DE102011004715A1

DE102011004715A1 - Integrated auxiliary frame e.g. extruded aluminum profile, for motor car, has bearing resiliently mounted in axial direction of axially movable rack gear, and drive pinion rotatably mounted and engaged with tooth of rack gear

Info

Publication number: DE102011004715A1
Application number: DE102011004715A
Authority: DE
Inventors: Michael Johannes Frantzen; Friedrich Wolf-Monheim
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-08-30
Also published as: CN102649444B; CN102649444A

Abstract

The frame (1) has a bearing (4) connected with the frame, and another bearing (5) connected with an axially movable rack gear (3). A drive pinion (6) is rotatably mounted and engaged with a tooth of the rack gear. The former bearing is resiliently mounted in rubber bearing retainers (7, 8), in an axial direction of the rack gear. The drive pinion is connected to steering shafts (11, 13) by a steering wheel (14) in a torque-proof manner. The bearing retainers are integrally formed with the frame. The former bearing comprises a steering gear housing.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen integrierten Hilfsrahmen für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to an integrated subframe for vehicles, in particular motor vehicles, according to the preamble of claim 1.

Die Leichtbauweise von Fahrzeugen nimmt in der Automobilindustrie zunehmend an Bedeutung zu. Insbesondere im Fahrwerksbereich kann eine Massenreduktion der einzelnen Komponenten und Bauteile jedoch nicht nur zu einer Verringerung des Fahrzeuggesamtgewichts führen, sondern kann sich ebenfalls auf das Fahrverhalten und den Fahrkomfort des Fahrzeugs auswirken, da die Steifigkeit der Komponenten abnehmen kann. In diesem Zusammenhang kann eine Integration benachbarter Bauteile zu einem einzigen Bauteil eine Möglichkeit sein, das Gewicht eines bestimmten Fahrzeugsystems zu verringern, ohne jedoch die Systemfunktionalität bezüglich der strukturellen Steifigkeit und der Schwingungscharakteristik zu beeinflussen.The lightweight construction of vehicles is becoming increasingly important in the automotive industry. However, especially in the chassis area, a mass reduction of the individual components and components can not only lead to a reduction of the total vehicle weight, but can also have an effect on the driving behavior and driving comfort of the vehicle, since the rigidity of the components may decrease. In this regard, integrating adjacent components into a single component may be a way to reduce the weight of a particular vehicle system without, however, affecting system functionality in terms of structural stiffness and vibration characteristics.

Ein Beispiel für diesen Ansatz ist die Integration des Hilfsrahmens und des Lenksystems. In diesem Fall werden das Lenkgetriebegehäuse und der Hilfsrahmen in einem. Bauteil integriert. Bei einer herkömmlichen Fahrzeugarchitektur mit Vorderradantrieb und quer liegendem Motor ist das Lenkgetriebe aus Platzgründen gewöhnlich in Fahrzeuglängsrichtung gesehen hinter dem Radmittelpunkt angeordnet. Um nun bestimmte, gewünschte elastokinematische Eigenschaften der Radaufhängung zu erreichen, insbesondere einen angemessenen Elastizitätsgrad der Lenkung an der Vorderradaufhängung in seitlicher Richtung, wird typischerweise die seitliche Steifigkeit eines unteren Lenkerarms der Radaufhängung relativ hoch ausgelegt und das Lenksystem bzw. das Lenkgetriebegehäuse an dem Hilfsrahmen mittels Schwingungsisolatoren aus Gummi, die eine relativ geringe Steifigkeit aufweisen, befestigt. Durch die Integration des Hilfsrahmens und des Lenkgetriebegehäuses in ein einziges Bauteil entfällt jedoch die Möglichkeit zur Isolierung des Lenksystems gegenüber dem Hilfsrahmen.An example of this approach is the integration of the subframe and the steering system. In this case, the steering gear housing and the subframe in a. Component integrated. In a conventional vehicle architecture with front-wheel drive and transverse engine, the steering gear is usually arranged in the vehicle longitudinal direction behind the wheel center for reasons of space. In order now to achieve certain desired elasto-kinematical characteristics of the suspension, in particular a reasonable degree of elasticity of the steering on the front suspension in the lateral direction, typically the lateral stiffness of a lower arm of the suspension is designed relatively high and the steering system or the steering gear housing to the subframe by means of vibration isolators made of rubber, which have a relatively low rigidity attached. However, the integration of the subframe and the steering gear housing into a single component eliminates the possibility of isolating the steering system from the subframe.

Ein Hilfsrahmen mit einem Lenkgehäuse ist beispielsweise in der EP 1 504 983 B1 offenbart, wobei der Hilfsrahmen einstückig mit dem Lenkgehäuse ausgebildet ist.A subframe with a steering housing, for example, in the EP 1 504 983 B1 discloses, wherein the subframe is formed integrally with the steering housing.

Der Hilfsrahmen ist ferner als stranggepreßtes Aluminiumprofil als rechteckiger Hohlkörper mit Kammern ausgebildet. Die Kammern sind stirnseitig geöffnet, wobei jeweils benachbarte Kammern mittels eines Steges getrennt sind. An einer Breitseitenwandung weist das Aluminiumprofil eine geschlossene Erhebung mit einem im Wesentlichen zylindrischen Kanal auf, die zusammen das Lenkgehäuse ausbilden.The subframe is also designed as an extruded aluminum profile as a rectangular hollow body with chambers. The chambers are open at the front, wherein each adjacent chambers are separated by a web. On a broad side wall, the aluminum profile has a closed elevation with a substantially cylindrical channel, which together form the steering housing.

Vor diesem Hintergrund hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, einen integrierten Hilfsrahmen für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einer Lenkgetriebeeinheit zu schaffen, der leicht und kompakt ist und darüber hinaus die für ein sicheres Fahrverhalten sowie für einen gewünschten Fahrkomfort des Fahrzeugs erforderlichen elastokinematischen. Eigenschaften einer lenkbaren Radaufhängung bzw. einer lenkbaren Vorderradaufhängung bereitstellt.Against this background, the present invention has the object to provide an integrated subframe for vehicles, especially motor vehicles, with a steering gear unit that is light and compact and beyond the required for a safe ride and for a desired ride comfort of the vehicle elastokinematic. Characteristics of a steerable wheel suspension or steerable front suspension.

Diese Aufgabe wird durch einen Hilfsrahmen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.This object is achieved by a subframe with the features of claim 1. Further, particularly advantageous embodiments of the invention disclose the dependent claims.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.It should be noted that the features listed individually in the claims can be combined with each other in any technically meaningful manner and show further embodiments of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures.

Gemäß der Erfindung wird ein integrierter Hilfsrahmen für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Lenkgetriebeeinheit vorgeschlagen, bei dem die Lenkgetriebeeinheit eine in einem ersten Lager und wenigstens einem weiteren Lager, die jeweils mit dem Hilfsrahmen verbunden sind, axial verschiebbar gelagerte Zahnstange und ein zusätzlich in dem ersten Lager drehbar gelagertes, mit einer Verzahnung der Zahnstange in Eingriff stehendes Antriebsritzel umfaßt. Das erste Lager ist erfindungsgemäß in axialer Richtung der Zahnstange elastisch gelagert.According to the invention, an integrated subframe for vehicles, especially for motor vehicles, proposed with a steering gear unit, wherein the steering gear unit in a first bearing and at least one other bearing, which are respectively connected to the subframe, axially displaceably mounted rack and an additional in the first bearing rotatably mounted, with a toothing of the rack engaging drive pinion comprises. The first bearing according to the invention is elastically mounted in the axial direction of the rack.

Die axialen Enden der Zahnstange sind in an sich bekannter Weise, beispielsweise über Spurstangen, mit den lenkbaren Fahrzeugrädern verbunden, um durch die mittels des Antriebsritzels bewirkte axiale Verschiebung der Zahnstange ein Verschwenken der Fahrzeugräder und somit ein Lenken des Fahrzeugs zu erreichen.The axial ends of the rack are connected in a conventional manner, for example via tie rods, with the steerable vehicle wheels to achieve by the means of the drive pinion axial displacement of the rack pivoting of the vehicle wheels and thus steering the vehicle.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene elastische Lagerung des ersten Lagers in axialer Richtung der Zahnstange ist eine für ein sicheres Fahrverhalten sowie für einen gewünschten Fahrkomfort des Fahrzeugs elastokinematische Auslegung der Lenkung, insbesondere die Bereitstellung einer gewünschten Querelastizität der Lenkgetriebeeinheit, am Hilfsrahmen selbst möglich. Das zusätzliche Vorsehen dieser Querelastizität an andere Stelle, zum Beispiel an einer Radaufhängung oder einem Radträger, kann entfallen, trotz des integrierten Aufbaus von Hilfsrahmen und Lenkgetriebeeinheit.By inventively provided elastic mounting of the first bearing in the axial direction of the rack is a for a safe ride and for a desired ride comfort of the vehicle elastokinematische interpretation of the steering, in particular the provision of a desired transverse elasticity of the steering gear unit, on the subframe itself possible. The additional provision of this transverse elasticity elsewhere, for example on a wheel suspension or a wheel carrier, can be omitted, despite the integrated structure of subframe and steering gear unit.

Der Begriff „integriert” ist im Sinne der vorliegenden Erfindung derart zu verstehen, dass wenigstens ein Teil der Lenkgetriebeeinheit mit dem Hilfsrahmen in einer integrierten, das heißt zum Beispiel einstückigen Bauweise ausgebildet ist. Auf diese Weise läßt sich der erfindungsgemäße Hilfsrahmen mit der Lenkgetriebeeinheit sowohl kompakter bauen als auch Gewicht einsparen.The term "integrated" is to be understood in the sense of the present invention such that at least a part of the steering gear unit with the subframe in an integrated, that is, for example, one-piece construction is formed. In this way, the subframe according to the invention with the steering gear unit can be both compact build and save weight.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Hilfsrahmen eine Lageraufnahme für das erste Lager auf, die einstückig mit dem Hilfsrahmen ausgebildet ist. Ferner kann auch das weitere Lager, in dem die Zahnstange axial verschiebbar gelagert ist, mit dem Hilfsrahmen einstückig ausgebildet sein. Auf diese Weise wird ein hoher Integrationsgrad von Hilfsrahmen und Lenkgetriebeeinheit erreicht, ohne auf die gewünschten elastokinematischen Eigenschaften der Lenkgetriebeeinheit verzichten zu müssen bzw. diese an anderer Stelle, zum Beispiel an einer Radaufhängung des Fahrzeugrads, anderweitig bereitstellen zu müssen.In an advantageous embodiment of the invention, the subframe has a bearing receptacle for the first bearing, which is formed integrally with the subframe. Furthermore, the further bearing, in which the toothed rack is mounted so as to be axially displaceable, may also be integrally formed with the subframe. In this way, a high degree of integration of the subframe and steering gear unit is achieved without having to forego the desired elastokinematischen properties of the steering gear unit or these elsewhere, for example, to provide a suspension of the vehicle wheel, otherwise.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht wenigstens ein in der Lageraufnahme des ersten Lagers aufgenommenes Gummielement, beispielsweise eine Gummi- bzw. Gummimetallbuchse vor, in dem das erste Lager in axialer Richtung der Zahnstange elastisch gelagert ist. Der Begriff „Gummi” ist im Sinne der vorliegenden Erfindung weit auszulegen und umfaßt alle für die elastische Lagerung des ersten Lagers verwendbaren elastischen Lagerelemente, zum Beispiel Kunststoff- oder Kautschukelemente, die elastische bzw. gummielastische Eigenschaften aufweisen, wie sie von den an sich im Fahrzeugbau bekannten Gummi- bzw. Gummimetallbuchsen bekannt sind.An advantageous embodiment of the invention provides at least one received in the bearing receptacle of the first bearing rubber element, for example, a rubber or rubber-metal bush in which the first bearing is mounted elastically in the axial direction of the rack. The term "rubber" is to be interpreted in the context of the present invention, and includes all usable for the elastic mounting of the first bearing elastic bearing elements, for example plastic or rubber elements having elastic or rubber-elastic properties, as they are in the vehicle itself known rubber or rubber-metal bushings are known.

Durch die geeignete Wahl des Gummielements hinsichtlich seiner elastischen Eigenschaften insbesondere in axialer Richtung ist eine einfache Festlegung des elastokinematischen Verhaltens der Lenkgetriebeeinheit, insbesondere der Querelastizität der Lenkung, zu erreichen.Due to the suitable choice of the rubber element with regard to its elastic properties, in particular in the axial direction, a simple determination of the elastokinematic behavior of the steering gear unit, in particular the transverse elasticity of the steering, can be achieved.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfaßt das erste Lager ein Lenkgetriebegehäuse. Das Lenkgetriebegehäuse stellt somit sowohl die drehbare Lagerung des Antriebsritzels als auch die axial verschiebbare Lagerung der Zahnstange bereit. Ferner kann in dem Lenkgetriebegehäuse eine Vorspanneinrichtung vorgesehen sein, mit der die Zahnstange und das Antriebsritzel gegeneinander vorspannbar sind, um einer Separationsneigung zwischen Antriebsritzel und Zahnstange aufgrund der zwischen dem Antriebsritzel und der Verzahnung der Zahnstange wirkenden Radialkräfte entgegenzuwirken. Wie bereits erläutert, ist das erste Lager an dem Hilfsrahmen bzw. in der mit dem Hilfsrahmen verbundenen Lageraufnahme in Richtung der Zahnstange axial verschiebbar gelagert. Somit ist bei dem vorliegenden Fall das Lenkgetriebegehäuse in Richtung der Zahnstange axial verschiebbar gelagert, wodurch die gewünschte Querelastizität der Lenkgetriebeeinheit erzielbar ist.In a further advantageous embodiment of the invention, the first bearing comprises a steering gear housing. The steering gear housing thus provides both the rotatable mounting of the drive pinion and the axially displaceable mounting of the rack. Further, in the steering gear housing, a biasing means may be provided, with which the rack and the drive pinion are biased against each other to counteract a separation tendency between the drive pinion and rack due to acting between the drive pinion and the teeth of the rack radial forces. As already explained, the first bearing is mounted so as to be axially displaceable in the direction of the toothed rack on the subframe or in the bearing receptacle connected to the subframe. Thus, in the present case, the steering gear housing is mounted axially displaceable in the direction of the rack, whereby the desired transverse elasticity of the steering gear unit can be achieved.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Hilfsrahmen wenigstens ein Befestigungsmittel zur Verbindung des Hilfsrahmens mit einem Fahrzeugaufbau auf. Das bzw. die Befestigungsmittel können erfindungsgemäß sowohl eine starre als auch eine elastische Verbindung mit dem Hilfsrahmen ermöglichen. Ebenso können bei Vorhandensein mehrerer Befestigungsmittel diese sowohl gemischt starr als auch elastisch ausgelegt sein. In dem Fall einer elastischen Anbindung des Hilfsrahmens an dem Fahrzeugaufbau sind die Befestigungsmittel als elastische Lager, zum Beispiel Gummi- bzw. Gummimetalllager, ausgebildet. Somit ist zusätzlich zur elastischen Lagerung der Lenkgetriebeeinheit am Hilfsrahmen ebenso eine elastische Lagerung des gesamten Hilfsrahmens am Fahrzeugaufbau möglich, die somit weitere Gestaltungsmöglichkeiten hinsichtlich der elastokinematischen Auslegung der Lenkung bietet.According to a further advantageous embodiment of the invention, the subframe has at least one fastening means for connecting the subframe to a vehicle body. The fastener or the invention can allow both a rigid and an elastic connection with the subframe according to the invention. Likewise, in the presence of a plurality of fastening means, these may be designed to be both mixed rigid and elastic. In the case of an elastic connection of the subframe to the vehicle body, the fastening means are designed as elastic bearings, for example rubber or rubber-metal bearings. Thus, in addition to the elastic mounting of the steering gear unit on the subframe as well as an elastic mounting of the entire subframe on the vehicle body is possible, which thus provides further design options in terms of elastokinematischen interpretation of the steering.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Antriebsritzel über wenigstens eine Lenkwelle mit einem Lenkrad des Fahrzeugs drehfest verbunden ist. Somit ist die Übertragung der von einem Fahrer des Fahrzeugs über das Lenkrad getätigten Lenkeingaben auf das Antriebsritzel der Lenkgetriebeeinheit gewährleistet. Die Verbindung zwischen dem Lenkrad und dem Antriebsritzel kann ebenso über mehrere Lenk- bzw. Zwischenwellen hergestellt sein. Vorteilhafterweise sind die Lenk- bzw. Zwischenwellen untereinander sowie die Lenkwelle und das Antriebsritzel über jeweils ein Kreuzgelenk oder Kardangelenk miteinander verbunden. Somit können die Lenk- bzw. Zwischenwellen sowie das Antriebsritzel in einer axial nicht fluchtenden Weise zueinander angeordnet sein. Insbesondere ist durch die Anbindung des Antriebsritzels an die Lenkwelle mittels eines Kreuz- bzw. Kardangelenks die axiale Verschiebungsbewegung des das Antriebsritzel lagernden ersten Lagers ausgleichbar.A further advantageous embodiment of the invention provides that the drive pinion is rotatably connected via at least one steering shaft with a steering wheel of the vehicle. Thus, the transmission of the steering inputs made by a driver of the vehicle via the steering wheel to the drive pinion of the steering gear unit is ensured. The connection between the steering wheel and the drive pinion can also be made via a plurality of steering or intermediate shafts. Advantageously, the steering or intermediate shafts are interconnected with each other and the steering shaft and the drive pinion via a respective universal joint or universal joint. Thus, the steering or intermediate shafts and the drive pinion can be arranged in an axially non-aligned manner to each other. In particular, by the connection of the drive pinion to the steering shaft by means of a universal joint or cardan, the axial displacement movement of the drive pinion bearing first bearing compensated.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:Further advantageous embodiments of the invention are disclosed in the subclaims and the following description of the figures. Show it:

1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen, integrierten Hilfsrahmens mit einer Lenkgetriebeeinheit mit zwei Lagerstellen, und 1 a schematic view of an integrated subframe according to the invention with a steering gear unit with two bearings, and

2 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen, integrierten Hilfsrahmens mit einer Lenkgetriebeeinheit mit komplett integriertem Lenkgetriebegehäuse. 2 a schematic view of an integrated subframe according to the invention with a steering gear unit with completely integrated steering gear housing.

1 stellt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen, integrierten Hilfsrahmens 1 mit einer Lenkgetriebeeinheit 2 dar. Eine Zahnstange 3 der Lenkgetriebeeinheit 2 ist in einem ersten Lager 4 und einem weiteren Lager 5 axial verschiebbar gelagert. Das erste Lager 4 und das weitere Lager 5 sind mit dem Hilfsrahmen 1 verbunden. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist lediglich ein weiteres Lager 5 dargestellt, es können jedoch auch weitere Lager 5 zur axialen Lagerung der Zahnstange 3 vorhanden sein. 1 FIG. 3 shows a schematic view of an integrated subframe according to the invention. FIG 1 With a steering gear unit 2 a rack 3 the steering gear unit 2 is in a first camp 4 and another camp 5 mounted axially displaceable. The first camp 4 and the other camp 5 are with the subframe 1 connected. At the in 1 shown embodiment is just another camp 5 shown, but it can also be more bearings 5 for axial bearing of the rack 3 to be available.

Das Lager 5 beschränkt die Bewegungsrichtung der Zahnstange 3 lediglich auf die Y-Richtung (axiale Richtung), die durch das Koordinatenkreuz am rechten unteren Rand der 1 festgelegt ist. In X- und Z-Richtung wird eine Bewegung der Zahnstange 3 durch das Lager 5 im Wesentlichen verhindert.The warehouse 5 limits the direction of movement of the rack 3 only on the Y-direction (axial direction), which by the coordinate system at the right lower edge of the 1 is fixed. In the X and Z direction, a movement of the rack 3 through the camp 5 essentially prevented.

Wie 1 weiter zu entnehmen ist, weist die Zahnstange 3 wenigstens im Bereich des ersten Lagers 4 eine Verzahnung auf, in die ein Antriebsritzel 6, das ebenfalls in dem ersten Lager 4 drehbar gelagert ist, eingreift. Somit bewirkt eine Drehung des Antriebsritzels 6 eine Längsverschiebung der Zahnstange 3. Die axialen Enden der Zahnstange 3 sind jeweils beispielsweise über Spurstangen (nicht dargestellt) mit den ebenfalls in 1 nicht dargestellten lenkbaren Fahrzeugrädern des Fahrzeugs, insbesondere mit Lenkhebeln der entsprechenden Radträger, an denen die Fahrzeugräder drehbar angebunden sind, verbunden, so dass die Längsverschiebung der Zahnstange 3 zu einer Verschwenkung bzw. Lenkung der Fahrzeugräder führt.As 1 can be seen further, has the rack 3 at least in the area of the first camp 4 a toothing, in which a drive pinion 6 also in the first camp 4 is rotatably mounted, engages. Thus, a rotation of the drive pinion causes 6 a longitudinal displacement of the rack 3 , The axial ends of the rack 3 are each, for example, via tie rods (not shown) with the also in 1 not shown steerable vehicle wheels of the vehicle, in particular with steering levers of the corresponding wheel, to which the vehicle wheels are rotatably connected, so that the longitudinal displacement of the rack 3 leads to a pivoting or steering of the vehicle wheels.

Das erste Lager 4 ist bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hilfsrahmens in einer Lageraufnahme aufgenommen. Insbesondere ist das erste Lager 4 über ein erstes Gummielement 7 und ein zweites Gummielement 8, beispielsweise Gummi- bzw. Gummimetallbuchsen, die in der Lageraufnahme aufgenommen sind, derart in axialer Richtung der Zahnstange 3 elastisch gelagert, dass das erste Lager 4 in axialer Richtung gegen die elastische Kraft der in der Lageraufnahme gehaltenen Gummielemente 7 und 8 verschiebbar ist. Somit ist eine relative Bewegung des ersten Lagers 4 gegenüber dem Hilfsrahmen 1 in der durch das Koordinatenkreuz am rechten unteren Rand der 1 festgelegten Y-Richtung in gewissen Grenzen möglich, so dass die Lenkgetriebeeinheit 2 mit einer der Wahl der Gummielemente 7 und 8 entsprechenden Querelastizität ausgestattet werden kann.The first camp 4 is at the in 1 illustrated embodiment of the subframe according to the invention received in a bearing receptacle. In particular, the first camp 4 over a first rubber element 7 and a second rubber element 8th For example, rubber or rubber-metal bushes which are accommodated in the bearing receptacle, in the axial direction of the rack 3 elastically stored that the first bearing 4 in the axial direction against the elastic force of the rubber elements held in the bearing receptacle 7 and 8th is displaceable. Thus, a relative movement of the first bearing 4 opposite the subframe 1 in the by the coordinate system at the right lower edge of the 1 determined Y-direction within certain limits possible, so that the steering gear unit 2 with one of the choice of rubber elements 7 and 8th corresponding transverse elasticity can be equipped.

Die Lageraufnahme des ersten Lagers 4 sowie das weitere Lager 5 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in vorteilhafter Weise einstückig mit dem Hilfsrahmen 1 ausgebildet. Hierdurch wird ein besonders kompakter Aufbau des integrierten Hilfsrahmens 1 mit der Lenkgetriebeeinheit 2 erreicht, der zudem noch leichter ist, als wenn die Einzelteile der Lenkgetriebeeinheit 2 in herkömmlicher Weise mit einem Hilfsrahmen verbunden wären.The bearing receiver of the first bearing 4 as well as the further camp 5 are in the embodiment shown advantageously in one piece with the subframe 1 educated. This results in a particularly compact design of the integrated subframe 1 with the steering gear unit 2 achieved, which is also even easier than if the items of the steering gear unit 2 conventionally connected to a subframe.

Die in axialer Richtung der Zahnstange 3 elastische Lagerung des ersten Lagers 4 stellt trotz des integrierten Aufbaus zwischen der Lenkgetriebeeinheit 2 und dem Hilfsrahmen 1 eine Möglichkeit bereit, die Lenkgetriebeeinheit 2 bzw. die Lenkung mit einer gewünschten Querelastizität zu versehen, die für ein sicheres Fahrverhalten des Fahrzeugs und einen gewünschten Fahrkomfort erforderlich ist.The in the axial direction of the rack 3 elastic storage of the first bearing 4 provides despite the integrated construction between the steering gear unit 2 and the subframe 1 a way ready, the steering gear unit 2 or to provide the steering with a desired transverse elasticity, which is required for a safe handling of the vehicle and a desired ride comfort.

Zweckmäßigerweise umfaßt das erste Lager 4 ein Lenkgetriebegehäuse, in dem sowohl die Zahnstange 3 axial verschiebbar sowie das Antriebsritzel 6 drehbar gelagert sind. Vorteilhafter Weise umfaßt ein solches Lenkgetriebegehäuse ferner eine Vorspanneinrichtung, mit der die Zahnstange 3 und das Antriebsritzel 6 gegeneinander vorspannbar sind, um einer Separationsneigung zwischen Antriebsritzel 6 und Zahnstange 3 aufgrund der zwischen dem Antriebsritzel 6 und der Verzahnung der Zahnstange 3 wirkenden Radialkräfte entgegenzuwirken. In diesem Fall ist das erste Lager 4 bzw. das Lenkgetriebegehäuse durch die ersten und zweiten Gummielemente 7 und 8 in Richtung der Zahnstange 3 axial verschiebbar gelagert, wodurch die gewünschte Querelastizität der Lenkgetriebeeinheit 2 erreichbar ist.Conveniently, the first bearing comprises 4 a steering box housing in which both the rack 3 axially displaceable and the drive pinion 6 are rotatably mounted. Advantageously, such a steering gear housing further comprises a biasing means, with which the rack 3 and the drive pinion 6 are biased against each other to a separation tendency between the drive pinion 6 and rack 3 due to the between the drive pinion 6 and the teeth of the rack 3 counteract acting radial forces. In this case, this is the first camp 4 or the steering gear housing through the first and second rubber elements 7 and 8th in the direction of the rack 3 mounted axially displaceable, whereby the desired transverse elasticity of the steering gear unit 2 is reachable.

Wie der 1 weiter zu entnehmen ist, sind an dem dargestellten Hilfsrahmen 1 vier Befestigungsmittel 9 vorgesehen, mit denen der Hilfsrahmen 1 mit einem in der 1 nicht weiter dargestellten Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs verbindbar ist. Die Anbindung des Hilfsrahmens 1 an den Fahrzeugaufbau kann hierbei je nach Anforderung sowohl elastisch als auch starr erfolgen. Im Fall einer elastischen Anbindung sind die Befestigungsmittel 9 beispielsweise als Gummi- bzw. Gummimetallager ausgebildet. Eine elastische Verbindung des Hilfsrahmens 1 mit dem Fahrzeugaufbau stellt neben der elastischen Lagerung der Lenkgetriebeeinheit 2 am Hilfsrahmen 1 zusätzliche Gestaltungsmöglichkeiten hinsichtlich der elastokinematischen Auslegung der Lenkung bzw. der Lenkgetriebeeinheit 2 bereit.Again 1 it can be seen further, are on the illustrated subframe 1 four fasteners 9 provided with which the subframe 1 with one in the 1 not shown vehicle body of the vehicle is connectable. The connection of the subframe 1 Depending on the requirements, both elastic and rigid can be made to the vehicle body. In the case of an elastic connection, the fasteners 9 For example, designed as a rubber or rubber-metal bearings. An elastic connection of the subframe 1 with the vehicle body provides in addition to the elastic bearing of the steering gear unit 2 on the subframe 1 Additional design options in terms of elastokinematic interpretation of the steering or the steering gear unit 2 ready.

In 1 ist ferner zu erkennen, dass das Antriebsritzel 6 mit einem ersten, unteren Kreuz- bzw. Kardangelenk 10 verbunden ist. Dieses Kreuzgelenk 10 ermöglicht einen Ausgleich für die axiale Verschiebungsbewegung des ersten Lagers 4 bzw. des in dem Lager 4 aufgenommenen Antriebsritzels 6 und stellt die Verbindung des Antriebsritzels 6 mit einer Zwischenwelle 11 der Lenkgetriebeeinheit 2 her. Durch die kreuzgelenkige Verbindung des Antriebsritzels 6 und der Zwischenwelle 11 ist eine in Axialrichtung fluchtende Anordnung des Antriebsritzels 6 und der Zwischenwelle 11 nicht erforderlich.In 1 It can also be seen that the drive pinion 6 with a first, lower cardan joint 10 connected is. This universal joint 10 allows compensation for the axial displacement movement of the first bearing 4 or in the warehouse 4 received drive pinion 6 and provides the connection of the drive pinion 6 with an intermediate shaft 11 the steering gear unit 2 ago. Due to the universal joint of the drive pinion 6 and the intermediate shaft 11 is an axially aligned arrangement of the drive pinion 6 and the intermediate shaft 11 not mandatory.

Ferner ist die Zwischenwelle 11 über ein zweites, oberes Kreuz- bzw. Kardangelenk 12 mit einer Lenkwelle 13 verbunden, die wiederum mit einem Lenkrad 14 verbunden ist, über das ein Fahrer des Fahrzeugs Lenkeingaben tätigt. Diese Lenkeingaben werden über die gelenkigen Verbindungen der Lenkwelle 13 und der Zwischenwelle 11 auf das Antriebsritzel 6 übertragen und bewirken eine Längsverschiebung der Zahnstange 3, durch die die angebundenen Fahrzeugräder für eine Lenkung des Fahrzeugs geschwenkt werden. Furthermore, the intermediate shaft 11 via a second, upper universal joint 12 with a steering shaft 13 connected, in turn, with a steering wheel 14 connected via which a driver of the vehicle makes steering inputs. These steering inputs are via the articulated connections of the steering shaft 13 and the intermediate shaft 11 on the drive pinion 6 transmitted and cause a longitudinal displacement of the rack 3 by which the tethered vehicle wheels are pivoted for steering the vehicle.

Der erfindungsgemäße Hilfsrahmen wurde zur besseren Veranschaulichung anhand eines in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, ist jedoch keineswegs auf das hierin beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt und umfaßt vielmehr auch alle gleich wirkenden Ausführungsformen. Insbesondere sind die Anzahl und Anordnung der bei dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Befestigungsmittel 9, des Lagers 5, der Lenk- bzw. Zwischenwelle 11 und 13 sowie der ersten und zweiten Kreuzgelenke 10 und 12 lediglich beispielhaft zu verstehen und können entsprechend den gegebenen Anforderungen verändert werden.The subframe according to the invention was for better illustration with reference to a in 1 illustrated embodiment, however, is by no means limited to the embodiment described herein and includes all the same effecting embodiments. In particular, the number and arrangement of the fastening means described in the embodiment are 9 , the camp 5 , the steering or intermediate shaft 11 and 13 as well as the first and second universal joints 10 and 12 merely by way of example and can be changed according to the given requirements.

2 stellt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen, integrierten Hilfsrahmens 1 mit einer Lenkgetriebeeinheit 2 dar. Dabei ist ein Lenkgetriebegehäuse 15 in einen Hilfsrahmen 1 integriert und mit zwei Gummielementen 7 und 8 elastisch gelagert. Ersichtlich ist, dass auf Lager 4 und 5 wie zu 1 beschrieben verzichtet werden kann, bzw. dass diese nicht dargestellt sind. 2 FIG. 3 shows a schematic view of an integrated subframe according to the invention. FIG 1 with a steering gear unit 2 This is a steering gear housing 15 in a subframe 1 integrated and with two rubber elements 7 and 8th elastically stored. It is evident that in stock 4 and 5 how to 1 described can be omitted, or that they are not shown.

insbesondere ist das Lenkgetriebegehäuse 15 über das erste Gummielement 7 und das zweite Gummielement 8, beispielsweise Gummi- bzw. Gummimetallbuchsen derart in axialer Richtung der Zahnstange 3 elastisch gelagert, dass das Lenkgetriebegehäuse 15 in axialer Richtung gegen die elastische Kraft der durch den Hilfsrahmen 1 und ein Verschlußelement 16 gehaltenen Gummielemente 7 und 8 verschiebbar ist.in particular, the steering gear housing 15 over the first rubber element 7 and the second rubber element 8th For example, rubber or rubber-metal bushings in the axial direction of the rack 3 elastically mounted, that the steering gear housing 15 in the axial direction against the elastic force of the subframe 1 and a closure element 16 held rubber elements 7 and 8th is displaceable.

Das Verschlußelement 16 ist in der Zeichnungsebene lediglich beispielhaft an der rechten Seite angeordnet. Das Lenkgetriebegehäuse 15 ist also einseitig mit einem größeren Durchmesser ausgeführt als zu der gegenüberliegenden Seite und auch an der Verschlußelementseite bevorzugt abgedichtet verschließbar.The closure element 16 is arranged in the drawing plane only by way of example on the right side. The steering gear housing 15 So is one-sided designed with a larger diameter than to the opposite side and also on the closure element side preferably sealed closed.

Mit der zielführenden Ausgestaltung ist vorteilhaft eine relative Bewegung des Lenkgetriebegehäuses 15 gegenüber dem Hilfsrahmen 1 in der durch das Koordinatenkreuz am rechten unteren Rand der 2 festgelegten Y-Richtung in gewissen Grenzen möglich, so dass das Lenkgetriebegehäuse 15 mit einer der Wahl der Gummielemente 7 und 8 entsprechenden Querelastizität ausgestattet werden kann.With the purposeful design is advantageous relative movement of the steering gear housing 15 opposite the subframe 1 in the by the coordinate system at the right lower edge of the 2 determined Y-direction within certain limits possible, so that the steering gear housing 15 with one of the choice of rubber elements 7 and 8th corresponding transverse elasticity can be equipped.

In bevorzugter Ausführung wird der erfindungsgemäße Hilfsrahmen mit einer Lenkgetriebeeinheit in Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, mit Vorderradantrieb und quer liegendem Motor und einer ansonsten herkömmlichen Frontarchitektur verwendet, bei der eine Zahnstange der Lenkgetriebeeinheit in Fahrzeugrichtung gesehen hinter dem Radmittelpunkt der lenkbaren Fahrzeugräder angeordnet ist.In a preferred embodiment, the subframe according to the invention is used with a steering gear unit in vehicles, especially motor vehicles, with front-wheel drive and transverse engine and an otherwise conventional front architecture, in which a rack of the steering gear unit is arranged in the vehicle direction behind the wheel center of the steerable vehicle wheels.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Hilfsrahmensubframe
22: LenkgetriebeeinheitSteering gear unit
33: Zahnstangerack
44: Erstes LagerFirst camp
55: Weiteres LagerAnother camp
66: Antriebsritzelpinion
77: Erstes GummielementFirst rubber element
88th: Zweites GummielementSecond rubber element
99: Befestigungsmittelfastener
1010: Erstes, unteres KreuzgelenkFirst, lower universal joint
1111: Lenk- bzw. ZwischenwelleSteering or intermediate shaft
1212: Zweites, oberes KreuzgelenkSecond, upper universal joint
1313: Lenkwellesteering shaft
1414: Lenkradsteering wheel
1515: LenkgetriebegehäuseSteering gear housing
1616: Verschlußelementclosure element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1504983 B1 [0004]

Claims

Integrated subframe for vehicles with a steering gear unit ( 2 ), one in a first warehouse ( 4 ) and at least one other warehouse ( 5 ), which are respectively connected to the subframe, axially displaceably mounted rack ( 3 ) and additionally in the first warehouse ( 4 ) rotatably mounted, with a toothing of the rack ( 3 ) engaging drive pinion ( 6 ), characterized in that the first bearing ( 4 ) in the axial direction of the rack ( 3 ) is elastically mounted.

Subframe according to claim 1, characterized in that a bearing receptacle for the first bearing ( 4 ) and / or the other bearings ( 5 ) are integrally formed with the subframe.

Subframe according to claim 1 or 2, characterized in that the first bearing ( 4 ) in at least one rubber element received in the bearing receptacle ( 7 . 8th ) is stored.

Subframe according to one of the preceding claims, characterized in that the first bearing ( 4 ) comprises a steering gear housing.

Subframe according to one of the preceding claims, characterized by at least one fastening means ( 9 ) for connection to a vehicle body.

Subframe according to one of the preceding claims, characterized in that the fastening means ( 9 ) allows a resilient or rigid connection with the vehicle body.

Subframe according to one of the preceding claims, characterized in that the drive pinion ( 6 ) via at least one steering shaft ( 11 . 13 ) with a steering wheel ( 14 ) is rotatably connected.

Subframe according to one of the preceding claims, characterized in that between the drive pinion ( 6 ) and the steering wheel ( 14 ) at least one universal joint ( 10 . 12 ) is provided.

Subframe according to one of the preceding claims, characterized by an integrated steering gear housing ( 15 ) which with two rubber elements ( 7 . 8th ) is elastically mounted.

Subframe according to claim 9, characterized in that the steering gear housing ( 15 ) via a first rubber element ( 7 ) and a second rubber element ( 8th ) in the axial direction of the rack ( 3 ) is elastically mounted, that the steering gear housing ( 15 ) in the axial direction against the elastic force of the subframe ( 1 ) and a closure element ( 16 ) held rubber elements ( 7 . 8th ) is displaceable.