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Dokumentenidentifikation DE102004042551B4 01.06.2006
Titel Lenkungssysteme für Kraftfahrzeuge
Anmelder JTEKT Europe S.A.S., Irigny, FR
Erfinder Michel, Jouffroy, Fauverney, FR
Vertreter Meissner, Bolte & Partner GbR, 80538 München
DE-Anmeldedatum 02.09.2004
DE-Aktenzeichen 102004042551
Offenlegungstag 07.04.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 01.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.06.2006
IPC-Hauptklasse B62D 3/12(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Lenkungssysteme für Kraftfahrzeuge. Im Spezielleren bezieht sie sich auf Zahnstangenlenksysteme, und noch genauer auf eine Vorrichtung für diese Art von Lenkungen, die als „Druckstück" bezeichnet wird, und dessen Aufgabe es ist, die Zahnstange mit dem Lenkritzel in eingreifendem Kontakt zu halten.

Bei einem mechanischen Zahnstangenlenksystem für Kraftfahrzeuge überträgt sich die Drehung, mit der das Lenkrad die Lenksäule beaufschlagt, auf das Lenkritzel, welches in die Zahnstange eingreift, um die Drehung der Lenksäule in eine seitliche Translationsbewegung umzusetzen. Die Ritzel-/Zahnstangenvorrichtung ist in einer aus einem Metallmaterial oder einem Kunststoff- oder Verbundmaterial hergestellten Gehäuseeinheit montiert.

Die Kräfte, die auf diese Elemente während der Benutzung des Fahrzeugs wirken, führen zusammen mit Fertigungsungenauigkeiten zu elastischen Verformungen insbesondere der Zahnstange, und damit zu funktionalen Sachmängelbedingungen.

Um eine gleichmäßige, genaue und geräuscharme Übersetzung des Lenkungsmechanismus sicherzustellen, und ein zufriedenstellendes Funktionieren zu erhalten, wird für gewöhnlich eine Andruckvorrichtung vorgesehen, die als „Druckstück" bezeichnet wird, das es ermöglicht, den Kontakt der Zahnstange mit dem Lenkritzel zu verstärken und zu steuern, wobei das Spiel und Eingriffsfehler ausgeglichen werden. Das Druckstück stellt auch die Führung der Zahnstange sicher: im Normalbetrieb gleitet die Zahnstange in der einen oder anderen Richtung in einem Teil mit konkavem Profil, das zu diesem Zweck an einem Ende des Druckstücks ausgebildet ist.

Beispiele für bekannte Andruckteile sind in der EP 0 758 605 A1 und EP 0 860 345 A2 oder in der FR 2 663 284 A1 angegeben.

Um die Funktion des Andrückens der Zahnstange auf das Ritzel mit einer gesteuerten Kraft sicherzustellen, besteht das Andruckteil für gewöhnlich aus den folgenden Elementen:

  • – einem eigentlichen Druckstück mit einem Ende, dessen Form für den Kontakt mit der Zahnstange ausgelegt ist, und der in einem rohrförmigen Teil des Lenkungsgehäuses entlang einer zur Längsachse der Zahnstange im Wesentlichen senkrechten Richtung gleitend geführt ist;
  • – gegebenenfalls einer metallischen Druckscheibe, die von der entgegengesetzten Seite der Zahnstange her an das Druckstück gepresst ist;
  • – Federeinrichtungen in Form einer Spiralfeder und/oder maßgenauer Federscheiben, die direkt oder mittels der Druckscheibe eine Axialkraft auf das Druckstück übertragen;
  • – ein Stellorgan, insbesondere eine Einstellschraube, die mit ihrem Gewinde in das rohrförmige Teil des vorgenannten Gehäuses eingeschraubt ist, wobei dieses Organ eine Kompression der Federeinrichtungen sicherstellt und gleichzeitig eine Einstellung der Kompression zulässt.

Wie leicht zu verstehen ist, müssen alle Bauteile separat gefertigt und nacheinander im rohrförmigen Teil des Gehäuses eingebaut werden, das zu deren Aufnahme und Führung vorgesehen ist, wobei gegenwärtig noch keine Vormontage möglich ist. Daraus folgt, dass die Herstellungs- und insbesondere die Montagevorgänge aufgrund dessen lang und kostspielig bleiben, und es notwendig machen, dass beim Lenkungshersteller eine Abfolge von Arbeiten manuell durchgeführt werden muss.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diesen Nachteilen abzuhelfen, indem ein Konzept für ein Druckstück bereitgestellt wird, das dessen Vormontage ermöglicht und somit dessen Einbau in das Gehäuse erleichtert, und damit eine Montagekostensenkung zulässt.

Zu diesem Zweck hat die Erfindung eine Druckstückeinheit für ein Zahnstangenlenkgetriebe eines Kraftfahrzeugs zum Gegenstand, wobei die Einheit aus einem eigentlichen Druckstück mit einem Endteil mit einer für den Kontakt mit der Zahnstange ausgelegten Form besteht, welches in einem rohrförmigen Teil des Lenkungsgehäuses gleitend angebracht ist, sowie Federeinrichtungen, die eine Axialkraft auf das Druckstück übertragen, und ein Stellorgan, insbesondere einer Einstellschraube aufweist, welches über ihr Gewinde mit dem rohrförmigen Teil des Gehäuses verbunden ist, wobei dieses Stellorgan eine gesteuerte Kompression der Federeinrichtungen sicherstellt, wobei die Druckstückeinheit im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass die Federeinrichtungen einerseits am eigentlichen Druckstück und andererseits am Stellorgan wie etwa einer Einstellschraube, auf eine Weise angebracht sind, dass sie eine vormontierte Druckstückeinheit bilden.

Insofern als die Federeinrichtungen aus einer zwischen dem eigentlichen Druckstück und dem Stellorgan wie etwa einer Einstellschraube angeordneten Spiralfeder bestehen, sieht die Erfindung vorteilhafter Weise vor, dass ein Ende der Spiralfeder am eigentlichen Druckstück durch Aufspannen um einen zentralen Vorsprung des Druckstücks vormontiert wird.

Vorteilhafter Weise wird das andere Ende der Spiralfeder am Stellorgan wie etwa einer Einstellschraube, durch Aufspannen auf eine Spannscheibe vormontiert, die wiederum durch Einrasten mit dem Stellorgan verbunden ist.

Hier handelt es sich insbesondere um eine Spannscheibe aus Kunststoff, die auf einem kegelstumpfförmigen Teil mit Rastansätzen des Stellorgans wie einer Einstellschraube eingreift.

Auf diese Weise liefert die Erfindung eine Druckstückeinheit, die gegebenenfalls außerhalb der Betriebsstätte des Lenkungsherstellers und insbesondere beim Lieferanten des Druckstücks und/oder der Einstellschraube vormontiert werden kann, und die dann mit der Möglichkeit einer automatisierten Montage als Einzelbauteil in den rohrförmigen Teil des Gehäuses eingebaut werden kann, was für eine Senkung der Montagekosten sorgt.

Die am Stellorgan, insbesondere an der Einstellschraube eingerastete Spannscheibe ermöglicht jedoch zum Zeitpunkt des Einbaus in das Gehäuse ein etwaiges Trennen des Druckstücks und dieser Einstellschraube.

Da die Spannscheibe aus Kunststoff hergestellt ist, stellt sie auch eine leichte Verbindung durch Einrasten mit der Einstellschraube aus einem starreren Material, insbesondere einer Schraube aus Metall oder Metalllegierung sicher.

Jedenfalls wird die Erfindung mittels der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die Schemazeichnung verständlicher, die beispielhaft eine Ausführungsform dieser Druckstückeinheit für Zahnstangenlenkgetriebe von Kraftfahrzeugen darstellt:

Die einzige Figur der Zeichnung ist eine Schnittansicht, die durch die Mittelachse der Druckstückeinheit verläuft, welche allgemein mit der Bezugszahl 1 bezeichnet ist.

Die in dieser Figur dargestellte Druckstückeinheit 1 ist (in montierter Position) in einem rohrförmigen Teil 2 des Lenkungsgehäuses untergebracht, und ihre Aufgabe besteht darin, eine gesteuerte Kraft auf die Rückseite der Zahnstange 3 auszuüben, die entlang ihrer eigenen Längsachse B gleitbeweglich ist. Die Druckstückeinheit ist entlang einer Achse A angebracht, die im Wesentlichen senkrecht zur Achse B der Zahnstange 3 steht, wobei die Achse A auch diejenige des rohrförmigen Teils des Lenkungsgehäuses ist.

Diese Druckstückeinheit 1 setzt sich hauptsächlich aus dem eigentlichen Druckstück 4, einer Spiralfeder 5 und einer Einstellschraube 6 zusammen.

Das Druckstück 4 mit einer allgemein zylindrischen Form ist dazu vorgesehen, dass es entlang der Achse A des rohrförmigen Teils 2 des Lenkungsgehäuses gleitet. Ein Endteil des Druckstücks 4 ist der Rückseite der Zahnstange 3 angepasst, d.h. das Endteil weist eine der Zahnstange 3 zugewandte Konkavität auf. In dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel nimmt dieses Endteil eine eingesetzte Gleitbacke 7 auf, mittels derer es sich an die Rückseite der Zahnstange 3 anlegt.

Seinem konkaven Endteil entgegengesetzt umfasst das Druckstück 4 einen zentralen Vorsprung 8, der nach der Achse A ausgerichtet ist. Die Spiralfeder 5 besitzt ein erstes Ende 9, welches durch Aufspannen um den zentralen Vorsprung 8 des Druckstücks 4 herum angebracht ist.

Die Einstellschraube 6 besitzt an ihrer dem Druckstück 4 zugewandten Endseite ein innen kegelstumpfförmiges Teil, das mit nach außen gerichteten Rastansätzen 11 versehen ist. Eine Spannscheibe 12 aus Kunststoff ist am kegelstumpfförmigen Teil 10 in Eingriff und wird durch Einrasten an den Ansätzen 11 gehalten.

Das zweite Ende 13 der Spiralfeder 5 ist durch Aufspannen an der Spannscheibe 12 angebracht.

Die Einstellschraube 6 besitzt auch noch eine Zentralöffnung 14, die durch einen abnehmbaren Verschluss 15 verschlossen ist, dessen Abnehmen die Messung des Abstands zwischen der Einstellschraube 6 und dem Druckstück 4 ermöglicht.

Schließlich umfasst die Einstellschraube 6 an ihrem Umfang noch eine ringförmige Schulter, die einen O-Ring 16 aufnimmt, der auch konfektioniert sein kann.

Die vorstehend beschriebenen Bestandteile stellen, wenn sie erst einmal zusammengebaut sind, eine vormontierte Druckstückeinheit dar, die leicht so im rohrförmigen Teil 2 des Lenkungsgehäuses eingebaut werden kann, dass die Gleitbacke 7 des Druckstücks 4 in Anlage an der Rückseite der Zahnstange 3 gebracht werden kann. Die eingestellte axiale Position der Schraube 6 stellt eine mehr oder weniger starke Kompression der Feder 5 sicher, die somit eine gesteuerte Axialkraft F auf das Druckstück 4 überträgt. Der O-Ring 16 gewährleistet die Dichtigkeit zwischen der Einstellschraube 6 und dem rohrförmigen Teil des Lenkungsgehäuses.

Die an der Einstellschraube 6 eingerastete Spannscheibe 12 ermöglicht bei der Montage ein vorübergehendes Trennen des Druckstücks 4 und dieser Einstellschraube 6.

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die einzige Ausführungsform dieser Druckstückeinheit für Zahnstangenlenkgetriebe, die vorstehend beispielhaft beschrieben wurde; vielmehr umfasst sie alle Ausfühxungs- und Anwendungsvarianten, die demselben Prinzip gehorchen. Somit würde man insbesondere dann den Rahmen der Erfindung nicht verlassen, wenn:

  • – die Formen der Bestandteile der Druckstückeinheit, insbesondere des Druckstücks und der Einstellschraube im Einzelnen abgeändert würden, wobei aber gleichzeitig das Prinzip einer Vormontage dieser Bestandteile beibehalten würde;
  • – das Druckstück und die Einstellschraube aus allen möglichen geeigneten Materialien hergestellt wäre;
  • – auf alle gleichwertigen Einrichtungen zurückgegriffen würde, insbesondere die Einstellschraube durch irgendein anderes Einstellorgan ersetzt würde;
  • – die Erfindung für Zahnstangenlenkgetriebe jeglichen Typs bestimmt wäre, insbesondere für manuelle oder Servolenkungen.

BEZUGSZEICHENLISTE

Anspruch[de]
  1. Druckstückeinheit für ein Zahnstangenlenkgetriebe eines Kraftfahrzeugs, wobei die Einheit aus einem eigentlichen Druckstück (4) mit einem Endteil (7) mit einer für den Kontakt mit der Zahnstange ausgelegten Form besteht, welches in einem rohrförmigen Teil (2) des Lenkungsgehäuses gleitend angebracht ist, sowie Federeinrichtungen (5), die eine Axialkraft (F) auf das Druckstück (4) übertragen, und ein Stellorgan, insbesondere einer Einstellschraube (G), aufweist, welche über ihr Gewinde mit dem rohrförmigen Teil (2) des Gehäuses verbunden ist, wobei dieses Stellorgan eine gesteuerte Kompression der Federeinrichtungen (5) sicherstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtungen (5) einerseits am eigentlichen Druckstück (4) und andererseits am Stellorgan, wie der Einstellschraube (G) auf eine Weise angebracht sind, dass sie eine vormontierte Druckstückeinheit (1) bilden.
  2. Druckstückeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtungen (5) aus einer zwischen dem eigentlichen Druckstück (4) und dem Stellorgan, wie der Einstellschraube (G), angeordneten Spiralfeder (5) bestehen, und dass ein Ende (9) der Spiralfeder (5) am eigentlichen Druckstück (4) durch Aufspannen um einen zentralen Vorsprung (8) des Druckstücks (4) herum vormontiert ist.
  3. Druckstückeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Ende (13) der Spiralfeder (5) am Stellorgan wie der Einstellschraube (G), durch Aufspannen auf eine Spannscheibe (12) vormontiert ist, die wiederum durch Einrasten mit dem Stellorgan (G) verbunden ist.
  4. Druckstückeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannscheibe (12) eine Scheibe aus Kunststoff ist, die auf einem mit Rastansätzen (11) versehenen kegelstumpfförmigen Teil (10) des Stellorgans wie der Einstellschraube (6) eingreift.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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