DE19637997C1

DE19637997C1 - Rigid axle motor vehicle rack and pinion steering mechanism

Info

Publication number: DE19637997C1
Application number: DE1996137997
Authority: DE
Inventors: Klaus Drevs; Wolfgang Haensler; Christian Mosler; Hartmut Wendt
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1996-09-18
Filing date: 1996-09-18
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2016-09-19

Abstract

The mechanism has a rack-and-pinion gear (6) housing fastened rigidly on the vehicle body side for exclusively linear movement of the rack (8). The articulated connection between the rack and the steering arm (9) of the wheel is formed by a steering rod (10) with articulated connection to the rack or to the steering arm. The axis of the rack may be transversely positioned in relation to the vehicle axis (2) and a transverse linkage is provided. One end of the steering rod is linked to the steering rod which is in the vehicle transverse direction in the region in which the transverse linkage is connected to the rigid axis.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zahnstangenlenkung für ein Kraftfahrzeug mit einer Starrachse und einem Rad-Lenkhebel nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a rack and pinion steering for a Motor vehicle with a rigid axle and a wheel steering lever according to the preamble of claim 1.

Eine solche Zahnstangenlenkung ist aus DE-AS 12 15 011 bekannt. Dort ist das Zahnstangengetriebe aufbauseitig schwenkbar ge lagert. Hierdurch ist ein komplizierter und aufwendiger Auf bau des Zahnstangengetriebes notwendig. Weiterhin ist nach teilig, daß bei einer Starrachse durch Relativbewegungen zwi schen Achse und Aufbau quer zur Fahrtrichtung ein ungewolltes Eigenlenken durch eine von der Querbewegung ausgelöste Ver schiebung der Zahnstange verursacht wird.Such a rack and pinion steering is known from DE-AS 12 15 011. There, the rack and pinion gear is pivotable on the body side stores. This is a complicated and time-consuming task Construction of the rack and pinion gear necessary. Furthermore is after part that with a rigid axis by relative movements between axis and body transverse to the direction of travel an unwanted Self-steering by a Ver triggered by the transverse movement rack movement is caused.

Für ein Kraftfahrzeug mit Einzelradaufhängung ist aus DE 31 44 348 C2 eine Zahnstangenlenkung bekannt, bei der das Zahnstangengehäuse ebenfalls schwenkbar gelagert sein muß. Im übrigen ist jene Zahnstangenlenkung dort lediglich für Fahr zeuge mit Einzelradaufhängung beschrieben.For a motor vehicle with independent suspension is from DE 31 44 348 C2 a rack and pinion steering known, in which the Rack housing must also be pivoted. in the the rest of that rack and pinion steering there is only for driving described with independent suspension.

Hiervon ausgehend beschäftigt sich die Erfindung mit dem Problem, den Aufbau einer gattungsgemäßen Zahnstangenlenkung zu vereinfachen und die Funktion dieser Lenkung zu verbessern.Proceeding from this, the invention deals with the Problem, the construction of a generic rack and pinion steering to simplify and the function of this steering too improve.

Eine Lösung dieses Problems zeigt eine gattungsgemäße Zahnstangenlenkung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 auf.A solution to this problem shows a generic one Rack and pinion steering with the characteristic features of the Claim 1 on.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, eine Lenkstange gelenkig zwischen einem Zahnstangenantrieb einerseits und dem Lenkhebel andererseits derart anzubringen, daß die Lenkung durch Relativbewegungen zwischen der Achse und dem Aufbau nicht oder möglichst wenig beeinflußt wird.The invention is based on the idea of a handlebar articulated between a rack and pinion drive on the one hand and the On the other hand, to install the steering lever in such a way that the steering by relative movements between the axis and the body is not influenced or influenced as little as possible.

Das Zahnstangengetriebe kann an dem Aufbau des Fahrzeuges grundsätzlich mit einer Ausrichtung der Zahnstangenachse in Fahrzeuglängs- oder Querrichtung angebracht werden. Wird die Zahnstangenachse quer zur Fahrzeuglängsachse angeordnet, so ist ein Querlenker vorzusehen, um eine Lenkbeeinflussung durch Relativbewegungen zwischen der Achse und dem Aufbau zu vermeiden. Ein solcher Querlenker kann beispielsweise ein Panhard-Stab sein. Bei Verwendung eines solchen Panhard-Stabes ist zweckmäßigerweise eine Anlenkung der Lenkstange zwischen dem Zahnstangengetriebe und dem Lenkhebel entsprechend der Ausführung nach Anspruch 2 vorzunehmen. Hierdurch wird eine Lenkbeeinflussung durch Relativbewegungen zwischen der Achse und dem Aufbau weitestgehend unterbunden. The rack and pinion gear can on the body of the vehicle basically with an alignment of the rack axis in Vehicle longitudinal or transverse direction can be attached. Will the Rack axis arranged transversely to the vehicle longitudinal axis, see above a wishbone is to be provided in order to be influenced by the steering Relative movements between the axis and the body too avoid. Such a wishbone can, for example Be a Panhard staff. When using such a Panhard rod is conveniently a linkage of the handlebar between the rack and pinion gear and the steering lever according to the embodiment of claim 2. As a result, steering is influenced by relative movements largely prevented between the axis and the body.

Um den von einem Zahnstangengetriebe ausgehenden Verstellhub zu vergrößern, kann die Lenkstange nach Anspruch 3 über einen Schwenkhebel mit der Zahnstange verbunden sein. Eine speziel le vorteilhafte Ausgestaltung hierfür zeigt Anspruch 4 auf.To the adjustment stroke starting from a rack and pinion gear to enlarge, the handlebar according to claim 3 via a Swivel lever to be connected to the rack. A special one le advantageous embodiment for this shows claim 4.

Eine eingehendere Erläuterung der Erfindung wird anhand eini ger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele vor genommen werden.A more detailed explanation of the invention is based on a ger shown in the drawing embodiments be taken.

In der Zeichnung zeigen in jeweils perspektivischer Darstel lungIn the drawing each show a perspective representation lung

Fig. 1 eine Starrachse mit einer Zahnstangenlenkung, bei der die Achse der Zahnstange des Zahnstangengetrie bes längs der Fahrzeugachse ausgerichtet ist, Fig. 1 shows a rigid axle with a steering rack, in which the axis of the toothed rack of the toothed rack gear train bes the vehicle axle is aligned longitudinally,

Fig. 2 eine Starrachse mit einer Zahnstangenlenkung, bei der die Zahnstange des Zahnstangengetriebes quer zur Fahrzeuglenkrichtung verläuft, Fig. 2 shows a rigid axle with a steering rack, wherein the rack of the rack gear transverse to the vehicle steering direction,

Fig. 3 eine Starrachse mit einer Zahnstangenlenkung, bei der die Zahnstange des Zahnstangengetriebes ent sprechend Fig. 1 längs der Fahrzeuglängsachse aus gerichtet ist und zur Hubverlängerung auf einen aufbauseitig geführten Schwenkhebel einwirkt. Fig. 3 shows a rigid axle with a rack and pinion steering, in which the rack of the rack and pinion gear accordingly Fig. 1 is directed along the longitudinal axis of the vehicle and acts to extend the stroke on a body-guided pivot lever.

Bei einer Zahnstangenlenkung nach Fig. 1 ist an aufbauseiti gen Trägern 1 eines Kraftfahrzeuges eine Starrachse 2 über Blattfedern 3 gelagert. Eine Spurstange 4 verbindet die Rad träger 5 miteinander.In a rack and pinion steering system according to FIG. 1, a rigid axle 2 is mounted on leaf springs 3 on support structures 1 of a motor vehicle. A tie rod 4 connects the wheel carrier 5 with each other.

Als Lenkgetriebe ist ein Zahnstangengetriebe starr mit einem der Träger 1 verbunden. Die Lenkbewegung wird von einem nicht dargestellten Lenkrad über ein Kardangelenk 7 in das Zahn stangengetriebe eingeleitet. Der Abtrieb aus dem Zahnstangen getriebe 6 erfolgt über eine ausschließlich linear verschieb bare Zahnstange 8. Mit einem an einem der Radträger 5 angrei fenden Lenkhebel 9 ist die Zahnstange 8 über eine Lenkstange 10 gelenkig verbunden. Als Gelenke dienen jeweils Kugelgelen ke 11. Die Lenkstange 10 ist zwischen dem Lenkhebel 9 und der Zahnstange 8 derart angelenkt, daß deren Kraft-Wirklinie die Achse der Zahnstange 8 schneidet. Auf diese Weise wird ein Verdrehmoment in Richtung der Zahnstangenachse vollständig, beziehungsweise zumindest weitestgehend vermieden.As a steering gear, a rack and pinion gear is rigidly connected to one of the carriers 1 . The steering movement is initiated by a steering wheel, not shown, via a universal joint 7 in the rack and pinion. The output from the rack and pinion gear 6 takes place via an exclusively linearly displaceable rack 8 . With a angrei fenden on a wheel carrier 5 steering lever 9 , the rack 8 is articulated via a steering rod 10 . Ball joints ke 11 each serve as joints. The steering rod 10 is articulated between the steering lever 9 and the rack 8 in such a way that the line of action of force intersects the axis of the rack 8 . In this way, a torque in the direction of the rack axis is completely, or at least largely avoided.

Bei der Ausführung der Zahnstangenlenkung nach Fig. 2 ist das aufbauseitig starr angebundene Zahnstangengetriebe 50 ausge richtet, daß seine Zahnstange 8 quer zur Fahrzeuglängsrich tung verläuft.In the embodiment of the rack steering system according to Fig. 2, the body side is rigidly tailed rack gear is oriented 50 are that its rack 8 extends transversely to the vehicle longitudinal Rich processing.

Die Starrachse 2 ist bei dieser Ausführung über Luft- oder Schraubenfedern 12 aufbauseitig an dem Fahrzeug abgestützt. Zur Querstabilisierung ist als Querlenker 13 ein Panhard-Stab vorgesehen, der an dem in der Zeichnung vorne liegenden Trä ger 1 einerseits und in Querrichtung gegenüberliegend an der Starrachse 2 angelenkt ist. In this embodiment, the rigid axle 2 is supported on the vehicle body by air or coil springs 12 . For transverse stabilization, a Panhard rod is provided as a control arm 13 , which is articulated on the front carrier 1 in the drawing on the one hand and in the transverse direction opposite to the rigid axle 2 .

Die Zahnstange 8 ist in Fahrzeugquerrichtung im Bereich der Anlenkung des Querlenkers 13 an den Träger 1 an die Lenkstan ge 10 gelenkig angebunden. Mit dem anderen Ende ist die Lenk stange 10 an einen Lenkhebel 9 angelenkt, der in Fahr zeugquerrichtung in demjenigen Bereich liegt, in dem der Querlenker 13 an die Starrachse 2 angelenkt ist. Auch bei dieser Ausführung verläuft die Kraft-Wirklinie der Lenkstange 10 zwischen Lenkhebel 9 und Zahnstange 8 derart, daß sie die Achse der Zahnstange 8 aus den weiter oben bereits angeführ ten Gründen schneidet.The rack 8 is articulated in the vehicle transverse direction in the region of the articulation of the wishbone 13 to the carrier 1 to the steering shaft 10 . With the other end, the steering rod 10 is articulated to a steering lever 9 , which is in the transverse direction of driving in the area in which the control arm 13 is articulated to the rigid axle 2 . Also in this embodiment, the line of force of the handlebar 10 between the steering lever 9 and rack 8 extends such that it intersects the axis of the rack 8 for the reasons already mentioned above.

Die Ausführung der Zahnstangenlenkung bei dem Ausführungsbei spiel nach Fig. 3 gleicht im Prinzip derjenigen nach Fig. 1. Ein Unterschied besteht lediglich in der Art der Anlenkung der Lenkstange 10 an die Zahnstange 8. Diese Anlenkung ist bei der Ausführung nach Fig. 3 über einen Schwenkhebel 14 ge geben, der zwischen seinen Enden an der Zahnstange 8 ange lenkt ist. Hierfür ist dort ein entsprechendes zumindest um eine senkrecht zur Zahnstangen- und Fahrzeughochachse verlau fende Achse schwenkbares Lager 15 vorgesehen. Dieses Lager kann auch ein Universallager sein. Die Lenkstange 10 ist über ein Universallager 16 an eines der beiden Enden des Schwenk hebels 14 angelenkt. An dem anderen Ende des Schwenkhebels ist dieser über ein zumindest um eine Achse schwenkbares La ger 17 mit einem schwenkbar gegenüber dem Träger 1 gelagerten Hebel 18 verbunden und dadurch aufbauseitig geführt. Die Schwenkachse des Hebels 18 mit bezug auf den Träger 1 ver läuft quer zur Fahrzeuglängsrichtung. Durch die Anlenkung der Lenkstange 10 über einen derartigen Schwenkhebel 14 ist eine Hubvergrößerung der Zahnstange 8 mit Bezug auf ein Verschie ben der Lenkstange 10 realisierbar.The execution of the steering rack in the Ausführungsbei game of FIG. 3 is similar in principle to that according to Fig. 1. The only difference is in the type of articulation of the steering rod 10 to the rack 8. This articulation is in the embodiment of FIG. 3 give ge via a pivot lever 14 which is deflected between its ends on the rack 8 is. For this purpose, a corresponding pivotable bearing 15 is provided at least about an axis perpendicular to the rack and vehicle vertical axis. This warehouse can also be a universal warehouse. The handlebar 10 is articulated via a universal bearing 16 to one of the two ends of the pivot lever 14 . At the other end of the pivot lever this is connected via a pivotable at least about an axis La ger 17 with a pivotally mounted relative to the carrier 1 lever 18 and thereby guided on the body side. The pivot axis of the lever 18 with respect to the carrier 1 ver runs transversely to the vehicle longitudinal direction. Through the articulation of the handlebar 10 via such a pivot lever 14 , an increase in the stroke of the rack 8 with reference to a shift ben the handlebar 10 can be realized.

Der Schwenkhebel bei der Ausführung nach Fig. 3 kann grund sätzlich auch bei einer Ausführung der Zahnstangenlenkung nach Fig. 2 zu einer Hubvergrößerung der Zahnstange einge setzt werden.The pivot lever in the embodiment of FIG. 3 may in principle also in an embodiment of the steering rack of Fig. 2 is an enlargement of the stroke of the rack are set.

Die Zahnstangengetriebe sind jeweils vorzugsweise in Fahrt richtung des Kraftfahrzeuges vor der Starrachse aufbauseitig befestigt.The rack and pinion gear is preferably in motion direction of the motor vehicle in front of the rigid axle on the body side attached.

Claims

1. rack and pinion steering for a motor vehicle with a rigid axle and a wheel steering lever, in which the housing of the rack and pinion gear mounted on the body side and the rack is articulated at one of its ends to the wheel steering lever, characterized in that the housing of the rack and pinion gear ( 6 ) for an exclusively linear movement of the rack ( 8 ) is rigidly attached to the body and that the articulated connection of the rack ( 8 ) with the steering lever ( 9 ) is provided via a steering rod ( 10 ) articulated to the two parts ( 8, 9 ) .

2. Rack and pinion steering according to claim 1 in a motor vehicle with a control arm, characterized in that the axis of the rack ( 8 ) extends transversely to the longitudinal axis of the vehicle, wherein the handlebar ( 10 ) connected to the end of the rack ( 8 ) that of a control arm ( 13 ) is assigned to which this is articulated on the body side, while the other end of the steering rod ( 10 ) connected to the steering lever ( 9 ) lies in the region of the axially connected end of the wishbone ( 13 ).

3. Rack and pinion steering according to claim 1 or 2, characterized in that the rack ( 8 ) is connected to the steering rod ( 10 ) via a pivoted lever ( 14 ) articulated on the body side, the pivot positions of which do not influence the stroke positions of the rack ( 8 ).

4. Rack and pinion steering according to claim 3, characterized in that the pivot lever ( 14 ) between its two ends about a pivot point on the rack ( 8 ) is pivoted, while at one of its two ends via a further lever ( 18 ) pivotally connected to the body and is articulated at its other end to the handlebar ( 10 ).

5. Rack and pinion steering according to one of the preceding claims, characterized in that the steering rod ( 10 ) via a universal joint on the rack ( 8 ) or the pivot lever ( 14 ) mounted on this is articulated.