DE4422551C1 - Durch Servomotor unterstützte Zahnstangenlenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine durch Servomotor unterstützte Zahnstangenlenkung mit schräg verzahnter Zahnstange und damit zusammenwirkendem axial verschiebbaren Ritzel, dessen Axialverschiebung den Servomotor bzw. dessen Steuerorgane betätigt.

Eine derartige Zahnstangenlenkung ist aus der EP 01 92 641 B1 sowie aus der DE 41 26 020 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Zahnstangenlenkung ist das Ritzel zusammen mit der Ritzelwelle im Getriebegehäuse der Zahnstangenlenkung axial verschiebbar angeordnet, so daß auch die an die Ritzelwelle anschließenden Teile der Lenksäule od. dgl. eine entsprechende Beweglichkeit haben müssen. Abgesehen davon, daß dies konstruktive Schwierigkeiten mit sich bringen kann, besteht damit die Gefahr, daß das Ritzel durch Bewegungen der Lenk­ säule od. dgl. unerwünscht axial verschoben werden und den Servomotor betätigen kann.

Aus der DE 40 26 983 A1 ist eine Zahnstangenlenkung bekannt, bei der das Ritzel drehelastisch mit einem gleichachsigen Wellenteil antriebsverbunden ist und eine im Anschlußbereich zwischen Ritzel und Wellenteil angeordnete, zur Wellenachse konzentrische Hülse axial verschoben wird, wenn Ritzel und Wellenteil relativ zueinander verdreht werden. Eine derartige Konstruktion beansprucht in Achsrichtung des Ritzels vergleichweise viel Raum.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine neue Zahn­ stangenlenkung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, wobei bei geringem Raumbedarf und vergleichsweise ein­ facher Konstruktion sicher gewährleistet sein soll, daß der Servomotor lediglich analog zu den zwischen Ritzel und Zahnstange zu übertragenden Lenkkräften betätigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ritzel als hülsenartiges Teil ausgebildet und auf einer radial fest drehgelagerten Welle axial beweglich, jedoch relativ zur Welle undrehbar angeordnet ist.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Ritzelwelle und das Ritzel axial voneinander zu ent­ koppeln, so daß zwischen Ritzel und Ritzelwelle keine axialen Kräfte übertragen werden können und axiale Relativbewegungen zwischen diesen Teilen ohne Einfluß auf die Steuerung des Servomotors bleiben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, das Ritzel mittels einer Linearkugel­ führung auf der Welle anzuordnen, um axiale Relativbe­ wegungen zwischen Welle und Ritzel bei vernachlässig­ barer Reibung zu ermöglichen.

Darüber hinaus ist es in der Regel zweckmäßig, die Welle auch axial fest drehzulagern bzw. der Welle im Vergleich zum Ritzel allenfalls geringfügige Axialver­ schiebungen zu erlauben.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, in der eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist.

In einem Getriebegehäuse 1 ist eine Eingangswelle 2 radial und axial fest drehgelagert. Dazu dient an dem mit der nicht dargestellten Lenkwelle bzw. dem ebenfalls nicht dargestellten Lenkhandrad zu verbindenden Ende der Eingangswelle 2 ein groß dimensioniertes und ent­ sprechend stark belastbares Rillenkugellager 3, welches so angeordnet ist, daß insbesondere eine Verschiebung der Eingangswelle 2 in der Zeichnung nach rechts ver­ hindert wird. Das andere, geringeren Durchmesser auf­ weisende Ende der Eingangswelle 2 ist mittels eines Nadellagers 4 drehgelagert, welches so angeordnet ist, daß Verschiebungen der Eingangswelle 2 in der Zeichnung nach rechts aus der dargestellten Lage verhindert werden.

Auf der Eingangswelle 2 ist mittels einer Linearkugel­ führung 5 ein als Hülse ausgebildetes Ritzel 6 drehfest und axial verschiebbar gelagert. Die Linearkugelführung 5 wird im wesentlichen gebildet durch in einem hülsenförmigen Käfig gefangene Kugeln, die in axialen Nuten auf dem Außenumfang der Eingangswelle sowie dem Innenumfang des hülsen­ förmigen Ritzels 6 laufen
Das Ritzel 6, welches mit einer Schrägverzahnung versehen ist, wirkt mit einer entsprechend schräg verzahnten Zahn­ stange 7 zusammen, die in nicht dargestellter, jedoch bekannter Weise über ein Lenkgestänge od. dgl. die Lenkräder eines Fahrzeuges steuern kann.

Aufgrund der Schrägverzahnung sucht sich das Ritzel 6 in Achsrichtung der Eingangswelle 2 zu verschieben, wenn zwischen Ritzel 6 und Zahnstange 7 Kräfte übertragen werden. Dabei ist die Verschieberichtung von der Richtung der zwischen Ritzel 6 und Zahnstange 7 übertragenen Kräfte abhängig.

Auf einem axial an die Verzahnung des Ritzels 6 an­ schließenden hülsenförmigen Fortsatz des Ritzels 6 ist ein Übertragungshebel 8 axial unverschiebbar drehgelagert, welcher dementsprechend lediglich die Axialbewegungen des Ritzels 6, nicht jedoch dessen Drehung, mitzumachen braucht.

Innerhalb des Gehäuses 1 ragt der Übertragungshebel 8 zwischen zwei Stößel 9 zweier Ventilpatronen 10 einer Servoventilanordnung zur Steuerung eines nicht darge­ stellten Servomotors. Je nach Axialverschiebung des Ritzels 6 in der einen oder anderen Axialrichtung be­ tätigt der Übertragungshebel 8 entweder den in der Zeichnung linken oder rechten Stößel 9. Damit wird der Servomotor in der einen oder anderen Richtung betätigt.

Die hier nicht näher erläuterten Ventilpatronen 10 be­ sitzen jeweils einen mit einer hydraulischen Druckquelle verbundenen Druckanschluß P, je einen Servomotor-Anschluß P1 bzw. P2 und eine über Axialkanäle in den Stößeln führende Verbindung zu einem Anschluß T, welcher zu einem drucklosen bzw. nur geringen Druck aufweisenden Tank führt.

Der letztere Anschluß T ist am Gehäuse 1 derart angeordnet, daß er mit dem den Übertragungshebel 8 aufnehmenden Gehäuse­ innenraum sowie dem durch Dichtungen 11 bis 13 begrenzten Teilraum des Unterbringungsraumes für das Ritzel 6 und die Zahnstange 7 im Gehäuse 1 kommuniziert. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, nimmt dieser Teilraum neben dem Rillenkugellager 3 auch die Linearkugelführung 5 auf, so daß diese Elemente durch das hydraulische Medium des hydraulischen Servosystems mitgeschmiert werden.

Claims (4)

1. Durch Servomotor unterstützte Zahnstangenlenkung mit schräg verzahnter Zahnstange und damit zusammen­ wirkendem axial verschiebbaren Ritzel, dessen Axial­ verschiebung den Servomotor bzw. dessen Steuerorgane betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (6) als hülsenartiges Teil ausgebildet und auf einer radial fest drehgelagerten Welle (2) axial beweglich, jedoch relativ zur Welle undrehbar angeordnet ist.

2. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (2) auch axial fest drehgelagert ist.

3. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (6) auf der Welle (2) mittels einer Linearkugelführung (5) axial verschiebbar und drehfest gelagert ist.

4. Zahnstangenlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydraulisches Servosystem vorgesehen ist und das Lager (5) des Ritzels (6) auf der Welle (2) in einem hydraulisch mit dem Servosystem, insbesondere mit einem Hydraulikreservoir, kommunizierenden Raum ange­ ordnet ist.