DE1262796B - Lenkeinrichtung mit Zahnstange und Zahnritzel, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B62d

Deutsche KL: 63 c - 47

Nummer: 1262796

Aktenzeichen: A 5029211/63 c

Anmeldetag: 18. September 1965

Auslegetag: 7. März 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkeinrichtung mit Zahnstange und Zahnritzel, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der eine federbelastete Gleitbuchse, die in einer Gabelmuffe geführt wird, mit einer ebenen Druckfläche an einer Abflachung einer schrägverzahnten Zahnstange von kreisrundem Querschnitt angreift, wobei die Breite der Abflachung an der Zahnstange kleiner ist als der Durchmesser der diese Abflachung belastenden Gleitbuchse.

Eine solche Lenkung ist leichtgängig, benötigt wenig Kraft zum Betätigen und läßt den Fahrer die Schwenkbewegung der Laufräder des Kraftwagens, die vom Überrollen von Unebenheiten der Fahrbahn herrühren, als eine Anzeige für die Haftung der Räder auf der Straße fühlen. Die durch das Überfahren einer größeren Fahrbahnunebenheit erzeugte Schwenkbewegung der Laufräder des Wagens kann sich jedoch als störender, harter Stoß auf das Lenkrad auswirken. Zugleich wird durch einen solchen Stoß die Zahnstange um ihre Achse geschwenkt, weil dann die in Umfangsrichtung der Zahnstange wirksame Kraftkomponente des Stoßes größer ist als die Kraftkomponente, die von der die Gleitbuchse belastenden Feder über den abgeflachten Querschnitt auf die Zahnstange ausgeübt wird. Der Zahngrund an den Enden der in Eingriff befindlichen Zähne der Zahnstange beschädigt die Zähne des Ritzels. Schließlich tritt dabei ein störendes Geräusch auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, in der diese Mängel vermieden werden, wobei die Kräfte von der Größenordnung der auf das Lenkrad wirkenden Handkraft mit gutem Wirkungsgrad übertragen werden, aber die Übertragung einer von den gelenkten Rädern herrührenden Kraft, die größer als die Handkraft am Lenkrad ist, verhindert wird.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die schrägverzahnte Zahnstange in ein Zahnritzel eingreift, dessen Kopfkreis nach den beiden Enden der Zähne hin kleiner wird, und daß die die Gleitbuchse belastenden Federn über eine Anschlagfläche auch die axial bewegliche Gabelmuffe belasten.

Durch die besondere Ausbildung des Zahnritzels, bei der der Kopfkreis nach beiden Enden der Zähne hin kleiner wird und somit das Ritzel eine ballige Form annimmt, wird verhindert, daß beim Schwenken der Zahngrund der Zahnstange mit den Zähnen des Zahnritzels in Berührung kommt. Beim Schwenken der Zahnstange stützen sich nur die Flanken der Zähne an der Zahnstange und am Ritzel gegenein-Lenkeinrichtung mit Zahnstange und Zahnritzel, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Anmelder:

Auto Union G. m. b. H., 8070 Ingolstadt

Als Erfinder benannt:

Karl Hertel, 8070 Ingolstadt

ander ab. Dadurch ist eine längere Lebensdauer der Lenkeinrichtung gesichert.

Ferner ist für die Übertragung von Kräften, die die Handkraft am Lenkrad nicht überschreiten, ein Ineingriffhalten der Zahnstange mit dem Ritzel durch die Gabelmuffe mit der gleichen Feder gewährleistet, die die Zahnstange zügig gegen Verdrehung an den Zahnflanken des Ritzels abstützt und damit ein kurzes, der Wirkungszeit des Stoßes entsprechendes Blockieren der Lenkvorrichtung bewirkt.

Eine Weiterbildung der Einrichtung nach der Erfindung kann darin bestehen, daß die die Gleitbuchse aufnehmende Gabelmuffe eine zur Abflachung der Zahnstange in deren Normallage parallele Fläche aufweist, die in einem bestimmten Abstand unterhalb der ebenen Druckfläche der Gleitbuchse liegt. Diese Fläche kommt während der Wirkungszeit eines Stoßes auf die gelenkten Räder zum Tragen. Dadurch wird die Gleitbuchse entlastet und ein Teil der beim Verklemmen der Verzahnung auftretenden erhöhten Kräfte wird über die Gabelmuffe abgestützt.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch die Zahnstangenlenkvorrichtung, wobei sich die Zahnstange in der beim Lenken üblichen Lage befindet, und

F i g. 2 eine Einzelheit aus F i g. 1 mit der Zahnstange in einer Lage, in die sie durch einen harten Stoß gebracht worden ist, der durch eine Schwenkbewegung des gelenkten Laufrades beim Überrollen einer Fahrbahnunebenheit entstand.

Das Gehäuse 1 der Zahnstangenlenkeinrichtung nimmt ein Zahnritzel 2 auf, das über eine nicht dargestellte Welle mit dem Lenkrad verbunden ist. Mit dem Zahnritzel 2 steht eine Zahnstange 3 im Eingriff, an die sich in bekannter Weise über Gelenke Spur-

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stangen anschließen, die die über das Lenkrad ausgeübte Lenkbewegung auf die Laufräder übertragen. Die Zahnstange 3 hat kreisrunden Querschnitt und ist bei 4 abgeflacht. An der so entstandenen Fläche greift eine Gleitbuchse 5 aus Kunststoff an. Die Gleit- S buchse 5 wird -durch Federn 6 mit großer Kraft an die Abflachung der Zahnstange 3 bei 4 gedrückt. In der in F i g. 1 gezeichneten Stellung der Zahnstange 3 sind die Federn 6 normal belastet, in der Stellung der Zahnstange 3 nach F i g. 2 sind die Federn 6 wesentlich höher belastet und nahezu flachgedrückt. Die Gleitbuchse 5 hat gute Gleiteigenschaften und bremst auch trotz des großen Anpreßdruckes die Bewegung der Zahnstange nicht ab.

Die Zahnstange 3 ist schräg verzahnt und weist eine Abflachung? auf. Die Kraft zwischen Zahnritzel 2 und Zahnstange 3 wird im wesentlichen in der Nähe der Mittelebene 8 der Zahnstange übertragen. Die Zähne 9 am Zahnritzel 2 haben Kopfkreise, die etwa in der Mittelebene 8 am größten sind und nach den Enden 9 α bzw. 9 b der Zähne 9 hin abnehmen. Das Zahnritzel 2 hat also nicht einen einem Zylinder ähnlichen Umriß, sondern einen durch Balligschleifen erzeugten, mit 10 bezeichneten, ähnlich einer Tonne. Unterhalb des Zahnritzels 2 befindet sich die Gabelmuffe 12 mit einer Einsenkung 12 a zwischen den zylindrischen Innenflächen der Gabelzinken 12 c. Die Bohrung zur Aufnahme der Gleitbuchse S in der Gabelmuffe 12 läuft oberhalb der Grundfläche der Einsenkung 12 a in die zylindrischen Flächen der Gabelzinken 12 c ein.

Die Gabelmuffe 12 ist auf dem den Gabelzinken 12 c abgewandten Ende 12 b mit einer zylindrischen Bohrung 13 versehen. Diese endet an einer Anschlagfläche 13 α für die Federn 6.

Wird die übliche Lenkkraft über das Lenkrad und das Zahnritzel 2 auf die Zahnstange 3 übertragen, dann gleitet die Zahnstange 3 in der in F i g. 1 dargestellten Lage im Gehäuse 1. Auf schräg zur Mittellinie der Zahnstange 3 gestellte Zähne 11 werden zwar dabei in Umfangsrichtung zur Zahnstange 3 Kraftkomponenten übertragen, die die Zahnstange um ihre Achse zu verdrehen suchen, jedoch ist die Kraft der Federn 6, die über die Gleitbuchse 5 auf die Abflachung der Zahnstange 3 bei 4 übertragen wird, größer als diese Kraftkomponenten, so daß die Zahnstange in ihrer Normallage (F i g. 1) gehalten wird.

Wird jedoch beim Überrollen von Fahrbahnunebenheiten ein einem Laufrad aufgezwungener harter Stoß über die Spurstange auf die Zahnstange übertragen, dann ist die dadurch an der Eingriffstelle der Zähne 9 und 11 erzeugte Kraftkomponente so groß, daß sich die Zahnstange 3 gegen die Kraft der Feder 6 verdreht und dabei ein Teil des Arbeits-Vermögens des Stoßes durch die Federn 6 aufgenommen und gedämpft wird. Weiter verklemmt sich die Zahnstange 3 im Gehäuse 1 und an den Eingriffstellen der Zähne 9 und 11, so daß auch dadurch ein Teil des harten Stoßes vernichtet wird.

In der in F i g. 1 gezeichneten Stellung wird die Kraft der Federn 6 über die satt anliegenden zylindrischen Gabelinnenflächen der Gabelmuffe 12 und über die Gleitbuchse 5 auf die Zahnstange 3 übertragen. Wenn sich die Zahnstange 3 verdreht, liegt sie nicht mehr mit der ebenen Fläche 4 auf der Gleitbuchse 5 auf, sondern drückt auf diese nur mit der Kante 4 a. Bei weiterer Drehung der Zahnstange legt sich die Kante 4 a auch auf die Einsenkung 12 a in der Gabelmuffe 12 an, mit deren Grundfläche sich dann die Oberfläche der Gleitbuchse S in einer Ebene befindet. Die Kraft der Federn 6, die auf die Zahnstange 3 wirkt, wird also nicht mehr über die satt anliegenden Gabelinnenfiächen der Gabelmuffe 12, sondern über die Einsenkung 12 a übertragen. Dabei wandert mit zunehmender Drehung der Zahnstange 3 (gegen den Uhrzeigersinn, F i g. 2) die Kante 4 a nach rechts und abwärts, bis die Federn 6 plattgedrückt sind und einen Anschlag bilden, oder bis sich das Ende 12 & der Gabelmuffe 12 an den Boden des Gehäuses 1 anlegt. Die Innenflächen der oberen Teile der Gabelzinken 12 c sind parallel und eben.

Die Kraft der Feder 6 wirkt teils auf die Gleitbuchse 5 und teils über die Anschlagfläche 13 α auf die Gabelmuffe 12. Die Anschlagfläche 13 α befindet sich zwischen der zylindrischen Bohrung 13 und der Bohrung zur Führung der Gleitbuchse 5.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Lenkeinrichtung mit Zahnstange und Zahnritzel, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der eine federbelastete Gleitbuchse, die in einer Gabelmuffe geführt wird, mit einer ebenen Druckfläche an einer Abflachung einer schrägverzahnten Zahnstange von kreisrundem Querschnitt angreift, wobei die Breite der Abflachung an der Zahnstange kleiner ist als der Durchmesser der diese Abflachung belastenden Gleitbuchse, dadurch gekennzeichnet, daß die schrägverzahnte Zahnstange (3) in ein Zahnritzel (2) eingreift, dessen Kopfkreis nach den beiden Enden der Zähne hin kleiner wird, und daß die die Gleitbuchse belastenden Federn (6) über eine Anschlagfläche (13 a) auch die axial bewegliche Gabelmuffe (12) belasten.

2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gleitbuchse (5) aufnehmende Gabelmuffe (12) eine zur Abflachung (4) der Zahnstange (3) in deren Normallage parallele Fläche aufweist, die in einem bestimmten Abstand unterhalb der ebenen Druckfläche der Gleitbuchse (S) liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1133 641.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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