DE19947510A1 - Zahnstangenlenkung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zahnstangenlenkung für Kraftfahrzeuge, mit einem Lenkungsgehäuse und wenigstens einer in dem Lenkungsgehäuse axial verschieblich geführten und endseitig in dem Lenkungsgehäuse in jeweils einer hülsenförmigen Kolbenstangenführung gelagerten Zahnstange, wobei die Kolbenstangenführung aus einem Kunststoff gefertigt ist. Diese Kolbenstangenführung bietet ein besseres Geräuschverhalten bei einem Endanschlag.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnstangenlen­ kung für Kraftfahrzeuge mit den Merkmalen des Oberbeg­ riffs des Anspruchs 1.

Derartige Zahnstangenlenkungen sind aus der Praxis be­ kannt. Die Zahnstange wird bei den bekannten Zahnstangen­ lenkungen endseitig in dem im wesentlichen rohrförmigen Lenkungsgehäuse geführt. Dabei sind die Führungen als me­ tallische Drehteile ausgebildet und mehrteilig herge­ stellt. Die Kolbenstangenführungen tragen an der dem In­ nenraum des Lenkgehäuses zugewandten Seite einen Radial­ wellendichtring, daran schließt eine zylindermantelförmi­ ge Tragfläche an, die die eigentliche Führung der Zahnstange darstellt. Nach außen endet die Kolbenstangen­ führung in einem Anschlagbereich, der zusammen mit einer fest mit der Zahnstange verbundenen Anschlagscheibe die Endbegrenzung für den Weg der Zahnstange darstellt.

Nachteilig bei der bisherigen Ausführung der Kolbenstan­ genführung ist das Geräuschverhalten im Bereich des End­ anschlages, indem die Anschlagscheibe auf die Kolben­ stangenführung trifft.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Geräuschverhalten einer gattungsgemäßen Zahnstangenlen­ kung im Bereich der Endanschläge zu verbessern.

Diese Aufgabe wird von einer Zahnstangenlenkung mit dem Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.

Weil die Kolbenstangenführung aus einem Kunststoff gefer­ tigt ist, wird das Geräusch beim Auftreffen der Anschlag­ scheibe auf die Kolbenstangenführung mit einfachen Mit­ teln gedämpft. Es ergibt sich im Betrieb eine geringere Geräuschentwicklung, wobei zusätzlich das Frequenzspekt­ rum der Geräuschentwicklung subjektiv angenehmer aus­ fällt.

Dabei ist für die Produktion und Bevorratung von Teilen von Vorteil, daß die Kolbenstangenführung einteilig zu fertigen ist. Die Kolbenstangenführung kann besonders einfach gefertigt und montiert werden, wenn sie ein ers­ tes Ende kleineren Durchmessers und ein zweites Ende grö­ ßeren Durchmessers aufweist. Dabei wird eine gute Abdich­ tung zum Inneren des Lenkungsgehäuses erreicht, wenn das erste Ende der Kolbenstangenführung einen Radialwellen­ dichtring zur fluiddichten Abdichtung mit der Zahnstange aufweist. Das zweite Ende kann einen stirnseitigen Ring­ bund aufweisen, der mit einem Anschlagring der Zahnstange einen Endanschlag bildet. Der stirnseitige Ringbund kann dabei mit dem Anschlagring der Zahnstange flächig in An­ lage kommen.

Gute geometrische Verhältnisse für die Einleitung von Querkräften in die Kolbenstangenführung ergeben sich, wenn zwischen dem Radialwellendichtring und dem zweiten Ende ein ringförmiger, insbesondere zylindermantelförmi­ ger Führungsbereich in der Kolbenstangenführung ausgebil­ det ist.

Ein gutes Verschleißverhalten, auch bei nicht optimalen Betriebsbedingungen ergibt sich, wenn der Kunststoff im trockenen Zustand mit Stahl einen Gleitreibwert von 0,5 oder weniger aufweist. Dabei soll im normalen Betriebszu­ stand der Kunststoff im geschmierten Zustand mit Stahl einen Gleitreibwert von maximal 0,1 aufweisen.

Vorteilhafte Eigenschaften ergeben sich, wenn der Kunst­ stoff kohlefaserverstärkt ist. Hier ergeben sich beson­ ders gute Werte hinsichtlich thermischer und mechanischer Eigenschaften, wobei der Abrieb von kohlefaserverstärkten Kunststoffen nicht zu Beschädigungen der Dichtungen führt. Es kann auch vorgesehen sein, daß der Kunststoff nicht faserverstärkt ist. Bei nicht faserverstärkten Kunststoffen ist die Gefahr von Beschädigungen der Dich­ tungen durch Abrieb noch geringer.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 Eine erfindungsgemäße einteilige Kolben­ stangenführung aus Kunststoff in ihrer Montageposition in einem Querschnitt von der Seite.

Die Fig. 1 zeigt ausschnittsweise eine erfindungsgemäße Zahnstangenlenkung mit einem Lenkgehäuse 1, einer in dem Lenkgehäuse gelagerten Zahnstange 2 sowie mit einer Kol­ benstangenführung 3. Das im wesentlichen rohrförmige Lenkgehäuse 1 umgibt in an sich bekannter Weise die Zahnstange 2, die in Richtung der Längsachse verlagerbar ist. Dabei wird an beiden Enden des Lenkgehäuses 1 die Zahnstange 2 in Kolbenstangenführungen 3 gelagert. Die Kolbenstangenführung 3 ist bei dem dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel einteilig, im wesentlichen rotationssymmet­ risch gefertigt. Von der Innenseite des Lenkgehäuses her ist zunächst ein erstes Ende 4 vorgesehen, das im Außen­ durchmesser an den Innendurchmesser des Lenkgehäuses an­ gepaßt ist und das der Zahnstange 2 zugewandt einen Frei­ raum für die Aufnahme eines Radialwellendichtringes 5 aufweist. Dieser Radialwellendichtring 5 liegt in Axial­ richtung an einem Ringbund 6 an, in dem sich der Innen­ durchmesser der Kolbenstangenführung 3 bis auf den Außen­ durchmesser der Zahnstange 2 reduziert. Der Ringbund 6 ist senkrecht zu einer Mittenachse 7 der Zahnstange 2 ausgerichtet. Ausgehend von dem Ringbund 6 schließt sich eine zylindermantelförmige Führungsfläche 8 in Axialrich­ tung an. Die Führungsfläche 8 stellt die eigentliche La­ gerung der Zahnstange 2 zur Aufnahme von Kräften dar, die in einem Winkel zu der Axialrichtung 7 an der Zahnstange 2 angreifen. Am äußeren Ende der Führungsfläche 8 erwei­ tert sich der Innendurchmesser der Kolbenstangenführung 3 zunächst in einem mit Rippen 9 versehenen Bereich 20. Daran schließt ein rotationssymmetrischer Bereich größe­ ren Durchmessers 11 an, der bis zu einem zweiten Ende 22 in der Kolbenstangenführung 3 verläuft. Am zweiten Ende 12 ist die Kolbenstangenführung 3 mit einem Sicherungs­ ring 13 in Axialrichtung in dem Lenkgehäuse 1 fixiert.

An ihrem äußeren Umfang weist die Kolbenstangenführung 3 von ihrem ersten Ende 4 her gesehen zunächst einen zylin­ dermantelförmigen Bereich 14 auf, der bis auf eine Ein­ führungsschräge 15 einen konstanten Durchmesser hat. In einer von außen her eingestochenen, umlaufenden Nut 16 liegt ein O-Ring 17 ein, der das Innere des Lenkgehäuses 1 fluiddicht abdichtet. Der weitere äußere Umfang der Kolbenstangenführung 3 kann ausgehend von der Nut 15 ent­ weder rotationsförmig gestaltet sein oder in Längsrich­ tung verlaufende Rippen aufweisen. Es wird derzeit bevor­ zugt, die Außenseite der Kolbenstangenführung 3 zwischen der Nut 25 und dem zweiten Ende 12 mit Rippen zu verse­ hen, da dies zum Ausgleich von Toleranzen und für den Fertigungsvorgang Vorteile bietet.

Das zweite Ende 12 weist eine stirnseitige, ebene und senkrecht zu der Axialrichtung 7 ausgerichtete Ringfläche 18 auf. Die Ringfläche 18 stellt bei einer Bewegung der Zahnstange 2 in der Darstellung gemäß Fig. 1 nach links einen Endanschlag für einen (nicht dargestellten) An­ schlagring des benachbarten Spurstangengelenks dar. Die Anschlagfläche 18 bildet folglich zusammen mit dem An­ schlagring die Wegbegrenzung in der Fig. 1 nach links. Eine entsprechende, spiegelbildliche Anordnung in dem ge­ genüberliegenden Ende des Lenkgehäuses 1 bildet entspre­ chend den zweiten Anschlag, der die Bewegung der Zahnstange nach rechts gemäß Fig. 1 begrenzt.

Die erfindungsgemäßen Vorteile ergeben sich bei der inso­ weit beschriebenen Zahnstangenlenkung daraus, dass die Kolbenstangenführung aus einem Kunststoff gefertigt wer­ den kann. Das Gewicht, die Fertigungskosten und insbeson­ dere auch das Geräuschverhalten beim Auftreffen des An­ schlagrings der Zahnstange 2 auf die Anschlagfläche 18 sind gegenüber den bekannten Zahnstangenlenkungen verbes­ sert. Eine geringere Teilevielfalt sowohl bei Fertigung der Einzelteile als auch bei der Bevorratung für die Mon­ tage ist durch die einteilige Fertigung der insoweit be­ schriebenen Kolbenstangenführung 3 aus einem Kunststoff möglich. Die erfindungsgemäße Zahnstangenlenkung kann so­ wohl in einer Ausführungsform als hydraulische Servolen­ kung als auch in Ausführungsformen mit elektrischer Ser­ vounterstützung oder ohne Servounterstützung gefertigt werden.

Claims (10)

1. Zahnstangenlenkung für Kraftfahrzeuge, mit einem Len­ kungsgehäuse (1) und wenigstens einer in dem Len­ kungsgehäuse (1) axial verschieblich geführten und endseitig in dem Lenkungsgehäuse (1) in jeweils einer hülsenförmigen Kolbenstangenführung (3) gelagerten Zahnstange (2), dadurch gekennzeich­ net, dass die Kolbenstangenführung (3) aus einem Kunststoff gefertigt ist.

2. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstangen­ führung (3) einteilig gefertigt ist.

3. Zahnstangenlenkung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstangenführung (3) ein erstes Ende (4) kleineren Durchmessers und ein zweites Ende (12) grö­ ßeren Durchmessers aufweist.

4. Zahnstangenlenkung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende der Kolbenstangenführung (3) ei­ nen Radialwellendichtring (6) zur fluiddichten Ab­ dichtung mit der Zahnstange (2) aufweist.

5. Zahnstangenlenkung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende (12) einen stirnseitigen Ring­ bund (18) aufweist, der mit einem Anschlagring der Zahnstange (2) einen Endanschlag bildet.

6. Zahnstangenlenkung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Radialwellendichtring (6) und dem zweiten Ende ein ringförmiger Führungsbereich (8) in der Kolbenstangenführung (3) ausgebildet ist.

7. Zahnstangenlenkung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff im trockenen Zustand mit Stahl einen Gleitreibwert von maximal 0,5 aufweist.

8. Zahnstangenlenkung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff im geschmierten Zustand mit Stahl einen Gleitreibwert von maximal 0,1 aufweist.

9. Zahnstangenlenkung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff kohlefaserverstärkt ist.

10. Zahnstangenlenkung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche 1-8, dadurch gekennzeich­ net, dass der Kunststoff nicht faserverstärkt ist.