用于将齿条按压到小齿轮上的设备

技术领域

本发明涉及一种用于将齿条按压到小齿轮上的设备，该设备具有：压件，其中压件可被布置成在壳体内并且沿中心纵向轴线的轴向方向可移位；在相对于中心纵向轴线的轴向方向上可被固定在壳体上的支承元件；在轴向方向上作用的预紧元件，其中借助布置在支承元件与压件之间的预紧元件，压件沿相对于中心纵向轴线的轴向方向并且背离支承元件指向地被施加预紧力。

背景技术

这样的设备是从DE 10 2010 029 603 A1已知的。这样的设备由多个零件或元件构成，这些零件或元件在使用锁紧销的情况下可被预装配成装配单元。该装配单元随后可以被装配到壳体中。壳体可以被设计为独立的元件或者被设计为传动装置壳体的、尤其方向盘壳体的一体式或一件式组成部分。为了补偿公差、尤其补偿游隙和/或磨损，已知的设备具有相对于彼此可旋转的两个调节盘以及弹簧盘作为单独的元件或构件。用多个单独的元件来形成该设备可能会导致制造成本提高。

发明内容

本发明所基于的目的是，改进一种开篇所述类型的设备，从而使得能够降低制造成本和/或实现较为紧凑的结构方式。尤其应提供替代性的实施方式。

本发明所基于的目的通过根据实施方案1所述的设备来实现。本发明的优选的改进方案在从属实施方案中并且在随后的描述中给出。

相应地，本发明涉及一种用于将齿条按压到小齿轮上的设备。该设备尤其被设计成用于方向盘和/或转向装置。该设备优选被设计为方向盘和/或转向装置。方向盘和/或转向装置可以被设计用于车辆中或被布置在车辆中。尤其，该设备和/或方向盘和/或转向装置具有齿条和小齿轮。该小齿轮可以被设计为小型齿轮或小齿轮轴，优选地被设计为蜗杆轴。该小齿轮尤其与能够由发动机驱动的齿轮或蜗轮处于接合。

设备具有压件，其中压件可被布置成或被布置成在壳体内沿中心纵向轴线的轴向方向可移位。设备尤其具有壳体。壳体具有或构成壳体内部空间。壳体内部空间可以被实现为凹部和/或孔。壳体内部空间尤其被设计为空心柱体形的。优选地，压件在壳体内沿中心纵向轴线的轴向方向可移位地被引导。壳体内部空间和/或压件可以具有或限定中心纵向轴线。壳体内部空间的中心纵向轴线可以与压件的中心纵向轴线相重合。尤其，压件沿该压件的中心纵向轴线的轴向方向、优选沿着锁紧销可移位地被引导。

设备具有支承元件。支承元件在相对于中心纵向轴线的轴向方向上可被固定或被固定在壳体上。支承元件可以被设计为用于壳体内部空间的盖和/或罩和/或用于封闭壳体内部空间。支承元件可以具有用于拧入和/或固定在壳体内部空间的开口中的螺纹、尤其外螺纹。为此，该开口和/或壳体内部空间可以具有与该外螺纹相对应地设计的内螺纹。

此外，该设备具有在轴向方向上作用的预紧元件。该预紧元件可以被设计为弹簧，尤其压力弹簧和/或螺旋弹簧。借助于布置在支承元件与压件之间的预紧元件，压件沿相对于(尤其壳体内部空间和/或压件的)中心纵向轴线的轴向方向且背离支承元件指向地被施加预紧力。由此可以借助于压件将齿条压到小齿轮上。

设备具有滑动元件。在此，该滑动元件被布置在压件的背离预紧元件的一侧以贴靠齿条。在工作过程中，齿条可以借助于小齿轮沿齿条的纵向方向移位，从而使车轮转向。在此，齿条沿着滑动元件滑动并且同时被压到小齿轮上。优选地，滑动元件具有圆弧段状的或大体上圆弧段状的截面。该截面被设计成用于贴靠齿条。

滑动元件被设计成用于通过沿(尤其壳体内部空间和/或压件的)中心纵向轴线的轴向方向的弹簧功能来补偿公差。

在此有利的是，根据本发明的滑动元件实现了双重功能。一方面，滑动元件被设计成用于贴靠齿条并且用于使齿条沿滑动元件尽可能低摩擦地和/或低磨损地滑动。另一方面，滑动元件实现了沿中心纵向轴线的轴向方向的弹簧功能。由此能够借助于滑动元件至少部分地补偿公差，尤其游隙和/或磨损。尤其由此能够省去作为额外的且独立的构件的弹簧盘，因为滑动元件已经承担了其功能。由此，用于制造该设备所需的零件更少，从而能够降低制造成本和/或能够实现较紧凑的结构方式。

优选地，借助于滑动元件的弹簧功能能够补偿齿条的齿部上和/或小齿轮上的不平整、齿条和/或小齿轮的不平整或其他公差。

根据改进方案，为了实现弹簧功能，滑动元件具有弹簧轮廓。在已装配状态下，尤其在方向盘中和/或在具有齿条的转向装置中，滑动元件由于该弹簧轮廓而在压件与齿条之间、在中心纵向轴线的轴向方向上受到预紧力。弹簧功能和/或弹簧轮廓可以实现在中心纵向轴线的轴向方向上补偿公差。优选地，滑动元件在至少一个区段中或者在多个区段中具有弹簧轮廓。

根据改进方案，弹簧轮廓在滑动元件的朝向压件的内侧和/或朝向齿条的外侧具有至少一个凹形区段和/或至少一个凸形区段。在此，各个凹形区段和凸形区段可以一起构成弹簧轮廓和/或弹簧轮廓的至少一个区域或区段。尤其，弹簧轮廓在滑动元件的外侧具有至少一个凸形区段或两个凸形区段。优选地，弹簧轮廓在滑动元件的内侧具有至少一个凹形区段或两个凹形区段。在已装配状态下，该至少一个凸形区段可以朝该至少一个凹形区段的方向弹性地变形。由此沿中心纵向轴线的轴向方向产生预紧力。优选地，由于各个凸形区段的形成而相应地构成凹形区段。因此，凸形区段和凹形区段的组合可以形成弹簧轮廓或弹簧轮廓的区域或区段。

根据另一个实施方式，弹簧轮廓具有多个槽状凹陷部或两个槽状凹陷部。尤其，该至少一个凹形区段被设计为槽状凹陷部或者这两个凹形区段被设计为两个槽状凹陷部。这些槽状凹陷部可以沿齿条的轴向方向、尤其平行于齿条的纵向延伸方向延伸。该至少一个槽状凹陷部或者这两个槽状凹陷部可以相对于(尤其壳体内部空间和/或压件的)中心纵向轴线被布置在预先给定的角度范围内。优选地，各个槽状凹陷部相对于中心纵向轴线且从齿条的中心点出发被布置在+20°至+45°、尤其+25°至+35°的第一角度范围内以及-20°至-45°、尤其-25°至-35°的第二角度范围内。

弹簧轮廓可以具有多个脊状隆起部或两个脊状隆起部。尤其，该至少一个凸形区段被设计为脊状隆起部或者这两个凸形区段被设计为两个脊状隆起部。这些脊状隆起部可以沿齿条的轴向方向、尤其平行于齿条的纵向延伸方向延伸。优选地，由于各个脊状隆起部的而相应地构成槽状凹陷部。脊状隆起部可以相对于(尤其壳体内部空间和/或压件的)中心纵向轴线被布置在预先给定的角度范围内。尤其，各个脊状隆起部相对于中心纵向轴线且从齿条的中心点出发被布置在+20°至+45°、尤其+25°至+35°的第一角度范围内以及-20°至-45°、尤其-25°至-35°的第二角度范围内。

根据另一个实施方式，滑动元件被设计成多层的，尤其3层的。在此，滑动元件的多个材料层被布置成相对于齿条的纵向轴线和/或齿条的中心纵向轴线径向地彼此重叠。优选地，滑动元件是由弹簧钢制成的，或者滑动元件具有弹簧钢，优选作为材料层。使用弹簧钢可以以简单且成本有效的方式实现滑动元件的弹簧功能。

尤其朝向压件的材料层是由弹簧钢制成的。因此，弹簧钢可以(尤其通过弹簧轮廓)支撑在压件上。朝向齿条的材料层可以由塑料制成。优选地，塑料由摩擦特别低的材料、例如PTFE形成。在由弹簧钢制成的材料层与由塑料制成的材料层之间可以布置有由青铜制成的材料层。

根据另一个实施方式，该设备具有调节装置。该调节装置具有布置在支承元件与压件之间的调节盘。在此，调节盘借助于扭转弹簧围绕中心纵向轴线被预紧和/或可旋转地被支承。调节盘具有带有至少一个斜面的第一接触面，该第一接触面贴靠带有至少一个斜面的第二接触面，其中第二接触面被设计为压件或支承元件的一件式组成部分。因此，不同于已知的解决方案，可以省去使用第二调节盘作为单独的构件。替代于此，根据该实施方式仅使用唯一的调节盘。因为第二接触面被设计为压件或支承元件的一件式组成部分，因此可以进一步减少用于形成该设备的单独构件的数量。减少了用于装配该设备的制造成本。这可以实现还更加紧凑的结构方式。

优选地，压件在背离齿条的一侧具有第二接触面。在此，调节盘的背离第二接触面的一侧贴靠支承元件。因此，调节盘在轴向方向上支撑在支承元件上。

替代性地，支承元件在朝向压件的一侧具有第二接触面。在此，调节盘的背离支承元件的一侧贴靠压件。因此，调节盘在此在轴向方向上支撑在压件上。

附图说明

下面将借助附图来详细阐述本发明。在此，相同的附图标记涉及相同、相似或功能相同的构件或元件。在附图中：

图1示出根据本发明的第一设备的立体侧视图；

图2示出根据图1的根据本发明的第一设备的零件的分解图，

图3示出根据图1的根据本发明的第一设备的截面侧视图；

图4a示出处于未装配状态的、用于根据图1的根据本发明的第一设备的滑动元件的截面侧视图；

图4b示出来源于根据图4a的、处于未装配状态的滑动元件的截面侧视图的局部；

图5a示出处于已装配状态的、用于根据图1的根据本发明的第一设备的滑动元件的截面侧视图；

图5b示出来源于根据图5a的、处于已装配状态的滑动元件的截面侧视图的局部；

图6示出用于根据图1的根据本发明的第一设备的压件的立体侧视图；

图7示出用于根据图1的根据本发明的第一设备的调节盘的立体侧视图；

图8a示出根据本发明的另外的设备的零件的分解图；以及

图8b示出用于根据图8a的根据本发明的另外的设备的支承元件的立体侧视图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的第一设备1的立体侧视图。设备1被设计成用于将在此未详细展示的齿条按压到小齿轮上。为此，设备1具有压件2。压件2具有用于部分地接纳齿条的凹部3。在凹部3中布置有滑动元件4。

在该实施例中，压件2具有柱形的外表面5，其中在外表面5上形成有两个环绕的凹槽6、7。在凹槽6、7中分别布置有密封件8。在该实施例中，密封件8相应地被设计为O形环。

设备1还具有支承元件9。支承元件9被布置在背离凹部3的一侧。支承元件9具有螺纹10，该螺纹在此被实现为外螺纹。

在该实施例中，设备1具有锁紧销11。锁紧销11穿过支承元件9延伸直至压件2中。借助于锁紧销11，设备1被预装配为装配单元。该装配单元随后可以被装配或拧入到在此未详细展示的壳体中。设备1具有中心纵向轴线12。中心纵向轴线12还可以被理解为压件2的中心纵向轴线12。

图2示出根据图1的根据本发明的第一设备1的零件的分解图。可以看到，设备1具有预紧元件13。在该实施例中，预紧元件13被设计为压力弹簧或螺旋弹簧。在根据图1的已装配状态下，预紧元件13被布置在支承元件9与压件2之间。

此外，设备1具有调节盘14和扭转弹簧15。调节盘14具有第一接触面16。第一接触面16朝向第二接触面17并且与其在根据图1的已装配状态下共同作用。在该实施例中，第二接触面17被设计为压件2的一件式组成部分。

在该实施例中，设备1具有插入件18。插入件18在根据图1的已装配状态下布置在支承元件9上，其中锁紧销11被引导穿过插入件18。

图3示出根据图1的根据本发明的第一设备的截面侧视图。在此，设备1被布置在壳体19中。在该实施例中，壳体19是方向盘的或转向装置的组成部分。壳体19可以是设备1的组成部分。壳体19具有壳体内部空间20。在该实施例中，壳体内部空间20被设计为空心柱体形的。支承元件9在相对于中心纵向轴线12的轴向方向上被固定在壳体19上并且被固定在壳体内部空间20内。在此，中心纵向轴线12还可以被理解为壳体内部空间20的中心纵向轴线12。在该实施例中，支承元件9构成一种用于壳体内部空间20的盖、罩或封闭件。

压件2是在壳体19内沿壳体内部空间20或压件2的中心纵向轴线12的轴向方向可移位地布置或被引导的。预紧元件13在中心纵向轴线12的轴向方向上被预紧。在此，借助于布置在支承元件9与压件2之间的预紧元件13，压件2沿相对于中心纵向轴线12的轴向方向并且背离支承元件9指向地被施加预紧力。因此，压件2以及布置在压件2与齿条21之间的滑动元件4被压到齿条21上。由此，齿条21被同时压到小齿轮22上。齿条21和小齿轮22在此仅示意性地展示。齿条21和小齿轮22可以是设备1的组成部分。在该实施例中，小齿轮22被实现为小齿轮轴。小齿轮22可以与在此未详细展示的齿轮或蜗轮处于接合，其中这样的齿轮或蜗轮能够由发动机驱动或由发动机驱动。因此，齿条21能够借助于可被驱动的小齿轮22沿齿条21的纵向方向移动。

在该实施例中，调节盘14的背离第二接触面17的一侧贴靠支承元件9。扭转弹簧15被布置在调节盘14与压件2之间。借助于扭转弹簧15，调节盘14在围绕中心纵向轴线12的方向上被预紧。调节盘14的基于扭转弹簧15和这两个接触面16、17的共同作用的旋转可以实现对压件2的调节或者对磨损和/或公差的补偿。由此实现调节装置。

图4a示出处于未装配状态的、用于根据图1的根据本发明的第一设备1的滑动元件4的截面侧视图。齿条21仅示意性地示出。滑动元件4具有大体上呈圆弧段状的截面。该截面被设计成用于大体上形状配合地贴靠齿条21。为了实现弹簧功能，滑动元件4具有弹簧轮廓。在此该弹簧轮廓被设计成使得在已装配状态下滑动元件4在此处未详细展示的压件2与齿条21之间、在中心纵向轴线12的轴向方向上受到预紧力。

在该实施例中，滑动元件4的弹簧轮廓分别借助于两个凹形区段23、24以及两个凸形区段25、26形成。在此，凹形区段23与凸形区段25构成用于形成弹簧轮廓的第一共用区段。凹形区段24与凸形区段26一起构成弹簧轮廓的另外的区段。凹形区段23、24形成于滑动元件4的内侧27。在已装配状态下，内侧27贴靠压件2。在该实施例中，凸形区段25、26形成于滑动元件4的外侧28。在已装配状态下，外侧28贴靠齿条21。借助于下文描述的图4b，借助局部A并且示例性地在凹形区段23和凸形区段25处详细地描述滑动元件4及其弹簧轮廓的结构。

图4b示出来源于根据图4a的、处于未装配状态的滑动元件4的截面侧视图的局部A。在该实施例中，凹形区段23被设计为在已装配状态下沿齿条21的轴向方向或平行于其纵向方向延伸的槽状凹陷部。在该实施例中，凸形区段25被设计为脊状隆起部，该脊状隆起部同样沿轴向方向或平行于齿条21的纵向方向延伸。凹形区段23和凸形区段25例如可以基于滑动元件4的变形而形成。

在该实施例中，(一方面)凹形区段23与凸形区段25以及(另一方面)凹形区段24与凸形区段26相对于中心纵向轴线12且从齿条21的中心点36出发被布置在预先给定的角度范围内。在此，凹形区段23与凸形区段25相对于中心纵向轴线12被布置在大约+25°至+40°的角度范围内。凹形区段24与凸形区段26相对于中心纵向轴线12被布置在大约-25°至-40°的角度范围内。

此外在此示意性地示出，滑动元件4被设计成多层的，即在该实施例中被设计成3层的。在此，在该实施例中，第一材料层29是由弹簧钢制成的。在已装配状态下，第一材料层29贴靠压件2。在该实施例中，第二材料层30(同时构成中间层)是由青铜制成的。在该实施例中，第三材料层31是由低摩擦的塑料制成的。在已装配状态下，第三材料层31贴靠齿条21。因此，第二材料层30布置在第一材料层29与第三材料层31之间。通过设置由弹簧钢制成的材料层29可以以简单且成本有效的方式实现弹簧功能或弹簧轮廓。

图5a示出处于已装配状态的、用于根据图1的根据本发明的第一设备1的滑动元件4的截面侧视图。为了更清楚起见，没有示出根据图1至图3的设备1的所有组成部分。在此处示出的已装配状态下，齿条21借助于设备1或压件2被按压到在此未详细展示的、根据图3的小齿轮22上。下面借助图5b详细地阐述局部B。

图5b示出来源于根据图5a的、处于已装配状态的滑动元件4的截面侧视图的局部B。在已装配状态下，由凹形区段23和凸形区段25构成的弹簧轮廓的区段弹性地变形，由此使得滑动元件4在压件2与齿条21之间、在相对于中心纵向轴线12的轴向方向上受到预紧力。

关于凹形区段23和凸形区段25的上述实施方式对应地也适用于凹形区段24和凸形区段26。

图6示出用于根据图1的根据本发明的第一设备的压件2的立体侧视图。可以很好地看到，在该实施例中，压件2具有与压件2一件式地形成的第二接触面17。第二接触面17具有多个斜面32。在该实施例中，第二接触面17共有三个斜面32。替代性地，可以仅实现两个斜面32或多于三个斜面32。斜面32相应地被设计为呈圆环段状。在此，所有斜面32在围绕中心纵向轴线12的相同的旋转方向上各自具有相等的斜率。

图7示出用于根据图1的根据本发明的第一设备的调节盘14的立体侧视图。可以很好地看到调节盘14的第一接触面16。第一接触面16同样与根据图6的第二接触面17相对应地具有多个斜面33。由于调节盘14的斜面33是与第二接触面17的斜面32相对应地设计的，因此在该实施例中调节盘14共有三个斜面33。斜面33同样被设计为呈圆环段状，并且在围绕在此未详细展示的中心纵向轴线12的相同的旋转方向上具有对应相等的斜率。

调节盘14具有用于使在此未详细展示的锁紧销11形状配合地穿过的贯通开口34。

图8a示出根据本发明的另外的设备35的零件的分解图。相同的特征具有与上文相同的附图标记。就此而言，为了避免重复也参考上述描述。

在此展示的设备35的结构和工作方式大体上与设备1相对应。因此，设备35同样具有滑动元件4，该滑动元件提供在中心纵向轴线12的轴向方向上的弹簧功能。

不同于设备1，在设备35中，不是压件2具有第二接触面17，而是支承元件9具有第二接触面17。在此，第二接触面17形成于支承元件9的朝向压件2的一侧。因此，在此处未详细展示的已装配状态下，调节盘14的背离支承元件9的一侧贴靠压件2。调节盘14的第一接触面16朝向第二接触面17，其中在已装配状态下这两个接触面16、17彼此贴靠。

图8b示出用于根据图8a的根据本发明的另外的设备35的支承元件9的立体侧视图。可以很好地看到，在该实施例中支承元件9具有带有斜面32的第二接触面17。斜面32相应地再次被设计为呈圆环段状，其中所有斜面32在围绕中心纵向轴线12的相同的旋转方向上具有对应相等的斜率。

附图标记清单

1设备

2压件

3凹部

4滑动元件

5外表面

6凹槽

7凹槽

8密封件

9支承元件

10 螺纹

11 锁紧销

12 中心纵向轴线

13 预紧元件

14 调节盘

15 扭转弹簧

16 第一接触面

17 第二接触面

18 插入件

19 壳体

20 壳体内部空间

21 齿条

22 小齿轮

23 凹形区段

24 凹形区段

25 凸形区段

26 凸形区段

27 内侧

28 外侧

29 材料层

30 材料层

31 材料层

32 斜面

33 斜面

34 贯通开口

35 设备

36 中心点

A局部

B局部