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Zahnstangenlenkungen
sind heute die bei PKW nahezu ausschließlich eingesetzte
Bauart von Lenkgetrieben. Bei diesen Lenkungen ist ein quer zur Fahrtrichtung
vorgesehenes Lenkungsgehäuse in der Nähe der Vorderachse
angeordnet. Eine Zahnstange ist in dem Lenkungsgehäuse
axial verschieblich gelagert. An den freien Enden der Zahnstange sind
Spurstangenköpfe angeordnet, die die mit den gelenkten
Rädern verbundenen Spurstangen tragen. Der Bewegungsbereich
der Zahnstange in dem Lenkungsgehäuse ist im Allgemeinen
durch den Anschlag des Spurstangenkopfes an das Lenkungsgehäuse
begrenzt. Im Bereich dieses Anschlags ist ein Anschlagsdämpfer
vorgesehen, der den Anschlag mechanisch dämpft und dadurch
Verformungen, Beschädigungen und übermäßige
Geräuschentwicklung verhindert. Zusätzlich ist
die Zahnstange in Gleitlagern gelagert. Eine solche Lenkung zeigt
die
DE 10 2007
057 391 A1 .
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Während
bei hydraulisch unterstützten Servolenkungen die Lagerung
im Bereich der Abdichtung der hydraulischen Arbeitsräume
erfolgen kann und hier deshalb keine zusätzlichen Bauelemente
erforderlich sind, ist bei Servolenkungen mit elektrischem An trieb
eine solche Abdichtung prinzipiell nicht erforderlich. Das freie
Ende der Zahnstange kann zur Abstützung im Bereich des
Anschlagdämpfers beispielsweise durch ein Gleitlager im
Lenkungsgehäuse gelagert werden, welches speziell zu diesem
Zweck dort vorgesehen ist.
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Es
handelt sich also bei dem Gleitlager und dem Anschlagdämpfer
um zwei separate Bauteile mit unterschiedlichen Funktionen. Beide
Bauteile beanspruchen Bauraum und verursachen bei der Herstellung
und der Montage separate Kosten.
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Es
ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Funktion dieser
beiden Bauteile in einer Komponente zusammenzufassen. Diese Aufgabe wird
von einem Anschlagdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Weil
der Anschlagdämpfer einen als Gleitlager ausgebildeten,
die Zahnstange umgebenen Bereich aufweist, in dem er an der Zahnstange
anliegt, und weil der Bereich vorzugsweise mit einer reibungsmindernden
Beschichtung oder einer Lagerbuchse versehen ist, kann dieser Bereich
die Zahnstange lagern und führen. Bei einem Anschlag des Spurstangenkopfes
an den Anschlagdämpfer wird dieser Bereich nur in Axialrichtung
der Zahnstange bewegt, so dass die Führungsfunktion nicht
beeinträchtigt ist.
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Wenn
der Anschlagdämpfer eine metallische Hülse aufweist,
die in einen runden Gehäuseabschnitt des Lenkungsgehäuses
einsetzbar ist, kann der Anschlagdämpfer besonders einfach
gefertigt werden. Wenn weiter sich der Durchmesser des Anschlagdämpfers
stufenweise unter Ausbildung wenigstens eines ringförmigen
Bundes auf den Außendurchmesser der Zahnstange zu verringert,
kann der Bund mit einem Dämpfungsglied versehen werden, beispielsweise
mit einem umlaufenden Elastomerdämpfer, so dass der Anschlagdämpfer
einteilig ist. Weiter kann ein an einen Bund anschließender
rohrförmiger Bereich das Gleitlager bilden oder tragen.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
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1:
Den Endbereich einer Zahnstangenlenkung mit einen elektromechanischen
Servoantrieb in einem Längsschnitt; sowie
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2:
einen Schnitt durch den Bereich des Anschlagdämpfers in
einer vergrößerten Darstellung.
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Die 1 zeigt
in einem Längsschnitt den Endbereich eines Lenkungsgehäuses 1,
in dem eine Zahnstange 2 längsverschieblich gelagert
ist. Die Zahnstange 2 trägt an ihrem freien Ende 3 eine
Spurstangenhalterung 4, die als Kugel-/Pfannengelenk ausgebildet
ist. Ein Faltenbalg 5 umgibt diesen Bereich in an sich
bekannter Weise, um das Lenkungsgehäuse 1 gegen
eindringende Fremdkörper und Wasser zu verschließen.
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Das
Lenkungsgehäuse 1 ist an seinem dargestellten
freien Ende im Querschnitt rohrförmig, rund und weist eine
zylindrische innere Mantelfläche als Wandung 6 auf.
Diese Wandung 6 hat eine lichte Weite, die ausreichend
groß ist, um die Spurstangenhalterung 4 aufnehmen
zu können. An der Innenseite der Mantelfläche
ist eine umlaufende Nut 7 vorgesehen, die einen geringfügig
vergrößerten Querschnittsbereich des Lenkungsgehäuses 1 definiert. Unmittelbar
an die Nut anschließend ist eine Ringschulter 8 vorgesehen,
die im rechten Winkel gegenüber der Wandung 6 nach
innen auf die Zahnstange 2 zu verläuft und in
einem Abstand von dieser endet. Es ergibt sich ein Zwischenraum
zwischen dem Lenkungsgehäuse 1 und der Zahnstange 2.
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In
diesem Bereich ist ein Anschlagdämpfer 9 vorgesehen,
der eine tiefgezogene, gestufte Hülse 10 als Grundkörper
aufweist. Die Hülse 10 ist an ihrem dem Faltenbalg 5 zugewandten
Ende zunächst mit einem Außendurchmesser versehen,
der dem Innendurchmesser der Wandung 6 des Lenkungsgehäuses 1 entspricht.
Sie verläuft abschnittsweise parallel zu der Wandung 6 und
geht dann in einen radial nach innen verlaufenden Bund 11 über.
An der Innenseite des Bundes 11 ist wiederum ein hülsenförmiger, in
Axialrichtung verlaufender Abschnitt 12 mit relativ kurzer
Erstreckung in Axialrichtung angeformt. Hieran schließt
wiederum ein radial nach innen weisender Abschnitt 13 an,
der schließlich in einem rechten Winkel in einen rohrförmigen
Endabschnitt 14 übergeht. Der Endabschnitt 14 ist
parallel zu der Zahnstange 2 und zu der Wandung 6 ausgerichtet und
im Wesentlichen koaxial zu diesen Bauelementen angeordnet. Im Durchmesser
ist der Endbereich 14 so bemessen, dass er innerhalb des
Ringbundes 8 in den Zwischenraum zwischen dem Lenkungsgehäuse 1 und
der Zahnstange 2 ragt, ohne die Zahnstange 2 zu
berühren.
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Die
tiefgezogene Hülse 9 weist also im Wesentlichen
eine treppenförmige Querschnittsgestalt auf, die sich von
der Faltenbalgseite weg im Durchmesser verkleinert, und sie ist
rotationssymmetrisch bezüglich der Mittenachse der Zahnstange.
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In
der Hohlkehle, die zwischen dem Bereich 11 und dem Bereich 12 ausgebildet
ist, ist ein Elastomerdämpfer 15 angeordnet. Der
Elastomerdämpfer 15 ist auf die metallische Hülse 9 stoffschlüssig
aufgebracht. Der Elastomerdämpfer 15 weist einen
freien, etwa konisch nach außen weisenden Bereich auf, der
in dem Winkel zwischen der umlaufenden Nut 7 und dem Ringbund 8 anliegt.
Der Elastomerdämpfer 15 stützt die Hülse 9 in
Axialrichtung gegenüber dem Lenkungsgehäuse 1 ab.
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Der
Endbereich 14 trägt schließlich auf seiner
Innenseite einen Ring 16, der aus einem reibungsmindernden
Material gefertigt ist und der an der Außenseite der Zahnstange 2 anliegt.
Der Ring 16 bildet ein Gleitlager für die Zahnstange 2,
welches die Zahnstange in Radialrichtung führt und abstützt.
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Die 2 zeigt
die beschriebene Anordnung in einer schematischeren, vergrößerten
Darstellung. Gleiche Bauteile tragen gleiche Bezugsziffern.
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Im
Betrieb in einem Kraftfahrzeug wird zum Betätigen der ge lenkten
Räder die Zahnstange 2 in Axialrichtung hin und
her bewegt, in den Darstellungen gemäß 1 und 2 also
parallel zur Zeichenebene nach links und nach rechts. Dabei gleitet
die Zahnstange 2 mit ihrer äußeren Umfangsfläche
an der inneren Umfangsfläche des Rings 16 mit
geringer Reibung. Der Ring 16 stützt die Zahnstange 2 gegenüber
Radialbewegungen ab und führt die Zahnstange 2 so.
Auf diese Weise werden Radialkräfte, die von der gelenkten
Achse über den Spurstangenanschluss 4 in die Zahnstange
eingeleitet werden, zumindest nicht ungemindert in ein weiter innerhalb
des Lenkungsgehäuses 1 befindliches Getriebe eingeleitet.
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Wenn
die Zahnstange 2 in der Darstellung der 1 an
ihren linken Anschlag gefahren wird, schlägt der Spurstangenanschluss 4 an
die Hülse 9 an und komprimiert dabei den Anschlagdämpfer 15. Dieser
wiederum stützt sich an den Flächen 7 und 8 in
dem Lenkungsgehäuse 1 ab. Die Dämpfungswirkung
des Anschlagdämpfers 15 vermindert dabei die auftretende
mechanische Belastung des Lenkungsgehäuses 1 und
die dabei entstehenden Körperschallgeräusche.
Aufgrund der Gestaltung gleitet dabei der Bereich 9 der
Hülse 10 innerhalb der zylindrischen Bohrung 6 auf
den Bund 8 zu. Der Endabschnitt 18 und der Ring 16 können
dabei in den Zwischenraum zwischen dem Lenkungsgehäuse 1 und
der Zahnstange 2 weiter eintreten, ohne dass hier eine
nachteilige Wirkung entsteht.
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Im
Ergebnis wird mit der beschriebenen Anordnung ein Anschlagdämpfer
für eine elektromechanische Servolenkung von der Bauart
einer Zahnstangenlenkung geschaffen, der nicht nur beim Kontakt des
Spurstangenanschlusses 4 mit dem inneren Anschlag die mechanischen
Kräfte dämpft, sondern der gleichzeitig die Funktion
der Führung im Bereich des Rings 16 übernimmt
und damit Belastungen auf das Getriebe der Servolenkung und die
dabei entstehenden Geräusche vermindert. Kostenvorteile
ergeben sich, weil das gesamte den Dämpfer und die Lagerung
darstellende Bauteil einteilig ist und in einem Montagevorgang montiert
werden kann. Schließlich ist die genannte Anordnung ge genüber
einem separaten Anschlagdämpfer mit axial beabstandetem,
im Lenkungsgehäuse selbst angeordnetem Gleitlager deutlich
kompakter auszuführen.
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- 1
- Lenkungsgehäuse
- 2
- Zahnstange
- 3
- freies
Ende
- 4
- Spurstangenhalterung
- 5
- Faltenbalg
- 6
- innere
Mantelfläche
- 7
- Nut
- 8
- Ringschulter
- 9
- Anschlagdämpfer
- 10
- Hülse
- 11
- Bund
- 12
- Hülsenförmiger
Abschnitt
- 13
- Abschnitt
- 14
- Endabschnitt
- 15
- Elastomerdämpfer
- 16
- Ring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102007057391
A1 [0001]