DE19822313A1

DE19822313A1 - Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE19822313A1
Application number: DE1998122313
Authority: DE
Inventors: Minamoto Noboru
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 1998-11-26
Anticipated expiration: 2018-05-20
Also published as: CN1199686A; CN1098783C; DE19822313B4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung vom Zahnstangentyp, die eine in der Mitte der Zahnstange vorgesehene Verbindung mit den Spurstangen aufweist, wobei sich die Zahnstange entsprechend der Lenkbewegung bewegt und mit den zu lenkenden Rädern verbunden ist.

Ein Typ von Lenkvorrichtungen für Kraftfahrzeuge besteht aus einer Lenkvorrichtung mit Zahnstange, die zum Kämmen mit einem mit dem Lenkrad verbundenen Zahnrad ausgebildet ist, wobei sich die Zahnstange von ihrer Mitte aus jeweils nach rechts und links verschiebbar in dem Fahrzeug erstreckt, die Drehbewegung des Lenkrades in die axiale Bewegung der Zahnstange umgesetzt wird und diese Bewegung an das rechte und linke zu lenkende Rad (im allgemeinen die Vorderräder) übertragen wird.

Diese Art von Zahnstangen-Lenkvorrichtungen unterteilt sich in zwei allgemein Kategorien: eine am Ende verbundene Form, bei der zwei, das rechte und das linke zu lenkende Rad verbindende Spurstangen mit den Endbereichen der Zahnstange verbun den sind, und eine mittig verbundene Form, bei der die Spurstangen als Block mit dem Mittelbereich der Zahnstange verbunden sind. Die mittig verbundene Form der Lenk vorrichtung weist das Problem langer Spurstangen auf, die sich von ungefähr der selben Position aus zu dem rechten bzw. linken Rad erstrecken. Jedoch kann die Länge der Zahnstange und die Länge des die Zahnstange stützenden Gehäuses verkürzt werden, und diese Form der Lenkvorrichtung ist dahingehend vorteilhaft, daß sie einen höheren Freiheitsgrad beim Einstellen des relativen positionsmäßigen Verhältnisses zwischen diesen und den zu lenkenden Rädern ermöglicht, weshalb diese Form der Lenkvor richtung bei zahlreichen Fahrzeugtypen verwendet wird, die Beschränkungen hinsicht lich der Anbringung des Zahnstangengehäuses unterworfen sind.

Neuere Kraftfahrzeuge sind mit einer hydraulischen Servolenkvorrichtung versehen, die das Lenken durch die Kraft unterstützt, welche von einem Hydraulikzylinder (Servo-Zylinder) erzeugt wird, der in einem Teil des Lenkmechanismus vorgesehen ist, um den zum Lenken erforderlichen Kraftaufwand zu verringern.

Eine mittig verbundene Zahnstangen-Lenkvorrichtung, die als hydraulische Servolenk vorrichtung ausgebildet ist, ist in der japanischen Patentveröffentlichung S51-9978, der japanischen Patentveröffentlichung S56-128271, dem Gebrauchsmuster S57-174275, dem Gebrauchsmuster S63-12047, etc., offenbart, in denen der Servo-Zylinder für die Lenkunterstützung so ausgebildet ist, daß eine Kolbenstange mit einem Ende der Zahnstange und koaxial dazu auf der selben Seite ein Zylinderrohr mit dem Ende des die Zahnstange stützenden Zahnstangengehäuses verbunden ist, wobei der Kolben bis zur Spitze der Kolbenstange in das Zylinderrohr eingesetzt wird und der Innenraum der Kolben-Zylinderanordnung auf beiden Seiten des Kolbens flüssigkeitsdicht verschlos sen wird.

Bei der zuvor beschriebenen Servolenkvorrichtung wird insbesondere das Abdichten des Mittelbereichs der Kolbenstange erreicht, indem ein Dichtungselement, beispiels weise eine Öldichtung, ein O-Ring oder dergleichen, im Inneren an einem zylindrischen Dichtungshalter angebracht und gehalten wird, welcher im Grenzbereich zwischen dem Zahnstangengehäuse und dem Zylinderrohr in diesen angeordnet ist, und die Dich tungselemente gleitend in Anlage an dem Umfang der Kolbenstange bewegt werden.

Fig. 1A zeigt eine Dichtungsausführung gemäß der japanischen Patentveröffentlichung S51-9978 und dem Gebrauchsmuster S57-174275. Wie ersichtlich, sind das Zahn stangengehäuse und das Zylinderrohr als zylindrisches Gehäuse H mit langem Rohr element einstückig ausgebildet, wobei in dem Gehäuse H der Dichtungshalter S einge setzt ist, in den ein von außerhalb des Gehäuses H angebrachter Positionierungsstift P eingreift, wodurch das in den Dichtungshalter S eingesetzte und von diesem gehaltene Dichtungselement S₁ gleitend verschiebbar in Anlage an dem Umfang der Kolben stange R, die sich in der Mitte der lichten Weite des Gehäuses H befindet, angeordnet ist und die Hälfte der Kolbenstange R abgedichtet ist.

Fig. 1B zeigt die Ausbildung der Dichtung nach der japanischen Patentveröffentlichung S56-128271. In dieser Darstellung wird ein Dichtungshalter S mit einem entlang dem Umfang angebrachten Flansch F verwendet, wobei das Zahnstangengehäuse H₁ und das Zylinderrohr H₂ separat ausgebildet sind und derart aneinander anliegend angeordnet sind, daß sie den Flansch F zwischen ihren jeweiligen Endbereichen einschließen. Dieser Bereich der aneinander anliegenden Enden wird von außen her umfangsmäßig verschweißt, so daß das Zahnstangengehäuse H₁ und das Zylinderrohr H₂ zusammen mit dem den Flansch F aufweisenden Dichtungshalter S zu einer Einheit verbunden werden.

Fig. 1C zeigt die Ausbildung der Dichtung nach dem Gebrauchsmuster S63-12047. Wie in der Fig. 1B sind ein Dichtungshalter S mit umfangsmäßigem Flansch F, ein Zahnstangengehäuse H₁ und ein Zylinderrohr H₂ separat ausgebildet, wobei das Gehäu se und das Rohr an ihren Enden aneinanderliegend den Flansch F zwischen sich halten. Anschließend wird eine drehbar auf der Außenseite des entsprechenden Endbereichs des Zylinderrohrs H₂ vorgesehene Befestigungsmutter N auf den auf dem Umfang ausgebildeten Gewindebereich des entsprechenden Endes des Zahnstangengehäuses H₁ aufgeschraubt und festgezogen, wodurch das Zahnstangengehäuse H₁ und das Zylinder rohr H₂ unter Einschluß des mit dem Flansch F versehenen Dichtungshalters S mitein ander fest verbunden sind.

Bei der in Fig. 1A dargestellten ersten Dichtungsausbildung ist jedoch nachteiliger weise eine komplizierte Positionierung erforderlich, da der Dichtungshalter S von einem offenen Ende des langen Gehäuses her eingesetzt werden muß, bis er eine bestimmte Position, nämlich die Position des Positionierungsstifts P, erreicht, wodurch ein erheblicher Arbeitsaufwand bei der Durchführung dieser Positionierung erforderlich ist.

Bei dem zweiten und dritten Beispiel nach den Fig. 1B und 1C, sind die Probleme bezüglich des Positionierens verringert, da der Dichtungshalter S mit seinem Flansch zwischen den Enden des Zahnstangengehäuses H₁ und des Zylinderrohres H₂, die jeweils getrennt ausgebildet sind, gehalten ist, jedoch weist jede dieser Lösungen Probleme auf.

Bei dem zweiten Beispiel der Dichtungsausbildung gemäß Fig. 1B wird beim ver schweißen des Zahnstangengehäuses H₁ und des Zylinderrohres H₂ zur Bildung einer Einheit mit dem dazwischen gehaltenen Dichtungshalter S, die Schweißwärme unwei gerlich auf das in dem Dichtungshalter S befindliche Dichtungselement S₁ übertragen, das sich dadurch verändert, beispielsweise einer Verformung, einer Degradation, oder dergleichen unterworfen wird. Das Dichtungselement besteht zumeist aus Gummi oder anderen Materialien mit geringer Wärmebeständigkeit, so daß sich unter Umständen eine verringerte Dichtfähigkeit ergibt.

In der Praxis wird daher ein Verfahren zum Anbringen des Dichtungselements S₁ an dem zwischen dem Zahnstangengehäuse H₁ und dem Zylinderrohr H₂ eingeschweißten Dichtungshalter nach dem Schweißen desselben angewandt. Bei diesem Verfahren besteht jedoch das Problem, daß ein ähnlicher Aufwand, wie zuvor in Zusammenhang mit dem Dichtungshalter S₁ beschrieben für das Positionieren des Dichtungselements S₁ erforderlich ist, wenn das Dichtungselement S später eingesetzt wird, d. h. wenn es von einem offenen Ende des Zylinderrohrs H₂ eingeführt und in den einstückig mit den anderen Teilen verbundenen Dichtungshalter S eingesetzt werden soll.

Bei der dritten Ausbildung der Dichtung nach Fig. 1C ist es durch die Verschraubung des Zahnstangengehäuses und des Zylinderrohrs mittels der Befestigungsmutter N und die Tatsache, daß der Dichtungshalter S nicht erwärmt wird, möglich, die Verbindung der Teile mit im Dichtungshalter S eingesetztem Dichtungselement S₁ zu erreichen. Es ist jedoch erforderlich, auf der Seite des Zahnstangengehäuses ein Gewinde auf dem Umfang vorzusehen, um die Mutter anziehen zu können, während auf der Seite des Zylinderrohres H₂ ein Schwenkmechanismus zum drehbaren Verschwenken der Mutter N erforderlich ist, woraus sich das Problem des zusätzlichen Herstellungsaufwandes zur Bildung derselben ergibt.

Die vorliegende Erfindung dient der Lösung der genannten Probleme. Es ist die Auf gabe der Erfindung, eine Dichtungsanordnung zu schaffen, die das Einbauen eines zum Abdichten des Mittelbereichs der Kolbenstange vorgesehen Dichtungshalters in einem Grenzbereich zwischen dem die Zahnstange stützenden Zahnstangengehäuse und dem den Servo-Zylinder bildenden Zylinderrohr ohne Nachteile bei der Montage oder der Bearbeitung ermöglicht, und die, bei einer als Servolenkvorrichtung ausgebildeten mittig verbundenen Zahnstangen-Lenkvorrichtung, mit einer einfachen Ausbildung eine gute Abdichtung bewirkt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach einem Aspekt der Erfindung ist eine Zahnstangen-Lenkvorrichtung vorgesehen, die einen Servo-Zylinder bildet, der eine Lenkunterstützungskraft auf die Zahnstange aufbringt, indem das Zahnrad mit dem Lenkrad gekoppelt ist, die Zahnstange mit Zähnen zum Kämmen mit dem Zahnrad versehen ist, ein Zylinderrohr koaxial mit einer Seite eines die Zahnstange in axialer Richtung bewegbar stützenden zylindrischen Zahnstangengehäuses verbunden ist, ein Kolben in das Zylinderrohr eingesetzt ist, wobei der Kolben am oberen Ende einer Kolbenstange angebracht ist, die sich auf der selben Seite der Zahnstange erstreckt, und der Mittelbereich der Kolbenstange mit einem Dichtungselement flüssigkeitsdicht abgedichtet ist, wobei das Dichtungselement in einem Dichtungshalter aufgenommen ist, der an der Verbindungsstelle zwischen dem Zahnstangengehäuse und dem Zylinderrohr angeordnet ist, wobei das Zahn stangengehäuse und das Zylinderrohr miteinander verbunden werden, indem ein Endbereich in ein Dichtungsrohr eingesetzt wird, das koaxial und durchgehend am Ende des anderen Teils angebracht wird und die Umfangswände von außen abgedichtet werden, und wobei der Dichtungshalter fixiert ist, indem er zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Zahnstangengehäuses und des Zylinderrohrs in dem Dichtungsrohr gehalten ist.

Da das Zahnstangengehäuse und das Zylinderrohr einstückig miteinander verbunden sind und der Dichtungshalter mit dieses zusammen positioniert wird, indem der Dich tungshalter und der Endbereich eines der Teile in das koaxial an dem anderen Teil angebrachte Dichtungsrohr eingesetzt werden, wobei ein Teil des Dichtungshalters zwischen dem Ende des Zahnstangengehäuses und dem Ende des Zylinderrohrs in dem Dichtungsrohr gehalten wird, und das Dichtungsrohr in diesem Zustand von außen abgedichtet wird, ist der jeweilige andere Endbereich in das an einem Endbereich entweder des Zahnstangengehäuses oder des Zylinderrohrs angebrachte Dichtungsrohr eingesetzt, wobei der Dichtungshalter zum Abdichten des Mittelbereichs der Kolben stange zwischen den beiden Teilen vorgesehen ist, und das Dichtungsrohr wird in diesem Zustand von außen her abgedichtet, wodurch der Dichtungshalter ohne nen nenswerte Montage- oder Bearbeitungsschwierigkeiten fest integriert wird und eine gute Abdichtung mit einfacher Ausbildung erreicht wird.

Das am Ende des Zahnstangengehäuses oder des Zylinderrohrs angebrachte Dichtungs rohr kann separat von diesen hergestellt werden und unter Verwendung eines Verbin dungsverfahrens wie Schweißen etc. dauerhaft mit diesem Ende verbunden werden, und ein Endbereich kann einstückig durch maschinelle Bearbeitung ausgebildet wer den.

Es ist ebenfalls möglich, eine Umfangsnut in dem Endbereich auszubilden, der in eines der Enden des Zahnstangengehäuses oder des Zylinderrohrs eingesetzt wird, und das Dichtungsrohr dicht in diese Nut zu verpressen. Ferner kann der Dichtungshalter zwischen den Enden des Zahnstangengehäuses und des Zylinderrohrs an einem an dem Dichtungshalter ausgebildeten Flansch gehalten sein.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1A, 1B und 1C - eine herkömmliche Dichtungsanordnung;

Fig. 2 - eine teilweise weggebrochene Vorderansicht der Ausbildung des Hauptbereichs der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung;

Fig. 3 - eine vergrößerte Schnittdarstellung der Umgebung der Verbindungen der Spurstangen bei der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung;

Fig. 4 - eine Draufsicht auf den charakteristischen Teil der in der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung verwendeten Manschette;

Fig. 5A und 5B - Darstellungen des Verfahrens zur Befestigung eines Befestigungs trägers an der Manschette der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung;

Fig. 6 - eine vergrößerte Darstellung der Umgebung der Befestigungsstelle der Man schette auf der Seite des Zylinderrohrs gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 - eine Draufsicht auf den charakteristischen Teil eines anderen Ausführungsbei spiels der Manschette;

Fig. 8 - eine vergrößerte Querschnittsdarstellung der Umgebung der Verbindung zwischen dem Zylinderrohr und dem Zahnstangengehäuse in der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung;

Fig. 9A, 9B und 9C - Darstellungen des Vorgangs des Montierens der Verbindung zwischen dem Zylinderrohr und dem Zahnstangengehäuse in der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung;

Fig. 10 - eine vergrößerte Querschnittsdarstellung der Umgebung des Verbindung zwischen der Kolbenstange und der Zahnstange in der erfindungsgemäßen Lenkvor richtung; und

Fig. 11A und 11B - Darstellungen des Vorgangs des Montierens der Verbindung zwischen der Kolbenstange und der Zahnstange in der erfindungsgemäßen Lenkvor richtung.

Die teilweise weggebrochene Vorderansicht der Fig. 2 zeigt die Ausbildung des Hauptteils der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung.

Die Zahnstange 1 ist axial bewegbar in einem Zahnstangengehäuse 2 angeordnet, das ein zylindrisches Profil mit einem geschlossenen Seitenende aufweist. In der Mitte der geschlossenen Seite des Zahnstangengehäuses 2 ist ein Zahnradgehäuse 20 fest derart angebracht, daß es das Gehäuse schneidet, und in dem Zahnradgehäuse 20 ist eine Zahnradwelle 21 um die Wellenmitte drehbar angeordnet. Der obere Endbereich der Zahnradwelle 21, der aus dem oberen Ende des Zahnradgehäuses 20 ragt, ist mit dem Lenkrad 2a verbunden, und die Zahnradwelle 21 dreht sich entsprechend der Lenkbe wegung des Lenkrades 2a.

Die Zahnstange 1 ist mit Zähnen 1a versehen, die an deren Umfang über eine geeignete Länge ausgebildet sind und mit einem Zahnrad 21a kämmen, das in der unteren Hälfte der Zahnradwelle 21 in dem Bereich ausgebildet ist, in dem diese das Zahnstangen gehäuse schneidet. Durch dieses Kämmen wird die der Betätigung des Lenkrades 2a entsprechende Drehung der Zahnradwelle 21 in eine axiale Bewegung der Zahnstange 1 umgesetzt.

Auf der anderen Seite des Zahnstangengehäuses 2 ist eine Öffnung 22 durch Aus nehmen der Umfangswand über eine bestimmte Länge ausgebildet, wobei durch diese Öffnung 22 die Basisendbereiche zweier Spurstangen 4 angebracht werden, die eine Verbindung mit dem rechten und dem linken zu lenkenden Rad über einen Befesti gungsträger 41 herstellen, der durch Einschrauben zweier Verbindungsbolzen 40 in den Außenumfang des Zahnstangengehäuses 2 nahe dem Endbereich der Zahnstange 1 befestigt ist. Die Bewegung der Zahnstange 1 wird über diese Spurstangen 4 zum Lenken an die Räder übertragen.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Querschnittsdarstellung der Umgebung der Verbindungs stellen der Spurstangen 4. Wie dargestellt, sind auf einer Seite des Befestigungsträgers 41 für die Spurstangen 4 zwei vorstehende Bolzenführungen 42 mit einem vorbestimm ten gegenseitigen Abstand vorgesehen, in deren Mitte Führungslöcher 43 für die Verbindungsbolzen 40 ausgebildet sind.

An dem zylindrischen Bereich 5a der die Außenseite der Öffnung 22 bedeckenden Manschette 5 ist ungefähr in der Mitte ein Befestigungselement 5c einstückig an gebracht, das aus einem gut verformbaren oder dehnbaren Material wie Gummi besteht, wobei in dem Befestigungselement 5c zwei Löcher 50 (siehe Fig. 4 und 5) in vor bestimmtem gegenseitigem Abstand in Längsrichtung des zylindrischen Bereichs 5a ausgebildet sind.

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den zylindrischen Bereich 5a, dessen Befestigungselement 5c ein ellipsoides Planprofil aufweist, das die Löcher 50 einschließt, und, wie in Fig. 3 gezeigt, ist an den Innenrand des an der jeweiligen Position im zylindrischen Bereich 5a ausgebildeten Befestigungslochs die am Umfangsrand ausgebildete Nut angesetzt und durch ein geeignetes Verbindungsverfahren, beispielsweise Kleben oder der gleichen, fest mit dem zylindrischen Bereich 5a verbunden.

Der Abstand zwischen den Befestigungslöchern 50 im Befestigungsteil 5c ist ungefähr gleich dem Abstand zwischen den Bolzenführungen 42 in dem Befestigungsträger 41. Der Befestigungsträger 41 wird fest mit der Manschette 5 verbunden, indem die Basisendbereiche der Bolzenführungen 42 an die Befestigungslöcher 50 angesetzt werden, wobei die vorstehenden Teile der Bolzenführungen 42 zur Manschette 5 gerichtet sind.

An der in der durch die Manschette 5 bedeckten Öffnung 22 befindlichen Umfangsend fläche der Zahnstange 1 sind Sitzflächen 10 ausgebildet, die in Berührung mit den oberen Enden der Bolzenführungen 42 gebracht werden können, welche im zuvor beschriebenen Befestigungszustand in die Innenseite der Manschette 5 ragen, wobei der Befestigungsträger 41 an der Zahnstange 1 mit dazwischen befindlicher Manschette 5 durch Einschrauben der durch die Führungslöcher 43 der Bolzenführungen 42 geführ ten Verbindungsbolzen 40 in die Gewindelöcher 11 der Sitzflächen 10 angebracht ist.

Die Verbindungsbolzen 40 werden durch die Basisendbereiche der rechten und der linken Spurstange 4 und mit diesen zusammen durch die Führungslöcher 43 geführt und wie beschrieben im Mittelbereich der Zahnstange 1 verschraubt. Durch diese Ausbildung sind die Spurstangen 4 zusammen mit der Manschette 5 an der Zahnstange 1 über den Befestigungsträger 41 angebracht, und die Bewegung der Zahnstange 1 in beiden Richtungen, die in dem Bereich der Öffnung erzeugt wird, ist durch das Dehnen und Stauchen der Streckbereiche 5b auf beiden Seiten des zylindrischen Bereichs 5a ermöglicht.

Die Fig. 5A und 5B zeigen den Vorgang des Befestigens des Befestigungsträgers 41 an der Manschette 5. Die Verbindungsbolzen 40, die die Verbindung mit den Spur stangen 4 herstellen, sind in die Richtung geneigt, in der die jeweiligen Kopfbereiche näher an der Mitte der Zahnstange 1 liegen, wie in Fig. 3 gezeigt, und die mit den Führungslöchern 43 für die Verbindungsbolzen 40 versehenen Bolzenführungen 42 sind vorstehend derart geneigt eingesetzt, daß ihre oberen Enden frei sind.

Da die Bolzenführungen 42 derart angebracht sind, daß die Umgebung des jeweiligen Basisendbereichs mit separaten Befestigungslöchern 50 der Manschette 5 zusammen paßt, wie in Fig. 3 dargestellt, ist der Abstand l zwischen den Befestigungslöchern 50 entsprechend dem Abstand L₁ auf der Basisendbereichsseite der Bolzenführungen 42 gewählt, die als die eigentlichen Befestigungsbereiche dienen. Das Einsetzen der Bolzenführungen 42 in die Befestigungslöcher 50 erfolgt von dem jeweiligen Spitzen ende her, wie in Fig. 5A dargestellt, jedoch werden die Bolzenführungen 42 wie beschrieben derart eingesetzt, daß der obere Endbereich nach außen hin offen ist. Der Abstand L₂ zwischen diesen Spitzenendbereichen ist größer als der Abstand l zwischen den Befestigungslöchern 50, der ungefähr gleich dem Abstand L₁ zwischen den Basis enden ist.

Da der Teil der Manschette 5, der die Befestigungslöcher 50 aufweist, mit dem Be festigungselement 5c versehen ist, das aus einem Material mit höherer Verformbarkeit oder Dehnbarkeit besteht, als die anderen Bereiche, kann der Abstand l zwischen den Befestigungslöchern 50 innerhalb des Dehnbarkeitsbereichs des Befestigungselements 5c in Übereinstimmung mit dem Abstand L₂ zwischen den Spitzen der Bolzenführun gen 42 verändert werden, wodurch ein einfaches Einsetzen ermöglicht wird.

In dem in Fig. 5B dargestellen und durch die beschriebenen Befestigungsvorgänge erreichten befestigten Zustand des Befestigungsträgers 41, sind die Befestigungslöcher durch die Rückstellung des Befestigungselements 5c formschlüssig mit den Basisend bereichen der Bolzenführungen 42 verbunden, so daß die Gefahr einer unzureichenden Abdichtung im eingesetzten und befestigten Bereich eliminiert ist.

Da das Befestigungselement 5c bei angebrachtem Befestigungsträger 41 zwischen dem Befestigungsträger 41 und der Zahnstange durch das Verschrauben der Verbindungs bolzen 40 mit der Zahnstange 1 gehalten ist, wie in Fig. 3 dargestellt, ergibt sich keine Verformung infolge der Bewegung der Zahnstange 1 und der Sitz der Bolzenführungen 42 kann zufriedenstellend aufrechterhalten werden.

Die Manschette 5 ist mit ringförmigen Befestigungsringen 5d an den Endbereichen der Streckbereiche 5b versehen, wie in Fig. 2 dargestellt, und diese sind außen auf beiden Seiten der Öffnungen 22 angebracht und mit Spannbändern 9 (siehe Fig. 6) von außen her befestigt und derart angebracht, daß sie die Außenseite der jeweiligen Öffnung 22 bedecken.

Bei der dargestellten Lenkvorrichtung ist an einem Endbereich des Zahnstangen gehäuses 2 ein Zylinderrohr 31 mit einem Servo-Zylinder 3 fest angebracht, wobei im Falle der zuvor beschriebenen Ausbildung die auf beiden Seiten vorgesehenen Be festigungsringe 5d außen an dem Zahnstangengehäuse 2 und dem Zylinderrohr 31, die verschiedene Durchmesser haben, angebracht sind.

Fig. 6 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des Bereichs, in dem die Manschette 5 am Zylinderrohr 31 angebracht ist, und, wie in der Figur dargestellt, ist an der betref fenden Position des Zylinderrohrs 31 ein ringförmiger Befestigungsring 39 angebracht, wobei der auf dieser Seite befindliche Befestigungsring 5d außen auf den Befestigungs ring 39 aufgesetzt und durch das Spannband 9 befestigt ist.

Der Befestigungsring 39 hat einen Außendurchmesser, der nahezu gleich demjenigen des Zahnstangengehäuses 2 ist, an dem der auf der anderen Seite befindliche Be festigungsring 5d angebracht ist, und die Verwendung des betreffenden Befestigungs rings 39 ermöglicht es, auf beiden Seiten der Manschette 5 die Befestigungsringe 5d mit gleichem Durchmesser zu verwenden, so daß es bei der Montage der Manschette 5 nicht länger erforderlich ist, die Ausrichtung zu beachten, wodurch Montagefehler im voraus vermieden werden. Es ist ferner möglich, die Spannbänder 9 zum Festspanen der Befestigungsringe 5d auf beiden Seiten zu standardisieren, wodurch eine einfache Montage gewährleistet ist. Als separates Teil ist ein elliptisches Befestigungselement 5c an einem Teil des zylindrischen Bereichs 5a nur in Umfangsrichtung desselben vorgesehen, wobei in dem Befestigungselement 5c Befestigungslöcher 50 ausgebildet sind. Das als separates Teil ausgebildete Befestigungselement 5c kann jedoch, auch bezüglich der Position der Befestigungslöcher 50, von beliebiger Form sein.

Fig. 7 ist eine Draufsicht auf einen charakteristischen Bereich eines anderen Aus führungsbeispiels der Manschette 5, bei dem es, wie gezeigt, möglich ist, das Be festigungselement 5c in der Mitte des zylindrischen Bereichs 5a anzuordnen und in diesem Befestigungselement 5c die Befestigungslöcher 50 auszubilden.

Ferner ist am stirnseitigen Ende der Zahnstange 1 auf der Seite, an der die Spurstangen 4 angebracht sind, eine Kolbenstange 30 koaxial mit dieser verbunden, wie im folgen den noch beschrieben wird, während am Endbereich auf der selben Seite des Zahn stangengehäuses 2 koaxial dazu ein Zylinderrohr 31 angeordnet ist, wobei die Kolben stange und das Zylinderrohr zusammen einen Servo-Zylinder 3 zur Lenkunterstützung bilden.

Das Zylinderrohr 31 ist ein zylindrisches Teil, das mit einem Boden versehen ist und auf der Seite geschlossen ist, die der Verbindung mit dem Zahnstangengehäuse 2 gegenüberliegt, wobei an der Verbindung mit dem Zahnstangengehäuse 2, ein Dich tungshalter 6 zum Aufnehmen der Öldichtung 60 (siehe Fig. 8) als Dichtungselement im Inneren des Zylinderrohrs angeordnet ist, wie im folgenden beschrieben. Die Kolbenstange 30 ist verschiebbar in einem in dem Zylinderrohr 31 angeordneten Innenrohr 36 vorgesehen, wobei der Mittelbereich flüssigkeitsdicht durch die Öldich tung 60 abgedichtet ist, und an dem verschiebbaren Ende ist ein scheibenförmiger Kolben 32 befestigt. Der Kolben 32 ist durch den um die Außenseite des Kolbens angeordneten Dichtungsring 33 gleitend verschiebbar in das Innenrohr 36 eingesetzt. Ein Ende des Innenrohres 36 ist frei an einem gestuften Bereich angebracht, der derart ausgebildet ist, daß die entsprechende Seite des Dichtungshalters 6 mit einem kleineren Durchmesser als der andere Bereich ausgebildet ist.

Wie zuvor beschrieben ist der Servo-Zylinder 3 durch das Bilden zweier flüssigkeits dichter Ölkammern auf beiden Seiten des Kolbens 32 im Inneren des Zylinderrohrs 31 gebildet, und die Kolbenstange wird durch den auf beiden Seiten entsprechend dem den Ölkammern von außen zugeführten Öldruck erzeugten Druckunterschied verschoben. Die axiale Bewegungskraft wird auf die mit dem Basisende der Kolbenstange 30 verbundene Zahnstange 1 übertragen.

Die Ölkammern auf beiden Seiten des Kolbens 32 sind mit zwei Öleinlaßöffnungen 24, 25 in der Außenseite des Zahnradgehäuses 20 und über diese mit separaten Ölzuführ leitungen 23 verbunden, welche ihrerseits mit der entsprechenden Position an der Außenseite des Zylinderrohrs 31 verbunden sind. In dem Zahnradgehäuse 20 ist ein bekanntes Öldruckregelventil eingebaut, das die Ölzufuhr und den Ölauslaß entspre chend dem auf die Zahnradwelle 21 aufgebrachten, der Lenkbewegung entsprechenden Lenkdrehmoment regelt. Der an die Einlaßöffnungen 24, 25 ausgegebene Öldruck wird dem Servo-Zylinder 3 über die Ölleitungen 23 zugeführt, und entsprechend erzeugte hydraulische Kraft wird auf die Zahnstange 1 aufgebracht, wodurch die Lenkung wie zuvor beschrieben unterstützt wird.

Fig. 8 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung des Bereichs der Verbindung zwischen dem Zylinderrohr 31 und dem Zahnstangengehäuse 2, die zusammen den Servo- Zylinder 3 bilden. Die Figur zeigt den verbundenen Zustand, in dem der Dichtungs halter 6 zwischen den beiden Teilen gehalten ist.

Am Endbereich der Verbindungsseite des Zahnstangengehäuses 2 ist ein Dichtungsrohr 7 mit einem Innendurchmesser, der ungefähr gleich dem Außendurchmesser des Zylinderrohrs ist, koaxial fest angebracht. Dieses Dichtungsrohr 7 kann einstückig durch Bearbeiten der Innenfläche des Zahnstangengehäuses 2 ausgebildet sein, oder es kann durch Verbinden des einen vorbestimmten Innendurchmesser aufweisenden zylin drischen Körpers mit dem Verbindungsendbereich des Zahnstangengehäuses 2 durch ein geeignetes Verbindungsverfahren, beispielsweise Schweißen, verbunden werden.

Der Umfang des Zylinderrohrs 31 ist mit einer Nut 37 versehen, die konkav an einer vorbestimmten Position in einem vorbestimmten Abstand vom Verbindungsstirnende ausgenommen ist. Die Nut 37 kann durch geeignete Bearbeitungsverfahren, beispiels weise durch Pressen der Außenfläche des Zylinderrohrs 31, durch Schleifen der Außen fläche, etc. gebildet werden.

Das derart ausgebildete Zahnstangengehäuse 2 und das derart ausgebildete Zylinderrohr 31 ermöglichen das Einsetzen des letzteren in das fest mit dem ersteren verbundene Dichtungsrohr 7. Durch von außen erfolgendes Verpressen oder Verstemmen des Dichtungsrohres 7 an der Position der Nut 37 auf der Innenseite des Rohres, werden das Zahnstangengehäuse 2 und das Zylinderrohr 31 mit dem dazwischen gehaltenen Dichtungshalter 6 fest verbunden.

Der Dichtungshalter 6 ist ein kurzes zylindrisches Element zum Aufnehmen der Öldichtung 60, die als Dichtungselement in einem Endbereich gehalten ist, wobei am Umfang des anderen Endbereichs des feste Flansch 61 umfangsmäßig derart angebracht ist, daß er sich radial nach außen erstreckt. Der Außendurchmesser des Dichtungs halters 6 ist ungefähr gleich dem Innendurchmesser des Zylinderrohrs 31 und der Außendurchmesser des festen Flanschs 61 ist geringfügig kleiner als der Außendurch messer des Zylinderrohrs 31 und der Innendurchmesser des Dichtungsrohres 7.

Die Fig. 9A, 9B und 9C sind Darstellungen des Verfahrens zur Verbindung des Zylinderrohrs 31 und des Zahnstangengehäuses 2, wobei der zuvor beschriebene Dichtungshalter 6 in das Zylinderrohr 31 an einer Position eingesetzt ist, in der der Flansch 61 an dem Verbindungsstirnende anliegt, und wobei der befestigungsseitige Endbereich der Öldichtung 60 einwärts gerichtet ist, wie in Fig. 9A dargestellt. An schließend wird, wie in Fig. 9B dargestellt, der gleiche Endbereich des Zylinderrohrs 31 in das am Zahnstangengehäuse 2 fest angebrachte Dichtungsrohr 7 im Paßsitz eingesetzt, wobei der feste Flansch 61 zwischen der Stirnseite des Zylinderrohrs 31 und der Stirnseite des Zahnstangengehäuses 2 zum Positionieren des Dichtungshalters 6 gehalten ist. In diesem Zustand wird das Dichtungsrohr 7 von außen an der Position der im Umfang des Zylinderrohrs 31 ausgebildeten Nut 37 festgelegt, wie in Fig. 9C dargestellt, so daß das Zahnstangengehäuse 2 und das Zylinderrohr 31 miteinander verbunden sind.

Danach wird in diese Anordnung eins Kolbenstange 30 eingesetzt, an deren innerhalb des Zylinderrohrs 31 verschiebbaren Ende ein Kolben 32 mit einem diesen Umgeben den Dichtungsring 33 mittels der Befestigungsmutter 34 befestigt ist. Auf den Kolben 32 wird das Innenrohr 36 aufgesetzt, welches anschließend in das Zylinderrohr 31 eingesetzt wird, wobei das vordere Ende des Innenrohres 36 frei in den gestuften Bereich des Dichtungshalters 6 eingesetzt ist, um so den Servo-Zylinder 3 zu bilden, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist.

Der gemäß der vorhergehenden Beschreibung angeordnete Dichtungshalter 6 ist radial begrenzt, indem die Befestigungsseite der Öldichtung 60 in das Zylinderrohr 31 passend eingesetzt ist, und der Dichtungshalter ist axial begrenzt, da der Flansch 61 zwischen dem Zylinderrohr 31 und dem Zahnstangengehäuse 2 gehalten ist, wodurch der Befestigungszustand der Öldichtung 60 im Inneren des Rohres und in Gleitkontakt mit der Kolbenstange 30 sicher aufrechterhalten ist. Ferner kann diese Art der Be festigung des Dichtungshalters 6 leicht durch Befestigen des Dichtungsrohrs 7 von außen erreicht werden, um so das Zahnstangengehäuse 2 mit dm Zylinderrohr 31 ohne jegliche Veränderung des Zustands, beispielsweise eine Verformung, Materialver schlechterung, etc., der Öldichtung 60 in deren Eigenschaft als Dichtungselement zu bewirken.

Zwar ist die Anordnung, wie beschrieben, derart ausgebildet, daß an einem Endbereich des Zahnstangengehäuses 2 das Dichtungsrohr 7 fest angebracht ist, und daß in dieses ein Zylinderrohr 31 eingesetzt wird, jedoch kann auch umgekehrt hierzu, das Dich tungsrohr 7 fest an dem Endbereich des Zylinderrohrs 31 angebracht sein, und das Zahnstangengehäuse 2 in das Dichtungsrohr 7 eingesetzt werden.

Fig. 10 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung des Bereichs der Verbindung zwischen der Kolbenstange 30 und der Zahnstange 1, welche wie beschrieben den Servo-Zylinder 3 bilden, und die Fig. 11A und 11B sind Darstellungen des Vorgangs zum Verbinden der Kolbenstange 30 mit der Zahnstange 1.

Wie zuvor beschrieben, ist am Verbindungsendbereich der Kolbenstange 30 ein Eingreifbereich 35 koaxial mit diesem ausgebildet. In Verlängerung des zylindrischen Bereichs am vorderen Ende weist der Eingreifbereich 35 eine Außenfläche auf, die einen Teil der sphärischen Fläche umfaßt, deren Mittelpunkt in der Achsmitte der Kolbenstange 30 liegt. Die gesamte Oberfläche des Eingreifteils 35 ist mit einer Zahnung ausgebildet und erstreckt sich über eine Verjüngung 38 zur Umfangsfläche der Kolbenstange 30.

Im Achsmittenbereich des Verbindungsendbereichs der Zahnstange 1 ist ein Dichtungs rohr 8 mit einem Innendurchmesser d koaxial und vorstehend angeordnet, der geringfü gig kleiner als der maximale Außendurchmesser D des Eingreifteils 35 auf der Seite der Kolbenstange 30 ist. Dieses Dichtungsrohr 8 kann einstückig mit der Zahnstange 1 durch Abrichten des Endbereichs der Zahnstange 1 ausgebildet werden, und es kann ferner durch Verbinden eines zylindrischen Körpers mit einem vorbestimmen Innen durchmesser mit dem Verbindungsendbereich der Zahnstange 1 durch ein geeignetes Verbindungsverfahren, beispielsweise durch Schweißen oder dergleichen, gebildet werden.

Die Kolbenstange 30 und die Zahnstange 1 werden derart miteinander verbunden, daß der Eingreifbereich 35, wie in Fig. 10 dargestellt, in dem Dichtungsrohr 7 gehalten ist, indem die Umfangswand des Dichtungsrohrs 8 an der Position der am hinteren Ende des Eingreifteils 35 vorgesehenen Verjüngung 38 von außen her verstemmt wird, wie in Fig. 11B dargestellt, nachdem das am Verbindungsendbereich der Kolbenstange vorgesehene Eingreifteil 35 in das vom Verbindungsendbereich der Zahnstange 1 vorstehende Dichtungsrohr 8 (siehe Fig. 11A) eingesetzt ist.

Da der Innendurchmesser d des Eingriffslochs 80 im Dichtungsrohr 8 kleiner als der maximale Durchmesser D des Eingreifteils 35 ist und das Eingreifteil 35 außen mit der Zahnung versehen ist, kann bei dieser Art der Verbindung ein Einsetzen erfolgen, bei dem die Zahnung des Eingreifteils 35 in die Innenumfangsfläche des Dichtungsrohrs 8 einschneidet. Nach der anschließenden Verbindung durch Festlegen des Dichtungsrohrs 8 ist die Drehung der Kolbenstange 30 und der Zahnstange 1 relativ zueinander durch das Eingreifen der Zahnung verhindert.

Da das vordere Ende der Kolbenstange 30 verschiebbar im Zylinderrohr 31 angeordnet ist und an diesem verschiebbar angeordneten Ende der Kolben 32 mittels der Be festigungsmutter 34 angebracht ist, und ferner durch die Verbindung der Kolbenstange 30 mit der Zahnstange 1 die Drehung der Kolbenstange 30 verhindert ist, kann das Anziehen der Befestigungsmuter 34 leicht von der Vorderseite der Kolbenstange 30 her erfolgen, so daß keine Gefahr einer Beschädigung der Verbindung durch das Anziehen der Mutter gegeben ist.

Da die Außenfläche des Eingreifteils 35 eine sphärische Fläche aufweist, ist das Eingreifteil 35 kippbar, wodurch die Zahnungen in Längsrichtung verschiebbar sind, und die Kolbenstange 30 ermöglicht das Verschieben der Kipprichtung der Achsmitte in bezug zur Zahnstange 1 selbst im zuvor beschriebenen Verbindungszustand.

Infolgedessen ist, im Verbindungszustand gemäß Fig. 2, die Konzentrizität des Zylin derrohrs 31 und des Kolbens 32 durch die zuvor beschriebene Neigung der Kolben stange 30 hochgenau gehalten, und der Kolben 32 gleitet ungehindert im Zylinderrohr 31, so daß der Verschleiß des zwischen beiden vorgesehenen Dichtungsrings 33 wirksam verhindert und die Lebensdauer des Servo-Zylinders 3 verlängert werden kann.

Claims

1. Lenkvorrichtung mit

- einer entsprechend der Lenkbetätigung axial bewegbaren Zahnstange (1);
- einem zylindrischen Zahnstangengehäuse (2) zum Stützen der Zahnstange (1);
- einem mit dem Zahnstangengehäuse (2) verbundenen Servo-Zylinder (3);
wobei der Servo-Zylinder (3) aufweist:
- ein Zylinderrohr (31), das koaxial mit einem Ende des Zahnstangengehäuses (2) verbunden ist;
- eine Kolbenstange (30), die in das Zylinderrohr (31) eingesetzt und fest mit der Zahnstange (1) verbunden ist;
- einen Kolben (32), der an dem vorderen Ende der Kolbenstange (30) angebracht und passend in das Zylinderrohr (31) eingesetzt ist;
- einen Dichtungshalter (6), der an der Verbindungsstelle zwischen dem Zahnstangen gehäuse (2) und dem Zylinderrohr (31) angeordnet ist; und
- ein Dichtungselement (60), das in dem Dichtungshalter (6) gehalten ist, um den Mittelbereich der Kolbenstange (30) fluiddicht abzudichten;
- wobei der Servo-Zylinder (3) eine Lenkunterstutzungskraft auf die Zahnstange (1) aufbringt,
- wobei die Lenkvorrichtung mit einem Dichtungsrohr (7) versehen ist, das koaxial und fest an einem Endbereich entweder des Zahnstangengehäuses (2) oder des Zylinder rohrs (31) angebracht ist und ein Endbereich des anderen der beiden Teile in das Dichtungsrohr (7) eingesetzt ist, wobei die Außenumfangswand des Dichtungsrohrs (7) von außen her festgelegt ist, um das Zahnstangengehäuse (2) und das Zylinderrohr (31) miteinander zu verbinden,
- wobei der Dichtungshalter (6) durch einen Teil festgelegt ist, der zwischen den Endbereichen des Zahnstangengehäuses (2) und des Zylinderrohrs (31) gehalten ist.

2. Lenkvorrichtung mit:

- einem Lenkrad (2a);
- einer Zahnradwelle (21), die mit dem Lenkrad (2a) verbunden ist;
- einem koaxial mit der Zahnradwelle (21) verbundenen Zahnrad (21a);
- einer Zahnstange (1), die mit Zähnen (1a) versehen ist, welche mit dem Zahnrad (21a) kämmen, und zum Bewegen in axialer Richtung entsprechend der Lenkbetätigung des Lenkrades (2a);
- einem zylindrischen Zahnstangengehäuse (2) zum axial bewegbaren Stützen der Zahnstange (1);
- einem mit dem Zahnstangengehäuse (2) verbundenen Servo-Zylinder (3);
- einem Zylinderrohr (31), das koaxial mit einem Ende des Zahnstangengehäuses (2) verbunden ist;
- einer Kolbenstange (30), die in das Zylinderrohr (31) eingesetzt und fest mit der Zahnstange (1) verbunden ist;
- einem Kolben (32), der an dem vorderen Ende der Kolbenstange (30) angebracht und passend in das Zylinderrohr (31) eingesetzt ist;
- einem Dichtungshalter (6), der an der Verbindungsstelle zwischen dem Zahnstangen gehäuse (2) und dem Zylinderrohr (31) angeordnet ist; und
- einem Dichtungselement (60), das in dem Dichtungshalter (6) gehalten ist, um den Mittelbereich der Kolbenstange (30) fluiddicht abzudichten;
- wobei der Servo-Zylinder (3) die axiale Bewegung der fest mit der Kolbenstange (30) verbundenen Zahnstange (1) über den Kolben (32) durch den Öldruckunterschied unterstützt, der entsprechend dem zwei fluiddicht abgedichteten und zu beiden Seiten des Kolbens (32) vorgesehenen Ölkammern zugeführten Öldruck erzeugt wird, so daß der Servo-Zylinder (3) eine Lenkunterstützungskraft auf die Zahnstange (1) aufbringt, wobei die Lenkvorrichtung mit einem Dichtungsrohr (7) versehen ist, das koaxial und fest an einem Endbereich entweder des Zahnstangengehäuses (2) oder des Zylinder rohrs (31) angebracht ist und ein Endbereich des anderen der beiden Teile in das Dichtungsrohr (7) eingesetzt ist, wobei die Außenumfangswand des Dichtungsrohrs (7) von außen her festgelegt ist, um das Zahnstangengehäuse (2) und das Zylinderrohr (31) miteinander zu verbinden, und wobei der Dichtungshalter (6) durch einen Teil festge legt ist, der zwischen den Endbereichen des Zahnstangengehäuses (2) und des Zylinder rohrs (31) gehalten ist.

3. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dich tungsrohr (7) an die Stirnseite des Zahnstangengehäuses (2) geschweißt ist.

4. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsrohr (7) fest mit dem Zahnstangengehäuse (2) durch Erweitern des Innendurchmessers des Endbereichs des Zahnstangengehäuses (2) verbunden ist.

5. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderrohr (31) eine in der Umfangsfläche ausgebildete Nut (37) aufweist, die an der zur Befestigung des Dichtungsrohrs (7) vorgesehenen Position ausgebildet ist und mit diesem durch Verstemmen oder Verpressen verbunden ist.

6. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsrohr (7) an die Stirnseite des Zylinderrohrs (31) angeschweißt ist.

7. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsrohr (7) fest mit dem Zylinderrohr (31) durch Erweitern des Innendurch messers des Endbereichs des Zylinderrohrs (31) verbunden ist.

8. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnstangengehäuse (2) eine in der Umfangsfläche ausgebildete Nut (37) aufweist, die an der zur Befestigung des Dichtungsrohrs (7) vorgesehenen Position ausgebildet ist und mit diesem durch Verstemmen oder Verpressen verbunden ist.

9. Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungshalter (6) in das Zylinderrohr (31) eingesetzt ist, wobei der Dichtungshalter (6) aufweist:

- einen festen Flansch (61), der koaxial am Endbereich des Zahnstangengehäuses (2) vorgesehen ist und in das Dichtungsrohr (7) eingesetzt und zwischen den Stirnseiten des Zahnstangengehäuses (2) und des Zylinderrohrs (31) gehalten ist.

10. Lenkvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungs halter (6) in das Zahnstangengehäuse (2) eingesetzt ist, wobei der Dichtungshalter (6) aufweist:

- einen festen Flansch (61), der koaxial am Endbereich des Zylinderrohrs (31) vor gesehen ist und in das Dichtungsrohr (7) eingesetzt und zwischen den Stirnseiten des Zylinderrohrs (31) und des Zahnstangengehäuses (2) gehalten ist.