DE3603349A1

DE3603349A1 - Einrichtung zum pruefen der verzahnung von zahnstangen

Info

Publication number: DE3603349A1
Application number: DE19863603349
Authority: DE
Inventors: Peter Rowland Chepstow Gwent Rogers; Roland Arthur Luton Bedfordshire Warr
Original assignee: TRW Steering Systems Ltd
Current assignee: TRW Steering Systems Ltd
Priority date: 1985-02-04
Filing date: 1986-02-04
Publication date: 1986-08-07
Also published as: US4790074A; IT8667085A0; IT1187891B; GB2170601B; GB8502736D0; GB2170601A

Description

Einrichtung pum Prüfen der Verzahnung von Zahnstangen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Prüfen der Verzahnung einer Zahnstange mit variabler Übersetzung, wie sie beispielsweise in einem Fahrzeug-Lenkgetriebe verwendet wird.

*/V Bei konventionellen Zahnstangen-Lenkgetrieben weist die Zahnstange Zähne mit konstanter Teilung auf, alle Zähne weisen also das gleiche Querschnittsprofil auf, so daß beim Antrieb der Zahnstange durch ein in sie eingreifendes sich verdrehendes Zahnrad eine im wesentlichen konstante übersetzung des Zahnstangenantriebs entsteht. Bei einer derartigen Zahnstange können die Zähne leicht, z.B. in einem üblichen Räumvorgang, hergestellt werden. Da sämtliche Zähne das gleiche Querschnittsprofil aufweisen, ist auch die Prüfung der fertigen Verzahnung auf Genauigkeit mit Hilfe von Konturvergleichen (Schattenweißverfahren) sehr einfach, da hier ein ausreichend genauer Vergleich zwischen dem Profil der Verzahnung und einem Bezugsprofil für die gewünschte Zahnform vorgenommen werden kann, an Hand dessen sich die Brauchbarkeit und damit die Annahme des Prüflings ermitteln läßt.

Bei Fahrzug-Lenkgetrieben besteht aber ein steigender Bedarf nach Zahnstangentrieben mit sogenanntem veränderlichem übersetzungsverhältnis . Getriebe dieser Art weisen eine Zahnstange mit einer Längsachse und in Längsrichtung angeordneter Verzahnung auf, wobei die Zähne (im allgemeinen unter einem

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spitzen Winkel bezüglich dieser Achse angeordnet) antriebsmäßig mit einem eine Schraubverzahnung aufweisenden Ritzel in Antriebsverbindung sind und eine jeweils unterschiedliche Teilung aufweisen, so daß das Querschnittsprofil der einzelnen in Längsrichtung angeordneten Zährte der Zahnstange nicht gleichförmig ist, und daher sin unterschiedliches Übersetzungsverhältnis sv/i sehen dem Ritzel und der Ξ .rb η stange während des Antriebes entsteht^ Ein derartiger Zahnstangentrieb mit variabler übersetzung wird nachstehend als ^::der genannten Art" bezeichnet. Beispiele für darartige Zahnstangen sind in den britischen Patenten Nr. 1 356 172 una 2 132 513 beschrieben. Wegen des nicht gleichförmigen Profils der in Längsrichtung angeordneten Zähne der Zahnstange kann diese Verzahnung nicht in ihrer endgültigen Form durch herkömmliche Räumverfahren hergestellt werden, Daher wird eine Versahnung mit variabler übersetzung vorzugsweise durch Schmieden oder Pressen in Formen hergestellt. Wegen des nicht gleichförmigen Querschnittsprofils der einzelnen Zähne ist es auch nicht möglich^ bei der Fertigungsendkontrolle die Brauchbarkeit, also die Annehmbarkeit/ des variablen Übersetzungsgetriebes mit den herkömmlichen Konturvergleichen zu prüfen. Andererseits ist eine Prüfung der Verzahnung von Zahnstangen der genannten Art aber unbedingt erforderlich, um sicherzustellen, daß die geforderte Fertigungsgenauigkeit und der zulässige Toleranzbereich für einen solchen Zahnstangentrieb zur Verwendung in einem Lenkgetriebe eingehalten sind; Es besteht daher die Forderung nach einer Einrichtung, mit der die Genauigkeit der Verzahnung solcher Zahnstangen leicht und zuverlässig ermittelt und damit die Abnahme ausgesprochen werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, mit der die Fertigungsgenauigkeit von Zahnstangen mit variabler übersetzung, also mit Zähnen unterschiedlichen Querschnittsprofils, schnell und sicher ermittelt werden kann.

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Diese Aufgabe ist bei einer Einrichtung zum Prüfen der Verzahnung einer Zahnstange mit variabler Übersetzung gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Abtastung/äie entweder durch elektrische oder optische Abtaster (letztere können Meßwertumformer aufweisen, die auf eine mechanische Verschiebung ansprechen) vorgenommen werden kann, wird ein Ausgangssignal geliefert, das die Verschiebung der Zahnstange mit der Abwälzbewegung des Testzahnrades korreliert, so daß die erforderliche Genauigkeit der unterschiedlichen Übersetzung zwischen den einzelnen Zähnen der Zahnstange und dem Testzahnrad ermittelbar ist ebenso wie die Erfüllung der Anforderungen an die Leichtgängigkeit bei der Antriebsübertragung insgesamt zwischen der Verzahnung der Zahnstange und dem Zahnrad. Da sich das Ausgangssignal aus der Abtastung einer Abstandsänderung zwischen der Achse des Testrades und der Zahnstange ergibt (auch als Änderung oder Ablage von der idealen Eingriffsmitte bekannt), kann ferner eine Aussage darüber geliefert werden, ob die Geometrie der Verzahnung die geforderte Genauigkeit erfüllt. Auf der Basis der vorstehenden Abtastwerte und der daraus resultierenden Ausgangssignale läßt sich beispielsweise ermitteln, ob ein Profil der Verzahnung des Prüflings annehmbar ist oder nicht, es also unter Umständen notwendig ist, die Formen, in denen die Verzahnung hergestellt wird, zu ändern bzw. auszuwechseln.

Obwohl alle vorstehenden Bewegungen und Änderungen jeweils getrennt bewertet werden können, ist es vorzuziehen, die entsprechenden Signale zu kodieren, zu integrieren und zu berechnen, um einen für die Abnahme der Zahnstange gültigen Gesamtwert zu erhalten. Dieser Rechenvorgang wird vorzugs-

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weise mit Standard- oder Solldaten für die Verzahnung vorprogrammiert, einschließlich der für diese Werte geltenden Toleranzbereiche, so daß die den abgetasteten Werten entsprechenden Ausgangssignale automatisch mit den vorgegebenen Sollwerten verglichen werden, so daß sich hieraus die Annahme oder Ablehnung des Prüflings ermitteln läßt. Die erforderlichen Verfahren für die Programmierung eines solchen Vergleichs sowie die Einrichtungen für das Auslesen der Istwerte sind einem Fachmann auf diesem Gebiet bei entsprechender Kenntnis der Erfindung geläufig.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht das Andrückoder Vorspannmittel vorzugsweise aus einer Druckfeder oder einem anderen nachgiebigen Mittel und die Einstellung des Andrückmittels erfolgt über eine Einstellschraube, mit der die Kraft der Feder oder des nachgiebigen Mittels auf die erforderliche Kraft, mit der die Zahnstange mit dem Testritzel in Eingriff stehen soll, einstellbar ist. Diese Kraft ist im allgemeinen gleich der Kraft, die auf die Zahnstange auch im eingebauten Zustand in einem Fahrzeug wirken würde, so daß die Eingriffsbedingungen zwischen Zahnstange und Ritzel, wie sie in der Praxis herrschen, am Prüfling simuliert werden. Das Testritzel und die Auflage für die Zahnstange sind vorzugsweise relativ zueinander verschwenkbar, so daß der Winkel zwischen der Ritzelachse und der Längsachse der Zahnstange für die nachfolgend herzustellende Antriebsverbindung einstellbar ist. Bei einem Lenkgetriebe wird das Ritzel, dessen Geometrie mit der des Testritzels im wesentlichen identisch ist, selbstverständlich so angeordnet, daß es in die Verzahnung der Zahnstange unter einem vorbestimmten Winkel, meist ein spitzer Winkel, bezogen auf die Längsachse der Zahnstange, eingreift; dieser vorbestimmte Winkel kann jedoch bei der einen oder anderen Lenkgetriebeausführung in der Praxis unterschiedlich sein, so daß die erfindungsgemäße Verschwenkbarkeit auch die Einstellung der Prüfeinrichtung auf die jeweiligen Anforderungen bezüglich des Eingriffs zwischen Ritzel

und Zahnstangenprüfling ermöglicht. Im allgemeinen ist eine Verriegelung vorgesehen, die das Ritzel mit seiner Achse unter einem vorbestimmten Winkel in bezug auf die Längsachse der Zahnstange festlegt, eine weitere Prüfmöglichkeit bei der Einrichtung besteht in der relativ zur Längsachse der Zahnstange schwenkbeweglichen Anordnung des Testritzels während des gegenseitigen Eingriffs, wobei die Abtastmittel derart angeordnet,werden, daß sie jede Änderung oder Abweichung aufgrund des vorbestimmten Winkels der Ritzelachse in bezug auf die Längsachse der Zahnstange während der Antriebsverbindung abtasten und das entsprechende Ausgangssignal mit den Standard-Sollwerten für die Abnahme des Prüflings vergleichen, Insbesondere hinsichtlich der Bewertung des Zahnprofils der Zahnstange.

Zwar kann das Antriebsmittel derart angeordnet sein, daß die Drehbewegung direkt auf das Testritzel aufgebracht wird und hierdurch die Verschiebung der Zahnstange in Längsrichtung erfolgt. Günstiger ist es jedoch, wenn die Zahnstange direkt in Längsrichtung bewegt wird, so daß das Testritzel in Abhängigkeit von der Längsverschiebung der zu prüfenden Zahnstange verdreht wird. Bei dieser bevorzugten Anordnung läßt sich die Zahnstange sehr zweckmäßig montieren, so daß der Träger an einer Gleitführung angebracht und mit einer angetriebenen Schraubspindel gekuppelt werden kann. Bei Verdrehung der Schraubspindel wird nämlich der Träger in Längsrichtung über sehr exakt bestimmbare Distanzen bewegt, wobei dann die Umdrehungen der Schraubspindel, deren Ganghöhe bekannt ist, abgetastet werden. Generell, und vor allem bei Verwendung einer Schraubspindel, wie zuvor erwähnt, ist es vorteilhafter, von einer bestimmten, aber willkürlich erfolgenden Längsverschiebung der Zahnstange auszugehen als dies analog bei der Verdrehung oder Winke!verschiebung des Testritzels möglich wäre; deshalb werden erfindungsgemäß die Abtastmittel so angeordnet, daß sie aufeinanderfolgende Verschiebungen der Zahnstange in Längsrichtung abtasten, die sich entweder aus aufeinanderfolgenden vorbestimmten konstanten Bewegungseinheiten (beispiels-

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weise iremer 1°) bei der Verdrehung oder Winke!verschiebung des Testritzels ergeben oder in diese umgesetzt v/erden.

Die zu prüfende Zahnstange ist vorzugsv/eise auf dem Träger so angeordnet, daß ihre Verzahnung in einer vorgegebenen Ebene in bezug auf das Testritsel gehalten ist. Bei Verwendung einer Zahnstange in einem Fahrseug-Lankgstriebe unterliegt eine Zahnstange aber einer sogsiisnaten ^!!nol!bewegung" , d.h. infolge des antriebsmäßigen 5ingrif£s zwischen Zahnstange und Ritzel wird die Zahnstange um ihre Längsachse elastisch verdreht« Es ist daher oft auch erforderlich^ diese "Rollbewegung" zu prüfen. Eu diesen; Zweck wird der Träger zur Aufnahme der Zahnstange mit Mittein versehen, die eine "Rollbewegung" der Zahnstange um ihre Längsachse während des Eingriffs in das Ritzel zulassen. In diesem Fall sind auch die Detektoren so ausgebildet, daß sie die "Rollbewegung" der Zahnstange abtasten, wonach der abgetastete Wert mit den für die Annahme des Prüflings entscheidenden Sollwerten verglichen wird«

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Prüfung der Verzahnung einer Zahnstange der hier genannten Art ist nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen

Figur 1 die erfindungsgemäße Einrichtung schematisch und in Perspektive dargestellt mit einer gegen "Rollen" gesicherten Zahnstange in Prüflage

Figur 2 eine geänderte Ausführung der Einrichtung nach

Figur 1, in der die Zahnstange in einer eine Rollbewegung während des Eingriffs mit dem Testritzel zulassenden Lage gehalten ist.

Die in Figur 1 dargestellte Einrichtung weist eine Grundplatte 1 auf, die an einer sich in Längsrichtung erstreckenden Führungsschiene 2 befestigt ist. Auf der Führungsschiene 2 isr. ein Zahnstangenschlitten 3 verschieblich angeordnet, der einander gegenüberliegende Spannblöcke 4 und 5 - wobei letzterer über eine Stellschraube 6 einstellbar ist - aufweist. An der Grundplatte 1 befestigt und auf ihr aufsitzend ist ein Joch vorgesehen. ,

Eine Zahnstange der hier genannten Art in Form einer zylindrischen Zahnstange 8 ist zwischen den Blöcken 4 und 5 eingespannt und erstreckt sich von dort in Längsrichtung und ist auf dem Joch 7 abgestützt. Die Zahnstange 8 hat eine Längsachse 9 und eine Anzahl von in bezug auf die Längsachse 9 unter eineir, spitzen Winkel vorgesehene Zähne 10 (SchrägverzaLiiung) . Die Zähne 10 haben eine jeweils unterschiedliche Teilung, beispielsweise entsprechend dem britischen Patent Mr. 1 356 172. Das Joch 7 ist so gestaltet, daß es eine Aufnahme für die der Verzahnung gegenüberliegende Seite der Zahnstange 8 bildet, wobei das Joch die Zahnstange derart unterstützt, daß diese in Übereinstimmung mit der Längsverschiebung des Schlittens 3 auf der Führungsschiene über dieses ebenfalls längsverschieblich ist.

Auf der Grundplatte 1 ist eine um das Joch 7 verschwenkbare Schwenkplatte 11 angeordnet. An dieser Schwenkplatte 11 ist ein Paar senkrecht nach oben stehender Stangen 12 befestigt, zwischen denen die Zahnstange 8 liegt, und die an ihren obenliegenden Enden zwecks Bildung eines Rahmens über eine Querstrebe 13 verbunden sind. An den Stangen 12 ist ein Ritzel-Schlitten 14 verschieblich angeordnet. Ein Testzwecken dienende , eine Schraubenverzahnung aufweisendes Testrad 15 herkömmlicher Bauform ist auf dem Schlitten 14 um eine Ritzelachse 16 verdrehbar gelagert angeordnet. Das Ritzel 15 ist im Schlitten 14 derart angeordnet, daß es in üblicher Weise in die Zähne 10 der Zahnstange 8 eingreifen kann, wobei

das Ritzel im wesentlichen dem Joch 7 gegenüberliegend vorgesehen ist. Selbstverständlxch wird für die Verzahnung des Ritzels 15 eine für den Eingriff in die Verzahnung 10 des Prüflings geeignete Zahnform gewählt; um einen exakten Eingriff sicherzustellen, kann die Schwenkplatte 11, und damit auch der Schlitten 14 für das Zahnrad, zur Einstellung der Ritzelachse 16 in bezug auf die Achse 9 der Zahnstange 8 um einen geeignetqn Eingriffswinkel verdreht werden. Um die Schwenkplatte 11 in bezug auf die Grundplatte 1 unter dem gewünschten Winkel zwischen den Achsen 9 und 16 festzusetzen, ist ein Anschlag oder Riegel 17 vorgesehen.

Auf der von der Zahnstange 8 abgewandten Seite des Schlittens 14 ist an den Stangen 12 eine ortsfeste Platte 18 gehalten und befestigt. Die Platte 18 nimmt eine Einstellschraube 19 auf, die gegen ein nicht dargestelltes federndes Vorspannelement innerhalb eines Gehäuses 20 auf dem Schlitten 14 drückt. Das Vorspannelement im Gehäuse 20 ist zwischen dem Schlitten 14 und der Einstellschraube 19 eingespannt - und wirkt daher auch auf die Platte 18 -, um die Verzahnung des Testrades 15 mit den Zähnen 10 der Zahnstange in Eingriff zu halten. Durch Verstellen der Schraube 19 in bezug auf die Platte 18 kann also die vom Federelement im Gehäuse 20 aufgebrachte Kraft eingestellt werden, folglich auch die Kraft, die auf das Ritzel beim Eingriff in die Zahnstange wirkt, so daß ein bestimmter Abstand zwischen der Zahnstangenachse 9 und der Ritzelachse 16 einstellbar ist.

Die jeweils auf das Ritzel wirkende Kraft ist an einer am Ritzel-Schlitten 14 vorgesehenen Skala 21 ablesbar. Im Hinblick auf eine möglichst genaue Anzeige der vom Vorspannelement aufgebrachten Kraft, mit der Ritzel und Zahnstange im Eingriff stehen,sind der Schlitten 14 (zusammen mit dem Ritzel 15 und etwaigen weiteren am Schlitten 14 vorgesehenen Bauteilen) mit einem Gewichtsausgleich versehen. Dieser Gewichtsausgleich des Ritzel-Schlittens kann beliebig sein; im

■-..arge stellten Ausführungsbeispiel besteht es aus einem über uiL,"rollen 23 an der Querstrebe 23 geführten Kabel 22, das den Schlitten 14 mit einem Gegengewicht 24 verbindet, das an Ie;: Stangen 12 verschieblich gelagert ist.

An einer der Stangen 12 ist zwischen dieser und der Schwenk- :. latte 11 eine senkrechte Meßlatte 25 mit einer Skala 26 ,,-.V-StI :jt .Die Meßlatte 25 liegt parallel zu den Stangen 12 und neben dem Schlitten 14, der wiederum eine Abtastvorrichtung 27 aufweist, beispielsweise einen optischen Abtaster, detail Skala 2 6 abtastet und dessen Ausgangssignal das Maß der verschiebung zwischen Schlitten 14 und Skala 26 angibt.

:■!..- aera Schlitten 3 der Zahnstange 8 ist, wie durch die Verbindungslinie 28 angedeutet, eine Mutter einer Antriebsspmclel 30 verbunden. Die Spindel 30 liegt parallel zur Achse .er Zahnstange 9 und ist gegen Längsverschiebung gesichert, s: daß bei Drehung der Spindel über einen Elektromotor 31 Ii - Mutter 39 sich auf der Spindel verschiebt, wodurch der Schlitten 3 in Längsrichtung auf der Führungsschiene 2 verschcben wird. Bei dieser Längsbewegung verschiebt sich natürlich auch die Zahnstange 8 in Längsrichtung zwischen dem Testritzel 15 und dem Joch 7, so daß infolge des Eingriffs der Zahnstange in die Ritzelverzahnung das Ritzel entsprechend gedreht wird. Die Prüfung der Verzahnung 10 soll während dieser Längsbewegung der Zahnstange erfolgen. Für diese Prüfung ist das Testrad 15 auf dem Schlitten 14 mit einer Kodiereinrichtung 32 gekoppelt. Diese Kodiereinrichtung 32 tastet vorbestimmte Winkel- oder Drehbewegungen des Testrades 15 ab, beispielsweise um jeweils eine Verdrehungs-Einheit von 1°, die sich aus der jeweiligen Längsverschiebung der Zahnstange ergeben. Entsprechend ist auch die Spindel 30 mit einer Kodiereinrichtung 33 gekoppelt, die die Längsverschiebung der Zahnstange 8 abtastet, die aufgrund einer gegebenen Verdrehung der Spindel und entsprechend deren Ganghöhe entsteht. Die Abtastvorrichtung 27 liefert ebenfalls ein Signal an eine dritte Kodiereinrichtung 34, das eine etwaige Verschiebung

zwischen dem Schlitten 14 und der Meßlatte 25 angibt. Die Signalt· aus den Kodiereinrichtungen 32, 33 und 34 werden an einen Rechner 35 übertragen und dort verarbeitet.

Da die einzelnen Zähne 10 der Zahnstange 8 eine unterschiedliche Teilung aufweisen, entsteht durch den Eingriff zwischen Zahnstange und Testrad ein unterschiedliches übersetzungsverhältnis, so daß die vorgegebenen und konstanten aufeinanderfolgenden Bewegungseinheiten der Winkel- oder Drehbewegung des Testrades 15 das Ergebnis unterschiedlicher und jeweils aufeinanderfolgender Längsbewegungen der Zahnstange 8 sind; entsprechend liefert auch die Kodiereinrichtung 32 für jede vorbestimmte ßewegungs-Einheit (z.B. 1°, wie schon erwähnt) ein Eingangssignal an den Rechner 35, während die Kodiereinrichtung 33 an den Rechner 35 ein Eingangssignal liefert, das die Einheit der Längsbewegung der Zahnstange 8 angibt, die diese Winkelbewegung des Testrades bewirkt hat.

Solange das Testrad und die Zahnstange im Eingriff stehen, kann es und wird es wahrscheinlich auch vorkommen, daß die Verzahnungen von der mathematischen Mitte des Eingriffs abweichen, d.h. im Abstand zwischen Zahnrad- und Zahnstangenachse, wodurch sich wiederum der Schlitten 14 des Testrades in bezug auf das Federelement im Gehäuse 20 in der einen oder anderen Richtung verschiebt. Diese Verschiebung wird über die Bewegung des Detektors 27 in bezug auf die Skala 2 6 abgegriffen, so daß die Kodiereinrichtung 34 dem Rechner 35 ein Eingangssignal liefert, das die Ablage von den vorerwähnten Eingriffsmitten in einer bestimmten Eingriffsstellung zwischen Zahnstange und Testrad angibt.

Die Auswahl einer Zahnstange 8 als Prüfling aus einem Los einer Groß-Serie erfolgt meist als Stichprobenentnahme; jede Zahnstange eines Loses sollte aber die vorgegebenen oder Sollwerte hinsichtlich der Geometrie der Verzahnung und des hierbei zulässigen Toleranzbereiches erfüllen.

,::.; 'j her setzungsverhältnis ist natürlich ein sehr wesentliches ■:o.v :■·;.." al, das über die Abtastungen durch die Kodiereinrichtungen

: d 33 zu erKitteln ist; ebenso wichtig ist die Ermittlung ι für den Eingriff zwischen Zahnstange und Zahnrad maßgeb-.".:_:■:,en Werte; dies erfolgt über die Abweichung, die sich aus : ι.:-- vorgectebenen Abstand zwischen der Zahnstangen- und der . -·_ τad-Achse infolge der Beaufschlagung durch die Vorspannung ϊ :;t und die durch den Abtaster 27 abgetastet wird.

'.■■:.:-. diesen Bedingungen ausgehend kann der Rechner 35 mit den : ;j /erten für die Verzahnung des Prüflings und den jeweils 1.TiIaSBigen Toleranzbereichen vorprogrammiert werden, so daß ... ie -'on den Kodiereinrichtungen 32 bis 34 erhaltenen Eingangs-TTnale von Rechner 35 verarbeitet und mit den Sollwerten verglichen v/erden; das Ausgangssignal 36 des Vergleichs !graphisch oder in anderer Weise dargestellt) gibt an, ob der Prüfiina angenommen werden kann oder nicht»

?^;h: ein typisches Prüfverfahren ist die Zahnstange 8 so in .vie Prüfeinrichtung einzubringen, daß das Testrad 15 am mittleren Zahn der Verzahnung 10 eingreift, wobei die Achse 16 des .;. τ; trades in bezug auf die Zahnstangenachse 9 den geforderten Winkel einschließt. Die Stellschraube wird nunmehr auf die auf ■_\er Skala 21 angegebene Anpreßkraft eingestellt,und anschlies- : τ-.; vird die Zahnstange so weit in Längsrichtung verschoben, ;;i8 das Testrad zu jeder Seite des vorgenannten mittleren Zahnes je eine volle Umdrehung ausgeführt hat, um sicherzustellen, d:t£ sich das Rechnerprogramm 35 auf den mittleren Zahn einstellt.

Nach erfolgter Zentrierung kann die Zahnstange 8 sov/eit verschoben werden, bis daß das Zahnrad 25 an einem Ende der L'j;■-jsverzahnung eingreift. In dieser Eingriffsstellung wird .■:;■: Zahnstange solange verschoben, bis sich das Testrad über ..ie ranze Verzahnung bis zum gegenüberliegenden Ende abgewälzt τ:;γ. Während dieser Abwälz bewegung kann das Ausgangssignal 36

des Rechners beobachtet und damit die Genauigkeit und damit die Annehmbarkeit der Verzahnung 10 der Zahnstange bewertet werden.

In der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform ist die Zahnstange 8 in den Spannblöcken 4 und 5 starr im Schlitten 3 gelagert. In der Praxis, beispielsweise als Zahnstangentrieb für ein Fahrzeug-Lenkgetriebe herkömmlicher Art, neigt die Zahnstange zu einer Rollbewegung um ihre Längsachse, hervorgerufen durch den Eingriff des Zahnrades in die Zahnstange. Diese Neigung zum Rollen kann beim Prüfling ermittelt werden, wenn die in Figur 2 dargestellte modifizierte Einrichtung verwendet wird, bei der die Zahnstange 8 im Zahnstangen-Schlitten 3 in einem Vorspann-Drehlager 37 gelagert ist. Das Drehlager 37 ermöglicht die Längsverschiebung der Zahnstange über die Schraubspindel 30 und gleichzeitig deren Drehung um ihre Längsachse 9. Demzufolge kann die Rollbewegung der Zahnstange ermittelt werden, die sich aus der antriebsmäßigen Verbindung mit dem Testrad ergibt. Falls erforderlich, kann ein Abtaster (nicht dargestellt) vorgesehen werden, der die Roll- oder Verdrehbewegung der Zahnstange abtastet und einer Kodiereinrichtung die entsprechenden Signale zuleitet, die dann von dort dem Rechner 35 zugeleitet werden (ähnlich wie bei dem Abtaster 27 und der Kodiereinrichtung 34), so daß die Eingangssignale im Rechner 35 mit den für die Abnahme gültigen Sollwerten der zu prüfenden Zahnstange verglichen werden können.

Als Zusatzeinrichtung bei der zuvor beschriebenen Prüfeinrichtung kann die Möglichkeit einer verschwenkbaren Lagerung des Testrades 15 in bezug auf die Zahnstangenachse 9 während der Längsbewegung der Zahnstange 8 vorgesehen werden. Obgleich in der Praxis die Achse des entsprechenden Zahnrades möglichst unter einem bestimmten Winkel zur Längsachse 9 stehen sollte, so kann doch jede Abweichung von diesem vorbestimmten Winkel, die sich während des gegenseitigen Eingriffs von Zahnstange und Testrad ergibt, einen sich auf die Annehmbarkeit des Prüf-

lings auswirkenden Wert aufweisen. Uni diese Prüfung vornehmen zu können, kann die Schwenkplatte 11 in bezug auf die Grundplatte 1 während eines Prüfablaufs unverriegelt bleiben, wobei dann ein nicht dargestellter Äbtaster vorzusehen ist, der auf die Winkelabweichung zwischen Schwenkplatte 11 und Grundplatte 1 anspricht (auch hierzu kann ein dem Abtaster 27 ähnlicher Abtaster gewählt werden) und ein Eingangssignal an eine Kodiereinrichtung liefert, die ein entsprechendes Signal dem Rechner 35 zuführt, der danach die Genauigkeit und damit die Annehmbarkeit der geprüften Zahnstange auch unter diesem Gesichtspunkt bewertet.

Obzv/ar in Figur 1 eine sylindrische Zahnstange 8 gezeigt ist, können selbstverständlich das Joch 7 und der Spannblock 4 auch auf andere Zahnstangen ausgelegt werden, beispielsweise auf das bekannte T-Prcfil oder auch auf ein Dreieckprofil. Ferner ist das Anbringen eines Ausgleichsgewichtes 24 nicht zvingend. Wenn beispielsweise eiern Gewicht des Schlittens 14 und des Testrades 15 ohne die Verwendung eines Ausgleichsgewichtes 24 bei der Bewertung der Federkraft entgegengewirkt v/erden soll, dann empfiehlt es sich, die Prüfeinrichtung so aufzustellen, daß die Testradachse 16 in einer senkrechten Ebene liegt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Einrichtung zum Prüfen der Verzahnung einer Zahnstange reit variabler Übersetzung, gekennzeichnet durch einen Träger (3) zur längsverschieblichen Aufnahme einer Zahnstange (8), ein schraubenförmig verzahntes Ritzel (15) als Testrad mit einer Achse (16), um die es in einem Schlitten (14) zwecks Eingriffs in die Zahnstange (8) drehbar gelagert ist, wobei sich das Testrad (15) beim Eingriff in die Zahnstange und deren Bewegung in Längsrichtung auf dieser abwälzt, durch Vorspannmittel, die das Testrad mit der Zahnstange in Eingriff bringen und einen vorbestimmten Achsabstand zwischen der Längsachse (9) der Zahnstange (8) und der Achse (16) des Zahnrades (15) festlegen, durch Einstellmittel zwecks Einstellung und Ermittlung einer Vorspannung für die Vorspannmittel für einen vorbestimmten Achsabstand, durch Antriebsmittel über die bei Bewegung des einen oder anderen Teils - Zahnstange oder Zahnrad - das jeweils andere Teil mitgenommen wird, und durch Abtastvorrichtungen zwecks Abtastung

(a) der Bewegung entweder der Zahnstange (8) oder des Zahnrades (15), die sich aus aufeinanderfolgenden und vorbestimmten Bewegungseinheiten des jeweils anderen Teils ergeben, und

(b) jeder Änderung von dem vorbestimmten Abstand zwischen den Achsen von Zahnstange und Zahnrad während der Bewegung in Bewegungseinheiten,

wobei die Abtasteinrichtungen (27, 32 bis 34) ein den abgetasteten Werten entsprechendes Ausgangssignal liefern, das einen Vergleich zwischen den Istwerten der zu prüfenden Zahnstange mit den für die Abnahme der Zahnstange vorgegebenen Sollwerten ermöglicht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,ι daß das Vorspannelement ein zusammendrückbares, nachgiebiges Teil beinhaltet, und daß die das Vorspannelement einstellende Vorrichtung aus einer einstellbaren Schraube (19) zwecks Einstellung der vom nachgiebigen Teil aufzubringen Kraft ist.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Schlitten (14) an einem Rahmen (12, 24) verschieblich befestigt ist,und daß das Vorspannelement die auf das Zahnrad (15) wirkende Andrückkraft durch Reaktionskräfte zwischen dem Rahmen und dem Schlitten erzeugt.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Schlitten

(14) in Abhängigkeit von einer Änderung im Abstand zwischen den Achsen der Zahnstange und des Testrades senkrecht verschiebbar ist, und daß das Gewicht des Schlittens (14) und des auf diesem angeordneten Testrades (15) für diese senkrechte Verschiebung durch ein Gegengewicht (2 4) ausgeglichen ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Testrad

(15) und die Aufnahme (7) für die Zahnstange (8) relativ zueinander verschwenkbar angeordnet sind zwecks Einstellung des Winkels der Testradachse (16) in bezug auf die Längsachse (9) der Zahnstange (8) bei der jeweiligen Einstellung für den Antriebseingriff in das Testrad.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß ein Verriegelungsmittel zur Arretierung des Testrades (15) mit seiner Achse (16) unter einem vorbestimmten Winkel in bezug auf die Längsachse der Zahnstange (8) vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Abtastmittel jede Änderung, die sich

aus einem vorbestimmten Winkel der Zahnradachse (16) in bezug auf die Längsachse der Zahnstange (8) während der Bewegung in Bewegungseinheiten ergibt, abtastet, und daß die gemessenen Werte das Ausgangssignal für den Vergleich mit den die Abnahme bestimmenden Solldaten liefern.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß Antriebsmittel für das Bewegen der Zahnstange (8) in Längsrichtung vorgesehen sind, und daß das Testrad (15) sich in Abhängigkeit von der Längsverschiebung der Zahnstange (8) abwälzt.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Antriebsmittel aus einer angetriebenen Schraubspindel (30) besteht, die den die Zahnstange (8) aufnehmenden Schlitten (3) in Längsrichtung verschiebt.

10. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Abtastmittel aufeinanderfolgende Bewegungen der Zahnstange in Längsrichtung abtastet, die entweder das Testrad (15) um aufeinanderfolgende vorbestimmte konstante Bewegungseinheiten verdreht oder die sich aus einer entsprechenden Verdrehung des Testrades (15) ergeben.

11. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der

Schlitten (3) Mittel zur Aufnahme und Verschiebung der Zahnstange (8) aufweist, wobei die Verzahnung in bezug auf das Testrad (15) in einer vorbestimmten Ebene gehalten ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Schlitten (3) Mittel zur Aufnahme der Zahnstange (8) aufweist- die eine Rollbewegung der Zahnstange um ihre Längsachse während des Eingriffs in das Testrad (15) zulassen.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Abtastmittel die Rollbewegung der Zahnstange (8) abtastet und aus den gemessenen Werten ein Ausgangssignal für den Vergleich mit den die Abnahme bestimmenden Solldaten liefert.

14. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß Kodiereinrichtungen für die von den Abtastern gelieferten Ausgangssignale vorgesehen sind, daß die Kodiereinrichtungen ein den eingespeisten Meßwerten entsprechendes Signal einem Rechner (35) zuführen, der eine die Daten der zu prüfenden Zahnstange (8) angebende Anzeige liefert.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Rechner (35) die die Abnahme der zu prüfenden Zahnstange (8) bestimmenden Solldaten vorprogrammiert sind, und daß der Rechner (35) ein Ausgangssignal liefert,, das eine Aussage über den Vergleich der gemessenen Werte der Zahnstange mit den die Abnahme bestimmenden Solldaten darstellt.

16. Einrichtung nach Anspruch 1 und im wesentlichen gemäß der Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen der beschriebenen Ausführungsform.