DE3627088A1 - Zahnstangengetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnstangengetriebe, insbesondere ein Zahnstangen-Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Zahnstangengetriebe mit einem Untersetzungstrieb in Form mindestens eines Stirnrad-Zahnradsatzes sind bekannt. Die Vorteile solcher Ge­ triebe sind günstig zu verwirklichende Zahneingriffe zwischen der Zahnstange und dem korrespondierenden Ritzel, größere Freiheit bei der Wahl des Gesamt-Übersetzungsverhältnisses und insbesondere bei Zahnstangen-Lenkgetrieben für Kraftfahrzeugen gegebenenfalls ein variables Übersetzungsverhältnis mit einer ausreichend direkten Lenk­ übersetzung bei kleinen Lenkeinschlägen und einer indirekten, leicht­ gängigen Lenkung bei größeren Lenkeinschlägen.

Nachteilig ist der größere Bauraum solcher Getriebe und ein nicht un­ beträchtlicher Mehraufwand gegenüber Zahnstangengetrieben einfacher Bauart, bei denen das mit der Zahnstange in Eingriff befindliche Ritzel unmittelbar angetrieben ist. Es ist zumeist nicht möglich, wahlweise ein solches einfaches Zahnstangengetriebe und ein Zahnstan­ gengetriebe mit Untersetzungstrieb beispielsweise in Kraftfahrzeugen gleicher Baureihe einzubauen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein besonders kompatibles und hinsicht­ lich des Bauraumes und Bauaufwandes günstiges Zahnstangengetriebe der gattungsgemäßen Art zu schaffen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist das Ritzel mit einer Innenverzahnung versehen, in die ein exzentrisch gelagertes Antriebsritzel eingreift. Die Innen­ verzahnung kann dabei unmittelbar in dem hohlen Zahnstangen-Ritzel vorgesehen oder ein mit diesem Ritzel drehfest verbundenes Innenzahn­ rad sein. So ergibt sich ein ineinander verschachtelter Untersetzungs­ trieb mit einem geringstmöglichen Bauraum bei geringem Bauaufwand. Der Untersetzungstrieb bewirkt keine Drehrichtungsumkehr. Die Lage des Antriebsritzels bzw. seiner Drehachse läßt sich kreisförmig be­ liebig um die Drehachse des mit der Zahnstange im Eingriff befind­ lichen Ritzels verschieben.

Hinsichtlich der zu übertragenden Drehmomente, eines spielfreien Zahneingriffes und eines kurz bauenden Untersetzungstriebes wird ge­ mäß Anspruch 2 vorgeschlagen, die Lagerung des Antriebsritzels in radialer Überdeckung mit dem Zahneingriff zwischen Antriebsritzel und Innenverzahnung auszuführen. Besonders vorteilhaft kann dabei der Zahneingriff zwischen Ritzel und Zahnstange und der Zahneingriff zwi­ schen der Innenverzahnung des Ritzels und dem Antriebsritzel im we­ sentlichen in einer axialen Flucht bzw. im gleichen Umfangsbereich liegen. Dies hat insbesondere den Vorteil, daß die Drehachse des An­ triebsritzels nahezu gleich oder gleich der Drehachse eines Antriebs­ ritzels liegen kann, welches unmittelbar mit der Zahnstange in Ein­ griff ist, wodurch sich für ein Zahnstangengetriebe einfacher Bauart und dem erfindungsgemäßen Zahnstangengetriebe mit Untersetzungstrieb die gleiche Position einer anzuschließenden Lenksäule ergibt.

Durch die Merkmale des Anspruches 4 kann in einfacher Weise eine variable Übersetzung des Zahnstangengetriebes verwirklicht werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 ein Zahnstangen-Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge, in einem Schnitt entlang den Drehachsen des Ritzels und des Antriebsritzels, und

Fig. 2 eine Ansicht X des Lenkgetriebes gemäß Fig. 1.

Ein Zahnstangen-Lenkgetriebe (10) für ein Kraftfahrzeug weist ein Ge­ häuse (12) auf, in dem eine Zahnstange (14) verschiebbar gelagert ist. Die Zahnstange (14) ist mit einem mit einer Außenverzahnung (16) versehenem Ritzel (18) in Eingriff. Das Ritzel (18) ist im Gehäuse (12) bzw. dessen korrespondierenden Lagerbohrungen (21, 23) über die beiden Wälzlager (20), (22) in einer quer zur Schieberichtung der Zahnstange (14) verlaufenden Drehachse (24) drehbar gelagert. Ein in dem Gehäuse (12) senkrecht zur Zahnstange (14) verschiebbares Druck­ stück (26), welches durch eine Druckfeder (28) vorgespannt ist, hält die Zahnstange (14) mit dem Ritzel (18) spielfrei in Eingriff.

Das Ritzel (18) ist tassenförmig hohl ausgebildet und weist an seiner geschlossenen Stirnseite einen Achszapfen (30) auf, der in dem Wälz­ lager (22) aufgenommen ist. Der hülsenförmige Abschnitt (32) des Ritzels (18) ist mit einer Innenverzahnung (34) versehen, in die mit einer korrespondierenden Außenverzahnung (36) ein Antriebsritzel (38) eingreift. Das Antriebsritzel (38) ist mittels zweier Wälzlager (40), (42) in einem Deckel (44) mit einer Drehachse (46) gelagert, welcher Deckel (44) mittels mehrerer Schrauben (48) mit dem Gehäuse (12) ver­ schraubt ist. An eine Kerbverzahnung (50) einer von dem Antriebs­ ritzel (38) abragenden Welle (52) kann die nicht dargestellte Lenk­ säule mit dem Lenkhandrad des Kraftfahrzeuges angeschlossen werden.

Der Deckel (44) ist mit einem ringförmigen Bund (45) versehen, der in einer korrespondierenden Aufnahmebohrung (43) des Gehäuses (12) ge­ führt ist. Dabei ist die Aufnahmebohrung (43) bzw. deren Mittelachse (41) um das Maß e (vgl. Fig. 2) gegenüber der Drehachse (24) des Ritzels (18) versetzt. Ferner sind die Schraubenlöcher (49) im Deckel (44) langlochförmig ausgebildet, so daß der Deckel (44) innerhalb dieser Langlöcher (49) gegenüber dem Gehäuse (12) verdrehbar ist. Der Versatz e ist dabei so, daß sich bei dessen Verdrehung im Uhrzeiger­ sinn das Antriebsritzel (18) an die Innenverzahnung (34) des Ritzels (18) im Zahneingriffsbereich annähert. Dadurch kann eventuell ferti­ gungstechnisch bedingtes Zahnflankenspiel beseitigt werden. Gegebenen­ falls kann auch eine elastische Lagerung der Welle (46) zum Aus­ gleich von im Betrieb auftretenden Zahnflankenspiel vorteilhaft sein, beispielsweise durch Kugellager (40, 42) mit Elastomer-Ummantelung der Außenringe.

Das Ritzel (18) weist gegenüber Zahnstangen-Lenkgetrieben einfacher Bauart einen so großen Umfang bzw. eine entsprechende Zähnezahl auf, daß der gesamte Lenkeinschlag (= Verschiebeweg der Zahnstange) mit ca. 1 Umdrehung des Ritzels (18) zu bewerkstelligen ist.

Die Innenverzahnung (34) weist unterschiedliche Module (m) auf, wie in der Fig. 2 übertrieben dargestellt. Das Übersetzungsverhältnis ist dabei so ausgelegt, daß in der Mittenstellung (entspricht Geradeaus­ fahrt des Kraftfahrzeuges) ein Gesamt-Lenkübersetzungsverhältnis von 18 und bei vollem Lenkeinschlag (ca. 180° versetzt zur Mittenstellung bzw. diametral gegenüber der gezeichneten Eingriffsstellung der In­ nenverzahnung 34) ein Übersetzungsverhältnis von 28 vorliegt. Dies bedeutet, daß die Module (m) in der Mittenstellung kleiner und dann zunehmend größer bis zum größten Modul (m) diametral gegenüber ausge­ bildet sind. Eine derartige Verzahnung an einer Zahnstange ist bei­ spielsweise in der DE-OS 33 44 462 beschrieben.

Soll das Gesamtübersetzungsverhältnis des Lenkgetriebes noch varia­ bler ausgelegt werden, so kann auch an der Zahnstange (14) und am Ritzel (18) eine Verzahnung mit unterschiedlichem Modul bzw. Ein­ griffswinkel vorgesehen sein.

Wie aus der Zeichnung ohne weiteres ersichtlich ist, liegen die In­ nenverzahnung (34) des Ritzels (18) und daß am Außenumfang des Ritzels (18) angeordnete Wälzlager (22) in der gleichen radialen Ebene. Fer­ ner liegen die Zahneingriffe zwischen dem Ritzel (18) bzw. dessen Außenverzahnung (16) und der Zahnstange (14) und zwischen der Innen­ verzahnung (34) und dem Antriebsritzel (38) in einer axialen Flucht, so daß die Drehachse (46) des Antriebsritzels (38) nahe oder gleich einer Drehachse liegt, wie sie sich ergeben würde, wenn das Antriebs­ ritzel (36) unmittelbar die Zahnstange (14) antreiben würde.

Soweit nicht beschrieben ist das Zahnstangen-Lenkgetriebe (10) her­ kömmlicher, bekannter Bauart. Es sei noch erwähnt, daß die axiale Fixierung des Ritzels (18) mittels einer auf den Achszapfen (30) auf­ geschraubten Schraubenmutter (54) und einer Schraubtasse (56) er­ folgt. Die Welle (52) ist in dem Deckel (44) mittels eines Dichtrin­ ges (58) gegen Schmiermittelverlust abgedichtet. Das Druckstück (26) bzw. die Druckfeder (28) stützen sich an einem Abschlußdeckel (60) ab, der mittels Schrauben (62), (64) an dem Gehäuse (12) festgelegt ist und der mittig eine Einstellschraube (66) aufweist.

Claims (4)

1. Zahnstangengetriebe, insbesondere Zahnstangen-Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit einer in einem Gehäuse verschiebbar gelager­ ten Zahnstange, die mit einem außenverzahnten, im Gehäuse dreh­ bar gelagerten Ritzel in Eingriff ist, sowie mit einem dem Ritzel vorgeschalteten Untersetzungstrieb, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Untersetzungstrieb durch eine Innenverzahnung (34) des Ritzels (18) und ein exzentrisch zum Ritzel (18) gelagertes, in die Innenverzahnung eingreifendes Antriebsritzel (38) gebildet ist.

2. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ritzel (18) im Bereich des Zahneingriffes zwischen seiner Innenverzahnung (34) und dem An­ triebsritzel (38) im Gehäuse (12) gelagert ist.

3. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zahneingriff zwischen Ritzel (18) und Zahnstange (14) und der Zahneingriff zwischen der Innen­ verzahnung (34) des Ritzels (18) und dem Antriebsritzel (38) im wesentlichen in einer axialen Flucht liegen.

4. Zahnstangengetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenverzahnung (16) des Ritzels (18) eine Zähnezahl aufweist, die eine Verschiebung der Zahnstange (14) über deren gesamten Ver­ schiebeweg ergibt und daß die Innenverzahnung (34) zur Erzielung eines variablen Übersetzungsverhältnisses unterschiedliche Zahn­ module m besitzt.