DE4422555C1 - Durch Servomotor unterstützte Zahnstangenlenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine durch Servomotor unterstützte Zahnstangenlenkung, deren Zahnstange mit einem Ritzel zusammenwirkt, welches an einem axialen Ende in Richtung der Zahnstangenlängsachse begrenzt beweglich gelagert ist, indem das diesem axialen Ende zugeordnete Radiallager des Ritzels in einem Lagerteil angeordnet ist, welches um eine von der Ritzelachse beabstandete stationäre Achse schwenk­ bar ist, wobei die Schwenkbewegung den Servomotor bzw. Steuerorgane desselben steuert.

Eine derartige Zahnstangenlenkung ist Gegenstand der EP 02 49 315 A2. Dabei ist das Lagerteil als einarmiger Hebel ausgebildet, der an einer stationären Achse schwenk­ bar angeordnet ist. Das hebelseitige Radiallager des Ritzels ist im Mittelbereich dieses Hebels angeordnet. Mit dem freien Ende des Hebels wird eine hydraulische Servoventil­ anordnung für einen hydraulischen Servomotor gesteuert.

Bei einer aus der EP 02 91 155 A2 bekannten weiteren Zahnstangenlenkung der eingangs angegebenen Art sind die Ritzellager an einem Arm eines doppelarmigen Hebels ange­ ordnet, dessen anderer Arm eine Servoventilanordnung steuert.

Diese bekannten Konstruktionen sind vergleichsweise auf­ wendig.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine möglichst raum­ sparende und einfache Konstruktion zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Lagerteil als Exzenterscheibe ausgebildet ist, welche kreisförmigen Umfang aufweist und mit auf ihrem Umfang abrollenden Wälzelementen drehgelagert ist, und daß das Ritzel in einer exzentrischen Axialbohrung der Exzenter­ scheibe gelagert ist.

Da bei der Erfindung das exzenterscheibenseitige Radial­ lager des Ritzels radial innerhalb des Drehlagers der Exzenterscheibe angeordnet ist, steht für beide Lager auch bei geringen Gesamtabmessungen vergleichsweise viel Raum zur Verfügung, so daß insgesamt eine stabile und standfeste Lagerung mit geringer Reibung leicht erreich­ bar ist.

Außerdem ist vorteilhaft, daß die Drehachse der Exzenter­ scheibe sowie die Ritzelachse relativ nah benachbart ange­ ordnet werden können, mit der vorteilhaften Folge, daß einerseits das Maß der Seitwärtsbewegungen des Ritzels in Richtung der Längsachse der Zahnstange begrenzt bleibt und andererseits vergleichsweise große Drehwinkel der Exzenterscheibe auftreten und zur Steuerung des Servo­ motors bzw. seiner Steuerorgane ausgenutzt werden können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, auf einer Stirnseite der Exzenterscheibe nahe ihres Umfanges eine Nase od. dgl. auszubilden, die mit Stößeln od. dgl. zur Betätigung der Steuerorgane zusammen­ wirkt.

Soweit die Steuerorgane im Zusammenhang mit einem hydrau­ lischen Servomotor als hydraulische Ventile bzw. Schieber ausgebildet sind, ist in besonders bevorzugter Weise vor­ gesehen, das Hydraulikmedium - beispielsweise über Axial­ kanäle in den Stößeln - auch durch das Drehlager der Exzenterscheibe zu leiten, so daß dieselbe bei Verwendung von Ölen als Hydraulikmedium ständig zwangsgeschmiert wird und leichtgängig bleibt.

Im übrigen wird hinsichtlich vorteilhafter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Er­ läuterung vorteilhafter Ausführungsformen anhand der Zeichnung verwiesen.

Dabei zeigt

Fig. 1 ein Schnittbild der Zahnstangenlenkung, wobei die Achse des Ritzels in der quer zur Zahnstange aus­ gerichteten Schnittebene liegt,

Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Schnittlinie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Konstruktion und

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer weiteren abgewandelten Ausführungsform.

Im Beispiel einer Fahrzeuglenkung wirkt ein mittels eines nicht dargestellten Lenkhandrades über eine Lenkwelle be­ tätigtes Ritzel 1 mit einer Zahnstange 2 zusammen, die ihrerseits über ein nicht dargestelltes Lenkgestänge, z. B. Spurstangen, die Lenkräder eines Fahrzeuges steuert.

Auf der dem Ritzel 1 gegenüberliegenden Seite der Zahn­ stange 2 ist in grundsätzlich bekannter Weise ein mittels Federkraft gegen die Zahnstange 2 gespannter Anschub­ kolben 3 angeordnet, der die Zahnstange 2 gegen das Ritzel 1 drängt und damit die Antriebsverbindung zwischen Ritzel 1 und Zahnstange 2 spielfrei hält.

Das Ritzel 1 ist in Fig. 1 an seinem linken Ende in einem Pendellager 4 radial gelagert. Das andere axiale Ende des Ritzels 1 besitzt ein in einer Exzenterscheibe 5 ange­ ordnetes Lager 6, welches in einer zur Mittelachse der Exzenterscheibe 5 exzentrisch angeordneten Axialbohrung der Exzenterscheibe 5 untergebracht ist.

Die Exzenterscheibe 5 ist mittels eines Wälzlagers 7 drehgelagert, dessen Wälzelemente auf dem kreisförmigen Umfang der Exzenterscheibe 5 abrollen.

Auf der in Fig. 1 rechten Stirnseite der Exzenterscheibe 5 ist nahe des Scheibenumfanges eine Nase 5′ angeordnet, welche bezüglich des Scheibenzentrums der Achse des Ritzels 1 diametral gegenüber liegt. Diese Nase 5′ wirkt mit Betätigungsstößeln 8 von Ventilpatronen 9 zusammen, die zur Steuerung eines nicht dargestellten hydraulischen Servomotors dienen.

Dabei wird zu einem nicht dargestellten Tank für Hydraulik­ medium zurückströmendes Hydraulikmedium über Axialkanäle in den Betätigungsstößeln 8 durch das Wälzlager 7 zu einem Anschluß 10 in einem die Ventilpatronen 9 sowie das Wälzlager 7 umfassenden Gehäuse 11 geleitet.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Anordnung funktioniert wie folgt:
Wenn zwischen Ritzel 1 und Zahnstange 2 Kräfte übertragen werden, so wirkt auf das Ritzel 1 zwangsläufig eine Kraft in Längsrichtung der Zahnstange 2, so daß das Ritzel 1 seitwärts gedrängt wird. Aufgrund der Anordnung des einen Lagers 6 in der Exzenterscheibe 5 führt dann das Ritzel 1 unter Drehung der Exzenterscheibe 5 eine gewisse Seitwärts­ bewegung aus, wobei die jeweilige Bewegungsrichtung von der Richtung der zwischen Ritzel 1 und Zahnstange 2 übertragenen Kräfte und dementsprechend von der Richtung eines auf das Ritzel 1 einwirkenden Drehmomentes abhängig ist.

Die mit der Seitwärtsbewegung des Ritzels 1 einhergehende Schwenkbewegung der Exzenterscheibe 5 betätigt über deren Nase 5′ den in Fig. 2 rechten oder linken Betätigungs­ stößel 8 der Ventilpatronen 9, so daß der nicht darge­ stellte Servomotor entsprechend eine Kraft in der einen oder anderen Richtung erzeugt.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, daß die Einbaupositionen von Pendellager 4 und Exzenterscheibe 5 vertauscht sind, wobei auch die An­ ordnung der Ventilpatronen 9 entsprechend der Anordnung der Exzenterscheibe 5 geändert ist.

Gemäß Fig. 4 kann auf der durch das Lager 6 in der Exzenter­ scheibe 5 hindurchgeführten Achse des Ritzels 1 ein Schwenk­ hebel 12 angeordnet sein, dessen die Ritzelachse umfassender Teil nach Art eines Zahnrades ausgebildet ist, welches sich bei Drehbewegungen der Exzenterscheibe 5 in einer kreis- bzw. kreisbogenförmigen Innenverzahnung 13 im Gehäuse 11 abwälzt.

Das die Betätigungsstößel 8 der Ventilpatronen 9 betätigende Ende des Schwenkhebels 12 führt bei Drehbewegungen der Exzenterscheibe 5 vergleichsweise große Stellhübe aus, so daß sich Ventile mit großen Stellwegen einsetzen lassen.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführung kann die Exzenterscheibe 5 gegebenenfalls weggelassen werden, so daß das Ritzel 1 am einen axialen Ende nur im Schwenkhebel 12 gelagert ist.

Claims (3)

1. Durch Servomotor unterstützte Zahnstangenlenkung, deren Zahnstange mit einem Ritzel zusammenwirkt, welches an einem axialen Ende in Richtung der Zahnstangenlängs­ achse begrenzt beweglich gelagert ist, indem das diesem axialen Ende zugeordnete Radiallager des Ritzels in einem Lagerteil angeordnet ist, welches um eine von der Ritzelachse beabstandete Achse schwenkbar ist, wobei die Schwenkbewegung den Servomotor bzw. dessen Steuerorgane steuert, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerteil als Exzenterscheibe (5) ausgebildet ist, welche kreisförmigen Umfang aufweist und mit auf ihrem Umfang abrollenden Wälzelementen (7) drehgelagert ist, und daß das Ritzel (1) in einer exzentrischen Axial­ bohrung der Exzenterscheibe (5) gelagert ist.

2. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Stirnseite der Exzenterscheibe (5) nahe ihres Umfanges eine Nase (5′) od. dgl. ausgebildet ist, die mit Stößeln (8) zur Betätigung der Steuerorgane (9) zusammenwirkt.

3. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle eines durch Hydrauliköl betriebenen hydraulischen Servomotors das Wälzlager (7) der Exzenterscheibe (5) im Strömungsweg des Hydraulik­ mediums liegt.