DE69823575T2

DE69823575T2 - Lenkung

Info

Publication number: DE69823575T2
Application number: DE69823575T
Authority: DE
Inventors: Frederick D. Lafayette Venable
Original assignee: TRW Automotive US LLC
Current assignee: ZF Active Safety and Electronics US LLC
Priority date: 1997-03-11
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2018-03-11
Also published as: EP0864451B1; EP0864451A3; DE69823575D1; ES2221089T3; EP0864451A2; BR9800873A; US5953960A

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spieleinstellanordnung, die effektiv ist, um den Zwischenraum bzw. das Spiel zwischen Zähnen von Getrieben in einer Fahrzeuglenkvorrichtung zu verringern.
Es wurde vorher vorgeschlagen, dass eine Spieleinstellanordnung vorgesehen sein könnte in Verbindung mit Zahnrädern einer Fahrzeuglenkvorrichtung, um Zahnradzahnabnutzung auszugleichen bzw. zu kompensieren. Diese vorgeschlagene Spieleinstellanordnung umfasst eine Mutter, die drehbar in einer Ausnehmung in einem Sektorzahnrad befestigt ist. Ein Kraftübertragungsglied ist in der Ausnehmung befestigt und besitzt Außengewinde, die in Innengewinde an der Mutter eingreifen. Eine Schraubenfeder ist verbunden mit der Mutter und dem Kraftübertragungsglied, um die Mutter kontinuierlich dazu zu drücken, sich relativ zu dem Kraftübertragungsglied zu drehen.
In der vorgeschlagenen Spieleinstellanordnung ist ein Sperrmechanismus mit der Mutter verbunden und ist effektiv, um die Mutter gegen Drehung zu halten bis das Sektorzahnrad zu einem Mittenzustand gedreht ist. Wenn das Sektorzahnrad sich zu einem Mittenzustand bewegt, wird die Mutter für Drehung relativ zu dem Sektorzahnrad freigegeben. Die Drehung der Mutter bewegt das Sektorzahnrad, um Spiel zwischen Zähnen an dem Sektorzahnrad und Zähnen an einem Gegenzahnrad zu vermindern. Eine Lenkvorrichtung, die diese Bauart besitzt, wird in EP-A-894 695 von Wendell Lee Gilbert und übertragen an TRW Inc. offenbart.
Weiterhin soll auf US Patent Nr. 3,884,091 aufmerksam gemacht werden, was sich auf eine Einrichtung zum Beibehalten axialer Selbst-Einstellung der Lenkerwelle in einer manuellen Lenkgetriebeanordnung bezieht. Die Einrichtung umfasst eine geflanschte Wellenverlängerung befestigt an dem Ende der Lenkerwelle in dem Gehäuse der Lenkgetriebeanordnung, wobei die Wellenaus dehnung drehbar ein Paar Nocken trägt, die miteinander befestigt sind, um Nockenschlitze dazwischen vorzusehen, eingegriffen durch Nockenelemente eines Stütznocken der nicht drehbar an dem Gehäuse befestigt ist. Die Nocken sind drehbar vorgespannt in einer Aufwärts-Rampen-Richtung relativ zu dem Stütznocken durch eine Feder, um axiale Einstellung der Lenkerwelle zu bewirken. Eine Nockenverriegelungseinrichtung ist betriebsmäßig verbunden mit den Nocken, um diese axiale Einstellung zuzulassen, nur wenn das Lenkgetriebe im Wesentlichen zentriert ist und um axiale Einstellung zu verhindern während Drehung des Lenkgetriebes in beiden Richtungen von dem Mittenzustand.
Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Gebrauch beim Drehen lenkbarer Fahrzeugräder nach Anspruch 1 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung sieht eine neue und verbesserte Vorrichtung zum Gebrauch beim Drehen lenkbarer Fahrzeugräder vor. Die Vorrichtung umfasst ein Paar von Zahnrädern, die Zähne besitzen, die in Zahneingriff angeordnet sind. Eine Einstellungsanordnung ist vorgesehen, um Spiel zwischen den Zähnen der Zahnräder zu vermindern. Die Einstellungsanordnung ist betätigbar, um eines der Zahnräder durch einen vorbestimmten Abstand bei Drehung von dem einen Zahnrad zu einem Anfangszustand zu bewegen, in welchem es eine minimale Belastung der Zahnradzähne gibt.
Die Einstellungsanordnung umfasst ein Kraftübertragungsglied, das einen Gewindeumlauf besitzt, der mit einem Gewindeumlauf an dem einen Zahnrad in Eingriff steht Eine Feder ist mit dem Kraftübertragungsglied und dem einen Zahnrad verbunden. Die Feder bewirkt Drehung des Kraftübertragungsglieds, wenn sich das eine Zahnrad zu dem Anfangszustand bewegt. Drehung des Kraftübertragungsglieds unter dem Einfluss der in der Feder gespeicherten Energie ist effektiv, um das eine Zahnrad zu bewegen, um Spiel zwischen den Zähnen der Zahnräder zu vermindern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorangegangenen und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden einem Fachmann des Gebietes, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, beim Betrachten der folgenden Beschreibung der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlich werden, wobei zeigt:
1 eine fragmentarische Schnittansicht einer Vorrichtung hergestellt gemäß der vorliegende Erfindung zum Gebrauch beim Drehen lenkbarer Fahrzeugräder;
2 eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht einer Spieleinstellanordnung, die einen Teil der Vorrichtung von 1 bildet;
3 eine schematische Darstellung im Allgemeinen entlang der Linie 3–3 von 2, die die Beziehung zwischen einem Indexrad und einem Paar von Indexstiften in der Spieleinstellanordnung darstellt;
4 eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht, die die Art und Weise darstellt, in der einer der Indexstifte das Indexrad gegen Drehung hält; und
5 eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht, im Allgemeinen ähnlich wie 4, die die Art und Weise darstellt, in der ein Betätigungsglied den Indexstift bewegt, um das Indexrad für Drehung freizugeben.
Beschreibung eines spezifischen bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung Allgemeine Beschreibung
Eine Vorrichtung 10 (1) zum Gebrauch beim Drehen lenkbarer Fahrzeugräder umfasst einen Zahnradsatz 12, der durch einen Servolenkmotor (nicht gezeigt) betätigbar ist. Der Zahnradsatz 12 umfasst ein Zahnstangenzahnrad 14 verbunden mit einem Kolben des Servolenkmotors. Der Zahnradsatz 12 umfasst ebenfalls ein Sektorzahnrad 16, das Zähne 18, angeordnet im Eingriff mit Zähnen 20 an dem Zahnstangenzahnrad 14, besitzt. Das Sektorzahnrad 16 besitzt eine Abtriebs- oder Querwelle 22, die verbunden ist mit einem Lenkerarm einer Lenkverbindung. Das Sektorzahnrad 16 ist um eine Mittelachse 24 drehbar.
Die Zahnstangen- und Sektorzahnräder 14 und 16 werden von einem Gehäuse 30 eingeschlossen. Das Sektorzahnrad 16 wird für Drehung um die Achse 24 durch eine Innenlageranordnung 32 und eine Außenlageranordnung 34 getragen. Die Innenlageranordnung 32 ist an einer Endwand 36 des Gehäuses befestigt. Die Innenlageranordnung 32 steht in Eingriff mit einer zylindrischen Außenseitenoberfläche 38 auf einem Innenendteil 40 des Sektorzahnrads 16. Die Außenlageranordnung 34 steht in Eingriff mit einer zylindrischen Außenseitenoberfläche 42 auf der Ausgabewelle 22.
Die allgemeine Bauart des Zahnstangenzahnrads 14 und Sektorzahnrads 16 und die Art und Weise in der sie mit einem Servolenkmotor zusammenarbeiten, ist die gleiche wie sie in U.S. Patent Nr. 3,741,074 und 4,164,892 offenbart ist. Jedoch könnten die Zahnstangen- und Sektorzahnräder 14 und 16 eine unterschiedliche Bauart bzw. Konstruktion besitzen und könnten, wenn gewünscht, mit einem unterschiedlichen Typ von Servolenkmotor assoziiert werden.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird eine Spieleinstellanordnung 46 (1) vorgesehen, um Zahnradzahnabnutzung zu kompensieren. Die Spieleinstellanordnung 46 kompensiert Zahnradzahnabnutzung durch Verminderung von Spiel zwischen den Zähnen 18 und 20 an dem Sektorzahnrad 16 und dem Zahnstangenzahnrad 14.
Die Spieleinstellanordnung 46 ist effektiv, um Spiel zu reduzieren zwischen den Zähnen 18 und 20 an dem Sektorzahnrad 16 und dem Zahnstangenzahn rad 14 bei Betrieb der Lenkvorrichtung 10 zu einem Mittenzustand oder Anfangszustand. Wenn sich die Lenkvorrichtung 10 in einem Mittenzustand befindet, befinden sich die lenkbaren Fahrzeugräder (nicht gezeigt) in einer Geradeaus-Ausrichtung, so dass sich das Fahrzeug auf einer Straße geradeaus bewegt. Zu dieser Zeit besteht eine minimale Last zwischen den Sektorzahnradzähnen 18 und den Zahnstangenzahnradzähnen 20.
Wenn die Vorrichtung 10 sich in einem Mittenzustand oder Anfangszustand befindet, kann das Fahrzeuglenkrad (nicht gezeigt) gedreht werden, um Drehbewegung des Fahrzeugs nach entweder links oder rechts zu bewirken. Wenn die Fahrzeugräder gedreht werden, ist die Spieleinstellanordnung 46 nicht effektiv, um das Spiel zwischen den Sektorzahnradzähnen 18 und den Zahnstangenzahnradzähnen 20 zu vermindern. Jedoch, sobald die Lenkvorrichtung 10 zurück zu dem Anfangs- oder Mittenzustand betrieben wird, ist die Spieleinstellanordnung 46 effektiv, um das Sektorzahnrad 16 entlang seiner Achse 24 zu bewegen, um übermäßiges Spiel zwischen den Sektorzahnradzähnen 18 und den Zahnstangenzahnradzähnen 20 zu reduzieren.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist die Spieleinstellanordnung 46 betätigbar, um das Sektorzahnrad 16 durch den gleichen vorbestimmten Abstand entlang der Achse 24 zu bewegen, und zwar jedes mal wenn die Vorrichtung 10 zu ihrem Anfangszustand mit übermäßigem Spiel zwischen den Sektorzahnradzähnen 18 und den Zahnstangenzahnradzähnen 20 betrieben wird. Nachdem das Sektorzahnrad 16 durch den vorbestimmten Abstand entlang der Achse 24 bewegt wurde, um das Spiel zwischen den Sektorzahnradzähnen 18 und den Zahnstangenzahnradzähnen 20 zu vermindern, blockiert die Spieleinstellanordnung 46 weitere Bewegung des Sektorzahnrads entlang der Achse 24. Dies minimiert jede Tendenz zur Bindung, die zwischen den Sektorzahnradzähnen 18 und den Zahnstangenzahnradzähnen 20 während Drehung der lenkbaren Fahrzeugräder auftritt.
Gemäß einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine kompakte Anbringungsanordnung zwischen der Spieleinstellanordnung 46, Sektorzahn rad 16 und Endwand 36 des Gehäuses 30 vorgesehen. Somit ist ein Hauptteil der Spieleinstellanordnung 46 in einer Ausnehmung 52 in dem Sektorzahnrad 16 angeordnet. Die Spieleinstellanordnung 46 erstreckt sich von einer kreisförmigen Endstirnfläche 54 an dem inneren Endteil 40 von Sektorzahnrad 16 axial nach außen. Der Teil der Spieleinstellanordnung 46, der sich nach außen von der Endstirnfläche 54 des Sektorzahnrads 16 erstreckt, überträgt Reaktionskräfte zu der Endwand 36 des Gehäuses 30, wenn das Sektorzahnrad 16 axial relativ zu dem Zahnstangenzahnrad 14 bewegt wird.
Spieleinstellanordnung – Kraftübertragung
Die Spieleinstellanordnung 46 umfasst ein einstückiges Kraftübertragungsglied 60 (2), das zwischen der Endwand 36 des Gehäuses 30 und dem Sektorzahnrad 16 Kraft überträgt. Das Kraftübertragungsglied 60 besitzt einen kreisförmigen Kopfendteil 64, der gegen axiale Bewegung relativ zu der Endwand 36 des Gehäuses 30 gehalten wird. Das Kraftübertragungsglied 60 ist jedoch um die Achse 24 relativ zu der Endwand 36 des Gehäuses 30 drehbar.
Der Kopfendteil 64 des Kraftübertragungsglieds 60 umfasst einen zylindrischen Flansch 66, der integral mit einem zylindrischen Halsteil 68 und koaxial dazu gebildet ist. Der Kopfendteil 64 des Kraftübertragungsglieds 60 wird drehbar gegen axiale Bewegung durch eine Stopfenanordnung 72 gehalten.
Die Stopfenanordnung 72 umfasst einen Hauptstopfen 74 und einen Rückhaltestopfen 76. Der Hauptstopfen 74 besitzt äußerliche Gewinde 80 (2), die in interne Gewinde in der Endwand 36 des Gehäuses eingreifen. Ein hexagonaler Sockel 84 wird in dem Hauptstopfen 74 in einer koaxialen Beziehung mit den äußerlichen Gewinden 80 gebildet. Ein Werkzeug ist in Eingriff bringbar mit dem Sockel 36, um den Hauptstopfen relativ zu der Endwand 36 des Gehäuses 30 zu drehen. Eine Verschlussmutter 86 greift in die Außengewinde an dem Hauptstopfen 74 ein und hält den Hauptstopfen gegen Drehung relativ zu der Endwand 36 des Gehäuses 30.
Der Rückhaltestopfen 76 (2) besitzt Außengewinde, die mit den Innengewinden an dem Hauptstopfen 74 in Eingriff stehen. Der Rückhaltestopfen 76 steht mit dem Flansch 66 an dem Kopfendteil 64 des Kraftübertragungsglieds 60 in Eingriff, um das Kraftübertragungsglied gegen axiale Bewegung relativ zu dem Hauptstopfen 74 und der Endwand 36 des Gehäuses zu halten.
Jedoch sollte es klar sein, dass der Kopfendteil 64 des Kraftübertragungsglieds 60 frei drehbar ist relativ zu der Stopfenanordnung 72 und Endwand 36 des Gehäuses 30.
Drehung des Kraftübertragungsglieds 60 um die Mittelachse 24 des Sektorzahnrads 16 ist effektiv, um das Sektorzahnrad entlang seiner Mittelachse zu bewegen. Das Kraftübertragungsglied 60 besitzt einen inneren Endteil 90 mit einem Außengewindegang 92. Der Außengewindegang 92 steht in Eingriff mit einem Innengewindegang 94 (2) an dem Sektorzahnrad 16. Der Innengewindegang 94 an dem Sektorzahnrad 16 wird in einem zylindrischen Innenendteil 96 (1) der Ausnehmung 52 gebildet.
Bei Drehung des Kraftübertragungsglieds 60 um seine Mittelachse 24 (2), bewirkt das Zusammenspiel zwischen dem Außengewindegang 92 und dem Innengewindegang 94, dass sich das Sektorzahnrad 16 nach links bewegt (wie in 2 gesehen) entlang der Mittelachse 24 des Kraftübertragungsglieds 60. Diese Bewegung des Sektorzahnrads 16 ist effektiv, um das Spiel zwischen den Sektorzahnradzähnen 18 und den Zahnstangenzahnradzähnen 20 (1) zu vermindern.
Eine Leistungsfeder 100 (2) speichert Energie, um das Kraftübertragungsglied 60 relativ zu dem Sektorzahnrad 16 zu drehen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Leistungsfeder 100 eine flache Spiralleistungsfeder, die eine zylindrische Konfiguration besitzt. Das Kraftübertragungsglied 60 ist in einer koaxialen Beziehung mit der Leistungsfeder 100 angeordnet und erstreckt sich durch eine zylindrische Mittelöffnung 102 in der Leistungsfeder 100. Die Leistungsfeder 100 ist in einem im Allgemeinen zylindrischen Hauptteil 104 der Ausnehmung 52 angeordnet.
Die Leistungsfeder 100 wird durch eine Gehäuseanordnung 106 (2) eingeschlossen. Die Gehäuseanordnung 106 umfasst eine zylindrische Außenwand 110 und eine zylindrische Innenwand 112. Die Innenwand 112 ist koaxial mit der Außenwand 110 und dem Kraftübertragungsglied 60. Rückhaltevorrichtungen 114 arbeiten mit einem radial nach außen vorspringenden Endteil 116 an der Innenwand 112 der Gehäuseanordnung 106 zusammen. Die Rückhaltevorrichtungen 114 halten die Außenwand 110 gegen axiale Bewegung relativ zu der Innenwand 112 der Gehäuseanordnung 106 während sie es ermöglichen, dass die Innenwand 112 der Gehäuseanordnung sich relativ zu der Außenwand 110 dreht.
Die Außenwand 110 der Gehäuseanordnung 106 ist fest mit dem Sektorzahnrad 16 verbunden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Außenwand 110 der Gehäuseanordnung 106 fest mit dem Sektorzahnrad 16 durch eine Interferenzpassung bzw. Festsitz zwischen einer zylindrischen Außenseitenoberfläche der Außenwand 110 der Gehäuseanordnung 106 und einer zylindrischen Innenseitenoberfläche des Hauptteils 104 der Ausnehmung 52 verbunden. Jedoch könnte die Außenwand 110 der Gehäuseanordnung 106 fest mit dem Sektorzahnrad 16 in einer anderen Weise, wenn erwünscht, verbunden sein.
Die flache Spiralleistungsfeder 100 besitzt einen radialen, äußeren Endteil, der fest mit der Außenwand 110 der Gehäuseanordnung 106 verbunden ist. Zusätzlich besitzt die Leistungsfeder 100 ein inneres Ende, das fest mit der Innenwand 112 der Gehäuseanordnung 106 verbunden ist. Die Leistungsfeder 100 ist vollständig eingeschlossen durch Gehäuseanordnung 106 und kann leicht in den Hauptteil 104 der Ausnehmung 52 in dem Sektorzahnrad 16 eingeführt werden.
Ein zylindrischer Rückhaltestift 120 (2) erstreckt sich in einen Schlitz 122, der in dem Kraftübertragungsglied 60 gebildet ist. Der zylindrische Stift 120 ist ebenfalls in einer zylindrischen Öffnung 124 gelagert, die in dem Endteil 116 der Innenwand 112 der Gehäuseanordnung 106 gebildet ist. Der Rückhaltestift 120 verbindet die Innenwand 112 der Gehäuseanordnung 106 und das Kraftübertragungsglied 60 miteinander, um die Innenwand 112 der Gehäuseanordnung gegen Drehung relativ zu dem Kraftübertragungsglied 60 zu halten.
Der Stift 120 (2) lässt zu, dass sich die Gehäuseanordnung 106 und die Leistungsfeder 100 entlang der Achse 24 des Kraftübertragungsglieds 60 bewegen. Um dies zu erreichen, ist der Stift 120 entlang des Schlitzes 122 in einer Richtung parallel zu der Achse 24 bewegbar. Wenn das Sektorzahnrad 16 durch das Zusammenspiel zwischen dem Außengewindegang 92 an dem Kraftübertragungsglied 60 und dem Innengewindegang 94 an dem Sektorzahnrad 16 bewegt wird, bewegt sich der Stift 120 nach links (wie in 2 gesehen) entlang des Schlitzes 122.
Es wird erwogen, dass es wünschenswert sein könnte, die Gehäuseanordnung 106 und die Leistungsfeder 100 in den Hauptteil 104 der Ausnehmung 52 einzuführen, ohne dass sich das Kraftübertragungsglied 60 durch die Gehäuseanordnung 106 erstreckt und ohne dass sich der Stift 120 durch die Öffnung 124 in dem Endteil 116 der Gehäuseanordnung erstreckt. Nachdem die Gehäuseanordnung 106 in das Sektorzahnrad 16 gedrückt wurde, um eine Interferenzanpassung zwischen der Außenwand 110 der Gehäuseanordnung und dem Sektorzahnrad zu erhalten, wird das Kraftübertragungsglied 60 axial durch die Gehäuseanordnung 106 bewegt und in den Innengewindegang 94 in dem Sektorzahnrad 16 gedreht. Zu dieser Zeit befindet sich die Leistungsfeder 100 in einem entspannten Zustand.
Die Innenwand 112 der Gehäuseanordnung 106 kann dann relativ zu dem Kraftübertragungsglied 60 und der Außenwand 110 der Gehäuseanordnung 106 gedreht werden, um die Leistungsfeder 100 zu spannen. Nachdem die Leistungsfeder 100 zu einem gewünschten Ausmaß gespannt wurde, wird der Rückhaltestift 120 durch die zylindrische Öffnung 124 in den Schlitz 122 in dem Kraftübertragungsglied 60 eingeführt.
Schalt- bzw. Indexanordnung
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Indexanordnung 134 (2) betätigbar, um eine axiale Bewegung des Sektorzahnrads 16 relativ zu dem Zahnstangenzahnrad 14 (1) zu steuern. Jedes Mal wenn sich das Sektorzahnrad 16 zu dem Mittenzustand bewegt, ermöglicht es die Indexanordnung 134 (2), dass das Kraftübertragungsglied 60 um einen vorbestimmten Abstand relativ zu dem Sektorzahnrad 16 durch die Leistungsfeder 100 gedreht wird. Dies begrenzt das Ausmaß der Drehung des Außengewindegang 92 an dem Kraftübertragungsglied 60 relativ zu dem Innengewindegang 94 an dem Sektorzahnrad 16. Begrenzung relativer Drehung zwischen den Innen und Außengewindegängen 92 und 94 begrenzt den Abstand, durch den die Leistungsfeder 100 effektiv ist, um das Sektorzahnrad 16 nach links (wie in 2 gesehen) zu bewegen.
Während Nachfolgebewegung des Sektorzahnrads zu einem außermittigen Zustand blockiert die Indexanordnung 134 die Kraftübertragung von der Leistungsfeder 100 zu dem Kraftübertragungsglied 60. Somit verhindert die Indexanordnung 134 während Drehung der lenkbaren Fahrzeugräder, dass die Spieleinstellanordnung 46 versucht, das Spiel zwischen den Sektorzahnradzähnen 18 und den Zahnstangenzahnradzähnen 20 zu vermindern. Dies neigt dazu, Interferenz zwischen den Sektorzahnradzähnen 18 (1) und Zahnstangenzahnradzähnen 20 zu minimieren, wenn das Sektorzahnrad 16 relativ zu dem Zahnstangenzahnrad 14 gedreht wird.
Die Indexanordnung 134 umfasst ein Schalt- bzw. Indexrad oder Zahnrad 138 (2 und 3). Das Indexrad 138 (2) ist integral gebildet als einstückig mit dem Endteil 116 der Innenwand 112 der Gehäuseanordnung 106.
Das Indexrad 138 ist mit dem Kraftübertragungsglied 60 verbunden und wird gegen Drehung relativ dazu durch den Rückhaltestift 120 (2) gehalten. Jedoch erstreckt sich der Rückhaltestift 120 in den Schlitz 122 in dem Kraftübertragungsglied 60. Dies lässt zu, dass sich das Indexrad 138 (wie in 2 gesehen) entlang dem Kraftübertragungsglied 60 axial nach links bewegt. Diese Bewegung tritt auf, wenn das Spiel zwischen den Sektorzahnradzähnen 18 (1) und den Zahnstangenzahnradzähnen 20 reduziert werden soll.
Das Indexrad 138 umfasst eine ringförmige Anordnung 142 (3) von radial vorspringenden Zähnen 144. Die Zähne 144 sind durch Ausnehmungen 146 getrennt. Die Ausnehmungen 146 besitzen eine bogenförmige Konfiguration zusammenfallend mit der Mittelachse 24 (2) von dem Kraftübertragungsglied 60 und Sektorzahnrad 16. Die ringförmige Anordnung 142 der Zähne 144 und der Ausnehmungen 146 in dem Indexrad 138 besitzen eine Mittelachse, die mit der Mittelachse 24 des Kraftübertragungsglieds 60 und des Sektorzahnrads 16 übereinstimmen.
Ein Paar von Schalt- bzw. Indexstiften oder Kolben 150 und 152 (3) arbeiten zusammen mit den Zähnen 144 und Ausnehmungen 146 an dem Umfang des Indexrads 138, um das Ausmaß der Drehung des Indexrads relativ zu dem Sektorzahnrad 16 zu begrenzen. Somit arbeiten, jedes mal wenn sich das Sektorzahnrad 16 zu dem Mittenzustand bewegt, die Indexstifte 150 und 152 zusammen mit den Zähnen 144 und Ausnehmungen 146 an dem Indexrad 138, um das Ausmaß der Drehung des Indexrads zu einem bogenförmigen Abstand, angezeigt bei 156 in 3, zu begrenzen. Der bogenförmige Abstand 156 ist gleich dem Halben Winkelabstand der Zähne 144 an dem Umfang des Indexrads 138.
Wenn der Indexstift 150 sich in der Eingriffsposition, gezeigt in 3 und 4, befindet, ist ein zylindrischer Körper 160 des Indexstiftes 150 in Eingriff mit einer Ausnehmung 146 in dem Indexrad 138 angeordnet. Zu dieser Zeit ist ein ringförmiger Flansch 162 (4) an dem Indexstift 150 in aneinander stoßendem Eingriff mit einer ringförmigen Innenseitenoberfläche 164 des Indexrads 138. Eine Schraubenspulenvorspannfeder 168 ist in einer zylindrischen Ausnehmung 170 in dem Sektorzahnrad 16 angeordnet. Die Feder 160 drückt gegen einen zylindrischen Schaftteil 172 des Indexstiftes 150 und drückt dadurch den Flansch 162 gegen das Indexrad 138.
Eingriff des zylindrischen Körpers 160 (4) des Indexstifts 150 mit der Ausnehmung 146 in dem Indexrad 138 ermöglicht es, dass der Indexstift 150 das Indexrad gegen Drehung unter dem Einfluß der Leistungsfeder 100 ( 2) hält. Die Leistungsfeder 100 legt ständig Kraft an die Innenwand 112 des Gehäuses 106 und das Indexrad 138 an. Diese Kraft drängt das Indexrad 138 konstant, sich in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn zu drehen, wie durch den Pfeil 176 in 3 angezeigt. Eingriff des zylindrischen Körpers 160 des Indexstifts 150 mit der Ausnehmung 146 (4) in dem Indexrad 138 hält das Indexrad gegen Drehung. Zu dieser Zeit springt ein zylindrischer Kopfendteil 180 des Indexstifts 150 von dem Indexrad 138 zu der Gehäuseendwand 36 axial nach außen vor, d.h. nach rechts wie in 4 gezeigt.
Bei Drehung des Sektorzahnrads 16 zu einem Mitten- oder Anfangszustand wird der Kopfendteil 180 an dem Indexstift 150 in axiale Ausrichtung mit einem Betätigungsglied oder Kolben 184 (5) bewegt. Wenn dies auftritt, bewegt das Betätigungsglied 184 den Indexstift 150 axial nach innen entlang eines Pfads, der sich parallel zu der Achse 24 erstreckt. Der Indexstift 150 befindet sich links, wie in 4 gesehen, von der in 5 gezeigten, nicht eingegriffenen Position. Wenn der Indexstift 150 sich in dem nicht eingegriffenen Zustand befindet, ist der Indexstift nicht effektiv, um das Indexrad 138 gegen Drehung relativ zu dem Sektorzahnrad 16 zu halten.
Das Betätigungsglied 184 (5) umfasst einen zylindrischen Körper 186 und eine bogenförmige Nockenoberfläche 188. Die Nockenoberfläche 188 besitzt eine hemisphärische Konfiguration. Eine Schraubenfeder 192 ist stärker als die Spulenfeder 168 und drängt das Betätigungsglied 184 zu der ausgestreckten Position, gezeigt in 5.
Während des Lenkens des Fahrzeugs und der Drehung des Sektorzahnrads 16 werden eine ringförmige Anordnung 142 von Zähnen 144 und Ausnehmungen 146 an dem Indexrad 138 an dem Betätigungsglied 184 vorbei bewegt. Wenn sich das Sektorzahnrad 16 zu dem Mittenzustand bewegt, bewegt sich das Betätigungsglied 184 von einer Position verschoben von einer Seite des Indexstiftes 150 (4) zu einer Position in der das Betätigungsglied 184 in einer axialen Ausrichtung mit dem Indexstift 150 angeordnet ist. Wenn sich das Betätigungsglied 184 in axiale Ausrichtung mit dem Indexstift 150 bewegt, zwingt die Nockenoberfläche 188 an dem Betätigungsglied 184 den Indexstift 150 sich nach links zu bewegen von dem in 4 gezeigten, eingegriffenen Zustand zu dem in 5 gezeigten, nicht eingegriffenen Zustand. Wenn dies auftritt, bewegt sich der zylindrische Körper 160 des Indexstifts 150 aus dem Eingriff mit der Ausnehmung 146 (4) in dem Indexrad 138.
Bei Freigabe des zylindrischen Körpers 160 von dem Indexstift 150 von der Ausnehmung 146 wird das Indexrad 138 freigegeben für Drehung in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn (wie in 3 gesehen) relativ zu dem Sektorzahnrad 16 unter dem Einfluß der Leistungsfeder 100. Jedoch wird das Indexrad 138 gegen Drehung relativ zu dem Kraftübertragungsglied 60 durch den Stift 120 (2) gehalten. Deswegen wird Kraft von der Leistungsfeder 100 durch die Innenwand 112 der Gehäuseanordnung 106 zu dem Kraftübertragungsglied 60 übertragen.
Die Kraft, die von der Leistungsfeder 100 übertragen wird, resultiert im Drehen des Kraftübertragungsglieds 60 mit dem Indexrad 138 relativ zu der Endwand 36 des Gehäuses 30 und dem Sektorzahnrad 16. Wenn dies eintritt, wirkt der Außengewindegang 92 an dem Kraftübertragungsglied 60 mit dem Innengewindegang 94 an dem Sektorzahnrad 16 zusammen. Die Gewindegänge 92 und 94 bewirken eine Bewegung des Sektorzahnrads 16 nach links (wie in 1 und 2 gesehen), um Spiel zwischen den Sektorzahnradzähnen 18 (1) und den Zahnstangenzahnradzähnen 20 zu vermindern.
Wenn sich das Indexrad 138 durch den Winkelabstand, angezeigt bei 156 in 3, dreht, bewegt sich einer der Zähne 144 aus der Ausrichtung mit dem Indexstift 152 und eine benachbarte Ausnehmung 146 bewegt sich in die Ausrichtung mit dem Indexstift 152. Wenn dies auftritt, schnappt ein zylindrischer Körper 160 an dem Indexstift 152 in die Ausnehmung unter dem Einfluß einer Vorspannfeder ähnlich der Vorspannfeder 168 von dem Indexstift 150 (4). Dies resultiert darin, dass das Indexrad 138 verschlossen wird gegen Drehbewegung relativ zu dem Sektorzahnrad 16 durch den Indexstift 152.
Zu dieser Zeit ist einer der Zähne 144 in radialer Ausrichtung mit dem Indexstift 150 angeordnet. Der Indexradzahn, der mit dem Indexstift 150 ausgerichtet ist, hält den Indexstift 150 in der freigegebenen Position. Obwohl nur der Indexstift 150 in 4 und 5 gezeigt ist, sollte klar sein, dass der Indexstift 152 die gleiche Bauart besitzt und mit dem Sektorzahnrad 16 und dem Indexrad 138 in der gleichen Art und Weise zusammenarbeitet wie der Indexstift 150.
Während einem nachfolgenden Lenkbetrieb wird das Zahnstangenzahnrad 14 (1) durch einen Servolenkmotor (nicht gezeigt) axial bewegt, um Drehung des Sektorzahnrads 16 und Drehbewegung der lenkbaren Fahrzeugräder zu bewirken. Wenn dies auftritt, bleibt der Indexstift 152 in Eingriff mit einer der Ausnehmungen 146, um unter dem Einfluss der Leistungsfeder 100 das Indexrad 138 gegen Drehung zu halten. Daher werden während Drehung der lenkbaren Fahrzeugräder die Sektorzahnradzähne 18 nicht gegen die Zahnstangenzahnradzähne 20 mit einer Kraft gedrückt, die dazu neigen könnte, eine Bindung zwischen den Sektorzahnradzähnen 18 und den Zahnstangenzahnradzähnen 20 (1) zu bewirken.
Bei Vollendung eines Lenkbetriebs kehrt das Sektorzahnrad 16 wieder zurück in den Mittenzustand. Wenn dies auftritt, bewegt sich der Indexstift 152 in Ausrichtung mit einem Betätigungsglied 198 (2). Das Betätigungsglied 198 besitzt die gleiche Konstruktion wie das Betätigungsglied 184 (5). Das Betätigungsglied 198 steht in Eingriff mit dem Kopfendteil 180 (3) des Indexstifts 152. Dies bewirkt, dass der Indexstift 152 in der vorher erklärten Weise in Verbindung mit Indexstift 150 von einem eingegriffenen Zustand zu einem freigegebenen Zustand bewegt wird.
Bewegung des Indexstifts 152 zu der freigegebenen Position gibt das Indexrad 138 für Drehbewegung in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn (3) unter dem Einfluß der Leistungsfeder 100 (2) frei. Nachdem sich das Indexrad 138 durch den Winkelabstand, gezeigt bei 156 in 3, bewegt hat, schnappt der Indexstift 150 in der in 3 und 4 gezeigten Art und Weise in eine Ausnehmung 146 in dem Indexrad 138. Zu diesem Zeitpunkt wird der Indexstift 152 durch einen der Zähne 144 an dem Indexrad 138 in der nicht in Eingriff stehenden bzw. freigegebenen Position gehalten.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt das Indexrad 138 eine gerade Anzahl von Zähnen 144 und der Indexstift 152 ist zu einer Achse durch den Indexstift 150 durch einen Winkelabstand 156 (siehe 3) versetzt. Wenn das Indexrad 138 mit einer ungeraden Anzahl von Zähnen 144 konstruiert wäre, würde der Indexstift 152 mit dem Indexstift 150 ausgerichtet.
Es sollte klar sein, dass Abnutzung der Sektorzahnradzähne 18 und der Zahnstangenzahnradzähne 20 über eine ausgedehnte Gebrauchsperiode der Vorrichtung 10 (1) auftreten werden. Daher wird die Spieleinstellanordnung 46 nur betrieben, um das Sektorzahnrad 16 entlang der Achse 24 zu bewegen, um Spiel zwischen den Sektorzahnradzähnen 18 und den Zahnstangenzahnradzähnen 20 nach einer wesentlichen Anzahl von Betrieben der Vorrichtung 10 zum Drehen lenkbarer Fahrzeugräder zu vermindern. Obwohl eine spezifische Bauart der Indexanordnung 134, in 1–5 dargestellt wurde, wird erwogen, dass die Indexanordnung 134, wenn gewünscht, eine unterschiedliche Bauart besitzen könnte.
Aus obiger Beschreibung der Erfindung werden Fachleute Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen entnehmen. Solche Verbesserungen, Ver änderungen und Modifikationen innerhalb des Fachkönnens sollen durch die angehängten Ansprüche abgedeckt werden.

Claims

Eine Vorrichtung (10) zum Gebrauch beim Drehen lenkbarer Fahrzeugräder, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: ein erstes Getriebe bzw. Zahnrad (16), das zu und von einem Anfangszustand aus drehbar ist um eine erste Achse (24), ein zweites Getriebe bzw. Zahnrad (14) das Zähne (20) besitzt, die in Zahneingriff mit den Zähnen (18) auf dem ersten Zahnrad (16) angeordnet sind; und Einstellmittel (46) zum Bewegen des ersten Zahnrads (16) durch einen vorbestimmten Abstand entlang der ersten Achse (24), um Spiel zwischen den Zähnen (18,20) der ersten und zweiten Zahnräder (16,14) zu reduzieren, gekennzeichnet dadurch, dass die Einstellmittel (46) angepasst sind, um das erste Zahnrad (16) zu bewegen, und zwar bei Drehung des ersten Zahnrads (16) zu dem Anfangszustand, wobei die Einstellmittel (46) ein mit Gewinde versehenes kraftübertragendes Glied (60) umfassen, das relativ zu dem ersten Zahnrad (16) drehbar ist, um das erste Zahnrad (16) entlang der ersten Achse (24) zu bewegen, Federmittel (100) zum Speichern von Energie, um Drehung des mit Gewinde versehenen Glieds (60) relativ zu dem ersten Zahnrad zu bewirken, und Indexmittel (134) zum Begrenzen der Drehung des mit Gewinde versehenen Glieds (60) relativ zu dem ersten Zahnrad (16) unter dem Einfluss von Kraft, die von den Federmitteln (100) auf einen vorbestimmten, bogenförmigen Abstand übertragen wird bei Drehung des ersten Zahnrads (16) zu dem Anfangszustand.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Zahnrad (16) Oberflächenmittel umfasst zum Definieren einer Ausnehmung (52), wobei die Federmittel (100) und zumindest ein Teil des mit Gewinde versehenen Glieds (60) in der Ausnehmung (52) in dem ersten Zahnrad (16) angeordnet sind.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einstellmittel (46) ein Indexrad (138) umfassen, das an dem ersten Zahnrad (16) angebracht ist und relativ zu ihm drehbar ist, wenn sich das erste Zahnrad entlang der ersten Achse (24) bewegt und ein Indexglied (150,152), das in Eingriff bringbar ist mit dem Indexrad (138), um Drehung des Indexrads relativ zu dem ersten Zahnrad (16) zu blockieren, und zwar bei Bewegung des ersten Zahnrads (16) durch den vorbestimmten Abstand entlang der ersten Achse (24).
Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einstellmittel, die das Kraft übertragende Glied (60) umfassen, relativ zu dem ersten Zahnrad (16) bewegbar sind, um Bewegung des ersten Zahnrads (16) entlang der ersten Achse zu bewirken, ein Indexglied (150,152), das an dem ersten Zahnrad (16) angebracht ist und entlang der ersten Achse (24) bewegbar ist aus einer Eingriffsposition zu einer Nicht-Eingriffsposition, um das Kraftübertragungsglied (60) zu lösen, und Betätigungsmittel (184) zum Bewegen des Indexglieds (150,152) entlang der ersten Achse (24) aus der Eingriffsposition zu der Nicht-Eingriffsposition, und zwar bei Bewegung des ersten Zahnrads (16) zu der Anfangsposition.
Eine Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung ferner Folgendes aufweist: ein Gehäuse (30), das zumindest teilweise die ersten und zweiten Zahnräder (16,14) umschließt; einen ersten Gewindegang (94), der fest mit dem ersten Zahnrad (16) verbunden ist; wobei das drehbare Kraftübertragungsglied (60), das einen zweiten Gewindegang (92) auf einem ersten Endteil (90) des Kraftübertragungsglieds (60) besitzt, wobei der zweite Gewindegang (92) in Eingriff mit dem ersten Gewindegang (94) angeordnet ist, und wobei ferner das Kraft übertragende Glied (60) einen zweiten Endteil (64) besitzt , der mit dem Gehäuse (30) verbunden und relativ zu ihm drehbar ist; und wobei die Feder (100) mit dem Kraftübertragungsglied (60) und dem ersten Zahnrad (16) verbunden ist, um Drehung des Kraftübertragungsglieds (60) relativ zu dem ersten Gewindegang (94) zu bewirken und das Gehäuse (30) unter dem Einfluss von Energie, die in der Feder (100) gespeichert ist, um das erste Zahnrad (16) entlang einer Achse (24) unter dem Einfluss von Kraft zu bewegen, die durch die ersten und zweiten Gewindegänge (94, 92) während Drehung des Kraftübertragungsglieds (60) übertragen wird, um dadurch Spiel zwischen den Zähnen (18, 20) auf den ersten und zweiten Zahnrädern (16,14) zu reduzieren.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Indexmittel (134) das Ausmaß der Drehung des Kraftübertragungsglieds (60) begrenzen zu einem vorbestimmten, bogenförmigen Abstand relativ zu dem ersten Zahnrad (16), um dadurch das Ausmaß der Bewegung des ersten Zahnrads (16) relativ zu dem zweiten Zahnrad (14) zu begrenzen, und zwar unter dem Einfluss von in der Feder (100) gespeicherter Energie.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 5, die ferner ein Rückhalteglied (150,152) umfasst, das auf dem ersten Zahnrad (16) angeordnet ist und das bewegbar ist zwischen einem Eingriffszustand, der das Kraftübertragungsglied (60) zurückhält gegen Drehung relativ zu dem ersten Zahnrad (16), und einem Nicht-Eingriffszustand, in dem das Rückhalteglied (150,152) unwirksam ist, um das Kraftübertragungsglied (60) gegen Drehung relativ zu dem ersten Zahnrad (16) zurückzuhalten, und ferner mit einem Betätigungsglied (184), das auf dem Gehäuse (30) angeordnet ist und in Eingriff bringbar ist mit dem Rückhalteglied (150, 152), um das Rückhalteglied aus dem Eingriffszustand zu dem nicht Nicht-Eingriffszustand zu bewegen, bei Drehung des ersten Zahnrads (16) zu einer vorbestimmten Position relativ zu dem Gehäuse (30).
Eine Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Rückhalteglied (150,152) bewegbar ist zwischen dem eingegriffenen und nicht eingegriffenen Zustand entlang eines Pfads, der sich parallel zu einer Achse (24) er streckt, um die das Kraftübertragungsglied (60) relativ zu dem ersten Zahnrad drehbar ist.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das erste Zahnrad (16) relativ zu dem zweiten Zahnrad (14) um die erste Achse (24) drehbar ist, wobei das Kraftübertragungsglied (60) relativ zu dem ersten Zahnrad (16) drehbar ist, um die erste Achse (24), wobei das erste Zahnrad (16) einen Endteil (40) besitzt, durch den sich die erste Achse (24) erstreckt, wobei die Vorrichtung ferner Lagermittel (32) umfasst, die zwischen dem Gehäuse (30) und dem Endteil (40) des ersten Zahnrads (16) angeordnet sind, um das erste Zahnrad (16) zur Drehung relativ zu dem Gehäuse (30) zu tragen, ein Indexglied (138), das fest mit dem Kraftübertragungsglied (60) verbunden ist für Drehung damit relativ zu dem Gehäuse (30) wobei das Indexglied (138) zwischen dem Endteil (40) des ersten Zahnrads (16) und dem Gehäuse (30 ) angeordnet ist, ein Rückhalteglied (150), das auf dem Endteil (40) des ersten Zahnrads (16) angebracht ist und relativ zu dem ersten Zahnrad (16) bewegbar ist zwischen einem Eingriffszustand, in dem das Rückhalteglied (150) wirksam ist, um das Indexglied (138) gegen Drehung relativ zu dem Gehäuse (30) zurückzuhalten und einem Nicht-Eingriffszustand, in dem das Rückhalteglied (150) nicht wirksam ist, um das Indexglied (138) gegen Drehung relativ zu dem Gehäuse (30) zurückzuhalten, und ein Betätigungsglied (184), das mit dem Gehäuse (30) verbunden ist und sich in den Raum zwischen dem Endteil (40) des ersten Zahnrads (16) und dem Gehäuse (30) erstreckt, um Bewegung des Rückhalteglieds (150) zu bewirken aus dem Eingriffszustand zu dem Nicht-Eingriffszustand, und zwar bei Drehung des ersten Zahnrads (16) zu einer vorbestimmten Position relativ zu dem Gehäuse.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 9, die ferner ein zweites Rückhalteglied (152) umfasst, das auf dem Endteil (40) des ersten Zahnrads (16) angebracht ist und relativ zu dem ersten Zahnrad (16) bewegbar ist zwischen einem Eingriffszustand, in dem das zweite Rückhalteglied (152) wirksam ist, um das Indexglied (138) gegen Drehung relativ zu dem Gehäuse (30) zurückzuhalten, und einem Nicht- Eingriffszustand, in dem das zweite Rückhalteglied (152) nicht wirksam ist, um das Indexglied (138) gegen Drehung relativ zu dem Gehäuse (30) zurückzuhalten.