DE1175089B - Zahnstangen-Lenkgetriebe fuer Fahrzeuge - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B62d

Deutsche Kl.: 63 c-47

Nummer: 1175 089

Aktenzeichen: E-22623II / 63 c

Anmeldetag: 28. März 1962

Auslegetag: 30. Juli 1964

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zahstangen-Lenkgetriebe für Fahrzeuge, bei dem ein durch das Lenkrad drehbares Ritzel innerhalb eines Gehäuses mit der Verzahnung einer seitlich durch das Gehäuse hindurchgeführten Zahnstange kämmt, die einen Teil des Lenkgehäuses bildet.

Es ist bei Lenkgetrieben dieser Art bereits bekannt, die Zahnstange duroh ein in einer Erweiterung des Gehäuses angeordnetes federbelastetes Druckstück im Eingriff zu halten. Bei diesen bekannten Ausbildungen stützt sich das Druckstück unmittelbar mit einer Flachseite gegen eine entsprechende Abflachung an der Rückseite der Zahnstange ab. Wenn hierbei Verschleiß eintritt, so hebt sich der kreisförmige Querschnitteil der Zahnstange von der runden Lagerfläche des Gehäuseteiles ab, so daß bei Kräften, die auf das Lenkgehäuse ausgeübt werden, Auf- und Abbewegungen und Schlagbeanspruchungen der Zahnstange ermöglicht sind.

Demgegenüber soll durch die Erfindung ein Zahnstangen-Lenkgetriebe geschaffen werden, bei dem dieser Nachteil vermieden ist. Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß das Druckstück an seinem der Zahnstange zugewendeten Ende mit einem vorspringenden Keil versehen ist, der in eine entsprechende keilförmige Längsnut auf der Rückseite der Zahnstange verschiebbar eingreift und zusammen mit dem Ritzel die Zahnstange gegen eine Drehbewegung in dem Gehäuse sichert.

Die Anwendung eines Keiles zur Sicherung der Lage der Zahnstange bei Zahnstangen-Lenkgetrieben ist zwar an sich bekannt, bei diesen bekannten Ausbildungen greift aber der Keil zugleich in eine Keilnut der Gehäuseerweiterung ein und ist im Gegensatz zu der Erfindung nicht an einem Druckstück angeordnet, durch das die Zahnstange unter Federbelastung mit dem Ritzel im Eingriff gehalten ist. Hierdurch wird bei dem Lenkgetriebe nach der Erfindung das ganze Druckstück mit seinem Eingriffskeil ständig mit dichtem Sitz in die Keilnut der Zahnstange eingepreßt, wobei jegliches Rütteln, das durch Abnutzung entstehen könnte, durch die Federbelastung vermieden und zugleich eine lange Betriebsdauer gesichert ist. Außerdem wird durch den winkligen Eingriff des Keiles in die Keilnut die Zahnstange mit Sicherheit gegen jegliche Drehung festgehalten, während bei der bekannten Ausbildung die aufeinandersitzenden Flachteile eine solche Drehung nur schwer verhindern können.

Ausbildungen von Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben; sie haben für die Erfindung jedoch nur Bedeutung im Zusammen-

Zahnstangen-Lenkgetriebe für Fahrzeuge

Anmelder:

Engineering Productions (Clevedon) Limited,

Clevedon, Somerset (Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Paap, DipL-Ing. H. Mitscherlich
und Dipl.-Ing. K. Gunschmann, Patentanwälte,
München 22, Mariannenplatz 4

Als Erfinder benannt:

Robert William Parker,

Clevedon, Somerset (Großbritannien)

hang mit den im Hauptanspruoh angegebenen Merkmalen.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung als Beispiel dargestellten Ausführungsformen beschrieben.
Fi g. 1 ist eine teilweise als Längsschnitt dargestellte Seitenansicht eines eine Zahnstange und ein Ritzel aufweisenden Lenkgetriebes nach der Erfindung;

Fig. 2 ist ein in größerem Maßstab dargestellter Schnitt längs der Linie H-II in F i g. 1;

F i g. 3 bis 6 zeigen jeweils im Schnitt verschiedene Abwandlungen der Ausbildungsform nach Fig. 2.

Das in Fig. 1 und 2 gezeigte Lenkgetriebe für ein Kraftfahrzeug weist eine Zahnstange 1 von kreisrundem Querschnitt mit einem Endabschnitt la auf, der in bekannter Weise mit Zahnstangenzähnen 1 b versehen ist. Die Zahnstange 1 erstreckt sich in seitlicher Richtung durch seitliche Öffnungen eines Ritzelgehäuses 2; diejenige Gehäuseöffnung, durch welche das nicht verzahnte Ende der Zahnstange nach außen ragt, ist durch eine äußere Hülse 3 verlängert, welche den herausragenden Teil der Zahnstange lose umschließt Am äußeren Ende oder nahe diesem Ende der Hülse 3 ist die Zahnstange innerhalb der Hülse durch eine hier nicht gezeigte Lagerbuchse verschiebbar gelagert.

Ein Ritzel 4, das an einer kurzen Welle 5 ausgebildet oder befestigt ist, ist in einer Bohrung des Gehäuses 2 drehbar gelagert und kämmt mit den Zahnstangenzähnen 1 b. Die Ritzelwelle 5 ist in der Boh-

rung des Gehäuses in mit Hanschen versehene Buchsen 6 und 7 gelagert, welche die Welle 5 an beiden Enden des Ritzels 4 umschließen.

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Die Gehäuseöffnung, durch welche der verzahnte Teil der Zahnstange nach außen ragt, ist mittels einer Abschlußkappe 8 verschlossen, in die sich die Zahnstange axial hineinbewegen kann, wenn das Ritzel 4 gedreht wird.

In der Zahnstange 1 sind zwei in einem axialen Abstand voneinander angeordnete Gewindebohrungen 9 vorgesehen, die sich in diametraler Richtung durch die Zahnstange erstrecken.

Die Wand der Hülse'3 ist mit einem langgestreckten axialen Schlitz 10 versehen, der den Gewindebohrungen 9 gegenübersteht; die Länge des Schlitzes 10 ist so gewählt, daß die Zahnstange Bewegungen innerhalb ihres ganzen Verstellbereichs ausführen kann. In die Gewindebohrungen 9 der Zahnstange können durch den Schlitz 10 hindurchragende Kopfschrauben 11 eingeschraubt werden, deren Länge so gewählt ist, daß ihre Kopfenden gegenüber der Zahnstange nach außen ragen und sich über die Hülse 3 hinaus nach außen erstrecken. Die beiden Kopf schrauben 11 sind an ihren Kopfenden außerhalb des Gehäuses durch eine Platte 12 starr miteinander verbunden. Auf ihre den Köpfen benachbarten Enden könne%Buchsen 13 aus einem nichtmetallischen Material aufgeschoben sein. Die Buchsen 13 sind ihrerseits ,in!" Augen 14 von Lenkgestängeteilen 15 eingebaut, weiche sich von den Bolzen aus in entgegengesetzten Richtungen längs der Achse der Zahnstange erstrecken und mit anderen Teilen des Lenkgestänges verbunden sind.

Die Hülse 3 ist vonjeiner äußeren flexiblen Manschette 16 umschlossen, die das Eindringen von Staub und Schmutz über den axialen Schlitz 10 verhindert. Die flexible Manschette 16 ist an beiden Enden mit abdichtender Wirkurig"mit der Hülse 3 verbunden und kann an ihren Enden gewellte Abschnitte aufweisen, um die Flexibilität zu erhöhen; der glatte zylindrische mittlere Abschnitt der Manschette umschließt den mit den Gewindebohrungen 9 versehenen Teil der Zahnstange. Dieser glatte Teil der flexiblen Manschette ist mit Augen 17 versehen, durch welche die Enden der Bolzenil nach außen ragen, um mit den Lenkgestängeteilen 15 verbunden werden zu können.

Hinter dem verzahnten Teil la der Zahnstange und im wesentlichen gegenüber dem Ritzel 4 ist das Ritzelgehäuse 2 mit einer Erweiterung 2 a versehen, die bei der Ausbildungsform nach F i g. 2 im Inneren zylindrisch geformt ist und Lagermittel in Gestalt eines mit einem Mantel versehenen Druckstücks 18 enthält, der aus Metall oder einem nichtmetallischen Material bestehen oder als Metallkern mit einem nichtmetallischen Überzug ausgebildet sein kann. Der Boden des Druokstücks 18 trägt einen vorspringenden Keil 19, der gemäß F i g. 2 in eine dazu passende Keilnut 20 eingreift, die sich auf der Rückseite der Zahnstange in Richtung der Längsachse der Zahnstange erstreckt. Das Druckstück 18 wird durch eine Schraubenfeder 21, die zwischen der Innenfläche des Drackstücks und dem äußeren Ende der das Druckstück aufnehmenden Gehäuseerweiterung 2 a angeordnet ist, so gegen die Zahnstange vorgespannt, daß der Keil 19 in die Keilnut 20 eingreift, wodurch die Zahnstange entgegen der durch das Ritzel aufgebrachten Kraft belastet wird. Die Gehäuseerweiterung 2 a kann ferner mit einer Gewindebohrung zum Aufnehmen einer Stellschraube 22 versehen sein; das innere Ende der Stellschraube ist dann der Innenfläche des Druckstücks 18 nahe benachbart, und man kann die Stellschraube mehr oder weniger weit einschrauben, um die mögliche Bewegungsstrecke des Druckstücks einzustellen. Die Stell-S schraube 22 trägt auf ihrem äußeren Ende eine Gegenmutter 23. Zwischen der Feder 21 und der Innenfläche des Druckstücks 18 kann man eine hier nicht gezeigte Stützplatte anordnen.

Bei der in F i g. 3 gezeigten abgeänderten Ausbildungsform ist die das Druckstück 18 aufnehmende Gehäuseerweiterung 24 als eine mit einem Flansch versehene hohle Kappe ausgebildet, die in eine Gewindeöffnung des Gehäuses 2 eingeschraubt werden kann. Alternativ könnte man die den Flansch tragende hohle Kappe am Gehäuse 2 mittels Schrauben oder auf andere Weise befestigen. In der Kappe 24 ist eine Schraubenfeder 25 angeordnet, die im vorliegenden Falle als Kegelfeder ausgebildet ist und sich mit ihrem größeren Ende an der Innenfläche des

so Druckstücks mit oder ohne Zwischenschaltung einer Stützplatte abstützt. Das geschlossene Ende der Kappe 24 verjüngt sich entsprechend, so daß eine die Lage des äußeren Endes der Feder 25 bestimmende Fläche vorhanden ist. Eine Kegelfeder der bei 25 gezeigten Art könnte natürlich ebensogut auch bei einer Gehäuseerweiterung verwendet werden, die mit dem eigentlichen Gehäuse aus einem Stück besteht, wobei diese Erweiterung in Richtung auf ihr geschlossenes äußeres Ende wiederum verjungt sein kann. Innerhalb des Kappe 24 kann man gemäß Fig. 3 eine innenliegende Ringschulter24α vorsehen, die als Anschlag für den hinteren Rand des Druckstückmantels dient und so die axiale Auswärtsbewegung des Druckstücks begrenzt.

Bei der in F i g. 4 gezeigten Abwandlung ist eine Gehäiuseerweiterung 2b vorgesehen, die mit dem Hauptteil des Ritzelgehäuses aus einem Stück besteht, jedoch auch als abnehmbare Kappe ausgebildet sein könnte. In der Gehäoseerweiterung 2b ist wiederum ein Drackstück 18 angeordnet, das in Keilverbindung mit der Zahnstange steht und durch eine Schraubenfeder21a vorgespannt wird. DieSchraubenfeder21a ist etwas länger als die Feder 21 nach F i g. 2, und ihre Lage wird am äußeren Ende zusätzlich durch eine nach innen vorspringende Lippe 2 c bestimmt, welche die Gewindebohrung am äußeren Ende der Gehäuseerweiterung zum Aufnehmen einer Stellschraube 22 umschließt. Auch in diesem Falle könnte man eine Stützplatte zwischen der inneren Stirnfläche der Stellschraube 22 und der Innenfläche des Bodens des Druckstücks 18 anordnen.

Die in F i g. 5 gezeigte Ausbildungsform eines Druckstücks und einer Gehäuseerweiterung ähnelt etwas der Ausbildungsform nach F i g. 2, jedoch abgesehen davon, daß die Schraubenfeder 21 hier durch eine ringförmige Flachfeder 26 ersetzt ist, durch deren zentrale öffnung ein glatter Schaft einer etwas abgeänderten Stellschraube 22« hindurchragt. Hierbei stützt sich eine Schulter der Stellschraube 22 a am inneren Rand der Flachfeder ab, so daß die Spannung der Feder eingestellt werden kann, während sich der äußere Rand der Feder am hinteren Rand des Mantel« des Druckstücks 18 abstützt.

In F i g. 6 ist eine Abwandlung gezeigt, die diejenigen nach F i g. 3 ähnelt, bei welcher jedoch ein Gehäuseerweiterungsteil 27 in Form einer mit einer inneren Schulter versehenen einschraubbaren Kappe vorgesehen ist. Die innenliegende Schulter 27 a der

Einschraubkappe wirkt wiederum als innerer Anschlag für das hintere Ende des Mantels des Druckstücks 18, und die Feder 21a kann der in F i g. 4 gezeigten Feder ähneln.

Zwar wurden bis jetzt verschiedene mögliche Ausbildungsformen für die Druckstücke und Gehäuseerweiterungen beschrieben, doch sei bemerkt, daß man sowohl die Gehäuseerweiterung als auch das Druckstück anders gestalten kann, um diese Teile den jeweiligen Anforderungen und dem verfügbaren Raum anzupassen; ferner könnte man die in den verschiedenen Figuren gezeigten Teile gegeneinander austauschen. Weiterhin kann man dem Keil des Druckstücks und der dazu passenden Keilnut in der Zahnstange jede andere geeignete Form geben, wobei nur dafür gesorgt sein muß, daß das Druckstück die Zahnstange in festem Eingriff mit dem Ritzel hält und gleichzeitig dem Drehmoment einen Widerstand entgegensetzt, das durch die Lenkgestängeteile auf die Zahnstange aufgebracht wird, wenn sich die Teile der Radaufhängung und/oder der Lenkung bewegen. Beispielsweise kann man den Keil des Druckstücks abrunden oder ihn auf andere Weise so ausbilden, daß er einer gleitenden Bewegung in der Keilnut der Zahnstange nur einen minimalen Widerstand entgegensetzt.

Die verschiedenen beschriebenen Ausbildungsformen der Lagennittel, durch welche die Zahnstange und das Ritzel im Eingriff gehalten werden und die mit dem Ritzel so zusammenarbeiten, daß Drehbewegungen der Zahnstange bei dem Lenkgetriebe nach F i g. 1 verhindert werden, lassen sich in gleicher Weise bei Lenkgetrieben mit einer Zahnstange und einem Ritzel anwenden, bei denen die gekröpften Verbindungen zu den Lenkgestängeteilen an den Enden der Zahnstange vorgesehen sind. Weiterhin läßt sich die Erfindung natürlich auch bei Lenkgetrieben mit Zahnstange und Ritzel anwenden, bei denen beide gekröpften Lenkgestängeanschlüsse am gleichen Ende der Zahnstange angeordnet sind.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Zahnstangen-Lenkgetriebe für Fahrzeuge, bei dem ein durch das Lenkrad drehbares Ritzel innerhalb eines Gehäuses mit der Verzahnung einer seitlich durch das Gehäuse hindurchgeführten, einen Teil des Lenkgestänges bildenden Zahnstange kämmt, die durch ein in einer Erweiterung des Gehäuses angeordnetes feder-

45 belastetes Druckstück im Eingriff mit dem Ritzel gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (18) an seinem der Zahnstange (1) zugewendeten Ende mit einem vorspringenden Keil (19) versehen ist, der in eine entsprechende keilförmige Längsnut (20) auf der Rückseite der Zahnstange (1) verschiebbar eingreift und zusammen mit dem Ritzel (4) die Zahnstange gegen eine Drehbewegung in dem Gehäuse (2) sichert.

2. Lenkgetriebe nach Anspuch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückwärtsbewegung des Druckstüoks (18) in der Gehäuseerweiterung bei Stoßbeanspruchungen durch eine innere Schulter (24 α bzw. 27 a) der Gehäuseerweiterung oder durch eine Stellschraube (22 bzw. 22 a) begrenzt ist, die durch eine Gewindebohrung der Gehäuseerweiterung hindurch bis zu der Rückseite des Druckstücks (18) geschraubt ist.

3. Lenkgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Druckstück (18) aufnehmende Gehäuseerweiterung (2a; 2b; 2 d) mit dem Ritzelgehäuse (2) aus einem Stück besteht oder in Form einer Kappe (24 bzw. 27) ausgebildet ist, die eine öffnung des Ritzelgehäuses (2) lösbar überdeckt.

4. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (18) durch eine Schraubenfeder (21; 21a; 25) belastet ist.

5. Lenkgetriebe nach Anspruch 2 mit einer die Rückwärtsbewegung des Druckstücks begrenzenden Stellschraube, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (18) durch eine ringscheibenförmige Flachfeder (26) belastet ist, die sich einerseits gegen den Umfangsrand des Druckstücks (18) und andererseits gegen einen Bund der mittig durch sie hindurchgeführten Stellschraube (22 a) abstützt und durch Verstellung der Stellschraube in ihrer Federspannung einstellbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1094120;
deutsche Patentschriften Nr. 956199, 922 874;
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1766 876;
französische Patentschriften Nr. 1212 690,
1134559, 801801, 563 917;
britische Patentschriften Nr. 852544, 776052.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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