DE3714069A1 - Elastisches spurstangengelenk - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein elastisches Spurstangengelenk insbesondere für die Verbindung von Zahnstange und Spurstange des Lenkgestänges eines Kraftfahrzeuges, mit einem etwa zylindrischen Lagerkörper aus einem Elastomer, der an einer Anschlußplatte beidseitig anliegt, wobei Lagerkörper und An­ schlußplatte von einem Gewindebolzen durchsetzt und axial mittels an den Stirnseiten des Lagerkörpers anliegender Spann­ elemente verspannt sind.

Bislang ist es üblich, für die Verbindung von Zahnstange und Spurstange Kugelgelenke vorzusehen. Kugelgelenke sind jedoch in der Herstellung relativ aufwendig und deshalb teuer.

Darüber hinaus vermögen Kugelgelenke in der Regel nicht Lenk­ schwingungen in dem erwünschten Umfang zu dämpfen. Um diese zu unterdrücken, werden deshalb häufig zusätzliche Lenkungs­ dämpfer vorgesehen.

Aus der DE-PS 29 35 096 ist ein Schwingungsdämpfer bekannt, der zwei zylindrische Gummikörper aufweist, zwischen denen ein Anschlußbeschlag angeordnet ist, wobei Gummikörper und Anschlußbeschlag von einer Zugstrebe durchsetzt und zwischen zwei stirnseitig anliegenden Scheiben verspannt sind. Der An­ schlußbeschlag ist jedoch unmittelbar an der Zugstrebe bzw. einer zwischen Zugstrebe und Gummikörpern angeordneten Buchse geführt, so daß ein Kippen des Anschlußbeschlages um die Zugstrebe herum praktisch unmöglich ist. Darüber hinaus werden quer zur Zugstrebe gerichtete Kräfte praktisch ungedämpft zwischen Anschlußbeschlag und Zugstrebe übertragen. Demzufolge ist der vorbekannte Schwingungsdämper nur zur Dämpfung in Richtung der Zugstrebe wirkender Kräfte geeignet, die durch Kompression der Gummikörper abgefangen werden. Schließlich ist der vorbekannte Schwingungsdämpfer aufgrund seiner Baugröße auch für den Einsatz als Spurstangengelenk ungeeignet.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, ein verbessertes elastisches Spurstangengelenk zu schafffen, das insbesondere Zug-, Druck- und Kippkräfte elastisch zu dämpfen vermag, mit verhältnismäßig geringem Aufwand herstellbar ist und ein relativ kleines Bauvolumen und Gewicht aufweist.

Zur technischen Lösung dieser Aufgabe wird vorge­ schlagen, daß der Lagerkörper an seinem Umfang eine umlaufende Nut aufweist, in die die Anschlußplatte mit dem Rand einer Bohrung eingreift und daß die Anschlußplatte mittels zweier Laschen einteilig mit einem Gelenkzapfen verbunden ist, der sich in seiner Mittellage auf der Längsachse des Gewinde­ bolzens befindet, wobei der Gewindebolzen zwischen den Laschen angeordnet ist und die Laschen so von Gewindebolzen, Lager­ körper und einem stirnseitig anliegenden Spannelement beab­ standet sind, daß der Gelenkzapfen zur Längsachse des Gewinde­ bolzens kippbar ist.

Bei einem erfindungsgemäßen elastischen Spurstangengelenk bildet der Gewindebolzen einen ersten und der Gelenkzapfen einen zweiten Gelenkpartner, die relativ zueinander beweglich sind. Zur gedämpften Kraftübertragung verläuft der Kraftfluß zwischen Gelenkzapfen und Gewindebolzen über den Lagerkörper aus einem Elastomer.

Das - ähnlich einer Spannschloßmutter ausgebildete - Ende des Gelenkzapfens ist mit seiner Anschlußplatte in der Nut des Lagerkörpers verspannt. Die zum Aufbringen der Spannkraft vor­ gesehenen Spannelemente können auf den Gewindebolzen aufgeschobene Scheiben und/oder Muttern und/oder ein Schraubenkopf und/oder eine auf dem Gewindezapfen ausgebildete Stufe sein. Die Vorspannung des Lagerkörpers kann so einge­ stellt werden, daß die Anschlußplatte spielfrei in der Nut gehalten ist und der Lagerkörper die gewünschte Dämpfung aufweist.

Da sich zwischen Anschlußplatte und Gewindebolzen eine Schicht aus einem Elastomer befindet, sind die Gelenkpartner in begrenztem Umfang relativ zueinander kippbar. Der maximale Kippwinkel ist etwa erreicht, wenn die zwischen den Laschen befindlichen Teile von Gewindebolzen, Lagerkörper oder Spann­ element auf der Innenseite der Laschen auftreffen. Darüber hinaus sind die Gelenkpartner auch in einem gewissen Umfang gegeneinander axial verschieblich, wobei das Ausmaß der Axial­ verschieblichkeit insbesondere von der Komprimierbarkeit des Lagerkörpers bestimmt ist. Schließlich sind die Gelenkpartner auch gegeneinander verdrehbar, wobei eine geringe Vorspannung des Lagerkörpers ein Verdrehen der Anschlußplatte der Nut ermöglicht.

Ein erfindungsgemäßes elastisches Spurstangengelenk steht somit herkömmlichen Kugelgelenken in seiner Funktion nicht nach, wobei es den Vorteil einer Dämpfungswirkung, einer einfachen und somit preisgünstigen Herstellbarkeit und eines geringen Bauvolumens und Gewichts aufweist.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung werden die Laschen von den aufgebogenen Rohrhälften des längsgeschlitzten Endes eines rohrförmigen Gelenkzapfens gebildet und wird die Anschluß­ platte von den zurückgebogenen und einander überlappenden Enden der Rohrhälften gebildet. Diese Ausgestaltung ist besonders einfach herstellbar, weil das Ende des ohnehin vorhandenen Spurstangenrohres lediglich geschlitzt und in der beschriebenen Weise umgeformt werden muß. Sie hat den weiteren Vorteil, daß die zweilagige Anschlußplatte besonders fest ausgebildet ist und somit auch bei hohen Kräften an den Rändern der durchgehenden Bohrung nicht verformt wird.

Bei einer weiteren Ausgestaltung weist mindestens eine Lasche im Bereich ihres geringsten Abstands zum Spannelement eine Breite auf, die kleiner als die Schlüsselweite eines Schraubenschlüssels ist, der auf einen das Spannelement bildenden Mehrkantschraubenkopf oder eine das Spannelement bildende Mehrkantmutter aufzusetzen ist. Hierdurch wird erreicht, daß bei einem Mehrkantschraubenkopf als Spannelement und der Gewindebolzen bequem mit einer weiteren Komponente des Lenkgestänges, beispielsweise einer Zahnstange verschraubbar ist und hierbei die gewünschte Vorspannung des Lagerkörpers eingestellt werden kann. Falls das Spannelement eine Mehrkant­ mutter und der Gewindebolzen beispielsweise an einer Zahn­ stange angeformt ist, wird mit dieser Ausgestaltung die Vorspannung des Lagerkörpers erleichtert.

Bei einer weiteren Ausgestaltung ist zwischen Gewindebolzen und Lagerkörper eine Metallbuchse angeordnet, wodurch eine glatte Anlagefläche für den Lagerkörper auch im Bereich der Gewindegänge geschaffen wird, was die Reproduzierbarkeit seiner Vorspannung verbessert. Darüber hinaus bildet die Metallbuchse für einen stirnseitig an der Lagerschale anliegendes Spannelement ein Anschlag, der bei der serien­ mäßigen Montage des Spurstangengelenkes eine einheitliche Vorspannung ermöglicht.

Bei einer weiteren Ausgestaltung ist der Lagerkörper an mindestens einer Stirnseite mit einer als Spannelement dienen­ den Scheibe fest verbunden, so daß diese bei der Montage unverlierbar gehandhabt werden können.

Schließlich ist bei einer Ausgestaltung vorgesehen, daß der Gewindebolzen an eine Zahnstange angeformt oder in diese endseitig eingeschraubt und daß der Gelenkzapfen als Spurstange ausgebildet ist. Hierdurch wird ein herstellungs­ technisch besonders günstiges, einfach montierbares und aus nur wenigen und einfach montierbaren Bauteilen bestehendes elastisches Spurstangengelenk erreicht.

Weitere Vorteile und Einzelheiten des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der drei Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen elastischen Spurstangengelenkes dargestellt worden sind. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Spurstangengelenk mit Schraube und längsgeschlitztem Gelenkzapfen im Längs­ schnitt;

Fig. 2 ein Spurstangengelenk mit Schraube, auf­ geschobener Metallbuchse und längs­ geschlitztem Gelenkzapfen im Längsschnitt;

Fig. 3 ein Spurstangengelenk mit an einer Zahn­ stange angeformtem Gewindebolzen, Metall­ buchse und längsgeschlitztem Gelenkzapfen im Längsschnitt.

In der Fig. 1 ist ein elastisches Spurstangengelenk mit einem etwa zylindrischen Lagerkörper 1 aus einem Elastomer, vorzugs­ weise aus Gummi dargestellt. Der Lagerkörper 1 weist am Umfang seines Mantels eine umlaufende Nut 2 auf, in die eine zwei­ lagige Anschlußplatte 3 mit dem Rand einer Bohrung 4 ein­ greift.

Die Anschlußplatte 3 ist mittels zweier Laschen 5, 6 einteilig mit einem Gelenkzapfen 7 verbunden. Die Laschen 5, 6 sind auf­ gebogene Rohrhälften des längsgeschlitzten Endes des rohr­ förmigen Gelenkzapfens 7. Bei der gezeigten Ausführungsform wird die Anschlußplatte von den zurückgebogenen und einander überlappenden Enden der abgeplatteten Rohrhälften gebildet. Vorzugsweise ist der Gelenkzapfen 7 das Ende einer Spurstange.

Der Lagerkörper 1 und die Anschlußplatte 3 werden von einem Gewindebolzen 8 durchsetzt, der Bestandteil einer Schraube mit Sechskantschraubenkopf 9 ist. Der Gewindebolzen 8 weist vorzugsweise einen Gewindeabschnitt 10 nur in seinem Endbereich auf, so daß der Lagerkörper 1 im wesentlichen auf einem glatten Bolzenschaft 11 aufliegt.

Bei der Montage des Spurstangengelenkes wird zunächst der Lagerkörper 1 mit seiner Nut 2 in die Bohrung 4 der Anschluß­ platte 3 eingesetzt. Dann wird der Gewindebolzen 8 in die seitliche Öffnung zwischen den Laschen 5, 6 eingeführt, wobei unterstützend der Lagerkörper 1 in der Bohrung 4 etwas quer­ gestellt werden kann. Der in der Fig. 1 dargestellte Abstand a zwischen Gelenkzapfen 7 und Sechskantschraubenkopf 9 des eingesetzten Gewindebolzens 8 ermöglicht das Einschwenken des teilweise oder vollständig in den Lagerkörper 1 eingeschobenen Gewindebolzens 8 in den Freiraum zwischen den Laschen 5, 6.

Zum Verspannen des Lagerkörpers 1 mit der Anschlußplatte 3 sind an den Stirnseiten 12, 13 des Lagerkörpers 1 anliegende Spannelemente in Form des Sechskantschraubenkopfes 9 und einer Scheibe 14 mit Innengewinde 15 vorgesehen. Die Vorspannung wird durch Verschrauben der Scheibe 14 erzeugt, wobei ein den Umfang des Lagerkörpers 1 etwas überdeckender Rand 16 der Scheibe 14 für eine gleichmäßige Einleitung der Vorspannung in den Lagerkörper 1 sorgt. Zum Verspannen kann aber auch an dem Sechskantschraubenkopf 9 ein Schraubenschlüssel angesetzt werden. Hierzu weist die Lasche 6 in ihrem unmittelbar dem Sechskantschraubenkopf 9 benachbarten Bereich, der in der Fig. 1 mit b bezeichnet ist, eine Breite auf, die kleiner als die Schlüsselweite des Schraubenschlüssels ist. Mittels eines an den Sechskantschraubenkopf 9 angesetzten Schraubenschlüssels ist auch ein Verschrauben des Gewindebolzens 8 mit einer weiteren Komponente des Lenkgestänges, vorzugsweise mit einer Zahnstange möglich.

In der Fig. 1 ist der Gelenkzapfen 7 in seiner Mittellage dargestellt, in der er sich auf der Längsachse des Gewinde­ bolzens 8 befindet. Da die Laschen 5, 6 von dem Gewindebolzen 8, Lagerkörper 1 und dem Sechskantschraubenkopf 9 beabstandet sind, ist der Gelenkzapfen 7 um den Mittelpunkt M kippbar, wobei die Grenzen seiner Kippbarkeit in der Zeichenebene durch den eingezeichneten Sektor mit dem Öffnungswinkel α gegeben sind. Es ist typischerweise ein Winkel α von etwa ± 30° erreichbar. Senkrecht zur Zeichenebene ist die Kippbarkeit des Gelenkzapfens 7 durch die Verformbarkeit des Lagerkörpers 1 begrenzt, welche im übrigen auch für die Kippbarkeit des Gelenkzapfens 7 in der Zeichenebene begrenzend sein kann. Axial sind Gewindebolzen 8 und Gelenkzapfen 7 ebenfalls gegen­ einander verschieblich, wobei die mittige Anordnung der Nuten 2 auf dem Lagerkörper 1 gleiche Verformbarkeiten in beiden Verformungsrichtungen bedingt. Der maximale axiale Verschiebungsweg ist durch die Endanschläge bildenden Spann­ elemente und die Verformbarkeit des Lagerkörpers 1 festgelegt.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Fig. 2 und 3 sind mit den Teilen der Fig. 1 identische Teile auch mit identischen Bezugsziffern versehen. Nachfolgend werden vorwiegend die Unterschiede und die sich hieraus ergebenden Vorteile erörtert.

In der Fig. 2 ist ein Spurstangengelenk dargestellt, bei dem zwischen Gewindebolzen 8 und Lagerkörper 1 eine Metallbuchse 17 angeordnet ist. Die Metallbuchse 17 verhindert, daß der Lagerkörper 1 während seines Verspannens mittels Sechskant­ schraubenkopf 9 und Scheibe 14 an seinem Innenumfang an dem Gewindeabschnitt 10 hängenbleibt und hierdurch der Lager­ körper 1 ungünstig belastet wird. Darüber hinaus bildet die Metallbuchse 17 einen Anschlag für die Scheibe 14, so daß bei der Serienmontage des Spurstangengelenkes annähernd konstante Werte der Vorspannung eingestellt werden.

Bei dem in der Fig. 3 dargestellten Spurstangengelenk ist der Gewindebolzen 8 an eine Zahnstange 18 angeformt und ist zwischen Gewindebolzen 8 und Zahnstange 18 ein Absatz 19 ausgebildet, an dem sich die Scheibe 14 als Spannelement abstützt. Es ist natürlich auch möglich, die Scheibe 14 wegzulassen, insbesondere wenn der Absatz 19 die ganze Stirn­ seite 13 des Lagerkörpers 1 abdeckt. Eine zwischen Gewinde­ bolzen 8 und Lagerkörper 1 eingesetzte Metallbuchse 17 sorgt wiederum für eine gleichmäßige Vorspannung des Lagerkörpers 1. Der Gewindeabschnitt 10 trägt eine Sechskantmutter 20, die zum Verspannen des Lagerkörpers 1 bis zur Anlage an die Metall­ buchse 17 verschraubt ist.

• Bezugszeichenliste:  1 Lagerkörper
   2 Nut
   3 Anschlußplatte
   4 Bohrung
   5 Lasche
   6 Lasche
   7 Gelenkzapfen
   8 Gewindebolzen
   9 Sechskantschraubenkopf
  10 Gewindeabschnitt
  11 Bolzenschaft
  12 Stirnseite
  13 Stirnseite
  14 Scheibe
  15 Innengewinde
  16 Rand
  17 Metallbuchse
  18 Zahnstange
  19 Absatz
  20 Sechskantmuttera Abstand
  b Bereich
  M Mittelpunkt
  α Öffnungswinkel

Claims (6)

1. Elastisches Spurstangengelenk insbesondere für die Ver­ bindung von Zahnstange und Spurstange des Lenkgestänges eines Kraftfahrzeuges , mit einem etwa zylindrischen Lager­ körper (1) aus einem Elastomer, der an einer Anschlußplatte (3) beidseitig anliegt, wobei Lagerkörper (1) und Anschluß­ platte (3) von einem Gewindebolzen (8) durchsetzt und axial mittels an den Stirnseiten (12, 13) des Lagerkörpers (1) anliegender Spannelemente (9, 14, 20) verspannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkörper (1) an seinem Umfang eine umlaufende Nut (2) aufweist, in die die Anschlußplatte (3) mit dem Rand einer Bohrung (4) eingreift und daß die Anschlußplatte (3) mittels zweier Laschen (5, 6) einteilig mit einem Gelenkzapfen (7) verbunden ist, der sich in seiner Mittellage auf der Längsachse des Gewinde­ bolzens (8) befindet, wobei der Gewindebolzen (8) zwischen den Laschen (5, 6) angeordnet ist und die Laschen (5, 6) so von Gewindebolzen (8), Lagerkörper (1) und einem stirn­ seitig anliegenden Spannelement (9, 14, 20) beabstandet sind, daß der Gelenkzapfen (7) zur Längsachse des Gewindebolzens (8) kippbar ist.

2. Elastisches Spurstangengelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (5, 6) von den aufgebogenen Rohrhälften des längsgeschlitzten Endes eines rohrförmigen Gelenkzapfens (7) gebildet werden und daß die Anschluß­ platte (3) von den zurückgebogenen und einander überlappen­ den Enden der Rohrhälften gebildet wird.

3. Elastisches Spurstangengelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lasche (6) im Bereich (b) ihres geringsten Abstandes zum Spannelement (9, 20) eine Breite aufweist, die kleiner als die Schlüsselweite eines Schraubenschlüssels ist, der auf einen das Spannelement bildenden Mehrkantschraubenkopf (9) oder eine das Spannelement bildende Mehrkantmutter (20) aufzusetzen ist.

4. Elastisches Spurstangengelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gewindebolzen (8) und Lagerkörper (1) eine Metallbuchse (17) angeordnet ist.

5. Elastisches Spurstangengelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkörper (1) an mindestens einer Stirnseite (13) mit einer als Spannelement dienenden Scheibe (14) fest verbunden ist.

6. Elastisches Spurstangengelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindebolzen (8) an eine Zahnstange (18) angeformt oder in diese endseitig eingeschraubt und daß der Gelenkzapfen (7) als Spurstange ausgebildet ist.