DE3434637A1

DE3434637A1 - Zahnstangengetriebe

Info

Publication number: DE3434637A1
Application number: DE19843434637
Authority: DE
Inventors: Srdjan Dipl.-Ing. 8070 Ingolstadt Novak
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1984-09-21
Filing date: 1984-09-21
Publication date: 1986-04-03

Description

Zahnstangengetriebe
Die Erfindung betrifft ein Zahnstangengetriebe, insbesondere eine Zahnstangenlenkung für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Problematisch bei Zahnstangengetrieben, insbesondere bei Zahnstangen-Lenkgetrieben mit an der Zahnstange unmittelbar angreifenden Spurstangen sind die von den Spurstangen eingeleiteten Störmomente (durch Fahrbahnunebenheiten etc.), welche mehr oder weniger ein Kippen, Durchbiegen oder Verdrehen der Zahnstange in ihren Gehäuseführungen bewirken, woraus gegebenenfalls Geräusche oder ein unruhiges Lenkgefühl resultieren.
Um diese Störmomente an der Zahnstange auszuschalten, ist es bekannt (z. 8. NSU Ro 80), die Zahnstange an einem ortsfest schwenkbar gelagerten Hebel angreifen zu lassen und die Spurstangen mit dem Hebel zu verbinden. Durch die Schwenklagerung des Hebels können die insbesondere quer zur Zahnstangen-Längs achse gerichteten Störmomente weitgehend eliminiert werden.
Allerdings muß bei dieser Lösung ein Ausgleich zwischen den linearen Bewegungen der Zahnstange und der Kreisbewegung des Hebels an der Verbindungsstelle geschaffen werden. Ferner ist die Anordnung des Hebels zumeist aus räumlichen Gründen problematisch.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein räumlich günstiges Zahnstangengetriebe der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem die Zahnstange störmomentfrei ist und welches eine dauerhaft spielfreie Bewegungsübertragung sicherstellt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 10 angeführt.
Erfindungsgemäß ist somit am Gehäuse des Zahnstangengetriebes ein relativ kleinbauender Lenker angeordnet, welcher ein Zahnsegment trägt, daß mit der Verzahnung der Zahnstange in Eingriff ist. Der Abgriff der Betätigungsmittel bzw. Spurstangen erfolgt an diesem Lenker, so daß schräg oder quer zur Zahnstangen-Längsachse gerichtete Störmomente von der gehäusefesten Lagerung des Lenkers aufgenommen werden. Die Anordnung eines Zahnsegmentes sichert eine verlust- und spielfreie Bewegungsübertragung ohne Verwendung eines Längenausgleiches zwischen Zahnstange und Lenker.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 werden die Lagerkräfte zwischen Lenker und Gehäuse auf ein Minimum abgesenkt und eine nahezu 1 : 1 Übersetzung zwischen Zahnstange und Betätigungsmitteln erreicht.
Schräg zur Schwenkachse des Lenkers wirkende Störmomente können besonders einfach und wirkungsvoll entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 3 und 4 abgestützt werden. Eine spielfreie Einstellung des Lenkers bzw. dessen Zahnsegment zur Verzahnung der Zahnstange kann zweckmäßig mittels einer Exzenterbüchse gemäß Anspruch 5 durchgeführt werden.
Durch die Merkmale des Anspruches 6 kann ohne Kompromisse sowohl der Abgriff der Betätigungsmittel bzw. Spurstangen als auch die Anordnung des Antriebsritzels entsprechend den konstruktiven Gegebenheiten festgelegt werden. Die Drehachse des Antriebsritzels sowie die Schwenkebene des Lenkers können somit in verschiedene Ebenen verlegt werden.
Der Lenker kann gemäß den Merkmalen der Ansprüche 7 bis 9 in dem Gehäuse des Zahnstangengetriebes integriert sein. Dadurch ergibt sich sowohl eine räumlich günstige als auch hinsichtlich des Lenkers und der Gelenkverbindungen gegen Beschädigung oder schädliche Umwelteinflüsse besonders geschützte Anordnung.
Eine bei Verwendung von Kugelgelenken als Verbindungsmittel zwischen den Betätigungsmitteln bzw. Spurstangen und dem Lenker besonders günstige Anordnung zur Verwirklichung der Merkmale des Patentanspruches 2 ist im Anspruch 10 angeführt. Die Neigung der Kugelgelenkbolzen bewirkt zudem eine gedrängte Bauart des korrespondierenden Gehäuseabschnittes.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes ZahnstangenlLenkgetriebe in einem Kraftfahrzeug und Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Linie II-II der Fig. 1.
Ein Zahnstangen-Lenkgetriebe 2 weist ein Gehäuse 4 auf, welches im wesentlichen aus einem rohrähnlichen Gehäuseteil 6 und einem daran angesetzten Gehäuseabschnitt 8 besteht. In dem Gehäuseteil 6 ist in Lagerbüchsen 10, 12 eine Zahnstange 14 verschiebbar gelagert.
Die Zahnstange 14 ist mit einer ersten, nicht dargestellten Verzahnung mit einem Antriebsritzel 16 in Eingriff, welches Antriebsritzel im wesentlichen quer zur Längsachse der Zahnstange 14 im Gehäuseteil 6 drehbar gelagert ist. Durch Verdrehen des Antriebsritzels 16, welches in nicht dargestellter Weise mit einer Lenksäule und einem Lenkhandrad eines Kraftfahrzeuges gekoppelt ist, kann die Zahnstange auf der Zeichnung nach links oder nach rechts verschoben werden, bis ein an dem einen Ende der Zahnstange 14 festgelegter Anschlagring 18 an elastischen Anschlägen 20, 22 innerhalb des Gehäuses 4 anschlägt.
Die Zahnstange 14 ist mit einer weiteren, gegenüber der ersten Verzahnung umfangsmäßig versetzten Verzahnung 24 versehen, welche mit einem Zahnsegment 26 eines in dem Gehäuseabschnitt 8 über einem Bolzen 28 schwenkbar gelagerten Lenkers 30 in Eingriff ist. Dazu ist in dem Gehäuseteil 6 eine Ausnehmung 32 eingearbeitet, die zugleich eine offene Verbindung zu dem an dem Gehäuseteil 6 mittels Schrauben 34 angeschraubten Gehäuseabschnitt 8 darstellt.
Um den Bolzen 28 ist eine Exzenterhülse 36 angeordnet, die in einer korrespondierenden Gehäusebohrung aufgenommen ist und von außerhalb des Gehäuseabschnittes 8 verdrehbar sowie durch eine Schraubenmutter 38 feststellbar ist. Durch Verdrehen der Exzenterbuchse 36 kann ein spielfreier Zahneingriff zwischen dem Zahnsegment 26 und der Verzahnung 24 auf der Zahnstange 14 eingestellt werden.
Der Lenker 30 ist in unmittelbarer Nähe des Zahnsegmentes 26 mit Querstegen 40, 42 versehen, welche in Verbindung mit den Längswänden 44, 46 des Gehäuseabschnittes 8 eine quer zur Schwenkebene des Lenkers 30 wirkende spielfreie Führung bzw Abstützung im Gehäuseabschnitt 8 ergeben.
Am Lenker 30 bzw. Zahnsegment 26 sind über Kugelgelenkverbindungen 48, 50 Spurstangen 52, 54 angelenkt, die auf die nur angedeuteten Lenkhebel 56, 58 eines Kraftfahrzeuges wirken. Die Kugelbolzen 60 der Kugelgelenke 48, 50 sind mit Bezug zur Gelenkkugel in Richtung des Zahnsegmente-Teilkreises (gestrichelte Linie 62) derart geneigt, daß die Gelenkmittelpunkte 64 bzw. deren Schwenkkreis im wesentlichen die Verzahnungsebene der Verzahnung 24 bzw. der Zahnstange 14 tangiert.
In den Gehäusewänden 66, 68 des Gehäuseabschnittes 8 sind kreisförmige Durchbrüche 70 vorgesehen, durch die sich die Spurstangen 52, 54 in den Gehäuseabschnitt 8 erstrecken. Mittels an den Durchbrüchen 70 festgelegter Faltenbälge 72, welche an ihrem kleinsten Durchmesserbereich die Spurstangen 52, 54 dicht umschließen, ist der Gehäuseabschnitt 8 absolut dicht nach außen abgeschlossen.
Es sei noch erwähnt, daß durch die in der Zeichnung dargestellte Pfeilung der Spurstangen 52, 54 in Verbindung mit der Kreisbewegung der an dem Lenker angelenkten Kugelgelenkuerbindungen 48, 50 eine variable Lenkungsübersetzung erzielt wird, welche in Mittelstellung eine weniger direkte Bewegungsübertragung als in der einem vollen Lenkeinschlag entsprechenden Stellung ergibt. Dabei ist maßgeblich, daß die Schwenkachse der Lenkhebel 56, 58 auf der zur Schwenklagerung (Bolzen 28) des Lenkers 30 entgegengesetzten Seite der Spurstangen 52, 54 liegt. Aufgrund der störmomentfreien Anlenkung der Spurstangen 52, 54 letztendlich an der Zahnstange 14 kann gegebenenfalls ein die Zahnstange 14 mit dem Antriebsritzel 16 in Eingriff haltendes, federnd vorgespanntes Druckstück entfallen.
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Claims

Patentansprüche l 1. Zahnstangengetriebe, insbesondere Zahnstangen-Lenkgetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse und einer im den Gehäuse verschieblichen Zahnstange, welche mit einem Antriebsritzel in Eingriff und mit Betätigungsmitteln, insbesondere mit Spurstangen, verbunden ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Zahnstange 14 zusätzlich mit einem ein Zahnsegment (Z6) tragenden Lenker (30) in Eingriff ist, welcher Lenker (30) am Gehäuse (4) schwenkbar angeordnet und mit den Betätigungsmitteln (Spurstangen 52, 54) verbunden ist.
2. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Betätigungsmittel derart an dem Lenker (30) angelenkt sind, daß deren Schwenkkreis im wesentlichen die Verzahnungsebene der mit dem Zahnsegment (26) kämmenden Verzahnung (24) der Zahnstange (14) tangiert.
3. Zahnstangengetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lenker (30) in dem ihn umgebenden Gehäuseabschnitt (8) in Nähe der Verbindung mit den Betätigungsmitteln (Kugelgelenkverbindungen 48, 50) quer zu seiner Schwenkebene spielfrei geführt ist.
4. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Querführung durch an dem Lenker (30) ausgebildete Querstege (40, 42) gebildet ist, welche sich an den korrespondierenden Längswänden (44, 46) des Gehäuseabschnittes (8) abstützen.
5. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schwenklagerung des Lenkers (30) mittels einer Exzenterbüchse (36) gebildet ist, welche in der korrespondierenden Gehäusebohrung verdrehbar gehalten ist.
6. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die mit dem Zahnsegment (26) des Lenkers (30) in Eingriff befindliche Verzahnung eine zusätzliche, in Rotationsrichtung zur ersten Verzahnung versetzte, Verzahnung (24) auf der Zahnstange (14) ist.
7. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lenker (30) vollständig in einem Gehäuseabschnitt (8) des Gehäuses (4) aufgenommen ist und daß in dem Gehäuseabschnitt (8) Durchbrüche (70) für die am Lenker (30) angreifenden Betätigungsmittel vorgesehen sind.
8. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Durchbrüche (70) durch die Betätigungsmittel umschließende Faltenbälge (72) abgedichtet sind.
9. Zahnstangengetriebe nach den Ansprüchen 1, 3, 7 und 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein die Zahnstange (14) umgebender, rohrähnlicher Gehäuseteil (6) und der den Lenker (30) aufnehmende Gehäuseabschnitt (8) das Gehäuse (4) des Zahnstangengetriebes (2) bilden und daß der Gehäuseteil (6) und der Gehäuseabschnitt (8) miteinander verschraubt sind.
10. Zahnstangengetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verbindung zwischen dem Lenker (30) und den Betätigungsmitteln über Kugelgelenkverbindungen (48, 50) erfolgt, deren Kugelbolzen (60) mit Bezug zur Gelenkkugel in Richtung des Zahnsegment-Teilkreises (62) geneigt sind.