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Lenkgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Es sind Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge bekannt, bei welchen eine auf der Lenkspindel sitzende Schnecke mit einem Schneckenrad (Lenksegment) kämmt, das mit der Lenkwelle (Schwingwelle) aus einem Stück besteht und dessen schräggeneigte Zähne einen Teil eines kegelstumpfförmigen Schneckenrades darstellen, wobei zur Ausschaltung eines zu grossen Getriebespieles bei längerer Benützung die Nachstellung mittels einer im Getriebegehäuse schraubbaren Nachstellschraube erfolgt, die mit der Lenkwelle in Dreheingriff steht, so dass sich bei der axialen Verschiebung der Lenkwelle die zur Drehebene des Lenksegmentes schräggeneigten Zähne auf die Schnecke hin oder von dieser weg bewegen.
Die Schrägstellung der Zähne des Lenksegmentes ergibt ausser einer nur eng begrenzten Nachstellmöglichkeit den Hauptnachteil, dass bei spielfreier Einstellung der Verzahnung bei der einen Drehrichtung der Schnecke (infolge Mitnahme durch Reibungsschluss) die unerwünschte Neigung zum Verklemmen vorhanden ist, was durch ein geringes Spiel in der Verzahnung vermieden werden muss, das toten Gang in der Lenkung ergibt. Ausserdem ist die Nachstellbarkeit dieser Vorrichtung um jeweils nur ein Sechstel einer Umdrehung nur eine verhältnismässig grobe.
Es ist ein Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge beschrieben worden, bei dem durch eine Lenkschnecke in Form von Daumenscheiben mittels einer in diese eingreifende Scheibe mit ebener, kreisförmiger Arbeitsfläche eine Lenkwelle gedreht wird, wobei die Achse der Scheibe die Achse der Lenkwelle nicht schneidet und bei der die Nachstellvorrichtung so getroffen ist, dass die axial unverschiebbare Lenkwelle eine zur Achse geneigte Fläche aufweist, auf welcher Keilfläche eine entsprechend abgeschrägte Stützscheibe für die Scheibe durch eine in der Lenkwelle axial angeordnete und gegen den Zylinderumfang der Stützscheibe wirkende Stellschraube verschiebbar ist, so dass die kugelgelagerte Scheibe der Schnecke genähert wird, wobei Ansätze und Schlitze der Führung der Stützscheibe dienen.
Bei einer Abart dieses Lenkgetriebes ist eine auf der Lenkwelle drehbar gelagerte Scheibe mit einer kegelstumpfförmigen Arbeitsfläche, die entsprechend abgeschrägte Flächen der Schnecke berührt und deren Achse die Achse der Lenkspindel nicht schneidet, axial verstellbar durch eine in der Lenkwelle angeordnete Stellschraube, die, innerhalb des Lenkgetriebegehäuses befindlich, von aussen nicht verstellt werden kann. Diese gegen- über der Schnecke schräg gleitende Scheibe hat unter anderen den Nachteil, dass sie bei einer Nachstellung ohne Zahnluft zu Klemmungen bei der einen Drehrichtung neigt und keine betriebssichere Bauart des Lenkgetriebes ergibt.
Die Erfindung bezweckt gegenüber diesen bekanntgewordenen Ausführungsformen eine fortschrittliche Entwicklung auf dem Gebiete der Lenkgetriebe, die eine Vereinfachung und Verbesserung der Anordnung und der Wirkungsweise bringt, eine feinfühlige Nachstellvorrichtung bei Bedienung von aussen ergibt sowie eine billigere und einfachere Herstellungsweise der einzelnen baulichen Bestandteile ermöglicht.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenkgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei dem durch eine auf der Lenkspindel angeordnete Schnecke mittels in diese eingreifenden Zähne eine Lenkwelle gedreht wird und auf eine Nachstellvorrichtung dazu.
Die Erfindung besteht darin, dass das Lenksegment als selbständiger Teil in der axial nicht verschiebbaren Lenkwelle gelagert ist, dessen Achse die Achsen der Lenkwelle und der Lenkspindel schneidet. Das Lenksegment ist gegenüber der auf der Lenkspindel angeordneten Lenkschnecke durch Keilwirkung nachstellbar. Die Zähne des Lenksegmentes bilden einen Teil eines zylinderförmigen Schneckenrades, dessen Achse mit der Achse der Lenkwelle zusammenfällt bzw. bei der Nachstellung zur Beseitigung eines Zähnespieles durch Verschiebung des Lenksegmentes zu ihr parallel im geringfügigen Abstand bleibt.
Die Nachstellvorrichtung für das Lenksegment besteht darin, dass gegen seine
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Lenksegmentes 5, 6 liegt in der Mittelstellung des Lenkgetriebes in der Richtung des kleinsten Abstandes der beiden sich rechtwinkelig kreuzenden Achsen der Lenkwelle 9 und der Lenkschnecke 2. Sie schneidet bei anderen Lenkstellungen die Achse der Lenkschnecke 2 schiefwinkelig. Die Lenkwelle 9 ist im Lenkgetriebegehäuse 4 in Gleitlagern 10 gelagert und einerseits durch einen Wellenbund 11 gegenüber dem Gehäuse 4 und andererseits durch eine Verlängerung 12 der Lenkwelle 9 gegenüber dem Getriebegehäusedeckel 13 axial unverschiebbar angeordnet. Sie trägt an ihrem freien Wellenende den Lenkstockhebel 14.
Für die Nachstellvorrichtung ist in der Verlängerung 12 der Lenkwelle 9 zweckmässigerweise gleichachsig ein zylindrischer Bolzen 15 als Nachstellkeil angeordnet, der sich mit seinem inneren, entsprechend abgeschrägten Ende 16 gegen die Schrägfläche 7 des Lenksegmentes 5, 6 und mit dem äusseren Ende gegen eine Nachstellschraube 17 abstützt, die in einem Gewinde des Getriebegehäusedeckels 13 vor- und zurückgeschraubt und mittels einer Gegenmutter 18 in jeder Stellung gesichert werden kann.
Die Wirkungsweise des Lenkgetriebes und der Nachstellvorrichtung ist folgende :
Die Drehung der Lenkspindel von einem nicht gezeichneten Lenkrad von Hand aus wird über die Lenkschnecke , das'LenksegmentJ, entsprechend der Übersetzung im Schneckentrieb auf die Lenkwelle 8, 9 übertragen, die durch den Lenkstock- hebel-M und das Lenkgestänge die gelenkten Räder des Fahrzeuges verstellt. In der Mittelstellung des Lenkgetriebes fährt das Fahrzeug geradeaus.
Soll der sich nach längerer Benützung ergebende tote Gang in der Verzahnung beseitigt werden, ist die Gegenmutter j ! S zu lösen und die Nachstellschraube 17 weiter in den Getriebegehäusedeckel 13'hineinzuschrauben, wodurch der Nachstellkeil 15 nach innen und durch seine Schrägfläche 16 über die entsprechende Gegenfläche 7 das Lenksegment 5, 6 in seinen Führungen radial nach aussen verschoben wird, bis die Zähne 5 spielfrei in die Verzahnung der Lenkschnecke 2 eingreifen. Dies wird durch Hin-und Herdrehung der Lenkspindel mit dem Lenkrad festgestellt. Nach so erfolgter feinfühliger Nachstellung ist lediglich die Gegenmutter 18 wieder festzuziehen.
Die Nachstellvorrichtung, die einen grossen Nachstellweg zulässt, kann somit ohne zeitraubende Zerlegung des Lenkgetriebes oder Ausbau von Bestandteilen im Fahrzeug vorteilhafterweise durch den Bedienungsmann von aussen in einfacher Weise jederzeit schnell getätigt und gesichert werden.
Bei der Nachstellung ist die gedachte Achse des zylinderförmigen Schneckenrades, von dem die Zähne 5 des Lenksegmentes einen kleinen Teil bilden, zur Achse der Lenkwelle 9 parallel um jenes geringe Mass verschoben, das die radiale Verschiebung des Lenksegmentes ausmacht.
Die Zähne 5 des Lenksegmentes können mit einem Formfräser gleichzeitig hergestellt werden, was in fertigungstechnischer Hinsicht einfach, zeit-und kostensparend ist.
Es entspricht auch der Erfindung, wenn an Stelle der gezeichneten drei Zähne des Lenksegmentes 5, die zwei Gänge der Lenkschnecke 2 umgreifen, deren zwei oder ein Zahn je nach den gegebenen Betriebs-und Belastungsverhältnissen Verwendung finden, wobei die Führung eines einzahnigen Lenksegmentes 5 ein gegebenenfalls verlängerter zylindrischer Führungsschaft 6 in der genauen Bohrung des Kopfes 8 der Lenkwelle 9 übernimmt und die seitliche Führung des Zahnkranzes in der entsprechenden Ausnehmung des Kopfes 8 entfallen kann. Dadurch ist auch eine freie Selbsteinstellung der Zähne 5 des Lenksegmentes auf die bekanntlich untereinander verschiedenen Steigungswinkel einer Globoidschnecke 2 bei erleichtertem Zusammenbau gegeben.
Bei vergleichsweise geringen Kräften kann zur Vereinfachung der Herstellung das innere Ende des Führungsschaftes 6 des Lenksegmentes 5 auch kegelförmig, anstatt mit einer Schrägfläche 7, ausgebildet sein, gegen das sich der Nachstellkeil 15 abstützt.
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Steering gears, in particular for motor vehicles
Steering gears for motor vehicles are known in which a worm seated on the steering spindle meshes with a worm wheel (steering segment) which is made of one piece with the steering shaft (oscillating shaft) and whose obliquely inclined teeth represent part of a frustoconical worm wheel, with one being switched off If there is a large gear backlash and longer use, the adjustment is carried out by means of an adjustment screw that can be screwed into the gearbox housing and that is in rotational engagement with the steering shaft, so that when the steering shaft is axially displaced, the teeth inclined to the plane of rotation of the steering segment move towards or away from the worm.
The inclination of the teeth of the steering segment results in only a very limited adjustment option, the main disadvantage that with backlash-free setting of the toothing in one direction of rotation of the worm (due to entrainment by frictional engagement) there is an undesirable tendency to jam, which is due to a small play in the toothing must be avoided, which results in dead gear in the steering. In addition, the adjustability of this device by only one sixth of a revolution is only a relatively rough one.
A steering gear for motor vehicles has been described in which a steering shaft is rotated by a steering worm in the form of thumb disks by means of a disk with a flat, circular working surface engaging in this, the axis of the disk does not intersect the axis of the steering shaft and in which the adjusting device is made so that the axially immovable steering shaft has a surface inclined to the axis, on which wedge surface a correspondingly beveled support disc for the disc can be displaced by an adjusting screw arranged axially in the steering shaft and acting against the cylinder circumference of the support disc, so that the ball-bearing disc of the Screw is approached, with lugs and slots serving to guide the support disc.
In a variant of this steering gear, a disc rotatably mounted on the steering shaft with a frustoconical working surface that touches the corresponding beveled surfaces of the worm and the axis of which does not intersect the axis of the steering spindle, is axially adjustable by an adjusting screw located in the steering shaft, which is located inside the steering gear housing located, cannot be adjusted from the outside. This disc, which slides diagonally with respect to the worm, has the disadvantage, among other things, that it tends to jam in one direction of rotation when readjusted without tooth clearance and does not result in an operationally reliable design of the steering gear.
The invention aims at a progressive development in the field of steering gear compared to these known embodiments, which simplifies and improves the arrangement and the mode of operation, results in a sensitive adjustment device when operated from the outside and enables a cheaper and simpler production method of the individual structural components.
The invention relates to a steering gear, in particular for motor vehicles, in which a steering shaft is rotated by a worm arranged on the steering spindle by means of teeth engaging in it, and to an adjusting device for this purpose.
The invention consists in that the steering segment is mounted as an independent part in the axially non-displaceable steering shaft, the axis of which intersects the axes of the steering shaft and the steering spindle. The steering segment can be readjusted by means of a wedge effect with respect to the steering worm arranged on the steering spindle. The teeth of the steering segment form part of a cylindrical worm wheel, the axis of which coincides with the axis of the steering shaft or remains parallel to it at a slight distance during adjustment to remove backlash by moving the steering segment.
The adjustment device for the steering segment is that against his
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Steering segment 5, 6 is in the middle position of the steering gear in the direction of the smallest distance between the two axes of the steering shaft 9 and the steering worm 2 crossing at right angles. It cuts the axis of the steering worm 2 at an oblique angle in other steering positions. The steering shaft 9 is mounted in the steering gear housing 4 in plain bearings 10 and is axially immovable relative to the gear housing cover 13 by a shaft collar 11 on the one hand and by an extension 12 of the steering shaft 9 on the other hand. It carries the pitman arm 14 on its free shaft end.
For the adjustment device, in the extension 12 of the steering shaft 9, a cylindrical bolt 15 is expediently arranged coaxially as an adjustment wedge, which is supported with its inner, correspondingly beveled end 16 against the inclined surface 7 of the steering segment 5, 6 and with the outer end against an adjustment screw 17 , which can be screwed back and forth in a thread of the gear housing cover 13 and secured in any position by means of a lock nut 18.
The operation of the steering gear and the adjustment device is as follows:
The rotation of the steering spindle by hand from a steering wheel (not shown) is transmitted via the steering worm, das'LenksegmentJ, according to the translation in the worm drive to the steering shaft 8, 9, which by means of the steering column lever M and the steering linkage the steered wheels of the vehicle adjusted. In the middle position of the steering gear the vehicle drives straight ahead.
If the dead gear in the toothing that results after prolonged use is to be eliminated, the jam nut j! S to loosen and the adjustment screw 17 further screwed into the gear housing cover 13 ', whereby the adjustment wedge 15 is moved inward and through its inclined surface 16 over the corresponding counter surface 7, the steering segment 5, 6 in its guides radially outward until the teeth 5 are free of play engage in the teeth of the steering worm 2. This is determined by turning the steering shaft back and forth with the steering wheel. After a sensitive readjustment has been carried out in this way, only the lock nut 18 has to be tightened again.
The adjustment device, which allows a large adjustment travel, can thus be operated and secured quickly and easily at any time by the operator from the outside without time-consuming dismantling of the steering gear or removal of components in the vehicle.
In the adjustment, the imaginary axis of the cylindrical worm wheel, of which the teeth 5 of the steering segment form a small part, is shifted parallel to the axis of the steering shaft 9 by the small amount that makes up the radial displacement of the steering segment.
The teeth 5 of the steering segment can be produced with a form milling cutter at the same time, which is simple, time-saving and cost-saving in terms of production technology.
It also corresponds to the invention if instead of the drawn three teeth of the steering segment 5, the two gears of the steering worm 2 encompass two or one tooth of which are used depending on the given operating and load conditions, the guidance of a single-toothed steering segment 5 possibly being used extended cylindrical guide shaft 6 in the exact bore of the head 8 of the steering shaft 9 takes over and the lateral guidance of the ring gear in the corresponding recess of the head 8 can be omitted. As a result, a free self-adjustment of the teeth 5 of the steering segment to the, as is known, mutually different pitch angles of a globoid worm 2 is given with easier assembly.
In the case of comparatively low forces, the inner end of the guide shaft 6 of the steering segment 5 can also be conical instead of with an inclined surface 7, against which the adjusting wedge 15 is supported.
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