DE3633336A1

DE3633336A1 - Zahnstangenlenkung, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3633336A1
Application number: DE19863633336
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Ing Grad Beer; Eugen Ing Grad Monetha
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1986-10-01
Filing date: 1986-10-01
Publication date: 1988-04-14
Also published as: US4827788A; DE3633336C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnstangenlenkung, insbe sondere für Kraftfahrzeuge, mit einer in einem dichtenden Ge häuse axial verschiebbar angeordneten Zahnstange und mit einem durch das Lenkrad antreibbaren Zahnritzel, welches in einem Lenkgetriebegehäuse drehbar angeordnet ist, das auch zur Füh rung der Zahnstange an ihrem jeweils mit dem Zahnritzel koope rierenden Bereich dient.

Bei bekannten Zahnstangenlenkungen der vorbezeichneten Art dient das Lenkgetriebegehäuse nicht nur zur Lagerung des von der Lenkwelle betätigten Zahnritzels, sondern darüber hinaus auch noch zur Lagerung, Führung und fahrzeugseitigen Abstützung der Zahnstange. Aufgrund der konstruktiv und funktionsbedingt ver gleichsweise großen Axialerstreckung der Zahnstange ergibt sich ein entsprechend großes und schweres Lenkgetriebegehäuse. Hierzu trägt insbesondere der zur Führung der Zahnstange dienende Teil des Lenkgetriebegehäuses (auch als "Zahnstangenrohr" bezeichnet) bei, der das Lenkgetriebegehäuse insgesamt somit als "lang" er scheinen läßt. Das gesamte Lenkgetriebegehäuse ist mit dem Fahr zeugkörper (z.B. dem Achsträger des Fahrzeuges) verschraubt.

Zu diesem bekannten Stand der Technik werden beispielsweise die DE-PS 23 36 572, die DE-OS 29 34 922, das DE-GM 82 03 943 und die DE-AS 12 15 011 genannt. Hinsichtlich der Befestigung eines Lenkgetriebegehäuses am Fahrzeugkörper ist auch noch DE-AS 27 48 092 zu erwähnen. Die bekannten "langen" Lenkgetriebegehäuse weisen nicht nur ein hohes Gewicht auf, sondern bedürfen vornehmlich einer vielfältigen zeitraubenden und kostspieligen Bearbeitung und sind darüber hinaus nicht einfach zu montieren.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demgemäß darin, für eine Gewichtsreduzierung, Bearbeitungsverringerung und einfachere Montierbarkeit zu sorgen. Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Zahnstangenlenkung der eingangs bezeichneten Gattung dadurch, daß die Zahnstange an ihrem vom Zahnritzel ab gewandten Ende durch ein mit der Karosserie oder einem karosserie festen Teil verbundenes zusätzliches Lager geführt ist und daß als dichtendes Gehäuse ein sich zwischen dem in Achsrichtung der Zahnstange verkürzt ausgebildeten Lenkgetriebegehäuse und dem zusätzlichen Lager erstreckender Balg dient.

Die Grundidee der Erfindung ist also in der Nutzung anderer Komponenten des Fahrzeuges (Achskörper, Fahrschemel, Stirnwand etc.) zur Führung der Zahnstange zu sehen, wodurch das bisherige "Zahnstangenrohr" als Teil des Lenkgetriebegehäuses entbehrlich wird. Dadurch ergibt sich vorteilhafterweise ein extrem kurzes Lenkgetriebegehäuse, welches dementsprechend ein geringes Ge wicht besitzt, einfach zu bearbeiten ist und somit nur geringe Kosten verursacht.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß sie konstruktiv der modernen Modulbauweise (Gesamtmontage des Fahrzeuges aus vormontierten Baueinheiten) entgegenkommt, d.h. den Einbau der Zahnstangenlenkung als vormontierte Bauein heit ermöglicht. In vorteilhafter Ausgestaltung des Grundge dankens der Erfindung wird diesbezüglich vorgeschlagen, daß das verkürzte Lenkgetriebe und das zusätzliche Lager auf einem ge meinsamem, mit dem Fahrzeugkörper verbindbaren Komponenten träger als Baueinheit (sog. Modul) vormontiert sind. Hierdurch ist es leichter als bisher möglich, die bei Fahrzeuglenkungen bekanntermaßen kleinen Einbautoleranzen zu realisieren.

Im vorerwähnten Sinne vorteilhaft läßt sich die Erfindung des weiteren dadurch ausbilden, daß das verkürzte Lenkgetriebe gehäuse zwecks Befestigung am Fahrzeugkörper mittels Schrauben ein Rundloch und ein etwa diagonal zum Rundloch versetztes Langloch aufweist. Das Langloch kompensiert die Toleranzen des Lochabstandes, gewährleistet aber immer eine optimale Lagetoleranz des Lenkgetriebes zur "Führungskomponente" (Achs körper, Stirnwand etc.).

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das zusätzliche Lager aus einer die Zahnstange unmittelbar um schließenden Führungsbuchse, einem die Führungsbuchse um schließenden Lagerring und einem den Lagerring rohrschellen artig übergreifenden Haltebügel, wobei der Haltebügel zur Fixierung des zusätzlichen Lagers an der Karosserie oder einem karosseriefesten Teil dient. Das zusätzliche Lager kann zu gleich zur einseitigen Fixierung des Balges dienen, wobei der Balg vorzugsweise zwischen Führungsbuchse und Lagerring einge klemmt ist. Die Hauptfunktion des erfindungsgemäßen Balges, der z.B. als Faltenbalg ausgebildet sein kann, besteht darin, den Zwischenraum zwischen dem verkürzt ausgebildeten Lenkge triebegehäuse und der zusätzlichen Lagerstelle zum Zwecke der Schmutzabweisung dichtend zu überbrücken.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Ausgestaltungen der Er findung können den Unteransprüchen entnommen werden.

In der Zeichnung und der nachstehenden Beschreibung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen veranschaulicht bzw. näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung einer Zahnstangenlenkung für Kraftfahrzeuge, in perspektivischer Ansicht schräg von vorn gesehen,

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 etwas abgewandelte Ausführungs form einer Zahnstangenlenkung, teilweise in Drauf sicht, teilweise im horizontalen Längsschnitt, und

Fig. 3 eine schematische Querschnittsdarstellung (Schnitt III-III in Fig. 1) eines zusätzlichen Lagers zur Führung der Zahnstange.

Bei der in Fig. 1 insgesamt dargestellten Zahnstangenlenkung eines Kraftfahrzeuges bezeichnet 10 eine axial hin- und herbe wegbare Zahnstange. Die Zahnstange 10 weist jedoch nur an einem Ende - bis etwa zur Mitte reichend - eine Schrägverzahnung 11 auf, wohingegen der restliche Zahnstangenbereich (mit 12 be ziffert) glatt ausgebildet ist. Wie weiterhin aus Fig. 1 hervor geht, steht die Verzahnung 11 der Zahnstange 10 mit einem Zahn ritzel 13 in Wirkverbindung, welches in einem Lenkgetriebe gehäuse 14 gelagert und - über ein stoßdämpfendes elastisches Kupplungsglied 15 - von einer nicht dargestellten Lenkwelle betätigbar ist. Die Lenkwelle ist im montierten Zustand der Lenkung durch einen Anschluß 16 mit dem elastischen Kupplungs glied 15 und damit mit dem Zahnritzel 13 verbunden. Die Lenk welle und damit das Zahnritzel 13 wird in üblicher und daher nicht näher gezeigter Weise durch das vom Fahrer auf das Lenk rad aufgebrachte Drehmoment (Lenkmoment) in Drehung versetzt. Wie Fig. 1 weiterhin erkennen läßt, wird der nötige Anpreßdruck zwischen Verzahnung 11 der Zahnstange 10 und Zahnritzel 13 durch ein Druckstück 17 bewerkstelligt, welches auf die von der Verzahnung 11 abgewandte rückseitige Fläche der Zahnstange 10 einwirkt. Das Druckstück 17 selbst ist an seiner Rückseite von einer Druckfeder 18 beaufschlagt, die sich mit ihrem hinteren Ende an einer in das Lenkgetriebegehäuse 14 eingeschraubten und verstellbaren Gewindebuchse 19 abstützt.

Aus Fig. 1 ist des weiteren die Spurstange der Lenkung ersicht lich. Sie ist als sogenannte geteilte Spurstange ausgebildet und besteht demgemäß aus zwei Teilen 20 und 21. Die beiden Teil-Spurstangen 20, 21 besitzen an ihren einander zugewandten Enden je ein Kugelgelenk 22 bzw. 23 mit Gewindehülse 24 bzw. 25. Die Zahnstange 10 weist an ihren beiden Enden jeweils einen ent sprechenden Gewindezapfen 26 bzw. 27 auf, der im montierten Zustand der Lenkung mit dem zugeordneten Kugelgelenk 22 bzw. 23 der betreffenden Teil-Spurstange 20 bzw. 21 verschraubt ist.

Zur außenseitigen Abdichtung der beiden Teil-Spurstangen 20, 21 wie auch der Zahnstangenenden (vgl. Fig. 2) dienen Faltenbälge 28, 29.

Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, ist auch die Zahnstange 10 von einem Balg dichtend umschlossen, der mit 30 bezeichnet ist. Der Balg 30 kann - ebenso wie die Faltenbälge 28, 29 - aus Elastomer oder Kunststoff gefertigt sein. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der Balg 30 einstückig mit dem Faltenbalg 28 ausge führt. Er kann darüber hinaus - abweichend von den in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen - auch selbst als Falten balg ausgebildet sein.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Aus führungsform nach Fig. 1 im übrigen durch die Ausgestaltung des Lenkgetriebegehäuses. Dieses ist in Fig. 2 mit 14 a bezeichnet. Es besitzt zur Befestigung am Fahrzeugkörper bzw. an einem mit dem Fahrzeugkörper verbundenen oder verbindbaren Teil (z.B. Achskörper, Fahrschemel, Stirnwand und dergleichen) zwei diagonal zueinander versetzte Schraubendurchgangslöcher 31, 32, von denen das eine - 31 - als Rundloch und das andere - 32 - als Langloch ausgebildet ist. Das Langloch 32 kompensiert die Toleranzen des Abstandes zwischen den beiden Löchern 31, 32, gewährleistet aber immer eine optimale Lagetoleranz des Lenkgetriebegehäuses 14 a zu dem (nicht dargestellten) fahrzeugfesten Teil (Achs körper, Stirnwand etc.), an dem das Lenkgetriebegehäuse 14 a befestigt ist.

Wie die vorstehenden Ausführungen sowie Fig. 1 und 2 des weiteren erkennen lassen, ist die Zahnstange 10 an ihrem lenkgetriebe seitigen Bereich durch das Lenkgetriebegehäuse 14 bzw. 14 a ge halten und geführt. Zur Führung und Halterung der Zahnstange 10 an ihrem vom Lenkgetriebe abgewandten Ende dagegen ist ein zu sätzliches Lager vorgesehen, welches insgesamt mit 33 bezeichnet ist. Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, besteht das zu sätzliche Lager 33 aus einer die Zahnstange 10 unmittelbar um schließenden Führungsbuchse 34, einem die Führungsbuchse 34 um schließenden Lagerring 35 und einem den Lagerring 35 rohrschellen artig übergreifenden Haltebügel. Die Führungsbuchse 34 kann aus Sintermetall oder aus Kunststoff oder aus einem anderen geeigneten, technisch gleichwertigen Material bestehen. Dagegen sollte als Werkstoff für den Lagerring 35 ein Elastomer mit vergleichsweise hoher Shore-Härte verwendet werden. Der Halte bügel 36 dient dazu, das zusätzliche Lager 33 mittels Schrauben 37 (vgl. Fig. 1) am Fahrzeugkörper bzw. an einem mit diesem fest verbundenen Teil, z.B. dem in Fig. 3 schematisch ange deuteten und mit 38 bezifferten Achskörper, zu befestigen. Das zusätzliche Lager 33 kann aber alternativ auch an anderen (nicht gezeigten) fahrzeugfesten Teilen, wie z.B. dem Fahr schemel oder der Karosserie-Stirnwand befestigt werden.

Wie weiterhin aus Fig. 2 ersichtlich ist, dient das zusätzliche Lager 33 zugleich zur einseitigen Fixierung des Balges 30, wo bei der Balg 30 zwischen Führungsbuchse 34 und Lagerring 35 eingeklemmt ist. An seinem lenkgetriebeseitigen Ende ist der Balg 30 - bei 39 - am Lenkgetriebegehäuse 14 a befestigt.

Aus Fig. 2 ist weiterhin zu entnehmen, daß auf der Zahnstange 10 ein Lenkanschlag 40 angeordnet ist, der zur Begrenzung des Zahn stangenweges in einer Richtung dient. In der anderen Richtung übernimmt das Lenkgetriebegehäuse 14 a diese Funktion.

Claims

1. Zahnstangenlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer in einem dichtenden Gehäuse axial verschiebbar ange ordneten Zahnstange und mit einem durch das Lenkrad an treibbaren Zahnritzel, welches in einem Lenkgetriebegehäuse drehbar angeordnet ist, das auch zur Führung der Zahnstange an ihrem jeweils mit dem Zahnritzel kooperierenden Bereich dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (10) an ihrem vom Zahnritzel (13, 13 a) abgewandten Ende durch ein mit der Karosserie oder einem karosseriefesten Teil (38) ver bundenes zusätzliches Lager (33) geführt ist und daß als dichtendes Gehäuse ein sich zwischen dem in Achsrichtung der Zahnstange (10) verkürzt ausgebildeten Lenkgetriebe gehäuse (14, 14 a) und dem zusätzlichen Lager (33) er streckender Balg (30) dient.

2. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Lager (33) aus einer die Zahnstange (10) unmittelbar umschließenden Füh rungsbuchse (34), einem die Führungsbuchse (34) umschließen den Lagerring (35) und einem den Lagerring (35) rohrschel lenartig übergreifenden Haltebügel (36) besteht, wobei der Haltebügel (36) zur Fixierung des zusätzlichen Lagers (33) an der Karosserie oder einem karosseriefesten Teil (38) dient.

3. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Lager (33) zu gleich zur einseitigen Fixierung des Balges (30) dient, wo bei der Balg (30) vorzugsweise zwischen Führungsbuchse (34) und Lagerring (35) eingeklemmt ist.

4. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (30) einstückig mit einem Faltenbalg (28) ausgebildet ist, der das vom Lenk getriebegehäuse (14, 14 a) abgewandte Ende der Zahnstange (10) und die sich daran anschließende Teil-Spurstange (20) abdichtet.

5. Zahnstangenlenkung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (30) an seinem lenk getriebeseitigem Ende am Lenkgetriebegehäuse (14, 14 a) befestigt ist.

6. Zahnstangenlenkung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (30) aus einem Elastomer oder Kunststoff besteht und als Faltenbalg ausgebildet ist.

7. Zahnstangenlenkung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbuchse (34) des zu sätzlichen Lagers (33) aus Sintermetall oder Kunststoff besteht.

8. Zahnstangenlenkung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring (35) des zusätz lichen Lagers (33) aus einem Elastomer mit vergleichsweise hoher Shore-Härte besteht.

9. Zahnstangenlenkung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Lager (33) mittels des Haltebügels (36) am Achskörper des Fahrzeuges befestigt ist.

10. Zahnstangenlenkung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Lager (33) mittels des Haltebügels (36) am Fahrschemel des Fahrzeuges befestigt ist.

11. Zahnstangenlenkung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Lager (33) mittels des Haltebügels (36) an der Stirnwand des Fahrzeuges befestigt ist.

12. Zahnstangenlenkung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das verkürzte Lenkgetriebe gehäuse (14 a) zwecks Befestigung am Fahrzeugkörper mittels Schrauben ein Rundloch (31) und ein etwa diagonal zum Rund loch versetztes Langloch (32) aufweist.

13. Zahnstangenlenkung nach einem oder mehreren der vor stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das verkürzte Lenkgetriebe (14, 14 a) und das zusätzliche Lager (33) auf einem gemeinsamen, mit dem Fahrzeugkörper verbindbaren Kompo nententräger als Baueinheit (sog. Modul) vormontiert sind.