressure piece 16 '' can withdraw by the defined dimension s , the screw 84 is shifted accordingly relative to the upper ring part 74 .

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele be schränkt. Beispielsweise könnte anstelle eines Keiles 32 auch ein Exzenter oder Nocken als Nachstellelement vorgesehen sein. Anstelle von Tellerfedern können auch andere Federn, beispielsweise eine Schrauben druckfeder in vorgespanntem Zustand, verwendet sein. Ferner könnte die Keilschräge auch zwischen dem Druckstück 16 und dem Nachstellelement vorgesehen sein und die zweite Feder zwischen dem Nachstellelement und dem Gehäusedeckel 22 liegen. Gegebenenfalls könnten auch zu beiden Seiten des Nachstellelementes Keilflächen vorgesehen sein.The invention is not limited to the exemplary embodiments shown. For example, instead of a wedge 32 , an eccentric or cam could also be provided as an adjusting element. Instead of disc springs, other springs, for example a compression spring screw in the preloaded state, can also be used. Furthermore, the wedge bevel could also be provided between the pressure piece 16 and the adjusting element and the second spring could lie between the adjusting element and the housing cover 22 . If necessary, wedge surfaces could also be provided on both sides of the adjusting element.

Zur Montagevereinfachung kann es angezeigt sein, den Keil entgegen der ihn belastenden Feder zurückzudrücken, bis der Deckel 22 montiert ist. Dazu kann im Gehäuse des Lenkgetriebes eine entsprechend ausgerichtete Bohrung vorgesehen sein, in die ein Stift einführbar ist. Nach der Mon tage kann die Bohrung dicht verschlossen werden.To simplify assembly, it may be appropriate to push the wedge back against the spring loading it until the cover 22 is installed. For this purpose, a correspondingly aligned bore can be provided in the housing of the steering gear, into which a pin can be inserted. After assembly, the hole can be closed tightly.

Claims

1. Rack and pinion gear, in particular rack and pinion steering gear for motor vehicles, with an axially displaceable GE guided rack, a rotatably mounted drive pinion and acting on the back of the rack, the rack GE biasing the drive pinion thrust piece, which is slidably guided in the housing is and is held by a spring-loaded, wedge-effect adjusting element free of play, with a resilient means is additionally provided between the pressure piece and the housing, characterized in that the means is a spring (disc spring 40; 60; 76, 78 ), the force of which is greater than the pretensioning force exerted by the adjusting element ( 32 ; 50 , 52 ) on the rack ( 14 ).

2. Rack and pinion gear according to claim 1, characterized in that the spring is at least a plate spring.

3. Rack and pinion gear according to claims 1 and 2, characterized in that the plate spring ( 40 ) is arranged directly between the pressure piece ( 16 ) and the adjusting element ( 32 ).

4. Rack and pinion gear according to claims 1 and 2, characterized in that the spring ( 76 , 78 ) between two by at least one holding means ( 84 ) at a defined distance s to each other ring parts ( 72 , 74 ) is clamped.

5. Rack and pinion gear according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the adjusting element is a radially to the pressure piece ( 16 ) displaceable wedge ( 32 ; 50 , 52 ).