DE3534577A1

DE3534577A1 - Hydraulische zahnstangen-lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE3534577A1
Application number: DE19853534577
Authority: DE
Inventors: Shinichi Komatsu
Original assignee: Atsugi Motor Parts Co Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 1985-09-27
Filing date: 1985-09-27
Publication date: 1987-05-27
Anticipated expiration: 2005-09-28
Also published as: DE3534577C2; US4895037A

Description

In allgemeiner Hinsicht betrifft die vorliegende Erfindung eine hydraulische Zahnstangen-Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge; insbesondere betrifft die Erfindung einen Vorschlag zur losen Anbringung, d. h. Anbringung mit Spiel, eines ringförmigen Hydraulikkolbens an der Stirnfläche einer Zahnstange.

Hydraulische Lenkvorrichtungen werden in großem Umfang in Kraftfahrzeuge eingebaut, um die Kraftfahrzeuglenkung zu erleichtern und zu unterstützen. Üblicherweise gehört zu einer hydraulischen Lenkvorrichtung ein Regelventil, ein Hydraulikzylinder und eine Ölpumpe einschließlich Auslaß- und Druckregelventilen. Eine hydraulische Zahnstangen-Lenkvorrichtung stellt eine bestimmte Ausführungsform solcher hydraulischer Lenkvorrichtungen dar. Bei einer solchen hydraulischen Zahnstangen-Lenkvorrichtung wird ein Hydraulikkolben, der an einer Zahnstange zur Betätigung einer Kraftfahrzeug-Lenkeinrichtung angebracht ist, unter der Druckeinwirkung eines hydraulischen Arbeitsmittels bzw. Hydraulikmittels innerhalb eines Hydraulikzylinders hin- und her verschoben. Weil der Kolben den Innenraum eines solchen Hydraulikzylinders in zwei mit Hydraulikmittel beaufschlagte Kammern unterteilt, ist es sehr wichtig, den Spalt zwischen der Außenumfangsfläche des Hydraulikkolbens und der Innenumfangswand des Hydraulikzylinders beständig Hydraulikmittel-dicht zu halten. Zu diesem Zweck ist eine hydraulische Zahnstangen-Lenkvorrichtung vorgeschlagen worden, bei welcher der Kolben elastisch an einem Ende der Zahnstange angebracht ist, um solche schädlichen, insbesondere die Hydraulikmittel- Dichtigkeit beeinträchtigenden Einflüsse zu beseitigen, die auf eine Fehlausrichtung zwischen dem Kolben und der Zahnstange innerhalb des Zylinders zurückführbar sind. Bei dieser Art Vorrichtung ist jedoch der ringförmige Kolben an einem Vorsprung festgelegt, der über eine Nahtdichtung an einem Ende der Zahnstange angeformt ist. Die Erzeugung dieser Nahtdichtung erfordert notwendigerweise besondere Sorgfalt und erhöhten Aufwand beim Zusammenbau von Kolben und Zahnstange.

Um diesen genannten Aufwand zu vermeiden, ist von der zur vorliegenden Anmeldung benannten Anmelderin bereits ein hydraulische Zahnstangen-Lenkvorrichtung vorgeschlagen worden, bei welcher der Kolben mittels eines Bolzens elastisch am Ende der Zahnstange angebracht ist. Bei dieser Vorrichtung tritt jedoch ein anderes Problem auf: Weil die Länge in axialer Richtung zwischen dem Grund bzw. Boden einer den Gewindebolzen aufnehmenden Gewindebohrung und dem äußersten Ende der Zahnstangenzähne erhöht werden muß, um die mechanische Festigkeit und Belastbarkeit der Zahnstange zu erhöhen, steigt auch die axiale Länge der Zahnstange; damit muß notwendigerweise auch die axiale Länge des Zylinders erhöht werden, was wiederum Schwierigkeiten bereitet, eine hydraulische Lenkvorrichtung mit kurzen bzw. geringen Abmessungen bereitzustellen.

Ausgehend von diesen Problemen besteht die hauptsächliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine hydraulische Zahnstangen- Lenkvorrichtung der Art bereitzustellen, bei welcher der Zylinder eine geringere Länge aufweist, und bei welcher der ringförmige Hydraulikkolben über einen Kolbenhaltebolzen elastisch an einem Ende der Zahnstange angebracht ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung eine hydraulische Zahnstangen-Lenkvorrichtung bereitgestellt, die aufweist:
a) ein Vorrichtungsgehäuse;
b) ein innerhalb dieses Vorrichtungsgehäuses untergebrachtes Ritzel;
c) eine innerhalb dieses Vorrichtungsgehäuses untergebrachte Zahnstange, die mit dem Ritzel kämmt und an einem Ende einen Vorsprung aufweist, an dem ein Gewinde ausgespart ist, wobei die Längsachse des Vorsprungs gegenüber der Längsachse der Zahnstange in einer zu den Zahnstangenzähnen entfernten Richtung versetzt ausgerichtet ist;
d) ein inneres, elastisches Dichtungsteil;
e) ein äußeres, elastisches Dichtungsteil;
f) einen Kolben, der über das innere, elastische Dichtungsteil elastisch am Vorsprung der Zahnstange sitzt und der sich über das äußere elastische Dichtungsteil an der Gehäuse-Innenwand abstützt, um den vom Vorrichtungsgehäuse umschlossenen Innenraum in zwei mit Hydraulikmittel beaufschlagte Kammern zu unterteilen; und
g) einen Kolbehaltebolzen, welcher den Kolben mit Spiel so am Vorsprung der Zahnstange hält, daß ein axialer Kolbenspalt im Ringraum zwischen Zahnstange und Haltebolzen verbleibt.

Die Besonderheiten und Vorteile der erfindungsgemäßen, hydraulischen Zahnstangen-Lenkvorrichtung gegenüber der bekannten Vorrichtung ergeben sich nocht deutlicher und klarer aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Diese bevorzugte Ausführungsform wird nachstehend mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente bzw. Merkmale bezeichnen; es zeigen:

Fig. 1 in einem schematischen Längsschnitt und teilweise in Seitenansicht den wesentlichen Abschnitt einer bekannten, hydraulischen Zahnstangen-Lenkvorrichtung:

Fig. 2 in einer vergrößerten, schematischen Längsschnitt- Darstellung, teilweise in Seitenansicht, lediglich einen Kolbenhaltebolzen, einen ringförmigen Kolben und ein Ende einer Zahnstange innerhalb eines Hydraulikzylinders der bekannten, hydraulischen Zahnstangen-Lenkvorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 in einer vergrößerten, schematischen Längsschnitt- Darstellung lediglich einen Kolbenhaltebolzen, einen ringförmigen Kolben und ein Ende einer Zahnstange innerhalb eines Hydraulikzylinders einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen, hydraulischen Zahnstangen- Lenkvorrichtung;

Fig. 4 in einer vergrößerten Schnittdarstellung einen Schnitt längs der Linie IV-IV durch die erfindungsgemäße hydraulische Zahnstangen-Lenkvorrichtung gemäß Fig. 3:

Fig. 5 in einer vergrößerten, auseinandergezogenen Darstellung lediglich den ringförmigen Kolben, das Ende der Zahnstange, einen ganz außen befindlichen Kunststoff-Dichtungsring, einen inneren und einen äußeren elastischen Dichtungsring aus Gummi und einen Kolbenhaltebolzen der hydraulischen Zahnstangen-Lenkvorrichtung nach Fig. 3:

Fig. 6 in einer vergrößerten Längsschnitt-Darstellung eine erste, modifizierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, hydraulischen Zahnstangen-Lenkvorrichtung, wobei ein ringförmiger Abstandshalter, bzw. eine Beilagscheibe zwischen die innere Fläche des Bolzenkopfes und der ganz außen befindlichen Stirnfläche der Zahnstange eingesetzt ist, um den axialen Kolbenspalt bezüglich der Zahnstange und bezüglich des Bolzens einzustellen und festzulegen;

Fig. 7 in einer vergrößerten Längsschnittdarstellung eine zweite modifizierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen, hydraulischen Zahnstangen-Lenkvorrichtung, bei welcher der äußere, elastische Dichtungsring aus Gummi fehlt;

Fig. 8 in einer vergrößerten Längsschnittdarstellung eine dritte modifizierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, hydraulischen Zahnstangen-Lenkvorrichtung, bei welcher am Kolben eine ringförmige Abstufung ausgespart ist, um die axiale Länge der Zahnstange noch weiter zu verrringern;

Fig. 9 in einer vergrößerten Längsschnittdarstellung eine vierte, modifizierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, hydraulischen Zahnstangen-Lenkvorrichtung, bei welcher der Bolzen mit einer, einen großen Durchmesser aufweisenden Schulter ausgebildet ist, an welche der Kolben angepaßt ist, um die mechanische Festigkeit und die Genauigkeit der gegenseitigen Anordnung an diesem Ende der Zahnstange zu steigern;

Fig. 10 in einer Darstellung analog zur Darstellung nach Fig. 9 eine weitere Ausführungsform, bei welcher ein Abstandshalter bzw. eine Beilagscheibe benachbart zur inneren Fläche des Bolzenkopfes angeordnet ist, um den axialen Kolbenspalt relativ zu der Zahnstange und der Schulter des Bolzens einzustellen und festzulegen:

Fig. 11 in einer Darstellung analog zu Fig. 9 eine weitere Ausführungsform, bei welcher ein Abstandshalter bzw. eine Beilagscheibe an dem ganz außen befindlichen Ende der Zahnstange angebracht ist, um den axialen Kolbenspalt bezüglich der Schulter des Bolzens einzustellen und festzulegen;

Fig. 12 in einer Darstellung analog zu Fig. 9 eine weitere Ausführungsform, bei welcher ein Abstandshalter bzw. eine Beilagscheibe benachbart zum ebenen Stirnflächenabschnitt der, einen großen Durchmesser aufweisenden Schulter des Bolzens angebracht ist, um den axialen Kolbenspalt relativ zu der Zahnstange und der Bolzenschulter einzustellen und festzulegen; und

Fig. 13 in einer vergrößerten Längschnittdarstellung eine fünfte, modifizierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnstangen-Lenkvorrichtung, bei welcher die Modifizierung gemäß der dritten Ausführungsform (ein ringförmiger Vorsprung ist am Kolben ausgespart) und die Modifizierung gemäß der vierten Ausführungsform (am Bolzen ist eine Schulter mit großem Durchmesser angeformt) beide gemeinsam vorgesehen sind.

Nachstehend wird die Erfindung mehr im einzelnen anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert. Zur Erleichterung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung soll zuerst mit Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 eine bekannte, hydraulische Zahnstangen-Lenkvorrichtung näher erläutert werden.

Der in Fig. 1 dargestellte Ausschnitt einer Zahnstangen-Lenkvorrichtung weist eine Ritzelwelle 1 a auf, die drehbar innerhalb eines Lagergehäuses 2 angeordnet ist. An der Ritzelwelle 1 a ist ein Ritzel 1 befestigt, das eine Zahnstange antreibt. An einem Ende 3 a der Zahnstange ist ein Vorsprung 4 angeformt bzw. ausgebildet. An diesem Vorsprung 4 ist eine Gewindebohrung 5 ausgespart, in welche ein Kolbenhaltebolzen 6 eingeschraubt ist. Die Achse der Gewindebohrung 5 fluchtet mit der Achse der Zahnstange 3. Ein ringförmiger Kolben 7 sitzt lose, d. h. mit Spiel auf dem Vorsprung 4 der Zahnstange 3 innerhalb eines Hydraulikzylinders 10, so daß dieser Kolben 7 den Zylinderinnenraum in zwei Druckkammern 11 und 12 unterteilt, die mit Hydraulikmittel gefüllt sind. Am Innenumfang des ringförmigen Kolbens 7 befindet sich ein inneres ringförmiges elastisches Dichtungsteil 15: in gleicher Weise befindet sich am Außenumfang des ringförmigen Kolbens 7 ein äußeres, ringförmiges elastisches Dichtungsteil 16; beide Dichtungsteile 15 und 16 bewirken eine Hydraulikmittel-dichte Abdichtung zwischen einerseits Kolben und Zahnstange und andererseits zwischen Kolben und Zylinderwand.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Außendurchmesser d ₂ des Vorsprunges 4 der Zahnstange 3 kleiner, als der Außendurchmesser d ₁ der Zahnstange 3. Der Innendurchmesser d ₅ des ringförmigen Kolbens 7 ist größer als der Außendurchmesser d ₂ des Vorsprunges 4 an der Zahnstange 3. Weiterhin ist die Länge l ₃ in axialer Richtung des Kolbens 7 kleiner, als die Länge l ₄ des Vorsprunges 4 an der Zahnstange 3. Das bedeutet, der ringförmige Kolben 7 wird lose bzw. mit Spiel innerhalb eines Ringraumes gehalten, der zwischen der unteren bzw. inneren Stirnfläche 8 a des Kopfes 8 des Haltebolzens 6 und der ganz außen befindlichen Stirnfläche 3 b der Zahnstange 3 gebildet ist; sowohl in axialer wie in radialer Richtung besteht ein Zwischenraum zwischen dem Kolben 7 und der Zahnstange 3.

Das innere, ringförmige, elastische Dichtungsteil 15 - etwa ein Dichtungsring aus Gummi - befindet sich innerhalb einer inneren ringförmigen Nut 13, die an der inneren Umfangsfläche 7 a des Kolbens 7 ausgespart ist; das äußere, ringförmige, elastische Dichtungsteil 16 befindet sich innerhalb einer äußeren, ringförmigen Nut 14, die an der äußeren Umfangsfläche 7 b des Kolbens 7 ausgespart ist. Zum äußeren, ringförmigen, elastischen Dichtungsteil 16 gehört ein ganz außen angeordneter Kunststoff-Dichtungsring 17, der aus einem Material mit kleinem Reibungskoeffizienten und hoher Abriebbeständigkeit (wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen) besteht. An diesen Kunststoff-Dichtungsring 17 schließt sich nach innen ein äußerer, elastischer Gummi-Dichtungsrimg 18 an, der aus einem Material mit guter Elastizität besteht, um die Abdichtwirkung zwischen dem ganz außen angeordneten Kunststoff- Dichtungsring 17 und der Zylinderinnenwand 10 a des Zylinders 10 zu erhöhen. Der Außendurchmesser d ₇ des ganz außen befindlichen Kunststoff-Dichtungsringes 17 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser d ₆ des Kolbens 7. Der Innendurchmesser d ₈ des ganz außen befindlichen Kunststoff-Dichtungsringes 17 ist kleiner als der Außendurchmessr d ₆ des Kolbens 7. Deshalb liegt der äußere, ringförmige, elastische Dichtungsteil 16 in elastischem Druckkontakt an der inneren Umfangsfläche 10 a des Zylinders 10 an, um dort eine Hydraulikmittel-dichte Abdichtung zwischen Kolben 7 und Zylinder 10 zu gewährleisten. Weiterhin ist der Innendurchmesser des äußeren, elastischen Gummi-Dichtungsringes 18 kleiner als der Durchmesser der äußeren ringförmigen Nut 14 am Kolben 7. Der Innendurchmesser des inneren, elastischen Dichtungsringes 15 ist kleiner als der Durchmesser d ₂ des Vorsprunges 4 an der Zahnstange 3. Das innere, ringförmige, elastische Dichtungsteil 15 ist an den Endabschnitt 3 a der Zahnstange 3 angepaßt und sitzt in elastischem Druckkontakt auf der äußeren Umfangsfläche 4 a des Vorsprunges 4 um dort eine Hydraulikmittel- dichte Abdichtung zwischen dem Kolben 7 und der Zahnstange 3 zu gewährleisten.

Der Zusammenbau der vorstehend erläuterten, hydraulischen Zahnstangen- Lenkvorrichtung ist vergleichsweise einfach und erfolgt wie nachstehend angegeben: Zuerst werden das innere, elastische Dichtungsteil 15 in die innere, ringförmige Nut 13 und das äußere, ringförmige, elastische Dichtungsteil 16 in die äußere, ringförmige Nut 14 am Kolben 7 eingesetzt; dann wird der Kolben 7 auf den Vorsprung 4 an der Zahnstange 3 aufgesetzt: daraufhin wird der Bolzen 6 in die Gewindebohrung 5 am Vorsprung 4 eingeschraubt. Weil der ringförmige Kolben 7 elastisch an der Zahnstange 3 sitzt - dank der beiden ringförmigen, elastischen Dichtungsteile 15 und 16 - ist es möglich, den Zylinderinnenraum durch den Kolben 7 Hydraulikmittel-dicht in die beiden, mit Hydraulikmittel beaufschlagten Druckkammern 11 und 12 zu unterteilen, ohne daß ein Teil oder Abschnitt der äußeren Umfangsfläche 7 b des Kolbens 7 in Punktkontakt mit der inneren Umfangsfläche 10 a des Kolbens 10 gelangt. Ein solcher Punktkontakt des Kolbens 7 mit dem Zylinder 10 könnte dann auftreten, wenn der Kolben 7 die Zahnstange 3 und der Zylinder 10 nicht exakt fluchtend längs der gleichen gemeinsamen Achse ausgerichtet sind, oder wenn die Zahnstange 3 nicht exakt gerade ist.

Die oben beschriebene, bekannte, hydraulische Zahnstangen- Lenkvorrichtung weist dennoch verschiedene Nachteile auf, insbesondere ist es unmöglich, die axiale Länge der Zahnstange 3 und damit auch die axiale Länge des Zylinders 10 zu verkleinern. Die Ursache liegt in der Notwendigkeit, die axiale Länge l ₁₀ zwischen dem Grund bzw. Boden der Gewindebohrung 5 und dem aller äußersten Ende der Zahnstangenzähne 3 c zu erhöhen, um die mechanische Festigkeit und damit auch die mechanische Belastbarkeit der Zahnstange 3 zu steigern, sofern die Bedingung eingehalten wird, daß die Achse "a" der Gewindebohrung 5 mit der Achse "b" der Zahnstange 3 fluchtet; solange diese beiden Achsen "a" und "b" fluchtend zueinander ausgerichtet sind, ist der Hauptdurchmesser der Gewindebohrung 5 im großen und ganzen der gleiche wie der Durchmesser der Bodenfläche 3 d der Zahnstangenzähne 3 c.

Ausgehend von der obigen detaillierten Erläuterung wird nunmehr mit Bezugnahme auf die Fig. 3, 4 und 5 eine Ausführungsform einer erfindungsmäßigen, hydraulischen Zahnstangen-Lenkvorrichtung erläutert.

Die in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellte Ausführungsform weist im wesentlichen den gleichen Aufbau auf, wie die anhand der Fig. 1 und 2 erläuterte, bekannte, hydraulische Zahnstangen-Lenkvorrichtung; abweichend sind jedoch die Längsachsen des Vorsprungs 4 an der Zahnstange 3 und die Längsachse der Zahnstange 3 versetzt zueinander ausgerichtet. Es werden weiterhin die gleichen Bezugszeichen verwendet, um gleiche Teile mit der gleichen Funktion zu bezeichnen.

In der mit den Fig. 3, 4 und 5 dargestellten Ausführungsform wird der Hydraulikkolben 7 elastisch von dem Kolbenhaltebolzen 6 am Vorsprung 4 an der Zahnstange 3 gehalten. Die Anordnung ist konzentrisch bezüglich der Zahnstange jedoch versetzt bezüglich der Längsachse der Zahnstange 3 in einer zu den Zahnstangenzähnen 3 c entfernten Richtung. D. h., die Achse "a" der Gewindebohrung 5 am Vorsprung 4 verläuft im Abstand zur Achse "b" der Zahnstange 3 und zwar in einer Richtung entfernt bzw. gegenüber zu den Zahnstangenzähnen 3 c. Deshalb ist es möglich, einen Abstand l ₁₂ zwischen der Bodenfläche 3 d des am weitesten links angeordneten Zahnes 3 c und dem Hauptdurchmesser der Gewindebohrung 5vorzusehen, die in dem Vorsprung 4 an der Zahnstange 3 ausgespart ist, selbst wenn der axiale Abstand l ₁₁ zwischen der ganz außen befindlichen Endfläche 3 b der Zahnstange 3 und dem ausgeschnittenen Abstand der Zahnstange 3 merklich vermindert ist.

Mit anderen Worten ausgedrückt, weil bei dieser Ausführungsform der Vorsprung 4 versetzt zur Längsachse "b" der Zahnstange 3 angeordnet ist, ist es möglich, die Länge der Zahnstange 3 in Längsrichtung zu vermindern; dadurch kann auch die Länge des Zylinders 10 in Längsrichtung verringert werden, ohne daß dadurch die mechanische Festigkeit an dem Ende der Zahnstange 3, an welcher der Kolben 7 elastisch gehalten wird, im Vergleich zur vorbekannten Vorrichtung verringert wird. Dieses oben erläuterte Merkmal erlaubt es, die hydraulische Zahnstangen-Lenkvorrichtung mit geringeren Abmessungen und weniger Gewicht zu realisieren.

Abgesehen von dieser gegenseitig versetzten Anordnung von Vorsprung 4 und Zahnstange 3 sind die weiteren Merkmale und funktionalen Wirkungen der erfindungsgemäßen Ausführungsform im wesentlichen die gleichen wie bei der bekannten, oben mit Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 erläuterten Ausführungsform einer hydraulischen Zahnstangen-Lenkvorrichtung; daher erübrigt sich eine weitere detaillierte Beschreibung; vielmehr wird hinsichtlich dieser übereinstimmenden Merkmale und Besonderheiten auf die Erläuterungen zu den Fig. 1 und 2 verwiesen.

Die Fig. 6 zeigt eine erste Modifizierung der anhand der Fig. 3, 4 und 5 erläuterten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei dieser modifizierten Ausführungsform wird der axiale Kolbenspalt (l ₄-l ₃) innerhalb des Ringraumes zwischen dem Vorsprung 4 und dem Haltebolzen 6 mittels einer geeigneten, als Abstandshalter wirkenden Beilagsscheibe 30 eingestellt, die aus einer Anzahl Beilagsscheiben mit unterschiedlicher Dicke bzw. Stärke ausgewählt wird.

Weil - wie bereits beschrieben - der Kolben 7 durch das innere, elastische Dichtungsteil 15 und das äußere, elastische Dichtungsteil 16 elastisch am Vorsprung 4 an der Zahnstange 3 gehalten wird, soll der axiale Kolbenabstand (l ₄-l ₃) genau festgelegt werden. Selbst wenn die axiale Dicke l ₃ des Kolbens 7 und die axiale Länge l ₄ des Vorsprunges 4 nicht genau und präzise durch entsprechende Vorbehandlung der Bauteile stimmen, ist es möglich, den gegenseitigen axialen Abstand zwischen diesen beiden Teilen durch Änderung der Dicke der Beilagsscheibe 30 einzustellen. Die Beilagsscheibe 30 wird zwischen der unteren bzw. inneren Fläche 8 a des Kopfes 8 des Haltebolzens 6 und der ganz außen befindlichen Endfläche 4 b des Vorsprunges 4 an der Zahnstange 3 angeordnet.

Die Fig. 7 zeigt eine zweite Modifizierung der oben anhand der Fig. 3, 4 und 5 beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei dieser modifizierten Ausführungsform ist der äußere, elastische, Gummi-Dichtungsring 18 (wie in Fig. 3 dargestellt) weggelassen. Dies ist möglich, weil der Kolben 7 lediglich durch das innere, elastische Dichtungsteil 15 (etwa ein Gummi-Dichtungsring) elastisch an der Zahnstange 3 gehalten wird, so daß die Anzahl der erforderlichen Bauteile und die Zusammenbaukosten vermindert werden können.

Die Fig. 8 zeigt eine dritte Modifizierung der oben anhand der Fig. 3, 4 und 5 erläuterten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei dieser modifizierten Ausführungsform ist am Kolben 7 eine kreisförmige Vertiefung ausgespart, in welche der Kopf 8 des Bolzens 6 eingesenkt ist. D. h., der Kolben 7 weist einen inneren, ringförmigen Abschnitt 7 A mit der Dicke l ₁₃ und einen äußeren, ringförmigen Abschnitt 7 B mit der Dicke l ₁₄ auf. Der innere, ringförmige Abschnitt 7 A wird elastisch innerhalb eines Ringraumes gehalten, der zwischen der inneren bzw. unteren Fläche 8 a des Bolzenkopfes 8 und dem ganz außen befindlichen Ende der Zahnstange 3 ausgebildet ist. Weil sich bei dieser Ausführungsform der Bolzenkopf 8 innerhalb des Ringraumes befindet, der zwischen dem dickeren, äußeren, ringförmigen Abschnitt 7 b und dem dünneren, inneren, ringförmigen Abschnitt 7 a besteht, ist es möglich, die axiale Länge der Zahnstange 3 und damit auch die axiale Länge des Zylinders 10 noch weiter zu verringern. Trotzdem kann die Dicke l ₁₄ des äußeren, ringförmigen Kolbenabschnittes 7 B ausreichend gewählt werden, um darin die äußere ringförmige Nut 14 auszusparen, in welche das äußere elastische Dichtungsteil 16 eingesetzt wird.

Die Fig. 9 zeigt eine vierte Modifizierung der oben anhand der Fig. 3, 4 und 5 erläuterten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei dieser modifizierten Ausführungsform ist am Kolbenhaltebolzen 6 ein zum Bolzenkopf 8 (vgl. Fig. 3) benachbarter Anfangsabschnitt des Bolzenschaftes verstärkt ausgebildet, so daß ein Bolzenschulterabschnitt 24 mit größerem Durchmesser als der eigentliche Bolzenschaft resultiert. Der Durchmesser d ₁₀ dieses Schulterabschnittes 24 ist größer als der Durchmesser d ₉ des Bolzengewindeabschnittes 21, jedoch kleiner als der Außendurchmesser d ₁ der Zahnstange 3. Die axiale Länge l ₄ dieses Schulterabschnittes 24 ist größer, als die axiale Dicke l ₃ des Kolbens 7. Das innere, elastische Dichtungsteil 15 ist zwischen der äußeren Umfangsfläche des Schulterabschnittes 24 und der inneren Umfangsfläche des Kolbens 7 angeordnet. Der Kolben 7 ist in der Weise elastisch gehalten, daß ein geeigneter axialer Kolbenspalt innerhalb eines Ringraumes verbleibt, der zwischen der inneren bzw. unteren Stirnfläche des Bolzenkopfes 8, der äußeren Umfangsfläche des Schulterabschnittes 24, der inneren bzw. unteren Stirnfläche am Schulterabschnitt 24 und dem ganz außen befindlichen Ende 3 b der Zahnstange 3 gebildet wird. Weil bei dieser Ausführungsform der besondere, mit einer Schulter versehene Bolzen 22 eine Abstufung bzw. einen Schulterabschnitt 24 aufweist, ist es nicht erforderlich, an der Zahnstange 3 einen gesonderten Vorsprung 4 anzuformen. Darüberhinaus ist es möglich, relativ einfach einen solchen mit einer Schulter versehenen Bolzen 22 mit genauen Abmessungen zu erzeugen und trotzdem dessen mechanische Festigkeit und Belastbarkeit zu erhöhen.

Die Fig. 10, 11 und 12 zeigen Abwandlungen der oben mit Bezugnahme auf Fig. 9 erläuterten, vierten Modifizierung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung: zusätzlich zu dem besonderen, mit einer Schulter 24 versehenen Kolbenhaltebolzen 22 ist eine Beilagscheibe unterschiedlicher Stärke vorgesehen, um den axialen Kolbenspalt einzustellen und festzulegen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 ist eine Beilagsscheibe 26 A anliegend an die Innenfläche 22 a des Kopfes des mit einem Schulterabschnitt versehenen Bolzens 22 angeordnet. Bei der Ausführungsform nach Fig. 11 befindet sich eine Beilagsscheibe 26 B an der ganz außen befindlichen Stirnfläche 3 b der Zahnstange 3. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 12 befindet sich eine Beilagscheibe 26 C zwischen der Stirnfläche des Schulterabschnittes 24 des besonderen, mit einer Schulter versehenen Bolzens 22 und der ganz außen befindlichen Stirnfläche 3 b der Zahnstange 3. In jedem Falle ist es dank der zusätzlichen Anwesenheit einer als Abstandshalter dienenden Beilagscheibe möglich, den axialen Kolbenspalt (l ₄-l ₃) selbst dann genau einzustellen, wenn der Kolben 7 oder der mit der Schulter versehen Bolzen 22 nicht ganz genau maschinell bearbeitet worden sind.

Die Fig. 13 zeigt eine fünfte Modifizierung der oben anhand der Fig. 3, 4 und 5 erläuterten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Diese modifizierte Ausführungsform kann durch Kombination der dritten, mit Bezugnahme auf Fig. 8 erläuterten, mit der vierten, anhand Fig. 9 erläuterten Ausführungsform erhalten werden. Im einzelnen ist am Kolben 7 wieder eine Vertiefung ausgespart, so daß ein innerer, ringförmiger Abschnitt 7 A mit der Dicke l ₁₃ und ein äußerer, ringförmiger Abschnitt 7 B mit der größeren Dicke l ₁₄ resultiert. Zusätzlich dient als Kolbenhaltebolzen ein mit einer Schulter versehener Bolzen 22, der eine Stufe oder einen Schulterabschnitt 24 mit großem Durchmesser aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, die axiale Länge der Zahnstange 3 und damit auf die axiale Länge des Zylinders 10 zu vermindern und den mit einer Schulter versehenen Bolzen 22 relativ einfach mit der gewünschten Präzision herzustellen, um die mechanische Festigkeit und Belastbarkeit dieses Endabschnittes der Zahnstange 3 zu erhöhen.

Weil, wie oben beschrieben, bei der erfindungsgemäßen, hydraulischen Zahnstangen-Lenkvorrichtung der Hydraulikkolben elastisch an einem Kolbenhaltebolzen angebracht ist, der parallel jedoch um einen gewissen Betrag zur Längsachse der Zahnstange versetzt, nämlich entfernt zu den Zahnstangenzähnen angeordnet ist, ist es möglich, eine Gewindebohrung für diesen Kolbenhaltebolzen vorzusehen, die sich bis unter die Zahnstangenzähne erstreckt. Auf diese Weise kann die Länge der Zahnstange und damit auch die Länge des Zylinders verringert und damit die Abmessungen der hydraulischen Zahnstangen-Lenkvorrichtung verkleinert werden, ohne die mechanische Festigkeit und Belastbarkeit der Zahnstange zu beeinträchtigen.

Claims

1. Eine hydraulische Zahnstangen-Lenkvorrichtung, dadurch gekennzeichnet:
a) ein Vorrichtungsgehäuse (10);
b) ein innerhalb dieses Vorrichtungsgehäuses untergebrachtes Ritzel (1);
c) eine innerhalb dieses Vorrichtungsgehäuses untergebrachte Zahnstange (3), die mit dem Ritzel kämmt und an einem Ende einen Vorsprung (4) aufweist, an dem ein Gewindeabschnitt (5) ausgespart ist, wobei die Längsachse des Vorsprunges parallel zur Längsachse der Zahnstange jedoch um einen Betrag in einer Richtung entfernt zu den Zahnstangenzähnen (3 c) ausgerichtet ist;
d) ein inneres, elastisches Dichtungsteil (15);
e) ein äußeres, elastisches Dichtungsteil (16);
f) einen Kolben (7) der über das innere, elastische Dichtungsteil elastisch am Vorsprung an der Zahnstange sitzt, und der sich über das äußere elastische Dichtungsteil an der Gehäuse-Innenwand abstützt, um den vom Vorrichtungsgehäuse umschlossenen Innenraum in zwei mit Hydraulikmittel beaufschlagte Druckkammern (11 und 12) zu unterteilen; und
g) einen Kolbenhaltebolzen (6), welcher den Kolben mit Spiel so am Vorsprung der Zahnstange hält, daß ein axialer Kolbenspalt im Ringraum zwischen Zahnstange und Kolbenhaltebolzen verbleibt;
um die Abmessungen der Zahnstange und/oder des Vorrichtungsgehäuses in (axialer) Längsrichtung zu vermindern.

2. Die Zahnstangen-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß: zwischen der inneren Stirnfläche (8 a) des Kopfes (8) des Kolbenhaltebolzens (6) und einer ganz außen befindlichen Stirnfläche (4 b) des Vorsprunges (4) eine Beilagscheibe (30) eingesetzt ist um einen axialen Kolbenabstand im Ringraum zwischen Zahnstange (3) und Kolbenhaltebolzen (6) einzustellen und festzulegen.

3. Die Zahnstangen-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß: das innere elastische Dichtungsteil (15) ein innerer, elastischer Gummi-Dichtungsring ist; und das äußere elastische Dichtungsteil (16) einen äußeren, elastischen Gummi-Dichtungsring (18) und einen ganz außen befindlichen Kunststoff-Dichtungsring (17) aufweist, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des äußeren, elastischen Gummi-Dichtungsringes.

4. Die Zahnstangen-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß: das innere, elastische Dichtungsteil (15) ein innerer, elastischer Gummi-Dichtungsring ist; und das äußere, elastische Dichtungsteil (16) ein ganz außen befindlicher Kunststoff-Dichtungsring (17) ist.

5. Die Zahnstangen-Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß: der Kolben (7) eine Abstufung mit einem inneren, ringförmigen Abschnitt (7 A) und einem äußeren, ringförmigen Abschnitt (7 B) gößerer Dicke aufweist; dieser innere ringförmige Kolbenabschnitt (7 A) elastisch in einem Ringraum zwischen Zahnstange (3) und Kolbenhaltebolzen (6) unter Einhaltung eines ausreichenden axialen Kolbenspaltes gehalten ist; und der Kopf (8) des Kolbenhaltebolzens (6) versenkt innerhalb eines Ringraumes angeordnet ist, der durch die Abstufung zwischen dem dickeren, äußeren ringförmigen Abschnitt (7 B) und dem dünneren, inneren ringförmigen Abschnitt (7 A) gebildet ist.

6. Eine hydraulische Zahnstangen-Lenkvorrichtung, gekennzeichnet durch:
a) ein Vorrichtungsgehäuse (10);
b) ein innerhalb dieses Vorrichtungsgehäuses untergebrachtes Ritzel (1);
c) eine innerhalb dieses Vorrichtungsgehäuses untergebrachte Zahnstange (3) die mit dem Ritzel kämmt und an einem Endabschnitt eine Gewindebohrung (5) aufweist, deren Längsachse "a" parallel und um einen Betrag versetzt in Richtung von den Zahnstangenzähnen (3 c) entfernt zu der Längsachse "b" der Zahnstange ausgerichtet ist;
d) ein inneres, elastisches Dichtungsteil (15);
e) ein äußeres, elastisches Dichtungsteil (16);
f) einen Kolben (7) der über das innere elastische Dichtungsteil elastisch an diesem, mit der Gewindebohrung versehenen Ende der Zahnstange gehalten wird, und der sich über das äußere elastische Dichtungsteil an der Gehäuse-Innenwand abstützt, um den vom Vorrichtungsgehäuse umschlossenen Innenraum in zwei mit Hydraulikmittel beaufschlagte Druckkammern (11) und (12) zu unterteilen; und
g) einen Kolbenhaltebolzen (22) mit einem Schulterabschnitt (24) benachbart zum Bolzenkopf (8) welcher Kolbenhaltebolzen (22) den Kolben elastisch so in einem Ringraum hält, daß ein axialer Kolbenspalt zwischen der Innenfläche (8 a) des Bolzenkopfes, der Umfangsfläche des Schulterabschnittes und der ganz außen befindlichen Stirnfläche (3 b) der Zahnstange verbleibt.

7. Die Zahnstangen-Lenkvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß: zusätzlich eine Beilagscheibe zur Einstellung des axialen Kolbenspaltes in den Ringraum zwischen Zahnstange (3) und Kolbenhaltebolzen (22) eingesetzt ist.

8. Die Zahnstangen-Lenkvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß: eine Beilagscheibe (26 A) benachbart zur Innenfläche (22 a) des Kopfes (8) des Kolbenhaltebolzens (22) angeordnet ist.

9. Die Zahnstangen-Lenkvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß: eine Beilagscheibe (26 B) benachbart zur ganz außen befindlichen Stirnfläche (3 b) der Zahnstange (3) angeordnet ist.

10. Die Zahnstangen-Lenkvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß: eine Beilagscheibe (26 C) zwischen die Stirnfläche (23) des Schulterabschnittes (24) des Kolbenhaltebolzens (22) und die ganz außen befindliche Stirnfläche (3 b) der Zahnstange (3) eingesetzt ist.

11. Die Zahnstangen-Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß: der Kolben (7) eine Abstufung mit einem dünneren, inneren ringförmigen Abschnitt (7 A) und einem äußeren, ringförmigen Abschnitt (7 B) größerer Dicke aufweist; der innere ringförmige Abschnitt (7 A) vom dem mit einer Schulter (24) versehenen Kolbenhaltebolzen (24) elastisch unter Gewährleistung eines ausreichenden axialen Kolbenspaltes gehalten wird; und der Kopf (8) des Kolbenhaltebolzens (22) in einem Ringraum versenkt angeordnet ist, der durch die Abstufung zwischen dem dickeren, äußeren Ringabschnitt und dem dünneren, inneren Ringabschnitt des Kolbens gebildet ist.

12. Eine hydraulische Zahnstangen-Lenkvorrichtung mit
a) einem Zylindergehäuse (10);
b) einem innerhalb des Zylindergehäuses befindlichen Ritzel (1);
c) einer innerhalb des Zylindergehäuses befindlichen Zahnstange (3), die mit dem Ritzel kämmt und an einem Ende eine Gewindebohrung (5) aufweist;
d) einem inneren elastischen Dichtungsteil (15);
e) einem äußeren elastischen Dichtungsteil (16);
f) einem ringförmigen Kolben (7), der über das innere, elastische Dichtungsteil elastisch an dem mit der Gewindebohrung versehenen Ende der Zahnstange sitzt, und der sich über das äußere elastische Dichtungsteil an der Zylindergehäuse- Innenwand abstützt, um den Zylinder-Innenraum in zwei mit Hydraulikmittel beaufschlagte Druckkammern (11 und 12) zu unterteilen,
e) einem Kolbenhaltebolzen (6, 22) welcher den Kolben so mit Spiel an dem mit der Gewindebohrung versehenen Ende der Zahnstange hält, daß ein axialer Kolbenspalt im Ringraum zwischen Zahnstange und Haltebolzen verbleibt,
dadurch gekennzeichnet, daß: die Längsachse "a" der Gewindebohrung (5) parallel und um einen Betrag versetzt in einer Richtung von den Zahnstangenzähnen (3 c) entfernt zur Längsachse "b" der Zahnstange ausgerichtet ist; um die (axiale) Länge der Zahnstange und/oder des Zylindergehäuses zu verringern.