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Die vorliegende Erfindung betrifft
im allgemeinen Lenksysteme bzw. Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge. Sie betrifft
insbesondere mechanische Zahnstangenlenkungen sowie, genauer gesagt,
bei diesem Lenkungstyp die Funktion zum Einstellen des Eingriffs
zwischen dem Lenkungsritzel und der Zahnstange.
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Bei einer mechanischen Zahnstangenlenkung
für ein
Kraftfahrzeug überträgt sich
die durch das Lenkrad auf die Lenksäule aufgebrachte Drehung auf
das Lenkungsritze), das mit der Zahnstange in Eingriff steht, um
die Drehung der Lenksäule
in eine seitliche Verlagerung umzuwandeln. Die Vorrichtung aus Ritze)
und Zahnstange ist in einer Gehäuseeinheit
montiert, die aus einem metallischen Werkstoff oder einem synthetischen
Werkstoff (Polymer) gefertigt ist.
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Die Kräfte, die bei der Verwendung
des Fahrzeugs auf diese Bestandteile einwirken, führen in Verbindung
mit Ungenauigkeiten bei ihrer Bearbeitung zu elastischen Verformungen,
insbesondere der Zahnstange, die ungünstige Betriebsbedingungen herbeiführen.
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Um dem Lenkgetriebe eine gleichmäßige, präzise und
leise Übertragung
zu verleihen und dadurch einen zufriedenstellenden Betrieb zu erzielen, ist
eine als "Druckmechanismus" ("pressing yoke") bezeichnete Vorrichtung
zum permanenten Andrücken
vorgesehen, die es ermöglicht,
den Kontakt der Zahnstange mit dem Lenkungsritzel durch Ausgleichen
der Spiele zu verstärken
und zu steuern.
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Beispiele für bekannte Druckmechanismen sind
in den europäischen
Patentanmeldungen mit den Veröffentlichungsnummern
EP 0 758 605 A und
EP 0 860 345 A beziehungsweise
in der französischen
Patentanmeldungsveröffentlichung
FR 2 663 284 A angegeben, oder auch in der japanischen Offenlegungsschrift
JP 11-78913 A, von der ausgehend der Oberbegriff von Patentanspruch
1 gebildet ist.
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Um seine Funktion zum Andrücken der Zahnstange
an das Ritzel mit einer kontrollierten Kraft gewährleisten zu können, weist
der Druckmechanismus für
gewöhnlich
die folgenden Bestandteile auf:
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- – eine
eigentliche Druckeinrichtung mit einer für den Kontakt mit der Zahnstange
ausgelegten Form, die im Gehäuse
geführt
oder einstückig
mit diesem ausgeführt
ist, wobei die Druckeinrichtung aus einem einzigen oder mehreren
metallischen oder synthetischen Werkstoff(en) gefertigt ist;
- – gegebenenfalls
eine metallische Auflagescheibe, die auf der der Zahnstange gegenüberliegenden
Seite gegen die Druckeinrichtung gedrückt wird;
- – Federeinrichtungen
in Form einer Schraubenfeder und/oder von kalibrierten Federscheiben,
die eine axiale Kraft unmittelbar oder über die Auflagescheibe auf
die Druckeinrichtung übertragen;
- – eine
Schraube aus einem metallischen oder synthetischen Material, die
durch ihr Gewinde im Gehäuse
geführt
ist und ein zufriedenstellendes Zusammendrücken der Federeinrichtungen
gewährleistet,
indem sie verdreht wird, wobei gleichzeitig eine endgültige Einstellung
der Vorrichtung vorgenommen werden kann.
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Eine Variante besteht darin, die
Schraube durch einen elastischen Ring (Sicherungsbügel) mit einer
kalibrierten Dicke zu ersetzen. Dieser stützt sich in einer in das Gehäuse eingearbeiteten
Auskehlung ab und stellt dadurch die Kraft zum Festkeilen der Zahnstange
ein.
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Die Wasserdichtigkeit der Vorrichtung
wird durch eine Dichtung aus einem Elastomermaterial gewährleistet,
die zwischen einem der vorgenannten Bestandteile und dem Gehäuse montiert
ist, oder auch durch einen auf der Außenseite des Druckmechanismus
befindlichen Verschlußstopfen.
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In all diesen Fällen bleibt der Aufbau des Druckmechanismus
vergleichsweise kompliziert, die Gesamtzahl der Bestandteile ist
ziemlich groß,
und die Arbeitsschritte zur Montage sind vergleichsweise zahlreich,
wozu noch die Notwendigkeit kommt, ein Gewinde oder eine Auskehlung
in dem Gehäuse
vorzusehen.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf
ab, diese Nachteile zu beseitigen, indem sie einen Druckmechanismus
angibt, bei dem die Anzahl von Bestandteilen verringert ist, und
dessen Montage vereinfacht ist, wobei überdies eine Einstellung möglich und
die Dichtigkeit gewährleistet
ist.
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Zu diesem Zweck hat die Erfindung
einen Druckmechanismus für
eine Zahnstangenlenkung eines Kraftfahrzeugs zum Gegenstand, der
folgendes aufweist: eine im Lenk gehäuse geführte und an der Zahnstange
abgestützte
Druckeinrichtung, gegebenenfalls eine Auflagescheibe, die auf der
der Zahnstange gegenüberliegenden
Seite gegen die Druckeinrichtung gedrückt wird, Federeinrichtungen,
die dazu geeignet sind, eine axiale Kraft unmittelbar oder über die
Auflagescheibe auf die Druckeinrichtung zu übertragen, und Einrichtungen
zum Einstellen dieser Kraft, wobei der Druckmechanismus dadurch
gekennzeichnet ist, daß die
Einstelleinrichtungen von einer elastisch verformbaren Blockierscheibe
gebildet sind, die in einem rohrförmigen Bereich des Gehäuses montiert
ist, welcher den Druckmechanismus aufnimmt, wobei der Umfang der
Festkeilscheibe in einer ausgewählten
axialen Position an der Innenwand des rohrförmigen Bereichs des Gehäuses verhakt
ist, während
der mittlere Bereich der Festkeilscheibe mit den Federeinrichtungen
zum Übertragen einer
axialen Kraft auf die Druckeinrichtung zusammenwirkt oder selbst
diese Federeinrichtungen bildet.
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Die Erfindung basiert somit auf der
Verwendung einer Blockierscheibe, welche die Schraube oder den elastischen
Ring ersetzt, die gemeinhin als Einrichtungen zum Einstellen der
Kraft verwendet werden, wobei die Montage dieser Blockierscheibe an
einem rohrförmigen
Gehäuseabschnitt
mit einer glatten Innenwand ohne Gewinde oder Auskehlung vorgenommen
wird.
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Die Blockierscheibe kann an ihrem
Umfang geneigte Flügel
aufweisen, die ihr Verhaken bzw. Festspreizen an der Innenwand des
rohrförmigen Bereichs
des Gehäuses
gewährleisten.
Diese Blockierscheibe kann auch an ihrem Umfang einen einfachen
geneigten ringförmigen
Rand aufweisen, der eine scharfe Kante bildet, die ausreichend ist,
um eine Funktion des seitlichen Verhakens gegen die Innenwand zu
gewährleisten.
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Der Neigungswinkel der Umfangsflügel bzw. des
ringförmigen
Randes der Blockierscheibe reicht aus, um ihr Verhaken im Gehäuse ohne
die Möglichkeit
einer Rückwärtsverschiebung
unter Anwendungsbedingungen zu gewährleisten, da der Außendurchmesser
dieser Scheibe (im freien Zustand) deutlich viel größer als
der Innendurchmesser des rohrförmigen
Bereichs des Gehäuses
ist.
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Der mittlere Bereich der Blockierscheibe kann
starr und im wesentlichen eben sein, um das Abstützen der Federeinrichtungen
zu gewährleisten, die
beispielsweise aus einem einfachen elastischen Plättchen bestehen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung bildet der mittlere Bereich der Blockierscheibe elastische
Zähne,
die in Richtung der Druckeinrichtung gekrümmt sind, die Rolle der Federeinrichtungen übernehmen,
und das bzw. die üblicherweise zum
Bilden der Federeinrichtungen verwendete(n) Teile) ersetzen. Insbesondere
ermöglicht
die Erfindung bei dieser letzteren Ausführungsform eine Verringerung
der Anzahl von Teilen des Druckmechanismus und eine Vereinfachung
der Arbeitsschritte für seine
Montage, und somit eine merkliche Einsparung.
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Unabhängig von Einzelheiten ihres
Aufbaus und ihrer Funktionen kann die Blockierscheibe insbesondere
durch Stanzen und Pressen gefertigt werden, wobei diese Scheibe
aus Federstahl oder dergleichen gefertigt ist, mit stark ausgeprägten mechanischen
Merkmalen, die sie dennoch bei ihrem Einsetzen im Gehäuse zu einer
elastischen Verformung befähigen,
wobei diese elastische Verformung auch in dem Fall vorteilhaft genutzt
wird, in dem die Scheibe selbst die Rolle der Federeinrichtungen übernimmt.
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Die Anordnung der Blockierscheibe
mit einer mehr oder weniger großen
Einpreßtiefe
in dem rohrförmigen
Bereich des Gehäuses
gewährleistet
die Einstellung der axialen Kraft, die auf die Druckeinrichtung übertragen
wird. In Anbetracht der Endgültigkeit
der Anordnung der Blockierscheibe (Unmöglichkeit einer Rückwärtsverschiebung)
sind zum Durchführen
der Einstellung zwei Vorgehensweisen vorstellbar:
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- – Eine
erste Vorgehensweise besteht in einem Festkeilen durch zunehmendes
Einpressen der Blockierscheibe in Verbindung mit einer Messung der
Kraft, mit der die Zahnstange verschoben wird. Die Anordnung der
Scheibe wird mit der Stabilisierung der Kraft in einem definierten
Bereich erhalten.
- – Eine
weitere Vorgehensweise besteht in einem Festkeilen durch Einpressen
der Blockierscheibe bis zum Anschlag in Verbindung mit der Messung eines
Spiels der Zahnstange. Für
die Durchführung
dieser Einstellweise positioniert eine Vorrichtung die Zahnstange
mit einem in Bezug auf das Ritzel definierten Arbeitsspiel. Eine
beträchtliche Zunahme
der Kraft zum Einpressen der Scheibe stellt die angestrebte Positionierung
sicher.
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Gegebenenfalls kann ein Ausbau des
Druckmechanismus dann immer noch durch Zerstören oder Demolieren der Blockierscheibe
durchgeführt werden.
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Ein besseres Verständnis der
Erfindung ergibt sich mit Hilfe der nachfolgenden Beschreibung unter
Bezugnahme auf die beigefügte
schematische Zeichnung, die beispielhaft einige Ausführungsformen
dieses Druckmechanismus für
eine Zahnstangenlenkung bildet:
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1 ist
eine Axialschnittansicht eines Druckmechanismus gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine Axialschnittansicht, ähnlich der
von 1, einer Variante
dieses Druckmechanismus;
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3 ist
eine Detailfrontansicht der Blockierscheibe, die Teil der Vorrichtung
von 2 ist.
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1 ist
eine Teilansicht einer Zahnstangenlenkung für ein Kraftfahrzeug, von der
sie das Gehäuse 2 zeigt,
in dem das Lenkungsritze) 3 und die Zahnstange 4 aufgenommen
sind, deren Verzahnung 4a mit dem Ritze) 3 in
Eingriff steht, das mit der Lenksäule (nicht dargestellt) gekoppelt
ist.
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Das Lenkgehäuse 2 weist einen
nach außen hin
offenen, rohrförmigen
Bereich 2a auf, dessen Mittelachse A sich orthogonal zu
den Achsen des Ritzels 3 und der Zahnstange 4 erstreckt.
Der rohrförmige Bereich 20 weist
eine glatte zylindrische Innenwand 2b auf.
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Die im nachfolgenden beschriebenen
Bestandteile des Druckmechanismus sind im Inneren des rohrförmigen Bereichs 2a des
Gehäuses 2 aufgenommen.
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Diese Bestandteile umfassen eine
eigentliche Druckeinrichtung 5, die in dem rohrförmigen Bereich 2a entlang
der Achse A gleitverschieblich geführt ist. Die Druckeinrichtung 5 mit
einer an das Profil der Rückseite
der Zahnstange 4 angepaßten Formgebung steht über einen
Auflageblock 6 mit der letzteren in Kontakt.
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Optional ist eine metallische Auflagescheibe 7 gegen
die Endfläche
der Druckeinrichtung 5 gegenüber der Zahnstange 4 angeordnet.
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Hinter der Auflagescheibe 7 ist
eine Blockierscheibe 8 aus Federstahl oder dergleichen
angeordnet. Die Blockierscheibe 8 weist einen ebenen mittleren
Bereich 8a auf, der von einer ringförmigen Umfangszone 8b mit
kegelstumpfförmigem
Verlauf umgeben ist, die außen
durch eine scharfe kreisförmige Kante 8c begrenzt
ist. Im freien Zustand besitzt die Blockierscheibe 8 einen
Außendurchmesser,
der deutlich viel größer als
der Innendurchmesser des rohrförmigen
Bereichs 2a des Gehäuses 2 ist.
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Die Blockierscheibe 8 kann
daher in dem rohrförmigen
Bereich 2a verspreizt werden, indem sie sich (unter geringfügigem Eindringen)
in der Innenwand 2b des rohrförmigen Bereichs 2a verhakt, wobei
die Einbaurichtung der Blockierscheibe 8 eine Rückwärtsverschiebung
der Blockierscheibe ausschließt.
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Zwischen der Auflagescheibe 7 einerseits und
der Blockierscheibe 8 ist ein elastisches Plättchen 9 eingesetzt.
Dieses aufgewölbte
Plättchen 9, das
sich auf dem steifen mittleren Bereich 8a der Scheibe 8 abstützt, übt auf die
Druckeinrichtung 5 über
die Auflagescheibe 7 eine axiale Kraft F aus, die wiederum über den
Auflageblock 6 auf die Zahnstange 4 übertragen
wird.
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Die Anordnung der Blockierscheibe 8,
die mehr oder weniger tief in den rohrförmigen Bereich 2a des
Gehäuses 2 eingepreßt ist,
ermöglicht
eine Einstellung der Kraft F und somit der Anlagekraft, die von
der Zahnstange 4 auf das Ritzel 3 aufgebracht wird.
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Schließlich ist ein Verschlußorgan 10 in
den rohrförmigen
Bereich 2a des Gehäuses 2 hinter
der Blockierscheibe 8 eingesetzt. Bei dem veranschaulichten
Beispiel ist das Verschlußorgan 10 in
Kontakt mit der Blockierscheibe 8 angeordnet. Dieses Verschlußorgan 10 kann
einen mittigen Ansatz 10a aufweisen, der in der Lage ist,
das Zentrieren der elastischen Plättchen 9 zu gewährleisten.
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Die 2 und 3, in denen Bestandteile,
die den vorstehend beschriebenen Bestandteilen entsprechen, mit
den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, veranschaulichen eine
Variante des Druckmechanismus, bei welcher der Blockierring 8 selbst die
Federeinrichtungen zum Ausüben
der axialen Kraft F bildet.
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Der Umfang 8b der Blockierscheibe 8 ist
hier wie vorausgehend beschrieben ausgeführt, um das Verhaken dieser
Scheibe 8 an der Innenwand 2b des rohrförmigen Bereichs 2a des
Gehäuses 2 zu
gewährleisten.
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Der mittlere Bereich der Blockierscheibe 8 hingegen
ist anders ausgeführt
und bildet elastische Zähne 8d,
die in Richtung der Druckeinrichtung 5 gekrümmt sind.
Diese Zähne 8d drücken mit
ihren freien Enden gegen die Auflagescheibe 6, die gegen
die Rückseite
der Druckeinrichtung 5 angelegt ist.
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In Analogie zu den elastischen Zähnen 8d kann
der Umfang 8b der Blockierscheibe 8 geneigte Flügel aufweisen,
welche das Verhaken dieser Scheibe 8 an der Innenwand 2b des
rohrförmigen Bereichs 2a des
Gehäuses 2 (anstelle
der scharfen kreisförmigen
Kante 8c) gewährleisten.
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Der vorstehend beschriebene Druckmechanismus
ist insbesondere auf manuelle Zahnstangenlenkungen anwendbar, kann
jedoch auch in Servolenkungen eingefügt werden.
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Der Schutzumfang der Erfindung, wie
er in den beigefügten
Patentansprüchen
definiert ist, umfaßt
ferner:
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- – Modifizieren
von Einzelheiten der Formgebung der Blockierscheibe;
- – Weglassen
der Auflagescheibe, die optional bleibt und deren Vorhandensein
oder Abwesenheit von den Werkstoffen abhängt, aus denen die Druckeinrichtung
besteht, wobei dann die Federeinrichtungen unmittelbar auf die Druckeinrichtung
einwirken, falls die Auflagescheibe weggelassen wird;
- – Ausführen der
Federeinrichtungen in jeglicher geeigneten Form (falls diese Mittel
nicht aus der Blockierscheibe selbst bestehen);
- – Anordnen
des Verschlußorgans
nicht in Kontakt mit der Blockierscheibe, sondern im Abstand von dieser
Scheibe;
- – Zweckbestimmung
der gleichen Vorrichtung für einen
Druckmechanismus mit einer Druckeinrichtung, die jegliche Form,
jeglichen Werkstoff oder jeglichen Aufbau besitzt.