DE10162470A1 - Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zahnstangenlenkgetriebe für Kraftfahrzeuge, bei dem ein Druckstück längsverschieblich innerhalb eines Stutzens des Lenkgetriebegehäuses geführt wird. Dabei wirkt auf das Druckstück eine Vorspannkraft, derart, dass die Wirkrichtung der auf das Druckstück einwirkenden Vorspannkraft und die Bewegungsrichtung des Druckstücks einen Winkel einschließen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Zur Fahrtrichtungsänderung eines Kraftfahrzeugs wird durch den Fahrer ein Richtungsänderungswunsch vorgegeben. Diese Änderungseingabe erfolgt überwiegend über ein Lenkrad, welches an einer Lenkwelle befestigt ist. Die Lenkwelle wiederum ist mit dem Lenkgetriebe verbunden, die über ein Lenkgestänge mit dem Radträger eines oder mehrerer Fahrzeugräder verbunden ist. Schwingungen, die über die Fahrzeugräder in das Lenkgestänge übertragen werden, gelangen somit auch in das Lenkgetriebe.
• Bei Lenkgetrieben mit Zahnstangen besteht das Problem, dass die Schwingungen auf die im Gehäuse des Lenkgetriebes gelagerte Zahnstange übertragen werden. Um jedoch einen dauerhaften Kontakt zwischen der Zahnstange und dem Antriebsritzel der Lenkwelle zu gewährleisten, ist bekannt, die Zahnstange an das Antriebsritzel zu drücken, um so ein Abheben der Zahnstange von dem Ritzel infolge von Schwingungen zu verhindern.
• Für dieses Andrücken wird ein Druckstück benutzt, welches in einem Stutzen des Lenkgetriebegehäuses geführt wird und über eine Feder vorgespannt die Zahnstange in Richtung des Antriebsritzels drückt. Um ein Verklemmen des Druckstücks in der Führung zu verhindern, weist die Führung gegenüber dem Außenmaß des Druckstücks ein gewisses Übermaß auf.
• Die zwischen der Zahnstange und dem Druckstück herrschende Reibkraft führt dazu, dass bei Verschieben der Zahnstange auch das Druckstück radial etwas in Bewegungsrichtung der Zahnstange verschoben wird, nämlich soweit, bis das Druckstück an der Führung zur Anlage gelangt.
• Diese Anlagevorgänge wiederholen sich bei jedem Richtungswechsel der Zahnstange und können als Klappergeräusche vom Fahrer des Fahrzeugs wahrgenommen werden. Ebenso wirken sich die wechselnden Anlagevorgänge negativ auf das Ansprechverhalten der Lenkung und auf das Schwingungsverhalten der Zahnstange aus.
• In der EP 1 084 933 A1 wird versucht, dieses Problem dadurch zu vermeiden, dass die das Druckstück aufnehmende Bohrung unter einem Winkel α gegenüber einer Senkrechten auf die Zahnstangenlängsachse geneigt ist. Dadurch soll gewährleistet werden, dass vom Druckstück eine radiale Kraft auf die das Druckstück aufnehmende Bohrung ausgeübt wird, um ein Abheben des Druckstücks von der Führung zu verhindern.
• Für die Fertigung eines nach der EP 1 084 933 A1 geschützten Zahnstangenlenkgetriebes ist der Winkel zwischen einer Senkrechten auf die Zahnstangenlängsachse und der das Druckstück aufnehmenden Bohrung ungünstig, da bei konstanter Gehäusewandstärke des Anschlussstutzens eine Hinterschneidung auftritt, die bei der Herstellung des Gehäuses z. B. durch Gießen Schwierigkeiten bereiten kann.
• Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge zu schaffen, in welchem Klappergeräusche durch Anlagewechsel des Druckstücks nicht auftreten und welches ein in der Fertigung mit einfachen Mitteln herzustellendes Gehäuse aufweist.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
• Grundlegender Gedanke der vorliegenden Erfindung ist, auf das Druckstück eine Vorspannkraft wirken zu lassen, deren Wirkrichtung nicht der Bewegungsrichtung des Druckstücks entspricht, sondern mit dieser einen Winkel größer Null einschließt. Dadurch entsteht eine Radialkraft, die das Druckstück an die Führung des Druckstücks drückt. Dabei wird der Winkel so gewählt, dass die auf die Führung des Druckstücks wirkende Radialkraft größer ist, als die zwischen der Zahnstange und dem Druckstück herrschende Haftreibung, um ein Abheben des Druckstücks von der Führung zu verhindern.
• In Ausgestaltung der Erfindung kann der Stutzen des Lenkgetriebegehäuses nahezu rechtwinklig zu der Längsachse der Zahnstange ausgebildet werden. Dieses bewirkt eine fertigungstechnisch vorteilhafte Anordnung des Stutzens am Lenkgetriebegehäuse, da der Stutzen z. B. für ein Gießverfahren günstig, d. h. ohne Hinterschneidungen bzw. mit annähernd konstanten Wandstärken gefertigt werden kann.
• In weiterer Ausgestaltung wird die auf das Druckstück einwirkende Vorspannkraft durch eine Feder, z. B. eine Schraubenfeder bewirkt. Die Vorspannkraft kann auch hydraulisch oder pneumatisch mittels eines hydraulischen oder pneumatischen Stempels erzeugt werden. Die Feder stützt sich dabei an einem Deckel ab, der in den Stutzen eingeschraubt wird und somit die Bohrung im Stutzen verschließt.
• Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Feder in einer Ausnehmung des Druckstücks abgestützt wird, wobei der Boden der Ausnehmung nahezu rechtwinklig zur Längsachse der Feder verläuft. Dadurch wird der Feder eine sichere Abstützung im Druckstück ermöglicht. Durch die Formgebung der Ausnehmung im Druckstück inkl. des Bodens kann die radiale Führung der Feder beeinflusst werden. Möglich ist auch, den Boden in der Ausnehmung des Druckstücks rechtwinklig zur Längsachse des Druckstücks auszuführen und ein zusätzliches, keilförmiges Abstützelement auf den Boden aufzusetzen, das die Abstützfläche für die Feder bietet. Ohne dieses zusätzliche Abstützelement sind gegebenenfalls Verformungen in den Endbereichen der Feder notwendig, um eine sichere Anlage der Federenden an den Abstützflächen zu gewährleisten.
• Ein derartiges Abstützelement ist in einer weiteren Ausführungsform zur Lagerung in dem den Stutzen abschließenden Deckel vorgesehen. Dieses Abstützelement besitzt eine Grundfläche, deren geometrische Form eine Relativbewegung zwischen Abstützelement und Deckel zulässt. Diese Relativbewegung tritt auf, wenn der Deckel in den Stutzen geschraubt wird und dabei das Abstützelement gegen die Feder drückt. Damit es nicht zu einem Verdrehen der Feder kommt, muss die Grundfläche des Abstützelements gegen den Deckel drehbeweglich ausgeführt sein.
• Des weiteren weist das Abstützelement eine Abstützfläche für die Feder auf. Diese zweite Fläche ist gegenüber der Grundfläche derart geneigt, dass sie als Abstützfläche nahezu rechtwinklig zur Längsachse der Feder ausgebildet ist.
• Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das Abstützelement so zu gestalten, dass es zumindest teilweise in den Wendelgang der Feder hineinreicht und somit die radiale Führung der Feder unterstützt. Durch diese Führung und durch die Gestaltung der Innenwandung der Ausnehmung in dem Druckstück wird ein Verkanten bzw. Verklemmen der Feder beim Ein- und Ausfedern wirksam verhindert.
• Zu Einstellungs- und Kontrollzwecken sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass das Abstützelement einen Durchgang aufweist, der koaxial zur Längsachse des Deckels verläuft. Ein z. B. Gummistopfen verschließt im Betriebszustand die Öffnung des Deckels und ermöglicht im Montage- bzw. Einstellungszustand einen leichten Zugang eines Werkzeugs zum Boden der Ausnehmung im Druckstück.
• Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsvariante wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben.
• Es zeigt die einzige Fig. 1 schematisch einen Ausschnitt eines Längsschnitts durch ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebe 1. Dabei umgibt das Lenkgetriebegehäuse 2 die in Längsrichtung der Längsachse 3a verschieblich gelagerte Zahnstange 3. Die Zahnstange 3 weist an einer Längsseite eine Verzahnung 4 für die Lenkspindel 5 auf.
• Auf der der Spindel gegenüberliegenden Seite der Zahnstange ist ein Druckstück 6 angeordnet, welches in einer Bohrung 7 eines Stutzens 8 des Lenkgehäuses 2 längsverschieblich gelagert ist. Das Druckstück 6 wird dabei von einer vorgespannten Feder 9 gegen die Zahnstange 3 gedrückt.
• Die Feder 9 stützt sich mit ihrem einen Ende auf dem Boden 10 einer Ausnehmung 11 des Druckstücks 6 ab. Die Längsachse 12 der Feder 9 ist dabei gegenüber der Längsachse 13 des Druckstücks 6 um einen Winkel α größer Null geneigt. Das andere Ende der Feder 9 wird an einem Abstützelement 14 abgestützt, welches in einer kreisrunden Ausnehmung 15 eines Deckels 16 gelagert ist. Dabei weist das Abstützelement 14 eine keilförmige Grundform mit runder Grundfläche auf, so dass das Abstützelement 14 einerseits flächig an dem Boden 17 des Deckels 16 anliegt und andererseits mit einer zumindest teilweise nahezu rechtwinklig zur Federlängsachse 12 verlaufenden Abstützfläche 18 ein Widerlager für die Feder 9 bildet.
• Rechtwinklig zur Abstützfläche 18 weist das Abstützelement 14 einen Dorn 19 auf, der zumindest teilweise in den Wendelgang der Feder 9 hineinragt und so die radiale Führung der Feder 9 unterstützt. Durch das Abstützelement 14 verläuft koaxial zur Längsachse 13 des Druckstücks 6 eine Bohrung 20. Diese wird durch einen Stopfen 21 in einer Öffnung 22 des Deckels 16 einseitig verschlossen.
• Über ein Innengewinde 23 im Stutzen 8 erfolgt die axiale Verschraubung des Deckels 16 mit dem Stutzen. Über die Einschraubtiefe des Deckels 16 wird die Vorspannung der Feder 9 zwischen Deckel 16 und Druckstück 6 bestimmt. Eine Kontrolle der axialen Lage des Druckstücks 6 in dem Stutzen 8 ist über die Öffnung 22im Deckel 16 und die Bohrung 20 im Abstützelement 14 möglich. Dazu weist der Boden 10 der Ausnehmung 11 im Druckstück 6 einen Messpunkt 24 auf.

Claims (8)

1. Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge mit
einer Zahnstange, die
in einem Lenkgetriebegehäuse längsverschieblich gelagert ist und
mit einem Antriebsritzel kämmt, welches mit einer Lenkwelle verbunden ist und
einem Druckstück, welches
innerhalb eines Stutzens des Lenkgetriebegehäuses längsverschieblich geführt wird und
eine auf das Druckstück einwirkende Vorspannkraft zumindest teilweise auf die Zahnstange überträgt,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wirkrichtung (12) der auf das Druckstück (6) einwirkenden Vorspannkraft und die Bewegungsrichtung (13) des Druckstücks (6) einen Winkel α einschließen.

2. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (8a) des Stutzens (8) des Lenkgetriebegehäuses (2) nahezu rechtwinklig zu der Längsachse (3a) der Zahnstange (3) verläuft.

3. Lenkgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die auf das Druckstück (6) einwirkende Vorspannkraft durch eine Feder (9) bewirkt wird, die sich einerseits an dem Druckstück (6) und andererseits an einem Deckel (16) abstützt, der den Stutzen (8) des Lenkgetriebegehäuses (2) verschließt.

4. Lenkgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Druckstück (6) eine Ausnehmung (11) vorhanden ist, in der die Feder abgestützt wird, wobei der Boden (10) der Ausnehmung (11) nahezu rechtwinklig zur Längsachse (12) der Feder (9) verläuft.

5. Lenkgetriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Deckel (16) ein Abstützelement (14) gelagert ist, das eine Abstützfläche (18) für die Feder (9) aufweist, die nahezu rechtwinklig zur Längsachse (12) der Feder (9) verläuft.

6. Lenkgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (14) teilweise in den Wendelgang der Feder (9) hineinreicht.

7. Lenkgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (14) einen Durchgang (20) aufweist, der koaxial zur Längsachse des Deckels (16a) verläuft.

8. Lenkgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der eingeschlossene Winkel α zwischen der Wirkrichtung (12) der auf das Druckstück (6) einwirkenden Vorspannkraftkraft und der Bewegungsrichtung (13) des Druckstücks (6) derart gewählt ist, dass die Radialkraft, die das Druckstück (6) auf die Führung (7) im Stutzen (8) ausübt größer ist als die zwischen Druckstück (6) und Zahnstange (3) wirkende Haftreibung.