DE1125297B - Lenkgetriebe fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Lenkgetriebe fuer Kraftfahrzeuge

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DE1125297B
DE1125297B DEZ8386A DEZ0008386A DE1125297B DE 1125297 B DE1125297 B DE 1125297B DE Z8386 A DEZ8386 A DE Z8386A DE Z0008386 A DEZ0008386 A DE Z0008386A DE 1125297 B DE1125297 B DE 1125297B
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DE
Germany
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steering
steering shaft
rack
segment
axis
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Pending
Application number
DEZ8386A
Other languages
English (en)
Inventor
Heinrich Wagner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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Publication of DE1125297B publication Critical patent/DE1125297B/de
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00Steering gears
    • B62D3/02Steering gears mechanical
    • B62D3/04Steering gears mechanical of worm type
    • B62D3/06Steering gears mechanical of worm type with screw and nut

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • Die Fertigung des kegeligen Segmentes mit stärker gehaltenem Mittelzahn ist einmal sehr kostspielig, andererseits sind die Eingriffsverhältnisse dieser Verzahnung nicht ganz einwandfrei.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge, das aus einem Lenkschneckengetriebe mit oder ohne Kugelumlauf und einer Zahnstangenübertragung auf ein Zahnsegment der Lenkwelle besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilkreismittelpunkt der Segmentverzahnung exzentrisch zur Lenkwellenmitte angeordnet ist, derart, daß der senkrechte Abstand der Lenkwellenmitte von der Zahnstange (4) größer (Maß b) ist als der Teilkreishalbmesser (do) des Zahnsegmentes (5).
  2. 2. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbüchsen (7) zur Lagerung der Lenkwelle (6) in Bohrungen des Lenkgehäuses (8) angeordnet sind, die eine ovale Querschnittsform haben, wobei die kleinere Achse dem Lagerbüchsen-Außendurchmesser entspricht, während die größere Achse senkrecht zur Zahnstange (4) gerichtet ist.
  3. 3. Lenkgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem äußeren Umfang der Lagerbüchsen (7) in Ringnuten Ringe (9) aus elastischem Werkstoff angeordnet sind, die die Lagerbüchsen senkrecht zur Zahnstange elastisch abstützen.
  4. 4. Lenkgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnsegment (5) um 180° versetzt zum Mittelzahn einen Nokken (10) halbkreisförmiger Form aufweist, dessen Mittelpunkt unterhalb der Lenkwellenmitte (Maß a) angeordnet ist, und daß im Gehäuse (8) ein Einstellbolzen (11) oder eine verstellbare Abstützrolle angeordnet ist, auf der sich der Nocken (10) in Geradeausfahrtstellung abstützt.
  5. 5. Lenkeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Achskreuzungswinkel zwischen Lenkschnecke und Lenkwelle außer 90° - wie an sich bekannt -auch größer oder kleiner als 90° sein kann. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 936 250, 924 366, 816 644, 392 621; österreichische Patentschrift Nr. 133 199; französische Patentschrift Nr. 320 533.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2237421A1 (de) * 1972-07-29 1974-02-14 Zahnradfabrik Friedrichshafen Lenkgetriebe mit veraenderlicher uebersetzung
CN104724160A (zh) * 2014-12-31 2015-06-24 陈瑞武 三轮汽车的转向轴装置

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FR320533A (fr) * 1902-04-21 1902-12-13 De Dion Albert Direction irréversible
DE392621C (de) * 1924-03-22 Fiat Spa Lenkvorrichtung fuer Kraftfahrzeuge
AT133199B (de) * 1931-02-02 1933-05-10 Daimler Benz Ag Lenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge.
DE816644C (de) * 1940-01-09 1951-10-11 Renault Einstellungsvorrichtung fuer das Lenkgetriebe von Kraftfahrzeugen
DE924366C (de) * 1941-08-02 1955-02-28 Daimler Benz Ag Lenkgetriebe, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge
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