DE19936539A1 - Zahnstangengetriebe bzw. Zahnstangenlenkung - Google Patents
Zahnstangengetriebe bzw. ZahnstangenlenkungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Zahnstangengetriebe, insbesondere für Zahnstangenlenkungen von Kraftfahrzeugen. Dabei ist eine Eingangswelle des Getriebes in einem Abstand von der Zahnstangenachse angeordnet, welcher größer ist als der Durchmesser eines mit der Zahnstange kämmenden Ritzels. Vorzugsweise ist dieses Ritzel zwischen der Zahnstange und einem davon entfernten Eingangsritzel auf einer Eingangswelle des Getriebes angeordnet.
Description
Die Erfindung betrifft ein Zahnstangengetriebe, insbesondere
für eine Zahnstangenlenkung eines Kraftfahrzeuges, mit einer
mit lenkbaren Fahrzeugrädern zu deren Lenkverstellung
koppelbaren Zahnstange, einem mit der Zahnstange kämmenden
Ritzel sowie einer mit einer Lenkhandhabe koppelbaren
Eingangswelle, welche über mindestens ein Getriebeelement mit
dem Ritzel zwangsgekoppelt ist.
Bei üblichen Zahnstangenlenkungen kämmt ein auf der
Eingangswelle angeordnetes Ritzel direkt mit der Zahnstange.
Dementsprechend haben die Achsen der Zahnstange sowie der
Eingangswelle voneinander einen geringen Abstand, welcher
größenordnungsmäßig durch den Radius des Ritzels vorgegeben
wird.
Aus der DE 36 27 088 A1 ist eine Zahnstangenlenkung bekannt,
bei der das mit der Zahnstange kämmende Ritzel als Hohlrad mit
einer Außen- und einer Innenverzahnung ausgebildet ist, wobei
die Außenverzahnung mit der Zahnstange und die Innenverzahnung
mit einem weiteren, auf einer Eingangswelle angeordneten
Ritzel zusammenwirkt. Dabei ist die Eingangswelle innerhalb
eines Sektors des Hohlrades angeordnet, welcher über die
Außenverzahnung mit der Zahnstange in Eingriff steht.
Dementsprechend liegt zwischen den Achsen von Zahnstange und
Eingangswelle nur ein geringer Abstand vor.
Bei einer aus der DE 33 27 979 C1 bekannten Zahnstangenlenkung
ist zwischen einem mit der Zahnstange kämmenden Ritzel und
einem auf der Eingangswelle angeordneten weiteren Ritzel ein
Getriebe mit variabler Übersetzung angeordnet, welches so
ausgebildet ist, daß die Achse der Eingangswelle mit
vergleichsweise geringem Abstand an der Achse der Zahnstange
vorbeiläuft.
Bei Zahnstangenlenkungen können sich zumindest bei heutigen
Personenkraftwagen mit im Bereich der Vorderachse angeordnetem
Fahrzeugmotor Einbauprobleme ergeben, weil einerseits der
Bauraum für die Zahnstange und andererseits der Bauraum für
die an die Eingangswelle anschließende Lenksäule, die heute
üblicherweise als mehrgliedrige Gelenkwelle ausgebildet ist,
frei von Störkonturen sein muß. Aufgrund der Vielzahl von
Aggregaten, die in heutigen Fahrzeugen innerhalb des
Motorraumes oder in Nachbarschaft des Motors angeordnet werden
müssen, lassen sich diese Bedingungen oftmals nur schwer
erfüllen.
Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, neue Konzepte für
Zahnstangengetriebe aufzuzeigen, mit denen bei
Zahnstangenlenkungen erweiterte Einbaumöglichkeiten erreicht
werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Zahnstangengetriebe der eingangs angegebenen Art dadurch
gelöst, daß zwischen Eingangswellenachse und Zahnstangenachse
ein - zu beiden Achsen senkrechter - Abstand vorliegt, dessen
Maß größer als der Durchmesser des mit der Zahnstange
kämmenden Ritzels ist.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zwischen
der Eingangswelle und dem mit der Zahnstange kämmenden Ritzel
des Zahnstangengetriebes Getriebeelemente zwischenzuschalten,
derart, daß der Abstand zwischen Eingangswellenachse und
Zahnstangenachse je nach Bedarf vergrößert wird bzw. die
Eingangswellenachse gegenüber ihrer Lage ohne die
zwischengeschalteten Getriebeelemente auf die andere Seite der
Zahnstange verlagert wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist vorgesehen, daß das mit der Zahnstange kämmende
Ritzel an seinem dem Eingriffsbereich der Zahnstangen- und
Ritzelverzahnungen diametral gegenüberliegenden Umfangsbereich
mit einem auf der Eingangswelle angeordneten Eingangsritzel
kämmt, so daß der Abstand zwischen Zahnstangen- und
Eingangswellenachse größenordnungsmäßig durch den Radius des
Eingangsritzels sowie den Durchmesser des mit der Zahnstange
kämmenden Ritzels vorgegeben wird.
Bei dieser Bauart läßt sich eine besonders einfache
Konstruktion gewährleisten, wobei besonders vorteilhaft ist,
daß auch in höchst einfacher Weise Spielfreiheit gewährleistet,
werden kann, indem die Zahnstange federnd gegen das mit ihr
kämmende Ritzel angedrückt wird und dieses Ritzel in
Andruckrichtung beweglich gelagert ist, so daß die
Andruckkräfte auf das radial fest gelagerte Eingangsritzel der
Eingangswelle übertragen werden. Auf diese Weise werden die
Eingriffe von Zahnstange und Ritzel sowie von Ritzel und
Eingangsritzel spielfrei gehalten.
Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der
Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung
der Zeichnung verwiesen, anhand der besonders bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben werden.
Dabei zeigt
Fig. 1 ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen
Zahnstangengetriebes, wobei die Schnittebene parallel
zur Zahnstangenachse und senkrecht zur Achse einer
Eingangswelle verläuft,
Fig. 2 ein Schnittbild entsprechend der Schnittlinie II-II in
Fig. 2 und
Fig. 3 schematisierte Darstellungen A bis D für
Einbaumöglichkeiten unterschiedlicher
Zahnstangengetriebe bei einer Zahnstangenlenkung.
Gemäß den Fig. 1 und 2 ist in einem Getriebegehäuse 1 in
grundsätzlich bekannter Weise eine Zahnstange 2
längsverschiebbar gelagert. Die Zahnstange 2 kämmt mit einem
Ritzel 3, welches einen gegenüber herkömmlichen
Zahnstangenlenkungen großen Durchmesser aufweist und
seinerseits auf seiner der Zahnstange 2 diametral
gegenüberliegenden Seite mit einem auf einer Eingangswelle 4
drehfest angeordneten bzw. an der Eingangswelle ausgebildeten
Eingangsritzel 5 kämmt.
Die Zahnstange 2 wird mittels eines von einer
Schraubendruckfeder 6 beaufschlagten Druckstückes 7 gegen das
Ritzel 3 gedrängt. Das Ritzel 3 ist innerhalb des
Getriebegehäuses 1 in Lagern 8 drehgelagert, welche in einer
zu den Achsen von Zahnstange 2 und Eingangswelle 4 senkrechten
Richtung im Getriebegehäuse 1 verschiebbar sind. Dazu sind im
Getriebegehäuse 1 zur Aufnahme der Lager 8 Taschen 9
angeordnet, welche in Achsansicht des Ritzels 3 eine ovale
Form haben, derart, daß die Lager 8 in der vorgenannten
Verschieberichtung beweglich, in zur Verschieberichtung sowie
zur Achse des Ritzels 3 senkrechter Richtung jedoch
unbeweglich sind.
Die Eingangswelle 4 mit dem Eingangsritzel 5 ist radial fest
gelagert.
Dementsprechend werden die vom Druckstück 7 auf die Zahnstange
2 ausgeübten Druckkräfte über das Ritzel 3 auf das
Eingangsritzel 5 abgetragen, so daß einerseits der
Verzahnungseingriff zwischen Zahnstange 2 und Ritzel 3 und
andererseits der Verzahnungseingriff zwischen Ritzel 3 und
Eingangsritzel 5 spielfrei gehalten wird.
Je nach Bemessung des Durchmessers des Ritzels 3 kann zwischen
den Achsen der Zahnstange 2 und der Eingangswelle 4 ein
unterschiedlich großer Abstand erreicht werden.
Grundsätzlich ist es auch möglich, zwischen dem Eingangsritzel
5 und der Zahnstange 2 mehrere Ritzel entsprechend dem Ritzel
3 anzuordnen.
Bei der im Bild A der Fig. 3 dargestellten Zahnstangenlenkung
ist die Zahnstange 2 in grundsätzlich bekannter Weise an ihren
Enden mit Spurstangen 10 gelenkig verbunden, deren andere
Enden gelenkig an Lenkhebel lenkbarer Fahrzeugräder 13
angeschlossen sind. Dabei sind die äußeren Spurstangengelenke,
d. h. die Gelenkverbindungen zwischen den Spurstangen 10 und
den Lenkhebeln 11, in Vorwärtsfahrtrichtung F vor der Radmitte
angeordnet. Dementsprechend werden die Fahrzeugräder 13 nach
links bzw. rechts eingeschlagen, wenn die Zahnstange 2 nach
links bzw. rechts verschoben wird.
Im Beispiel des Bildes A kämmt die Zahnstange 2 direkt mit dem
Eingangsritzel 5, welches seinerseits mit dem Lenkhandrad 14
über eine nicht näher dargestellte Lenksäule zwangsgekoppelt
ist. Um zu gewährleisten, daß eine Rechts- bzw. Linksdrehung
des Lenkhandrades 14 zu einem Lenkeinschlag der gelenkten
Fahrzeugräder 13 nach rechts bzw. links führt, ist das
Eingangsritzel 5 in Fahrtrichtung F hinter der Zahnstange 2
angeordnet.
Die Zahnstangenlenkung des Bildes B der Fig. 3 entspricht
weitestgehend der Zahnstangenlenkung des Bildes A, jedoch mit
dem Unterschied, daß das Eingangsritzel 5 in Fahrtrichtung F
vor der Zahnstange 2 angeordnet und zwischen das
Eingangsritzel 5 und die Zahnstange 2 das Ritzel 3
zwischengeschaltet ist.
Gegenüber den Verhältnissen im Bild A kann somit eine
deutliche Verlagerung des Eingangsritzels 5 und
dementsprechend der zugehörigen Eingangswelle bzw. der
Lenksäule erreicht werden.
Bei im Bild C der Fig. 3 dargestellten Zahnstangenlenkung sind
die Spurstangen 10, in Fahrtrichtung F gesehen, hinter der
Radmitte der gelenkten Fahrzeugräder 13 mit den Lenkhebeln
gelenkig verbunden, so daß die Zahnstange 2 eine Verschiebung
nach rechts bzw. links ausführt, wenn die gelenkten
Fahrzeugräder 13 nach links bzw. rechts gelenkt werden. Das
direkt mit der Zahnstange 2 kämmende Eingangsritzel 5 ist in
Fahrtrichtung F vor der Zahnstange angeordnet, so daß eine
Rechts- bzw. Linksdrehung des Lenkhandrades 14 zu einem
Lenkeinschlag der gelenkten Fahrzeugräder 13 nach rechts bzw.
links führt.
Die im Bild D der Fig. 3 dargestellte Zahnstangenlenkung
unterscheidet sich von der Lenkung des Bildes C dadurch, daß
zwischen das Eingangsritzel 5 und die Zahnstange 2 das Ritzel
3 zwischengeschaltet ist, wobei beide Ritzel, in Fahrtrichtung
F gesehen, hinter der Zahnstange 2 angeordnet sind, so daß der
Drehrichtungssinn des Lenkhandrades 14 wiederum mit dem
Richtungssinn des Lenkeinschlages der gelenkten Fahrzeugräder
13 übereinstimmt.
Gegenüber den Verhältnissen im Bild C wird bei der Anordnung
gemäß Bild D eine deutlich andere Plazierung des
Eingangsritzels 5 und damit auch der Lenksäule erreicht.
Im Ergebnis können durch die Erfindung die Möglichkeiten der
Anordnung des Eingangsritzels 5 deutlich erweitert werden.
Abweichend von den Darstellungen in den Bildern A bis D der
Fig. 3, in denen die Spurstangen 10 ohne Querversatz an die
Zahnstange 2 anschließen, kann auch vorgesehen sein, die
gelenkigen Verbindungen zwischen Zahnstange 2 und Spurstangen
10 mit Versatz zur Zahnstangenachse an der Zahnstange 2
anzuordnen. Damit wird die Anzahl der Variationsmöglichkeiten
noch weiter erhöht.
Claims (4)
1. Zahnstangengetriebe, insbesondere für eine
Zahnstangenlenkung eines Kraftfahrzeuges, mit einer mit
lenkbaren Fahrzeugrädern zu deren Lenkverstellung koppelbaren
Zahnstange, einem mit der Zahnstange kämmenden Ritzel sowie
einer mit einer Lenkhandhabe koppelbaren Eingangswelle, welche
über mindestens ein Getriebeelement mit dem Ritzel
zwangsgekoppelt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Eingangswellenachse und Zahnstangenachse ein
Abstand vorliegt, dessen Maß größer als der Durchmesser des
mit der Zahnstange (2) kämmenden Ritzels (3) ist.
2. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das mit der Zahnstange (2) kämmende Ritzel (3) an seinem
dem Eingriffsbereich der Zahnstangen- und Ritzelverzahnungen
diametral gegenüberliegenden Umfangsbereich mit einem auf der
Eingangswelle (4) angeordneten Eingangsritzel (5) kämmt.
3. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das mit der Zahnstange (2) kämmende Ritzel (3) an seinem
dem Eingriffsbereich der Zahnstangen- und Ritzelverzahnungen
diametral gegenüberliegenden Umfangsbereich mit einem
Zwischenritzel kämmt, welches seinerseits mit seinem dem
vorgenannten Ritzel (3) diametral gegenüberliegenden
Umfangsbereich mit einem weiteren Zwischenritzel oder einem an
der Eingangswelle (4) angeordneten Eingangsritzel (5) kämmt.
4. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zahnstange (2) federnd gegen das mit ihr kämmende
Ritzel (3) angedrückt wird und dieses Ritzel (3) sowie
gegebenenfalls vorhandene Zwischenritzel in Andruckrichtung
beweglich gelagert sind und die Andruckkräfte auf das radial
fest gelagerte Eingangsritzel (5) an der Eingangswelle (4)
übertragen.
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