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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Zahnstangenlenkgetriebe
von Kraftfahrzeugen. Im Spezielleren befasst sich diese Erfindung
mit dem Element einer solchen Lenkung, das „Andruckteil" genannt wird, und
bezieht sich im noch Spezielleren auf ein Andruckteil mit einer
Kompensationseinrichtung für
das radiale Spiel.
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In
einem Zahnstangenlenksystem ist ein Lenkritzel mit der Lenksäule drehschlüssig verbunden,
die mittels des Lenkrads des Fahrzeugs betätigt wird, wobei das Ritzel
in eine Zahnstange eingreift, die in einem Lenkgehäuse gleitbeweglich
angebracht ist. Die beiden, außerhalb
des Gehäuses
gelegenen Enden der Zahnstange sind mit Lenkspurstangenhebeln gekoppelt,
die dem rechten bzw. linken Leitrad des Fahrzeugs zugeordnet sind.
Auf diese Weise wird die Drehung des Lenkrads in der einen oder
anderen Richtung, und somit die entsprechende Drehung des Lenkritzels,
in eine entsprechende Translation der Zahnstange umgewandelt, die
mittels der Spurstangenhebel wiederum für einen Rechts- oder Linkseinschlag
die Ausrichtung der Leiträder
des Fahrzeugs hervorruft.
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Auf
eine ziemlich gewöhnliche
Weise wird bei dieser Art von Lenkung die Zahnstange am Ritzel mittels
eines mechanischen Teils, das „Andruckteil" genannt wird, in
Dauereingriffskontakt gehalten, das gleitbeweglich in einem Teil
des Gehäuses
oder in einem anderen Hilfsgehäuse
mit zylindrischer Innenwand entlang einer senkrecht zur Längsachse
der Zahnstange liegenden Achse angebracht ist, und das federnd beaufschlagt
wird, so dass es an der Rückseite
der Zahnstange mit einem Endteil mit angepasster Form, insbesondere
mit konkavem Profil, dem Lenkritzel entgegengesetzt anliegt. Dank
einem solchen Andruckteil werden Eingriffsfehler der Zahnstange
mit dem Ritzel kompensiert, und dieses Andruckteil stellt auch die
Führung
der Zahnstange sicher.
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Um
die Gleitbewegung des Andruckteils in der Richtung der Rückseite
der Zahnstange zu ermöglichen,
muss eine radiales Spiel zwischen dem Umfang dieses Andruckteils
einerseits und der Innenwand des zylindrischen Teils des Gehäuses oder Hilfsgehäuses anderseits
vorgesehen werden.
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Während des
Betriebs der Lenkung gleitet die Zahnstange in dem angepasst geformten
Endteil des Andruckteils, indem sie sich in der einen oder anderen
Richtung in der Drehrichtung des Lenkrads verlagert. Bei einem Richtungswechsel
der Drehung des Lenkrads, also der Gleitrichtung der Zahnstange, und
in Anbetracht des vorstehend erwähnten
radialen Spiels, wird das Andruckteil von der Zahnstange seitlich
mitgenommen, bis es auf der einen oder anderen Seite an der zylindrischen
Innenwand des entsprechenden Teils des Gehäuses oder Hilfsgehäuses in
Anlage kommt. Dieser Vorgang erzeugt Geräusche.
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Darüber hinaus
kann das radiale Spiel zwischen dem Andruckteil und diesem Teil
des Gehäuses,
oder dem Hilfsgehäuse,
Vibrationen hervorrufen, die entlang der Lenksäule bis zum Lenkrad aufsteigen.
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Es
wurden bereits Lösungen
ins Auge gefasst, um das radiale Spiel des Andruckteils und seine
störenden
Auswirkungen zu unterdrücken.
Insbesondere wurde nach der Druckschrift
EP 1 084 933 A1 vorgeschlagen,
das Andruckteil ohne radiales Spiel in seiner zylindrischen Aufnahme
des Gehäuses
mittels einer wulstförmigen
Verbindung zu haltern, die in einer ringförmigen Auskehlung des Andruckteils
vorgesehen ist, wobei diese ringförmige Auskehlung im Verhältnis zur
Achse des Andruckteils exzentrisch ist, derart, dass das Andruckteil
an einer Seite seiner zylindrischen Aufnahme anliegt.
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine verbesserte Kompensationsvorrichtung
für das Spiel
bereitzustellen, die die Herstellung und Montage des Anruckteils
erleichtert und einen besseren Andruck des Andruckteils an der zylindrischen
Innenwand des Gehäuses
ermöglicht.
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Dazu
hat die Erfindung ein Andruckteil mit Kompensation des radialen
Spiels für
ein Zahnstangenlenkgetriebe für
Kraftfahrzeuge zum Gegenstand, wobei dieses Andruckteil auf seiner
Oberfläche
auf seiner Seitenfläche
eine auf die Achse des Andruckteils zentrierte Auskehlung besitzt,
die sich zumindest über
einen Bruchteil des Umfangs des Andruckteils erstreckt und einen
Schlitz des Andruckteils schneidet, der sich in einer Ebene erstreckt,
die im Wesentlichen parallel zur Achse des Andruckteils ist oder
diese Achse enthält,
während
eine elastisch verformbare ringförmige
Dichtung in der Auskehlung untergebracht ist, wobei die Dichtung
auch in den Schlitz vordringt, derart, dass die Dichtung auf nur
einer Seite des Andruckteils vorsteht.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung erstreckt sich die auf die Achse des Andruckteils
zentrierte Auskehlung im Wesentlichen über den halben Umfang des Andruckteils,
während
der Schlitz eine diametrale Richtung besitzt und die beiden Enden der
Auskehlung verbindet, wobei die Dichtung die gesamte Länge der
Auskehlung einnimmt. Ein solcher diametraler Schlitz kann in dem
Andruckteil entlang einer zur Achse der Zahnstange parallelen Ebene ausgebildet
sein, oder entlang einer zur Achse der Zahnstange senkrechten Ebene.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung erstreckt sich die auf die Achse des Andruckteils
zentrierte Auskehlung über
den ganzen Umfang des Andruckteils, während der Schlitz eine diametrale
Richtung besitzt und zwei diametral entgegengesetzte Punkte der
Auskehlung verbindet, wobei die Dichtung nur eine Hälfte der
Gesamtlänge
der Auskehlung zwischen den beiden vorgenannten Punkten einnimmt.
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Somit
besteht der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke darin, am Andruckteil
eine auf die Achse des Andruckteils zentrierte Auskehlung aber mit
einem Schlitz kombiniert so auszubilden, dass die Dichtung in einer
asymmetrischen Anordnung mit einem Teil der Dichtung, der in der
Auskehlung angebracht ist und vom Andruckteil vorsteht, um an der zylindrischen
Innenwand des Gehäuses
anzuliegen, angebracht ist, während
der dieser Dichtung gegenüberliegende
Teil den Schlitz durchquert, wobei die Form, die die Dichtung annimmt,
derjenigen des Buchstabens „D" nahe kommt. Die
Nachgiebigkeit der Dichtung ermöglicht
es, dass sie problemlos in der Werkstatt und im Schlitz angebracht
und ihr die „D"-Form verliehen werden
kann, wobei hier ein herkömmlicher
O-Ring verwendet werden kann. Das asymmetrische äußere Erscheinungsbild des Andruckteils
ermöglich
eine einfache „Unverwechselbarkeit" bei der Montage
des Andruckteils, im Gegensatz zu einer exzentrischen Auskehlung,
deren Exzentrizität
visuell schwierig zu erkennen ist. Im übrigen stellt die vollkommene
Abwesenheit der Dichtung auf einer Seite des Andruckteils, die davon
herrührt,
dass die Dichtung im Schlitz verläuft, auf dieser Seite einen
besseren Halt des Andruckteils an der zylindrischen Gehäuseinnenwand
und somit eine wirksamere Kompensation des radialen Spiels des Andruckteils
sicher.
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Auf
alle Fälle
wird die Erfindung mittels der folgenden Beschreibung mit Bezug
auf die beigefügte
Schemazeichnung verständlicher,
die beispielhaft einige Ausführungsformen
dieses Andruckteils mit einer Kompensation des radialen Spiels für ein Zahnstangenlenkgetriebe
darstellt:
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1 ist eine perspektivische
Ansicht eines Andruckteils nach der vorliegenden Erfindung, wobei die
Dichtung als aus dem Andruckteil „herausgenommen" dargestellt ist;
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2 ist eine Seitenansicht
des Andruckteils von 1,
das im Lenkgehäuse
eingebaut ist;
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3 ist eine Schnittansicht
entlang der Linie III-III von 2;
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4 stellt eine Variante des
erfindungsgegenständlichen
Andruckteils dar.
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Das
Andruckteil 2, das in 1 einzeln
dargestellt ist, besitzt, insbesondere mit einer zylindrischen Seitenfläche 3,
einen allgemeinen zylindrischen Verlauf, wobei die Mittelachse des
Andruckteils 2 bei A angegeben ist. Ein Ende des Andruckteils 2 stellt
sich als eine Fläche 4 mit
allgemein konkavem Profil dar, das der Rückseite der Zahnstange der
Lenkung angepasst ist (siehe auch 2).
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2 stellt teilweise ein Zahnstangenlenkgetriebe
für Kraftfahrzeuge
dar, das das Andruckteil 2 aufnimmt. Diese Figur zeigt
das Gehäuse 5,
das das (nicht dargestellte) Lenkritzel und die Zahnstange 6 unterbringt,
deren Zähne
mit dem Lenkritzel in Eingriff gelangen, wobei Letzteres mit der
Lenksäule gekoppelt
ist.
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Das
Gehäuse 5 der
Lenkung besitzt ein nach außen
offenes rohrförmiges
Teil 5a, dessen Mittelachse A sich orthogonal zu Längsverschiebungsachse
B der Zahnstange 6 erstreckt. Das rohrförmige Teil 5a besitzt
eine glatte, zylindrische Innenwand 5b.
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Das
Andruckteil 2 ist im Inneren des rohrförmigen Teils 5a des
Gehäuses 5 eingebaut
und wird entlang der Achse dieses rohrförmigen Teils 5a gleitend
geführt.
Die Endfläche 4 des
konkaven Profils des Andruckteils 2 wird durch (nicht dargestellte)
Federeinrichtungen an die Rückseite 6b der
Zahnstange 6 gedrückt,
die entlang des Pfeils F auf das entgegengesetzte Ende des Andruckteils 2 eine
Druckwirkung ausüben.
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Die
zylindrische Seitenfläche 3 des
Andruckteils 2 besitzt einen Durchmesser, der etwas kleiner ist
als der Innendurchmesser des rohrförmigen Teils 5a des
Gehäuses 5.
Somit ist anfangs ein radiales Spiel zwischen dem Andruckteil 2 einerseits
und der Innenwand 5b des rohrförmigen Teils 5a des
Gehäuses 5 vorhanden.
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Die
nachstehend beschriebene Vorrichtung, die aus einer Anordnung des
Andruckteils 2 besteht, zielt darauf ab, das radiale Spiel
dieses Andruckteils 2 zu kompensieren. Eine erste Ausführungsform
dieser Vorrichtung ist in den 1 bis 3 dargestellt.
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Das
Andruckteil 2 weist, versenkt in seiner zylindrischen Seitenfläche 3,
eine Auskehlung 7 auf, die einer herkömmlichen ringförmigen Auskehlung entspricht,
aber sich nur über
einen halben Umfang des Andruckteils 2, anders ausgedrückt, zwischen zwei
diametral entgegengesetzten Punkten auf der Seitenfläche 3 erstreckt.
Die Auskehlung 7 ist auf der Mittelachse A des Andruckteils 2 zentriert;
anders ausgedrückt
ist die Tiefe dieser Auskehlung über
ihre ganze Länge
konstant.
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Im
Andruckteil 2 ist auch ein diametraler Schlitz 8 ausgebildet,
der sich in einer Ebene P erstreckt, die die Mittelachse A des Andruckteils 2 enthält, wobei
die Ebene P auch über
die beiden diametral entgegengesetzten Endpunkte der Auskehlung 7 verläuft. In
dem hier in Betracht gezogenen Beispiel erstreckt sich die Ebene
P des Schlitzes 8 senkrecht zur Achse B der Zahnstange 6,
d.h., dass der Schlitz 8 an den Flanken des Teils mit dem
konkaven Profil (Fläche 4)
des Andruckteils 2 mündet.
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Eine
elastisch verformbare ringförmige
Dichtung 9, die sich im freien Zustand als O-Ring darstellen
kann, wird in die Auskehlung 7 und den Schlitz 8 eingesetzt,
wobei die Form, die von der Dichtung 9 eingenommen wird,
sich somit dem Buchstaben „D" angleicht, wie die
Zeichnung zeigt. Daraus folgt, dass die eingesetzte Dichtung 9 nur
auf einer Seite des Andruckteils 2 vorsteht, nämlich der
Seite der Auskehlung 7, und auf der der Auskehlung entgegengesetzten
Seite des Andruckteils 2 nicht vorhanden ist.
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Wenn
das Andruckteil 2 im rohrförmigen Teil 5a des
Gehäuses 5 eingebaut
ist, wird das Außenteil der
Dichtung 9 in der Auskehlung 7 gehalten, die an die
Innenwand 5b dieses rohrförmigen Teils 5a gedrückt ist.
Durch eine Reaktionswirkung wird das Andruckteil 2, dem
Andruckbereich der Dichtung 9 entgegengesetzt, gegen dieselbe
Wand 5b gedrückt. Somit
ist das radiale Spiel des Andruckteils 2 dauerhaft kompensiert,
wodurch die Geräusche
und Vibrationen verhindert werden, die die gewöhnliche Folge dieses Spiels
sind.
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Darüber hinaus
ist infolge des Andrückens der
Dichtung 9 an die Wand 5b die Verlagerung des Andruckteils 2 entlang
seiner Achse A mehr oder weniger gebremst, was ebenfalls die Geräusche reduziert,
die von einer solchen axialen Bewegung hervorgerufen werden können.
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4 stellt eine andere Ausführungsform des
Andruckteils 2 dar, bei der der diametrale Schlitz 8' entlang einer
Ebene P' ausgebildet
ist, die sich parallel zur Achse B der Zahnstange 6 erstreckt,
d.h., dass dieser Schlitz 8' am
Grunde des Teils mit dem konkaven Profil (Fläche 4) des Andruckteils 2 mündet. Selbstverständlich ist
die Position der Auskehlung 7' am Umfang des Andruckteils 2 hier übereinstimmend
mit der Ausrichtung des Schlitzes 8' bestimmt.
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Die
Erfindung beschränkt
sich selbstverständlich
nicht auf die einzigen hier beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen
dieses Andruckteils mit Kompensation des radialen Spiels für Zahnstangenlenkgetriebe;
vielmehr umfasst sie alle Ausführungs-
und Anwendungsvarianten, die demselben Prinzip folgen. Insbesondere
würde man
somit den Rahmen der Erfindung nicht verlassen, wenn:
- – die
ringförmige
Dichtung aus jedem geeigneten Material hergestellt wäre, d.h.,
wenn man es der Dichtung ermöglichte,
in die Auskehlung und den Schlitz eingebaut zu sein und sie ihre
Funktion erfüllen
ließe;
- – man
die Auskehlung über
eine mehr oder weniger große
Erstreckung des Umfangs des Andruckteils, ja sogar über den
ganzen Umfang des Andruckteils ausbilden würde, solange die Dichtung nur
einen Bruchteil der Länge
dieser Auskehlung einnimmt, wenn sie den Schlitz durchquert, der
die Auskehlung schneidet;
- – der
Schlitz in einer Ebene ausgebildet würde, die einen bestimmten,
relativ kleinen Winkel bezüglich
der Achse des Andruckteils bildet;
- – dieselbe
Vorrichtung zur Kompensation des radialen Spiels für Andruckteile
jeglicher massiven oder hohlen Gestaltung angewendet würde, die entweder
in einem Teil des Hauptgehäuses
der Lenkung oder in einem fest mit dem Hauptgehäuse verbundenen Hilfsgehäuse untergebracht
sind, wobei diesen Andruckteilen Federeinrichtungen jeder Art zugeordnet
werden könnten;
- – diese
Vorrichtung für
alle Zahnstangenlenkgetriebe bestimmt wäre, ob es sich nun um manuelle oder
Servolenkungen handelt.