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Die
Erfindung betrifft ein Zahnstangengetriebe gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs
1 angegebenen Art.
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Im
Kraftfahrzeugbau gibt es Bewegungsabläufe, bei denen eine Drehbewegung
in eine geradlinige Bewegung umzuwandeln ist. Dies ist z. B. bei
einer Lenkung der Fall, bei der es bekannt ist, für die Bewegungsumwandlung
ein Zahnstangengetriebe der eingangs angegebenen Art zu verwenden,
wie es z. B. in dem Fachbuch „Fachkunde
Kraftfahrzeugtechnik",
Europa-Nr.: 20108, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, auf S.
436 dargestellt und beschrieben. Bei diesem vorbekannten Zahnstangengetriebe
sind die Zahnstange und die Kolbenstange axial hintereinanderliegend
angeordnet. Hierdurch ist eine beträchtliche Baubreite vorgegeben.
Insbesondere im Kraftfahrzeugbau ist dagegen eine kleine Konstruktion
anzustreben, da wenig Bauraum zur Verfügung steht.
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In
der
EP 0 548 201 B1 ist
ein Zahnstangengetriebe für
schwere Kraftfahrzeuge beschrieben, wobei zur Hilfskraftunterstützung zwei
hydraulisch voneinander getrennte Lenkkreise vorgesehen sind, mit
jeweils einem Kolbenzylinder, die nebeneinander angeordnet sind,
und wobei die Zahnstange mit dem einen Kolbenzylinder axial hintereinanderliegend
angeordnet ist.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Zahnstangengetriebe
gemäß der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass unter
Vermeidung der genannten Nachteile eine geringere Baubreite erreichbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1
in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Baubreite des
Zahnstangengetriebes sich verringern lässt, wenn zwei Bauteile anstelle
hintereinander nebeneinander angeordnet werden.
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Beim
erfindungsgemäßen Zahnstangengetriebe
nach Anspruch 1 ist nur ein Kolbenzylinder vorgesehen, wobei er
bezüglich
der Zahnstangenführung
quer versetzt ist, neben der Zahnstangenführung angeordnet ist und seitlich
mit dieser verbunden ist. Außerdem überragt
die Kolbenstange das Zylindergehäuse
an wenigstens einem Ende, und die einander benachbarten überragenden
Endbereiche der Kolbenstange und der Zahnstange sind jeweils in
einem Abstand von den Enden des Zylindergehäuses und der Zahnstangenführung durch
eine Traverse miteinander verbunden.
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Aufgrund
der Anordnung des Kolbenzylinders neben der Zahnstangenführung und
nicht hintereinander lässt
sich die Baubreite des Zahnstangengetriebes etwa um die Länge des
Kolbenzylinders verringern. Deshalb eignet sich das erfindungsgemäße Zahnstangengetriebe
für kleine
Bauräume und
auch für
den Kraftfahrzeugbau und insbesondere für eine Zahnstangenlenkung eines
Personenkraftfahrzeugs. Dabei zeichnet sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung
durch eine einfache und stabile Konstruktion aus, die sich kostengünstig herstellen und
integrieren lässt.
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Für die durch
den Kolbenzylinder erreichbare Lenkhilfsfunktion reicht es aus,
wenn die Kolbenstange nur in ihrem einen Endbereich durch eine Traverse
mit dem überragenden
Endbereich der Zahnstange verbunden ist. Dagegen werden die Stabilität vergrößert und
ein gleichmäßiger Kraftangriff
zwischen der Kolbenstange und der Zahnstange erreicht, wenn die
Kolbenstange auch in ihrem anderen Endbereich durch eine Traverse
mit der Zahnstange verbunden ist.
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Die
Baubreite des Zahnstangengetriebes ist am geringsten, wenn der Kolbenzylinder
und die Zahnstangenführung
eine gemeinsame vertikale Quermittelebene aufweisen.
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Die
Zahnstangenführung
und der Kolbenzylinders können
einen Abstand voneinander aufweisen und durch wenigstens einen Steg
miteinander verbunden sein, der durch eine verjüngte Platte gebildet sein kann,
die sich in der Längsrichtung
der Zahnstangenführung
(18) erstreckt. Hierdurch wird ebenfalls eine kleine Konstruktion
erreicht, und es werden Material und Gewicht eingespart.
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Die
vorgenannten Vorteile gelten auch dann, wenn die Traverse oder Traversen
jeweils zwei auf der Zahnstange und auf der Kolbenstange sitzende Rohre
aufweisen, die durch wenigstens einen insbesondere plattenförmigen Steg
miteinander verbunden sind.
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Die
erfindungsgemäße Ausgestaltung
ermöglicht
im Weiteren eine Vielzahl von Anordnungsstellen für Verbindungselemente
für weiterführende Teile
der Zahnstangenlenkung im Bereich der Traversen. Dabei können diese
in wahlweisen, quer zur Zahnstange gerichteten Abständen von
der Zahnstange angeordnet werden, z. B. in einem nach oben gerichteten
Abstand.
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Hierfür kann die
Traverse quer versetzte Ansätze
aufweisen, an denen die Verbindungselemente angeordnet sind.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung
mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
In der Beschreibung, in den Patentansprüchen, in der Zusammenfassung
und in der Zeichnung werden die in der hinten angeführten Liste der
Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen
verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
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1 eine
perspektivische Ansicht von oben und vorne eines erfindungsgemäßen Zahnstangengetriebes,
insbesondere für
die Lenkung eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise eines Personenkraftwagens;
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2 eine
perspektivische Ansicht des Zahnstangengetriebes von unten und hinten.
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Das
in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete Zahnstangengetriebe
weist eine Zahnstange 12, ein damit kämmendes Ritzel 14 und
ein Getriebegehäuse 16 auf,
das aus einer Zahnstangenführung 18 für die Zahnstange 12 und
einem Drehlager 20 für
das Ritzel 14 besteht, wobei die sich quer zueinander erstreckenden
Längsmittelachsen 12a und 14a der Zahnstange 12 und
des Ritzels 14 einen vorzugsweise spitzen Winkel W zwischen
sich einschließen,
der etwas kleiner ist als 90°.
Die Zahnstangenführung 18 und
das Drehlager 20 sind jeweils durch ein Rohr 18a, 20a gebildet,
die um den Abstand ihrer Längsmittelachsen 12a, 14a quer
voneinander versetzt sind und dabei ineinander übergehen.
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Beim
Ausführungsbeispiel
erstreckt sich das Rohr 18a der Zahnstangenführung 18 horizontal
und quer zur Längsrichtung
des nicht dargestellten Kraftfahrzeugs, insbesondere Personenkraftfahrzeugs, für das das
Zahnstangengetriebe 10 vorzugsweise eingerichtet ist. Die
Vorwärts-Fahrtrichtung
des Kraftfahrzeugs ist durch einen Pfeil 22 verdeutlicht.
Das Rohr 20a des Drehlagers 20 befindet sich unterseitig am
Rohr 18a, wobei es sich mit einem zu einer Lenkwelle erstreckenden
Wellenabschnitt 14b des Ritzels 14 nach hinten
schräg
aufwärts
erstreckt. Die Zahnstangenführung 18 und
das Drehlager 20 sind durch Lagerbohrungen oder dergleichen
in den Rohren 18a, 20a gebildet.
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Dem
Zahnstangengetriebe 10 ist zur vorzugsweise hydraulischen
Unterstützung
ein Kolbenzylinder 24 zugeordnet, der bezüglich der
Zahnstange 12 quer versetzt ist und sich neben ihr bzw.
neben der Zahnstangenführung 18 befindet
und vorzugsweise bezüglich
einer vertikalen Längsmittelebene
E der so gebildeten Zahnstangenanordnung symmetrisch angeordnet
ist. Im Zylindergehäuse 24a des Kolbenzylinders 24 ist
ein Kolben 26 längs
verschiebbar und abgedichtet geführt,
der den Zylinderraum des Gehäuses 24a in
zwei Arbeitskammern 28a, 28b unterteilt, und von
dem sich zwei Kolbenstangen 26a in die einander entgegengesetzten
Richtungen erstrecken und das Zylindergehäuse 24a um ein Maß a überragen,
das etwa der Hälfte
des Kolbenhubes des Doppelstangenkolbens entspricht. Um ein z. B.
wenigstens etwa gleiches Maß a überragt
auch die Zahnstange 12 mit ihren freien Endbereichen die Zahnstangenführung 18.
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Die
Zahnstangenführung 18 bzw.
das Rohr 18a ist durch einen Steg 18b starr mit
dem Zylindergehäuse 24b verbunden,
z. B. verschweißt.
Hierdurch ist eine stationäre
Baueinheit gebildet, die an der Karosserie des Kraftwagens abgestützt ist.
Dagegen bilden die Zahnstange 12, der Doppelstangenkolben
und noch zu beschreibende Traversen 30 eine die jeweilige
Lenkbewegung ausführende
Bewegungseinheit.
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Die
Zahnstange 12 und die Kolbenstangen 26a sind in
ihren Endbereichen jeweils durch eine Traverse 30 starr
miteinander verbunden, die jeweils z. B. durch zwei Buchsen 30a, 30b gebildet
sind, die fest mit den Zahnstangenenden und Kolbenstangenenden verbunden
sind, z. B. dadurch, dass die Enden fest in den Buchsen 30a, 30b sitzen.
Die Buchsen 30a, 30b selbst sind durch Stege 30c fest
miteinander verbunden. Um Bauraum zu sparen, können die Traversen 30 seitlich
zur Längsachse 24b des Kolbenzylinders 24 hin
konvergent geformt, z. B. abgeschrägt, sein.
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An
den Enden der Zahnstange 12 oder den Kolbenstangen 26a oder
den Traversen 30 sind Verbindungselemente 32 angeordnet
zur Übertragung der
Lenkbewegung der Zahnstange 12 auf mit den Verbindungselementen 32 verbundenen
oder verbindbaren Teilen der Lenkung. Bei den Verbindungselementen 32 kann
es sich z. B. um Schraubelemente wie Muttern von Schraubverbindungen
handeln Für
die Anordnungspositionen der Verbindungselemente 32 steht
somit der gesamte Bereich der Traversen 30 zur Verfügung. Beim
Ausführungsbeispiel ist
die Achse 32a der Verbindungselemente bezüglich der
Mittelachse 12a um ein Maß b versetzt, vorzugsweise
nach oben. Dabei sind z. B. oberseitige Ansätze 30d vorzugsweise
einteilig angeformt, an denen die Verbindungselemente 32 z.
B. endseitig angeordnet sind.
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Mit
den Bezugszahlen 34a und 34b sind Anschlusselemente
für Fluidleitungen
bezeichnet, durch die hindurch die Arbeitskammern 28a, 28b wechselseitig
mit einem unter Druck stehenden Fluid zur Unterstützung der
jeweiligen Zahnstangenbewegung vorzugsweise hydraulisch beaufschlagbar
sind. Dabei ist zur Regelung der Fluidströme eine nicht dargestellte
Regeleinrichtung vorgesehen.
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- 10
- Zahnstangengetriebe
- 12
- Zahnstange
- 12a
- Längsmittelachse
- 14
- Ritzel
- 14a
- Längsmittelachse
- 16
- Getriebegehäuse
- 18
- Zahnstangenführung
- 18a
- Rohr
- 18b
- Steg
- 20
- Drehlager
- 20a
- Rohr
- 22
- Vorwärts-Fahrtrichtung
- 24
- Kolbenzylinder
- 26
- Kolben
- 26a
- Kolbenstange
- 28a
- Arbeitkammer
- 28b
- Arbeitskammer
- 30
- Traverse
- 30a
- Buchse
- 30b
- Buchse
- 30c
- Steg
- 30d
- Ansatz
- 32
- Verbindungselement
- 32a
- Achse
- a
- Maß
- b
- Maß
- E
- Ebene