DE1133641B - Lenkgetriebe mit Zahnstange und Zahnritzel fuer Strassenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenkgetriebe mit Zahnstange und Zahnritzel für Straßenfahrzeuge, bei welchem die Zahnstange im Bereich ihrer Kämmzone mit dem Zahnritzel verschiebbar gelagert und an einem Ende über die Kämmzone hinaus verlängert ist, wobei beide Enden der Zahnstange mit je einer Lenkschubstange verbunden sind und das verlängerte Ende der Zahnstange verschiebbar in einem zweiten von der Kämmzone abgelegenen Lager gelagert ist.

Es ist bereits ein Lenkgetriebe dieser Art bekannt, bei welchem eine Zahnstange einmal im Bereich ihrer Kämmzone durch eine elastische Unterstützung und zum anderen durch eine im Abstand von der Kämmzone angeordnete feste Metallbuchse getragen wird. Dieser an sich wünschenswert einfache Aufbau eines Lenkgetriebes ist jedoch mit Nachteilen behaftet, die durch die Anordnung einer festen Metallbuchse als zweites Lager für die Zahnstange bedingt sind.

Durch die Anordnung eines elastischen Lagers für die Zahnstange im Bereich ihrer Kämmzone soll ein exaktes Kämmen der Zähne erreicht werden, wobei die Zahnstange neben ihrer dem gewünschten Lenkausschlag entsprechenden axialen Verschiebung zusätzlich elastischen Seitenbewegungen ausgesetzt ist, welche sich bei jeder Lenkradbetätigung durch den Zahndruck und die Form der Getriebezähne ergeben. Insgesamt findet also eine Überlagerung einer Axialbewegung mit einer Schwenk- oder Pendelbewegung der Zahnstange um ihr abgelegenes Lager statt. Die Metallbuchse als abgelegenes Lager kann jedoch diesen Schwenkbewegungen der Zahnstange nicht folgen, so daß sich beim Schwenken der Zahnstange eine Divergenz zwischen der Zahnstangenachse und der Buchsenachse ergibt. Dies hat eine übermäßige Beanspruchung und damit ein besonders schnelles Verschleißen der Buchse zur Folge, wobei mit steigendem Grad des Verschleißes ein beträchtliches Spiel der Buchse gegenüber der Zahnstange entsteht. Derartige Auswirkungen sind aber gerade in der Fahrzeugtechnik besonders nachteilig, da die beim Fahrbetrieb auftretenden Erschütterungen auch auf die Zahnstange übertragen werden, welche dann unter heftigen Geräuschen an die Buchsenwandung anschlägt.

Es ist ferner bereits bekannt, die Zahnstange in federbelasteten Halterungen zu lagern, von denen eine im Kämmbereich liegt und die andere in einiger Entfernung davon. Die letztere Halterung ist am äußeren Ende der rohrförmigen Verlängerung des Getriebegehäuses angeordnet. Durch diese Ausgestaltung entstehen erhebliche Produktionskosten und, da außerdem die Lager aus Metall hergestellt sind, entsteht wiederum das störende Geräusch der kämmenden Lenkgetriebe mit Zahnstange
und Zahnritzel für Straßenfahrzeuge

Anmelder:
Cam Gears Limited, London

ίο Vertreter: Dr. K. R. Eikenberg, Patentanwalt,
Hannover, Am Klagesmarkt 10/11

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 12. Juni 1958 (Nr. 18 886)

Alan Herbert Edward Bradfield,

Berkhamsted, Hertfordshire,

und Howard Kenneth Alderton,

Caddington, Bedfordshire (Großbritannien),

sind als Erfinder genannt worden

Teile, insbesondere, wenn von der Fahrbahn Stöße und Schläge über die Räder auf das Lenkgetriebe übertragen werden.

Bei einer bekannten Abwandlung eines derartigen Getriebes steht die Zahnstange unter der Wirkung elastischer Mittel wie Federn, wodurch die Zähne der Zahnstange und die Zähne des Zahnrades im Eingriff gehalten werden sollen. Hierbei ist die Zahnstange in einem gewissen Abstand auf einer Schiene befestigt, so daß beide durch eine in Längsrichtung zur Schiene angeordnete gewellte Feder zusammen in Richtung auf das Zahnrad zu bewegbar sind. Die Spurstange liegt hier zwischen Zahnstange und Schiene in elastischen Lagern. Obgleich diese Art gewisse Vorteile mit sich bringt, ist der Aufbau so kompliziert, daß sich dadurch die Herstellungs- und Wartungskosten erheblich verteuern.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und besteht darin, daß das abgelegene Lager aus nicht starrem Material besteht. Als Material für dieses Lager kommen beispielsweise elastisch verformbarer Kunststoff, Filz oder ähnlich faserförmig aufgebautes Kunst-Stoffmaterial in Frage, welches zusätzlich noch mit Metall durchsetzt sein kann, um die Verschleißfestigkeit des Lagers zu erhöhen.

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Das erfindungsgemäß ausgebildete Lenkgetriebe behält die Vorzüge der einfachen, wirtschaftlichen Konstruktion bei, gestattet jedoch durch die besondere Ausbildung des abgelegenen Lagers seitliche Verschwenkungen der Zahnstange, ohne daß dabei Aufschlaggeräusche erzeugt werden. Darüber hinaus ist die Herstellung eines Lagers gemäß der Erfindung billiger als die einer genau zu bearbeitenden Metallbuchse.

Wie bekannt, ist der Abstand zwischen dem abgelegenen Lager und der Kämmzone der Zahnstange möglichst groß zu wählen, so daß die seitlichen Auslenkungen der Zahnstange im Bereich ihrer Kämmzone nur zu verhältnismäßig kleinen Bewegungen der Zahnstange im Bereich des abgelegenen Lagers führen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In dieser zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines Lenkgetriebes gemäß der Erfindung, z. T. geschnitten,

Fig. 2 einen Längsschnitt gemäß Linie II-II in ao Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt gemäß Linie III-1II in Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt gemäß Linie IV-IV in Fig. 1 (dieser Schnitt liegt in der Kämmlinie zwischen Zahnstange und Ritzel), und

Fig. 5 einen dem Schnitt gemäß Fig. 4 entsprechenden Schnitt für eine modifizierte Ausführungsform.

Die Zahnstange 1 befindet sich in einem Getriebegehäuse 2 und einem Gehäuserohr 3. An den entgegengesetzten Enden des Getriebegehäuses und Rohres sind Faltenbälge 4 befestigt, durch die diese Enden gegen die Lenkschubstangen 5 abgedichtet werden. Diese Gestänge führen zu den zu lenkenden Teilen, sie sind mit den Enden der Zahnstange über Universalgelenke 6 verbunden. Das Zahnritzel 7 ist auf einer Spindel 8 befestigt, die in bekannter Weise mit einer üblichen Lenksäule gekoppelt ist. Das Ritzel 7 und die Spindel 8 sind drehbar in Lagern 9 im Getriebegehäuse 2 gelagert. Die Zahnstange 1 ist axial gleitbar in einem Gleitbock 10 gelagert, der mit einem Auflagerpolster 11 versehen ist, welches durch eine Feder 12 nach außen gedrückt wird. Ein zweites Lager 13 befindet sich am äußeren Ende des Rohres 3. Das Auflagerpolster 11 ist mit der Kämmzone zwischen den Zähnen 1' der Zahnstange und dem Ritzel 7 ausgefluchtet, so daß durch die Feder 12 die Zahnstange in Seitenrichtung gegen das Ritzel gedrückt wird, wobei ein exaktes Kämmen der Zähne sichergestellt ist.

Eine derartige seitliche Bewegung der Zahnstange 1 erfordert, daß die Zahnstange in dem Lager 13 mit ausreichender Möglichkeit zur Durchführung einer solchen Bewegung gelagert ist. Zu diesem Zweck besteht das Lager 13 aus einem Material, das unter Belastung nachgeben kann. Vorzugsweise ist der Elastizitätsgrad so eingestellt, daß durch das Material des Lagers 13 eine Rückstellkraft auf die Zahnstange ausgeübt wird.

Da die Zahnstange in der Nähe des einen Endes durch den Gleitbock 10 und in der Nähe des anderen Endes durch das Lager 13 gehalten wird, besteht jede Bewegung der Zahnstange unter der Einwirkung der Feder 12 und bei Drehung des Ritzels 7 im Ergebnis aus einer um einen kleinen Pendelwinkel hin- und hergehenden Längsbewegung. Der Scheitelpunkt des Winkels liegt dabei im Lager 13, das gemäß der Natur des Lagermaterials gut in der Lage ist, zur Durchführung der Winkelbewegung nachzugeben und gleichfalls eine ausreichende seitliche Führung für die Zahnstange zu bilden.

Darüber hinaus liefert ein in dieser Weise aufgebautes Getriebe beim Betrieb praktisch kerne Geräusche. Auch wird die Notwendigkeit, einzelne Teile, wie beispielsweise Buchsen, exakt zu bearbeiten, weitgehend vermieden.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Modifikation ist die Federanordnung 10, 11, 12, durch die die Zahnstangel gegen das Ritzel 7 gedrückt wird, durch einen einfachen Block 14 aus elastischem Material ersetzt. Dieses elastische Material, z. B. Gummi, ist im Getriebegehäuse 2 untergebracht. Der Block 14 braucht nur durch eine Halteplatte 15 in dem Gehäuse 2 festgehalten zu werden. Darüber hinaus wird die Geräuschentwicklung bei Betrieb des Getriebes, die bereits durch das Lager 13 stark vermindert wird, noch stärker unterdrückt. Insbesondere wird ein hämmerndes oder ratterndes Geräusch, das bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 noch auftreten kann, vermieden. Eine genaue Einstellung evtl. unter Zuhilfenahme von Zwischenlegscheiben berm Zusammenbau der einzelnen Teile ist nicht nötig, da sich der Block 14 selbst justiert. Da die Zähne Γ auf der Zahnstange und die Zähne auf dem Ritzel den üblichen Eingriffswinkel besitzen, bewirken die Axialstöße, denen die Zahnstange 1 beim Betrieb unvermeidlich ausgesetzt ist, seitliche Bewegungen der Zahnstange. Diese Bewegungen werden durch den Block 14 gedämpft. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist die Beanspruchungsgrenze durch den Metall-Metall-Kontakt zwischen der Zahnstange 1 und dem Auflagerp'olster 11 gegeben. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 wird eine schwere Beanspruchung der Zähne, die bei der Anordnung gemäß Fig. 4 auftreten könnte, vermieden. Hierdurch können die Teile leichter gebaut werden, als dies bei der Ausführung gemäß Fig. 4 der Fall ist.

Zum Schmieren der Teile ist der Raum in dem Gehäuse und den Faltenbälgen 4 mit öl oder Fett beschickt. Da durch die Bewegung der Zahnstange in dem Schmiermittel eine Pumpwirkung entsteht, sind Öffnungen 16 im Rohr 3 vorgesehen, durch die das Schmiermittel im Nebenschluß an dem Lager 13 vorbei zwischen dem Inneren des Rohres 3 und dem Inneren des an diesem Ende befestigten Faltenbalges 4 hin- und herfließen kann.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Lenkgetriebe mit Zahnstange und Zahnritzel für Straßenfahrzeuge, bei welchem die Zahnstange im Bereich ihrer Kämmzone mit dem Zahnritzel verschiebbar gelagert und an einem Ende über die Kämmzone hinaus verlängert ist, wobei beide Enden der Zahnstange mit je einer Lenkschubstange verbunden sind und das verlängerte Ende der Zahnstange verschiebbar in einem zweiten von der Kämmzone abgelegenen Lager gelagert ist, da durch gekennzeichnet, daß das abgelegene Lager (13) aus nicht starrem Material besteht.

2. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abgelegene Lager (13) aus einem faserförmigen Material besteht.

3. Lenkgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das abgelegene Lager (13) aus Filz besteht.

4. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abgelegene Lager (13) aus einem elastisch verformbaren Kunststoff besteht.

5. Lenkgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des abgelegenen Lagers mit Metall durchsetzt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 956199; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1746 369; französische Patentschriften Nr. 1134559,632359; britische Patentschrift Nr. 484 216.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen