DE1230684B

DE1230684B - Zahnstangenlenkung fuer Fahrzeuge

Info

Publication number: DE1230684B
Application number: DEN26452A
Authority: DE
Inventors: Franz Fries; Philipp Schmidt
Original assignee: NSU Motorenwerke AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1965-03-25
Filing date: 1965-03-25
Publication date: 1966-12-15
Also published as: GB1149590A; DE1580475B2; FR93583E; DE1580475A1

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

^T"¹

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B62d

Deutsche Kl.: 63 c-47

Nummer: 1230 684

Aktenzeichen: N 2645211/63 c

Anmeldetag: 25. März 1965

Auslegetag: 15. Dezember 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnstangenlenkung für Fahrzeuge, bei der Ritzel und Zahnstange innerhalb eines Lenkgehäuses miteinander kämmen und das Ritzel mit Hilfe von Zapfen auf beiden Seiten der Zahnstange in je einem Lager geführt und gegenüber der Zahnstange einstellbar ist.

Bei der Mehrzahl der bekannten Zahnstangenlenkungen ist das Ritzel fest gelagert und die Zahnstange gegen das Ritzel angestellt, wozu die Zahnstange beispielsweise an ihrem dem Ritzel entfernten Ende fest geführt ist und an ihrem anderen Ende lediglich federnd an das Ritzel angedrückt wird. Die über die Spurstangen auf die Zahnstange übertragenen Kräfte können dabei ein Abheben der Zahnstange vom Ritzel bewirken, was zu dem bekannten Lenkungsklappern führt. Außerdem bedingen diese teilweise recht beachtlichen Kräfte einen relativ starken Verschleiß von Ritzel und Zahnstange. Es sind bereits Zahnstangenlenkungen bekannt, bei denen die Zahnstange zur Beseitigung dieses Nachteils beidseitig gelagert und das Ritzel gegen die Zahnstange angestellt wird. Bei Ausführungen dieser Art wird die Anstellung des Ritzels dadurch erreicht, daß das Ritzel bzw. die das Ritzel tragende Lenkwelle exzentrisch innerhalb einer drehbar angeordneten Buchse geführt ist, durch deren Verdrehen sich das Spiel zwischen Ritzel und Zahnstange einstellen läßt. Um bei diesen Lösungen das durch die laufende Abnutzung auftretende Spiel auszuschalten, wird die Buchse oder das Ritzel elastisch gelagert.

Der Feder-bzw. Nachstellbereich dieser elastischen Mittel, die bei der Einstellung der Lenkung unter Vorspannung gesetzt werden müssen, ist naturgemäß nicht sehr groß, da die sonst notwendigen, relativ weichen Lagerungen den auftretenden Zahnkräften nicht standhalten, weshalb auch diese Lenkungen einer regelmäßigen und fachmännischen Wartung bedürfen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zahnstangenlenkung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sehr einfach ist,, gegen nicht fachgerechte Einstellung weitgehend unempfindlich ist und praktisch keiner laufenden Wartung bedarf.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst worden, daß ein Ritzelzapfenlager schwenkbar und das andere Lager in einer zur Zahnstangenebene senkrechten, die Ritzelachse enthaltenden Führungsebene verschiebbar ist. Der verschiebbar ausgeführte Ritzelzapfen kann dabei in einem Gleitstein gelagert sein, der zwischen zwei zur Führungsebene parallelen Führungsbahnen gleitend einstellbar ist. Die Führungsbahnen können Bestandteil des Lenkgehäuses

Zahnstangenlenkung für Fahrzeuge

Anmelder:

NSU Motorenwerke Aktiengesellschaft,

Neckarsulm (Württ.)

Als Erfinder benannt:
Philipp Schmidt, Frankenbach;
Franz Fries, ödheim

sein. Zur Führung des Gleitsteins kann jedoch auch eine mit einer U-förmigen Aussparung versehene

zo Scheibe so in eine Bohrung in der zugehörigen Stirnwand des Lenkgehäuses eingesetzt werden, daß die freien Schenkel der Aussparung die Führungsbahnen für den Gleitstein bilden. Die Scheibe ist durch eine auf der der U-förmigen Aussparung gegenüberliegenden Seite im Lenkgehäuse angeordnete Schraube zentrierbar, einstellbar und festspannbar.

Beim Versagen der zur Anstellung des Ritzels gegen die Zahnstange notwendigen Spanneinrichtung besteht die Gefahr, daß der Gleitstein unter dem Einfluß der Zahnkräfte zurückgedrängt wird und Zahnstange und Ritzel außer Eingriff kommen. Um dies auszuschließen, können die Führungsbahnen für den Gleitstein in etwa der Höhe, die im Neuzustand der Oberkante des Gleitsteins bei spielfreier Lage zwischen Ritzel und Zahnstange entspricht, einen Anschlag für den Gleitstein aufweisen.

An Stelle des Gleitsteins kann auch eine andere Führung für den verschiebbar gelagerten Ritzelzapfen vorgesehen werden. Eine dieser Führungen besteht gemäß der Erfindung darin, daß der verschiebbar geführte Ritzelzapfen schwenkbar in einem Bolzen gelagert ist, der seinerseits in einer in der Führungsebene liegenden Bohrung im Lenkgehäuse verschiebbar geführt ist.

Zur Einstellung des Ritzels gegenüber der Zahnstange kann eine Spanneinrichtung mit einer im Lenkgehäuse in der Führungsebene angeordneten Hohlschraube vorgesehen werden, in die eine Feder eingesetzt ist, die von einer in die Hohlschraube eindrehbaren Sicherheitsschraube gehalten ist und die auf das das Lager für den verschiebbar geführten Ritzelzapfen bildende Teil wirkt;

609 747/269

Zur schwenkbaren Lagerung eines Ritzelzapfens kann, wie allgemein üblich, ein sphärisches Lager dienen. Derartige Lager sind jedoch, wenn es sich um einbaufertige geschlossene Lager handelt, sehr aufwendig. Erfindungsgemäß soll daher die Außenschale dieses Lagers aus Kunststoff bestehen und der Innenring von einem balligen Abschnitt des entsprechenden Ritzelzapfens gebildet werden, wobei zur Vereinfachung der Montage die aus Kunststoff gefertigte Außenschale geteilt ausgeführt werden kann.

Der Anschluß der Lenkung an die Lenksäule muß auf Grund der Verschwenkbarkeit des Ritzels beweglich ausgeführt werden, wobei es sich als vorteilhaft erwiesen hat, zwischen der Lenkwelle und dem Ritzel eine an sich bekannte elastische Kupplung vorzusehen.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Zahnstangenlenkung in Ansicht, teilweise im Schnitt dargestellt,

F i g. 2 einen Schnitt gemäß Linie 2-2 in F i g. 1 durch das Lenkgehäuse,

F i g. 3 den Schnitt gemäß Linie 3-3 in F i g. 2 mit der Darstellung der Führung für einen verschiebbar gelagerten Ritzelzapfen,

F i g. 4 eine weitere Ausführungsform der Führung des verschiebbar geführten Ritzelzapfens,

F i g. 5 einen Schnitt gemäß Linie 5-5 in F i g. 4 und

Fig. 6 eine Detaildarstellung der Lagerung des schwenkbar geführten Ritzelzapfens.

An den Enden einer Zahnstange 1 sind zwei Spurstangen 2 und 3 angeschlossen, die die Lenkbewegungen auf die Räder übertragen. Die Zahnstange 1 ist in zwei Lagern 5 und 6 im Lenkgehäuse 4 bzw. in einem mit dem Lenkgehäuse 4 verbundenen Rohr 7 geführt. Innerhalb des Lenkgehäuses 4 ist das Ritzel 9 gelagert, das mit der Zahnstange 1 kämmt, wobei das zwischen Zahnstange 1 und Ritzel 9 auftretende Spiel durch eine Anstellung des Ritzels 9 gegen die Zahnstange 1 ausgeglichen wird.

Als Lager des Ritzels 9 zu beiden Seiten der Zahnstange 1 in dem Lenkgehäuse 4 ist der eine Ritzelzapfen 11 schwenkbar und der andere Ritzelzapfen 12 in einer zur Zahnstange 1 senkrechten Ebene der Führungsebene 8 verschiebbar vorgesehen. Der verschiebbar geführte Ritzelzapfen 12 greift (F i g. 3) in einen Gleitstein 13 ein, der zwischen zwei zur Führungsebene 8 parallelen Führungsbahnen 14 gleitet und der zum Ausschalten des Spiels zwischen Zahnstange 1 und Ritzel 9 in Richtung zur Zahnstange 1 durch eine Spanneinrichtung 15 angedrückt wird. Diese besteht aus einer gegen das Lenkgehäuse 4 gekonterten Hohlschraube 16, in die eine auf den Gleitstein 13 wirkende Feder 17 eingesetzt ist, deren Spannung durch eine Sicherheitsschraube 18 regelbar ist.

Bei der Montage der Lenkung wird zuerst das Ritzel 9 über die Hohlschraube 16 möglichst spielfrei zur Zahnstange 1 eingestellt und dann das bei dieser Grobeinstellung verbliebene Spiel über die Feder 17, deren Spannung durch die Schraube 18 regelbar ist, ausgeglichen. Da Federweg und Federspannung den Erfordernissen entsprechend gewählt werden können, wird über die Feder 17 auch das im Betrieb durch die Abnutzung von Ritzel9 und Zahnstangel auftretende Spiel zuverlässig ausgeglichen. Auf Grund dieser Spanneinrichtung 15 ist die gezeigte Lenkung gegen ungenaue Einstellung weitgehend unempfindlich und verlangt darüber hinaus kaum Wartung.

Für die Betriebssicherheit der Lenkung ist es von Bedeutung, daß sie auch bei einem Versagen der Spanneinrichtung 15, z. B. beim Verlust der Sicherheitsschraube 18 oder der Hohlschraube 16, voll funktionsfähig bleibt. Um dies zu gewährleisten, weisen die Gleitbahnen 14 in etwa der Höhe, die der

ίο Lage der Oberkante 21 des Gleitsteins 13 bei etwa spielfreier Lage zwischen Ritzel 9 und Zahnstange 1 entspricht, Anschläge 20 auf, gegen die sich der Gleitstein 13 beim Verlust der Spanneinrichtung 15 abstützen kann.

Die Gleitbahnen 14 können direkt in das Lenkgehäuse 4 eingearbeitet sein oder von besonders in das Lenkgehäuse 4 eingesetzten Teilen gebildet werden. Das direkte Einarbeiten der Gleitbahnen 14 ergibt eine kompliziertere Bearbeitung für das Lenkgehäuse 4 und hat außerdem den Nachteil, daß das Lenkgehäuse 4, wenn die Gleitbahnen 14 ausgeschlagen oder sonstwie beschädigt werden, ersetzt werden muß.
In eine Bohrung 24 im entsprechenden Ende des Lenkgehäuses 4 ist eine mit einem U-förmigen Ausschnitt versehene Scheibe 22 so eingesetzt, daß die freien Schenkel des Ausschnitts die Gleitbahnen 14 bilden. Zum Zentrieren der Scheibe 22 sowie auch zum Ausschalten des auf Grund der Fertigungstoleranzen auftretenden Spiels zwischen den Gleitbahnen 14 und dem Gleitstein 13 ist auf der dem U-förmigen Ausschnitt gegenüberliegenden Seite im Lenkgehäuse 4 eine Zentrierschraube 25 angeordnet. Beim Anziehen der Schraube 25 ergibt sich neben der Zentrierung der Scheibe 22 ein Zusammendrücken der freien Schenkel, so daß sich der Abstand der Gleitbahnen 14 zueinander verengt.

Zur Lagerung des schwenkbar geführten Ritzelzapfens 11 kann ein sphärisches Lager 19 üblicher Bauart, bestehend aus einem balligen Innenring 26 und dem Außenring 27, dienen (F i g. 2). Eine spezielle und sehr einfache Ausführung eines derartigen Lagers 19 ist in F i g. 6 dargestellt. Der ballige Innenring 26 dieses Lagers ist in einem Stück mit dem Lenkzapfen 11, beispielsweise im Kopierverfahren, hergestellt worden, während der Außenring 27 vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt und quer zur Achsrichtung geteilt ausgeführt wird, so daß sich ein leichtes Einsetzen des Lagers ergibt. Die Verspannung des Außenringes 27 erfolgt durch einen Spannring 28.

Der Ritzelzapfen 12 greift gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel (F i g. 4 und 5) in einen Bolzen 29 ein, der seinerseits in einer Bohrung 30 des Lenkgehäuses 4, die in der Führungsebene 8 liegt, gleitet. Zum Anstellen des verschiebbar geführten Ritzelendes 12 gegen die Zahnstange 1 dient die Spanneinrichtung 15, die der in F i g. 2 dargestellten entspricht. Den Anschlag für den Bolzen 29, zur Sicherung der Lenkfunktion im Fall eines Versagens bzw. eines Verlustes der Spanneinrichtung 15, bildet das Ende der Bohrung 30, die nur etwa so weit in das Lenkgehääuse 4 eingearbeitet ist, wie dies der Lage der Oberkante 31 des Bolzens 29 bei etwa spielfreier Lage zwischen Ritzel 9 und Zahnstange 1 entspricht. Die Lagerung des Ritzelzapfens 12 im Bolzen 29 muß bei der Ausführung gemäß F i g. 4 schwenkbar erfolgen, wofür ein sphärisches Lager 19

verwendet werden kann. Da die Verschwenkung des Ritzelzapfens 12 sehr gering ist, könnte als Lager unter Umständen auch eine Silentbüchse oder ein an seiner Außenfläche leicht ballig bearbeiteter Kunststoffring dienen, wenn diese die notwendige Festigkeit aufweisen.

Der Anschluß der Lenkung an die in F i g. 2 angedeutete Lenkwelle 33 muß auf Grund der Verschwenkung des Ritzels 9 beweglich erfolgen. Zu diesem Zweck ist zwischen einem an der Lenkwelle 33 befestigten Flansch 34 und einem an einem Fortsatz des Ritzelzapfens 11 befestigten Flansch 35 eine elastische Scheibe 36 vorgesehen, die durch Verschrauben mit den Flanschen 34 und 35 verbunden ist. Aus Fertigungsgründen ist es vorteilhaft, den Flansch 35 getrennt vom Ritzel 9 herzustellen und nachträglich damit zu verbinden. Selbstverständlich kann die Lenkwelle 33 auch auf der Seite des verschiebbar geführten Ritzelzapfens 12 mit dem Ritzel 9 verbunden werden.

Im übrigen ist es vorteilhaft, die Zahnstange 1 im Querschnitt kreisförmig auszubilden, so daß sich diese beim Verschwenken des Ritzels 9 entsprechend einstellen kann, wodurch in jeder Lage über die ganze Breite der Zahnstange 1 die Zähne von Zahnstange 1 und Ritzel 9 voll im Eingriff stehen.

Claims

Patentansprüche:

1. Zahnstangenlenkung für Fahrzeuge, bei der Ritzel und Zahnstange innerhalb eines Lenkgehäuses miteinander kämmen und das Ritzel mit Hilfe von Zapfen auf beiden Seiten der Zahnstange in je einem Lager geführt und gegenüber der Zahnstange einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ritzelzapfenlager (11) schwenkbar und das andere Lager (12) in einer zur Zahnstangenebene senkrechten, die Ritzelachse enthaltenden Führungsebene (8) verschiebbar ist.

2. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager für den verschiebbar geführten Ritzelzapfen (12) einen Gleitstein (13) aufweist, der zwischen zwei zur Führungsebene (8) parallelen Führungsbahnen (14) gleitend einstellbar ist.

3. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahnen (14) Bestandteil des Lenkgehäuses (4) sind.

4. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung des Gleitsteins (13) eine mit einer U-förmigen Aussparung versehene Scheibe (22) vorgesehen ist, die in eine Bohrung (24) in der zugehörigen Stirnwand des Lenkgehäuses (4) derart eingesetzt ist, daß die freien Schenkel der Aussparung die Führungsbahnen (14) für den Gleitstein (13) bilden.

5. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (22) durch eine auf der der U-förmigen Aussparung gegenüberliegenden Seite im Lenkgehäuse (4) angeordnete Schraube (25) zentrierbar, einstellbar und festspannbar ist.

6. Zahnstangenlenkung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahnen (14) in etwa der Höhe, die im Neuzustand der Oberkante (21) des Gleitsteins (13) bei spielfreier Lage zwischen Ritzel (9) und Zahnstange (1) entspricht, einen Anschlag (20) für den Gleitstein (13) aufweisen.

7. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbar geführte Ritzelzapfen (12) schwenkbar in einem Bolzen (29) gelagert ist, der seinerseits in einer in der Führungsebene (8) liegenden Bohrung (30) im Lenkgehäuse (4) verschiebbar geführt ist.

8. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Ritzels (9) gegenüber der Zahnstange (1) eine Spanneinrichtung (15) mit einer im Lenkgehäuse (4) in der Führungsebene (8) angeordneten Hohlschraube (16) vorgesehen ist, in die eine von einer in die Hohlschraube (16) eindrehbaren Sicherheitsschraube (18) gehaltene Feder (17) eingesetzt ist, die auf das das Lager für den verschiebbar geführten Ritzelzapfen (12) bildende Teil (13, 29) wirkt.

9. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1 bzw. 7, dadurch gekennzeichnet, daß als schwenkbares Lager des Ritzelzapfens (11 bzw. 12) ein sphärisches Lager (19) vorgesehen ist.

10. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (27) des schwenkbaren Lagers (19) aus Kunststoff besteht und der Innenring (26) von einem balligen Abschnitt des entsprechenden Ritzelzapfens (11 bzw. 12) gebildet ist.

11. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (27) quer zur Achsrichtung des Lagers geteilt ist.

12. Zahnstangenlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ritzel (9) und der Lenkwelle (33) eine an sich bekannte elastische Kupplung (34, 35, 36) vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen