DE3637107A1 - Vorrichtung an einem zahnstangen-lenkgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an einem Zahnstangen­ getriebe, insbesondere an einem Zahnstangen-Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein gattungsgemäßes Zahnstangen-Lenkgetriebe ist der US-PS 30 86 607 entnehmbar. Um einen spielfreien Zahneingriff zwischen Zahnstange und Antriebsritzel sicherzustellen und um Klapper­ und Vibrationsgeräusche zu vermeiden, ist das Druckstück neben der üblichen Vorspannung mittels einer Feder zusätzlich hydrau­ lisch beaufschlagt. Das Hydraulikmedium wird vom Lenkventil des als Servolenkung ausgebildeten Zahnstangen-Lenkgetriebes abge­ leitet. Dementsprechend werden relativ hohe Drücke aufgewandt, wobei zur einwandfreien Rückstellung der Lenkung aus der einge­ schlagenen Position in die Geradeausfahrt-Stellung die hydrauli­ sche Anpressung des Druckstückes unterbunden ist. Da die Anre­ gungen zum Klappern oder zu Vibrationsgeräuschen zwischen dem Antriebsritzel und der Zahnstange von den Rädern des Kraftfahrzeu­ ges und der Fahrbahnbeschaffenheit ausgehen, können mit der be­ kannten Vorrichtung Klapper- und Vibrationsgeräusche nicht oder nur teilweise unterbunden werden, eben weil bei den relevanten Betriebszuständen das Druckstück hydraulisch entlastet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von dem gattungsgemäßen Zahnstangengetriebe eine Vorrichtung zu schaffen, die einfacher ist und die Klapper- und Vibrationsgeräusche vollständig eli­ miniert.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patent­ anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind den Patentansprüchen 2 bis 6 entnehmbar.

Erfindungsgemäß korrespondiert der dem Druckstück benachbarte Druckraum mit einem Rückschlagventil, welches Hydraulikmedium nur zuströmen, nicht jedoch abströmen läßt. Das Hydraulikmedium kann somit nur unter geringem Überdruck stehen, so daß ein ein­ wandfreier Lenkungsrücklauf aus der eingeschlagenen Position in die Geradeausfahrt-Position gewährleistet bleibt und trotz­ dem aufgrund der Inkompressibilität des Hydraulikmediums eine absolute Spielfreiheit im Zahneingriff sichergestellt und Klap­ per- und Vibrationsgeräusche unterbunden sind.

Zu Ausgleich von Toleranzen, Temperaturunterschieden, etc. kann es gemäß Anspruch 2 zweckmäßig sein, parallel zu dem Rückschlag­ ventil eine Drossel oder eine gezielte Leckage des Druckraumes vorzusehen. Über die Drossel kann in extrem geringen Mengen Hy­ draulikmedium zurückströmen, wodurch ein gleichmäßiger Überdruck im Druckraum gewährleistet ist.

Besonders vorteilhaft kann gemäß Anspruch 3 im Bereich des Druck­ stückes ein Druckraum und ein Vorratsraum vorgesehen sein. Der Vorratsraum kann ebenfalls dämpfend wirken und stellt eine schnel­ le, blasenfreie Nachfuhr von Hydraulikmedium in den Druckraum sicher. In an sich bekannter Weise kann gemäß Anspruch 4 zusätz­ lich eine Feder angeordnet sein, welche einen Grunddruck des Druckstückes auf die Zahnstange ausübt.

Besonders vorteilhaft und bevorzugt kann gemäß den Merkmalen des Anspruches 5 die Vorrichtung als ein geschlossenes System ausgebildet sein, welches ohne externe Versorgung mit Hydrau­ likmedium funktioniert. Dies ergibt ein im Aufbau einfaches, wartungsfreies System, welches ohne jegliche Leitungsanschlüsse einbaubar ist und die Gefahr von Lufteinträgen durch externe Versorgungsquellen mit Hydraulikmedium absolut ausschließt. Der Volumenausgleich im Vorratsraum kann durch ein nachgiebiges Mem­ branteil oder bevorzugt gemäß Anspruch 6 durch einen Nachstell­ kolben erfolgen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeich­ nung zeigt in
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Fig. 1 ein Zahnstangen-Lenkgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 die Vorrichtung in einem Schnitt gemäß Linie II-II der Fig. 1 mit einem Druckstück mit einem geschlos­ senen, hydraulischen System;

Fig. 3 ein weiteres Druckstück in der gleichen Schnittan­ sicht wie Fig. 2, jedoch durch eine externe Druck­ quelle hydraulisch beaufschlagt.

Die Fig. 1 zeigt ein Zahnstangen-Lenkgetriebe (10) für ein Kraft­ fahrzeug, mit einem Gehäuse (12), einer verschiebbar in dem Ge­ häuse geführten Zahnstange (14) und einem mit der Zahnstange (14) in Eingriff befindlichen Antriebsritzel (16). Das Antriebs­ ritzel (16) ist mit einer Lenksäule (18) mit einem Lenkhandrad (20) verbunden. An die Zahnstange (14) sind zu beiden Seiten über entsprechende Gelenke Spurstangen (22, 24) angeschlossen, die über Lenkhebel (26, 28) die Räder (30, 32) des Kraftfahr­ zeuges betätigen.

Im Gehäuse (12) des Lenkgetriebes (10) ist senkrecht zur Ver­ schiebeachse der Zahnstange (14) ein Druckstück (34) (vgl. Fig. 2) in einer Bohrung (36) verschiebbar geführt. Das Druckstück (34) setzt sich aus einem Zylinderteil (38) und einem Kolben­ teil (40) zusammen. Das Zylinderteil (38) weist eine Trennwand (42) mit einer Durchström-Öffnung (44) auf. Die Öffnung (44) ist Bestandteil eines Rückschlagventiles (46), welches durch einen an der Trennwand (42) festgelegten Käfig (48), eine Schrau­ bendruckfeder (50) und eine Kugel (51) gebildet ist. Ferner ist in der Trennwand (42) eine Drosselbohrung (52) geringen Quer­ schnittes vorgesehen.

Die Zahnstange (14) ist an ihrem der Verzahnung (54) abgewandten Umfangsabschnitt satteldachförmig abgeschrägt und wird mit einer korrespondierenden Gleitführung (56) an dem Kolbenteil (40) ge­ führt und spielfrei gegen das im Gehäuse (12) über nur teilwei­ se dargestellte Lager (58) gelagerte Antriebsritzel (16) gespannt. Dazu ist der in dem Zylinderteil (38) verschiebbar geführte Kol­ benteil (40) des Druckstückes (34) von einer Schraubendruckfeder (60) beaufschlagt, welche Feder sich andererseits an der Trenn­ wand (42) abstützt. Innerhalb des Kolbenteiles (40) und des kor­ respondierenden Zylinderteiles (38) ist ein Druckraum (62) ge­ bildet, welcher mittels eines Dichtringes (64) an der Gleitfüh­ rung zwischen Kolbenteil (40) und Zylinderteil (38) druckdicht abgeschlossen ist. Auf der gegenüberliegenden Seite der Trennwand (42) ist ein Vorratsraum (66) gebildet, welcher mittels eines verschiebbar in dem Zylinderteil (38) geführten Nachstellkolbens (68) abgeschlossen ist. Auch die Umfangswand des Nachstellkolbens (68) weist eine Ringdichtung (70) zum dichten Verschließen des Vorratsraumes (66) auf. Eine Schraubendruckfeder (72) wirkt ei­ nerseits auf den Nachstellkolben (68) und stützt sich anderer­ seits an einer mit dem Gehäuse (12) verschraubten Abdeckplatte (74) ab.

Das Druckstück (34) bildet ein in sich geschlossenes, hydrau­ lisches System, wobei beispielsweise in einem Hydraulikbad wäh­ rend der Montage der Druckraum (62) und der Vorratsraum (66) blasenfrei mit Hydraulikmedium gefüllt werden. Nach dem Einbau in das Gehäuse (12) stützt sich das Zylinderteil (38) des Druck­ stückes (34) an der Abdeckplatte (74) ab, während die Schrauben­ druckfeder (60) das Kolbenteil (40) gegen die Zahnstange (14) spannt. Der Druckraum (62) ist dabei vollständig mit Hydraulik­ medium gefüllt und durch das Rückschlagventil (46) gegenüber dem Vorratsraum (66) verschlossen. Werden nunmehr von den Rädern des Kraftfahrzeuges Störmomente auf die Zahnstange (14) und das Antriebsritzel (16) ausgeübt, so wird aufgrund des hydraulischen Polsters ein Abheben der Zahnstange (14) von der Verzahnung des Antriebsritzels (16) und damit verbunden Klapper- und Vibrations­ geräusche vermieden. Sofern durch Verschleiß oder sonstige Ein­ flüsse das Kolbenteil (40) relativ zum Zylinderteil (38) nachge­ führt wird, wird automatisch über die Öffnung (44) in der Trenn­ wand (42) Hydraulikmedium aus dem Vorratsraum (66) nachgeführt. Andererseits kann bei Temperaturänderungen oder durch toleranz­ bedingte Lageveränderungen zwischen dem Kolbenteil (40) und dem Zylinderteil (38) ein unzulässiger Überdruck im Druckraum (62) durch Überströmen von Hydraulikmedium über die Drosselbohrung (52) vermieden werden. Dadurch ist eine durch zu starken Anpress­ druck des Druckstückes (34) bedingte Schwergängigkeit des Lenk­ getriebes (10) ausgeschlossen.

Die Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung mit einem pilzförmigen, ein­ teiligen Druckstück (80), welches in einer stufenförmigen Boh­ rung (82) des Gehäuses (12′) eines Zahnstangen-Lenkgetriebes angeordnet ist. Das Druckstück (80) weist an seinem im Durch­ messer größeren Abschnitt eine Ringdichtung (84) und an seinem im Durchmesser kleineren Abschnitt eine Ringdichtung (86) auf. Die Stufenbohrung (82) ist durch die Abdeckplatte (88) unter Zwischenschaltung einer Ringdichtung (90) druckdicht verschlos­ sen. Durch die beiden Ringdichtungen (84, 86) am Druckstück (80) sind zwei Druckräume gebildet, von denen der eine Druckraum (92) zwischen der Abdeckplatte (88) und der Ringdichtung (84) und der zweite Druckraum (94) zwischen der Ringdichtung (84) und der Ringdichtung (86) liegt. Die beiden Druckräume (92, 94) sind über Leitungen (96, 98) an eine externe Druckquelle (100) ange­ schlossen. Die Druckquelle (100) kann eine im Kraftfahrzeug vor­ handene Druckquelle, beispielsweise eine Zentralhydraulik oder eine Pumpe für die Versorgung einer Servolenkung oder einer Ni­ veauregelung für den Aufbau des Kraftfahrzeuges sein. Es kann jedoch auch eine separate Pumpe (100) verwendet sein.

In die die Leitungen (96, 98) speisende Zuführleitung (102) ist in paralleler Anordnung eine Drossel (104) und ein Rückschlag­ ventil (106) eingeschaltet.

Die Versorgung mit Hydraulikmedium ist derart, daß bei einem Starten des Kraftfahrzeuges ständig Hydraulikmedium unter Über­ druck den Druckräumen (92, 94) zugeführt wird. Ggf. kann es auch zweckmäßig sein, in die Leitung (102) einen Druckspeicher einzu­ schalten. Durch die unterschiedlich wirksamen Angriffsflächen für das Hydraulikmedium am Druckstück (80) ergibt sich eine in Richtung der Zahnstange (14′) wirkende Kraftkomponente, die das Druckstück (80) gegen die Zahnstange (14′) drückt. Durch geeig­ nete Dimensionierung der Durchmesser des Druckstückes (80) in Anpassung an den durch die Pumpe (100) gelieferten Überdruck kann eine definierte Vorspannkraft erzeugt werden. Durch die beiden Druckräume (92, 94) wird dabei eine verbesserte, hydraulische Dämpfung am Druckstück (80) verwirklicht. Die Funktion hinsicht­ lich der Drossel (104) und des Rückschlagventiles (106) ist im übrigen wie in der Fig. 2 beschrieben.

Claims (6)

1. Vorrichtung an einem Zahnstangengetriebe, insbesondere an einem Zahnstangen-Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit einem die Zahnstange mit dem Antriebsritzel in Eingriff haltenden Druckstück, welches im Gehäuse des Zahnstangengetriebes ver­ schiebbar geführt ist, sowie mit einem von dem Druckstück begrenzten Druckraum, in den ein Hydraulikmedium zuführbar und das Druckstück gegen die Zahnstange spannbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (62; 92, 94) mit einem Rück­ schlagventil (46; 106) korrespondiert, welches Hydraulikme­ dium zuströmen, jedoch nicht abströmen läßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine parallel zum Rückschlagventil angeordnete Drossel (52; 104) oder durch eine gezielte Leckage des Druckraumes defi­ niert Hydraulikmedium aus dem Druckraum abströmen kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (34) zumindest zweiteilig ausgebildet und teleskopisch ineinander verschiebbar gestaltet ist, daß zwi­ schen dem Kolbenteil (40) und dem Zylinderteil (38) des Druck­ stückes (34) der Druckraum (62) und im Zylinderteil (34) durch eine Trennwand (42) vom Druckraum (62) getrennt ein Vorrats­ raum (66) gebildet sind, wobei in der Trennwand (42) eine von dem Rückschlagventil (46) beherrschte Öffnung (44) vorge­ sehen ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß zumindest im Druckraum (62) eine Feder (60) angeord­ net ist, welche das Kolben- und Zylinderteil des Druckstückes (34) auseinanderspannt.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Druckraum (62) und der Vorratsraum (66) ein in sich geschlossenes System ohne externe Hydraulik-Druckquelle bilden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsraum (66) durch einen Nachstellkolben (68) verschlos­ sen ist, wobei der Nachstellkolben von einer am Gehäuse (Ab­ deckplatte 74) des Zahnstangengetriebes abgestützten Feder (72) im Sinne einer Volumenverringerung des Vorratsraumes (66) beaufschlagt ist.