DE3535552A1

DE3535552A1 - Zahnstangenlenkvorrichtung

Info

Publication number: DE3535552A1
Application number: DE19853535552
Authority: DE
Inventors: Kunio Nagoya Aichi Takeuchi
Original assignee: Tokai TRW and Co Ltd
Current assignee: Tokai TRW and Co Ltd
Priority date: 1984-10-06
Filing date: 1985-10-04
Publication date: 1986-04-10
Also published as: GB2165332A; JPS6189168A; KR860003133A; GB8524345D0; AU4819785A

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnstangenlenkvorrichtung und insbesondere Lagermittei zum Lagern der Zahnstangenseite, die entgegengesetzt zu einem Antriebsmittel für die Zahnstange liegt.

Im allgemeinen besitzt eine Zahnstangen1enkvorrichtung ein Antriebsmittel, beispielsweise ein Antriebszahnrad, das mit einem Lenkrad verbunden ist und eine Zahnstange mit Zähnen, die mit dem Antriebszahnrad känrmen, wobei die beiden Enden der Zahnstange mit Rädern, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, verbunden sind. Bei derartigen Zahnstangen1enkvorrichtungen ist es bekannt, Lagermittel vorzusehen, welche die Seite der Zahnstange abstützen, die entgegengesetzt zum Antriebszahnrad liegt. Bei der Geradeausfahrt eines Fahrzeugs ist es erwünscht, daß diese Lagermittel eine geeignete Reibungskraft auf die Zahnstange ausüben, so daß auf das Lenkrad in bestirrmtem Umfang eine Vorlast wirkt. Wenn das Fahrzeug bei auf das Lenkrad einwirkender Vorlast in eine Kurve gelenkt wird, verringert sich die Reibungskraft allmählich, wodurch auch eine Verringerung der auf das Lenkrad wirkenden Vorlast erreicht wird.

Derartige her körmnl iche Lagermittel sind so ausgeführt, daß bei einer Ausfuhrungsform ein Lagerteil in Reibschluß und bei einer anderen Ausführungsform in abrollender Berührung mit der Zahnstange steht, wobei der Reibschluß bzw. der abrollende Eingriff aufrechterhalten wird über die gesamte Bewegungsstrecke der Zahnstange hin und auch wenn das Fahrzeug aus der Geradeausfahrt scharf in eine Kurve gelenkt wird. Bei derartigen bekannten Lagermitteln, welche in Reibschluß mit der Zahnstange stehen, muß sowohl bei der Geradeausfahrt als auch beim vollen Lenkausschlag eine relativ hohe Belastung auf das Lenkrad als Vorlast aufgebracht werden, wodurch das Steuerungsvermögen beeinträchtigt wird. Wenn andererseits das Lagerglied über den gesamten Lenkausschlag nur in Abrol1 berührung mit der Zahnstange steht, läßt sich das Steuerrad zu leicht drehen, wobei keine ausreichende Belastung auf das Steuerrad ausgeübt wird, was aus der relativ unstabilen Lagerung der Zahnstange resultiert.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Zahnstangenlenkvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der auf das Lenkrad in jeder Fahrsituation , sei es Geradeausfahrt oder Kurvenfahrt, eine geeignete Vorbelastung ausgeübt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Unteransprüche kennzeichnen Weiterbildungen der Erfindung Durch die Erfindung werden die den bekannten Lagermitteln anhaftenden Nachteile beseitigt und die Anforderungen, welche an eine geeignete Belastung des Lenkrades gestellt werden, vol1 erfüllt.

Durch die Erfindung wird eine Zahnstangenlenkvorrichtung geschaffen mit hohem Lenkvermögen. Zerstörung und Abnützung der bei der Erfindung zur Anwendung kommenden Lagermittel für die Zahnstange sind weitgehend beseitigt.

Durch die Erfindung wird eine Zahnstangenienkvorrichtung geschaffen, bei der dann, wenn eine hohe Belastung auf die Zahnstange wirkt, Rollen, die in abrollender Berührung mit der Zahnstange stehen, die Zahnstange stützen und dann, wenn auf das Steuerrad eine niedrige Belastung einwirkt, die Zahnstange durch Reibschluß abgestützt wird, weicher durch ein Joch vermittelt werden kann.

In den beiliegenden Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Vertikaischnitt durch eine Zahnstangen1enkvorrichtung bei niedriger Belastung der Zahnstange und

Fig. 2 die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung bei hoher Belastung der Zahnstange.

Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Zahnstangen1enkmechanismus besitzt ein Antriebszahnrad 10, das drehbar in einem Gehäuse 11 gelagert ist. Mit dem einen Ende 10a des Antriebszahnrades 10 ist ein nicht näher dargestelltes Lenkrad über eine nicht näher dargestellte geeignete Welle verbunden. Eine Zahnstange 12 kärrrnt mit dem Ant r i ebszahnr ad. Die Zahnstange 12 besteht aus einem Stangenkörper 13 und Zähnen 14. Die Zähne 14 sind auf einer Seite des Stangenkörpers 13 eingeformt und kämmen mit Zähnen des Antriebszahnrads 10. Nicht näher dargestellte Räder sind mit den entgegengesetzten Enden des Stangenkörpers 13 über geeignete Anlenkmittel verbunden.

Lagermittel zur Lagerung des Stangenkörpers 13 sind im Gehäuse 11 vorgesehen. Diese Lagermittel sind so angeordnet, daß sie die Seite des Stangenkörpers 13 abstützen, welche entgegengesetzt zu den Zähnen 14 der Zahnstange liegt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen die Lagermittel ein 3och 20, welches im Gehäuse 11 angeordnet ist. Das 3och kann

in Eingriff bzw. in Reibschluß und außer Reibschluß mit dem Stangenkörper 13 gebracht werden. Ferner ist eine Rolle 21 drehbar im Gehäuse 11 vorgesehen. Ferner befinden sich im Gehäuse 11 Druckmittel, welche normalerweise das 3och 20 auf den Stangenkörper 13 drücken. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Druckmittel aus einer Spiralfeder 22. Das Druckmittel kann jedoch auch ein Hydraulikmittei sein.

Das 3och 20 besitzt eine Anlagefläche 23, weiche am Stangenkörper 13 anliegen kann. Auch die Rolle 21 besitzt eine Anlagefläche 24, welche am Stangenkörper 13 anliegen kann. Die Anlageflächen 23 und 24 sind entsprechend der Umfangsf1äche des Stangenkörpers 13 konkav ausgebildet. Die Spiralfeder ist mit ihrem einen Ende am 3och 20 und mit ihrem anderen Ende an einer Druckkraftsteuereinrichtung abgestützt. Die Dr uckkraftsteuereinrichtung weist eine Feder aufnahmekappe auf. Die Feder aufnahmekappe 25 ist mittels Aufschrauben am Gehäuse 11 befestigt. Die Federkraft wird gesteuert durch entsprechende Drehung der Feder aufnahmekappe 25. Die Federaufnahmekappe ist mit Hilfe eines Ringes 40 am Gehäuse festgelegt. Die Rolle 21 wird über ein Wälzlager 30 an einem Stift 26 drehbar gelagert. Der Stift 26 ist seinerseits an einem Lagerkörper 27 befestigt. Der Lagerkörper 27 ist mittels eines Schraubenbolzens 28 an der Feder aufnahmekappe 25 befestigt.

Wenn auf den Stangenkörper 13 eine geringe Belastung wirkt, drückt die Spiralfeder 22 den Stangenkörper 13 gegen das Antriebszahnrad 10, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Dabei berührt die Anlagef1äche 23 am 3och 20 den Stangenkörper 30. Die Anlagefläche 2h an der Rolle 21 ist dann vom Stangenkörper 13 abgehoben. Demgemäß wird der Stangenkörper 13 allein durch das Doch 20 gelagert bzw. abgestützt. Wenn eine hohe Belastung auf den Stangenkörper 13 wirkt, ist der Stangenkörper 13 bestrebt, vom Antriebszahnrad 10 gegen die Kraft der Spiralfeder 22 freizukommen, so daß der Stangenkörper im Prinzip die Anlagefiäche 2k an der Rolle 21 abstützt (Fig. 2).

Durch geeignete Einstellung der Federkraft und geeignete Positionierung der Rolle 21 lassen sich die bei den verschiedenen Belastungen gewünschten Betriebsbedingungen erreichen.

Wenn das Fahrzeug geradeaus fährt, wirkt auf den Stangenkörper 13 eine geringe Belastung. Wenn das Fahrzeug in eine Kur· ve gelenkt wird, wächst die auf den Stangenkörper 13 einwirkende Kraft allmählich an.

Wenn das Fahrzeug geradeaus fährt (d. h. wenn eine geringe Belastung auf den Stangenkörper 13 wirkt), wird der Stangenkörper 13 allein durch das Joch 20 abgestützt, mit welchem

der Stangenkörper in Reibkontakt steht. Wenn das Fahrzeug in eine Kurve gelenkt wird bzw. wenn auf den Stangenkörper 13 eine hohe Belastung einwirkt, wird der Stangenkörper 13 durch die Rolle 21 im wesentlichen abgestützt.

Da bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs das Doch 20 in Reibkontakt mit dem Stangenkörper 13 steht, um den Stangenkörper abzustützen, und da bei Kurvenfahrt die Rolle 21 in abrollender Berührung mit dem Stangenkörper 13 zur Abstützung des Stangenkörpers steht, ist das Steuerungsverhalten äußerst gut und die Teile, welche zur Lagerung des Stangenkörpers dienen, sind frei von Abnutzung und durch Beschädigung nicht gefährdet .

Dies wird dadurch gewährleistet, daß die Lager- bzw. Ahstützmittel für die Zahnstange ausgestattet sind mit dem im Gehäuse 11 bewegbar angeordneten 3och 20, das in und außer Eingriff mit seiner Anlagefläche 23 mit der Zahnstange 12 kommen kann, der Rolle 21, die im Gehäuse 11 drehbar gelagert ist und die Anlagefläche 2k aufweist, die mit der Zahnstange 12 in Berührung kommen kann, der Feder 22, welche das 3och 20 normalerweise mit seiner Anlagefläche 23 auf die Zahnstange 12 drückt, wenn eine geringe Belastung auf die Zahnstange 12 wirkt und dabei die Zahnstange 12 allein an der Anlagefläche

23 des Doches 20 abgestützt ist und bei hoher auf die Zahnstange 12 einwirkender Belastung die Zahnstange 12 gegen die Kraft der Feder 22 bewegt wird, so daß die Zahnstange 12 an der Anlagefläche 2k der Rolle 21 abgestützt ist.

Claims

Patentanwälte Steinsdorfstr. 21-22 · D-8000 München 22 ■ Tel. 089 / 22 94 41 · Telex: 5 22208 TELEFAX: GR.3 89/2716063 ■ GR.3 + RAPIFAX + RICOH 89/2720480 · GR.2 + INFOTEC 6000 89/2720481 11351 - N/Li TCWVI TRW & CO. , LTD. 1203, Aza Shimotamonaka, Ushiyama-cho, Kasugai-shi, Patentansprüche:

1. Zahnstangen1enkvorrichtung mit einem Gehäuse, einem im Gehäuse drehbar gelagerten Antriebszahnrad, das mit seinem einen Ende mit einem Lenkrad verbunden ist, einer Zahnstange, deren Zähne mit dem Antriebszahnrad känrmen und deren beide Enden mit Rädern verbunden sind, und mit Lagermitteln, welcne die Zahnstange an der den Zähnen entgegengesetzt liegenden Seiten aostützen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Joch (20) verschiebbar im Gehäuse (.11) gela-

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gert ist, wobei eine Anlagefläche (23) des Joches in Eingriff mit der Zahnstange kommen und von der Zahnstange (12) freikommen kann, daß eine Rolle (21) im Gehäuse (11) drehbar gelagert ist, die eine mit der Zahnstange (12) in abrollende Berührung bringbare Anlagefläche (24) aufweist und daß ein Druckmittel (22) am Joch (20) angreift, so daß dieses mit seiner Anlagefläche (,23) mit einer bestimmten Vorspannkraft mit der Zahnstange (12) in Berührung gebracht ist.

2. Zahnstangenienkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zur Einstellung der Vorspannkraft, mit welcher das Joch (20) gegen die Zahnstange (12) gedrückt wird, Einstellmittel (25) vorgesehen sind.

3. Zahnstangenienkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a durch gekennzeichnet, daß das Druckmittel (22) eine Spiralfeder aufweist.

4. Zahnstangenienkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Anlageflächen (23 und 24) des Joches (20) und der Rolle (21) in Anpassung an die Umfangsflache des Zahnstangenkörpers (13) konkav ausgebildet sind.

SAD