DE2251106A1

DE2251106A1 - Lenkung mit zahnstange und ritzel

Info

Publication number: DE2251106A1
Application number: DE2251106A
Authority: DE
Inventors: Richard Cass
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1971-11-09
Filing date: 1972-10-18
Publication date: 1973-05-24
Also published as: JPS4858528A; AU452026B2; CA961379A; BR7207855D0; AU4770972A; ES408378A1; IT970324B; AR192821A1; US3747429A; FR2160091A5

Description

TRW INC., 23 555 Euclid Avenue, Cleveland, OMo 44 11? / V.St.A.

Unser Zeichen: T 1291

Lenkung mit Zahnstange und Ritzel

Die Erfindung bezieht sich auf Baugruppen mit Zahnstangen und Ritzeln und insbesondere auf eine Vorspannungsglied- oder Gfabelkopfhalterung für eine Kraftfahrzeuglenkung mit Zahnstange und Ritzel.

Lenkungen für Fahrzeuge mit Zahnstangen und Ritzeln sind an sich bekannt. Derartige Lenkungen weisen ein Gehäuse auf, welches in Längsrichtung, eine Zahnstange aufnimmt, wobei ein Ritzel sich quer zur Zahnstange erstreckt. Die Zähne des Ritzels kämmen mit den Zähnen auf einer Oberfläche der Zahnstange. Um einen Kontakt zwischen den Zähnen der Zahnstange und den Zähnen des Ritzels aufrechtzuerhalten, werden häufig Vorspannungsglieder oder Gabelköpfe im Gehäuse gegenüber dem Ritzel angeordnet und diese Vorspannungsglieder oder Gabelköpfe sind gegen die Zahnstange vorgespannt, um die Zahnstange in Kontakt mit dem Ritzel zu drücken.

Bisher war es üblich, daß der Gabelkopf in einer öffnung des Gehäuses angeordnet war, die mit der Zahnstangenkammer in Verbindung stand. Diese öffnung ist im allgemeinen zylindrisch. Wegen der Unterschiede in den Herstellungstoleranzen bei der Herstellung der Gabelkopföffnung und der Herstellung des Gabelkopfes war sehr häufig der Gabelkopf oder das Preßstück beträchtlich kleiner als

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die Öffnung. Aus diesem Grund konnte der Gabelkopf sich in der Öffnung verschwenken und dadurch wurde dessen Wirksamkeit herabgesetzt und dessen Kontakt mit der Zahnstange wurde vermindert. Ein derartiges Verschwenken kann in extremen Fällen zu einem Verklemmen des Gabelkopfes in der Öffnung führen und dadurch wird verhindert, daß dieser Gabelkopf oder dieses Preßstüek mit einer Kraft gegen die Zahnstange einwirkt, die ausreicht, um die Zähne der Zahnstange und des Ritzels in einer kämmenden Lage zu halten.

Durch die Erfindung werden diese Nachteile der bekannten Gabelkopf- oder Preßstückausbildung dadurch verhindert, daß ein axial geschlitzter Gabelkopf vorgesehen wird. Der Gabelkopf weist bei einer bevorzugten Ausführungsform einen zylindrischen oder einen mit einer gekrümmten Oberfläche versehenen Block auf, der eine zylindrische Aussparung aufweist, die quer durch ein Ende des Blockes hindurch geschnitten ist und die die Zahnstange umfaßt. Der Block ist axial gespaltet und weist eine axial sich erstreckende Aussparung am anderen Ende auf, die zur Aufnahme einer Feder dient.

Die Feder stützt sich gegen den Boden der axialen Aussparung ab und drückt den Gabelkopf gegen die Zahnstange. Die axiale Spaltung des Blockes in zwei halbzylindrische Hälften ermöglicht es jeder Hälfte, sich von der anderen fort in Kontakt mit den Seitenwandungen der Gabe!kopfaussparung zu bewegen und dadurch wird ein richtiger Kontakt mit der Oberfläche der Zahnstange sichergestellt.

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte aus Ritzel und Zahnstange bestehende Baugruppe herzustellen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen verbesserten Gabelkopf oder ein verbessertes Preßstüek für eine Zahnstangen- und Ritzelbaugruppe zu schaffen.

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Ein spezielles Ziel der Erfindung ist es, einen gespaltenen Gabelkopf für eine Lenkung mit Ritzel und Zahnstange zu schaffen.

Es ist insbesondere Ziel der Erfindung, einen axial gespaltenen Gabelkopf zu schaffen, wodurch zwei Gabelkopfstücke gebildet werden, die ein geraeinsames axiales Ende hat, welches derart geformt und bemessen ist, daß es gegen die äußere Oberfläche einer gekrümmten Zahnstange anliegen kann. Die Gabelkopfteile drücken in einer Zahnstangen- und Ritzelbaugruppe gegen die Zahnstange und zwar durch eine Vorspanneinrichtung und diese Gabelkopfabschnitte. sind in der Lage, sich voneinander fort in Kontakt mit den Seitenwandungen einer Gehäuseaussparung zu bewegen, in der der Gabelkopf angeordnet ist, wobei der Kontakt mit der Zahnstangenoberfläche aufrechterhalten wird.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen ·

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Lenkung für die lenkbaren Räder eines Fahrzeuges, wobei die Lenkung eine Zahnstangen- und Ritzelbaugruppe aufweist,

Fig. 2 eine schematische Längsschnittansicht einer Lenkung mit Zahnstange und Ritzel,

Fig. 3 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie III-III der Fig. 2

. und *

Fig. *J eine perspektivische Ansicht des Gabelkopfes oder Preßstückes nach der Erfindung.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeuglenkung 10, mit der die lenkbaren Räder 11 eines Fahrzeuges gedreht werden. Diese Lenkung weist eine Zahnstangen- und Ritzelanordnung auf, die

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in einem Gehäuse 12 angeordnet ist und diese Zahnstangen- und Ritzelanordnung wird mittels einer Verbindung mit dem Lenkrad 13 betätigt. Eine Zahnstange bewegt sich quer zum Fahrzeug und endet in Zugstangen 14, die mit den Lenkungen 15 der Radbefestigungen verbunden sind.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, weist das Gehäuse 12 für die Zahnstangen- und Ritzelanordnung eine öffnung 16 auf, welche die Zahnstange 17 aufnimmt. Die Zahnstange erstreckt eich von den Enden des Gehäuses 12 aus, von denen eines bei 18 gezeigt ist, und erstreckt sich durch eine Kappendichtung 19 hindurch, wobei diese Kappendichtung die öffnungen in den Enden des Gehäuses 12 abdichtet.

Die Zahnstange 17 ist im allgemeinen zylindrisch und weist einen gezahnten Abschnitt 20 auf. Die Zähne sind in die Oberfläche der Zahnstange eingeschnitten und zwar bis zu einer.Tiefe, die geringer ist als der Radius der Zahnstange.

Das Gehäuse 12 weist einen Abschnitt mit größeren Abmessungen oder einen Ansatz 12a auf und dieser Ansatz 12a nimmt das Ritzel 21 auf, welches sich quer zum Gehäuse erstreckt. Das Ritzel weist Zähne 22 auf, die unter der Zahnstange oder dem Zahnabschnitt 20a der Zahnstange 17 angeordnet sind. Die Zähne 22 des Ritzels kämmen mit den Zähnen 20 der Zahnstange, und wenn das Ritzel gedreht wird, so wird die Zahnstange in einer Ebene senkrecht zur Achse des Ritzels bewegt.

Der Abschnitt des Gehäuses 12a weist einen Ansatz 25 auf, der dem Ritzel gegenüberliegt. Dieser Ansatz 25 hat eine Öffnung 26, die mit der Öffnung 16 in Verbindung steht und die eich in einer Ebene senkrecht zur Ebene der öffnung 16 erstreckt. Die Öffnung 26 nimmt einen Gabelkopf oder ein Sattelglied 28 auf, welches in Kontakt mit der Oberfläche der Zahnstange 17 gedrückt wird. Das Sattel-

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glied weist eine äußere Oberfläche 30 auf, die sich in einer Ebene senkrecht zur Ebene der Zahnstange erstreckt, wenn das Sattelglied auf der Zahnstange sitzt. Die Ebene schneidet die Längsachse der Zahnstange.

Normalerweise ist die Oberfläche 30 kreisförmig und der Gabelkopf oder das Sattelglied ist zylindrisch und weist ein axiales Ende , 31 auf, welches eine teilzylindrische Aussparung 29 hat, die entsprechend der Oberfläche der Zahnstange so bemessen und geformt

ist, daß sie mit dieser Oberfläche in Eingriff gelangen kann.

Eine Feder 35 ist zwischen einem Abstand des Gabelgliedes und einer-yerschlußplatte 36 angeordnet, die dazu verwendet wird, die öffnung 26 abzuschließen. Die Feder 35 drückt das Sattelglied gegen die Oberfläche der Zahnstange 17» die dem Ritzel 21 gegenüberliegt, um die Zahnstange 20 in einen Kontakteingriff mit den Zähnen 22 des Ritzels zu drücken, um eine positive zweidimensionale Einstellung der Zahnstange gegenüber dem Ritzel zu bewirken. Dadurch wird der richtige Zahneingriff zwischen den Ritzelzähnen und den Zahnstangenzähnen aufrechterhalten.

Da die öffnung vorzugsweise zylindrisch oder kreisförmig gebogen ist und da das Sattelglied 28 normalerweise zylindrisch ist oder ,eine ähnliche Krümmung wie die öffnung aufweist, kann das Sattelglied leicht in die öffnung eingesetzt werden.

Wegen, der .Schwierigkeit der Aufrechterhaltung genauer Toleranzen bei der Herstellung des Gehäuses und der öffnung 26 ündi der Auf>rechterhaltung identischer Toleranzen bei der Herstellung des Gabelkopfes oder Sattelgliedes 28 verändern sich die Abmessungen sehr oft, wobei der Gabelkopf oder das Sattelglied beträchtlich kleiner sein kann als die öffnung 26. In diesem Fall sucht das Sattelglied im allgemeinen seine Mitte auf der Zahnstange und schwimmt im zylindrischen Gehäuse wegen der Töleranzunterschiede. Dieses. Schwimmen kann manchmal dazu führen, daß das Sattelglied in der öffnung kippt und dadurch wird die Wirksamkeit beim An-

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drücken der Zahnstange gegen das Ritzel herabgesetzt. Die Zahnstange kann sich vom Ritzel fort bewegen und es kann ein Ausfallen des kämmenden Eingriffes der Zähne erfolgen. Hierbei fällt die Lenksteuerung über die Einstellung der lenkbaren Räder 11 aus.

Um diesen schweren Nachteil auszuschalten, ist der erfindungsgemäße Gabelkopf oder das erfindungsgemäße Sattelglied, wie es vorzugsweise in Fig. 4 gezeigt ist, axial bei 38 in zwei halbzylindrische Teile 39 und ¹JO gespalten. Der Spalt 38 erstreckt sich axial von der teilzylindrischen Oberfläche 29 bis zum axialen Ende 42 hin. Eine zentrale Bohrung ¹13 kann im. Ende 42 vorgesehen sein, und es handelt sich hierbei um eine Blindbohrung im Material des Sattelgliedes, die in einer Bodenwandung 43a endet. Die öffnung 43 kann dann die Feder 35 aufnehmen, während der Umfangsabschnitt des Endes 42 gegen die Verschlußplatte 36 anliegt, wodurch eine maximale Abmessung geschaffen wird, um die Zahnstange innerhalb des Gehäuses einzustellen oder anzuordnen.

Das Aufspalten des Gabelkopfes oder Sattelgliedes ermöglicht es, daß dieses Sattelglied versucht, eine positive Kontaktlage zwischen der Oberfläche 30 und der Seitenwandung 26a der Öffnung 26 herzustellen, wobei der Kontakt mit der Oberfläche der Zahnstange aufrechterhalten bleibt. Die Feder übt eine konstante Kraft aus, um einen positiven Kontakt sowohl mit der Oberfläche der Zahnstange als auch mit der Oberfläche der öffnung 26 aufrechtzuerhalten. Wegen der positiven Vorspannung der Feder haben die aufgespaltenen Hälften des Sattelgliedes die Neigung, sich voneinander fort zu bewegen, um einen Kontakt mit der Oberfläche 26a der öffnung 26 aufrechtzuerhalten, wobei gleichzeitig eine richtige Kontaktlage mit der Zahnstange durch die Krümmung an der Oberfläche 29 des Sattelgliedes aufrechterhalten wird. In dem Ausmaß, in dem die Abmessungsdifferenzen zwischen der öffnung und dem gespaltenen Sattelglied groß genug sind, um einen Einfluß auf den Kontakt zwischen der Oberfläche 29 und der Oberfläche der Zahnstange zu haben, stellt eine Ausbildung des Sattelgliedes

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aus einem Material, wie beispielsweise Kunststoff, vorzugsweise selbstschmierendem Kunststoff, die Ausbildung einer großen Verschleißfläche sicher, durch die schnell ein guter Sitz zwischen dem Sattelglied und in der Zahnstange hergestellt wird. Durch die Erfindung wird ein· Gabelkopf oder ein Sattelglied geschaffen, das an der Wandung der Sattelgliedaussparung sitzt und das sich in Kontakt mit der Oberfläche der Zahnstange befindet, wobei eine richtige Lage oder Stellung in der Aussparung in Anlage gegen die Zahnstange aufrechterhalten wird.

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Claims

Patentan s ρ r u c h

Lenkung mit Zahnstange und Ritzel, mit einem Gehäuse, das sich in Längsrichtung erstreckt und mit einer öffnung, die sich in Längsrichtung durch dieses Gehäuse erstreckt und ferner mit einer Zahnstange, die in dieser öffnung angeordnet ist, wobei sich ein Ritzel in das Gehäuse quer zu dem Gehäuse hinein erstreckt, wobei dieses Ritzel um seinen Umfang herum Zähne aufweist und wobei die Zahnstange Zähne aufweist, die sich von einer Oberfläche in diese hinein erstrecken und wobei die Zähne der Zahnstange mit den Zähnen des Ritzels kämmen und wobei die Zahnstange eine Oberfläche gegenüber diesen Zähnen aufweist und wobei ferner das Gehäuse eine Aussparung hat, die mit der öffnung im Gehäuse in Verbindung steht und die dem Ritzel gegenüberliegt und die eine Wandungsoberfläche bat, die in einer Ebene senkrecht zur Ebene der Achse der Zahnstange verläuft, wobei ein Sattelglied in dieser Aussparung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß, das Sattelglied (28) aus zwei Teilen (39 > ¹^O) besteht, von denen jeder eine äußere Oberfläche (30) aufweist, die so bemessen und geformt ist, daß diese an die Wandungsoberfläche (26a) der Aussparung (26) angepaßt ist und ferner eine Oberfläche (38)» die einer Oberfläche (38) des anderen Teiles gegenüberliegt, daß jeder der Teile (39, 40) eine Endoberfläche (29) aufweist, die so geformt ist, daß diese mit der Oberfläche der Zahnstange (17) zusammenpaßt und daß Einrichtungen (35) vorgesehen sind, die diese Teile (39, ^Ji0) gegen die Oberfläche der Zahnstange (17) und gegen die Wandung (26a) der Aussparung (26) drücken.

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