DE102004027466A1 - Zahnstangengetriebe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Zahnstangenlenkung - Google Patents

Zahnstangengetriebe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Zahnstangenlenkung Download PDF

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DE102004027466A1
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Hans-Jürgen Langhoff
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Audi AG
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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/20Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle specially adapted for particular type of steering gear or particular application
    • B62D5/22Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle specially adapted for particular type of steering gear or particular application for rack-and-pinion type

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  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die erfindung betrifft ein Zahnstangengetriebe 10 für ein Kraftfahrzeug, mit einer Zahnstange 12, die in einer Zahnstangenführung 18 längs verschiebbar gelagert ist, einem mit der Zahnstange 12 kämmenden Ritzel 14, das in einem Drehlager 20 um eine sich quer zur Zahnstange 12 erstreckende Drehachse 14b drehbar gelagert ist, und einem Kolbenzylinder 24, dessen Zylindergehäuse 24a mit der Zahnstangenführung 18 verbunden ist und dessen Kolbenstange 26a mit der Zahnstange 12 verbunden ist, wobei die Zahnstange 12 die Zahnstangenführung 18 an beiden Enden überragt. Um die Baubreite des Zahnstangengetriebes 10 zu verringern, sind der Kolbenzylinder 24 und die Zahnstangenführung 18 quer zueinander versetzt, nebeneinander angeordnet und seitlich miteinander verbunden, wobei die Kolbenstange 12 das Zylindergehäuse 24a an wenigstens einem Ende überragt und wobei die einander benachbarten überragenden Endbereiche der Kolbenstange 26a und der Zahnstange 12 jeweils in einem Abstand a von den Enden des Zylindergehäuses 24a und der Zahnstangenführung 18 durch eine Traverse 30 miteinander verbunden sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Zahnstangengetriebe gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Baubreite des Zahnstangengetriebes sich verringern lässt, wenn zwei Bauteile anstelle hintereinander nebeneinander angeordnet werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Baubreite des Zahnstangengetriebes ist am geringsten, wenn der Kolbenzylinder und die Zahnstangenführung eine gemeinsame vertikale Quermittelebene aufweisen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Hierfür kann die Traverse quer versetzte Ansätze aufweisen, an denen die Verbindungselemente angeordnet sind.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.
  • 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:
  • 1 eine perspektivische Ansicht von oben und vorne eines erfindungsgemäßen Zahnstangengetriebes, insbesondere für die Lenkung eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise eines Personenkraftwagens;
  • 2 eine perspektivische Ansicht des Zahnstangengetriebes von unten und hinten.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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

Claims (10)

  1. Zahnstangengetriebe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Zahnstangenlenkung, mit einer Zahnstange (12), die in einer Zahnstangenführung (18) längs verschiebbar gelagert ist, einem mit der Zahnstange (12) kämmenden Ritzel (14), dass in einem Drehlager (20) um eine sich quer zur Zahnstange (12) erstreckende Drehachse (14b) drehbar gelagert ist, und einem Kolbenzylinder (24), dessen Zylindergehäuse (24a) mit der Zahnstangenführung (18) verbunden ist und dessen Kolbenstange (26a) mit der Zahnstange (12) verbunden ist, wobei die Zahnstange (12) die Zahnstangenführung (18) an beiden Enden überragt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenzylinder (24) und die Zahnstangenführung (18) quer zueinander versetzt, nebeneinander angeordnet und seitlich miteinander verbunden sind, dass die Kolbenstange (12) das Zylindergehäuse (24a) an wenigstens einem Ende überragt und dass die einander benachbarten überragenden Endbereiche der Kolbenstange (26a) und der Zahnstange (12) jeweils in einem Abstand (a) von den Enden des Zylindergehäuse (24a) und der Zahnstangenführung (18) durch eine Traverse (30) miteinander verbunden sind.
  2. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (26a) das Zylindergehäuse (24a) auch am anderen Ende überragt und der überragende Endbereich im Abstand (a) durch eine Traverse (30) mit dem überragenden Endbereich der Zahnstange (12) verbunden ist.
  3. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenzylinder (24) und die Zahnstangenführung (18) eine gemeinsame vertikale Quermittelebene (E) aufweisen.
  4. Zahnstangengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstangenführung (18) und der Kolbenzylinder (24) einen Abstand voneinander aufweisen und durch wenigstens einen Steg (18b) miteinander verbunden sind.
  5. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (18b) durch eine verjüngte Platte gebildet ist, die sich in der Längsrichtung der Zahnstangenführung (18) erstreckt.
  6. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Traverse oder Traversen (30) jeweils zwei auf der Zahnstange (12) und auf der Kolbenstange (26a) sitzende Rohre (18a, 20a) aufweisen, die durch den Steg (18b) miteinander verbunden sind.
  7. Zahnstangengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Enden der Zahnstange (12) oder der Kolbenstange (26a) oder der wenigstens einen Traverse (30) Verbindungselemente (32) für weiterführende Teile der Zahnstangenlenkung angeordnet sind.
  8. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (32) bezüglich der Mittelachse (12a) der Zahnstange (12) quer versetzt sind.
  9. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (32) bezüglich der Mittelachse (12a) der Zahnstange (12) nach oben versetzt sind.
  10. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Traverse (30) quer versetzte Ansätze (30d) aufweist, an den die Verbindungselemente (32) angeordnet sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2278540A1 (es) * 2005-03-31 2007-08-01 Kayaba Industry Co., Ltd. Aparato de direccion de potencia.

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4011469A1 (de) * 1989-04-10 1990-10-11 Pierino Garnero Pneumatische servolenkung

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