DE102010002193A1

DE102010002193A1 - Vorrichtung zum Andrücken eines Überlagerungselements

Info

Publication number: DE102010002193A1
Application number: DE102010002193A
Authority: DE
Inventors: Helmut 73569 Bareis
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-02-22
Filing date: 2010-02-22
Publication date: 2011-08-25
Also published as: WO2011101196A1; CN102770326A; US20130068048A1; CN102770326B; US8794093B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum Andrücken eines ersten Übertragungselements (11) an ein in das erste Übertragungselement (11) eingreifendes zweites Übertragungselement, insbesondere für eine Lenkung (10) eines Kraftfahrzeugs, mit einem in Richtung des ersten Übertragungselements (11) belastbaren, in einem Gehäuse (20) verschiebbar geführten Druckstück (21) und einer Nachstelleinrichtung (22). Aus dem Stand der Technik sind aus Metall gefertigte Vorrichtungen bekannt, die jedoch im Betrieb zu hohe Geräuschemissionen erzeugen. Deshalb ist das Druckstück (21) erfindungsgemäß aus Kunststoff und die Nachstelleinrichtung (22) aus Metall und/oder Kunststoff herstellbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Andrücken eines ersten Übertragungselements an ein in das erste Übertragungselement eingreifendes zweites Übertragungselement, insbesondere für eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs, mit einem in Richtung des ersten Übertragungselements belastbaren, in einem Gehäuse verschiebbar geführten Druckstück und einer Nachstelleinrichtung.
Die aus dem Stand der Technik bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen sind bisher aus Metall gefertigt. Insbesondere bei höherwertigen Fahrzeugen weisen diese Vorrichtungen im Betrieb jedoch noch eine nicht tollerierbare zu hohe Geräuschemission auf.
Die Erfindung hat deshalb die Aufgabe eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die im Betrieb auftretende Geräuschemission zukünftig verringert wird.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer gattungsgemäßen Vorrichtung, bei der erfindungsgemäß das Druckstück aus Kunststoff und die Nachstelleinrichtung aus Metall und/oder Kunststoff herstellbar ist. Da Kunststoff naturgemäß ein besseres Dämpfungsverhalten aufweist als Metall, wird somit die Geräuschemission im Betrieb reduziert. Besonders gute Ergebnisse hinsichtlich einer reduzierten Geräuschemission und einer ausreichenden Festigkeit erzielt man, wenn das Druckstück und die Nachstelleinrichtung aus einem Polyamid 66 mit Glasfaserverstärkung hergestellt wird. Allerdings sind grundsätzlich auch andere Kunststoffe mit vergleichbaren Eigenschaften für das Druckstück einsetzbar. Außer der reduzierten Geräuschemission werden durch die Erfindung auch Gewicht und Kosten eingespart.
Das Druckstück kann in seinem Inneren mit Rippen, die in Richtung des Zentrums des Druckstücks ausgerichtet sind, versehen sein. Somit kann das Druckstück gleiche Wand- und Rippenstärken aufweisen, wodurch die Schwindung möglichst gering gehalten wird und Lunker und Einfallstellen vermieden werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Druckstück in seinem Inneren eine an die Kontur einer Federscheibe angepasste Auflagefläche aufweisen. Auf diese Weise wird eine optimale Auflage der Federscheibe an dem Druckstück sichergestellt.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann zwischen dem Druckstück und dem ersten Übertragungselement ein Gleitelement angeordnet sein, das zusammen mit dem Druckstück als Mehrkomponentenspritzgussteil herstellbar ist. Bei der Herstellung des Druckstücks und des Gleitelements als ein Mehrkomponentenspritzgussteil wird der Montageaufwand, der bisher erforderlich war, um eine Gleitfolie zwischen dem Druckstück und dem ersten Übertragungselement anzuordnen, deutlich reduziert.
Die Form des Gleitelements kann an die Kontur des ersten Übertragungselements angepasst werden. Wenn das erste Übertragungselement eine Zahnstange ist, so weist das Gleitelement einen U-förmigen Querschnitt auf. Gute Ergebnisse erzielt man in der Praxis mit dem Gleitelement, wenn es eine Dicke von ungefähr 1 Millimeter aufweist. Da das Gleitelement einen möglichst niedrigen Reibungskoeffizienten haben sollte, kann es vorteilhafterweise aus einem PTFE enthaltenden Material hergestellt werden, wobei das Material vorzugsweise Kunststoff ist. Es sind jedoch grundsätzlich auch andere Materialien mit guten Gleiteigenschaften einsetzbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann zwischen dem Druckstück und dem Gehäuse mindestens ein Dämpfungselement angeordnet sein, das zusammen mit dem Druckstück auch als Mehrkomponentenspritzgussteil hergestellt werden kann. Die Herstellung des Druckstücks und des Dämpfungselements als Mehrkomponentenspritzgussteil reduziert auch in diesem Fall den Montageaufwand erheblich. Das Dämpfungselement kann vorzugsweise als ein O-Ring ausgeführt sein.
Die Nachstelleinrichtung kann zwei aus Metall und/oder Kunststoff herstellbare Scheiben aufweisen, um ein zwischen den beiden Übertragungselementen auftretendes Spiel zu reduzieren. Kontaktflächen, an denen die beiden Scheiben aneinander anliegen, können mindestens zwei schräge Flächensegmente aufweisen. Folglich ist die Flächenpressung zwischen den beiden Scheiben geringer, so dass deren Kriechneigung minimiert wird und gleichzeitig durch die relativ zueinander verdrehbaren Scheiben auch die Kriechneigung der anderen aus Kunststoff gefertigten Bauteile ausgeglichen werden kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn auch eine Stellschraube aus Kunststoff, vorzugsweise aus dem glasfaserverstärkten Polyamid 66, hergestellt wird.
Damit das Innere der Vorrichtung vor Verschmutzung zuverlässig geschützt ist, kann an der Stellschraube ein Dichtelement angeordnet werden. Damit auch in diesem Fall der Montageaufwand reduziert wird, kann die Stellschraube und das Dichtelement ebenfalls als Mehrkomponentenspritzgussteil hergestellt werden.
Zweckmäßigerweise können das mindestens eine Dämpfungselement und das Dichtelement aus Silikon hergestellt werden, jedoch sind auch andere, dem Fachmann bekannte Stoffe für diese Zwecke verwendbar.
Alternativ zur Herstellung der oben genannten Bauteile als Mehrkomponentenspritzgussteile können diese bei Verwendung entsprechender Kunststoffe auch durch Vernetzten miteinander verbunden werden. Ferner sind auch Verkleben und Verschweißen, insbesondere Ultraschallschweißen, möglich.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:
1 eine Lenkung im Bereich des Ritzels;
2 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
3 eine vergrößerte Detailansicht aus 2;
4 eine perspektivische Ansicht auf eine Scheibe;
5 eine perspektivische Ansicht auf zwei aneinander anliegende Scheiben;
6 eine perspektivische Ansicht auf das Druckstück.
1 zeigt eine Lenkung 10 eines hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Die Lenkung 10 weist ein als Zahnstange ausgebildetes erstes Übertragungselement 11 und ein als Ritzel ausgebildetes zweites Übertragungselement 12 auf. Eine Vorrichtung 13 drückt das Übertragungselement 11 gegen das mit ihm in Eingriff stehende Übertragungselement 12.
In einem Gehäuse 20 (siehe 2) ist ein aus Kunststoff gefertigtes Druckstück 21 verschiebbar geführt. Benachbart zum Druckstück 21 ist eine Nachstelleinrichtung 22 angeordnet.
Zwischen einer ebenfalls aus Kunststoff gefertigten Stellschraube 23 und dem Druckstück 21 ist eine Druckfeder 24 angeordnet, die das Druckstück 21 gegen das erste Übertragungselement 11 drückt.
Zwischen der Nachstelleinrichtung 22, die zwei aus Kunststoff oder Metall gefertigte Scheiben 30 und 31 aufweist, und dem Druckstück 21 ist eine Federscheibe 32 angeordnet. Im Bereich der Federscheibe 32 ist im Druckstück 21 eine Ausnehmung 33 vorgesehen (siehe 3).
Die Scheibe 30 weist einen umlaufenden Absatz 34 auf, der an der Federscheibe 32 anliegt. Die Höhe des Absatzes 34 entspricht mindestens einem Spiel, das beispielsweise Unebenheiten auf der Verzahnung zwischen den beiden Übertragungselementen 11 und 12, deren Unrundheiten, Parallelitätsfehlern, anderen toleranzbedingten Abweichungen und auch dem Kriechen des aus Kunststoff gefertigten Druckstücks 21 und der ebenfalls aus Kunststoff gefertigten Scheiben 30 und 31 entspricht. Das Spiel kann beispielsweise 0,1 Millimeter betragen.
Wenn die genannten Abweichungen ausgeglichen werden müssen, wird das Druckstück 21 gegen die Nachstelleinrichtung 22 respektive gegen die Scheibe 30 gedrückt, so dass gleichzeitig auch die Federscheibe 32 gegen den Absatz 34 gedrückt wird, wodurch die Federscheibe 32 in die Ausnehmung 33 ausgelenkt wird.
Zwischen dem Druckstück 21 und dem Übertragungselement 11 ist ein aus Kunststoff gefertigtes Gleitelement 25 vorgesehen. Es ist aus einem Kunststoff mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten hergestellt, der beispielsweise PTFE enthält. Sein Querschnitt ist U-förmig und somit an die Kontur des Übertragungselements 11 angepasst. Das Gleitelement 25 weist einen Absatz 26 auf, der in eine entsprechende im Druckstück 21 vorgesehene Ausnehmung eingreift. Dadurch ist das Gleitelement 25 zuverlässig am Druckstück 21 befestigt.
Ferner ist zwischen dem Druckstück 21 und dem Gehäuse 20 ein umlaufendes Dämpfungselement 27 angeordnet, das vorzugsweise aus Silikon hergestellt ist.
Das Druckstück 21, das Gleitelement 25 und das Dämpfungselement 27 können als ein Mehrkomponentenspritzgussteil gefertigt werden, wodurch der Montageaufwand deutlich reduziert wird.
An der Stellschraube 23 ist ein Dichtelement 28, das vorzugsweise ebenfalls aus Silikon hergestellt ist, angebracht. Die Stellschraube 23 und das Dichtelement 28 können auch als ein Mehrkomponentenspritzgussteil gefertigt werden.
Die 4 und 5 zeigen die Stellscheiben 30 und 31 der Nachstelleinrichtung 22. Die Scheiben 30 und 31 sind mit schräge Flächensegmente 40 aufweisenden Kontaktflächen versehen. Die Stellscheiben 30 und 31 sind durch eine Drehfeder 41 relativ zueinander verdrehbar, so dass sich die Gesamtdicke der Scheiben 30 und 31 vergrößert, um die oben genannten Abweichungen ausgleichen zu können. Die Schräge der Flächensegmente 40 ist möglichst gering. Dadurch wird ein Verdrehen der Scheiben 30 und 31 entgegengesetzt zur Drehrichtung der Drehfeder 41 ausgeschlossen. Außerdem vergrößern die schrägen Flächensegmente 40 die Kontaktfläche zwischen den beiden Stellscheiben 30 und 31, so dass die Flächenpressung zwischen den beiden Stellscheiben 30 und 31 minimiert wird.
Das Druckstück 21 ist in seinem inneren mit Rippen 60 versehen. Die Rippen 60 sind in Richtung des Zentrums des Druckstücks 21 ausgerichtet. Die Dicke der Rippen 60 und einer Wandung 61 weisen möglichst gleiche Dicken auf, so dass die Schwindung der Rippen 60 und der Wandung 61 möglichst gering gehalten wird und Lunker und Einfallstellen vermieden werden. Im Inneren des Druckstücks 21 befindet sich eine an die Kontur der Federscheibe 32 angepasste Auflagefläche 62.
Bezugszeichenliste

10: Lenkung
11: Übertragungselement
12: Übertragungselement
13: Vorrichtung
20: Gehäuse
21: Druckstück
22: Nachstelleinrichtung
23: Stellschraube
24: Druckfeder
25: Gleitelement
26: Absatz
27: Dämpfungselement
28: Dichtelement
30: Stellscheiben
31: Stellscheibe
32: Federscheibe
33: Ausnehmung
34: Absatz
40: Flächensegment
41: Drehfeder
60: Rippe
61: Wandung
62: Auflagefläche

Claims

Vorrichtung (10) zum Andrücken eines ersten Übertragungselements (11) an ein in das erste Übertragungselement (11) eingreifendes zweites Übertragungselement (12), insbesondere für eine Lenkung (10) eines Kraftfahrzeugs, mit einem in Richtung des ersten Übertragungselements (11) belastbaren, in einem Gehäuse (20) verschiebbar geführten Druckstück (21) und einer Nachstelleinrichtung (22), dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (21) aus Kunststoff und die Nachstelleinrichtung (22) aus Metall und/oder Kunststoff herstellbar ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (21) in seinem Inneren mit Rippen (60), die in Richtung des Zentrums des Druckstücks (21) ausgerichtet sind, versehen ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (21) in seinem Inneren eine an die Kontur einer Federscheibe (32) angepasste Auflagefläche (62) aufweist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckstück (21) und dem ersten Übertragungselement (11) ein Gleitelement (25) angeordnet ist, das zusammen mit dem Druckstück (21) als Mehrkomponentenspritzgussteil herstellbar ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Gleitelements (25) an die Kontur des ersten Übertragungselements (11) angepasst ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckstück (21) und dem Gehäuse (20) mindestens ein Dämpfungselement (27) angeordnet ist, das zusammen mit dem Druckstück (21) als Mehrkomponentenspritzgussteil herstellbar ist.
Vorrichtung (10) nach einem der 1 bis 6 Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachstelleinrichtung (22) zwei aus Metall und/oder Kunststoff herstellbare Scheiben (30, 31) aufweist, die an Kontaktflächen aneinander anliegen, wobei die Kontaktflächen mindestens zwei schräge Flächensegmente (40) aufweisen.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stellschraube (23) auch aus Kunststoff herstellbar ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellschraube (23) und ein daran angeordnetes Dichtelement (28) als Mehrkomponentenspritzgussteil herstellbar ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Dämpfungselement (27) und das Dichtelement (28) aus Silikon herstellbar sind.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement (25) aus einem PTFE enthaltenden Material herstellbar ist.