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Lenkgetriebe mit Gewindespindel und Lenkmutter, insbesondere Kugelumlaufmutter für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem aus Schnecke und Kugelumlaufmutter bestehenden Getriebe, wobei die Mutter schräggerichtete Flächen aufweist, mit denen sie an entsprechend schrägen Flächen des Lenkarmes geführt ist.
Bekannt geworden sind Lenkgetriebe dieser Art, welche mit einem gabelförmigen Lenkhebelarm versehen sind. Die Seitenflächen der beiden Gabelteile sind schräg ausgeführt und liegen an einem entsprechend kegeligen Ansatz der Lenkmutter an. Ausserdem ist die Lenkmutter in einem im Lenkgehäusedeckel vorhandenen Schlitz geführt, der parallel zur Schneckenachse verläuft. Die Lenkmutter wird dadurch an der Verdrehung gehindert.
Durch die Ausführung des Lenkhebelarmes als offene Gabel und durch das Fehlen einer genügend brei- ten Auflagebasis zur Aufnahme der an der Lenkmutter exzentrisch zur Schneckenachse angreifenden Lenkkräfte kann sich der Lenkhebelarm leicht verformen.
Um dies zu verhindern, wird der Lenkhebelarm nach der Erfindung mit einem allseitig umschlossenen Durchbruch versehen. Durch diesen tritt die Lenkmutter mit einem zapfenförmigen Ansatz hindurch und führt sich mit einem kegeligen Teil dieses Ansatzes an den prismatischen Seitenflächen des genannten Durchbruches. Das Ende des zapfenförmigen Ansatzes der Lenkmutter ist, wie bereits bekannt, in der parallel zur Schneckenac1lse verlaufenden Nut des Lenkgehäuses oder des Lenkgehäusedeckels geführt.
Gemäss der Erfindung besitzt die Lenkmutter ausser dem Lager an dem prismatischen Teil des Durchbruches noch eine zweite zylindrische Lagerstelle, in der sich der Ansatz der Lenkmutter abstützt, so dass die Lenkmutter in dem Lenkhebelarm an zwei Punkten gelagert ist ; hiedurch wird der Lenkhebelarm von den auftretenden Biegebeanspruchungen weiterhin entlastet.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung ersichtlich, die eine Ausführungsform der Erfindung darstellt. Es zeigen : Fig. l einen Querschnitt durch das Lenkgetriebe, Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht von oben nach Fig. 1 (Pfeilrichtung A). Fig. 3 eine Einzelheit gesehen in Pfeilrichtung B nach Fig. 1 und Fig. 4 einen Plan der auf die Lenkmutter wirkenden Lenkkräfte.
In Fig. l ist das Lenkgetriebegehäuse mit 2 bezeichnet, in welchem die Lenkwelle 3 mit dem Lenkwellenarm 4 gelagert ist. Die Lenkwelle 3 trägt den mit dem Lenkgestänge verbundenen Lenkstockhebel 5. Du Lenkgetriebegehäuse 2 ist die Lenkschnecke 7 mittels der Lager 9 bzw. 10 gehalten (Fig. 2).
Auf der Lenkschnecke 7 ist mittels der Kugeln 12 die Lenkmutter 13 beweglich geführt. Die Lenkmut- ter 13 ist mit einem kegelförmigen Ansatz 15 versehen, der sich an prismatisch ausgebildeten Flächen 16
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ihrerseits in dem Durchbruch 19 des Lenkwellenarmes 4 geführt ist. Das Ende des zylindrischen Lagerzapfens 21 greift in eine parallel zur Schneckenachse verlaufende Nut 25 des Gehäusedeckels 27 ein, so dass die Lenkmutter gegen Verdrehen gesichert ist.
Zwischen der Lagerbüchse 23 und der Lenkmutter 13 ist eine Druckfeder 26 unter Vorspannung ein- gesetzt, so dass - zwischen der Kugelkette und der Lenkmutter 13 bzw. der Lenkschnecke 7 ein spielfreies
Eingreifen gewährleistet ist. Dadurch wird eine durch Abnutzung oder Arbeitsungenauigkeit hervorgerufene fehlerhafte Anlage der Kugeln 12 im Gewinde der Lenkschnecke 7 bzw. im Gewinde der Lenkmutter 13
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've. rm1edeu. Um eine Nachstellung von aussen bzw. die Einstellung der Spielfreiheit vornehmen zu können, ist eine im Gehäusedeckel 27 angeordnete Nachstellschraube 28 vorgesehen, die mittels Gegenmutter gegen ungewolltes Lösen gesichert ist. Es wäre auch möglich, die Nachstellschraube an ihrer Druckfläche mit einem Bund zu versehen, der in eine entsprechende Ausnehmung der Lenkwelle 3 eingreift.
In Fig. 3 ist der Lenkwellenarm 4 in Seitenansicht dargestellt und zeigt den Durchbruch 19 mit der den zylindrischen Lagerzapfen 21 tragendenBüchse 23 und die prismatischen Anlageflächen 16 bzw. 17, an denen der kegelförmige Teil 15 der Lenkmutter 13 geführt ist. Der Durchbruch 19 besitzt die Form eines Langloches (Fig. 3), so dass bei einem Ausschwenken des Lenkwellenarmes 4 der Lagerzapfen 21 im Durchbruch 19 gleiten kann.
Wie in Fig. 1 bzw. 2 dargestellt, führt sich der zylindrische Lagerzapfen 21 in einer im Gehäuse- deckel 27 parallel zur Schneckenachse verlaufenden Nut 25, wodurch die Lenkmutter 13 an einer Verdrehung gehindert ist. Damit können jedoch die auftretenden Seitenkräfte nicht aufgenommen werden.
Um diese Seitenkräfte abzufangen, wird nach der Erfindung die Schräge der Stützfläche 16 bzw. 17 an der Lenkmutter 13 so gewählt, dass die Komponente Pu/cos zu der Umfangskraft Pu angenähert durch den Schwerpunkt S des Halbkreises der Mitten der Kugeln 12 verläuft, in welchem die gesamte Kraft angrei-
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Pgelagert.
Durch die im entsprechenden Winkel ausgebildete Stützfläche 16 bzw. 17, die die auftretenden Kräfte zwischen Lenkwellenarm 4 und Lenkmutter 13 möglichst direkt auf Mitte S der Kugel 12 leiten, wird die verbleibende Restkraft P, die durch das Nadellager 22 im Durchbruch 19 des Lenkwellenarmes 4 aufgenommen werden muss, nach Massgabe der Strecke C sehr klein gehalten, wobei C den Abstand zwi- schen der senkrecht zur Mitte der Kegelfläche 15 wirkenden und der eigentlichen Kraftrichtung der Komponente pi cos IX darstellt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Lenkgetriebe mit Gewindespindel und Lenkmutter, insbesondere Kugelumlaufmutter für Kraftfahrzeuge, wobei die Kugelumlaufmutter nur etwa zur Hälfte ihres Umfanges durch eine Kugelkette mit der Gewindespindel in Verbindung steht und sich die Lenkmutter mittels eines mit einer Kegelfläche versehenen zapfenartigen Fortsatzes in einer prismatischen Führung des Lenkarmes abstützt und mit dem Ende des zapfenartigen Fortsatzes in eine parallel zur Schneckenlängsachse verlaufende Nut im Lenkgehäuse oder Lenkgehäusedeckel eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkarm (4) eine allseitig umschlossene Öffnung (19) aufweist, durch welche die Lenkmutter (13) hindurchtritt, wobei sie sich mit einem zylindrischen Teil (21) ihres zapfenartigen Fortsatzes in der Öffnung (19) des Lenkarmes (4) lagert.
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Steering gear with threaded spindle and steering nut, in particular recirculating ball nut for motor vehicles
The invention relates to a steering gear for motor vehicles with a gear consisting of a worm and recirculating ball nut, the nut having inclined surfaces with which it is guided on correspondingly inclined surfaces of the steering arm.
Steering gears of this type, which are provided with a fork-shaped steering lever arm, have become known. The side surfaces of the two fork parts are designed to be inclined and rest on a correspondingly conical shoulder of the steering nut. In addition, the steering nut is guided in a slot in the steering housing cover which runs parallel to the worm axis. This prevents the steering nut from rotating.
As a result of the design of the steering lever arm as an open fork and the lack of a sufficiently wide support base to accommodate the steering forces acting on the steering nut eccentrically to the worm axis, the steering lever arm can easily deform.
To prevent this, the steering lever arm according to the invention is provided with an opening that is enclosed on all sides. The steering nut passes through this with a peg-shaped projection and, with a conical part of this projection, leads to the prismatic side surfaces of the said opening. As is already known, the end of the pin-shaped extension of the steering nut is guided in the groove of the steering housing or the steering housing cover, which groove runs parallel to the worm gear.
According to the invention, in addition to the bearing on the prismatic part of the opening, the steering nut also has a second cylindrical bearing point in which the shoulder of the steering nut is supported so that the steering nut is supported at two points in the steering lever arm; as a result, the steering lever arm continues to be relieved of the bending stresses that occur.
Further details of the invention can be seen from the drawing, which illustrates an embodiment of the invention. The figures show: FIG. 1 a cross section through the steering gear, FIG. 2 a partially sectioned view from above according to FIG. 1 (arrow direction A). FIG. 3 shows a detail seen in the direction of arrow B according to FIG. 1 and FIG. 4 shows a plan of the steering forces acting on the steering nut.
In Fig. 1, the steering gear housing is denoted by 2, in which the steering shaft 3 is mounted with the steering shaft arm 4. The steering shaft 3 carries the steering column arm 5 connected to the steering linkage. The steering gear housing 2 holds the steering worm 7 by means of the bearings 9 and 10 (FIG. 2).
The steering nut 13 is movably guided on the steering worm 7 by means of the balls 12. The steering nut 13 is provided with a conical extension 15, which extends on prismatic surfaces 16
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is in turn guided in the opening 19 of the steering shaft arm 4. The end of the cylindrical bearing journal 21 engages in a groove 25 of the housing cover 27 running parallel to the screw axis, so that the steering nut is secured against rotation.
Between the bearing bush 23 and the steering nut 13, a compression spring 26 is inserted under prestress, so that there is no play between the ball chain and the steering nut 13 or the steering worm 7
Intervention is guaranteed. This results in incorrect contact of the balls 12 in the thread of the steering worm 7 or in the thread of the steering nut 13, which is caused by wear and tear or inaccuracy of work
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've. rm1edeu. In order to be able to carry out an adjustment from the outside or the setting of the freedom from play, an adjustment screw 28 arranged in the housing cover 27 is provided which is secured against unintentional loosening by means of a counter nut. It would also be possible to provide the adjustment screw on its pressure surface with a collar which engages in a corresponding recess in the steering shaft 3.
In Fig. 3 the steering shaft arm 4 is shown in side view and shows the opening 19 with the bushing 23 carrying the cylindrical bearing pin 21 and the prismatic contact surfaces 16 and 17, on which the conical part 15 of the steering nut 13 is guided. The opening 19 has the shape of an elongated hole (FIG. 3), so that the bearing pin 21 can slide in the opening 19 when the steering shaft arm 4 is pivoted out.
As shown in FIGS. 1 and 2, the cylindrical bearing journal 21 is guided in a groove 25 running parallel to the worm axis in the housing cover 27, as a result of which the steering nut 13 is prevented from rotating. However, this cannot absorb the side forces that occur.
In order to absorb these side forces, according to the invention the slope of the support surface 16 or 17 on the steering nut 13 is selected so that the component Pu / cos to the circumferential force Pu runs approximately through the center of gravity S of the semicircle of the centers of the balls 12 in which use all the power
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P stored.
Through the support surface 16 or 17 formed at the appropriate angle, which direct the forces occurring between the steering shaft arm 4 and steering nut 13 as directly as possible to the center S of the ball 12, the remaining residual force P, which is absorbed by the needle bearing 22 in the opening 19 of the steering shaft arm 4 must be kept very small according to the distance C, where C represents the distance between the force direction of the component pi cos IX acting perpendicular to the center of the conical surface 15 and the actual direction of force.
PATENT CLAIMS:
1. Steering gear with threaded spindle and steering nut, in particular recirculating ball nut for motor vehicles, the recirculating ball nut being connected to the threaded spindle only about half of its circumference by a ball chain and the steering nut being supported in a prismatic guide of the steering arm by means of a pin-like extension provided with a conical surface and with the end of the pin-like extension engages in a groove in the steering housing or steering housing cover running parallel to the screw's longitudinal axis, characterized in that the steering arm (4) has an opening (19) enclosed on all sides through which the steering nut (13) passes, whereby it extends with a cylindrical part (21) of its pin-like extension in the opening (19) of the steering arm (4).