DE3613030C2

DE3613030C2 - Zahnstangenlenkgetriebe für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3613030C2
Application number: DE3613030A
Authority: DE
Inventors: Kunio Takeuchi
Original assignee: Tokai TRW and Co Ltd
Current assignee: Tokai TRW and Co Ltd
Priority date: 1985-04-17
Filing date: 1986-04-17
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2006-04-18
Also published as: IT8667312A1; IT8667312A0; FR2580576A1; JPS61241265A; AU5616586A; FR2580576B1; ES8702841A1; GB2174474B; US4709593A; DE3613030A1; JPH0662088B2; ES554122A0; KR860008063A; AU587818B2; KR930003587B1; GB2174474A; BR8601714A; GB8609032D0; MX162723A; IT1187986B

Description

Die Erfindung betrifft einen Lenkmechanismus, insbesondere ein Zahnstangenlenkgetriebe mit einem Gehäuse, einer im Gehäuse drehbar gelagerten Lenksäulenwelle, einem auf der Lenksäulenwelle befestigten Ritzel sowie einer Zahnstange, die im wesentlichen rechtwinklig zum Ritzel mit diesem in Eingriff steht.

Kraftfahrzeug-Lenkmechanismen und insbesondere Kraftfahrzeug-Zahnstangenlenkgetriebe sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Eines dieser herkömmlichen Zahnstangenlenkgetriebe ist in Fig. 5 dargestellt. Dieses herkömmliche Zahnstangenlenkgetriebe umfaßt im wesentlichen ein Gehäuse 1, in dem eine Lenksäule bzw. Lenk säulenwelle 2 mittels Lager 3, 3′ drehbar angebracht ist. Ein Zahnrad oder Ritzel 4 ist auf der Lenksäulenwelle 2 befestigt, und eine Zahnstange 5 steht im wesentlichen rechtwinklig zum Ritzel 4 mit diesem in Eingriff. Das Gehäuse 1 weist eine Öffnung 6 hinter der Zahnstange 5 auf, und innerhalb des Ge häuses 6 befindet sich ein Abstützbügel oder -joch 7, das in der Öffnung 6 axial verschiebbar ist. Das Abstützjoch 7 weist eine Rolle 8 auf, die im Joch drehbar gelagert ist. Zwischen dem Abstützjoch 7 und einem Jochstopper 9, der am einen oder dem äußeren Ende der Öffnung 6 in dieser eingepaßt ist, ist eine Feder 10 angeordnet, die das Abstützjoch 7 zur Zahnstange 5 hindrückt.

Bei dem herkömmlichen Zahnstangenlenkgetriebe mit den ausgebildeten und angeordneten Komponenten wie dies zuvor beschrieben wurde, ist der Mittelbereich 5a auf der einen Seite der Zahnstange 5 jedoch derart mit einer Ausnehmung versehen, daß die Rolle 8 nicht an der Zahnstange 5 anliegt, sondern an den äußeren Enden 5b des mit einer Ausnehmung versehenen Mittelbereichs 5a an liegen kann, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Darüber hinaus liegt das innere Ende des Abstützjochs 7 beim herkömmlichen Zahnstangenlenkgetriebe am Mittelbereich 5a der Zahnstange 5, jedoch nicht an den gegenüberliegenden Enden 5b des Mittelbereichs an.

Das herkömmliche Zahnstangenlenkgetriebe weist daher den Nachteil auf, daß die Wirksamkeit im Zustand hoher Belastung im Mittelbereich der Zahnstange gering ist, und wenn das Lenkrad gedreht wird, liegt das innere Ende des Abstützjochs 7 am Mittelbereich der Zahnstange an, wogegen die Rolle 8 an den Enden des Zahnstangenmittelbereichs anliegt, so daß der Andruck bezüglich der Zahnstange zwischen dem Abstützjoch und der Rolle wechselt und daher die Übertragung nicht gleichmäßig und stoßfrei ist. Darüber hinaus weist der herkömmliche Zahnstangen-Lenkmechanismus den Nachteil auf, daß das Abstützjoch an der Zahnstange mit einer übermäßig hohen Reibung anliegt, wenn auf die Feder 10 eine vergrößerte Belastung ausgeübt wird, um die Zahnstange starr und fest zu halten bzw. zu machen.

Ein ähnliches Zahnstangenlenkgetriebe ist in JP 59-184 060 (A) gezeigt und diente als Grundlage für die Abfassung des Hauptanspruchs.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Zahnstangenlenkgetriebe für Kraftfahrzeuge zu schaffen, das die Nachteile herkömmlicher Kraftfahrzeug-Zahnstangenlenkgetriebe, wie sie zuvor beschrieben wurden, nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Zahnstangenlenkgetriebe gelöst durch eine im Gehäuse vorgesehene Öffnung, ein in der Öffnung angeordnetes erstes Joch, das in der Öffnung axial verschiebbar ist, und dessen eines Ende der Zahnstange zugewandt ist, einen Ring, der am an deren Ende des ersten Jochs befestigt ist oder dem anderen Ende des ersten Jochs zugewandt ist, einen Jochstopper, der in der Öffnung eingepaßt ist und dem Ring zugewandt ist, einer ersten Feder, die zwischen dem Ring und dem Jochstopper angeordnet ist und das erste Joch normalerweise zur Zahnstange hin drückt, ein zweites Joch, das innerhalb des ersten Jochs angeordnet ist und an einem Ende eine Rolle aufweist, die an der Zahnstange anliegt, sowie eine zweite Feder, die zwischen dem anderen Ende des zweiten Jochs und dem Jochstopper angeordnet ist und das zweite Joch auf die Zahntange hin drückt.

Mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Zahnstangenlenkgetriebe wird eine Ansprechträgheit bzw. das Lenkspiel verringert bzw. vermieden, wenn das Fahrzeug geradeaus fährt, und die er forderlichen Lenkkräfte werden verringert, wenn auf den Lenk mechanismus eine hohe Belastung ausgeübt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispiels weise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zahnstangenlenkgetriebes für Kraftfahrzeuge,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer bei dem in Fig. 1 dargestellten Zahnstangenlenkgetriebe verwendeten Zahnstange,

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, wobei die Zahnstange nunmehr jedoch in einer Stellung dargestellt ist, die gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Zahnstangenstellung versetzt ist,

Fig. 4 einen vertikalen Querschnitt einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zahnstangenlenkgetriebes für Kraftfahrzeuge,

Fig. 5 einen vertikalen Querschnitt in verkleinertem Maßstab von einem herkömmlichen Kraftfahrzeug-Zahnstangenlenkgetriebe und

Fig. 6 eine Seitendarstellung der Rolle und der Zahnstange, wie sie bei dem in Fig. 5 dargestellten herkömmlichen Zahnstangen-Lenkgetriebe verwendet werden.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zahnstangenlenkgetriebes für ein Kraftfahrzeug und sollen nachfolgend beschrieben werden. Der Lenkmechanismus weist allgemein ein Gehäuse 1 auf, in dem eine Lenksäulenwelle 2 in Lagern 3, 3′ drehbar gelagert ist, wobei diese Lager 3, 3′ ihrerseits in herkömmlicher Weise im Gehäuse 1 angebracht sind. Ein Zahnrad oder Ritzel 4 ist auf der Lenksäulenwelle 2 ange bracht und eine Zahnstange 5 steht mit dem Ritzel 4 im wesent lichen in rechtem Winkel zu diesem in Eingriff. Im Gehäuse 1 ist eine Öffnung 6 zu den nachfolgend beschriebenen Zwecken vorgesehen. Die zuvor beschriebenen Komponenten sind mit den jeweils entsprechenden Komponenten herkömmlicher Lenkmecha nismen identisch, so daß eine weitere Beschreibung dieser Komponenten nicht erforderlich ist.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsbei spiel befindet sich in der Öffnung 6 ein erster Gabelkopf oder ein erstes Joch 11, das in der Öffnung 6 axial beweglich ist und mit seinem einen Ende an derjenigen Seite der Zahnstange 5 anliegt, die dem Ritzel 4 abgewandt ist. Am anderen Ende des Jochs 11 ist ein Ring 12 angebracht. Am äußeren Ende der Öffnung ist ein Jochstopper 13 in der Öffnung 6 ein gepaßt, und zwischen dem Ring 12 und dem Jochstopper 13 ist eine erste Feder 14 vorgesehen, die das erste Joch 11 und den Ring 12 ins Innere der Öffnung 6 und an die Zahnstange 5 drückt. Im ersten Joch 11 ist ein zweites Joch 15 vorgesehen, das eine drehbare Welle 16 aufweist, die am inneren Ende des zweiten Jochs 15 angebracht ist. Eine Rolle 17 ist an der drehbaren Welle 16 drehbar angebracht und liegt an der Zahnstange 5 an. Eine zweite Feder 18 befindet sich zwischen dem Jochstopper 13 und dem zweiten Joch 15, so daß die Rolle 17 zur Zahnstange 5 hin gedrückt wird.

Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug- Zahnstangenlenkgetriebes, das die Bauteile aufweist, wie sie in der zuvor beschriebenen Weise ausgebildet und angeordnet sind, weist der Mittelbereich demjenigen Seite der Zahnstange 5, an der das erste Joch 11 und die Rolle 17 anliegen, eine Ausnehmung auf, die mit dem Bezugszeichen 5a in Fig. 2 versehen ist, und die beiden gegenüberliegenden Enden 5b der Ausnehmung sind graduell gekrümmt, so daß sich ein Unterschied in der Höhe A ergibt. Wenn die Zahnstange 5 im Mittelbereich 5a in Eingriff mit dem Ritzel 4 steht, wie in Fig. 1 dargestellt ist, werden das erste Joch 11 und die am zweiten Joch 15 befestigte Rolle 17 aufgrund der ersten bzw. zweiten Feder 14 bzw. 18 gegen die Zahnstange 5 gedrückt.

Die Zahnstange 5 ist daher aufgrund einer geeigneten Reibung starr und fest, die durch den Andruck des ersten Jochs 11 und der Rolle 17 gegen die Zahnstange 5 hervorgerufen wird.

Fig. 3 zeigt den Zustand bei hoher Belastung, bei dem die in nere Seite der Zahnstange 5 mit dem Ritzel 4 in Eingriff steht. In diesem Zustand drückt jedoch nur die am zweiten Joch 15 be festigte Rolle 17 an einem der Enden 5b der Zahnstange 5 gegen dieselbe. Wenn sich daher die Rolle 17 reibungsmäßig in Richtung Jochstopper 13 bewegt, drückt diese den Ring 12 in dieselbe Richtung, so daß das erste Joch 11 von der Zahnstange 5 freikommt.

Im Zustand hoher Belastung wird daher die Hauptlast nur noch durch die Rolle 17 getragen, so daß dadurch eine hohe Wirk samkeit erreicht wird.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Zahnstangenlenkgetriebes. Die zweite Ausführungsform weist ebenfalls ein Gehäuse 1 auf, in dem eine Lenksäulenwelle 2 in Lagern 3, 3′ gelagert ist, die ihrerseits in herkömmlicher Wei se im Gehäuse 1 befestigt sind. Ein Zahnrad oder Ritzel 4 ist an der Lenksäulenwelle 2 befestigt, und eine Zahnstange 5 steht mit dem Ritzel 4 im wesentlichen rechtwinklig zu diesem in Eingriff.

Im Gehäuse 1 ist eine Öffnung 6 für denselben Zweck vorge sehen, wie dies in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbei spiel beschrieben wurde. In der Öffnung 6 befindet sich ein erstes Joch 11, das in ihr axial beweglich ist und mit sei nem einen Ende an der Zahnstange 5 anliegt. Am anderen Ende des ersten Jochs 11 ist ein Ring 12 angebracht. Am äußeren Ende der Öffnung 6 ist ein Jochstopper 13 eingesetzt, und zwischen dem Ring 12 und dem Jochstopper 13 ist eine erste Feder 14 vorgesehen, die das erste Joch 11 und den Ring 12 ins Innere der Öffnung 6 auf die Zahnstange 5 drückt. In nerhalb des ersten Jochs 11 befindet sich ein zweites Joch 15 mit einer drehbaren Welle 16, die am inneren Ende des zweiten Jochs befestigt ist. Eine Rolle 17 ist drehbar an der Drehwel le 16 befestigt und liegt an der Zahnstange 5 an. Zwischen dem Jochstopper 13 und dem zweiten Joch 15 ist eine zweite Feder 18 vorgesehen, die die Rolle 17 gegen die Zahn stange 5 drückt. Die Konstruktion und Anordnung der Komponen ten dieser zweiten Ausführungsform sind mit den entsprechen den Komponenten der ersten Ausführungsform identisch. In der zweiten Ausführungsform befindet sich jedoch eine dritte Feder 19 zwischen dem ersten und zweiten Joch 11 und 15, und der Ring 12 ist durch die Wirkung der Feder 19 vom ersten Joch 11 beabstandet.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist auch beim zweiten Aus führungsbeispiel die Zahnstange 5 aufgrund einer geeigneten Rei bung starr bzw. fest gemacht, und zwar aufgrund des Andrucks des ersten Jochs 11 und der Rolle 17 gegen den Mittelbereich 5a derjenigen Seite der Zahnstange 5, die dem Ritzel 4 abgewandt ist; und im Zustand hoher Belastung kann eine hohe Wirksamkeit erreicht werden, da die Hauptlast nur von der Rolle 17 getragen wird. Da darüber hinaus die dritte Feder 19 zwischen dem ersten und zweiten Joch 11 bzw. 15 vorgesehen ist, um zu bewirken, daß sich die Zahnstange 5 und das erste Joch 11 im Zustand geringer Belastung berühren, wird ein Klappern bzw. Scheppern des ersten Jochs 11 verhindert.

Aus der vorangegangenen Beschreibung bevorzugter Ausführungs formen der Erfindung wird deutlich, daß die Zahnstange starr gehalten wird und eine Ritzeldrehung bzw. Ritzeldrehkraft mit einem geeigneten Wert geschaffen wird, da die Zahnstange im Mittelbereich durch die Rolle und das erste Joch gehalten wird. Und da die Zahnstange an den gegenüberliegen den Enden nur noch von der Rolle gehalten wird, ist die Reibungs kraft gering und die Wirksamkeit hoch. Im Zustand hoher Belastung wird also über den gesamten Hub der Zahnstange hinweg eine hohe Wirksamkeit erreicht. Da das erste Joch im Mittelbereich der Zahnstange gegen diese drückt und nur in den gekrümmten Endbereichen der Zahnstange nicht gegen diese druckt, ist die Belastung bzw. der Druck auf die Zahnstange durch das erste Joch graduell bzw. unterschiedlich. Der durch die Rolle auf die Zahnstange ausgeübte Druck bzw. die durch die Rolle auf die Zahnstange ausgeübte Belastung nimmt vom Mittelbereich zu den Enden der Zahnstange hin zu, und der Druck bzw. die Last wird an den beiden Enden der Zahnstange im wesentlichen durch die Rolle bewirkt bzw. getragen.

Die Erfindung wurde anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben. Dem Fachmann sind jedoch Ausgestaltungen, Abwand lungen und Änderungen dieser Ausführungsbeispiele möglich, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird.

Claims

1. Zahnstangenlenkgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem Ge häuse, einer im Gehäuse drehbar gelagerten Lenksäulenwelle, einem auf der Lenksäulenwelle befestigten Ritzel sowie einer Zahn stange, die im wesentlichen rechtwinklig zum Ritzel mit diesem in Eingriff steht,
einer im Gehäuse vorgesehenen Öffnung, einem in der Öffnung an geordneten ersten Joch, das in der Öffnung axial verschiebbar ist und dessen eines Ende der Zahnstange zugewandt ist, einem Jochstopper, der in der Öffnung eingepaßt ist, einer ersten Fe der, die zwischen dem ersten Joch und dem Jochstopper angeordnet ist und das erste Joch zur Zahnstange hin drückt, einem zweiten Joch, das innerhalb des ersten Jochs angeordnet ist und an einem Ende eine Rolle aufweist, die an der Zahnstange anliegt sowie einer zweiten Feder, die zwischen dem anderen Ende des zweiten Jochs und dem Jochstopper angeordnet ist und das zweite Joch auf die Zahnstange hin drückt, gekennzeichnet durch einen Ring (12), der zwischen dem ersten und zweiten Joch (11 und 15) und der er sten Feder (14) und dem Jochstopper (13) angeordnet ist.

2. Zahnstangenlenkgetriebe nach, Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine dritte Feder (19), die zwischen dem ersten und zwei ten Joch (11 und 15) angeordnet ist und das erste Joch (11) zur Zahnstange (5) hin drückt.