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Lenkgetriebe "für Kraftfahrzeuglenkungen
Die Erfindung betrifft Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuglenkungen, bestehend aus einer Globoidschnecke und einer mit dieser in Eingriff stehenden Zahnprofilrolle, deren Teilkreishüllkurve einen kleineren
Halbmesser als die Teilkreishüllkurve des Schneckenprofiles aufweist. Eine derartig bekannte Ausbildung der Glieder eines Lenkgetriebes ist erforderlich, um die ungünstigen Eingriffsverhältnisse zwischen der
Globoidschnecke und der Zahnprofilrolle zu verbessern und damit die den Rückstellkräften entgegenste- henden hohen Widerstände beim Rücklauf der Lenkung aus dem eingeschlagenen Zustand in die Mitella- ge herabzusetzen.
Die ungünstigen Eingriffsverhältnisse ergeben sich aus der Bauweise derartiger Lenkun- gen, wobei die Lenkrolle mit einem konstanten Schrägungswinkel in ihre Halterung eingesetzt ist, während der Steigungswinkel der Globoidschnecke in der Schneckenmitte am grössten ist und sich gegen die
Enden zu kontinuierlich verkleinert. Durch die Ausführung der Teilkreishüllkurve der Schnecke und der Teilkreishüllkurve der Zahnprofilrolle mit unL3chiedlichenRadien wird in bekannter Weise erreicht, dass von der Schneckenmitte nach beiden Seiten zunehmendes Spiel zwischen dem Zahnprofil der Lenkschnecke und der Lenkrolle auftritt. Dadurch wird ein Klemmen vermieden und eine Nachstellarbeit bei Abnutzung der Zahnprofil im hauptsächlich benutzten Bereich ermöglicht.
Unterschiedlich bemessene Halbmesser der Teilkreishüllkurven von Schnecke und Lenkrolle haben ausserdem die Aufgabe, eine Nachstellung bei Abnutzung des Lenkgetriebes im hauptsächlich benutzten Lenkbereich zu ermöglichen. Die Differenz der Teilkreishllllkurven wird etwa so ausgelegt, dass der spielfreie Bereich des Lenkgetriebes dem hauptsächlich benutzten Drehbereich entspricht.
Diese Ausbildung des Lenkgetriebes bedingt jedoch einen grösseren Abstand zwischen der Lenkschneckenachse und der Schwenkachse der Lenkrolle und eine Verkürzung der Lagerwangen für die Zahnrollenlagerung, da diese Lagerwangen mit den zugehörigen Axiallagern für die Lenkrolle mit der Lenkrolle unter der Globoidschnecke hindurch geschwenkt werden müssen, u. zw. liegt die engste Stelle beim Durchschwenken der Lenkrollenwelle mit ihrer Lenkrolle in der Mitte der Lenkschnecke.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Abstand zwischen Lenkschneckenachse und Schwenkachse der Lenkrolle möglichst klein zu halten und die Lagerwangen der Lenkrollenlagerung zu vergrössern sowie auch die Axialwälzkörper für die Lenkrolle möglichst lang auszubilden und sich auf einen möglichst grossen Durchmesser erstrecken zu lassen. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Zahnköpfe des Profiles der Schnecke von beiden Seiten zur Mitte der Teilkreishüllkurve der Schnecke bzw. der Zahnprofilrolle hin um einen zunehmenden Betrag gekürzt sind.
Weitere Merkmale der Erfindung bestehen darin, dass sich die Kopfkreishüllkurve des Schneckenprofiles und die durch die Kopfkürzung des Schneckenprofiles gebildete Kopfkreishüllkurve in gleichem Abstand von ihrer gemeinsamen Mitte schneiden und dass die Schnittpunkte der Kopfkreishüllkurven des Schneckenprofiles etwa mit den beiden Enden desselben zusammenfallen.
Mit dieser Ausbildung wird erreicht, dass die auf die Lenkrollen und deren Lagerungen einwirkenden sehr hohen Seitenkräfte sicher aufgenommen und gleichzeitig die Abmessungen des Lenkgetriebes in geringstmöglichen Grenzen gehalten werden. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäss ausgebildeten Schneckentrieb in einem längs der Schnecke geführten Schnitt, Fig. 2 zeigt in einem Ausschnitt aus Fig. 1 die Eingriffsverhältnisse am Schneckentrieb in einem Längsschnitt durch die Schnecke und Fig. 3 zeigt die Verhältnisse der Abmes-
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sungen des Schneckentriebes in einem Ausschnitt aus Fig. 2 in etwas vergrössertem Massstab.
In Fig. 1 ist ein aus einer Globoidschnecke und einer entsprechend profilierten Zahnprofilrolle be- stehendes Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuglenkungen dargestellt. Die mit der Lenkspindel 2 fest verbundene
Lenkschnecke 3 steht hiebei mit ihrem Zahnprofil 5 in dauerndem Eingriff mit den Zahnprofilen 6 einer
Zahnprofilrolle 4, die mittels eines Lagerbolzens 7 an der den (hier nicht dargestellten) Lenkhebel tra- genden Lenkwelle 8 frei drehbar gelagert ist. Die Lcnkwelle 8 weist einen Lenkwellenkopf 10 auf, in den eine kastenförmige Ausnehmung 11 zur Aufnahme der Zahnprofilrolle 4 eingearbeitet ist. Durch diese
Ausnehmung sind seitliche Lagerwangen 12 bzw. 13 mit zueinander parallel bearbeiteten Anlageflächen
15 bzw. 16 gebildet. Ausserdem weisen die Lagerwangen 12 bzw. 13 eine Bohrung 18 zur Aufnahme des
Lagerbolzens 7 der Zahnprofilrolle 4 auf.
Letztere lagert sich unter Vermittlung von zylindrischen Ra- dialwälzkörpern 21 auf dem Lagerbolzen 7. An der Lenkrolle 4 sind zwei zueinander parallele Stirnflä- chen 23 bzw. 24 gebildet, die als Laufflächen für Axialwälzkörper 26 bzw. 27 dienen. Die Aussenlauf- flächen 28 bzw. 29 für die Axialwälzkörper 26 bzw. 27 sind an Anlaufscheiben 30 bzw. 31 gebildet, die zwischen den Wälzkörpern, 26 bzw. 27 und den Lagerwangen 12 bzw. 13 mit ihren parallelen Flächen 15 bzw. 16 des Lenkwellenkopfes 10 angeordnet sind. Als Axialwälzkörper 26 bzw. 27 sind hier Zylinderkör - per verwendet, die durch einen Käfig 33 bzw. 34 geführt sind. Die Käfige 33 bzw. 34 lagern je auf einer
Anlaufscheibe 35 bzw. 36, die gleichzeitig zur axialen Fixierung der Radialwälzkörper 21 dienen.
Wie insbesondere Fig. 2 erkennen lässt, sind die Kopfkreishüllkurve des Zahnprofiles 5 der Lenk- schnecke 3 mit Kg, die Teilkreishüllkurve mit TS und deren Mittelpunkt mit B bezeichnet, während die
Teilkreishüllkurve der Zahnprofilrolle 4 mit dem Bezugszeichen TR versehen ist. Die zugehörigen Radien sind mit r (und entsprechenden Indizes) bezeichnet. Für die Drehachse der Lenkwelle 8 ist das Bezugszeigen AL gesetzt, um die die Zahnprofilrolle 4 geschwenkt wird site stellt damit gleichzeitig den Mittelpunkt für die Teilkreishüllkurve TR der Profilrolle 4 dar. Es ist hier ein an sich bekanntes Lenkgetriebe verwendet, bei dem die Drehachse AL der Lenkwelle 8 und der Zahnprofilrolle 4 nicht mit dem Mittelpunkt B der Teil- bzw. Kopfkreishüllkurve KS bzw.
TS zusammenfällt, so dass nur in einer der Geradeausfahrtstellung entsprechenden Mittelstellung der Zahnprofilrolle 4 ein spielfreier Eingriff zwischen den Profilen 5 und 6 der Lenkschnecke 3 und der Zahnprofilrolle 4 vorhanden ist, während das Spiel zwischen den Profilen 5 und 6 von der Teilkreismitte S der Zahnprofilrolle und der Schnecke nach beiden Seiten zum Zwecke der Nachstellbarkeit und der Verhinderung des Klemmens zunimmt.
Um den zylindrischen Axialwälzkörpern 26 bzw. 27 und damit auch den zugehörigen Anlaufscheiben 30 bzw. 31 eine möglichst grosse Lagerfläche geben zu können und die Axialwälzkörper sich mög- lichstweitnach aussen erstrecken zu lassen, ist erfindungsgemäss dieKopfkreishi1llkurve KS des Schneckenprofiles 5 mit einer zum Mittelpunkt AL des Schwenkkreises der Zahnprofilrolle 4 konzentrischen Kopfkreishüllkurve KS'ausgeführt. Damit werden die Köpfe des Zahnprofiles 5 der Globoidschnecke 3 von der Teil- bzw.
Kopfkreismitte S des Schneckenprofiles nach beiden Seiten gekürzt, wobei die grösste Kürzung um einen Betrag des Schneckenprofiles 5 in der Teilkreismitte S der Schnecke 3 liegt und nach beiden Seiten von der Teilkreismitte S aus kontinuierlich abnimmt. Erfindungsgemäss soll die Kopfkürzung von der Teilkreismitte S des Schneckenprofiles 5 so verlaufen, dass die Kürzung noch vor den Enden des Schneckenganges aufgehoben ist und die volle Profilhöhe wieder erreicht wird, so dass sich die beiden Hüllkurven Kg und KS'des Schneckenkopfkreises in Punkten Y und Z schneiden, die etwa mit den Enden des Schneckenganges zusammenfallen.
Zur Erzielung geringer Abmessungen des Lenkgetriebes soll hiebei ein möglichst geringer Abstand zwischen der Längsachse E der Globoidschnecke 3 und der Drehachse AL der Lenkwelle 8 mit ihrer Zahnprofilrolle 4 Voraussetzung sein. Durch die vorgenommene Kopfkürzung in einem bestimmten Mittelbereich des Schneckenprofiles 6 ergeben sich keine Nachteile für die Eingriffsverhältnisse, da im Geradeausfahrbereich, d. h. im Mittelbereich der Lenkschnecke, einwandfreie Berührungs- und Eingriffsverhältnisse mit der Zahnprofilrolle 4 herrschen und die Eingriffspunkte auf der Teilkreishüllkurve Tg des Schneckenprofiles liegen. Die Zahnköpfe werden somit in diesem Mittelbereich nicht zur Kraftübertragung herangezogen.
Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, dass durch das Abnehmen der Zahnprofilköpfe des Schneckenprofiles im angegebenen Bereich um einen bestimmten sich aus der neuen Kopfkreishüllkurve KS'und der ursprünglichen Kopfkreishüllkurve KS ergebenden Betrag die Lagerwangen 12 bzw. 13 des Lenkwellenkopfes und damit auch die Anlaufscheiben 30 bzw. 31 sowie die Wälzkörpe- ;
der Axiallager der Lenkrolle 4 radial in Richtung auf das Profil der Schnecke 2 vergrössert werden können. Bei Abnahme der Köpfe des Schneckenprofiles in der Mitte der Schnecke um einen Betrag X, der aus den unterschiedlichen Radien rTR und rKS' resultiert, ergibt sich für die zu beiden Seiten der senkrechten Längsmittelebene liegenden Anlaufschei-
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ben 30 bzw. 31 ein Durchmesserzuwachs um den Betrag X'. Dieser Betrag X'ergibt sich aus der Differenz der Durchmesser D und D'der Anlaufscheiben 30 bzw. 31.
Mit D ist der ursprüngliche und mit D'der Durchmesser der Anlaufscheiben 30 bzw. 31 bezeichnet, den mit der Abnahme der Köpfe des Schneckenprofiles mit dem Hüllkreisradius rKS, die Anlaufscheiben 30 bzw. 31 und somit auch die Anlageflächen 15 bzw. 16 der Lagerwangen 12 bzw. 13 erhalten. Der durch die erfindungsgemässe Ausführung des Schneckenprofiles gewonnene Raum ist in der Zeichnung schraffiert dargestellt ; der Betrag X'ist dabei grösser als der Betrag X.
PATENTANSPRÜCHE. :
1. Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuglenkungen, bestehend aus einer Globoidschnecke und einer mit dieser in Eingriff stehenden Profilrolle, deren Teilkreishüllkurve einen kleineren Halbmesser als die Teilkreishüllkurve des Schneckenprofiles aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnköpfe des Profiles (5) der Schnecke (3) von beiden Seiten zur Mitte der Teilkreishüllkurve (TS bzw. TR) der Schnecke bzw. der Zahnprofilrolle (4) hin um einen zunehmenden Betrag gekürzt sind, wobei die durch die Kürzung der Zahnköpfe des Schneckenprofiles (5) gebildete Kopfkreishüllkurve (KS) konzentrisch oder annähernd konzentrisch zum Mittelpunkt (AL) der TeilkreishU1lkurve der Zahnprofilrolle (4) verläuft.