DE3613030A1

DE3613030A1 - Lenkmechanismus fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3613030A1
Application number: DE19863613030
Authority: DE
Inventors: Kunio Nagoya Aichi Takeuchi
Original assignee: Tokai TRW and Co Ltd
Current assignee: Tokai TRW and Co Ltd
Priority date: 1985-04-17
Filing date: 1986-04-17
Publication date: 1986-10-30
Anticipated expiration: 2006-04-18
Also published as: MX162723A; IT1187986B; GB2174474A; IT8667312A1; DE3613030C2; BR8601714A; ES8702841A1; ES554122A0; FR2580576B1; IT8667312A0; US4709593A; JPH0662088B2; GB2174474B; GB8609032D0; JPS61241265A; FR2580576A1; KR930003587B1; AU5616586A; KR860008063A; AU587818B2

Description

Ϋ-8389 '

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Lenkmechanismus mit einem Gehäuse, einer im Gehäuse drehbar gelagerten Lenksäulenwelle, einem auf der Lenksäulenwelle befestigten Ritzel sowie einer Zahnstange, die im wesentlichen rechtwinklig zum Ritzel mit diesem in Eingriff steht.

KJ Kraftfahrzeug-Lenkmechanismen sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Einer dieser herkömmlichen Lenkmechanismen ist in Fig. 5 dargestellt. Dieser herkömmliche Lenkmechanismus umfaßt im wesentlichen ein Gehäuse 1, in dem eine Lenksäule bzw. Lenksäulenwelle 2 mittels Lager 3, 3' drehbar angebracht ist. Ein Zahnrad oder Ritzel 4 ist auf der Lenksäulenwelle 2 befestigt, und eine Zahnstange 5 steht im wesentlichen rechtwinklig zum Ritzel 4 mit diesem in Eingriff. Das Gehäuse 1 weist eine Öffnung 6 hinter der Zahnstange 5 auf, und innerhalb des Gehäuses 6 befindet sich ein Abstützbügel oder -joch 7, das in der Öffnung 6 axial verschiebbar ist. Das Abstützjoch 7 weist eine Rolle 8 auf, die im Joch drehbar gelagert ist. Zwischen dem Abstützjoch 7 und einem Jochstopper 9, der am einen oder dem äußeren Ende der Öffnung 6 in dieser eingepaßt ist, ist eine Feder 10 angeordnet, die das Abstützjoch 7 normalerweise zur Zahnstange 5 hindrückt.

Bei dem herkömmlichen Lenkmechanismus mit den ausgebildeten und angeordneten Komponenten wie dies zuvor beschrieben wurde, ist der Mittelbereich 5a auf der einen Seite der Zahnstange 5 jedoch derart mit einer Ausnehmung versehen, daß die Rolle 8 nicht an der Zahnstange 5 anliegt, sondern an den äußeren Enden 5b des mit einer Ausnehmung versehenen Mittelbereichs 5a anliegen kann, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Darüberhinaus liegt das innere Ende des Abstützjochs 7 beim herkömmlichen

Lenkmechanismus am Mittelbereich 5a der Zahnstange 5, jedoch nicht an den gegenüberliegenden Enden 5b des Mittelbereichs an.

Der herkömmliche Lenkmechanismus weist daher den Nachteil auf, daß die Wirksamkeit im Zustand hoher Belastung im Mittelbereich der Zahnstange gering ist, und wenn das Lenkrad gedreht wird, liegt das innere Ende des Abstützjochs 7 am Mittelbereich der Zahnstange an, wogegen die Rolle 8 an den Enden des Zahnstangenmittelbereichs anliegt, so daß der Andruck bezüglich der Zahnstange zwischen dem Abstützjoch und der Rolle wechselt und daher die Übertragung nicht gleichmäßig und stoßfrei ist. Darüberhinaus weist der herkömmliche Lenkmechanismus den Nachteil auf, daß das Abstützjoch an der Zahnstange mit einer übermäßig hohen Reibung anliegt, wenn auf die Feder 10 eine vergrößerte Belastung ausgeübt wird, um die Zahnstange starr und fest zu halten bzw. zu machen.

/4" Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserten Lenkmechanismus für Kraftfahrzeuge zu schaffen, der die Nachteile herkömmlicher Kraftfahrzeug-Lenkmechanismen, wie sie zuvor beschrieben wurden, nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine im Gehäuse vorgesehene Öffnung, ein in der Öffnung angeordnetes erstes Joch, das in der Öffnung axial verschiebbar ist, und dessen eines Ende der Zahnstange zugewandt ist, einen Ring, der am anderen Ende des ersten Jochs befestigt ist oder dem anderen Ende des ersten Jochs zugewandt ist, einen Jochstopper, der in der Öffnung eingepaßt ist und dem Ring zugewandt ist, einer ersten Feder, die zwischen dem Ring und dem Jochstopper angeordnet ist und das erste Joch normalerweise zur Zahnstange hin drückt, ein zweites Joch, das innerhalb des ersten Jochs angeordnet ist und an einem Ende eine Rolle aufweist, die an der Zahnstange anliegt, sowie eine zweite Feder, die zwischen dem anderen Ende des zweiten Jochs und dem Jochstopper angeordnet ist und das

zweite Joch normalerweise auf die Zahnstange hin drückt.

Mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Lenkmechanismus wird eine Ansprechträgheit bzw. das Lenkspiel (Dullness) verringert bzw. vermieden, wenn das Fahrzeug geradeaus fährt, und die erforderlichen Lenkkräfte werden verringert, wenn auf den Lenkmechänismus eine hohe Belastung ausgeübt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lenkmechanismus für Kraftfahrzeuge,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer bei dem in Fig. 1 dargestellten Lenkmechanismus verwendeten Zahnstange,

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, wobei die Zahnstange nunmehr jedoch in einer Stellung dargestellt ist, die gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Zahnstangenstellung versetzt ist,

Fig. 4 einen vertikalen Querschnitt einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lenkmechanusmus für Kraftfahrzeuge,

Fig. 5 einen vertikalen Querschnitt in verkleinertem Maßstab von einem herkömmlichen Kraftfahrzeug-Lenkmechanismus und

Fig. 6 eine Seitendarstellung der Rolle und der Zahnstange, wie sie bei dem in Fig. 5 dargestellten herkömmlichen Lenkmechanismus verwendet werden.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lenkmechanismus für ein Kraftfahrzeug und sollen nachfolgend beschrieben werden. Der Lenkmechanismus weist allgemein ein Gehäuse 1 auf, in dem eine Lenksäulenwelle 2 in Lagern 3, 3' drehbar gelagert ist, wobei diese Lager 3, ihrerseits in herkömmlicher Weise im Gehäuse 1 angebracht sind. Ein Zahnrad oder Ritzel 4 ist auf der Lenksäulenwelle 2 angebracht und eine Zahnstange 5 steht mit dem Ritzel 4 im wesentlichen in rechtem Winkel zu diesem in Eingriff. Im Gehäuse 1 ist eine Öffnung 6 zu den nachfolgend beschriebenen Zwecken vorgesehen. Die zuvor beschriebenen Komponenten sind mit den jeweils entsprechenden Komponenten herkömmlicher Lenkmechanismen identisch, so daß eine weitere Beschreibung dieser Komponenten nicht erforderlich ist.

Bei dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsspiel befindet sich in der Öffnung 6 ein erster Gabelkopf oder ein erstes Joch 11, das in der Öffnung 6 axial beweglich ist und mit seinem einen Ende an derjenigen Seite der Zahnstange 5 anliegt, die dem Ritzel 4 abgewandt ist. Am anderen Ende des Jochs 11 ist ein Ring 12 angebracht. Am einen oder dem äußeren Ende der Öffnung ist ein Jochstopper 13 in der Öffnung 6 eingepaßt, und zwischen dem Ring 12 und dem Jochstopper 13 ist eine erste Feder 14 vorgesehen, die das erste Joch 11 und den Ring 12 normalerweise ins Innere der Öffnung 6 und an die Zahnstange 5 drückt. Im ersten Joch 11 ist ein zweites Joch 15 vorgesehen, das eine drehbare Welle 16 aufweist, die am inneren Ende des zweiten Jochs 15 angebracht ist. Eine Rolle 17 ist an der drehbaren Welle 16 drehbar angebracht und liegt an der Zahnstange 5 an. Eine zweite Feder 18 befindet sich zwischen dem Jochstopper 13 und dem zweiten Joch 15, so daß die Rolle 17 zur Zahnstange 5 hin gedrückt wird.

Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Lenkmechanismus, der die Bauteile aufweist, wie sie in der

zuvor beschriebenen Weise ausgebildet und angeordnet sind, weist der Mittelbereich derjenigen Seite der Zahnstange 5, an der das erste Joch 11 und die Rolle 17 anliegen, eine Ausnehmung auf, die mit dem Bezugszeichen 5a in Fig. 2 versehen ist, und die beiden gegenüberliegenden Enden 5b der Ausnehmung sind graduell gekrümmt, so daß sich ein Unterschied in der Höhe A ergibt. Wenn die Zahnstange 5 im Mittelbereich 5a in Eingriff mit dem Ritzel 4 steht, wie in Fig. 1 dargestellt ist, werden das erste Joch 11 und die am zweiten Joch 15 befestigte Rolle 17 aufgrund der ersten bzw. zweiten Feder 14 bzw. 18 gegen die Zahnstange 5 gedruckt.

Die Zahnstange 5 ist daher aufgrund einer geeigneten Reibung starr und fest, die durch den Andruck des ersten Jochs 11 und der Rolle 17 gegen die Zahnstange 5 hervorgerufen wird.

Fig. 3 zeigt den Zustand bei hoher Belastung, bei dem die innere Seite der Zahnstange 5 mit dem Ritzel 4 in Eingriff steht. In diesem Zustand drückt jedoch nur die am zweiten Joch 15 befestigte Rolle 17 an einem der Enden 5b der Zahnstange 5 gegen dieselbe. Wenn sich daher die Rolle 17 reibungsmäßig nach unten bewegt, drückt diese den Ring 12 abwärts, so daß das erste Joch 11 von der Zahnstange 5 freikommt.

Im Zustand hoher Belastung wird daher die Hauptlast nur noch durch die Rolle 17 getragen, so daß dadurch eine hohe Wirksamkeit erreicht wird.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Lenkmechanismus. Die zweite Ausführungsform weist ebenfalls ein Gehäuse 1 auf, in dem eine Lenksäulenwelle 2 in Lagern 3, 3' gelagert ist, die ihrereseits in herkömmlicher Weise im Gehäuse 1 befestigt sind. Ein Zahnrad oder Ritzel 4 ist an der Lenksäulenwelle 2 befestigt, und eine Zahnstange 5 steht mit dem Ritzel 4 im wesentlichen rechtwinklig zu diesem in Eingriff.

Im Gehäuse 1 ist eine Öffnung 6 für denselben Zweck vorgesehen, wie dies in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde. In der Öffnung 6 befindet sich ein erstes Joch 11, das in ihr axial beweglich ist und mit seinem einen Ende an der Zahnstange 5 anliegt. Am anderen Ende des ersten Jochs 11 ist ein Ring 12 befestigt. Am einen oder äußeren Ende der Öffnung 6 ist ein Jochstopper 13 eingesetzt, und zwischen dem Ring 12 und dem Jochstopper 13 ist eine erste Feder 14 vorgesehen, die das erste Joch 11 und den Ring 12 ins Innere der Öffnung 6 auf die Zahnstange 5 drückt. Innerhalb des ersten Jochs 11 befindet sich ein zweites Joch 15 mit einer drehbaren Welle 16, die am inneren Ende des zweiten Jochs befestigt ist. Eine Rolle 17 ist drehbar an der Drehwelle 16 befestigt und liegt an der Zahnstange 5 an. Zwischen dem Jochstopper 13 und dem zweiten Joch 15 ist eine zweite Feder

18 vorgesehen, die die Rolle 17 normalerweise gegen die Zahnstange 5 drückt. Die Konstruktion und Anordnung der Komponenten dieser zweiten Ausführungsform sind mit den entsprechenden Komponenten der ersten Ausführungsform identisch. In der zweiten Ausführungsform befindet sich jedoch eine dritte Feder

19 zwischen dem ersten und zweiten Joch 11 und 15, und der Ring 12 ist normalerweise vom ersten Joch 11 beabstandet.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist auch beim zweiten Ausführungsbeispiel die Zahnstange 5 aufgrund einer geeigneten Reibung starr bzw. fest gemacht, und zwar aufgrund des Andrucks des ersten Jochs 11 und der Rolle 17 gegen den Mittelbereich 5a derjenigen Seite der Zahnstange 5, die dem Ritzel 4 abgewandt ist; und im Zustand hoher Belastung kann eine hohe Wirksamkeit erreicht werden, da die Hauptlast nur von der Rolle 17 getragen wird. Da darüberhinaus die dritte Feder 19 zwischen dem ersten und zweiten Joch 11 bzw. 15 vorgesehen ist, um zu bewirken, daß sich die Zahnstange 5 und das erste Joch 11 im Zustand geringer Belastung berühren, wird ein Klappern bzw. Scheppern des ersten Jochs 11 verhindert.

Aus der vorangegangenen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird deutlich, daß die Zahnstange fest und starr gemacht bzw. gehalten wird und eine Ritzeldrehung bzw. Ritzeldrehkraft mit einem geeigneten Wert geschaffen wird, da die Zahnstange im Mittelbereich durch die Rolle und das erste Joch gehalten wird. Und da die Zahnstange an den gegenüberliegenden Enden nur noch von der Rolle gehalten wird, ist die Reibungskraft gering und die Wirksamkeit hoch. Im Zustand hoher Belastung wird also über den gesamten Hub der Zahnstange hinweg eine hohe Wirksamkeit erreicht. Da das erste Joch im Mittelbereich der Zahnstange gegen diese drückt und nur in den gekrümmten Endbereichen der Zahnstange nicht gegen diese drückt, ist die Belastung bzw. der Druck auf die Zahnstange durch das erste Joch graduell bzw. unterschiedlich. Der durch die Rolle auf die Zahnstange ausgeübte Druck bzw. die durch die Rolle auf die Zahnstange ausgeübte Belastung nimmt vom Mittelbereich zu den Enden der Reckstange hin zu, und der Druck bzw. die Last wird an den beiden Enden der Zahnstange im wesentlichen durch die Rolle bewirkt bzw. getragen.

Die Erfindung wurde anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen bechrieben. Dem Fachmann sind jedoch Ausgestaltungen, Abwandlungen und Änderungen dieser Ausführungsbeispiele möglich, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird.

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Claims

Lenkmechanismus für Kraftfahrzeuge Patentansprüche

1. Lenkmechanismus für Kraftfahrzeuge mit einem Gehäuse, einer im Gehäuse drehbar gelagerten Lenksäulenwelle, einem auf der Lenksäulenwelle befestigten Ritzel sowie einer Zahnstange, die im wesentlichen rechtwinklig zum Ritzel mit diesem in Eingriff steht,

gekennzeichnet durch eine im Gehäuse vorgesehene Öffnung (6), ein in der Öffnung (6) angeordnetes erstes Joch (11), das in der Öffnung (6) axial verschiebbar ist, und dessen eines Ende der Zahnstange (5) zugewandt ist, einen Ring (12), der am anderen Ende des ersten Jochs (11) befestigt ist oder dem anderen Ende des ersten Jochs (11) zugewandt ist, einen Jochstopper (13), der in der Öffnung (6) eingepaßt ist und dem Ring (12) zugewandt ist, einer ersten Feder (14), die zwischen dem Ring (12) und dem Jochstopper (13) angeordnet ist und das erste Joch (11) normalerweise zur Zahnstange (5) hin drückt, ein zweites Joch (15), das innerhalb des ersten Jochs (11) angeordnet ist und an einem Ende eine Rolle (17) aufweist, die an der Zahnstange (5) anliegt, sowie eine zweite Feder (18), die zwischen dem anderen Ende des zweiten Jochs (15) und dem Jochstopper (13) angeordnet ist und das zweite Joch (15) normalerweise auf die Zahnstange (5) hin drückt.

2. Lenkmechanismus nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine dritte Feder (19), die zwischen dem ersten und zweiten Joch (11 bzw. 15) angeordnet ist und das erste Joch (11) normalerweise zur Zahnstange (5) hin drückt.