DE3249885C2

DE3249885C2 - Rack-and-pinion steering

Info

Publication number: DE3249885C2
Application number: DE19823249885
Authority: DE
Inventors: Ansgar 7070 Schwaebisch Gmuend De Betz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1982-12-02
Filing date: 1982-12-02
Publication date: 1989-01-19

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Zahnstangenlenkung für Fahrzeuge nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Eine Zahnstangenlenkung dieser Art ist in der US-PS 29 35 150 beschrieben. Dabei ist bereits vorgeschlagen wor den, anstelle der Gleitreibung eine Rollreibung zu verwen den. Hierzu ist gemäß Fig. 8 vorgesehen, in dem Druckstück Laufbahnen für Kugeln anzuordnen. Dabei dient das Druckstück jedoch lediglich zur ebenen Auflage für die Zahnstange. Die Seitenführung der Zahnstange muß in aufwendiger Weise durch eine entsprechende Führung in dem Gehäuse erreicht werden. Darüber hinaus ist nicht ersichtlich, wie die Kugellaufbah nen in das Druckstück eingebracht sind. In den Fig. 9 bis 11 ist eine Lösung dargestellt, bei der in zwei Schlitzen in dem Gehäuse schräg zur Zahnstange aus je zwei Kugelumlaufteilstücken bestehende Druckstücke eingeschoben sind, die neben einer Leichtgängigkeit durch die Rollreibung auch eine Seitenfüh rung der Zahnstange erzeugen.

Nachteilig bei dieser vorbekannten Lösung ist jedoch, daß diese Ausgestaltung zum einen sehr aufwendig und damit teuer ist und zum anderen eine schlechtere Einstellbarkeit gegeben ist. Durch die Schlitze in dem Gehäuse wird außerdem dessen Festigkeit erheblich geschwächt.

Aufgabe und Lösung

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zahnstangenlenkung der eingangs erwähnten Art zu schaf fen, bei der das Druckstück die Zahnstange sicher führen und die auftretenden Kräfte gut aufnehmen kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnen den Teil des Anspruches 1 genannte Merkmalskombination gelöst.

Durch die Rollreibung über die Kugeln wird eine sehr hohe Leichtgängigkeit bei einem geringen Verschluß erreicht, wodurch die Zahnstange einen sehr hohen Wirkungsgrad hat. Darüber hinaus ist auf einfache Weise auch die Zahnstange durch die schrägkugellagerartige Lagerung in dem Druckstück seitlich geführt, so daß aufwendige Führungen in dem Gehäuse entfallen können. Durch die angegebene Lagerung können näm lich Seitenkräfte, die insbesondere bei schrägverzahnten Ritzeln entstehen, sicher aufgenommen werden.

Die Lagerung der Zahnstange an den Auflageschultern hat weiterhin den Vorteil, daß damit der Lagerpunkt so nahe wie möglich an den Zahneingriff herangerückt werden kann. Da durch treten nur geringe Kippkräfte im Lagerpunkt auf, wo durch der Verschleiß der Kugeln geringer wird, die Lenkungs steifigkeit größer und damit die Lenkung präziser wird.

Durch einen außenseitig höheren Rand, welcher im allgemeinen über die Kugelmittelebene hochgezogen ist, kann sicher ge stellt werden, daß die Kugeln gut in der Laufbahn geführt sind und die Seitenkräfte aufnehmen können. Darüber hinaus ist mit dieser Ausgestaltung ein einfacherer Kugelumlauf gegeben.

Dadurch, daß die vertikal verlaufenden Kugelkanäle jeweils durch eine halbschalige Laufbahn bzw. eine von oben sich bis in Höhe des Deckels des Druckstückes erstreckende Nut mit ei nem eine Halbschale darstellenden Nutgrund und jeweils ein in die Nut von außen eingeschobenes Paßstück mit einer eine Halbschale darstellender Stirnfläche gebildet sind, kann das Druckstück in einem Arbeitsgang hergestellt werden und muß nicht nachträglich noch mit Bohrungen versehen werden.

Wenn die seitlich einzuschiebenden Paßstücke im oberen und im unteren Bereich Kugelumlenkungen aufweisen, wird die notwendige Umlenkung der Kugeln auf einfache Weise erreicht.

Damit die Paßstücke sicher in den Nuten gehalten sind, kann vorgesehen sein, daß ein Haltering um das Druckstück in die sem Bereich gespannt wird, welcher in vorteilhafter Weise gleichzeitig auch der Dichtring des Druckstückes ist.

Erläuterung der Erfindung

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung prinzip mäßig beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 (ohne Einstellschraube und Gehäuse),

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Druckstück,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Paßstück.

Zahnstangenlenkungen der in Rede stehenden Art sind bereits allgemeiner Stand der Technik, weshalb nachfolgend nur der Gehäusebereich mit dem Druckstück beschrieben ist.

Eine Zahnstange 1 ist in üblicher Weise an einem Ende in einem Gehäuse 2 gelagert (nicht dargestellt). Im Bereich der Verzahnung mit einem Ritzel 3 ist auf der dem Ritzel gegen überliegenden Seite der Zahnstange 1 ein Druckstück 4 in einer Gehäuseerweiterung 22 angeordnet. Das Druckstück 4 ist im allgemeinen im Querschnitt gesehen kreisförmig. Das Druck stück weist im Bereich der vertikalen Längsmittelebene der Zahnstange 1 eine Aussparung 5 auf, wobei auf der Unterseite zumindest teilweise eine Öffnung vorhanden ist, womit eine Durchbrechung gegeben ist. In die Aussparung 5 ragt die Zahnstange mit einer rippenartigen Erweiterung 6. Seitlich neben der rippenartigen Erweiterung 6 ist die Zahnstange mit Auflageschultern 7 versehen, in die jeweils eine Laufbahn für Kugeln 8 eingeformt ist. Die Auflageschultern 7 sind dabei in Abhängigkeit von der erforderlichen Steifigkeit der Zahnstange 1 so nahe wie möglich an die Verzahnung herange rückt. In zwei seitlichen Erhöhungen 9 neben der Aussparung 5 in dem Druckstück 4 sind Laufbahnen 10 eingeformt.

An beiden Enden der Führungs bahn 10 zweigen in vertikaler Richtung verlaufende Kugelkanä le 11 nach unten ab, welche in einen sich parallel zur Zahn stangenlängsachse verlaufenden Zwischenkanal 12 münden.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, ist der Zwischenkanal 12 durch eine halbschalige Laufbahn in Form einer Rille in der Unterseite des Druckstückes 4 und einen darunter angeordne ten Deckel 13 gebildet. Der Deckel 13 weist an beiden Enden der Laufbahnen jeweils eine Umlenkung für die Kugeln 8 auf.

Der Deckel 13, welcher als Drehkörper ausgebildet ist, ist zur unverdrehbaren Verbindung mit dem Druckstück 4 mit einer sich parallel zur Zahnstangenlängsachse erstreckenden Kante 15 versehen, die mit einer entsprechend in dem Druckstück 4 eingeformten Kante zusammenarbeitet. Die Verbindung des Deckels 13 mit dem Druckstück 4 erfolgt über eine Niete 16 in der Durchbrechung des Druckstückes 4.

Zur spielfreien Anpressung und zur Einstellung des Druck stückes 4 dient in üblicher Weise eine Feder 17, welche zwi schen einer Rückwand des Druckstückes 4 und der Vorderseite einer mit der Gehäuseerweiterung 22 verbundenen Einstell schraube 18 gespannt ist.

Aus den Fig. 3 und 4 sind die vertikal verlaufenden Abschnit te der Verbindungskanäle 11 mit eingeschobenen Paßstücken 19 ersichtlich, welche in der Fig. 1 selbst nicht dargestellt sind.

Das Druckstück 4 besitzt jeweils auf beiden Seiten der Längs mittelebene sich gegenüberliegende Nuten 23 in der Umfangs wand mit jeweils einem eine Halbschale darstellenden Nut grund, welche von oben bis zur Höhe des Deckels 13 durchlau fen. Von außen werden dann die Paßstücke 19 mit Halb schalen darstellenden Stirnflächen in die Nuten eingescho ben, womit die Verbindungskanäle 11 gebildet sind. Zur Umlen kung der Kugeln weisen die Paßstücke im oberen Bereich ein Ansatzstück 20 und ggf. ein weiteres Ansatzstück 21 im unte ren Bereich auf, sofern diese untere Umlenkung nicht durch den Deckel 13 übernommen wird.

In der Fig. 3 sind in der rechten Hälfte die Paßstücke 19 in eingeschobenem Zustand (zur besseren Verdeutlichung schraffiert) gezeigt, während in der linken Hälfte das Druck stück ohne eingeschobene Paßstücke und Kugeln dargestellt ist, wobei die Nuten 23 ersichtlich sind.

Die Paßstücke können Kunststoffleisten sein, welche eine gute Gleiteigenschaft haben. Selbstverständlich sind jedoch auch noch andere Materialien möglich. Das Druckstück wird man aus Stabilitätsgründen im allgemeinen aus Stahl herstellen.

Damit die Paßstücke 19 sicher in den Nuten 23 des Druck stückes 4 sitzen, ist in diesem Bereich ein Dichtring (O- Ring) 24 um das Druckstück 4 gelegt. Der Dichtring 24 stellt gleichzeitig die Abdichtung des Druckstückes 4 selbst dar.

Claims

1. Zahnstangenlenkung für Fahrzeuge mit einer in einem Gehäu se gelagerten, mit einem Ritzel kämmenden Zahnstange, die sich im Bereich des Ritzels mittels an ihren beiden Längs seiten ausgebildeten Auflageschultern auf jeweils einem schrägkugellagerartig gegen eine Kugellaufbahn an der von der verzahnten Seite der Zahnstange abgewandten Fläche jeder Auflageschulter wirkenden Kugelumlauf abstützt, dessen Rück laufkanal in einer abgefedert in dem Gehäuse aufgenommenen Druckstückanordnung ausgebildet ist und jeweils zwei von der Kugellaufbahn jeder Auflageschulter in Richtung zur Feder seite der Druckstückanordnung führende Verbindungskanäle auf weist, die durch einen parallel zur Zahnstangenlängsachse verlaufenden Zwischenkanal miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstückanordnung aus einem für beide Kugelumläufe ge meinsamen Druckstück (4) besteht, das mit seitlichen Erhöhun gen (9) eine Rippe (6) des Zahnstangenrückens umgreift, in denen je ein Rücklaufkanal (12) angeordnet ist und daß jeder der Verbindungskanäle (11) wenigstens annähernd senkrecht zur maßgebenden Verzahnungsebene der Zahnstange (1) verläuft und durch eine im Druckstück (4) verlaufende Nut (23) mit einem eine Halbschale darstellenden Nutgrund und ein in die se Nut eingeschobenes Paßstück (19) mit eine Halbschale dar stellender Stirnfläche gebildet ist.

2. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Paßstück (19) zumindest im oberen Bereich Kugelumlenkun gen (20, 21) aufweist.

3. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Paßstück (19) eine Kunststoffleiste ist.

4. Zahnstangenlenkung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Paßstücke (19) durch wenigstens einen um das Druckstück (4) gespannten Haltering (24) in den Nuten (23) des Druck stückes (4) gehalten sind.

5. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering der Dichtring (24) des Druckstückes (4) ist.