DE1297498B - Lenkgetriebe fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe für Kraft- derart zu gestalten, daß die Bauteile, die das Unterfahrzeuge, insbesondere mit variabler Untersetzung Setzungsverhältnis bestimmen, besonders einfach und und einer mit Gewinde versehenen Antriebswelle, die somit billig und betriebssicher sind und sich mit gemit einer Mutter zusammenarbeitet und ihre Dreh- ringem Aufwand den je nach Verwendungszweck des bewegung über diese Mutter und ein mit dieser zu- 5 Kraftfahrzeugs unterschiedlichen Anforderungen hinsammenwirkendes Segment auf eine mit dem Seg- sichtlich der Veränderung des Übersetzungsverhältment starr verbundene Abtriebswelle überträgt. nisses innerhalb des Arbeitsbereichs des Lenkgetrie-

Bei vielen Kraftfahrzeugen ist es vorteilhaft, wenn bes anpassen lassen.

das Lenkgetriebe im mittleren Teil seines Arbeits- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst

bereichs, also bei kleinen Ausschlägen der lenkbaren 10 worden, daß die Mutter an ihrer Außenseite ein teil-Räder ein hohes Untersetzungsverhältnis hat, so daß weise ausgebildetes Schneckengewinde aufweist und eine bestimmte Winkeldrehung des Lenkhandrades durch eine Einrichtung derart geführt ist, daß sie bei der Fahrt auf gerader Bahn oder in Kurven mit sich bei einer Axialverschiebung um ihre Längsachse großem Krümmungsradius nur einen kleinen Aus- dreht.

schlag der Räder bewirkt. In dem Teil des Arbeits- 15 Die Erfindung ermöglicht es, durch Auswechseln bereichs des Lenkgetriebes, der nur für einen starken der Einrichtung zum Führen der Mutter oder nur Einschlag der Räder benutzt wird, wäre ein beson- eines einzigen Bauteils dieser Einrichtung zu erders hohes Untersetzungsverhältnis jedoch störend, reichen, daß das Untersetzungsverhältnis von der da es zur Folge hätte, daß das Lenkhandrad bei Mitte des Arbeitsbereichs des Lenkgetriebes zu des-Parkmanövern oder beim Befahren enger Kurven 20 sen Enden hin entweder abnimmt oder zunimmt oder sehr weit eingeschlagen werden muß. Es ist daher daß das Untersetzungsverhältnis im gesamten Arbeitsvorteilhaft, wenn sich das Untersetzungsverhältnis bereich konstant ist.

des Lenkgetriebes innerhalb seines Arbeitsbereichs Die Einrichtung zum Führen der Mutter umfaßt

derart ändert, daß es nur in der Mitte des Arbeits- bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfinbereichs, also beim Befahren einer geraden Strecke 25 dung eine Nut sowie ein damit zusammenarbeitendes oder weiter Kurven besonders groß ist und nach Bewegungsabnahmeorgan; dabei ist der eine Teil diebeiden Seiten hin, also mit zunehmendem Einschlag ser Führungseinrichtung an einem ortsfesten Teil des der Räder, abnimmt. Lenkgetriebes und der andere Teil an der Mutter vor-

Dieser Forderung entspricht ein bekanntes Lenk- gesehen. Bei einer solchen Gestaltung der Führungsgetriebe der eingangs beschriebenen Gattung da- 30 einrichtung ist das Untersetzungsverhältnis durch die durch, daß an der Mutter eine mit Zähnen des Seg- Form der Nut festlegbar.

ments zusammenwirkende Verzahnung ausgebildet Eine spielfreie Bewegungsübertragung von der Anist, deren Wälzbahn, von der Abtriebswelle aus be- triebswelle auf die Abtriebswelle ist gewährleistet, trachtet, konkav gewölbt ist, so daß sich der Wälz- wenn gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal das punkt bei linearer Bewegung der Mutter aus ihrer 35 Bewegungsabnahmeorgan eine konische Form und Mittellage der Achse der Abtriebswelle nähert. Die die Nut einen trapezförmigen Querschnitt hat und Zähne des Zahnsegments haben bei diesem bekann- eine Feder vorgesehen ist, die das Bewegungsten Lenkgetriebe beiderseits eines mittleren hohen abnahmeorgan im Eingriff mit der Nut hält. Zahns fortschreitend kleinere Höhen. Die Erfindung ist an Hand schematischer Zeich-

Die bei dem bekannten Lenkgetriebe erforder- 40 nungen mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläulichen Verzahnungen sind verhältnismäßig teuer, und tert. Es zeigt

sie legen die Charakteristik, nach der sich das Unter- Fi g. 1 den Längsschnitt einer ersten Ausführungs-

setzungsverhältnis innerhalb des Arbeitsbereichs des form eines Lenkgetriebes,

Lenkgetriebes ändert, ein für allemal fest. Es ist je- Fig.2 den Schnitt längs der LinieH-II in Fig. 1,

doch wünschenswert, die Charakteristik des Über- 45 F i g. 3 eine Ansicht einer Lenkmutter und den Setzungsverhältnisses eines Lenkgetriebes für Fahr- Längsschnitt eines Teils des Lenkgetriebes nach zeuge anderer Verwendungsweise auf einfache Art F i g. 1 und 2,

ändern zu können. Dies gilt beispielsweise für Fahr- Fig. 4 eine graphische Darstellung möglicher

zeuge an sich normaler Bauart, die vorwiegend in Untersetzungsverhältnisse, gebirgigen Gegenden auf Straßen mit engen Kurven 50 F i g. 4 A bis 4 F verschiedene Gestaltungsmöglichverwendet werden sollen und daher nur selten schnell keiten einer Einzelheit aus F i g. 3, gefahren werden, deren Lenkung jedoch häufig stark Fig.5 einen Schnitt eines Teils eines Lenkgetrie-

eingeschlagen werden muß. Als weiteres Beispiel bes in einer anderen Ausführungsform, seien Zugmaschinen und Kommunalfahrzeuge ge- Fig.6 einen Querschnitt einer weiteren Ausfüh-

nannt, die häufig zu manövrieren haben, bei denen 55 rungsform und

aber die Empfindlichkeit der Lenkung bei der Fahrt F i g. 7 den Grundriß der Ausführungsform nach

auf gerader Strecke oder in Kurven mit großem F i g. 6.

Krümmungsradius nicht von besonderer Bedeutung Das in F i g. 1 bis 3 dargestellte Lenkgetriebe umist. In solchen Fällen ist es vorteilhaft, wenn die Len- faßt ein Gehäuse 1 mit zwei zylindrischen Kamkung im mittleren Teil ihres Arbeitsbereichs verhält- 60 mern 2 und 3, deren Längsachsen sich kreuzen. In nismäßig direkt ist, aber nach beiden Seiten hin, also der Kammer 2 ist eine Mutter 4 axial verschiebbar bei stärkerem Einschlag der Räder, ein großes Unter- und drehbar geführt; sie weist an einem Teil ihres Setzungsverhältnis hat, so daß beim Manövrieren und Umfangs ein Schneckengewinde 4 α und am übrigen Befahren enger Kurven am Lenkhandrad auch dann Teil ihres Umfangs eine Nut 5 auf. In die Nut 5 nur mäßige Kräfte aufgebracht werden müssen, wenn 65 greift ein als Bewegungsabnahmeorgan dienender, in keine Lenkhilfe vorgesehen ist. bezug auf das Lenkgehäuse 1 ortsfester Zapfen 6 ein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Ein Spiel zwischen dem Zapfen 6 und den Wänden ein Lenkgetriebe der eingangs beschriebenen Gattung der Nut 5 ist dadurch vermieden, daß das freie Ende

des Zapfens konisch und der Querschnitt der Nut trapezförmig gestaltet ist und der Zapfen von einer Feder 11 radial zur Mutter 4 hin vorgespannt ist.

Die Mutter 4 sitzt auf einer Lenkspindel 8, die die Antriebswelle des Lenkgetriebes bildet und in Gehäusedeckeln 7 an beiden Enden der Gehäusekammer 2 mit Axialdrucklagern 9 und 10 gelagert ist.

Das an der Mutter 4 ausgebildete Schneckengewinde 4 α kämmt mit einem Zahnsegment 12, das mit einer Abtriebswelle 13 des Lenkgetriebes starr verbunden ist. Die Abtriebswelle 13 ist in der Gehäusekammer 3 in Lagern 14 und 15 gelagert, von denen das zweite in einem seitlichen Gehäusedeckel 16 des Lenkgehäuses 1 angeordnet ist.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Lenkgetriebes gemäß F i g. 1 bis 3 sei zunächst angenommen, die Nut5 der Mutter 4 erstrecke sich gemäß F i g. 4 A geradlinig und parallel zur Längsachse der Mutter. Wenn die Lenkspindel 8 gedreht wird, verschiebt sich die Mutter 4 in der Gehäusekammer 2 ao ohne Drehung in axialer Richtung. Das Schneckengewinde 4 α der Mutter wirkt in diesem Fall wie eine gewöhnliche Zahnstangenverzahnung. Sofern das Gewinde 4 α der Lenkspindel 8 eine konstante Steigung hat, ist hierbei das Untersetzungsverhältnis zwischen der Lenkspindel und der Abtriebswelle 13 über den gesamten Arbeitsbereich des Lenkgetriebes konstant.

Wenn die Nut 5 nicht achsparallel verläuft, sondern gemäß F i g. 4 B oder 4 C eine Schraubenlinie bildet, bewirkt eine Drehung der Lenkspindel 8, daß die Mutter 4 bei ihrer axialen Verschiebung zugleich um ihre Achse gedreht wird, so daß sie — je nach Steigungsrichtung der Nut 5 — der Drehung der Lenkspindel entweder folgt oder ihr entgegenläuft. Im ersten Fall verkleinert sich und im zweiten Fall vergrößert sich die axiale Verschiebung der Mutter 4, die durch eine Drehung der Lenkspindel 8 um einen bestimmten Winkel hervorgerufen wird. In entsprechender Weise verändert sich auch der Betrag der Winkeldrehung des Zahnsegments 12, und zwar auch dann, wenn man zunächst davon absieht, daß das Schneckengewinde 4 α der Mutter 4 eine Steigung aufweist, wenn man also das Schneckengewinde weiterhin durch eine Zahnstangenverzahnung ersetzt denkt. Tatsächlich wird aber die Winkeldrehung des Zahnsegments 12 noch zusätzlich dadurch beeinflußt, daß die Mutter 4 bei ihrer durch die Form der Nut 5 erzwungenen Drehung um ihre Achse wie ein Schnecken- oder Schraubrad wirkt und schon allein durch ihre Drehung eine Drehung des Zahnsegments 12 hervorruft, die sich der durch die Axialverschiebung der Mutter hervorgerufenen Drehung des Zahnsegments überlagert. Das Übersetzungsverhältnis des Lenkgetriebes hängt somit außer von der Steigung der Lenkspindel 8 auch von der Steigung der Nut 5 und der Steigung des an der Mutter 4 vorgesehenen Schneckengewindes 4 a ab.

Die Steigung der Nut 5 ist in weiten Grenzen frei wählbar und braucht, wie Fig. 4D bis 4 F zeigen, nicht konstant zu sein. Mit einer Gestaltung der Nut gemäß Fig.4D läßt sich beispielsweise erreichen, daß das Untersetzungsverhältnis, wie in F i g. 4 mit der Kurve D dargestellt, in der Mitte des Arbeitsbereichs des Lenkgetriebes besonders groß ist und nach den Rändern des Arbeitsbereichs hin allmählich abnimmt; eine Gestaltung der Nut gemäß F i g. 4 E führt dagegen, wie die Kurve E in F i g. 4 zeigt, zu dem umgekehrten Ergebnis, und bei einer weniger starken Neigung der Nut gegenüber der Achsrichtung der Mutter 4 gemäß F i g. 4 F ergibt sich die in F i g. 4 mit F bezeichnete Kurve mit einem weniger stark ausgeprägten Minimum.

Die beschriebene Einrichtung kann auch in einem Lenkgetriebe angewendet werden, bei dem gemäß F i g. 5 die Drehung einer Lenkspindel 19 durch kontinuierlich umlaufende Kugeln 20 in eine axiale Verschiebung einer Mutter 21 übersetzt wird.

Bei einer anderen Ausführungsform eines Lenkgetriebes (F i g. 6 und 7) ist ein Zapfen 22 fest mit einer Lenkspindelmutter 23 verbunden und ragt radial durch eine Öffnung 28 des Lenkgehäuses 27 nach außen in eine Nut 24 einer am Lenkgehäuse auswechselbar befestigten Matrize 26.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge, insbesondere mit variabler Untersetzung und einer mit Gewinde versehenen Antriebswelle, die mit einer Mutter zusammenarbeitet und ihre Drehbewegung über diese Mutter und ein mit dieser zusammenwirkendes Segment auf eine mit dem Segment starr verbundene Abtriebswelle überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (4, 21 oder 23) an ihrer Außenseite ein teilweise ausgebildetes Schneckengewinde (4 a) aufweist und durch eine Einrichtung derart geführt ist, daß sie sich bei einer Axialverschiebung um ihre Längsachse dreht.

2. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Führen der Mutter (4,21 oder 23) eine Nut (5 bzw. 24) sowie ein damit zusammenarbeitendes Bewegungsabnahmeorgan (6 bzw. 22) umfaßt, wobei der eine Teil dieser Führungseinrichtung an einem ortsfesten Teil (1 bzw. 26) des Lenkgetriebes und der andere Teil an der Mutter vorgesehen ist.

3. Lenkgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsverhältnis durch die Form der Nut (5 bzw. 24) festlegbar ist.

4. Lenkgetriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewegungsabnahmeorgan (6 bzw. 22) eine konische Form und die Nut (5 bzw. 24) einen trapezförmigen Querschnitt aufweist und daß eine Feder (11) vorgesehen ist, die das Bewegungsabnahmeorgan im Eingriff mit der Nut hält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen