DE1912377A1

DE1912377A1 - Zahnstangenlenkung fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1912377A1
Application number: DE19691912377
Authority: DE
Inventors: Von Fraunberg Hans Chr
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1969-03-12
Filing date: 1969-03-12
Publication date: 1970-09-24
Also published as: JPS5012174B1; DE1912377B2; YU44270A; FR2037926A5; DE1912377C3; YU31698B; SE342006B; GB1242813A

Description

ZAHIiRADI¹ABRIK MIIEDRICIHSHAPM Aktiengesellschaft
Iriedrichshaf en

Zahnstangenlenkung für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Zahnstangenlenkung mit Mittelantrieb und Lagerung der Zahnstange an beiden Enden des Lenkgetriebegehäuses, insbesondere für Kraftfahrzeuge.

Es sind Zahnstangenlenkungen bekannt geworden, bei denen der Mittelantrieb mit einem federnden Andrücklager ausgestattet ist und die Zahnstange selbst in elastisch in Aufnahmebohrungen des Lenkgetrxebegehäuses gehaltenen Lagerbüchsen axial verschiebbar gelagert ist, die aber bei hohem Aufwand an Bearbeitungsbzw. Herstellungskosten aus den nachfolgend aufgeführten Gründen nicht voll befriedigen. Bekanntlich reagieren solche Zahnstangenlenkungen auf Jahrbahnstöße besonders empfindlich, d.h. es tritt ein Pendeln der Zahnstange ein, das bei der bekannten Halterung der Lagerbüchse! in einem elastischen Werkstoff zu einer Vergrößerung der Kantenpressung zwischen den Rändern der Lagerbüchsen und der Zahnstange führt. Ferner sind die üblichen für einen spielfreien Eingriff erforderlichen Andrückeinrichtungen für die Zahnstange ebenso wie die Ritzellagerungen kompliziert. Schließlich muss die Zahnstange außer im Bereich der Verzahnung, und der Gleitbahn für die Andrückeinrichtung auch noch wegen der für den wechselnden Luft- bzw. Öltransport zwischen den Faltenbalgräumen erforderlichen Durchlässe besonders bearbeitet werden, was sich bei den großen im Automobilbau üblichen Stückzahlen entscheidend auf die Kosten auswirkt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Lenkeinrichtung ohne die genannten Mangel zu schaffen. Dies wird nicht nur durch eine konstruktive Weiterentwicklung erreicht, sondern durch die Kombination einer neuartigen Lagerung

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der Zahnstange init anderen zum Teil an sich bekannten Merkmalen.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass für die lagerung der Zahnstange zwei von je einer Gummimanschette gehalteneiLagerbüchsen vorhanden sind, wobei die Lagerbüchsen um etwa ein Drittel ihrer Länge naeh Innen über die Gummimanschetten frei überstehen, und dass für den Antrieb der Zahnstange ein im Lenkgetriebegehau.se gelagertes Ritzel in die in die Zahnstange eingearbeitete Terzahnung eingreift, während ein dem Ritzel gegenüberliegendes, kunststoffbeschichtetes, in bekannter Weise federnd gelagertes Druckstück die Zahnstange abstützt. Durch die Terwendung solcher pendelnder Lagerbüchsen mit einem aus Druckguß hergestellten Lenkgetriebegehäuse und entsprechender Profile für die Zahnstangenherstellung lassen sich nicht nur Bearbeitungskosten einsparen, sondern auch gleichzeitig technische Portschritte erzielen. So bietet beispielsweise die Abflachung der Zahnstenge mit hochgelegtem Zähnprofil den Vorteil geringerer Zerklüftung und damit, verbunden geringeren Härteverzugs.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind der nachstehenden Beschreibung und der Zeichnung zweier Ausführungsbeispiele zu entnehmen.

Pig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines Teils des Lenkgetriebegehäuses mit Mitteltrieb, Andrückeinrichtung und einem Zahnstangenlager.

Pig. 2 zeigt einen Querschnitt nach der Linie II-II in Pig«, 1_O Pig. 3 zeigt einen Querschnitt naoh der Linie III-III- in Pig«,

Pig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine rohrförmige Halterung für ein Zahnstangenlager.

Pig. 5 zeigt einen Querschnitt nach der Linie T-Y in Pig« 4

β ο / β β

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In einer Ausführungsform nach. Pig. 1, 2 und 5 weist ein Lenkgetriebegehäuse 1 aus Druckguß an seinen "beiden Enden, von denen nur eines dargestellt ist, je ein Lager 2 für eine Zahnstange 3 auf. In der Mitte des Lenkgetriebegehäuses 1 "befindet sich, ein Ritzel 4 mit einer Andrückeinrichtung 5 für die Zahnstange. Das Lager 2 "besteht aus einer Bohrung 6 zur Aufnahme einer Gummimanschette 7> die eine Lagerbüchse 8 fest umgibt. Ein Außenteil 6a der Bohrung 6 ist zylindrisch geformt, ein Innenteil 6b der Bohrung 6 ist konisch verengt bis zu. einem Anschlag 9 für die Gummimanschette 7. Die G-ummimanschette 7 weist Längsnuten 10 zur Verdrängung des gepressten Gummis und einen die äußere Stirnfläche der Lagerbuchse 8 überdeckenden Rand 11 auf. Die Lagerbüchse 8 ragt etwa zu einem Drittel ihrer Länge über den innenliegenden Rand der Gummimanschette 7 heraus, wobei zwischen der Gehäusewandung und der Lagerbuchse genügend Spielraum für das freie, überstehende Ende der Lagerbüchse gelassen ist um pendelnde Bewegungen zu ermöglichen. Durch eine solche Ausbildung des Lagers 2 wird erreicht, dass die Pressung der Gummimanschette 7 etwa in der Mitte der Lagerbüchse 8 am stärksten ist, so dass bei Fluchtungsfehlern und Pahrbahnstößen die Lagerbuchse 8 ohne Yerzwängung um ihren Mittelpunkt pendeln kann und keine nennenswerte Kantenpressung auftritt. Die Lagerbüchse 8 wird durch die Vorspannung der Gummimanschette 7 gehalten und zur Sicherheit bzw. um ein Wandern der Lagerbüchse zu verhindern, wirkt stirnseitig von außen noch ein Seegerzackring 12, der sich gegen die Bohrung 6 spreizt. Die Zahnstange 3 besteht aus beidseitig abgeflachtem Rundstahl, der in den erforderlichen Toleranzen fertig gezogen ist. In die eine Abflachung 13 ist eine Verzahnung 14 eingearbeitet; eine dieser gegenüberliegende Abflachung 15 dient als Gleitfläche zur Abstützung der Zahnstange 3 mittels der Andrückeinrichtung 5. Die durchgehenden Abflachunggen 13 und 15 ersparen besondere Durchlässe für den Luft- bzw. Ölaustausch von einem Faltenbalgraum zum anderen. Ein weiterer Vorteil des benützten Zahnstangenprofils ist die schon oben erwähnte Verringerung des Härteverzugs. Aus diesen Gründen ist die Bearbeitung auf wenige Arbeitsgänge beschränkt. Das im Druckguss»

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verfahren maßhaltig hergestellte Lenkgetriebegehäuse 1 ist zwischen, den beiden Lagern 2 für die Aufnahme des Ritzels 4 und der Andrückeinrichtung 5 derart ausgebildet, dass die betreffenden Teile ohne weiteres montiert werden können. So weist das mit der Zahnstange 3 im Eingriff stehende Ritzel 4 an der Antriebsseite ein Nadellager 16, am anderen Ende ein Rillenkugellager 17 auf. Damit ist das Ritzel 4 axial und radial fixiert. Zur Abdichtung der Ritzellagerung genügt ein einfacher O-Ring 18, der zwischen dem Nadellager 16 und einer gehärteten Scheibe 19 liegt. Diese Scheibe 19 verhindert nicht nur ein Wandern des O-Ringes 18 nach außen, sondern^indem sie als Widerlager für die Befestigung eines Kupplungsflansches 20 dient, überbrückt sie eine für die Herstellung einer Kerbverzahnung 21 notwendige Rille 22, so dass die Stärke des von einer Mutter 23 gehaltenen Kupplungsflansches 20 auf das für die Kraftübertragung an der Kerbverzahnung 21 erforderliche Maß reduziert werden kann. Der Kupplungsflansch 20 verbindet das Ritzel 4 mit einer nicht dargestellten Lenkspindel. Die dem Ritzel gegenüberliegende Andrückeinrichtung 5 besteht aus einem Druckstück 24 mit einer Kunststoff auf lage 25, deren Zapfen 26 in Lochungen 27 des Druckstückes 24 eingreifen, und so ein Abscheren der Kunst st off auf lage 25 verhindern. Eine Bearbeitung der an der gleitenden Abflachung 15 anliegenden Arbeitsfläche 28 der Kunststoffauflage 25 ist nicht erforderlich. Das Druckstück 24 ist in einer Bohrung 29 des Lenkgetriebegehau.ses 1 gleitend gelagert und wird von einer Feder unter Anpreßdruck gehalten, die von einem die Bohrung 29 abschließenden Deckel 31 gestützt wird, der die gleiche Form wie ein die Ritzellagerung abschließender Deckel 32 hat.

In einer zweiten Ausftihrungsform nach Pig. 4 und 5 ist am freien Ende eines/Mittelteil des Lenkgetriebegehäiises, das nicht gezeichnet ist, befestigten Rohres 33 eine Ausweitung 34 für die Aufnahme einer Gummimanschette 7¹ mit der Lagerbüchse 8« für eine Zahnstange 3^f mit rundem Querschnitt vorhanden. Eine zweite Ausweitung 35 ist für die Lagerung eines Faltenbalges

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vorgesehen, der mittels eines !Federringes 37 auf dem Rohr 33 gesichert ist. Durch Aufvulkanisieren der Gummimanschette 7¹ wird eine sichere Verbindung zwischen der Lagerbüchse 8' und dem Rohr 33 hergestellt, so dass sich ein besonderer Sicherungsring erübrigt. Auch bei dieser Ausführungsform ragt die Lagerbuchse 8' etwa zu. einem Drittel ihrer Länge über den innenliegenden Rand der Gummimanschette 7¹ hinaus, wodurch pendelnde Bedungen der Zahnstange 3^! ohne Eantenpressung ermöglicht werden. Da die Gummimanschette 7* im Rohr 33 aufvulkanisiert ist und keinem Anschlag anliegt, so bilden Längsnuten 10', die auch hier zur Verdrängung des gepressten Gummis vorhanden sind, gleichzeitig Durchlässe für den Luft- bzw. Ölaustausch zwischen den beiden Paltenbalgräumen der Zahnstangenlenkung. Dadurch kann rundgezogenes Material für die Zahnstangenherstellung verwendet werden, ohne dass besondere Durchlässe eingearbeitet werden, müssen. Bei beiden Ausführungsformen beschränkt sich die Bearbeitung der Zahnstange auf das Anbringen der Verzahnung und der seitlichen Gewindebohrungen.

7.3.1969

Mi/hg Akte: 4873

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Claims

Patentansprüche:

Zahnstangenlenkung mit Mittelantrieb und Lagerung der Zahnsfange an beiden Enden des Lenkgetriebegehäuses, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung der Zahnstange (3 bzw. 3¹) in. einem aus Druckguß hergestellten Lenkgetriebegehäuse (1) zwei von je einer mit Längsnuten (10 bzw. 10') versehenen Gummimanschette (7 bzw. 7¹) gehaltene Lagerbüchse (8 bzw. 8¹) vorhanden sind, wobei die Lagerbüchsen (8 bzw. 8¹) um etwa ein Drittel ihrer Länge nach Innen über die Gummimanschetten (7 bzw. 7^f) frei überstehen, und dass für den Antrieb der Zahnstange (3 bzw. 3¹) ein im Lenkgetriebegehäuse (1) gelagertes Ritzel (4) in die in die Zahnstange eingearbeitete Verzahnung (14) eingreift, während ein dem Ritzel (4) gegenüberliegendes kunststoffbeschichtetes, in bekannter Weise federnd gelagertes Druckstück (24) die Zahnstange (3 bzw. 3') abstützt.
2. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Lagerung der beidseitig abgeflachten Zahnstange (3) in dem Lenkgetriebegehau.se (1) zwei Bohrungen (6) vorhanden sind, die aus einem zylindrischen Außenteil (6a) und einem konisch sich verengenden Inn ent eil (6b) bestehen, in die bis zu einem Anschlag (9) die unter Vorspannung stehenden Gummimanschetten (7) eingeschoben sind.
3» Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung der Zahnstange (3) in die eine Abflachung (13) eingearbeitet ist, während das Druckatück (24) die Zahnstange (3) über die andere Abflachung (15) abstützt.
4. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Lagerung der Zahnstange (3*) am freien

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Ende eines im Mittelteil des Lenkgetriebegehäuses befestigten. Rohres (33) eine Ausweitung (35) für die Aufnahme der Gummimanschette (7¹) mit der Lagerbuchse (8') vorhanden ist, wobei durch Aufvulkanisieren der Gummimanschette (7·) eine sichere Verbindung zwischen Lagerbüchse (8*) und Rohr (33) hergestellt wird.
5. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der das Ritzel (4) abdichtende O-Ring (18) außen von einer gehärteten Scheibe (19) gehalten wird, die gleichzeitig die für die Herstellung der Kerbverzahnung (21) notwendige Rille (22) überbrückt und als Widerlager für die Befestigung des Kupplungsflansches (20) dient.
6. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (4) antriebsseitig in einem Nadellager (16) und auf der Gegenseite in einem Rillenkugellager (17) gelagert ist.
7· Zahn Stangenlenkung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkgetriebegehäuse (1), insbesondere die Bohrungen (6) für die Lager (2) der Zahnstange (3), und die Bohrung (2^) zur iiihrung des Druckstückes (24), ebenso die Anliegeflächen für die beiden Deckel (31 und 32) maßhaltig im Druckgußverfahren· hergestellt sind.
8. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Abschluß der Ritzellagerung und zum Abschluß der Andrückeinrichtung vorgesehenen Deckel (31 und 32) die gleiche Form haben.
9. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das im Druckgußverfahren hergestellte Druckstück (24) eine aufgespritzte, in Lochungen (27) des Druckstückes (24) eingreifende Kunststoffauflage (25) aufweist.

7.3.1969

Mi/hg Akte? 4873

j-vjc 009839/0962

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