DE1655140B2 - Zahnstangenlenkung für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Zahnstangenlenkung für KraftfahrzeugeInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H19/00—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
- F16H19/02—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
- F16H19/04—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a rack
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- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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- B62D3/00—Steering gears
- B62D3/02—Steering gears mechanical
- B62D3/12—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
- F16H55/02—Toothed members; Worms
- F16H55/26—Racks
- F16H55/28—Special devices for taking up backlash
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnstangenlenkung für Kraftfahrzeuge, deren Zahnstange an ihrem
einen Ende in einem festen Lager axial geführt ist und auf der diesem Lager abgewandten Seite des Ritzels mit
Abstand von diesem durch ein gefedertes Druckelement gestützt ist.
Es ist eine Zahnstangenlagerung dieser Art bekannt, bei der als Druckelement eine Rolle vorgesehen ist, die
in einer um die Drehachse des Ritzels schwenkbaren und federnd am Gehäuse abgestützten Schwinge
drehbar angeordnet ist und auf einer dem Ritzel gegenüberliegenden Fläche der Zahnstange abrollt.
Diese Rolle drückt die Zahnstange in einer um einen geringen Betrag seitlich von der senkrechten, die
Ritzelachse enthaltenden Ebene auf die Zahnstangenachse gelegenen Linie gegen das Ritzel. Resultierende
aus den Lenkkräften, die in Richtung zur Rolle hin auf die Zahnstange einwirken, führen bei dieser Anordnung
zu leichtem Abheben der Zahnstange vom Ritzel und damit zu einer Spielvergrößerung in der Lenkung.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zahnstangenlenkung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei
der bei Kräften, die zum Ausheben der Zahnstange aus dem Ritzel tendieren, dieses Ausheben unterbunden
wird.
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß durch die Abstimmung des Abstands des Druckelements vom
Ritzel, der Stützwirkung des Druckelements und der Biegsamkeit der Zahnstange aufeinander der Aushub
der Zahnstange aus dem Ritzel infolge der Lenkkräfte kompensiert wird.
Durch den betonten Abstand zwischen der Abstützung der Zahnstange auf dem Druckelement und dem
Ritzel kann eine gewollt zugelassene Durchbiegung der Zahnstange unter Lenkkräften wirksam zum Spielausgleich
in Zahneingriff mit dem Ritzel herangezogen werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert. Es zeigt
F i g. 1 schematisch eine nach der Erfindung ausgebildete Zahnstangenlenkung,
Fi g. 2 bis 6 der F i g. 1 entsprechende erläuternde Ansichten.
Eine Zahnstange 1, die mit einer mit einem Ritzel 3 in Eingriff stehenden Verzahnung 2 versehen ist und über
an ihren Enden angeordnete Gelenke 6 bzw. 7 sowie an diese angelenkte Hebel 4 und 5 die Schwenkbewegungen
der Fahrzeugräder steuert, ist auf der einen Seite durch ein festes Lager 8 und auf der anderen Seite durch
ein Druckelement 9 getragen, das sich in bezug auf das Lenkritzel 3 auf der vom Lager 8 abgewandten Seite des
Ritzels befindet.
ίο Das Druckelement, das die Zahnstange um das Lager
8 zu schwenken sucht, wirkt mit einem Hebelarm D, während die Kraft, die es auf das Lenkritzel 3 ausübt,
unter einem Hebelarm d wirkt.
Wenn gemäß F i g. 2 die auf der Seite des Druckelements befindlichen Organe der Lenkung auf die
Zahnstange eine Kraft mit der Querkomponente f\ ausüben, die die Verzahnung 2 gegen das Ritzel 3 drückt,
d. h. in die gleiche Richtung wie das Druckelement wirkt, dann biegt sich die am Lager 8 und am Ritzel gestützte
Spurstange etwas durch, wobei ein Flankeneingriff der Verzahnung ohne Spiel jedoch mit einem erhöhten
Berührungsdruck erfolgt.
Üben die auf der Seite des Druckelements befindlichen Organe der Lenkung auf die Zahnstange 1 eine
Kraft mit der Querkomponente h aus (siehe F i g. 3 und 4), die die Verzahnung von dem Ritzel zu entfernen
sucht, so biegt sich die Zahnstange 1 unter Abstützung am Lager 11 und am Druckelement 9 durch, wobei eine
Krümmung in Richtung zum Ritzel 3 hin erfolgt.
jo Bei dem in F i g. 3 dargestellten Fall schlägt das
Druckelement 9 gegen einen ortsfesten Anschlag 10 an; sein Hub unter Lenklast ist in der praktischen
Ausführung auf einen Wert E in der Größenordnung von etwa 0,1 mm begrenzt.
Wäre die Zahnstange 1 vollkommen starr, so wäre das Eingriffsspiel
Dieses Spiel wird jedochdurch die Durchbiegung der Zahnstange kompensiert.
Im Falle dc-r F i g. 4 schlägt das Druckelement 9 nicht
gegen die ortsfeste Unterlage an, jedoch ist die Steifigkeit der Feder des Druckelements in Abhängigkeit
von der Biegsamkeit der Lenkstange I so festgelegt, daß das Niederdrücken des Druckelements unter der
Querkraft £ von einer Durchbiegung der Zahnstange 1 begleitet ist, die das Spiel e' kompensiert, welches
zwischen dem Ritzel 3 und der Zahnstange auftreten würde, wenn die Stange vollständig starr wäre.
Daraus ergibt sich ständig eine Spielverringerung, die günstig für das Arbeiten ohne Geräusch sowie für eine
Verringerung der Abnutzung der Zähne ist.
Im Falle von Anordnungen mit Druckelement mit begrenztem Hub bringt die Versetzung des Druckelements
gegenüber dem Ritzel einen weiteren Vorteil (siehe F i g. 6). Das theoretisch auf den Wert
begrenzte Spiel der Verzahnung 2 an der Stelle des Ritzels 3 kann unter besonderen Umständen um die
Durchbiegung £"der Zahnstange 1 zusätzlich vergrößert
werden. Dies ermöglicht, daß eine weniger genaue hergestellte Verzahnung von Ritzel und Zahnstange
zugelassen werden kann und daß der gelegentliche
3 4
Durchgang von Festteilchen durch die Verzahnung ein Sind demgegenüber (vgl. F i g. 5) die auf die Gelenke 6
geringes Geräusch hervorruft sowie eine geringere bzw. 7 durch die Radanschlußelernente ausgeübten
Zerstörungsgefahr bedeutet, als wenn das Druckele- Kräfte weniger bedeutend, so hebt das Druckelement 9
ment an der Stelle des Lenkritzels 3 angeordnet wäre; es durch seine Wirkung auf die sich an dem Ritzel 3
kann daneben der begrenzte Hub E ,iuf einen j abstützende Zahnstange 1 das Spiel zwischen dieser
günstigeren Wert eingestellt werden. Zahnstange und dem Lager 8 auf.
Hierzu 2 Blatt Zcichnuimcn
Claims (2)
1. Zahnstangenlenkung für Kraftfahrzeuge, deren Zahnstange an ihrem einen Ende in einem festen
Lager axial geführt ist und auf der diesem Lager abgewandten Seite des Ritzels mit Abstand von
diesem durch ein gefedertes Druckelement gestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch
die Abstimmung des Abstands des Druckelements (9) vom Ritzel (3), der Stützwirkung des Druckelements
und der Biegsamkeit der Zahnstange (1) aufeinander der Aushub der Zahnstange aus dem
Ritzel infolge der Lenkkräfte kompensiert wird.
2. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem festgelegten Betrag
der Lenkkräfte das Druckelement gegen einen ortsfesten Anschlag anläuft und somit bei weiterem
Anwachsen der Lenkkräfte das Ritzel eine zusätzliche Stütze gegen Durchbiegen der Zahnstange
bildet.
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