DE2748011A1

DE2748011A1 - Zahnstangen-lenkgetriebe

Info

Publication number: DE2748011A1
Application number: DE19772748011
Authority: DE
Inventors: Douglas John Twiggs
Original assignee: TRW Steering Systems Ltd
Current assignee: TRW Steering Systems Ltd
Priority date: 1976-10-29
Filing date: 1977-10-26
Publication date: 1978-05-11
Also published as: GB1593398A; IT1088615B; FR2369467A1

Description

CAM GEARS LIMITED S^SS/S* *^{βΠ 21}" ⁰^* ¹⁹⁷⁷

45, Wilbury Way tw2

Hitchin, Hertfordshire -^^/a England

Zahnstangen-Lenkgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Zahnstangengetriebe, insbesondere ein Zahnstangen-Lenkgetriebe für Fahrzeuge, mit einem in einem Getriebegehäuse drehbar gelagerten Ritzel und einer im Getriebegehäuse längsverschieblichen Zahnstange, deren Verzahnung mit dem Ritzel in Eingriff gehalten ist.

Das Ritzel eines solchen Lenkgetriebes ist in seinem Getriebegehäuse in aller Regel durch axial im Abstand voneinander angeordnete Lager gehalten, die beidseitig der Verzahnung vorgesehen sind. Diese Lager sind Kugel- oder Rollenlager, denen entsprechend ausgebildete Laufringe zugeordnet sind. Solche Lager sind teuer und erfordern eine genaue Fertigung der Zahnstangengetriebe. Es sind daher schon Vorschläge bekannt geworden, anstelle der herkömmlichen Kugel- oder Rollenlager billigere Bauformen für ein solches Ritzel zu ver— wenden, die seine radiale Lagerung und axiale Abstützung ermöglichen. Ein bekanntes derartiges Lager weist einen koaxial zum Ritzel vorgesehenen Zapfen auf, dem ein sog. Lagerstein zugeordnet ist und bei dem ein Teil am Getriebegehäuse und das andere Teil am Ritzel selbst vorgesehen ist. Bei einem solchen Zapfenlager besteht aber die große Gefahr, daß beim Ausfall oder beim Bruch des Zapfens das Ritzel im Bereich des beschädigten Lagers nicht mehr geführt ist, so daß durch die hierbei nunmehr möglichen Seitenbewegungen des Ritzels keine kontrollierbare Lenkung eines Fahrzeuges mehr möglich ist und sich darüber hinaus die Stücke des gebrochenen Lagers in der Verzahnung von Ritzel und Zahnstange festsetzen können.

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IM hier Abhilfe zu schaffen, ist es Aufgabe der Erfindung, ein neues Lager zur Aufnahme der Ritzelwelle eines Zahnradgetriebes zu schaffen, insbesondere efaes Lenkgetriebes für Fahrzeuge, bei dem mit konstruktiv einfachen und in der Herstellung billigen Mitteln eine radiale und axiale Führung der Bitzelwelle auch bei Ausfall des Lagers innerhalb gewisser Grenzen gewährleistet ist.

Ausgehend von einem Zahnradgetriebe der eingangs erwähnten Art ist diese Aufgabe dadurch gelost, daß das Ritzel auf einer Ritzelwelle angeordnet ist, die an ihrem einen Ende mittels eines Spurlagers gelagert ist, durch dessen Ausbildung und Anordnung im Getriebegehäuse die Ritzelwelle sowohl in axialer als auch in radialer Richtung fixiert ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist das Spurlager ein nach Art eines Lagerzapfens und ein nach Art einer am Getriebegehäuse sich abstützenden, eine Zylindermantelfläche aufweisende Platine ausgebildetes Bauteil auf, die innerhalb einer Ausnehmung des Getriebegehäuses angeordnet sind und sind die Außen- bzw. Innendurchmesser beider Bauteile so bemessen, daß das Ritzel auch beim Ausfall der axialen Lagerung radial gehalten ist.

In der Ausnehmung des Getriebegehäuses ist eine im wesentlichen als einseitig geschlossene zylindrische Hülse ausgebildete Halterung vorgesehen.

Der Ansatz kann erfindungsgemäß ein dem Ende der Ritzelwelle zugeordnete Kugel sein, die mit einer Aufnahme in der Halterung zusammenwirkt· Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Achsiallager auch eine Auswolbung der Halterung sein, die direkt mit einer korrespondierenden Aufnahme im zugeordneten Ende der Ritzelwelle zusammenwirkt. _c

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Da zur Aufnahme des Achsiallagers das Getriebegehäuse einen Durchbruch aufweist, ist es zweckmäßig, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Halterung gleichzeitig die Aussparung im Getriebegehäuse abdichtet. Hierzu weist die Halterung an ihrem der Ritzelwelle zugewandten Ende eine Umbördelung auf, die sich auf der Innenseite einer vom ausgesparten Gehäuseteil des Getriebegehäuses gebildeten Schulter abstützt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Einstellmittel zur Einstellung der Halterung in der Aussparung des Gehäuses sowie zur Einstellung der Festigkeit des Ritzellagers vorgesehen, die vorzugsweise aus einer am Zahnradgehäuse angeordneten Justierschraube mit Mutter besteht, die mit dem zugeordneten Ende der Halterung zusammenwirken.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Achsial- oder Spurlager eine in der Gehäuseaussparung beweglich angeordnete Druckplatte. Auch hier ist eine Vorrichtung zur axialen Einstellung der Druckplatte innerhalb der Gehäuseaussparung ,vorgesehen. Diese Vorrichtung besteht ebenfalls aus einer Justierschraube, deren Einstelllage durch eine Mutter fixierbar ist.

Die Halterung ist vorzugsweise aus Preßstahl und wird im Getriebegehäuse durch Preßsitz gehalten oder aber sie ist in Abhängigkeit von der Einstellung der Justiervorrichtung innerhalb der Aussparung des Getriebegehäuses axial beweglich.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Spurlagers für die Ritzelwelle hat die Vorteile, daß das Spiel zwischen dem Ende der Ritzelwelle und der Zylinderwandung der Halterung so bemessen ist, daß bei einem Ausfall des Lagers die Ritzelwelle und folglich auch cas Ritzel immer noch in

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der Ausnehmung gehalten sind. Obwohl das Ritzel in einem solchen Fall verhältnismäßig locker gelagert sein wird, reicht die Abstützung zumindest zur Aufrechterhai tung einer gewiesen Lenkkontrolle noch aus. Darüber hinaus wird die Gefahr verringert oder gänzlich ausgeschaltet, daß Teile des gebrochenen Lagers an das Zahnstangengetriebe gelangen und die Verzahnungen beschädigen oder deren Ineinandergreifen verhindern können.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele

eines Zahnstangenlenkgetriebes erläutert; es zeigen:

Figur 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des erfindungsgemäßen Zahnstangengetriebes,

Figur 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer anderen Ausführungsform eines Teils des Zahnstangengetriebes,

Figur 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer weiteren Ausbildung eines Teils des Zahnstangengetriebeβ,

Figur 4 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Teils des Zahnstangengetriebes,

Figuren teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansichten

5-8 weiterer Ausführungeformen eines Teils des Zahnstangengetriebes·

Wie aus Figur 1 hervorgeht, weist ein Zahnstangen-Lenkgetriebe ein Ritzel 2 auf, das beidseitig in je einem mit 4- und 6 bezeichneten Lager drehbar gelagert ist. Die Lager liegen axial im Abstand voneinander in einem Getriebe Das Ritzel 2 wird über eine Welle 10 angetrieben und greift

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in eine Verzahnung auf einer Zahnstange 12 ein, so daß durch Verdrehung des Ritzels 2 die Zahnstange 12 in Längsrichtung durch das Zahnradgehäuse 8 bewegbar ist. Die Verzahnungen des Ritzels 2 und der Zahnstange 14- werden über ein herkömmliches federbelastetes Joch 14- in Eingriff gehalten.

Ein Ende 16 der Ritzelwelle 10 liegt in einer zylindrischen Ausnehmung 18 im Getriebegehäuse 8. Die zylindrische Ausnehmung 18 ist durch eine Halterung 20 aus Preßstahl nach außen abgeschlossen, die an ihrem nach innen gerichteten Ende eine radial nach außen weisende Abkröpfung 22 aufweist, die an einer an die Ausnehmung 18 angrenzenden Schulter des Getriebegehauses 8 anliegt. Das Lager 6 besteht aus einer Kugel 24, die in kreisförmigen symmetrisch zueinander liegenden Ausformungen im Ende 16 der Ritzel einerseits und der Halterung 20 andererseits in ihrer Lage gehalten ist.

Die axiale Lage und damit der Druck auf die Lager 4- und 6 ist über eine Justierschraube 26 nahe dem Teil 10 der Ritzelwelle einstellbar.

Aus der Anordnung auf der rechten Seite der Figur 1 geht hervor, daß die Kugel 24- das Ritzel 2 sowohl radial abstützt als auch in axialer Richtung fixiert, also ein sogenanntes Spurlager bildet.

Das Spiel zwischen dem Ende 16 der Ritzelwelle und der Zylinderwandung der Halterung 20 ist so bemessen, daß bei einem Ausfall des Lagers 6 die Ritzelwelle und folglich auch das Ritzel immer noch in der Ausnehmung 18 gehalten sind. Obwohl das Ritzel in einem solchen Fall verhältnismäßig locker gelagert sein wird, reicht die Abstützung zumindest zur Aufrechterhaltung einer gewissen Lenkkontrolle noch aus. Darüber hinaus wird die Gefahr verringert oder gänzlich ausgeschaltet, daß Teile des gebrochenen Lagers an das

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Zahnstangengetriebe gelangen und die Verzahnungen beschädigen oder deren Ineinandergreifen verhindern können.

Die Figur 2 zeigt eine andere Art der Lagerung der Ritzelwelle. Anstelle der Kugel 24 nach Figur 1 wirkt hier eine
in der Halterung 20 vorgesehene, halbkreisförmige Sicke
mit einer entsprechenden Ausformung in der Ritzelwelle
zusammen.

Eine weitere Art der Lagerung ist in Figur 3 gezeigt, wo
der Übersichtlichkeit halber die in den Figuren 1 bis 3
einander entsprechenden Teile die gleichen Bezugszeichen
tragen.

In Figur 3 ist in dem Getriebegehäuse 8 eine Eindrehung 32 mit einer Schulter 34 vorgesehen. Innerhalb der Eindrehung ist eine Halterung 36 aus Preßstahl verschieblich angeordnet, deren jeweiliger fester Sitz durch das Anzugsmoment
einer durch das Gehäuse hindurchgeführten Einstellschraube 38 bestimmbar ist.

Die Figur 4 zeigt eine gegenüber Figur 3 abgewandelte Ausführung der Halterung. Hier ist die drehbar gelagerte Ritzelwelle 10 mit ihrem Ende 16 in einer Halterung 40 geführt,
die verschieblich in der Eindrehung 32 des Getriebegehäuses 8 angeordnet ist. Das Spurlager ist dort eine etwa kalottenförmige Auswölbung 42, die innen auf dem Boden der Halterung angeordnet ist. Diese kalottenförmige Auswölbung 42 stützt sich an einer ebenen Stirnfläche 44 am Ende 16 der Ritzelwelle 10 ab.

Die Figur 5 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform nach Figur 3- Anstelle der Halterung 36 nach Figur 3 ist dort
eine Druckplatte 46 vorgesehen, die verschieblich in der Eindrehung 32 angeordnet ist. Auf der der Ritzelwelle zugewandten

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Seite weist dieses Spurlager eine Druckplatte 46 auf, die einen halbkreisförmig gekrümmten Ansatz 48 besitzt, der mit einer Ausnehmung in der Stirnfläche am Ende 16 der Ritzelwelle 10 zusammenwirkt. Die Druckplatte kann aus einem Sinterwerkstoff oder aus gehärtetem kaltverformten Stahl bestehen.

Die Figur 6 zeigt eine andere Ausführungsform einer Lagerung der Ritzelwelle. Eine hutförmige Halterung 50 aus Preßstahl liegt in der Eindrehung 32 und stützt sich an einer Schulter des Getriebegehäuses 8 ab. Das Spurlager weist einen halbkreisförmig gewölbten Ansatz am Boden der Halterung 50 auf, der mit einer Aufnahme in der Stirnfläche der Ritzelwelle 16 zusammenwirkt.

Die Figur 7 zeigt eine Ausführung, wo eine hutförmige Halterung 56 mit der Eindrehung 32 im Getriebegehäuse einen Preßsitz bildet und über einen nach außen gerichteten Flansch 58, der sich an einer Eindrehung des Getriebegehäuses abstützt, in der Eindrehung gehalten ist. Wie bei der Ausführung nach Figur 6 weist das Spurlager einen halbkreisförmigen Ansatz 54 auf, der mit einer Aufnahme in der Stirnfläche am Ende 16 der Ritzelwelle 10 zusammenwirkt.

Die Figur 8 zeigt eine Ritzelwellenlagerung mit einer hut— förmigen Halterung 62, die in der Eindrehung 32 durch Abstützung am Boden 52 des Getriebegehäuses 8 gehalten ist. Das Spurlager weist eine Kugel 64 auf, die in ihrer Lage durch korrespondierend ausgebildete Ausformungen am Boden der Halterung 62 einerseits und in der Stirnfläche am Ende 16 der Ritzelwelle 10 andererseits gehalten ist.

Bei den in den Figuren 1, 2, 6,7 und 8 ist die Halterung mit Preßsitz im Getriebegehäuse gehalten, so daß die Eindrehung abgedichtet ist.

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Allen zuvor beschriebenen Ausfühmngsformen für die Lagerung einerRitzelwelle ist gemeinsam, daß bei einem Bruch des Spurlagers das Ende 16 der Ritzelwelle 10 und damit auch das Ritzel 2 immer noch durch die Eindrehung 32 im Zahnradgehäuse 8 gehalten ist, so daß nach wie vor ein kontrollierbares Lenken möglich ist.

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L e e r s e i

Claims

Patentansprüche

1.,Zahnstangengetriebe, insbesondere Zahnstangenlenkgetriebe '"' für Fahrzeuge, mit einem in einem Getriebegehäuse drehbar gelagerten Ritzel und einer im Getriebegehäuse längsverschieblichen Zahnstange, deren Verzahnung mit dem Ritzel in Eingriff gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (2) auf einer Ritzelwelle (10) angeordnet ist, die an ihrem einen Ende (16) mittels eines Spurlagers (24, 30, 42, 48, 5^, 64) gelagert ist, durch dessen Ausbildung und Anordnung im Getriebegehäuse (8) die Ritzelwelle sowohl in axialer als auch in radialer Richtung fixiert ist.

2. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Spurlager (24, 30, 42, 48, 5^, 64) ein nach Art eines Lagerzapfens und ein nach Art einer am Getriebegehäuse (8) sich abstützenden, eine Zylindermantelfläche aufweisende Platine ausgebildetes Bauteil (16, 20) aufweist, die innerhalb einer Ausnehmung (18) des Getriebegehäuses angeordnet sind und daß die Außen- bzw. Innendurchmesser beider Bauteile (16, 18) so bemessen sind, daß das Ritzel (2) auch beim Ausfall der axialen Lagerung radial gehalten ist.

3. Zahnstangengetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß in der Ausnehmung (32) des Getriebegehäuses (8) eine im wesentlichen als einseitig

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geschlossene zylindrische Hülse ausgebildete Halterung (20, 36,40, 50, 56, 62) vorgesehen ist.

4. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η — zeichnet , daß das Achsiallager eine am Ende der Ritzelwelle (16) angeordnete Kugel (24) ist.

5. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Kugel (24) in einer Aufnahme in der Halterung (20) gehalten ist.

6. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet , daß das Achsiallager eine Auswölbung (30) der Halterung (20) ist, vgl. Figur 2.

7. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Auewölbung (30) in der Halterung (20) direkt mit einer korrespondierenden Aufnahme im zugeordneten Ende der Ritzelwelle (16) zusammenwirkt, vgl. Figur 2.

8. Zahnstangengetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Halterung (20) die Aussparung im Getriebegehäuse (8) abdichtet.

9. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Halterung (20) an ihrem der Ritzelwelle (10) zugewandten Ende eine Umbördelung (22) aufweist, die sich auf der Innenseite einer vom ausgesparten Gehäuseteil des Getriebegehäuses (8) gebildeten Schulter abstützt.

10. Zahnstangengetriebe nach den Ansprüchen 3 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß ein Einstellmittel zur axialen Einstellung der Halterung (36, 40) in der Aussparung des Getriebegehäuses (8) vorgesehen ist, vgl. Figuren

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11. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Einstellmittel aus einer am Getriebegehäuse (8) angeordneten Justierschraube (38) besteht, deren Einstellung durch eine mit dem zugeordneten Ende der Halterung (36) zusammenwirkende Mutter fixierbar ist.

12. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spurlager eine in der Aussparung des Getriebegehäuses (8) beweglich angeordnete Druckplatte (46) ist und daß eine Vorrichtung zur axialen Einstellung der Druckplatte (46) vorgesehen ist, vgl. Figur 5·

13· Zahnstangengetriebe nach Anspruch 12, dadurch g e -kennz eichnet , daß die Vorrichtung eine am Getriebegehäuse (8) angeordnete Justierschraube ist, deren Einstellage durch eine !futter fixierbar ist.

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