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Zahnstangenlenkgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein Zahnstang,-nlenkgetriebe
für Kraftfahrzeuge.
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Bei einem bekannten Zahnstangenlenkgetriebe für Kraftfahrzeuge sind
die Spurstangengelenke auf der Mittellinie der hohlen Zahnstange innerhalb des Bereiehes
der Verzahnung angeordnet. Die Spurstangen bewegen sich aber nur in derselben Ebene
wie der die Federbewegung der Räder nicht mitmachende Spurstangenhebel. Die Spurstangen
sind in Rohren untergebracht, die nur in einer dem Schwenkbereich der. Spurstangenhebel
entsprechenden Ebene einen geringfügigen Ausschlag zulassen.
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Ein anderes Zahnstangenlenkgetriebe ist bekannt, bei dem die Zahnstange
durch ein federbelastetes Gegenlager an das Lenkritzel gedrückt wird und ein weiteres
federndes Widerlager das eine Ende der vollen Zahnstange führt. Die Enden des Getriebegehäuses
sind erweitert.
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Weiter ist ein Zahnstangenlenkgetriebe für Kraftfahrzeuge bekannt,
bei dem die Spurstangen an einem langgestreckten, parallel zur Zahnstange liegenden
Rohr angreifen. In dem Rohr sind die Gegenlager für die Kugel der Spurstange in
das in dem Rohr befestigte Lager nachstellbar eingeschraubt.
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Schließlich ist es auch bekannt, ringförmige Spurstangenköpfe auf
einem Bolzen außerhalb der Mittellinie der Zahnstange gelenkig zu lagern. Der Bolzen
wird dabei mit einem konischen Teil ringförmig von dem Zahnstangenende umgeben.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Zahnstangenlenkgetriebe -insbesondere
für Fahrzeuge mit geringer Spurweite zu schaffen, das wenig Raum einnimmt, insbesondere
kurz ist und erlaubt, die Spurstangen um große Winkel während der Lenk- und Federbewegung
ausschlagen zu lassen.
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Die Lösung geht aus von einem bekannten Zahnstangenlenkgetriebe für
Kraftfahrzeuge mit auf der Mittellinie der hohlen Zahnstange im Bereich der Verzahnung
angeordneten Spurstangengelenken. Die Erfindung besteht in der Anwendung von an
sich bekannten, im Raum schwenkbaren Spurstangen in Verbindung mit für sich ebenfalls
bekannten, sich erweiternden Austrittsöffnungen an den Enden des Getriebegehäuses.
Hierdurch können die Spurstangen im Raum, also in der Ebene der Spurstange und in
der Ebene, in der das Rad durchfedert, besonders große Ausschläge bei verhältnismäßig
enger Spurweite machen. Es ist möglich, die Spurstangengelenke in der Zahnstange
in ihren beiden äußersten Lagen bis etwa in die Mitte des Getriebegehäuses gleiten
zulassen. Die Spurstangen können selbst dann, wenn das Fahrzeug eine geringe Spurweite
hat, verhältnismäßig lang sein und erlauben einen großen Lenkausschlag der Räder.
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Ferner ermöglicht ein solches Lenkgetriebe mit Rücksicht auf die Bewegungsverhältnisse
der Radführung bzw. -federung und der Lenkungsgeometrie sehr eng beieinanderliegende
Federbrieden zum Halten von Querblattfedern.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Gegenlager für die
Kugel der Spurstange in das in die hohle Zahnstange eingeschraubte Lager für die
Kugel in an sich bekannter Weise nachstellbar eingeschraubt.
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Im Gegensatz zu den bekannten Lösungen werden keine elastischen Gummiteile
zur Abstützung der Kugeln in den Spurstangen und auch keine Schraubenfedern verwendet.
Ein Hämmern der Kugelköpfe unter den einzelnen Stoßimpulsen der Räder beim Fahren
unebener Fahrbahnen ist somit mit Sicherheit vermieden. Andererseits läßt sich in
einfacher Weise das Spiel zwischen Abstützung und Spurstangenkopf nachstellen.
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Eine andere Ausführung der Erfindung besteht in einem ringförmigen
Spurstangenkopf auf einer von einem Bolzen in der hohlen Zahnstange gehaltenen Kugel.
Diese Ausführung eignet sich besonders für Zahnstangen, die einem rauhen Betrieb
bei geringer Wartung ausgesetzt sind. Selbst beim Auftreten erheblichen Spieles
kann der ringförmige Spurstangenkopf nicht von der Kugel abgleiten. Die Lenkung
bleibt also unter allen praktisch vorkommenden rauhesten Bedingungen auch betriebsfähig.
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Die Patentansprüche 2 bis 9 sollen nur im Zusammenhang mit dem Anspruch
1 Patentschutz genießen.
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Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführung der Erfindung.
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F i g. 1 zeigt einen Teilschnitt durch das Zahnstangenlenkgetriebe
- zum Teil in der Ebene der Symmetrieachse geschnitten, F i g. 2 einen Schnitt II-11
durch die F i g. 1,
F i g. 3 eine schematische Darstellung des Zahnstangenlenkgetriebes
mit den Spurstangen und den Spurstangenhebeht, F i g. 4 eine andere Ausführung für
die Spurstangenlager in dem Zahnstangenlenkgetriebe nach F i g. 3, F i g. 5 eine
Abwandlung des Zahnstangenendes nach F i g. 4 in Richtung des in F i g. 4 gezeigten
Pfeiles, F i g. 6 eine andere Ausführung des Zahnstangenendes, F i g. 7 einen Schnitt
durch eine weitere Ausführung, F i g. 8 einen Schnitt VIII-VIII durch die Zahnstange
nach F i g. 7 und F i g. 9 einen Schnitt IX-IX nach F i g. B.
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Das Getriebegehäuse 1 des Zahnstangenlenkgetriebes hat an den Enden
Austrittsöffnungen 2 und 3 für die Zahnstange 4 mit der Verzahnung 4 a. Die Zahnstange
4 ist hohl und hat einen großen Durchmesser. In die Zahnstange 4 ist ein Lager 5
für die Kugel 6 der Se 7 eingeschraubt. Das Lager 5 nimmt mit einem Gewinde 8 das
Gegenlager 9 zur nachstellbaren Lagerung der Kugel 6 ,auf. Das Getriebegehäuse 1
trägt in der Nähe seiner Enden zur Zahnstange 4 gleichmittige Nuten 10 und 11. In
diese greifen nicht dargestellte Träger ein, mit denen das Zahnstangenlenkgetriebe
beispielsweise am des Kraftfgär#4euges befestigt ist. Nach LokkäIdemm'verbindg dieser
Träger läßt sich ?,asegetriebe schwenken. Die Ausi%2t,fiu,' erweitem sich stufenartig
bis zit, dee n16 un4 17"für die Aufnahme nicht d üge Infolge >st#Üte## #. der
, . Falte GWchmittigkeit wird die Lenkungsgeometrie nicht. verändert, so
daß ein Fahrzeug mit einen. s6lghen Zahngtätigenlenkgetriebe mit der einen Schwenk
stehung des'j#emkgetriebes gefahren und mit einer anderen §cer(.kstellung des Lenkgetriebes
abgestellt und transportiert werden kann. Das Lenkritzel12 ist in einer,gnenterbuchse
12a zur Verstellung @ des Gehäuses l - drehbar gelagert. Zur Abstützung des Lenkdtzgjs
12 in axialer Richtung liegt es über eine Kugel 14.4n der Schraube 15 an.
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19 die Zehnstange 4 (F i Z. 3) in der äußersten Stell4ng nach
links -. ih Fahrtrichtung gesehen nach rechts- ausgefahren und befindet sich das
Fahrzeug also in einer Kurve nach links, ist das Lager 5 a für die Kugel
6a ziemlich nahe der Mitte 18 des Gepiebegehäuses 1. Ebenso . befindet sich,
wenn die Zahnstange 4 in die äußerste Stellung nach rechts ausgefahren ist,
das. Lager 5b für die Kugel 6 an der mit 6b bezeichneten.Stelle. Die Länge des Getriebegehäuses
1 ist ,- verglichen mit der Länge der Spurstangen 19 und 20 - kurz und der
Schwenkbereich der Sgurstaugenhebel groß.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel (F i g. 4) ist in den an den
Erden der Zahnstange 26 vorgesehenen Augen 22 und 23 ein- Bolzen 24 durch Sicherungsringe
25 gehalten.. Zwischen den Planflächen 27 und 28 der Augen 22 und 23 ist eine Kugel
29 mit entsprechend ebenen Flächen zwischen den Augen 22 und 23 eingespannt.
Der Abstand der ebenen Flächen 27 und 28 ist im nicht zusammengebauten Zustand der
Zahnstange 26 kleiner als die entsprechenden ebenen Flächen oder Abflachungen der
Kugel 29. Die Kugel 29 trägt eine zylindrische- Aushöhlung 30. Auf der Kugel 29
ist der ringförmige Spurstangenkopf 31 mittels einer zweiteiligen Lagerschale 32,
33 gelagert. Die Lagerschalen 32 und 33 werden durch Umbördeln, Rollen oder Pressen
der Ränder 34 und 35 gehalten. Die Berührungsflächen der Lagerschalen 32
und 33 mit der Kugel 29 sind groß. Auch bei großen Lenkkräften unterliegen
die Berührungsflächen daher nur geringer Abnutzung.
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Bei großer Abnutzung wäre die Gelenkverbindung immer noch betriebssicher.
Selbst wenn man annimmt, daß die Lagerschalen 32 und 33 völlig zerstört werden und
verlorengehen, bleibt die Spurstange über dem Spurstangenkopf 31 mit der
Kugel 29 verbunden. Der Spurstangenkopf 31 liegt zum größten Teil, wie die
Begrenzungskante 36 deutlich macht, außerhalb der eigentlichen Zahnstange.
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Trotz verhältnismäßig großem Durchmesser des Spurstangenkopfes 31
und entsprechend niedrigem Flächendruck zwischen den Lagerschalen 32 und 33 und
der Kugel 29 ist die Spurstange über einen großen Winkelbereich im Raum, also sowohl
um die Mittellinie des Bolzens 24 als auch um die Mittellinie der Zahnstange
26 schwenkbar und drehbar.
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Das Auge 23 kann zur Vereinfachung (F i g. 5) der Herstellung mit
einem Lappen 37 und der Schweißnaht 38 an der Zahnstange 26a angeschweißt sein.
Das hat den Vorteil, daß die Zahnstange 26a als Rohteil aus einem Rohr hergestellt
werden kann und die Augen 23 und 22 mit den Lappen 37 als einfache
Teile für sich hergestellt werden können. Das so an die Zahnstange 26a durch Anschweißen
der Augen 22 und 23 hergestellte Rohteil wird, wie bei F i g. 4 beschrieben,
weiterbearbeitet.
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Die Zahnstange 38 (F i g. 6) kann durch Anschweißen der Augen
39 und 40 in ähnlicher Weise als Rohteil fertiggestellt werden. Auch zwischen den
Augen 39 und 40 befindet sich vorzugsweise unter Vorspannungeine Kugel 41, die den
nicht dargestellten Spurstangenkopf 31 mittels der Lagerschalen 32 und 33 führt.
Statt eines Bolzens 24 (F i g. 4) hält eine Schraube 42 mit Innensechskantkopf
die Kugel 41.
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Gleichzeitig spannt die Schraube 42, die in das Auge 40 eingeschraubt
ist, dadurch, daß sie mit ihrem Kopf in der Einsenkung 43 des Auges
39 aufliegt, die Kugel 41 zwischen den Augen 39 und
40 ein. Eventuelle schräg zur Achse der Schraube 42 wirksam werdende Kräfte
der Spurstange wirken also nicht mehr einzeln auf ein Auge 39 oder auf ein Auge
40
gegen die vorhandene Vorspannung, sondern infolge der beide Augen
39 und 40 kraftschlüssig verbindenden Schraube 42 jeweils auf den
ganzen Verband der Augen 39 und 40 mit der Schraube 42. Dadurch
ist die Möglichkeit, daß Spiel zwischen den Anlageflächen der Augen 39 und
40 an der Kugel auftritt, auch bei großen Überlastungen und längerer Dauerbeanspruchung
verringert.
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Die zylindrische Aushöhlung 30 (F i g. 4) bzw. 44 in F i g. 6 bewirkt
eine günstigere Beanspruchung der Schraube 42 bzw. des Bolzens 24. Durch die Aushöhlung
30 bzw. 44 kommt die Kugel 29 bzw. 41 nur in der Nähe
der Augen mit der Schraube 32 bzw. dem Bolzen 24 in Berührung. Es
werden dadurch praktisch nur Scherkräfte und keine Biegekräfte auf die Schraube
42 bzw. den Bolzen 24 übertragen. Infolge des kleinen notwendigen
Durchmessers der Schraube 42 bzw. des Bolzens 24 ist der Schwenkbereich des Auges
31 groß.
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Die Verzahnung 45 liegt in einer zu der Ebene, in der sich
die Mittellinie des Bolzens 24 bzw. der
Schraube 42 befindet, parallelen
Ebene. Das hat den Vorteil, daß die Zahnstange besonders kurz ausgeführt werden
kann. Die gegossene Zahnstange 46 (F i g. 7) läuft in Lappen 47 und 48 mit Augen
49 bzw. 50 zur Aufnahme des Bolzens 51 und der Kugel 52 aus elastischem Material,
beispielsweise Kunststoff, aus. Um die Kugel 52 greift ein Auge 53 mit Lagerschalen
54 und 55. Die Lappen 47 und 48
schließen sich mit einem
verhältnismäßig großen Querschnitt an die eigentliche Zahnstange 46 an. Ferner umgreifen
die Lappen 47 und 48 die Augen 49 bzw. 50. Das Ende der Zahnstange 46 wird dadurch
besonders geeignet, ohne merkliche Durchbiegung oder Nachgeben die Kügel52 festzuhalten
und den auf sie wirkenden Kräften Widerstand zu leisten. Zwischen den Lappen 47
und 48 befinden sich großräumige Ausnehmungen 56 und 57, die ein weites Ausschwenken
der Spurstange 58 bzw. des Spurstangenauges 53 ermöglichen.
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F i g. 9 zeigt anschaulich, daß das Auge 53 mit der Spurstange 58
in einem großen Bereich im Raum schwenkbar ist und die Augen 49 und 50 von den Lappen
47 bzw. 48 von verhältnismäßig starkem Querschnitt und großer Ausdehnung
versteift werden und so der Kräftefluß zwischen der Spurstange 58 und der Zahnstange
46 gesichert ist.