DE2658786C2

DE2658786C2 - Zahnstangenlenkgetriebe mit einer in einem Druckstück geführten schrägverzahnten Zahnstange

Info

Publication number: DE2658786C2
Application number: DE2658786A
Authority: DE
Inventors: Arthur Ernest Mosman New South Wales Bishop
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-12-31
Filing date: 1976-12-24
Publication date: 1990-01-25
Anticipated expiration: 1996-12-25
Also published as: FR2337070A1; CA1083466A; GB1525760A; DE2658786A1; IT1065848B; JPS6013867B2; JPS5291229A; FR2337070B1; US4116085A

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnstangenlenkgetriebe gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus der FR-Pa 21 22 892 sind derartige Zahnstangenlenkgetriebe bekannt. Zur Verhirierung einer Drehbewegung der Zahnstange wn deren Längsachse beim Auftreten von Lenkstößen ist hier!· *.i der Zahnstangenrücken etwa keilförmig geformt und sitzt in einem geteilten Druckstück, das breite Führungsflächen aufweist Eine Drehung um die Zahnstangenlän^sachse soll durch eine Keilwirkung zwischen Druckstück und Zahnstangenrücken verhindert werden. Ein. Nachteil des bekannten Lenkgetriebes liegt jedoch darin, daß die Zahnstange stark gegen die Auflageflächen gepreßt wird, wodurch ihre axiale Verschiebbarkeit und damit die Leich ί · gängigkeit der Lenkung leidet.

Es ist ferner bekannt. Zahnstangenlenkgetriebe mit Schrägverzahnung herzustellen (FR-PS 21 04 354).

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Zahnstangenlenkgetriebe zu schaffen, bei dem die durch Stöße auf die Fahrzeuglenkräder auftretenden Belastungen der Zahnstange zu keinen Drehbewegungen um deren Längsachse führen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient ein die Merkmale des Hauptanspruchs aufweisendes Zahnstangenlenkgetriebe.

Durch die erfindungsgemäße Verlegung des Drehpunktes der Zahnstange in die Teilkreisebene oder zumindest nahe zu dieser wird erreicht, daß mit Hilfe der Stoßkraftresultierenden stets ein die zweckmäßigste Zahnstangenlage einstellendes Drehmoment ausgeübt wird. Auf diese Weise können kleine Drehbewegungen der Zahnstange zugelassen werden, da aufgrund der er- *;findurigsgemäßen Formgebung der Zähnstange.aüf die Verzahnung wirkende Kräfte nicht zu einem Verkanten der Zahnstange führen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Figur näher erläutert; sie zeigt einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels.

Ein Ritzel 1 kämmt mit einer Zahnstange 13, die von einem Druckstück 12 unter der Einwirkung einer auf einer Platte 7 abgestützten Feder 6 spielfrei gegen das Ritzel 1 gedruckt wird. Das Druckstück 12 darf nur in geringen Grenzen verschiebbar sein, damit lediglich Herstellungsfehler des Lenkgetriebes ausgeglichen werden. Zu diesem Zweck hält eine Unterlegscheibe 8 das Gehäuse des Lenkgetriebes in einem solchen Abstand, daß das Druckstück 12 etwa 0,2 mm verschiebbar isL

Die Zahnstange 13 hat einen Y-förmigen Querschnitt und ist in dem Druckstück 12 auf geneigten Führungsflächen 14, 15 axial verschiebbar, wobei die Führungsflächen 14 und 15 an schwach konvex gebogenen Stützflächen 16 und 17 des Druckstücks 12 anliegen. Die Krümmungsmittelpunkte der Stützflächen 16 und 17 liegen in Ebenen, welche die Mittennormalen 18 und 19 durch die Stützflächen 16 und 17 enthalten. Die Mittennormalen 18 und 19 haben einen Schnittpunkt 20, der eine Drehachse für die Zahnstange 13 bildet

Obgleich die mögliche Verschiebung nur sehr klein ist, kann sich die Zahnstange 13 unter hohen axialen Belastungen bewegen. Diese fuhren beispielsweise zu einer Drehung der Zahnstange 13 im Uhrzeigersinn und so zu einer Verschiebung des Lastangriffspunkts auf einen einzigen Punkt 9 eines Zahnstangenzahnes. In diesem Punkt 9 setzt die Resultierende F2 aller in der Normalebene zur Zahnstangenachse liegenden Kräfte an.

Von den Radlenkhebeln auf die Zahnstange 13 ausgeübte hohe Axialkräfte drücken das Druckstück 12 gegen die Wirkung der Feder 6 in Richtung auf die Platte 7. so daß sich die Fühi-jngsfläche 14 in dem beispielsweise dargestellten Fall von der Stützfläche 16 abgehoben hat. Wenn nun ein plötzliches. Verdrehen der Zahnstange 13 im Uhrzeigersinn erfolgt, dann läuft die Resultierende F2 rechts am Drehpunkt 20 vorbei. Sie dreht dadurch die Zahnstange 13 zugleich gegen den Uhrzeigersinn zurück und stellt den theoretisch beabsichtigten Zahneingriff wieder her.

Die tatsächlichen Berührungsve^rhältnisse zwischen Zahnstange 13 und Ritzel 1 sind jeuwch komplizierter, wenn sich die Zahnstange 13 nicht wie bei einer Punktbelastung dreht. In der Zeichnung gestrichelt eingetragene Linien 9—21, 22—23 und 24—25 stellen Berührungsbereiche bei gleichmäßiger Lastverteilung dar, wie sie bei einem schrägverzahnten Ritzel 1 mit hoher Steigung theoretisch am günstigsten wäre. Die Berührung erfolgt jedoch über die gesamte Zahnhöhe und nicht nur in der Teilkreisebene, so daß die Reibungskomponenten schwer zu analysieren sind. Wenn jedoch alle an Jen Kontaktlinien 9—21,22—23 und 24—25 entstehenden Kräfte in eine parallt /ur Ritzelachse sowie im rechten Winkel dazu stehende Ebene zerlegt werden, dünn sind die senkrecht zur Ritzelachse stehenden Komponenten immer etwa symmetrisch zur Zahnstan genmittellinie. wodurch praktisch kein Verdrehen oder Rollen verursacht wird. Die horizontalen Komponenten müssen jedoch immer in der Zahnebene hegen und der Zahnstangendrehpunkt sollte daher in diese Ebene ge bracht werden. Durch das erfindungsgemäßc Verlegen der Zahnstangendrehachse zu dem Punkt 20 wird eine eventuell auftretende Lastverschiebung /um Punkt 9 hin sofort ausgeglichen.

Auf diese Weise wird eine Lastverteilung auf drei Zähne erreicht, so daß das Lenkgetriebe Stöße wesentlich besser aufnehmen kann.

Sollte sich das Ritzel 1 unter starken Belastungen verwinden oder verdrehen, dann dreht sich auch die Zahnstange 13 und verteilt die Belastung gleichmäßig.

Auch beim Vorliegen geringer Winkelherstellungs-

fehler nimmt die Zahnstange 13 eine Lage ein, bei der die Belastung gleichmäßig verteilt wird.

Die Krümmung der Stützflächen 16 und 17 ist von den Herstellungstoleranzen und von der Torsionsfestigkeit des Ritzels 1 abhängig, wobei diese beiden Faktoren zur gleichmäßigen Lastverteilung eine gewisse Zahnstangenverdrehung erfordern. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Stützflächen 16 und 17 auch ,on Anfang an ebene und die Füiirungsflächen 14 und 15 konvexe Flächen. Die gemeinsamen Flächennormalen sind dann die durch den Mittelpunkt der im Schnitt gesehenen Kontaktlinien verlaufenden Normalen. Da diese Stützflächen verhältnismäßig schmal sind, wird sich durch Verschleiß schnei! eine kleine Krümmung ausbilden, so daß die erforderiiche geringe Drehung nicht behindert wird.

Ein noch besseres Drehen der Zahnstange 13 um den Drehpunkt 20 läßt sich durch die Krümmung der Führungsflächen 14 und 15 und der Stützflächen 16 und 17 erreichen, wenn die Krümmungsradien dem Abstand vom Drehpunkt 20 zu den Führungsfiächen 14 bzw. 15 entsprechen. Eine derartige Anordnung ist jedoch etwas schwerer herstellbar·.

Es wird darauf hingewiesen, daß der Drehpunkt 20 nicht unbedingt genau in der Teilkreisebene oder an der Zahiispitze der Zahnstange 13 zu liegen braucht. Es reicht bereits aus, wenn der Drehpunkt 20 nicht, weiter als eine halbe Zahntiefe unter dem Zahnfuß liegt Gemäß Erfindung soll der Drehpunkt 20 der Zahnstange 13 deutlich oberhalb ihres Mittelpunktes oder Flächen-Schwerpunktes liegen, d.h. in Richtung zum Ritzel 1 verschoben sein. In ähnlicher Weise kann der Drehpunkt 20 eine halbe Zahnhöhe über den Zahnspitzen der Zahnstange 13 liegen.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Zahnstangenlenkgetriebe mit einer in einem Druckstock; geführten schrägverzahnten Zahnstange und einem zur Verschiebung der Zahnstange dienenden Ritzel, wobei die Zahnstange durch eine auf das Druckstück wirkende Feder gegen das Ritzel gedrückt wird und wobei die Zahnstange zwei im Winkel zu ihrer Längsmittelebene geneigte Führungsflächen aufweist, die an Auflageflächen des Druckstücks anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die der Verzahnung abgewandte Kontur der Zahnstange (13) Y-förmig ist und die Führungsflächen (14,15) maximal bis zum senkrechten Teil des Y reichen.

2. Zahnstangenlenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittpunkt der Mittennormalen (18,19) durch die Stützflächen (16, 17) auf det: führungsflächen (14,15) zwischen einer jo nicht tiefer als eine halbe Zahnhöhe unter dem Zahnfuß liegenden Linie und einer dazu parallelen Linie liegt, die nicht höher als eine halbe Zahnhöhe über der Zahnspitze der Zahnstange (13) verläuft.

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