DE1916578B2

DE1916578B2 - Lenkgestänge für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1916578B2
Application number: DE1916578A
Authority: DE
Inventors: Leopold F. 7000 Stuttgart Schmid
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-04-01
Filing date: 1969-04-01
Publication date: 1974-11-14
Also published as: FR2042262A5; GB1260097A; ES377933A1; BR7017900D0; US3689100A; DE1916578A1; JPS5012176B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenkgestänge für Kraftfahrzeuge, mit einer Spurstange, die an beiden Enden über Kugelgelenke an benachbarte Lenkungselemente angeschlossen ist, wobei die in Achsrichtung der Spurstange verlaufenden, einstückig mit ihr hergestellten Gelenkzapfen über in mit den benachbarten Lenkungselementen verbundenen Gelenkgehäusen angeordnete Lagerelemente spielfrei abgestützt sind.

Aus der FR-PS 1 479 103 ist bereits eine Lenkein richtung mit einer Spurstange bekannt, die einen einstückig mit dieser hergestellten, in Richtung der Spurstangenachse verlaufenden Gelenkzapfen besitzt, der in ein den Anschluß an ein benachbartes Lenkungselernent vermittelndes Gelenkgehäuse eingelenkt ist. Der im wesentlichen spielfreien Lagerung des Gelenkzapfens, der als Kugelzapfen ausgebildet ist. dient dabei ein im Gelenkgehäuse angeordneter Lagerkörper, an dem sich der Kugelzapfen auf der von der Spurstange entfernten Seite abstützt, während die an die Spurstange angrenzenden Kugelabschnitte von eingezogenen Gehäusepartien umgriffen sind.

Spurstangen- und Gelenkausbildungen der vorbekannten Art vermögen insofern nicht zu befriedigen, als mit den bekannten Lösungen nur die Beherrschung begrenzter Übertragungskräfte gelingt. Da Lenkgestänge und insbesondere die den Spurstangenenden zugeordneten Gelenke zu den ungefederten Masica bei Kraftfahrzeugen gehören, sind einer stärkeren Dimensionierung der Spurstange und Gelenkzapfen äußerst enge Grenzen gesetzt.

Angesichts der dem Stande der Technik anhaftenden Unzulänglichkeiten besteht das Ziel der Erfindung darin, unter Annahme einer vorbestimmten Übertragungskraft ein in seiner Gesamtheit im Vergleich zu bisherigen Ausführungen leichter ausbildbares und billiger herstellbares Lenkgestänge für Kraftfahrzeuge zu schaffen, das insbesondere für die Übertragung großer Kräfte geeignet ist. Ausgehend von einem Lenkgestänge der eingangs angegebenen Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die an die rohrförmige Spurstange angeformten Gelenkzapfen, die becherförmig mit je einer kugeligen Innen- und Außenfläche ausgebildet sind, zwischen elastischen Lagerelementen aufgenommen werden und daß der innere Lagerkörper mit einer Vielzahl sich im Gelenkgehäuse abstützender Federelemente versehen ist sowie einen elastischen Anschlag besitzt, der gleichfalls als Federmittel ausgebildet ist und die freie Federung der Federelemente auf einen vorbestimmten Federweg begrenzt und nach Überschreitung dieses vorbestimmten Federweges in Parallelschaltung zu den übrigen Federelementen tritt.

Es handelt sich bei der Erfindung mithin darum, als Spurstange ein Rohr einzusetzen und an beiden Rohrenden unmittelbar und einstückig mit diesem becherförmige Gelenkzapfen anzuformen, die zwischen in den Gelenkgehäusen angeordneten Lagerkörpern aufgenommen sind, wobei der jeweils innere Lagerkörper zur begrenzt elastisch nachgiebigen, jedoch spielfreien Lagerung des Gelenkzapfens mit sich im Gelenkgehäuse abstützenden Federelementt-n versehen ist und einen die freie Federung dieser Federelemente begrenzenden Anschlag von ungleich größerer Federhärte als die Federmittel besitzt, so daß angesichts des progressiven Verlaufs der Federkennlinie des inneren Lagerkörpers eine Gelenkzapfenabstützung gewährleistet ist, die mit zunehmenden Übertragungskräften immer härter wird.

Durch die Erfindung ist somit ein in einfacher Weise kostengünstig herstellbares und leichtgewichtiges Lenkgestänge geschaffen, das sich darüber hinaus durch eine in praktisch allen denkbaren Betriebszuständen spielfrei bleibende Abstützung der becherförmigen Gelenkzapfen auszeichnet.

Der Stand der Technik kennt zwar schon Kugelgelenke mit becherförmig gestalteten Gelenkzapfen, die zwischen elastischen Gleitringen im Gelenkgehäuse aufgenommen sind. Ein typisches Kugelgelenk dieser Art ist in dem DT-Gbm 1 940 763 beschrieben. Im bekannten Falle sind die kuge'igt Außenfläche und die hohlkugelige Innenfläche des Gelenkzapfens zwischen zwei Gleitringen aufgenommen, die der Kontur der genannten ■" chen angepaßt und ihrerseits im Gelenkgehäuse fi <i? ,^«"lagert sind. Eine unter verschiedenen Belastung ■ :·-■ in spielfrei bleioende Gelenkzapfenabstü!;>'rti , it einer derartigen Anordnung nicht verwirklich! iJei Kugelgelenken der vorbekannten Art bereitet hingegen immer wieder der Umstand Schwierigkeiten, daß derartige Gelenke infolge unvermeidbarer Herstellungstoleranzen leicht zum Klemmen neigen, weil die Kugelmittelpunkte der konkaven Kugelfläche und der konvexen Kugelfläche zueinander versetzt sein können. Dies führt beim Einschlagen des Gelenks zu Verzwängungen, die neben hohem Verschleiß eine unerwünschte Schwergängigkeit nach sich ziehen. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene, begrenzt nachgiebige, gleichwohl jedoch spielfreie Lagerung eines an seinem Ende becherförmig ausgestalteten Gelenkzapfens gewährleistet hingegen den Ausgleich selbst größerer Fertigungsungenauigkeiten und beseitigt somit Gelenkverklemmungen und Schwergängigkeit derartiger Gelenke. Darüber hinaus werden bei der Erfindung angesichts der besonderen Gestaltung des inneren

Lagerkörpers mit sich im Gelenkgehäuse abstützenden Federelementen und einem elastischen Anschlag, der nach Zurücklegung eines vorbestimmten Federweges in Parallelschaltung zu den übrigen Federelementen tritt, auftretende Stöße wirksam angefangen und absorbiert, so daß nur bei wesentlicher Verminderung der Stoßenergie eine Weiterleitung dieser Stöße in angeschlossene Bauteile erfolgt Diese elastische Abpufferung des zwischen Lagerkörpern aufgenommenen Gelenkzapiens ist in anderen Bereichen der Technik bereits bekannt, so z. B. bei schwingungsdämpfenden Bauelementen, wie sie in der US-PS 1 920 436 beschrieben sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und soll im folgenden näher beschrieben werden. Es zeigt

F i g. 1 ein erfindungsgemäßes Lenkgestänge in einer vergrößerten Ansicht,

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Gelenkzapfen des Lenkgestänges nach F i g. 1 während der Herstellung im Wege spanloser Verformung durch Profilrollen und

F i g. 3 ein Schaubild des Kraft-Weg-Verlaufes (Federkennlinie) des inneren Lagerkörpers für die spielfreie, vorgespannte und nachgiebige Lagerung der Spurstange im Gelenkgehäuse.

Die Spurstange 17 weist an beiden Enden je einen sich in axialer Richtung erstreckenden Gelenkzapfen 5, 21 auf, der becherförmig ausgebildet und zur I agerung im Gelenkgehäuse 9 mit einer konvexen Kugelfläche 7 und einer konkaven Kugelfläche 8 versehen ist. Das Gelenkgehäuse 9 besitzt einen Gewindezapfen 4, über den es mit einem benachbarten Lenkungselement formschlüssig und in Längsrichtung verstellbar verbunden werden kann. Ein solches benachbartes Lenkungselement kann auf der einen Seite der Spurstange das Lenkgetriebe, beispielsweise die Zahnstange einer Zahnstangenlenkung, sein und auf der anderen Seite der Lenkhebel am Achsschenkel.

Die Lagerung des Gelenkzapfens 5,21 im Gelenkgehäuse 9 erfolgt über die beiden Lagerkörper 12,14, die aus einem elastisch verformbaren Werkstoff, beispielsweise Polyurethan, gefertigt sind. Der innere Lagerkörper 12 ist zur spielfreien, vorgespannten und nachgiebigen Lagerung mit einer Vielzahl von Federelementen 10 versehen, die aus einem Ring 11 herauswachsen. Innerhalb dieses Ringes 11 befindet sich ein elastischer λη:«:1ι^ 6, der nach Überschreiten einer bestimmten Axialbelastung der Spurstange zur Wirkung kommt. Die Oberfläche 1 des Anschlages 6 ist von der Abstützfläche 2 des Gelenkgehäuses 9 um den Abstand »3« entfernt, und die Federelemente 10 sind bei unbelasteter Spurstange 17 so vorgespannt, daß die Mindestabstützkraft »23« zustande kommt

Die Spurstange ist zusammen mit den beiden becherförmigen Gelenkzapfen 5, 21 aus einem Stück gefertigt und als Hohlkörper ausgebildet Dieser Hohlkörper kommt durch die spanlose Verformung des Rohres 17 mit Hilfe von Profilrollen 20, die radial auf seinen Außendurchmesser 24 einwirken, und mit Hilfe von Stauchköpfen 26, die axial auf seine Enden einwirken, zustande. Wenn der Außendurchmesser 25 des becherförmigen Gelenkzapfens 5 viel gröBer ist als der Außendurchmesser 24 des Rohres 17, dann werden die Enden der Spurstange von der spanlosen Verformung erwärmt

Mit 16 ist eine zweiteilige Scheibe bezeichnet, die durch das Einrollen der Enden 15 mit dem Gelenkgehäuse 9 fest verbu"den ist. Die Gelenkmitte ist mit 22 bezeichnet, während das Bezugszeichen 18 die Größe des Beugungswinkels der beiden Gelenke anzeigt. Die Rille 13 im Gelenkgehäuse 9 und die Rolle 19 in der Spurstange 17 dienen zur Befestigung einer nicht dargestellten Dichtmanschette.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß durch die Ausbildung der Spurstange und die besondere Art ihrer Herstellung ein Höchstmaß an Festigkeit bei geringstmöglichem Gewicht und niedrigen Herstellungskosten erreicht wird. Ein weiterer, wichtiger Vorteil besteht darin, daß bei kleinen Abmessungen des Gelenkgehäuses sowohl ein großer Beugungswinkel als auch eine große Lagerfläche zustande kommen. Der innere Lagerkörper kann infolge der becherförmigen Ausbildung des Gelenkzapfens besonders groß dimensioniert werden, so daß die spielfreie, vorgespannte und nachgiebige Lagerung auch bei großen Spurstangenkräften nicht ermüdet und eine lange Lebensdauer hat

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 S!6 Patentansprüche:

1. Lenkgestänge für Kraftfahrzeuge, mit einer Spurstange, die an beiden Enden über Kugelgelenke an benachbarte Lenkungselemente angeschlossen ist, wobei die in Achsrichtung der Spurstange verlaufenden, einstückig mit ihr hergestellten Gelenkzapfen über in mit den benachbarten Lenkungselementen verbundenen Gelenkgehäusen angeordnete Lagerelemente spielfrei abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die an die rohrförmige Spurstange (17) angeformten Gelenkzapfen (5), die becherförmig mit je einer kugeligen Innen- und Außenfläche ausgebildet sind, zwischen elastischen Lagerelementen (12,14) aufgenommen werden und daß der innere Lagerkörper (12) mit einer Vielzahl sich im Gelenkgehäuse (9) abstützender Federelemente (10) versehen ist sowie einen elastischen Anschlag (6) besitzt, der gleichfalls als Federmittel ausgebildet ist und die freie Federung der Federelemente auf einen Federweg (3) begrenzt und nach Überschreitung dieses Federweges in Parallelschaltung zu den übrigen Federelememen tritt.

2. Lenkgestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (10) des inneren Lagerkörpers (12) ringförmig angeordnet sind und den gleichfalls als Federmittel ausgebildeten Anschlag (6) konzentrisch umschließen.

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