DE4328156C1 - Zahnstangenlenkung für einer Achse eines Fahrzeuges zugeordnete lenkbare Räder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnstangenlenkung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Zahnstangenlenkungen sind beispielsweise aus REIMPELL, Jörnsen; Vogel-Fachbuch Technik, Kraftfahrzeugwesen, Fahrwerktechnik: Lenkung, 1. Aufl., Vogel-Buchverlag, 1984 S. 79, SBN 3-8023-0739-9 bekannt. Dort ist eine Zahnstangenlenkung gezeigt, bei der die Spurstangen bezogen auf die in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Zahnstange längsmittig, und damit auch im längsmittleren Bereich des Fahrzeuges angelenkt sind und über einen Großteil ihrer Länge neben der Zahnstange verlaufen. Diese Anordnung bedingt eine zur Längsachse der Zahnstange radial versetzt liegende Anlenkung der zahnstangenseitigen Spurstangengelenke, und es wird diese Anlenkung durch in die Zahnstange eingeschraubte Gelenkzapfen gebildet.

Eine solche Zahnstangenlenkung findet bei Fahrzeugen Verwendung, bei denen die radseitigen Spurhebel nach hinten zeigen und das Lenkgetriebe verhältnismäßig hoch liegt, was eine mittige Anlenkung der Spurstangen an der Zahnstange bedingt.

Daneben sind Zahnstangenlenkungen mit endseitig an der Zahnstange vorgesehenen Anlenkungen für die Spurstangen bekannt, wobei die entsprechenden Anschlußgelenke auf der Längsachse der Zahnstange liegen.

Bei modernen Fahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen besteht der Trend, die Motorhaubenkontur möglichst tief zu ziehen, mit der Folge, daß der Motor selbst bis an die Grenze der Bodenfreiheit abgesenkt wird. Insbesondere bei längsliegenden, über der Vorderachse des Fahrzeugs liegenden Motoren ergibt sich dann bei Zahnstangenlenkungen eine Lage für die Zahnstange, die praktisch an der durch die erforderliche Bodenfreiheit gesetzten Grenze liegt.

Eine solche Tieflage der Zahnstange bedingt bei Zahnstangen mit außen abgreifenden Spurstangen, bei denen die radseitigen Spurstangenköpfe bis in die Felge gehen, eine relativ tief liegende Spurstange mit der Folge, daß die wirksame Länge des Spurhebels am Rad verhältnismäßig klein ,wird. Eine optimale Auslegung von Achs- und Lenkkinematik ist dabei nicht realisierbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei tiefliegenden Zahnstangen eine möglichst große Spurhebellänge ohne Nachteile in der Kinematik zu realisieren.

Erreicht wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung wird der zahnstangenseitige Kugelpunkt der Spurstange durch einen Gelenkzapfen zur Längsmitte der Zahnstange nach oben versetzt, und zwar derart, daß je nach Lage der Spurstange, bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung, vor oder hinter der Zahnstange der zahnstangenseitige Anlenkpunkt der Spurstange vor oder hinter der Spurstange liegt. Bezogen auf ein Fadenkreuz, dessen Zentrum in der Längsachse der Zahnstange liegt, liegt somit der jeweilige zahnstangenseitige Anlenkpunkt der Spurstange bevorzugt in einem der oberen Quadranten.

Die erfindungsgemäße Anlenkung läßt sich mit einfachen Mitteln verwirklichen, wenn der Gelenkzapfen als Konuszapfen ausgebildet und in einer entsprechenden endseitigen Aufnahme der Zahnstange verspannt ist.

Der durch die Erfindung erreichte Höhenversatz ermöglicht eine Lenkkinematik, wie sie sonst bei entsprechend höher liegender Zahnstange realisiert werden kann, und es kann somit eine herkömmliche Kinematik trotz tieferliegender Zahnstange realisiert werden. Der Versatz des zahnstangenseitigen Kugelpunktes in Fahrzeuglängsrichtung zu einer die Längsachse der Zahnstange enthaltenden Vertikalebene bewirkt dabei zusätzlich, daß am einfedernden, jeweils kurvenäußeren Rad der durch den Seitenversatz zur Zahnstange bedingte Hebelarm sich mit zunehmender Einfederung verringert, so daß die durch diese Anordnung bedingten Torsionsmomente auf die Zahnstange verhältnismäßig klein bleiben, zumal ein entsprechend gegenläufiges Moment über die dem kurveninneren Rad zugeordnete Anlenkung aufgebaut wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert, wobei

Fig. 1 schematisch und im Ausschnitt eine Seitenansicht der Aufhängung eines lenkbaren Rades mit zugehöriger Zahnstangenlenkung zeigt, und

Fig. 2 eine schematisierte Schnittdarstellung der Zahnstangenlenkung mit Anlenkung der Spurstange.

In der schematisierten Seitenansicht gemäß Fig. 1 ist mit 1 der Radträger bezeichnet, der den Radzapfen 2 trägt, auf dem das hier nicht dargestellte Rad gelagert ist. Der Radträger 1 hat einen oberen Anlenkpunkt 3 für den oberen Führungslenker 5 und einen unteren Anlenkpunkt 4 für einen hier nicht weiter dargestellten unteren Führungslenker. Er weist ferner einen Spurhebel 6 auf, der sich im Ausführungsbeispiel, bezogen auf die Fahrtrichtung, nach vorne erstreckt und an dem ein Anlenkpunkt 7 für eine Spurstange 8 vorgesehen ist, die bezogen auf die Fahrtrichtung schräg nach hinten verläuft und an ihrem inneren Ende mit dem Ende einer Zahnstange 9 über einen Gelenkzapfen 10 verbunden ist. Der Gelenkzapfen 10 ist als Kugelzapfen ausgebildet mit einer Gelenkkugel 11, die zur Längsmittellinie der Zahnstange, in Fig. 1 mit 12 bezeichnet, radial versetzt liegt. Im Ausführungsbeispiel liegt die Gelenkkugel 11 bezogen auf ein in die Längsmittelachse 12 gelegtes Fadenkreuz im mit Bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung vorderen oberen Quadranten des Fadenkreuzes, und damit in einer in Richtung auf die Spurstange (8) gegenüber der Zahnstange 9 nach vorne versetzten Lage.

Durch den Höhenversatz der Gelenkkugel 11 gegenüber der Längsmittelachse 12 der Zahnstange ist es möglich, trotz durch die Motorkontur bedingte, besonders tiefe Lage der Zahnstange eine Kinematik zu verwirklichen, wie sie angestrebt wird, und für die bezogen auf eine gegebene Länge des Spurhebels 6 und Lage des spurhebelseitigen Anlenkpunktes 7 eine Anlenkung der Spurstange (8) in Höhe der Zahnstangenlängsmittelachse 12 nicht vertretbar ist.

Der Radialversatz des zahnstangenseitigen Anlenkpunktes der Spurstange 8, der durch die Gelenkkugel 11 gebildet ist, bedingt bezogen auf die Zahnstange bei entsprechenden Lenkkräften ein Drehmoment. Dadurch, daß die Gelenkkugel 11 gegenüber einer die Längsmittelachse 12 der Zahnstange enthaltenden Fahrzeugquerebene in Richtung auf die Spurstange 8 versetzt liegt und daß die Spurstange, betrachtet auf ein kurvenäußeres Rad, mit zunehmender Einfederung eine Lage einnimmt, bei der der das Moment bestimmende radiale Abstand zwischen der Längsachse der Spurstange 8 und der Längsmittelachse 12 der Zahnstange kleiner wird und bei maximaler Einfederung ein Minimum erreicht, wird bei der erfindungsgemäßen Lösung trotz des radialen Abstandes zwischen Gelenkkugel 11 und Längsmittelachse 12 eine günstige Beanspruchung realisiert. Dies um so mehr, als durch das jeweils kurveninnere Rad ein entsprechendes Gegenmoment aufgebaut wird, das entsprechend geringeren Belastung am kurveninneren Rad allerdings geringer ist.

Die als Kugelzapfen ausgebildeten Gelenkzapfen weisen im Ausführungsbeispiel einen Konuszapfen auf, über den sie in einfacher Weise in einer entsprechenden Aufnahme der Zahnstange 9 zu verspannen sind.

Claims (2)

1. Zahnstangenlenkung für eine Achse eines Fahrzeuges, insbesondere eines Personenkraftwagens, zugeordnete lenkbare Räder mit über ein Lenkwellenritzel antreibbarer, quer zur Fahrzeuglängsrichtung liegender Zahnstange und Übertragung der Lenkbewegung von der Zahnstange auf radseitige Spurhebel mittels Spurstangen, die radial versetzt zur Längsachse der Zahnstange über Gelenkzapfen an der Zahnstange angelenkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Gelenkzapfen in den Endbereichen der Zahnstange (9) liegende Kugelzapfen (10) vorgesehen sind, deren Kugelmittelpunkte - bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung - entsprechend der Lage der Spurstange (8) vor oder hinter der Zahnstange (9) zur Zahnstange (9) nach vorne oder hinten oben versetzt liegen.

2. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelzapfen (10) über Konuszapfen in der Zahnstange (9) verspannbar sind.