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Lenkgetriebegehäuse für Kraftfahrzeuglenkungen
Die Erfindung betrifft das Gehäuse von Kraftfahrzeuglenkgetrieben und bezieht sich auf deren Ausbil- dung sowie deren wirtschaftliche Fertigung unter dem besonderen Gesichtspunktmoghchstgrosser Gewichts- verminderung.
Das Gehäuse von Lenkgetriebe, vorzugsweise mit einem Globoidschneckentrieb sowie Rollenzahn, wird gegenwärtig in Temperguss hergestellt. Seine Grundform besteht aus zwei Körpern von annähernd zylindrischer Ausbildung, die um 900 zueinander versetzt sind, mit Innenräumen für die Aufnahme einer Globoidschnecke, für die Lagerung eines Mantelrohres, einer Lenkwelle und eines die Lenkrolle tragenden Lenkwellenkopfes. Am Gehäuse befindet sich weiterhin ein Flansch zum Anbau des Lenkgetriebe an das Fahrzeug und ein solcher zum Aufschrauben eines Lagerdeckels, in dem der Stumpf der Lenkwelle Aufnahme findet und in dem eine Nachstellvorrichtung sitzt.
Von dem gegossenen Lenkgetriebegehäuse verlangt man. dass es sämtliche Kräfte sicher aufnimmt, dass es eine gewisse Dämpfungseigenschaft besitzt, die gegen plötzlich auftretende Stösse wirkt, die aus der Fahrbahn in das Getriebe gelangen und dass es sich in grossen Stückzahlen mit den erforderlichen geringen Toleranzen wirtschaftlich herstellen lässt. Schliesslich wird erwartet, dass besonders für leichtere und schnellere Fahrzeuge das Gewicht der gesamten Lenkeinrichtung auf ein geringstmögliches Mass reduziert wird. Die Umgestaltung des Lenkgetriebegehäuses zur Verwendung von Nichteisen-Werkstoffen bekommt dabei besondere Bedeutung.
Man hat bereits versucht, unter Berücksichtigung der bekannten Gestaltungsregeln eine Gehäuseform zu schaffen, die den giesstechnischen Eigenschaften von Leichtmetallegierungen und den Festigkeitserfordernissen entspricht, welche sich speziell für Lenkgetriebegehäuse aus der praktischen Verwendung ergeben. Dabei wurde berücksichtigt, dass die spezifische Festigkeit von gegossenen Werkstoffen um so gerin ger ist, je dicker die Wandstärken sind. Aus diesem Grunde hat man die gesamte Oberfläche des Gehäuses mit Rippen versehen, um eine genügende Erhöhung des Trägheitsmomentes zu erreichen und auftretende Biegespannungen in Zug- und Druckspannungen aufzulösen.
Aus dieser Massnahme ergaben sich jedoch unerwünscht komplizierte Formen des gesamten Gussstückes, die die Wirtschaftlichkeit seiner Herstellung und deren weitere Bearbeitung beeinträchtigen. Es zeigte sich auch, dass die im Betrieb auftretenden kombinierten Spannungen grosse Belastungsspitzen in den Aussenrippen erzeugen, die das so ausgebildete Gehäuse gefährden. Daraus ergab sich die der Erfin-
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Festigkeits- sowie Gewichtsforderungennügt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Auflösung der gesamten Gehäusegestalt in miteinander verbundene Doppelzylinder, beispielsweise auch bei der Herstellung der Gehäuse aus Leichtmetall im Druckgussverfahren und Anwendung des an sich bekannten Leichtmetall-Druckgusses als Herstellungsverfah- ren unter gleichzeitigem Verzicht auf jegliche Oberflächenverrippung gelöst.
Das Hauptkennzeichen der Erfindung besteht nun darin, dass der Lenkwellenlagerhals und der Mantelrohrlagerstutzen aus Doppelzylinder gebildet sind und die Räume für die Aufnahme der Lenkschnecke
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und des Lenkwellenkopfes aus doppelwandigen, zylinderförmigen oder annähernd zylinderförmigen Kör- pern bestehen, wobei der Aussenzylinder des Lenkwellenlagerhalses an seiner Oberseite in den doppelwan- digen Lenkschneckenzylinder übergeht, während die Verlängerung seiner übrigen Flächen den doppelwan- digen Gehäuseteil zur Aufnahme des Lenkwellenkopfes bildet, wobei sich die durch die inneren und äusseren Wände gebildeten Hohlräume überlappen.
Die Hohlräume zwischen den Zylindern sind dem üblichen Modellanzug entsprechend konisch ge- halten, wodurch das Ziehen der Kerne nach dem Erstarren des Gussstückes ermöglicht wird. Durch die erfindungsgemässe Gestaltung des Lenkgetriebegehäuses ist es möglich, sämtliche Wandstärken gleich- mässig und in den für Leichtmetall-Druckguss günstigen Grenzen zu halten.
Ausserdem hat sich gezeigt, dass sämtliche Belastungen, die im Betrieb auf das Gehäuse einwirken, mit ausreichender Sicherheit aufgenommen werden. Die einfache Gehäusegestaltung ermöglicht eine Her- stellung beispielsweise auch im Leichtmetall-Druckguss, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Fertigung ge- genüber den bisher angewandten Verfahren bedeutend verbessert wird.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Leichtmetallgehäuse, beispielsweise für Lenkgetriebe kleine- rerFahrzeuge, in weiter vereinfachter Form ausgeführt sein können. Sie bieten entsprechend der in gerin- gerem Masse auftretenden Beanspruchung auch dann noch genügend Sicherheit. Gleichzeitig ergibt sich hiebei die Möglichkeit, Herstellungsverfahren anzuwenden, die die Wirtschaftlichkeit der Fertigung noch erhöhen.
Die Erfindung bezieht sich auf solche weitere Vereinfachungen in der Ausbildung auch von Leicht- metall-Lenkgetriebegehäusen und zu deren Fertigung, u. zw. können entsprechend der Grösse des Fahrzeu - ges und unter Berücksichtigung der Kräfte, die voraussichtlich in das Lenkgetriebegehäuse gelangen, nur einzelne oder mehrere der zylindrischen bzw. annähernd zylindrischen Gehäuseabschnitte doppelwan- dig, die andern hingegen vollwandig ausgebildet sein.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können so beispielsweise der Lenkwellenlagerhals sowie der Lenkschneckenzylinder als Doppelzylinder bzw. doppelwandig ausgebildet, die Gehäusepartien am Mantelrohrstutzen und am Raum des Lenkwellenkopfes dagegen voll gehalten sein. In diesen Fällen er- übrigt sich beim Guss des Gehäuses das Einlegen von Kernen bzw. das Anbringen von Kernzügen in der
Gussform überall dort, wo von einer Gehäusedoppelwand auf die volle Wandstärke übergegangen werden kann. Zur Herstellung solcher Lenkgetriebegehäuse lässt sich ausser dem Leichtmetall-Druckguss auch der Leichtmetall-Kokillenguss anwenden.
Die Zeichnung stellt in den Fig. l - 7 erfindungsgemässe Ausführungsbeispiele dar. Es zeigen Fig. l einen Längsschnitt durch ein Lenkgetriebegehäuse, Fig. 2 eine Seitenansicht des ungeschnittenen Lenkgetriebegehäuses nach der Pfeilrichtung in Fig. l, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III - III der Fig. l, Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Lenkgetriebegehäuse, bei dem nur der doppelwandige Lenkwellenlagerhals doppelwandig ausgebildet ist, Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein Lenkgetriebe, bei dem der Lenkwellenkopfzylinder doppelwandig ausgebildet ist, Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI - VI der Fig. 4 mit doppelwandigemMantelrohrlagerstutzen und Fig. 7 einen Schnitt entsprechend Fig. 6 jedoch mit doppelwandigem Lenkschneckenzylinder.
Das aus einem Gussstück bestehende in Leichtmetall-Druckgussausführung hergestellte Lenkgetriebege- häuse umschliesst die Räume für die Lagerung der Lenkschnecke 1, für die Aufnahme des Mantelrohres 2 (Fig. 3), für die Lagerung der Lenkwelle 3 und für die Aufnahme des Lenkwellenkopfes mit Lenkrolle 4.
Sämtliche vier genannten Gehäusepartien sind als Doppelzylinder bzw. in annähernd zylindrischer Form als doppelwandige Gehäuseteile ausgebildet. Der Raum für die Lenkschnecke 1 wird vom Innenzylinder 5 begrenzt, der seinerseits von der Aussenwand 6 umfasst ist (Fig. 3). Zwischen den beiden Gehäusewänden befinden sich die Hohlräume 7, 8, 9, die von konischer Gestalt sind und zwischen denen Verbindungsstege 10 und 11 liegen. An den Lenkschneckengehäuseteil schliesst sich der Mantelrohrstutzenan (Fig. 3), der aus dem Doppelzylinder 12,13 und den dazwischenliegenden Hohlräumen besteht.
Unter dem Lenkschneckenzylinder und um 900 zu dessen Achse versetzt befindet sich der Lagerhals, der den Raum 3 umschliesst, der für die Aufnahme der Lenkwelle vorgesehen ist. Der Lagerhals besteht wieder aus einem inneren Zylinder 15 sowie einem äusseren Zylinder 16, die durch die konischen Hohlräume 17 voneinander getrennt sind.
Der Aussenzylinder, dessen oberer Teil in den Schneckenzylinder übergeht, trägt einen angegossenen Befestigungsflansch 18, mit dem das Lenkgetriebe am Fahrzeugrahmen verschraubt wird. Die Verlängerung der Unterseite des Aussenzylinders 16 umschliesst den Raum 4, der für die Aufnahme des Lenkwellenkopfes mit der Lenkrolle vorgesehen ist. Auch diese Gehäusepartie ist doppelwandig und besteht aus der inneren Wandung 19 sowie der äusseren Wandung 20, zwischen denen Hohlräume 21, 22, 23, 24 und
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Verbindungsstege 25, 26, 27 angeordnet sind (Fig. 3).
InFig. 2 ist besonders die Verbindung des den Lenkwellenraums bildenden Innenzylinders 15 mit dem Aussenzylinder 16 an der Übergangsstelle in den Lenkwellenkopfraum 4 dargestellt. Beide Zylinder sind durch Stege 28 verbunden.
In Fig. 4 ist ein in Leichtmetall-Druckguss oder Leichtmetallkokillenguss gefertigtes Lenkgetriebegehäuse dargestellt. In dieser Ansicht sind die vom Gehäuse umschlossenen Räume für die Lagerung der
Lenkwelle 35, für die Aufnahme des Lenkwellenkopfes 36 und für die Lenkschnecke 37 zu erkennen. Der
Lenkwellenlagerhals wird aus dem Innenzylinder 38 und dem Aussenzylinder 39 gebildet, zwischen denen sich die konischen Hohlräume 40,41 befinden. Die übrigen Gehäusepartien, also der Lenkwellenkopfzy- linder 42 und der Lenkschneckenzylinder 43 sind bei dieser Ausführungsform nicht doppelwandig. sondern voll gehalten. Ebenso kann der Mantelrohrlagerstutzen 44 (Fig. 6) eine ungeteilte Gehäusewand aufwei- sen.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 5 ist der den Raum für die Aufnahme der Lenkwelle 35 umschlie- ssende Lenkwellenlagerhals 45 voll gehalten, während der Gehäuseteil, der den Raum für die Lagerung des Lenkwellenkopfes 36 bildet, aus einem Innenzylinder 46 und einem Aussenzylinder 47 besteht, die durch den konischen Hohlraum 14 voneinander getrennt sind. Der Lenkschneckenzylinder 43 und der Mantelrohrstutzen 44 (Fig. 6) können ebenfalls eine ungeteilte Gehäusewand besitzen.
In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der Mantelrohrstutzen doppelwandig ausgeführt und von dem Innenzylinder 52 sowie dem Aussenzylinder 53 gebildet ist, die den Hohlraum 40 einschlie- ssen. In der Ansicht nach Fig. 7 besteht der den Lagerraum für die Lenkschnecke 37 umschliessende Gehäu- seteil aus dem Innenzylinder 49, dem Aussenzylinder 50 und dem dazwischen liegenden konischen Hohlraum 51, während der Mantelrohrstutzen 44 und der Lenkwellenkopfzylinder 42 vollgehalten sind.
Selbstverständlich können auch die übrigen. nicht dargestellten Kombinationsmöglichkeiten zwischen den das Lenkgetriebe bildenden zylindrischen Gehäuseabschnitten als teilweise Voll-und teilweise Doppel-bzw. Hohlzylinder entsprechend unterschiedlichen Belastungsbedingungen angewandt werden. Es ist so beispielsweise möglich. den Lenkwellenlagerhals sowie den Lenkschneckenzylinder mit vollen Wandstärken und den Lenkwellenkopfzylinder sowie den Mantelrohrlagerstutzen doppelwandigauszubilden, sobald entsprechende Kräfteverhältnisse hiezu zwingen sollten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Lenkgetriebegehäuse für Kraftfahrzeuglenkungen mit Innenräumen für die Aufnahme einer Globoidschnecke, für die Lagerung eines Mantelrohres, einer Lenkwelle und eines die Lenkrolle tragenden Lenkwellenkopfes, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkwellenlagerhals und der Mantelrohrlagerstutzen aus Doppelzylindern (15,16 sowie 12. 13) gebildet sind und die Räume für die Aufnahme der Lenkschnecke (1) und des Lenkwellenkopfes (4) aus doppelwandigen, zylinderförmigen oder annähernd zylinderförmigen Körpern bestehen, wobei der Aussenzylinder des Lenkwellenlagerhalses (16) an seiner Oberseite in den doppelwandigen Lenkschneckenzylinder übergeht, während die Verlängerung seiner übrigen Flächen den doppelwandigen Gehäuseteil (19,20) zur Aufnahme des Lenkwellenkopfes bildet,
wobei sich die durch die inneren und äusseren Wände gebildeten Hohlräume (17 bzw. 21 - 24 und 14 bzw. 7 - 9) überlappen.