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Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe
für Kraftfahrzeuge, das aus einem Schneckengetriebe mit oder ohne Kugelumlauf und
einer Zahnstangenübertragung auf ein Zahnsegment der Lenkwelle besteht.
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Bei den bekannten Lenkgetrieben dieser Art ist die Segmentverzahnung
auf der Lenkwelle konisch ausgeführt, so daß durch axiales Verstellen der Lenkwelle
Spielfreiheit, insbesondere für die Geradeausfahrtstellung, erzielt wird. Zusätzlich
ist der mittlere Zahn der Segmentverzahnung stärker gehalten, um einen Druckpunktbereich
bei Geradeausfahrtstellung zu erhalten.
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Die Fertigung des kegeligen Segmentes mit stärker gehaltenem Mittelzahn
ist einmal sehr kostspielig, andererseits sind die Eingriffsverhältnisse dieser
Verzahnung nicht ganz einwandfrei.
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Ein weiterer Nachteil einer derartigen Ausführung besteht darin, daß
der Achskreuzungswinkel zwischen Lenkschnecke und Lenkwelle nicht kleiner oder größer
als 90° gehalten werden kann, da sonst Verklemmungen am Ausschlagende eintreten.
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Es ist ein aus einer Lenkschnecke und einem Zahnsegment bestehendes
Lenkgetriebe bekannt, bei dem die Zähne des Zahnsegmentes mit einem Fräswerkzeug
hergestellt sind, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser der Schnecke ist
und dessen Drehachse um einen Betrag gegenüber der Schneckenachse verschoben ist.
Das Zahnsegment wird dabei zur Spielfreimachung in Richtung seiner Drehachse verstellt.
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Bei dieser bekannten Einrichtung werden jedoch sämtliche Zähne des
Segmentes um den gleichen Betrag nachgestellt, so daß infolge der erhöhten Abnutzung
der Mittelzähne des Segmentes und der Schnecke bei Nachstellung die äußeren Zähne
klemmen und kein Druckpunkt in der Geradeausfahrtstellung vorhanden ist.
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Es ist weiterhin bei einem Lenkgetriebe bekannt, die Lenkwelle in
einer Büchse zu lagern, deren Bohrung geneigt und exzentrisch zum Außendurchmesser
verläuft, wobei die Lenkwelle um einen Lagerpunkt schwenkbar ist. Durch Drehen der
Büchse läßt sich dabei die Eingriffsrolle in spielfreien Eingriff mit einer Schnecke
bringen.
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Durch die Schwenkbewegung der Lenkwelle verschlechtern sich jedoch
die Eingriffsverhältnisse des Lenkgetriebes, insbesondere bei Verwendung von Zahnstangengetrieben
od. dgl., und der Lenkhebel der Lenkwelle schwenkt in einer zur senkrechten Mittelebene
der Lenkspindel schrägen Ebene, die sich je nach Verstellung der Büchse verändert.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie besteht darin, daß der
Teilkreismittelpunkt der Segmentverzahnung exzentrisch zur Lenkwellenmitte angeordnet
ist, derart, daß der senkrechte Abstand der Lenkwellenmitte von der Zahnstange größer
ist als der Teilkreishalbmesser des Zahnsegmentes. Hierdurch wird mittels einfacher
normaler Verzahnung ein Druckpunktbereich in der Geradeausfahrtstellung erzielt.
Somit kann bei Abnützen der Verzahnung in Geradeausfahrtstellung die Segmentwelle
in Richtung Zahnstange zugestellt werden, ohne daß ein Klemmen der Verzahnung in
den Endausschlagstellungen eintritt.
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Um die beabsichtigte Zustellung der Lenkwelle ohne Teilung des Gehäuses
zu ermöglichen, werden die Bohrungen der Lagerbüchsen für die Lenkwelle im Lenkgehäuse
oval ausgeführt. Die größeren Hauptachsen der Ovale stehen dabei senkrecht zur Zahnstange.
Die in den Ovalbohrungen angeordneten Lagerbüchsen weisen auf ihrem äußeren Umfang
Ringnuten auf, in welchen Ringe aus einem elastischen Werkstoff angeordnet sind,
die die Ovalbohrungen voll ausfüllen. Somit ist die Lage der Lenkwelle parallel
zur Schneckenachse durch die Lagerbüchsen genau fixiert, während senkrecht zur Zahnstange
die Lagerung elastisch ist.
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Um 180° versetzt zum Mittelzahn des Segmentes ist ein halbkreisförmiger
Nocken angeordnet, dessen Mittelpunkt ebenfalls nicht Mitte Lenkwelle sitzt, sondern
etwas unterhalb der Lenkwellenmitte. In Geradeausfahrtstellung stützt sich die Lenkwelle
über diesen Nocken auf einer im Gehäuse angeordneten Nachstellschraube ab. Im ausgeschwenkten
Zustand stützt sich der Nocken infolge seiner Exzentrizität nicht auf der Nachstellschraube
ab; in diesem Fall stützt sich die Lenkwelle bei hoher Belastung über die Lagerbüchsen
in den ovalen Bohrungen ab, wobei
die in den Ringnuten angeordneten
elastischen Ringe nachgeben und bei Abklingen der Beanspruchung die Lenkwelle in
ihre Neutrallage zurückführen.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, daß der Achskreuzungswinkel zwischen
Lenkschnecke und Lenkwelle außer 90°, wie großenteils üblich, in an sich bekannter
Weise auch eine andere Größe haben kann.
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Bei einem von 90° abweichenden Achskreuzungswinkel bestehen bei einer
Ausführung gemäß der Erfindung einwandfreie Verhältnisse bezüglich des Zahneingriffes
zwischen Zahnsegment und Zahnstange der Lenkmutter. Achskreuzungswinkel größer als
90° bieten den Vorteil eines größeren Ausschlagwinkels des Lenkstockhebels bei gleichem
Weg der Lenkmutter.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 die Draufsicht auf ein Lenkgetriebe gemäß der Erfindung, Fig. 2
einen Schnitt durch das Lenkgetriebe nach Linie II-II in Fig.1. Fig. 3 einen Schnitt
durch das Lenkgetriebe nach Linie 111-III in Fig. 1; Fig. 4 einen Teilschnitt durch
die Lenkwelle nach Linie IV-IV in Fig. 3 in größerem Maßstab, Fig. 5 einen Schnitt
durch die Lenkwellenlagerung nach Linie V-V in Fig. 3 in größerem Maßstab, Fig.6
einen Teilschnitt durch das Zahnsegment nach Linie VI-VI in Fig. 3 in größerem Maßstab
und Fig. 7 eine beispielsweise Anordnung der gesamten Lenkeinrichtung mit Lenkgetriebe,
dessen Achskreuzungswinkel größer als 90° ist.
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Fig. 1 zeigt ein Lenkgetriebe, bei dem der Achskreuzungswinkel a zwischen
Lenkschneckenachse und Lenkwellenachse größer als 90° ist. Zwischen der Lenkschnecke
1 und der Lenkmutter 2 ist ein Kugelumlauf 3 zwecks Verminderns der Reibung in dem
Schneckentrieb vorgesehen (Fig.2). In die an der Lenkmutter 2 eingeschnittene Zahnstangenverzahnung
4 greift das Zahnsegment 5 ein, das drehfest mit der Lenkwelle 6 verbunden ist.
Der Teilkreismittelpunkt der Segmentverzahnung 5 ist exzentrisch zur Lenkwellenmitte
angeordnet, und zwar derart, daß der senkrechte Abstand der Lenkwellenmitte von
der Zahnstange 4 um das Maß b größer ist als der Teilkreishalbmesser d. des Zahnsegments
(Fig. 6). Die Lenkwelle 6 ist in den Lagerbüchsen 7 gelagert. Die Bohrung im Lenkgehäuse
8 für die Lagerbüchsen 7 ist oval ausgeführt, wie aus Fig. 5 zu ersehen ist. Die
größere Achse des Ovals liegt dabei senkrecht zur Zahnstange 4, während parallel
zur Zahnstange die Bohrung dem Lagerbüchsen-Außendurchmesser entspricht. Die größere
Achse des Ovals ist um das Maß 2 c größer als die zu dieser senkrechte Achse (Fig.
5). In die Außendurchmesser der Lagerbüchsen 7 sind Ringnuten zur Aufnahme von Ringen
9 aus elastischem Werkstoff, z. B. ölfestem Gummi, eingeschnitten. Diese Ringe stützen
die Lagerbüchsen 7 und damit die Lenkwelle 6 in Richtung der größeren Achse des
Ovalquerschnitts der Gehäusebohrung elastisch ab.
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Um 180° versetzt zu dem Zahnsegment 5 ist auf der Lenkwelle 6 ein
halbkreisförmiger Nocken 10 angeordnet, dessen Mittelpunkt auf dem senkrecht zur
Zahnstange 4 verlaufenden Lenkwellendurchmesser um das Maß a unterhalb der Lenkwellenachse
liegt. In Geradeausfahrtstellung stützt sich der Nokken 10 auf einem Einstellbolzen
11 ab, der im Lenkgehäuse 8 angeordnet ist. Mittels dieses Einstellbolzens kann
die Lenkwelle 6 nachgestellt werden, um ein durch Abnutzen entstandenes Spiel zwischen
Zahnsegment und Zahnstange in Geradeausfahrtstellung aufzuheben.
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Zur Abstützung der Lenkwelle am Nocken 10 kann an Stelle des Einstellbolzens
auch eine Abstützrolle angeordnet werden, die z. B. mittels einer einstellbaren
Exzenterwelle nachstellbar ist.
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In Fig. 7 ist beispielsweise das Schema einer gesamten Lenkeinrichtung
mit einem Lenkgetriebe nach der Erfindung gezeigt, dessen Achskreuzungswinkel größer
als 90° ist. Ein besonderes Merkmal dieser Anordnung ist der parallele Verlauf der
AchsrichtungR desAchsschenkelbolzens 20 zurAchsrichtungS der Lenkwelle vom Lenkgetriebe.
Ist wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Spurstange in eine mittlere
22m, eine linke 221 und eine rechte 22, unterteilt, wobei die Spurstangenteile 22""
und 22, durch einen Schlepphebel 23 verbunden sind; so ist auch die Achsrichtung
T des Achsschenkelbolzens 24 parallel zur Drehachse U des Schlepphebels 23.
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Bei Einbau eines Lenkgetriebes mit 90° Achskreuzungswinkel würde die
Schneckenwelle nahezu horizontal verlaufen bzw. ist der Einbau eines Kardangelenks
nötig, wie dies auch bei mehreren bekannten Lenkeinrichtungen der Fall ist. Dieser
Mehraufwand wird durch die Anordnung eines Lenkgetriebes, dessen Achskreuzungswinkel
größer als 90° ist, eingespart.
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Schließlich werden bei der Anordnung nach Fig. 7 einwandfreie lenkgeometrische
Verhältnisse erzielt - insbesondere auch beim Durchfedern -, da die von den Lenkhebeln
25 und 26 und die von dem Schlepphebel 23 bzw. dem Lenkstockhebe127 beschriebenen
Kreisbögen in parallelen Ebenen zueinander liegen.