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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Lenkungssysteme für Kraftfahrzeuge.
Sie bezieht sich insbesondere auf mechanische Zahnstangenlenkungen,
die mit einem sogenannten "Druckmechanismus" versehen sind, der
einen permanenten Anlagekontakt der Zahnstange mit dem Lenkungsritzel
gewährleistet
und dadurch Spiel beseitigt. Noch genauer gesagt, es befaßt sich
die Erfindung mit einer Vorrichtung, die bei dieser Art von Lenkung
einen Ausgleich zwischen den Luftdrücken innerhalb und außerhalb
der Lenkung gewährleistet.
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Eine
Zahnstangenlenkung eines Kraftfahrzeugs ist üblicherweise völlig dicht
ausgeführt,
um jegliches unerwünschte
Eindringen von Wasser oder Feuchtigkeit in das Innere der Lenkung
zu verhindern. Dies bereitet jedoch Probleme bei Über- oder Unterdruck
in der Lenkung in Abhängigkeit
von einem Anstieg oder Absinken der Umgebungstemperatur, wobei der Über- oder
Unterdruck zu einer übermäßigen Verformung
der Faltenbälge
der Lenkung mit der Folge einer Verschlechterung oder Zerstörung dieser
Faltenbälge
führt.
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Zwar
wurde bereits versucht, Lenkungen mit "atmenden" Faltenbälgen zu verwirklichen, die
den Eintritt bzw. Austritt von Luft zulassen -vgl. z.B. die Schrift
US-A-3 927 576. Diese Lösung
erfordert aber eine spezielle und somit komplizierte und kostspielige
Herstellung der Faltenbälge.
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Des
weiteren weist der Druckmechanismus einer Zahnstangenlenkung bei
einer gängigen
Ausführungsweise
folgendes auf:
- – eine eigentliche Druckeinrichtung
mit einer für den
Anlagekontakt mit der Zahnstange angepaßten Formgebung, die in einem
mit dem Lenkungsgehäuse
fest verbundenen, rohrförmigen
Bereich geführt
ist;
- – eine
Federeinrichtung in Form einer Schraubenfeder und/oder von Federscheiben,
die eine axiale Kraft direkt oder mittels einer Auflagescheibe auf die
Druckeinrichtung übertragen;
- – ein
Element, das in den mit dem Gehäuse
fest verbundenen, rohrförmigen
Bereich einschraubbar ist, oder ein Element, dessen Position in
diesem rohrförmigen
Bereich anderweitig (z.B. durch einen elastischen Ring oder irgendeine
andere Halteeinrichtung festgelegt) regulierbar ist, wobei dieses
Element das Zusammendrücken
der Federeinrichtung gewährleistet
und dabei eine Regulierung der Vorrichtung ermöglicht, und dieses schraub-
bzw. einstellbare Element eine zentrale Durchgangsöffnung aufweist,
die bei dem Montagevorgang der Lenkung Anwendung findet;
- – einen
in der zentralen Öffnung
des schraub- bzw. einstellbaren Elementes endgültig angeordneten Stopfen,
um die Vorrichtung vollständig
zu verschließen
und sie dabei dicht zu machen.
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Hierbei
wird beispielsweise Bezug genommen auf die Druckschrift GB-A-1 001
985 mit einem Stopfen von dem im Oberbegriff des Patentanspruches
1 definierten Typ.
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Die
vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Zahnstangenlenkung mit
einer einfachen und wirtschaftlichen Vorrichtung für einen
Ausgleich zwischen den Drücken
innerhalb und außerhalb
der Lenkung zur Verfügung
zu stellen, um Verformungen und Verschlechterungen der Faltenbälge zu vermeiden, wobei
diese Vorrichtung den Aufbau des betreffenden Druckmechanismus vorteilhaft
nutzt.
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Zu
diesem Zweck hat die Erfindung eine Zahnstangenlenkung eines Kraftfahrzeugs
zu Gegenstand, welche mit einem Druckmechanismus versehen ist, der
einen permanenten Anlagekontakt der Zahnstange mit dem Lenkungsritzel
gewährleistet, wobei
der Druckmechanismus die folgenden Bauteile aufweist, die in einem
mit dem Lenkungsgehäuse
integral ausgebildeten, rohrförmigen
Bereich montiert sind: eine eigentliche Druckeinrichtung, die an
der Rückseite
der Zahnstange anliegt, ein hinter der Druckeinrichtung montiertes
schraubbares bzw. in seiner Position einstellbares Element, und
eine zwischen der Druckeinrichtung und dem schraubbaren bzw. einstellbaren
Element angeordnete Federeinrichtung, wobei das schraubbare bzw.
einstellbare Element eine zentrale Durchgangsöffnung besitzt, die einen Stopfen
aufnimmt, wobei diese Zahnstangenlenkung dadurch gekennzeichnet
ist, daß der Stopfen
zumindest teilweise aus einem luftdurchlässigen, aber wasserabweisenden
Material gefertigt ist, um einen Ausgleich zwischen den Drücken innerhalb und
außerhalb
der Lenkung zu ermöglichen
und somit eine Verformung der Faltenbälge der Lenkung zu vermeiden.
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Der
Grundgedanke der Erfindung besteht ganz einfach darin, einen bereits
vorhandenen, üblicherweise
wasser- und luftdichten Stopfen durch einen Stopfen einer gleichen Größe zu ersetzen,
der sich in das bereits vorhandene Loch des schraub- bzw. einstellbaren
Elementes des Druckmechanismus einfügen läßt, aber zumindest teilweise
aus einem luftdurchlässigen
und wasserabweisenden Material gefertigt ist, das einen permanenten
Ausgleich der Luftdrücke
innerhalb und außerhalb
der Lenkung gewährleistet
(auch unter Nutzung der üblicherweise vorhandenen
Verbindung zwischen den beiden Faltenbälgen der Lenkung). Die durch
die Erfindung vorgeschlagene Lösung
ist daher besonders einfach und wirtschaftlich.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung ist der in der zentralen Durchgangsöffnung des
schraub- bzw. einstellbaren Elementes des Druckmechanismus aufgenommene
Stopfen vollständig
aus einem luftdurchlässigen,
aber wasserabweisenden Material gefertigt.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung weist der in der zentralen Durchgangsöffnung des
schraub- bzw. einstellbaren Elementes des Druckmechanismus aufgenommene
Stopfen einen rohrförmigen
Körper
aus einem wasserdichten und luftdichten Material auf, wobei der
rohrförmige
Körper dieses
Stopfens einen durchgängigen
zentralen Einsatz aus einem luftdurchlässigen, aber wasserabweisenden
Material aufnimmt.
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Gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung weist der in der zentralen Durchgangsöffnung des
schraub- bzw. einstellbaren Elementes des Druckmechanismus aufgenommene
Stopfen einen rohrförmigen
Körper
aus einem wasserdichten und luftdichten Material auf, wobei der
rohrförmige
Körper dieses
Stopfens in seiner Mittelpassage eine querliegende Membran aus einem
luftdurchlässigen,
aber wasserabweisenden Material aufnimmt.
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Ein
besseres Verständnis
der Erfindung ergibt sich unter Zuhilfenahme der nachfolgenden Beschreibung
unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische
Zeichnung, die beispielhaft einige Ausführungsformen dieser Zahnstangenlenkung
für ein Kraftfahrzeug
darstellt.
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1 zeigt
eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Zahnstangenlenkung von
außen;
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2 zeigt
eine Schnittansicht entlang II-II von 1 durch den
Druckmechanismus der Lenkung und veranschaulicht eine erste Ausführungsform
der Erfindung;
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3 zeigt
eine Schnittansicht des Stopfens für sich, die eine Variante der
Erfindung veranschaulicht;
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4 zeigt
eine weitere Schnittansicht des Stopfens für sich, die eine andere Variante
der Erfindung veranschaulicht.
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1 stellt
von außen
eine Zahnstangenlenkung für
ein Kraftfahrzeug dar, die in dem gezeigten Beispiel eine hydraulisch
unterstützte
Lenkung ist. Diese Figur zeigt insbesondere das rohrförmige zentrale
Gehäuse 2 der
Servolenkung, in dem die Zahnstange 3 gleitverschieblich
montiert ist. Ebenso unter Bezugnahme auf 2 steht die
Zahnstange 3 mit einem drehbaren Ritzel 4 in Eingriff,
das mit der Lenksäule
(nicht dargestellt) drehfest verbunden ist, und zwar mittels eines
Servoventils 5, das Hydraulikleitungen 6 und 7 mit
dem Stelltriebteil des Gehäuses 2 verbindet.
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Das
rechte und das linke Ende der Zahnstange 3, die sich außerhalb
des Gehäuses 2 befinden, sind
mit (hier nicht dargestellten) Spurhebeln gekoppelt. Zwei Faltenbälge 8,
die jeweils mit einem der beiden Enden des Gehäuses 2 verbunden sind,
bedecken und schützen
die Endbereiche der Zahnstange 3.
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Das
Lenkungsgehäuse 2 besitzt
einen nach außen
hin offenen rohrförmigen
Bereich 2a, dessen Mittelachse A sich orthogonal zu den
jeweiligen Achsen der Zahnstange 3 und des Ritzels 4 erstreckt. Der
rohrförmige
Bereich 2a nimmt die Bestandteile des Druckmechanismus
auf, die in 2 gut zu erkennen sind.
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Diese
Bestandteile umfassen eine eigentliche Druckeinrichtung 9,
die gleitverschieblich entlang der Achse A in dem rohrförmigen Bereich 2a geführt ist.
Die Druckeinrichtung 9 besitzt eine an das Profil der Rückseite
der Zahnstange 3 angepaßte Form und steht mit dieser,
gegebenenfalls über
einen Abstützklotz,
in Anlagekontakt.
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Ein
schraubbares bzw. in seiner Position einstellbares Element 10 ist
hinter der Druckeinrichtung 9 montiert, wobei dieses Element 10 beispielsweise in
ein Innengewinde des rohrförmigen
Bereichs 2a eingeschraubt ist. Eine Feder 11,
vorliegend als Schraubenfeder ausgeführt, ist zwischen der Druckeinrichtung 9 und
dem beispielsweise schraubbaren Element 10 angeordnet,
wobei die Feder 11 auf der Achse A zentriert ist.
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Diese
Feder 11 übt
auf die Druckeinrichtung 9 eine axiale Kraft aus, welche
die Druckeinrichtung 9 auf die Zahnstange 3 überträgt, um sie
gegen das Ritzel 4 abzustützen. Diese Auflagekraft kann
reguliert werden, indem das Element 10 mehr oder weniger
tief in den rohrförmigen
Bereich 2a eingeschraubt wird, oder indem dieses Element 10 in
dem rohrförmigen
Bereich 2a in der gewünschten
Tiefe festgelegt wird.
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Das
schraubbare bzw. einstellbare Element 10 selbst weist eine
zentrale Durchgangsöffnung 10a auf,
die einen kleinen Stopfen 12 aufnimmt.
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Der
Stopfen 12 kann aus einem einzigen luftdurchlässigen,
aber wasserabweisenden Material ausgeführt sein. Somit wird der Durchtritt
von Luft zwischen dem Inneren der Lenkung, insbesondere dem Inneren
des Gehäuses 2 zum
einen und der Außenseite
zum anderen ermöglicht.
In Abhängigkeit von
den Temperaturschwankungen kann die Luft daher aus der Lenkung austreten
oder in sie eintreten, so daß der
Druck zwischen der Innenseite und der Außenseite der Lenkung ausgeglichen
wird, um eine Verformung der Faltenbälge 8 und deren Verschlechterung
zu vermeiden. Der Durchtritt von Wasser und Feuchtigkeit in das
Innere der Lenkung wird hingegen durch das Material des Stopfens 12 verhindert.
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3 zeigt
eine erste Variante der Erfindung. Der Stopfen 12, der
in der zentralen Durchgangsöffnung 10a des
schraubbaren bzw. einstellbaren Elements 10 des Druckmechanismus
sitzt, besitzt hierbei einen rohrförmigen Körper 12a aus einem
wasser- und luftdichten
Material, z.B. aus Gummi. Der rohrförmige Körper 12a nimmt einen
durchgängigen
zentralen Einsatz 12b aus einem luftdurchlässigen,
aber wasserabweisenden Material auf. Das Ganze kann durch Aufformen
bzw. Überformen
gefertigt werden.
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4 zeigt
eine andere Variante der Erfindung. Der Stopfen 12, der
in der zentralen Durchgangsöffnung 10a des
schraubbaren bzw. einstellbaren Elementes 10 des Druckmechanismus
sitzt, besitzt hier zudem einen rohrförmigen Körper 12 aus einem
wasser- und luftdichten Material wie z.B. Gummi. Der rohrförmige Körper 12a nimmt
in seiner Mittelpassage eine querliegende Membran 12d aus
einem luftdurchlässigen,
aber wasserabweisenden Material auf. Auch hier kann das Ganze durch
Aufformen bzw. Überformen
gefertigt werden.
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Das
luftdurchlässige,
aber wasserabweisende Material, das jeweils fallweise den gesamten Stopfen 12,
den Einsatz 12b oder die Membran 12d bildet, kann
insbesondere ein fluoriertes Polymerharz, wie z.B. das unter der
Handelsbezeichnung "PERMEON" (eingetragene Marke)
vertriebene Material sein. Die Wahl dieses Materials und/oder des Materials,
aus dem der Körper 12a oder 12c des Stopfens 12 besteht,
wird ebenfalls so getroffen, daß eine
einfache Montage und ein guter Halt des Stopfens 12 an
dem schraubbaren bzw. einstellbaren Element 10 möglich sind.
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Der
Schutzbereich der Erfindung gemäß der Definition
in den beigefügten
Ansprüchen
umfaßt darüber hinaus
Modifikationen der Einzelheiten des Stopfens und der anderen Bestandteile
des Druckmechanismus, die Wahl anderer geeigneter Materialien, oder
auch eine Zweckbestimmung der Vorrichtung für eine Lenkung mit verschiedenen
Merkmalen, und zwar sowohl für
eine hydraulisch oder elektrisch unterstützte Lenkung als auch eine
manuelle Lenkung.