DE7421544U

DE7421544U - Vehicle steering for a vehicle with a fixed axle

Info

Publication number: DE7421544U
Application number: DE7421544U
Authority: DE
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1973-07-18
Publication date: 1974-09-26

Description

23555 Euclid Avenue23555 Euclid Avenue

Cleveland, Ohio 44117 /V.St.A.

Unser Zeichen: T 1596Our reference: T 1596

Fahrzeuglenkung für ein Fahrzeug mit fester AchseVehicle steering for a vehicle with a fixed axle

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeuglenkung für ein Fahrzeug mit fester Achse, an deren Enden Rader um senkrechte Achsen drehbar montiert sind, mit einem mit einem Lenkrad verbundenen Ritzel, welches mit einer Zahnstange kämmt, deren Bewegung die Auslenkung der Fahrzeugräder hervorruft.The invention relates to a vehicle steering system for a vehicle with a fixed axle, at the ends of which wheels about vertical axes are rotatably mounted, with a pinion connected to a steering wheel, which meshes with a rack, the movement of which causes the vehicle wheels to deflect.

E3 hat sich gezeigt, daß Lenkgetriebe mit Zahnstange und Ritzel sehr wirksame und direkte Einrichtungen zum Lenke.ι eines Fahrzeuges sind und die Verwendung von Lenkgetrieben mit Zahnstangen und Ritzeln ist im "unehmen begriffen. Einer der Nachteile derartiger Lenkgetriebe besteht in der Schwierigkeit, die bei der Montage eines Lenkgetriebes mit Zahnstange und Ritzel an einer geeigneten Stelle auftritt. Das Getriebe wi*?d üblicherweise am Rahmen des Fahrzeuges montiert und wegen des Aufbaus des Fahrzeuges ist die richtige Verbindung des Ritzels mit dem Lenkrad und der Zahnstange mitE3 has shown that steering gear with rack and Pinions are very effective and direct devices for Lenke.ι a vehicle and the use of steering gears with racks and pinions is in the "unhealthy". One the disadvantages of such steering gears is the difficulty involved in assembling a steering gear with a rack and pinion occurs at a suitable location. The transmission is usually mounted on the frame of the vehicle and because of the structure of the vehicle is the correct connection of the pinion with the steering wheel and the rack with

Gei,Gei,

dem Lenkarm für das zu lenkende Rad sehr schwierig. Die Probleme, die bei der richtigen Verbindung eines Lenkgetriebes mit Zahnstange und Ritzeln init den lenkbaren Rädern eines Fahrzeuges auftreten, welches unabhängige Vorderradaufhängungen aufweist, werden deutlich, wenn man die Anforderungen an die Lenkung berücksichtigt und die unterschiedlichen Längen der Gestänge zwischen der Zahnstange und einem unabhängig aufgehängten Rad.the steering arm for the wheel to be steered is very difficult. the Problems with the correct connection of a steering gear with rack and pinion with the steerable wheels of a A vehicle that has independent front suspensions can be seen when looking at the requirements to the steering and the different lengths of the linkage between the rack and an independent suspended wheel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Fahrzeuglenkung zu schaffen, bei der ein Lenkgetriebe mit Zahnstange und Ritzel verwendet werden kann.The invention is based on the object of creating a vehicle steering system in which a steering gear with a rack and pinion can be used.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß sich die Zahnstange im wesentlichen parallel zur fester. Fahrzeugachse erstreckt j daß ein Verbindungsgestänge die Zahnstange mit wenigstens einem der Räder verbindet, daß ein Gehäuse wenigstens teilweise das Ritzel und die Zahnstange anschließt und an der festen Fahrzeugachse an einer Stelle zwischen den Rädern anliegt und an dieser Fahrzeugachse befestigt ist.According to the invention, this object is achieved in that the rack is essentially parallel to the fixed. Vehicle axle extends j that a connecting linkage the rack connects with at least one of the wheels that a housing at least partially connects the pinion and the rack and rests on the fixed vehicle axle at a point between the wheels and is attached to this vehicle axle.

Es wurde gefunden, daß ein Lenkgetriebe mit Zahnstange und Ritzel in einfacher Weise an einer festen Achse montiert werden kann und daß dieses Getriebe ebenfalls in einfacher Weise mit einem Lenkrad verbunden werden kann, wodurch eine gute Lenkung ermöglicht wird. Die feste Vorderachse trägt die lenkbaren Räder ohne eine unabhängige Aufhängung der Räder, so daß eine leichte Verbindung mit dem Zahnstangengetriebe möglich ist. Da die meisten der schweren Nutzfahrzeuge und viele der leichteren Nutzfahrzeuge jetzt mit festen Achsen ausgerüstet werden, ist eine derartige Lenkung von großer Bedeutung.It has been found that a steering gear with rack and pinion is easily mounted on a fixed axle can be and that this transmission can also be easily connected to a steering wheel, whereby a good steering is made possible. The fixed front axle carries the steerable wheels without an independent suspension Wheels, so that an easy connection with the rack and pinion is possible. As most of the heavy duty vehicles and many of the lighter commercial vehicles now being fitted with fixed axles, such steering is available from great importance.

Bei einer Ausführungsform wird ein Ende der Zahnstange gelenkig mit einem Lenkarm eines der Räder über eine Lenkschubstange und ein Kugelgelenk verbunden und mit dem Lenkarm desIn one embodiment, one end of the rack is articulated to a steering arm of one of the wheels via a steering push rod and a ball joint and connected to the steering arm of the

anderen Rades über den ersten Lenkarm und eine Zugstange. Bei einer anderen Ausführungsform werden die beiden Enden der Zahnstpjige schwenkbar mit getrennten Lenkarmen der Räder über Lenkschubstangen und Kugelgelenke verbunden. Das Zahnstangengetriebe kann entweder manuell betätigt werden oder mittels eines Hilfsantriebes und dieses Lenkgetriebe kann leicht an verschiedene Arten und Formen von feuten Achsen angepaßt und an diesen montiert werden.other wheel via the first steering arm and a pull rod. In another embodiment, the two ends the Zahnstpjige swivels with separate steering arms of the wheels Connected via steering push rods and ball joints. The rack and pinion gear can either be operated manually or by means of an auxiliary drive and this steering gear can easily adapted to and mounted on various types and shapes of axles.

Mit Vorteil kann das Gehäuse einen Hauptabschnitt aufweisen, der das Ritzel aufnimmt und einen Pührungsabschnitt, der sich vom Hauptabschnitt aus erstreckt und wenigstens einen Teil der Zahnstange führend einschließt, und es kann eine erste Halterung vorgesehen sein, mit der der Hauptabschnitt des Gehäuses an der Achse an einer ersten Stelle befestigt ist und eine zweite Halterung, mit der der Führungsabschnitt an der Achse an einer Stelle im Abstand von der ersten Stelle befestigt ist.The housing can advantageously have a main section that receives the pinion and a guide section that extends extending from the main portion and guiding at least a part of the rack includes, and there may be a first Bracket may be provided with which the main portion of the housing is attached to the axle at a first location and a second bracket with which the guide portion is attached to the axle at a location spaced from the first location is attached.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained with reference to the figures of the drawing. Show it:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Fahrzeuglenkung mit Zahnstangenantrieb ,1 shows a plan view of a vehicle steering system with a rack and pinion drive ,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform einer Fahrzeuglenkung mit Zahnstangenantrieb,Fig. 2 is a plan view of another embodiment of a Vehicle steering with rack and pinion drive,

Fig. 3 eine Vorderansicht einer festen Fahrzeugachse und einea lenkbaren Rades.Fig. 3 is a front view of a fixed vehicle axle and a steerable wheel.

Fig. Ί eine Schnittansicht, genommen längs der Linie IV-IV der Fig. 3,Fig. Ί is a sectional view taken along the line IV-IV of Fig. 3,

-U--U-

Fig. 5 eine Vorderansicht einer anderen Ausführungsform einer festen Fahrzeugachse und eines zugeordneten lenkbaren Rades, 5 shows a front view of another embodiment of a fixed vehicle axle and an associated steerable wheel,

Fig. 6 eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform einer festen Fahrzeugachse und eines zugeordneten lenkbaren Rades6 shows a front view of a further embodiment of a fixed vehicle axle and an associated one steerable wheel

und
Fig. 7 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie VII-VII der Fig. 6.and
FIG. 7 is a sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 6.

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Fahrzeuglenkung mit Zahnstangenantrieb und,diese Lenkung ist allgemein mit 10 bezeichnet und es sind zwei lenkbare Räder 12 und 14 vorgesehen, die drehbar an beiden Enden einer festen Achse 16 montiert sind. Das lenkbare Rad 12 ist in an sich bekannter Weise drehbar an der Achse If mittels eines Achsbolzens gelagert. Das lenkbare Rad 14 ist drehbar an der Achse 16 mittels eines Achsbolzens 20 gelagert. Die Achsbolzen 18 und 20 bilden senkrechte Drehachsen zur Lenkung des Fahrzeuges.Fig. 1 is a top plan view of a rack and pinion vehicle steering system, this steering system is indicated generally at 10 and two steerable wheels 12 and 14 are provided which are rotatably mounted on either end of a fixed axle 16. The steerable wheel 12 is rotatably supported in a manner known per se on the axis If by means of an axle bolt. The steerable wheel 14 is rotatably mounted on the axle 16 by means of an axle pin 20. The axle bolts 18 and 20 form vertical axes of rotation for steering the vehicle.

Ein Lenkarm 22 ist in irgendeiner an sich bekannten Weise mit dem Rad 12 verbunden, beispielsweise so,wie es in den Fig· 3, 5 und 6 gezeigt ist. In gleicher Weise ist das Rad 14 mit einem Lenkarm 24 verbunden. Der Lenkarm 22 weist einen Abschnitt 26 auf, der mit dem Lenkarm 24 über eine Zugstange 30 verbunden ist und zwar mittels Gelenkstellen 28 und 32, so daß die Räder 12 und 14 gemeinsam um die Achsbolzen 18 und 20 verschwenkt werden.A steering arm 22 is connected to the wheel 12 in some manner known per se, for example as shown in FIGS 3, 5 and 6 are shown. In the same way is the wheel 14 connected to a steering arm 24. The steering arm 22 has a section 26 which is connected to the steering arm 24 via a pull rod 30 is connected by means of articulation points 28 and 32, so that the wheels 12 and 14 together around the axle bolts 18 and 20 are pivoted.

Um eine Lenkbewegung der Lenkarme 22 und 24 durchzuführen, weist der Lenkarm 22 einen weiteren Abschnitt 34 auf, der bei 36 gelenkig mit einer Lenkschubstange 38 verbunden ist, die ihrerseits mit einer Zahnstange 40 eines Zahnstangen- und Ritzelgetriebes 42 verbunden ist und zwar lüittels eines Kugelgelenkes 44.To carry out a steering movement of the steering arms 22 and 24, the steering arm 22 has a further section 34 which is articulated at 36 to a steering push rod 38, which in turn with a rack 40 of a rack and pinion and pinion gear 42 is connected, namely by means of one Ball joint 44.

Das Zahnstangen- und Ritzelgetriebe 42 weist zusätzlich zur Zahnstange 40 einen Gehäuseabschnitt 46 auf, in dem drehbar ein Ritzel 48 angeordnet ist, welches mit einem Lenkrad ver-The rack and pinion gear 42 has in addition to Rack 40 has a housing section 46 in which a pinion 48 is rotatably arranged, which is connected to a steering wheel

j , bunden wird und eiren Gehäuseabschnit'c S'O, der die Zahnstangej, is bound and a housing section S'O , which is the rack

[ 40 aufnimmt. Der Gehäuseabschni-t 46 ist an der Achse 16 [ 40 picks up. The housing section 46 is on the axis 16

mittels Schrauben 52 befestigt und der Gehäuseabschnitt 50 ist an der Achse 16 mittels einer Schraube 54 befestigt. Selbstverständlich können andere oder zusätzliche Halterungen vorgesehen sein einschließlich Halterungsbügel, um die Zahnstange 40, die Lenkschubstange 48 und den Lenkarm 22 im allgemeinen in der gleichen Ebene auszufluchten, wie es die Fig. 3, 5 und 6 zeigen.fastened by means of screws 52 and the housing section 50 is fastened to the axle 16 by means of a screw 54. Of course, other or additional mountings can be provided, including mounting brackets, around the rack 40, the steering push rod 48 and the steering arm 22 are generally aligned in the same plane as the Figures 3, 5 and 6 show.

Das Zahnstangen- und Ritzelgetriebe 42 kann manuell betätigbar sein oder es kann ein Hilfsantrieb vorgesehen sein. In jedem Fall bewirkt die Drehung des Lenkrades eine entsprechende Drehung des Ritzels 48, wodurch die Zahnstange 40 bei <ier Betrachtung in Fig. 1 nach links oder rechts bewege wird. Die Drehbewegung des Lenkrades und des Ritzels 4 8 wird in eine lineare Bewegung der Zahnstange 40 übersetzt. Die lineare Bewegung der Zahnstange 40 wird dann in eine Schwenkbewegung. der Räder 12 und 14 übersetzt und zwar durch die Gelenkverbindungen zwischen aer Zahnstange 40, der Lenkschub stange 38, den Lenkarm 22, der Zugstange 30 und den Lenkarm 24.The rack and pinion gear 42 can be operated manually or an auxiliary drive can be provided. In each Case causes the rotation of the steering wheel a corresponding rotation of the pinion 48, whereby the rack 40 at <ier Viewing in Fig. 1 is moving to the left or right. The rotation of the steering wheel and the pinion 4 8 is shown in translates a linear movement of the rack 40. The linear movement of the rack 40 then turns into a pivoting movement. the wheels 12 and 14 translated through the articulated connections between aer rack 40, the steering thrust rod 38, the steering arm 22, the pull rod 30 and the steering arm 24.

Das Kugelgelenk 44 bildet eine einfache Schwenkverbindung, die eine Auslenkung nicht nur in einer horizontalen Ebene ermöglicht, sondern auch in einer senkrechten Ebene, so daß, obwohl eine Ausfluchtung der Zahnstange, der Lenkschubstange und des Lenkarmes in der gleichen horizontalen Ebene bevorzugt ist, eine außerordentliche Genauigkeit dieser Ausfluchtung nicht erforderlich ist.The ball joint 44 forms a simple swivel connection that does not only deflect in a horizontal plane allows, but also in a vertical plane so that, although an alignment of the rack, the steering push rod and the steering arm in the same horizontal plane is preferred, an extraordinary accuracy of this alignment is not required.

In Fig. 2 ist in Draufsicht ein Zahnstangen- und Ritzellenksystem für Fahrzeuge 60 dargestellt, wobei zwei Räder 12 und 14 vorgesehen sind, die drehbar an entgegengesetzten Enden einer festen Achse 16 montiert sind, wie in dem in Fig. ΓIn Fig. 2, a rack and pinion steering system for vehicles 60 is shown in plan view, two wheels 12 and 14 are provided which are rotatably mounted on opposite ends of a fixed shaft 16, as in the one shown in Fig. Γ

-s--s-

-•largestellten Fall. Zwei Achsbolzen 18 und 20 bilden senkrechte Lenkachsen.- • Case presented. Two axle bolts 18 and 20 form vertical ones Steering axles.

Mit dem Rad 12 ist ein Lenkarm 62 verbunden und mit dem Rad 14 ein Lenkarm 64 und zwar im allgemeinen in der gleichen Weise, wie es im Vorstehenden bei der Fig. 1 beschrieben wurde. Um die Lenkarme 62 und 64 um die Achsbolzen 18 und 20 zu verschwenken, ist ein Zahnstangen- und Ritzellenkgetriebe 66 vorgesehen, und dieses weist einen Gehäuseabschnitt 68 auf, in dem drehbar ein Ritzel 76 gelagert ist und einen Gehäuseabschnitt 70, der einen Teil der Zahnstange 78 einschließt und diese Zahnstange im allgemeinen längs einer Linie parallel zur Achse 16 führt. Der Gehäuseabschnitt 68 ist an der Achse 16 mittels zweier Schrauben 72 befestigt, während der Gehäuseabschnitt 70 an der Achse 16 mittels einer Schraube 74 befestigt ist. Wie bei der in Fig. 1 dargestellten Lenkung können andere und/oder zusätzliche Halterungen verwendet werden einschließlich Halterurgsbügeln.A steering arm 62 is connected to the wheel 12 and a steering arm 64 is connected to the wheel 14, in general in the same way As described above in connection with FIG. 1. Around the steering arms 62 and 64 around the axle bolts 18 and 20 To pivot, a rack and pinion drive 66 is provided, and this has a housing section 68 on, in which a pinion 76 is rotatably mounted and a housing portion 70, which includes part of the rack 78 and this rack generally along a Line parallel to axis 16 leads. The housing section 68 is attached to the axle 16 by means of two screws 72, while the housing section 70 is fastened to the axle 16 by means of a screw 74. As with the one shown in FIG Steering, other and / or additional brackets can be used including bracket brackets.

Die Zahnstange 78 weist ein erstes Ende 80 auf, welches gelenkig mit dem Lenkarm 62 über ein Kugelgelenk 82, eine Lenkschubstange 84 und eine Gelenkverbindung 92 verbunden ist. In gleicher Weise ist ein zweites Ende 86 der Zahnstange 78 gelenkig mit dem Lenkarm 64 verbunden und zwar über ein Kugelgelenk 88, eine Lenkschubstange 90 und eine Schwenkverbindung 94.The rack 78 has a first end 80 which is articulated connected to the steering arm 62 via a ball joint 82, a steering push rod 84 and an articulated connection 92 is. In the same way, a second end 86 of the rack 78 is articulated to the steering arm 64 via a Ball joint 88, a steering push rod 90 and a pivot connection 94

Eine Drehung des Lenkrades, welches mit dem Ritzel 76 verbunden ist, bewegt die Zahnstange 78 nach links oder nach rechts bei der Betrachtung der Fig. 2, um gemeinsam die Räder 12 und 1*: um den gleichen Winkel in der gleichen Richtung um die Achsen 18 und 20 zu verschwenken. Wenn sich beispielsweise die Zahnstange 78 bei der Betrachtung der Pig, 2 nach links bewegt, drücken die Zahnstange 78 und das Kugelgelenk 82 und die Lenkschubstange 84 den Lenkarm 62 in Richtung des Uhrzeigerdrehsinns um die senkrechte Achse, die durch den Achsbolzen 18 gebildet wird. In gleicher Weise zieht die ZugstangeRotation of the steering wheel, which is connected to the pinion 76, moves the rack 78 to the left or to the right When looking at Fig. 2, to jointly the wheels 12 and 1 *: by the same angle in the same direction around the Axes 18 and 20 to pivot. For example, if the rack 78 is looking at the Pig, 2 to the left moves, the rack 78 and the ball joint 82 and the steering push rod 84 push the steering arm 62 in the clockwise direction about the vertical axis which is formed by the axle bolt 18. The pull rod pulls in the same way

78 über das Kugelgelenk 88 und die Lenkschubstange 90 den Lenkarm 64 in Richtung des Uhrzeigerdrehsinns um die senkrechte Achse, die durch den Achsbolzen 20 gebildet wird.78 via the ball joint 88 and the steering push rod 90 den Steering arm 64 in the direction of clockwise rotation about the vertical axis which is formed by the axle bolt 20.

Es sei nunmehr auf Fig. 3 Bezug genommen- Es ist eine aus Achse und Rad bestehende Baugruppe 100 dargestellt, wobei ein Rad 14 drehbar an einem Ende einer gekröpften Achse befestigt ist. Das Rad 14 ist drehbar um eine ?enkrechte Achse montiert, die durch einen Achsbolzen 104 und einer Halterung 106 bestimmt wird. Eine Verdrehung um der. Achsholzeh IQM erfolgt durch eine Verdrehung eines Lenkarmes 108, der bei 110 schwenkbar mit einem Bauteil 112 verbunden ist, der eine Zugstange oder eine Lenk schub st ange sein '-rann. Fig. 4 zeigt, daß die gekröpfte Achse 102 im wesentlichen ein I-Profil aufweist. Ein ähnliches Profil kann die in Fig. dargestellte feste Achse aufweisen.Referring now to Figure 3, one is off Axle and wheel assembly 100 shown, with a wheel 14 rotatable at one end of a cranked axle is attached. The wheel 14 is rotatable about a perpendicular Axle mounted, which is determined by an axle bolt 104 and a bracket 106. A twist around the. Achsholzeh IQM takes place by twisting a steering arm 108, which is pivotally connected at 110 to a component 112, which is a pull rod or a steering push rod. Fig. 4 shows that the cranked axle 102 essentially has an I-profile. A similar profile can be shown in Fig. Have shown fixed axis.

In Fig. 5 ist ein Teil einer Lenkung 120 gezeigt. Die Lenicun£ 120 umfaßt eine feste Achse 122, r*n der drehbar ein Rad an einem gabelkopfförmigen Ende angeordnet ist. Dieses Ende nimmt ein Schwenkglied 124 auf, welches sich um eine senkrechte Achse drehen kann, die durch einen Achszapfen 126 in an sich bekannter Weise bestimmt wird. Ein Lenkarm 128 ist mit dem Bauteil 124 verbunden und bei 130 ist der Lenkarm 128 mit einem Bauteil 1J2 gelenkig verbunden, der eine Zugstange oder eine Lenkschubstange sein kann.A part of a steering system 120 is shown in FIG. 5. The Lenicun £ 120 comprises a fixed axle 122, r * n of which rotatably a wheel is arranged at a fork head-shaped end. This end receives a pivot member 124 which can rotate about a vertical axis carried by a journal 126 is determined in a manner known per se. A steering arm 128 is connected to component 124 and at 130 is the steering arm 128 articulated to a component 1J2, which can be a pull rod or a steering push rod.

In Fig. 6 ist ein Teil einer Lenkung mit j.40 bezeichnet. Es ist ein lenkbares Rad 14 vorgesehen, welches drehbar am Ende einer Achse an einem Teil 144 montiert ist, der seinerseits um eine senkrechte Achse verschwenkbar ist, welche durch den Achsbolzen 146 bestimmt wird. Ein Lenkarm 148 ist mit dem Teil 144 verbunden, und dieser Lenkarm ist bei 150 mit einem Bauteil 152 gelenkig verbunden, der, wie in den Fig. 3 und 5, eine Zugstange oder eine Lenkschubstange sein kann. Fig. 7 zeigt, daß die feste Achse 142 einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen kann. In Fig. 6, part of a steering system is denoted by j.40. A steerable wheel 14 is provided which is rotatably mounted at the end of an axle on a part 144 which in turn is pivotable about a vertical axis which is determined by the axle bolt 146. A steering arm 148 is connected to the part 144 , and this steering arm is articulated at 150 to a component 152 which, as in FIGS. 3 and 5, can be a pull rod or a push rod . Fig. 7 shows that the fixed axis 142 can have a circular cross-section.

Claims

- 8 claims for protection

1. vehicle steering for a vehicle with a fixed axle

2nden wheels are mounted so that they can rotate about vertical axes a pinion connected to a steering wheel, which meshes with a rack, the movement of which causes the deflection of the Causes vehicle wheels, characterized in that the rack (40, 80) is essentially parallel to the fixed Vehicle axle (16, 80) extends that a connecting rod (34, 36, 38, 44) the rack (40, 80) with at least one connecting the wheels (12) so that a housing (48, 50) at least partially encloses the pinion (48) and the rack (40) and on the fixed vehicle axle (16) at a point between the wheels (12, 14) and on this vehicle axle (16) attached (52, 54).

2. Vehicle steering system according to claim 1, characterized in that the housing has a main section (46, 68) which receives the pinion (4R, 76) and a guide section (50 ^ 70), which extends from the main section (46, 68) and guidingly encloses at least part of the toothed rack (40, 80), that a first holder (52, 72) is provided with which the main section (46, 68) on the axis (16) at a first point is attached, and that a second holder (54, 74) is provided with which the guide portion (50, 70) on the axis (16) is attached at a point at a distance from the first point.