-
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Zahnstangenlenkgetriebe
von Kraftfahrzeugen. Im Spezielleren befasst sich diese Erfindung
mit dem Element einer solchen Lenkung, das „Andruckteil" genannt wird, und
bezieht sich im noch Spezielleren auf ein Andruckteil mit einer
Kompensationseinrichtung für
das radiale Spiel.
-
In
einem Zahnstangenlenksystem ist ein Lenkritzel mit der Lenksäule drehschlüssig verbunden,
die mittels des Lenkrads des Fahrzeugs betätigt wird, wobei das Ritzel
in eine Zahnstange eingreift, die in einem Lenkgehäuse gleitbeweglich
angebracht ist. Die beiden, außerhalb
des Gehäuses
gelegenen Enden der Zahnstange sind mit Lenkspurstangenhebeln gekoppelt,
die dem rechten bzw. linken Rad des Fahrzeugs zugeordnet sind. Auf
diese Weise wird die Drehung des Lenkrads in der einen oder anderen Richtung,
und somit die entsprechende Drehung des Lenkritzels, in eine entsprechende
Translation der Zahnstange umgewandelt, die mittels der Spurstangenhebel
wiederum für
einen Rechts- oder Linkseinschlag die Ausrichtung der Räder des
Fahrzeugs hervorruft.
-
In
der Regel wird bei dieser Art von Lenkung die Zahnstange am Ritzel
mittels eines mechanischen Teils, dem „Andruckteil", in Dauereingriffskontakt
gehalten. Dieses Andruckteil ist gleitbeweglich in einem, „Schaft" des Lenkungsgehäuses genannten, zylindrischen
Teil des Gehäuses
entlang einer senkrecht zur Längsachse
der Zahnstange liegenden Achse angebracht und wird federnd beaufschlagt,
so dass es an der Rückseite
der Zahnstange mit einem Endteil mit angepasster Form, insbesondere
mit konkavem Profil, dem Lenkritzel entgegengesetzt anliegt. Dank
eines solchen Andruckteils werden Eingriffsfehler der Zahnstange
mit dem Ritzel kompensiert, und dieses Andruckteil stellt auch die
Führung der
Zahnstange sicher.
-
Das
Andruckteil ist gleitbeweglich in einem zylindrischen Teil des Lenkgehäuses oder
in einem Hilfsgehäuse
angebracht. Um die Gleitbewegung des Andruckteils in der Richtung
der Rückseite
der Zahnstange zu ermöglichen,
muss ein radiales Spiel zwischen dem Umfang dieses Andruckteils
einerseits und der Innenwand des zylindrischen Teils des „Schafts" des Gehäuses oder
des Hilfsgehäuses
anderseits vorgesehen werden.
-
Während des
Betriebs der Lenkung gleitet die Zahnstange in dem angepasst geformten
Endteil des Andruckteils, indem sie sich in der einen oder anderen
Richtung je nach Drehrichtung des Lenkrads verlagert. Bei einem
Richtungswechsel der Drehung des Lenkrads, also der Gleitrichtung
der Zahnstange, und in Anbetracht des vorstehend erwähnten radialen
Spiels, wird das Andruckteil von der Zahnstange seitlich mitgenommen,
bis es auf der einen oder anderen Seite an der zylindrischen Innenwand
des entsprechenden Teils des Gehäuses
oder Hilfsgehäuses
in Anlage kommt. Dieser Vorgang erzeugt Geräusche.
-
Darüber hinaus
kann das radiale Spiel zwischen dem Andruckteil und diesem Teil
des Gehäuses,
oder dem Hilfsgehäuse,
Vibrationen hervorrufen, die entlang der Lenksäule bis zum Lenkrad spürbar sind.
-
In
der Druckschrift
JP
08085463 A wird zum Beispiel eine Vorrichtung zur alleinigen
Kompensation des radialen Spiels eines Andruckteils eines Zahnstangengelenkgetriebes,
das in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird, offenbart. Die Vorrichtung
besteht hauptsächlich
aus einer Reihe von Stahlkugeln, die entlang einer longitudinal
ausgerichteten Nut außen
an der zylindrischen Seitenwand des Andruckteils angeordnet sind
und wobei das Andruckteil die Kugeln entgegengesetzt gegen die zylindrische
Innenwand des Gehäuses
drückt.
Hierbei wird hauptsächlich
die Reibung zwischen dem Gehäuse
und dem Andruckteil verringert.
-
Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu verhindern,
d.h. die störenden Auswirkungen
zu unterdrücken,
die sich aus dem radialen Spiel des Andruckteils ergeben, ob es
sich nun um Geräusche
oder Vibrationen handelt, und gleichzeitig das richtige Funktionieren
des Andruckteils gegenüber
der Zahnstange sicherzustellen.
-
Dazu
hat die Erfindung eine Vorrichtung zur Kompensation des radialen
Spiels eines Andruckteils für
ein Zahnstangenlenkgetriebe zum Gegenstand, wobei diese Vorrichtung
im Wesentlichen aus mindestens einer elastischen Auflagegleitbacke
besteht, die geradlinig, länglich,
mit dem Andruckteil fest verbunden und entlang einer Mantellinie
der zylindrischen Seitenfläche
dieses Andruckteils befestigt ist, wobei die oder jede Auflagegleitbacke
sich so an der zylindrischen Innenwand des Teils des Gehäuses oder
Hilfsgehäuses
anlegt/anlegen, dass sie das Andruckteil der oder den Auflagegleitbacke/n
entgegengesetzt gegen die zylindrische Innenwand zurückdrückt/zurückdrücken.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgegenständlichen
Vorrichtung zur Kompensation des Spiels besteht diese Vorrichtung
aus mindestens drei Auflagegleitbacken und umfasst eine erste Auflagegleitbacke,
die sich in einer Ebene befindet, welche die Mittelachse des Andruckteils und
auch die Längsachse
der Zahnstange enthält, und
zwei weitere Auflagegleitbacken, die beidseits der ersten Auflagegleitbacke
mit einem Winkelversatz im Verhältnis
zu dieser ersten Auflagegleitbacke symmetrisch angeordnet sind.
Der Winkelversatz zwischen der ersten Auflagegleitbacke und jeder
der beiden anderen Auflagegleitbacken beträgt ca. 45°.
-
Die
so angeordneten Auflagegleitbacken üben eine ausreichend hohe Gesamtkraft
aus, um das Andruckteil gegen den „Schaft" des Gehäuses dem Bereich entgegengesetzt
zu drücken,
in dem sich diese Auflagegleitbacken befinden, und um somit die
radiale Bewegung des Andruckteils zu verhindern. Das Vorhandensein
der drei Auflagegleitbacken, die im Verhältnis zueinander im Winkel
versetzt sind, ermöglicht
es, die auf den „Schaft" wirkenden Druckkräfte besser
zu verteilen und ein Kippen des Andruckteils zu verhindern.
-
In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist jede Auflagegleitbacke teilweise in einer entsprechenden
geradlinigen Nut untergebracht, die entlang einer Mantellinie der
zylindrischen Seitenwand dieses Andruckteils ausgebildet ist. Darüber hinaus
ist jede Auflagegleitbacke im Inneren vorteilhafter Weise mit Ansätzen versehen,
durch die sie in Bohrungen befestigt ist, die am Grund der entsprechenden
Nut des Andruckteils ausgebildet sind.
-
Insgesamt
liefert die vorliegende Erfindung somit eine einfache technische
Lösung,
die es ermöglicht,
das radiale Spiel des Andruckteils zu kompensieren, indem dieses
Andruckteil dauerhaft gegen eine Mantellinie der zylindrischen Innenwand des
Teils des Gehäuses
oder des Hilfsgehäuses
gedrückt
wird, in dem das Andruckteil selbst gleitbeweglich angebracht ist.
Die länglich
geformten Auflagegleitbacken ermöglichen
eine Auflage über
praktisch die gesamte Höhe
des Andruckteils, wobei der Kontakt zwischen diesen Auflagegleitbacken
und dem „Schaft" des Gehäuses linearer
Art ist, was große
Reibungsflächen
zwischen dem Andruckteil und dem Gehäuse verhindert. Die Qualität des erhaltenen
Ergebnisses wird noch durch eine fachgemäße Auswahl des Materials verbessert,
aus dem die Auflagegleitbacken bestehen; diese sind vorzugsweise aus
einem, insbesondere thermoplastischen, Elastomermaterial hergestellt,
das es ermöglicht,
eine ausreichende Kraft auszuüben,
um das Andruckteil gegen die vorgenannte Wand zu drücken; auf
diese Weise wird das Andruckteil von der Zahnstange bei deren Gleitbewegung
nicht mehr mitgenommen, so dass jede geräuscherzeugende Berührung des
Andruckteils mit der Wand unterdrückt ist. Die radiale Festsetzung
des Andruckteils und der Dämpfungseffekt,
der durch die diesem Andruckteil zugeordneten Auflagegleitbacken
erzeugt wird, verhindern auch das Übertragen von Vibrationen zum
Lenkrad.
-
Auf
alle Fälle
wird die Erfindung mittels der folgenden Beschreibung mit Bezug
auf die beigefügte
Schemazeichnung verständlicher,
die beispielhaft eine Ausführungsform
dieses Andruckteils mit einer Kompensation des radialen Spiels für ein Zahnstangenlenkgetriebe
darstellt:
-
Es
zeigt:
-
1 eine
teilweise in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht eines
Andruckteils mit einer Vorrichtung zur Kompensation des radialen Spiels
nach der vorliegenden Erfindung;
-
2 eine
Teilschnittansicht des Bereichs des Andruckteils eines Zahnstangenlenkgetriebes mit
einer Vorrichtung zur Kompensation des radialen Spiels nach der
vorliegenden Erfindung;
-
3 eine
Schnittansicht entlang der Linie III-III von 2.
-
2 stellt
teilweise ein Zahnstangenlenkgetriebe für ein Kraftfahrzeug dar, wovon
sie das Gehäuse 2 zeigt,
welches das Lenkritzel 3 und die Zahnstange 4 aufnimmt,
deren Zähne 4a mit
dem mit der (nicht gezeigten) Lenksäule gekoppelten Ritzel 3 in Eingriff
gelangen.
-
Das
Lenkgehäuse 2 besitzt
einen nach außen
geöffneten,
rohrförmigen
Teil oder „Schaft" 2a, dessen
Mittelachse A sich orthogonal zur Rotationsachse des Ritzels 3 und
zur Längsachse
B der Zahnstange 4 erstreckt. Der rohrförmige Teil 2a besitzt eine
glatte zylindrische Innenwand 2b.
-
Im
Inneren des rohrförmigen
Teils 2a ist ein Andruckteil 5 angebracht, das
in 1 allein dargestellt ist, und welches entlang
der Achse A dieses rohrförmigen
Teils 2a gleitend geführt
ist. Ein Ende des Andruckteils 5 stellt sich im Wesentlichen
als eine der Rückseite 4b der
Zahnstange 4 angepasste Fläche mit allgemein konkavem
Profil 6 dar. Federeinrichtungen, nicht dargestellt, üben entlang
des Pfeils F eine Schubwirkung auf das entgegengesetzte Ende des
Andruckteils 5 aus, so dass seine Endfläche 6 gegen die Rückseite 4b der
Zahnstange 4 gedrückt
wird.
-
Das
Andruckteil 5 besitzt eine zylindrische Seitenfläche 7,
deren Durchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des
rohrförmigen
Teils 2a des Gehäuses 2.
So ist zu Anfang ein radiales Spiel zwischen dem Andruckteil 5 einerseits
und der Innenwand 2a des Gehäuses 2 andererseits
vorhanden.
-
Erfindungsgemäß ist zur
Kompensation dieses radialen Spiels das Andruckteil 5 an
seinem Umfang mit drei Auflagegleitbacken 8, 9 und 10 versehen,
die entlang der Mantellinien der zylindrischen Seitenwand 7 des
Andruckteils 5 angeordnet sind und gegen die Innenwand 2b des
rohrförmigen
Teils 2a des Gehäuses 2 gedrückt werden.
-
Eine
erste Auflagegleitbacke 8, die sich im Verhältnis zu
den beiden anderen Achsen in der mittleren Position befindet, liegt
in einer Ebene, die durch die Achse A verläuft und auch die Längsachse
B der Zahnstange enthält.
Die beiden anderen Auflagegleitbacken 9 und 10 sind
beidseits der ersten Auflagegleitbacke 8 symmetrisch angeordnet.
Der Winkelversatz α zwischen
der mittleren Auflagegleitbacke 8 und jeder der beiden
anderen Auflagegleitbacken 9 und 10 beträgt beispielsweise
ca. 45°,
wie in 3 gezeigt ist.
-
Auch
in 1 ist das Andruckteil 5 auf seiner zylindrischen
Seitenfläche 7 mit
drei geradlinigen Nuten 11 ausgestattet, die entlang von
drei Mantellinien der Fläche 7 ausgebildet
und dazu vorgesehen sind, jeweils die Fußflächen der drei Auflagegleitbacken 8, 9 und 10 aufzunehmen.
-
Jede
Auflagegleitbacke 8, 9 oder 10 besteht aus
einem, insbesondere thermoplastischen, Elastomermaterial, das gleichzeitig
nachgiebig genug ist, um sich zu verformen und sich somit dem kleinen Zwischenraum
zwischen dem Andruckteil 5 und dem rohrförmigen Teil 2a des
Gehäuses 2 anzupassen, und
steif genug ist, um die Innenwand 2b des rohrförmigen Teils 2a mit
einer angemessenen Andruckkraft zu beaufschlagen.
-
Jede
aus einem solchen Material hergestellte Auflagegleitbacke 8, 9 oder 10 stellt
sich als gleich langer Stab dar, der einen großen Teil der Höhe des Andruckteils 5 einnimmt
und innen mit zwei Ansätzen 12 versehen
ist, durch die er in zwei kleinen jeweiligen Bohrungen 13 befestigt
ist, die am Grund der entsprechenden Nut 11 vorgesehen
sind.
-
Die
so aufgebauten und am Andruckteil 5 befestigten Auflagegleitbacken
legen sich durch lineare Berührungen
an der Innenwand 2b des zylindrischen Teils 2a des
Gehäuses 2 an
und drücken
durch Reaktionswirkung das Andruckteil 5 gegen den zylindrischen
Teil 2a, der der mittleren Auflagegleitbacke 8 diametral
entgegengesetzt ist, wodurch jegliche radiale Bewegung zwischen
dem Andruckteil 5 und dem zylindrischen Teil 2a eingeschränkt wird.
Das radiale Spiel zwischen den beiden betreffenden Teilen ist somit
dauerhaft ausgeglichen, wodurch die Geräusche und Vibrationen vermieden
werden, die die gewöhnliche
Folge dieses radialen Spiels sind.
-
Darüber hinaus
ist in Folge des Andrückens der
Auflagegleitbacken 8, 9 und 10 an die
Wand 2b die Verschiebung des Andruckteils 5 entlang
der Achse A mehr oder weniger gebremst, was auch die Geräusche reduziert,
die durch eine solche Bewegung erzeugt werden können.
-
Die
Erfindung beschränkt
sich selbstverständlich
nicht auf die einzige hier beispielhaft beschriebene Ausführungsform
dieser Vorrichtung zur Kompensation des radialen Spiels für ein Zahnstangenlenkgetriebe.
Sie umfasst vielmehr alle Ausführungs-
und Anwendungsvarianten, die demselben Prinzip folgen.