DE4334491A1

DE4334491A1 - Zahnstangenlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4334491A1
Application number: DE19934334491
Authority: DE
Inventors: Martin Budaker; Gerhard Haegele
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1993-10-09
Filing date: 1993-10-09
Publication date: 1995-04-13

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnstangenlenkung, ins besondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff der An sprüche 1 und/oder 2. In einer derartigen Hilfskraftlenkung dreht sich in einem Lenkgehäuse ein Ritzel, das mit einer axial verschieblichen Zahnstange kämmt. Ein normalerweise federbelastetes Druckstück hält die Zahnstange und das Rit zel im Eingriff.

Eine derartige Zahnstangenlenkung ist bekannt aus der DE 42 03 335 A1. Diese Lenkung arbeitet mit hydraulischer Hilfskraft. Das Ritzel ist in einem Festlager und in einem Loslager schwenkbar gelagert. Mit "Loslager" wird hier ein Lager, beispielsweise ein Rillenkugellager, bezeichnet, das zwar in axialer Richtung festgelegt sein kann, in radialer Richtung aber innerhalb bestimmter Grenzen bewegt werden kann. Eine Steuereinrichtung ist im Bereich des Loslagers so angeordnet, daß diese durch die Schwenkbewegung des Rit zels einen mit der Zahnstange verbundenen Servomotor an steuern kann. Wie aus Fig. 1 der DE 42 03 335 A1 ersicht lich, bestimmen Kolbenstangenlager mit Dichtstellen die Lage der Zahnstange. Da die Zahnstange über das in Fig. 2 gezeichnete Druckstück zusätzlich gegen das Ritzel gedrückt wird, kommt es in dem an die Zahnstange anschließenden in neren Kolbenstangenlager zu Verspannungen. Das Druckstück kann nämlich - je nach Abnützung der Verzahnungen von Zahn stange und Ritzel - die Zahnstange so weit aus ihrer Achse verschieben, daß ihre drei Führungsstellen nicht mehr fluchten. Die Zahnstange hat daher eine verhältnismäßig hohe Durchzugskraft, die das Rücklaufverhalten der Lenkung nachteilig beeinflußt. Hinzu kommt, daß infolge der von der Ritzelbewegung abhängigen Steuereinrichtung, bei schnellen Lenkbewegungen, ein schlagartiger Druckanstieg in den Druckräumen des Servomotors auftreten kann. Dabei wird die Zahnstange über die Dichtung des ihr nächstgelegenen Stan genlagers sozusagen zentriert, weil sich diese Dichtung durch den Druck versteift. Das Lagerspiel des Stangenlagers ist damit aufgehoben. Dies hat zur Folge, daß sich die Zahnstange radial bewegt und die Vorspannung der Druck stückfeder überwunden wird, bis das Druckstück an seinem Verschlußdeckel anliegt. Dieser Vorgang kann bei schnellen Lenkbewegungen Klappergeräusche erzeugen.

Weiter ist das Ritzel in der vorgenannten Druckschrift am Außenring des Loslagers auf einem Druckplättchen ge führt. Die kleinen Schwenkbewegungen des Ritzels zur Betä tigung der Steuereinrichtung werden auf diese Weise als rollende Reibung von dem Druckplättchen aufgenommen. Eine solche Lagerstelle erfordert einen zusätzlichen Bauaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderten Verspannungen der Zahnstange zu beseitigen, so daß sich ein besserer Rücklauf einstellt. Diese Forde rung soll sich mit einem möglichst geringen Bauteileaufwand verwirklichen lassen. Diese Aufgabe ist durch die im An spruch 1 und/oder 2 gekennzeichnete Zahnstangenlenkung ge löst.

Nach der Erfindung ist die Zahnstange in der Nähe des Ritzels unnachgiebig gegenüber dem Ritzel längsgeführt. Das Druckstück drückt das Ritzel gegen die Zahnstange, und zwar am Loslager des Ritzels. Da eine Lagerbohrung in bekannter Weise größer ist als der Außendurchmesser des Loslagers, läßt sich das Ritzel zum Betätigen der Steuereinrichtung um den Mittelpunkt des Festlagers schwenken. Diese Schwenkbe wegung läßt sich mit der neuartigen Anordnung des Druck stücks auch zur Spielfreieinstellung des Verzahnungsspiels von Ritzel und Zahnstange nutzen. Durch die Erfindung las sen sich die mit der herkömmlichen Druckstückabstützung erhöhten Durchziehkräfte der Zahnstange und die Neigung zum Klappern vermeiden. Da das bisher verwendete zahnstangen seitige Druckstück und das Druckplättchen entfallen können und die neuartige Anordnung des ritzelseitigen Druckstücks eine einfachere Bauweise aufweist, sind die Fertigungsko sten niedriger.

Die Erfindung bringt vor allem bei Zahnstangenlenkun gen mit hydraulischer Hilfskraft Vorteile und dort insbe sondere bei Lenkungen mit geschlossener Mitte, bei denen das Ritzel bereits schwenkbar gelagert ist. Die mechanisch bedingten Vorteile treten jedoch auch bei manuellen Zahn stangenlenkungen auf. Die Erfindung ist deshalb nicht be schränkt auf hydraulische Hilfskraftlenkungen mit geschlos sener Mitte.

Nach Anspruch 3 hat das Druckstück eine ebene Fläche, auf welchem der Außenring des Loslagers während einer Schwenkbewegung des Ritzels zur Einleitung einer Ventilan steuerung abrollen kann. In der erfindungsgemäßen Anordnung kann daher das Druckstück gleichzeitig die Funktion des Druckplättchens nach dem eingangs erwähnten Stand der Tech nik übernehmen. Ist die Fläche des Druckstücks gekrümmt, so läßt sich eine zusätzliche Rückstellkraft auf das Ritzel erreichen.

Nach den Ansprüchen 4 bis 6 läßt sich die Zahnstange durch die Führungsbuchse gleichzeitig gegen Verdrehen si chern.

Nach Anspruch 7 weist der Rücken der Zahnstange dach förmig zueinander geneigte Schrägflächen auf, die zweckmä ßig in der Buchse geführt sind.

Nach Anspruch 8 ist an der Buchse als Verdrehsicherung ein Steg angeformt, der in das Lenkgehäuse eingreift.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu tert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Zahnstangen- Hilfskraftlenkung;

Fig. 2 einen Teilschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 1.

In einem Lenkgehäuse 1 ist ein Ritzel 2 in einem Fest lager 3 und in einem Loslager 4 abgestützt. Das Festlager 3 liegt in der Nähe eines Lenkspindelanschlusses 5 und das Loslager 4 an dem dem Lenkspindelanschluß 5 abgewandten Ende. Das Ritzel 2 greift mit seiner Verzahnung in eine Zahnstange 6 ein, die im Lenkgehäuse 1 axial verschiebbar geführt ist. Die Zahnstange 6 stützt sich in abgedichteten Kolbenstangenlagern 7 und 8 ab. Wie in Fig. 3 gezeichnet, hat die Zahnstange 6 einen Rücken mit im Bereich der Ver zahnung dachförmig zueinander geneigten Schrägflächen 6A und 6B. Diese Schrägflächen 6A und 6B stützen sich vorteil haft in einer weiteren als Buchse 10 ausgeführten Lager stelle ab. Wie Fig. 1 erkennen läßt, ist die Buchse 10 ver hältnismäßig kurz und nahe am Ritzel 2 eingebaut. Die Buchse 10 ersetzt das Druckstück in der Anordnung nach dem beschriebenen Stand der Technik in seiner erweiterten Funk tion als zusätzliches Stützlager. Ein Steg 11 (Fig. 3) sichert die Buchse 10 im Lenkgehäuse 1 gegen Drehen. Die Lager 7, 8 und 10 liegen auf einer Achse, so daß keine Ver spannungen der Zahnstange 6 und deshalb keine erhöhte Durchziehkraft auftreten können.

Zum Ansteuern eines Servomotors 12 mit Druckräumen 13 und 14 ist am unteren Ende des Ritzels 2 eine Steuerein richtung 15 angeordnet. Diese Steuereinrichtung erhält ihre Befehle durch kleine, auf Stößel 19 und 19A wirkende Radi albewegungen des Ritzels 2. Das Loslager 4 ist daher in bekannter Weise im Lenkgehäuse 1 parallel zur Zahnstange bewegbar. Zu diesem Zweck ist eine Lagerbohrung 16 gering fügig größer als ein Durchmesser eines Außenrings 17 des Loslagers 4. Der zwischen dem Außenring 17 und der Lager bohrung 16 ersichtliche Steuerweg ist in Wirklichkeit klei ner als in der Zeichnung dargestellt.

Die Spielfreieinstellung der Verzahnung erfolgt nach der Erfindung durch ein Druckstück 18 (Fig. 2), welches am unteren Ende des Ritzels 2 auf der der Zahnstange 6 gegen überliegenden Seite angeordnet ist. Eine an einem Deckel 20 abgestützte Feder 22 hält das Druckstück 18 an dem Außen ring 17 des Loslagers 4 in Anlage. Das Druckstück 18 hat eine ebene Fläche 21, auf welcher der Außenring 17 während einer Schwenkbewegung des Ritzels 2 kleine Abrollbewegungen ausführen kann. Das am Ende des Ritzels 2 angeordnete Druckstück 18 hat kleinere Abmessungen als ein auf die Zahnstange einwirkendes Druckstück nach dem Stand der Tech nik.

Bezugszeichenliste

1 Lenkgehäuse
2 Ritzel
3 Festlager
4 Loslager
5 Lenkspindelanschluß
6 Zahnstange
6A, 6B Schrägflächen von 6
7 Kolbenstangenlager
8 Kolbenstangenlager
9
10 Buchse
11 Steg an 10
12 Servomotor
13 Druckraum
14 Druckraum
15 Steuereinrichtung
16 Lagerbohrung
17 Außenring von 4
18 Druckstück
19, 19A Stößel von 15
20 Deckel
21 ebene Fläche
22 Feder von 18

Claims

1. Zahnstangenlenkung, insbesondere für Kraftfahr zeuge, mit folgenden Merkmalen:

- ein Ritzel (2) ist in einem Lenkgehäuse (1) drehbar gelagert und greift in eine axial verschiebbare Zahn stange (6) ein;
- ein im Lenkgehäuse (1) untergebrachtes Druckstück (18) drückt die Zahnstange (6) und das Ritzel (2) gegenein ander,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- die Zahnstange (6) ist in der Nähe des Ritzels (2) unnachgiebig gegenüber dem Ritzel (2) längs geführt und
- das Druckstück (18) drückt das Ritzel (2) gegen die Zahnstange (6).

2. Zahnstangenlenkung mit hydraulischer Hilfskraft, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit folgenden Merkmalen:

- ein Ritzel (2) ist in einem Lenkgehäuse (1) drehbar gelagert und greift in eine axial verschiebbare Zahn stange (6) ein;
- das Ritzel (2) ist schwenkbar in einem Festlager (3) und in einem Loslager (4) gelagert;
- eine Steuereinrichtung (15) ist im Bereich des Losla gers (4) so angeordnet, daß diese durch eine Schwenk bewegung des Ritzels (2) einen mit der Zahnstange (6) verbundenen Servomotor (12) ansteuern kann;
- ein im Lenkgehäuse (1) untergebrachtes, federbelaste tes Druckstück (18) drückt die Zahnstange (6) und das Ritzel (2) gegeneinander,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- die Zahnstange (6) ist in der Nähe des Ritzels (2) unnachgiebig gegenüber dem Ritzel (2) längs geführt und
- das Druckstück (18) drückt das Ritzel (2) an dessen schwenkbarem Ende gegen die Zahnstange (6).

3. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Druckstück (18) eine ebene oder gekrümmte Fläche (21) aufweist, auf welcher ein Außenring (17) des Loslagers (4) während der Schwenkbewe gung des Ritzels (2) abrollen kann.

4. Zahnstangenlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsführung der Zahnstange (6) diese gleichzeitig gegen Verdrehen sichert.

5. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Buchse (10) mit einem im Querschnitt unrunden Hohlprofil die Zahnstange (6) um faßt.

6. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Buchse (10) mit einer Verankerung in das Lenkgehäuse (1) eingesetzt oder einge gossen und damit gegen Drehen gesichert ist.

7. Zahnstangenlenkung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücken der Zahnstange (6) dachförmig zueinander geneigte Schrägflächen (6A, 6B) aufweist und der Rücken in der ent sprechend geformten Buchse (10) im Lenkgehäuse (1) abge stützt ist.

8. Zahnstangen-Hilfskraftlenkung nach Anspruch 7, da durch gekennzeichnet, daß an der Buchse (10) zur Verdrehsicherung ein in das Lenkgehäuse (1) eingreifender Steg (11) angeformt ist.