DE2520508A1

DE2520508A1 - Zahnstangenlenkeinrichtung

Info

Publication number: DE2520508A1
Application number: DE19752520508
Authority: DE
Inventors: Frederick John Adams
Original assignee: TRW Steering Systems Ltd
Current assignee: TRW Steering Systems Ltd
Priority date: 1974-05-07
Filing date: 1975-05-07
Publication date: 1975-11-20
Also published as: BR7502742A; GB1479314A; CA1019168A; FR2288662A1; AU8087275A; JPS50150129A; IT1037865B; JPS5438767B2; ES437476A1; US3972248A

Description

25205Q8

München 30.04.75

UT 251ο P

Gam Gears Limited,

45 Wilbury Way, Hitchin,

Hertfordshire, England,

Großbritannien

Zahnstangenlenkeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Zahnstangenlenkeinrichtung für ein Fahrzeug, bei der die lineare Einstellung der Zahnstange durch die Drehung eines Ritzels herbeigeführt wird.

Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer Lenkeinrichtung, die es ermöglicht, die Bewegungsrate zwischen dem Ritze] und der Zahnstange über den Bewegungsbereich der Lenkeinrichtung zu variieren. Als Bewegungsrate ist die lineare Bewegung der Zahnstange bezogen auf eine Bewegungseinheit der Drehung des Ritzels zu verstehen.

Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, das Ritzel an der Zahnstange bei direktem Eingriff mittels zu der Drehachse des Ritzels geneigter Zähne angreifen zu lassen und eine gesteuerte axiale Einstellung bzw. Bewegung des Ritzels - gegenüber der Zahnstange - vorzusehen. Das Ritzel ist an einem Ende einer Lenksäule angebracht, an deren anderem Ende sich ein Lenkrad befindet. Folglich müssen bei

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dieser Ausbildung die Lenksäule und das Lenkrad zusammen mit dem Ritzel in axialer Richtung verschoben werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben angesprochenen Schwierigkeiten zu überwinden und die Nachteile bisheriger Lenke.inrichtungen zu vermeiden, d.h. eine Zahnstangenlenkeinrichtung zu schaffen, bei der ein Variieren der Bewegungsrate bei axial unveränderter Position des Lenkrades möglich ist, und die sich durch eine konstruktiv einfache sowie betriebssichere Ausbildung auszeichnet.

Bei einer Zahnstangenlenkeinrichtung für ein Fahrzeug, bei der die lineare Einstellung der Zahnstange durch die Drehung eines Ritzels herbeigeführt wird, mit einem axial unveränderlich und drehbar gelagerten Rit7.nl, ist die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein in Bezug zu dem ersten Ritzel drehbares zweites Ritzel vorgesehen ist, das mit der Zahnstange zu deren transversalem Bewegen in Eingriff ist, daß von der Drehungces ersten Ritzels abhängige

zum/
Nockenelemente axialen Einstellen bzw. Bewegen des zweiten Ritzels während dessen Drehung vorgesehen sind, daß der Drehantrieb von dem ersten Ritzel auf die Zahnstange durch mindestens einen Satz mit einander kämmender schraubenförmiger Zähne (schrägverzahnter Elemente) übertragen ist, wobei die axiale Einstellung bzw. Bewegung des zweiten Ritzels eine Änderung der Bewegungsrate zwischen dem ersten Ritzel und der Zahnstange erbringt.

Ausgestaltungen der Erfindung können wahlweise darin bestehen, daß das zweite Ritzel drehfest mit einem Zahnrad

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verbunden ist, das in Eingriff mit dem ersten Ritzel steht, daß das zweite Ritzel und die Zahnstange über einen Satz schraubenförmiger Zähne in Eingriff stehen (bzw. schrägverzahnt sind), daß das erste Ritzel und das Zahnrad über einen Satz schraubenförmiger Zähne in Eingriff stehen (bzw. schrägverzahnt sind), daß die Nockenelemente aus einen zweckentsprechend geformten Nockenvorsprung und einer entsprechenden Aussparung, wie einer Ringnut bestehen, und daß je eines dieser Elemente mit dem ersten Ritzel und dem zweiten Ritzel drehfest verbunden ist, daß die Aussparung hauptsächlich schraubenförmig ausgebildet ist, daß die Aussparung die gleiche Steigungsrichtung wie der eine Satz ineinandereingreifender Zähne aufweist, bzw. daß der Nockenvorsprung aus einer Nockenleiste besteht und hauptsächlich schraubenförmig verläuft, wobei die Ringnut in einer zu der Achse der sie tragenden Welle senkrechten Ebene umlaufend ausgebildet ist, und daß die Nockenleiste und der Satz schrägverzahnter Elemente die gleiche Steigungsrichtung aufweisen.

Es kann eine Anordnung getroffen sein, bei der das erste Ritzel und das Zahnrad eine Geradverzahnung und das zweite Ritzel und die Zahnstange eine Schrägverzahnung besitzen. Bei einer anderen Anordnung können das erste Ritzel und das Zahnrad Schrägverzahnung und das zweite Ritzel und die Zahnstange Geradverzahnung aufweisen. Schliesslich kann bei einer weiterenerdnung für alle betreffenden Elemente Schrägverzahnung gewählt sein.

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Weitere Schutzbegehren ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung, und/oder der Beschreibung und Zeichnung der Voranmeldung in Verbindung mit den Patentansprüchen.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Gezeigt ist eine Zahnstangenlenkeinrichtung für ein Fahrzeug im Längsschnitt.

Nach der Zeichnung besitzt die Zahnstangenlenkeinrichtung ein erstes Ritzel 2 auf einer Welle 4, die in einem Gehäuse 6 mittels Wälzlager 8 und 1o drehbar gelagert ist und an ihrem aus dem Gehäuse 6 herausstehenden Ende mit Verbindungsmitteln 12 zum Befestigen einer - nicht weiter dargestellten - Lenksäule eines Fahrzeuges versehen ist. Ein zweites Ritzel 14 und ein Zahnrad 16 sind drehfest auf einer Welle 18 angeordnet, deren Endabschnitte in gleitlagerartigen Abschnitten des Gehäuses 6 mit so großem axialen Spiel drehbar gelagert sind, daß sich die Welle mit den darauf befindlichen Elementen, folglich auch das zweite Ritzel 14 axial einstellen lassen. Das zweite Ritzel 14 kämmt mit einer Zahnstange 2o, die sich senkrecht zu der Welle 18 durch das Gehäuse 6 erstreckt. Weiter ist an der Welle 18 eine umlaufende, radial hervorstehende Nockenleiste 22 - drehfest - angeordnet, die mittels einer umlaufenden Ringnut 24 der ersten Welle 4 gehalten ist.

Die Zähne des ersten Ritzels 2 greifen in die korrespondierenden Zähne des Zahnrades 16 ein, die Zähne des zweiten Ritzels 14 in die korrespondierenden Zähne der Zahnstange 2o. Wie in der Zeichnung weiter dargestellt ist , verlaufen die Zähne schraubenförmig, d.h. die Ritzel 2 und

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sind in einer Richtung und das Zahnrad 26 sowie die Zahnstange 2o in gegenläufiger Richtung schrägverzahnt.

Die Nockenleiste 22 ist in jeder Stellung der Wellen 4 und 18 in Eingriff mit der Ringnut 24, durch die die Nockenleiste 22 auch während der Drehung der Wellen 4 und 18 geführt ist. Wie in der Zeichnung veranschaulicht, ist die Nockenleiste 22 hauptsächlich schraubenförmig ausgebildet und besitzt daher eine zu der Drehachse der Welle 18 parallele Richtungskomponente. Bei Drehen der Welle 4 bewirkt das erste Ritzel 2 eine Drehung des Zahnrades 16 und damit des zweiten Ritzels 14, dieses eine axiale Einstellung der Zahnstange 2o zum Einleiten der jeweils gewünschten Lenkbewegung der - mit der Einrichtung lenkbaren - Laufräder des Fahrzeuges. Zusätzlich zum Übertragen der Drehbewegung wird bei Drehen der ersten Welle 4 über deren Ringnut 24 bzw. deren führendes Angreifen an der Nockenleiste 22 eine axiale Einstellung der zweiten Welle 18 erzeugt und zwar in Abhängigkeit von der Gestalt des Abschnitts der Nockenleiste 22, der gerade während der Drehung der Welle 4 durch die Ringnut 24 gleitet bzw. von dieser geführt ist. Durch das axiale Einstellen der zweiten Welle 18 und damit des zweiten Ritzels 14 wird die Zahnstange 2o um eine Rate eingestellt bzw/ bewegt, die größer oder geringer ist als die Rate, um die die Zahnstange 2o durch Drehen allein des Ritzels 14 eingestellt bzw. bewegt wird. Diese Differenz bei der Einstellung der Zahnstange 2o ist von der Gestalt und Steigungsrichtung der Nockenleiste 22 abhängig. Wenn beispielsweise die Nockenleiste 22 und die zwei ineinandergreifenden Zahnpaarungen die gleiche Steigungsrichtung haben, wird dadurch ein Teil der transversalen Bewegung der Zahnstange 2o durch das zweite Ritzel 14 aufgehoben. Hierdurch wird eine Einstellung der Zahnstange 2o um eine Rate er-

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reicht, die geringer als die Rate ist, die lediglich durch Drehen des zweiten Ritzels 14 erlangt würde. Wenn jedoch die Steigungsrichtung der Nockenleiste 22 zu der Steigungsrichtung der beiden Sätze ineinandergreifender Zähne entgegengesetzt ist, wird die Zahnstange 2o um eine grössere Rate eingestellt bzw. bewegt, als die allein durch Drehen des zweiten Ritzels 14 erzielte Rate beträgt.

Die gewünschte Variation der Bewegungsraten zwischen dem ersten Ritzel 2 und der Zahnstange 2o beruht allein auf der Differenz zu der Rate, die allein durch Drehen des Ritzels 14 besteht.

Bei der oben beschriebenen Lenkeinrichtung sind beide Sätze ineinandergreifender Zähne schraubenförmig bzw. die Ritzel 2 und 14, das Zahnrad 16 und die Zahnstange 2o schrägverzahnt ausgebildet. Bei einer abgewandelten Einrichtung können jedoch auch einer der beiden Sätze miteinander kämmender Zähne geradverzahnt sein, so daß die Zähne parallel zu der Achse der Welle 4 bzw. der Achse der Welle 18 liegen. Diese Ausbildung ermöglicht eine geringere Variation der Bewegungsrate zwischen dem ersten Ritzel und der Zahnstange als die Ausbildung bei der beide Sätze ineinandergreifender Zähne schraubenförmig bzw. schrägverzahnt sind.

Die erfindungsgemäße Zahnstangenlenkeinrichtung ermöglicht eine unterschiedliche Rate der Lenkbewegung bzw. Lenkübersetzung bei gerader und andererseits bei eingeschlagener Stellung der gelenkten Laufräder, wobei der Übergang stufenlos sein kann.-

Patentansprüche: - 7 -

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Claims

Patentansprüche:

1.)Zahnstangenlenkeinrichtung für ein Fahrzeug, bei der die v—' lineare Einstellung der Zahnstange durch die Drehung eines Ritzels herbeigeführt wird, mit einem axial unveränderlich und drehbar gelagerten Ritzel, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Bezug zu dem ersten Ritzel (2) drehbares zweites Ritzel (14) vorgesehen ist, das mit der Zahnstange (2o) zu deren transversalem Bewegen in Eingriff ist, daß von der Drehung

zum/ des ersten Ritzels (2) abhängige Nockenelemente axialen Einstellen bzw. Bewegen des zweiten Ritzels (14) während dessen Drehung vorgesehen sind, daß der Drehantrieb von dem ersten Ritzel (2) auf die Zahnstange (2o) durch mindestens einen Satz mit einander kämmender schraubenförmiger Zähne (schrägverzahnter Elemente) übertragen ist, wobei die axiale Einstellung bzw. Bewegung des zweiten Ritzels (14) eine Änderung der Bewegungsrate zwischen dem ersten Ritzel (2) und der Zahnstange (2o) erbringt.

2. Zahnstangenlenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ritzel (14) drehfest mit einem Zahnrad (16) verbunden ist, das in Eingriff mit dem ersten Ritzel (2) steht.

3. Zahnstangenlenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ritzel (14) und die Zahnstange über einen Satz schraubenförmiger Zähne in Eingriff stehen (bzw. schrägverzahnt sind).

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4. Zahnstangenlenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ritzel (2) und das Zahnrad (16) über einen Satz schraubenförmiger Zähne in Eingriff stehen (bzw. schrägverzahnt sind).

5. Zahnstangenlenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenelemente aus einem zweckentsprechend geformten Nockenvorsprung und einer entsprechenden Aussparung, wie einer Ringnut (24) bestehen, und daß je eines dieser Elemente mit dem ersten Ritzel (2) und dem zweiten Ritzel (14) drehfest verbunden sind.

6. Zahnstangenlenkeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung hauptsächlich schraubenförmig ausgebildet ist.

7. Zahnstangenlenkeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung die gleiche Steigungsrichtung wie der eine Satz ineinandereingreifender Zähne aufweist.

8. Zahnstangenlenkeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenvorsprung aus einer Nockenleiste (22) besteht und hauptsächlich schraubenförmig verläuft, wobei die Ringnut (24) in einer zu der Achse der sie tragenden Welle (4) senkrechten Ebene umlaufend ausgebildet ist.

9. Zahnstangenlenkeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenleiste (22) und der Satz "schraubenförmiger" Zähne bzw. die schrägverzahnten Elemente die gleiche Steigungsrichtung aufweisen.

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