DE2805800A1

DE2805800A1 - RACK STEERING GEAR WITH AUTOMATIC BACKLASH COMPENSATION

Info

Publication number: DE2805800A1
Application number: DE19782805800
Authority: DE
Inventors: Egon Bauer; Bruno Beeskow; Wolfgang Dipl Ing Pfundstein
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1978-02-11
Filing date: 1978-02-11
Publication date: 1979-12-13
Also published as: GB2014691A; FR2416824A1; IT7947951A0; IT1114492B

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daini 11 59^;i/^;i Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daini 11 59 ^; i / ^; i

i'tuttpart-Untertiirkheim 10.2.1978i'tuttpart-Untertiirkheim February 10, 1978

"Zahnstangen-I enkgetriebe mit selbsttätigem 7. ahn spiel aus ^l eich""Rack and pinion gear with automatic 7th ahn play from ^ l calibration"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zahnstangen-Lenkgetriebe nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a rack and pinion steering gear according to the preamble of claim 1.

Bei einem derartigen Lenkgetriebe wird das sich durch T^auerverschleiß ergebende Zahni.piel zwischen Zahnstange und Zahnsegment in vorteilhafter Weise selbsttätig im Bereich der Mittelstellung ausgeglichen, so daß Klappergeräusche vermieden sind und die Fahrsicherheit insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten nicht beeinträchtigt ist.In the case of a steering gear of this type, this is caused by wear and tear Resulting backlash between rack and tooth segment automatically compensated for in the area of the central position so that rattling noises are avoided and driving safety, especially at higher speeds is not affected.

Bei einem bekannten Lenkgetriebe dieser Art (DE-OS 20 03 9C2) arbeitet der Druckbolzen auf einen die Nockenkurve aufweisenden Keil, der bei auftretendem Zahnspiel das Zahnsegment in Richtung der Drehachse des letzteren verschiebt. Eine Verringerung des Zahnspiels wird hierbei dadurch erreicht, daß die Zahiifußebenen an Zahnstange und Zahnsegment mittels stetig sich lindernder Profilverschiebung zur Drehachse des Zahusegmentes geneigt sind und das Zahnsegment in demjenigen Tiichtungssinn seiner Drehachse verstellt wird, bei dem die Zähne tiefer ineinander verschoben werden.In a known steering gear of this type (DE-OS 20 03 9C2) the pressure bolt works on a wedge which has the cam curve and which, when backlash occurs, turns the toothed segment into The direction of the axis of rotation of the latter shifts. A reduction in the backlash is achieved in that the Numeral foot planes on the rack and tooth segment by means of continuous alleviating profile shift to the axis of rotation of the tooth segment are inclined and the tooth segment in that Tiichtungsinn its axis of rotation is adjusted, in which the teeth are shifted deeper into one another.

Bei dem bekannten Lenkgetriebe ist der bauliche Aufwand für den Znliiispielausgl eich hoch, weil einerseits an ZahnsegmentIn the known steering gear, the structural effort is for The timing compensation is high because on the one hand on the tooth segment

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- 3 - Daitn 11 5<)h/k - 3 - Daitn 11 5 <) h / k

und Keil korrespondierende Gleitflachen und andererseits zwischen Keil und Getriebegehäuse ein auf die Keilform abgestimmter Laufring mit geneigter Gleitfläche für das Axiallager des Zahnsegmentes vorgesehen sein müssen.and wedge corresponding sliding surfaces and on the other hand between the wedge and the gearbox housing, a wedge-shaped race with an inclined sliding surface for the axial bearing of the tooth segment must be provided.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesentlichen darin, ein Zahnstangen-Lenkgetriebe nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 zu schaffen, bei dem der bauliche Aufwand für den Zahnspielausgleich gering gehalten ist.The object on which the invention is based essentially consists in creating a rack and pinion steering gear according to the preamble of claim 1, in which the structural effort for the backlash compensation is kept low.

Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.The explained object is according to the invention in an advantageous manner with the characterizing features of patent claim 1 solved.

Bei dem Lenkgetriebe nach der Erfindung kann die Nockenkurve unmittelbar an der Zahnstange ausgebildet sein, so daß außer dem Druckbolzen und seiner federnden Abstützung keine zusätzlichen Teile für den Zahnspielausgleich erforderlich sind. Der Zahnspielausgleich wird hierbei dadurch erzielt, daß infolge der Drehung der Zahnstange deren Zahnprofil an einer Stelle tiefer in die korrespondierenden Zahnlücken des Zahnsegnientes eintreten. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Zahnspielausgleichs besteht darin, daß er auch bei Verzahnungen ohne stetig sich ändernder Profilverschiebung anwendbar und auch unabhängig vom Drehsinn der Zahnstange ist, in dem der Druckbolzen wirkt.In the steering gear according to the invention, the cam curve can be formed directly on the rack, so that besides the pressure bolt and its resilient support no additional parts are required for the backlash compensation. The backlash compensation is achieved in that as a result of the rotation of the rack, the tooth profile of a Place deeper in the corresponding gaps in the teeth enter. The particular advantage of the invention Tooth backlash compensation consists in the fact that it can also be used with gears without a constantly changing profile shift and is also independent of the direction of rotation of the rack in which the pressure pin acts.

Durch die Anordnung nach Patentanspruch 2 sind die Betätigungskräfte des Druckbolzens klein gehalten. Due to the arrangement according to claim 2, the actuating forces of the pressure bolt are kept small.

Wie ein Zahnstangen-Lenkgetriebe nach der Erfindung beispielsweise ausgebildet sein kann, ist nachstehend anhand einer inSuch as a rack and pinion steering gear according to the invention, for example can be formed is described below with reference to an in

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Daim 11 Daim 11 59'i/'i59'i / 'i

der Zeichnung dargestellten Servolenkung im einzelnen beschrieben. Von der Servolenkung sind lediglich die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Einzelheiten dargestellt. In der Zeichnung bedeutenThe power steering shown in the drawing is described in detail. Of the power steering, only the details necessary for understanding the invention are shown. In the drawing mean

Fig. 1 einen die Lenkwellenachse enthaltenden Querschnitt der erfindungsgemäßen Servolenkung nach Linie I-I in Fig. 2,1 shows a cross section of the power steering system according to the invention containing the steering shaft axis according to line I-I in Fig. 2,

Fig. la den Ausschnitt η der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,Fig. La the detail η of Fig. 1 on an enlarged scale,

Fig. 2 einen die Lenkschneckenachse enthaltenden und senkrecht zur Lenkwellenachse liegenden Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Servolenkung nach Linie II-II in Fig. 1,2 shows a steering worm axis containing the steering screw axis and lying perpendicular to the steering shaft axis Longitudinal section through the power steering according to the invention along line II-II in Fig. 1,

Fig. 3 den Arbeitskolben der Servolenkung von Fig. in Einzeldarstellung in einem Querschnitt nach Linie I-I in Fig. 2,3 shows the working piston of the power steering system from FIG. 1 in an individual representation in a cross section according to line I-I in Fig. 2,

Fig. k einen Längsschnitt durch den Arbeitskolben nach Linie IV-IV in Fig. 3 undFig. K shows a longitudinal section through the working piston along line IV-IV in Fig. 3 and

Fig. 5 eine Darstellung der Einzelheit V in Fig. Ί in vergrößertem Maßstab.Fig. 5 shows a representation of the detail V in Fig. Ί on a larger scale.

In einem Gehäusestirndeckel 6 eines Lenkgetriebegehäuses ist eine Lenkschnecke ß mit ihrem Lagerbund 9 über eine Wälzlager-Anordnung 10 drehbeweglich, jedoch in den Richtungen ihrer Achse 11-11 unbeweglich gelagert. Die Lenkschnecke ß ist mit einer Lenkmutter 12 über einen Kugelum-In a housing end cover 6 of a steering gear housing is a steering worm ß with its bearing collar 9 via a Rolling bearing arrangement 10 rotatable, but mounted immovably in the directions of its axis 11-11. The steering worm ß is with a steering nut 12 via a ball

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5 - Daim 11 59h/>\ 5 - daim 11 59h /> \

lauf 13 schraubbeweglich verbunden, die ihrerseits an ihren Enden über Wälzlager-Anordnungen l'l und 15 in einem Arbeitskolben l6 drehbeweglich, jedoch in den Richtungen der Achse 11-11 unbeweglich abgestützt ist. Der im Innenraum des als Druckmittelzylinder ausgebildeten Lenkgetriebegehäuses 7 in den Richtungen der Achse 11-11 verschiebbar und an sich um diese Achse drehbar geführte Arbeitskolben l6 ist an seinem verengten Führungsabschnitt 17 mit einem Zahnstangenprofil l8 versehen, das mit einem Zahnsegment 19 einer LenlcwelJe 20 im Zahneingriff stellt. Die über Wälzlager-Anordnungen 21 und 22 drehbar im Lenkgetriebegehäuse 7 gelagerte Lenkwelle 20 ist in den Richtungen ihrer Achse 23-23 mittels eines Einstell-Schraubbolzens 2h gegenüber dem Lenkgetriebegehäuse 7 lageveränderlich angeordnet, um das richtige Zahnspiel zwischen l8 und 19 bei der Erstmontage der Lenkung einstellen zu können. Die Verzahnungen iß und 19 sind mittels stetig geänderter Profilverschiebung konisch zur Lenkwellenachse 23-23 ausgeführt, wobei sich das Zahnprofil im Richtungssinn zum Einstell-Schraubbolzen 2h hin verjüngt. Auf diese Weise kann bei der Erstmontage ein kleineres Zahnspiel durch Verschieben des Zahnsegmentes 19 in Richtung der Wälzlager-Anordnung 22 und ein größeres Zahnspiel durch Verschieben in Richtung der Wälzlager-Anordnung 21 eingestellt werden, das durch eine mit Schraubbolzen 2k und Lenkgetriebegehäuse 7 zusammenarbeitende Kontermutter 25 fixierbar ist.Barrel 13 connected in a screw-movable manner, which in turn is rotatable at its ends via roller bearing arrangements l'l and 15 in a working piston l6, but is immovably supported in the directions of the axis 11-11. The working piston l6, which is guided in the interior of the steering gear housing 7, which is designed as a pressure cylinder, is displaceable in the directions of the axis 11-11 and rotatably guided around this axis, is provided on its narrowed guide section 17 with a rack profile l8 which meshes with a toothed segment 19 of a LenlcwelJe 20 represents. The steering shaft 20, which is rotatably mounted in the steering gear housing 7 via roller bearing arrangements 21 and 22, is arranged in a variable position in the directions of its axis 23-23 by means of an adjusting screw bolt 2h relative to the steering gear housing 7, in order to ensure the correct backlash between l8 and 19 when the steering is first assembled to be able to adjust. The toothings 1 1 and 19 are made conical to the steering shaft axis 23-23 by means of continuously changing profile shifts, the tooth profile tapering in the direction of the adjustment screw bolt 2h . In this way, during the initial assembly, a smaller backlash can be set by moving the toothed segment 19 in the direction of the roller bearing arrangement 22 and a larger backlash can be set by moving it in the direction of the roller bearing arrangement 21, which is achieved by a counter nut 25 working together with screw bolts 2k and steering gear housing 7 is fixable.

Während das das Lenkgetriebegehäuse 7 nach außen durchsetzende Ende 26 der Lenkschnecke 8 mit dem Lenkhandrad drehfest verbindbar ist, dient das das Lenkgetriebegehäuse 7 nach außen durchsetzende Ende 27 der Lenkwelle 20 zur drehfesten Verbindung mit einem mit dem Lenkergestänge koppelbaren Lenkstockhebel.While the steering gear housing 7 penetrating to the outside End 26 of the steering worm 8 is rotatably connectable to the steering handwheel, the steering gear housing 7 is used externally penetrating end 27 of the steering shaft 20 for a non-rotatable connection with a linkage that can be coupled to the handlebar Pitman arm.

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280580Q280580Q

- 6 - Daim 11 594A - 6 - Daim 11 594A

Um eine Nacheinstellung von Hand am Einstell-Schraubbolzen 24 bei infolge Dauerverschleißes aufgetretener Vergrößerung des Zahnspieles zwischen Zahnstangenprofil lO und Zahnsegment 19 zvi vermeiden, ist eine selbsttätige Nachstellvorrichtung 28 vorgesehen, die im wesentlichen aus einer Nockenkurve 29 mit einem Nocken 30 am Führungsabschnitt 17 des Arbeitskolbens l6 und einem federnd im Lenlcgetriebegehäuse 7 abgestützten Druckbolzen 31 besteht. Die Nockenkurve 29 erstreckt sich parallel zur Kolbenachse, die mit der Lenksclmeckenachse 11-11 zusammenfällt. Der Druckbolzen 31 liegt mit seiner Achse 32-32 parallel zur Lenkwellenachse 23-23 und die Nockenkurve 29 derart diametral zum Zahnstangenprofil l8, daß der Druckbolzen 3I beim Eingriff mit dem Nocken 30 dem Arbeitskolben l6 und damit dem Zahnstangenprofil lfl eine Drehbewegung in Pfeilrichtung 33 der Fig. 1 und la um die Achse 11-11 zu erteilen sucht. Dadurch dringt der Bereich 34¹ des Zahnstangenprofiles 1$ tiefer in die Verzahnung des Zahnsegmentes 19 ein, wenn sich das Zahnspiel durch Verschleiß vergrößert haben sollte. Der Nocken JQ ist in den Richtungen der \chse 11-11 so am Arbeitskolben l6 fixiert, daß er lediglich in der Mittelstellung des Arbeitskolbens l6 für Geradeausfahrt mit der sphärischen Eingriffsfläche 3'i des Druckbolzens 3I i" Kontakt gelangt. In order to avoid manual readjustment on the adjusting screw bolt 24 in the event of an increase in the backlash between the rack profile 10 and tooth segment 19 zvi due to permanent wear, an automatic adjustment device 28 is provided, which essentially consists of a cam curve 29 with a cam 30 on the guide section 17 of the working piston l6 and a pressure bolt 31 resiliently supported in the steering gear housing 7. The cam curve 29 extends parallel to the piston axis, which coincides with the Lenksklmeckenachse 11-11. The pressure pin 31 lies with its axis 32-32 parallel to the steering shaft axis 23-23 and the cam curve 29 is so diametrically opposed to the rack profile l8 that the pressure pin 3I when engaging with the cam 30, the working piston l6 and thus the rack profile lfl a rotary movement in the direction of arrow 33 of the Fig. 1 and la seeks to grant the axis 11-11. As a result, the area 34 ^{1 of} the rack profile 1 $ penetrates deeper into the toothing of the toothed segment 19 if the tooth play should have increased due to wear. The cam JQ is fixed on the working piston 16 in the directions of the axis 11-11 in such a way that it only comes into contact with the spherical engagement surface 3'i of the pressure pin 3I '' in the middle position of the working piston 16 for straight travel.

Der Druckbolzen 31 ist in dem engen Abschnitt 35 einer im Durchmesser abgestuften Zentralbohrung "}(> einer Führungshülse 37 gleitend geführt, die in eine Gewindebohrung 38 des Lenkgetriebegehäuses 7 eingeschraubt und gegenüber letzterem durch eine Kontermutter 39 gesichert ist. In den mit Innengewinde versehenen weiten Abschnitt 4θ der Zentralbohrung jC ist ein als Widerlager für ein Tellerfederpaket hl dienender Schraubstopfen 42 eingeschraubt. Bin in dem weiten Ab-The pressure bolt 31 is slidably guided in the narrow section 35 of a central bore with a stepped diameter "} (> a guide sleeve 37, which is screwed into a threaded bore 38 of the steering gear housing 7 and secured against the latter by a lock nut 39. In the internally threaded wide section 4θ of the central bore jC is screwed in a screw plug 42 serving as an abutment for a disk spring assembly hl.

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- 7 - Daim 11 A - 7 - Daim 11 A

schnitt *iO liegender Bund k~} des Druckbolzens 31 wird von dem Tellerfederpaket ^l gegen den als Anschlag dienenden und durch die Durchinesserabstufung der Zentralbohrung 36 erhaltenen Ansatz 'i3^; gedrückt. Bei sehr kleinem Zahnspiel zwischen l8 und 19 kann der Hund k"} unter Zusammenspannen des Tellerfederpaketes 'il bis um den Nockenhub Ί4 von dem Ansatz ¹IJ abgehoben Airerden.* cut iO opposed waistband ~ k} of the pressure pin 31 is of a plate spring packet ^ l against serving as a stop, and by the Durchinesserabstufung the central bore 36 obtained approach ^'i3; pressed. In the case of very small tooth play between 18 and 19, the dog k "} can air-earth lifted off ^{the shoulder 1} IJ by tightening the disk spring assembly up to the cam lift Ί4.

Die Erfindung ist selbstverständlich auch bei Lenkgetrieben ohne Hilfskraftunterstützung anwendbar, bei denen also die Zahnstange nicht als Arbeitskolben ausgebildet - jedoch erfindungsgemäß drehbar gelagert ist.The invention is of course also applicable to steering gears without power assistance, so in which the The rack is not designed as a working piston - but is rotatably mounted according to the invention.

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Claims

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Paim 11 IO.2.1978 Stuttgart Patent claims

1 / rack and pinion steering gear with a only in the region \ its central position for straight-ahead y engaged with a resiliently supported in the transmission housing pressure pin reaching cam curve for reducing the backlash between the sector gear and the rack, characterized in that the cam curve (29) in such a manner on the rotatable in the transmission housing (7) mounted rack (working piston l6) is provided that the pressure pin (31) of the rack (working piston 16) seeks to give a rotary movement.

2. Steering gear according to claim 1, characterized in that the pressure bolt (31) is axially parallel to the axis of rotation (23-23) of the toothed segment (19) is arranged that the axis of rotation (ll-ll) of the rack (working piston l6) between the axis of rotation (23-23) of the tooth segment (4φ) and the axis (32-32) of the pressure pin (31) lies.

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