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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckausgleichsvorrichtung für eine Zahnstangenlenkung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine Zahnstangenlenkung eines Kraftfahrzeugs wird üblicherweise vollkommen dicht hergestellt, um jeden unerwünschten Eintritt von Wasser oder Feuchtigkeit oder anderer äußerer Elemente ins Innere der Lenkung und insbesondere des Gehäuses der Lenkung zu verhindern.
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Dies führt aber zu Problemen des Über- oder Unterdrucks in der Lenkung, abhängig vom Anstieg oder Sinken der Umgebungstemperatur, wobei der Überdruck oder Unterdruck zu einer übermäßigen Verformung der Faltenbälge der Lenkung führt, die sich um die Enden der Zahnstange herum befinden, mit der Folge einer Beschädigung oder sogar Zerstörung dieser Faltenbälge. Insbesondere können abrupte Änderungen der Umgebungstemperatur katastrophale Wirkungen auf die Faltenbälge haben, und um diese Wirkungen zu vermeiden, ist es angebracht, die Lenkung ”atmen” zu lassen, d. h. eine Luftströmung zwischen der Innenseite der Lenkung und der Außenseite der Lenkung zu erzeugen.
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Zu diesem Zweck wurde in Betracht gezogen, mit ”atmenden” Faltenbälgen versehene Lenkungen herzustellen, die einen Eintritt oder einen Austritt von Luft erlauben.
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Diese Lösung erfordert aber eine spezielle, also komplexe und teure, Herstellung der Faltenbälge selbst. Hier wird auf die Schriften
US 3 927 576 A und
DE 199 17 392 A1 verwiesen.
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Eine andere bekannte Lösung, die die Verwendung der speziellen Faltenbälge vermeidet, besteht darin, im Lenkungsgehäuse selbst mindestens eine Öffnung vorzusehen, in die ein Plättchen aus einem luftdurchlässigen, aber wasserabweisenden Material eingefügt ist. In diesem Fall ist es das Gehäuse selbst, das eine besondere Herstellung erfordert. Hier wird auf die Patentschriften
FR 2 830 505 B1 und
EP 1 300 319 B1 verwiesen.
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In den oben erwähnten Fällen ist die ”Atmungs”-Vorrichtung zum Beispiel bei einer Furtdurchquerung direkt dem Wasser ausgesetzt, und sie muss demnach jeden Wassereintritt in die Lenkung verhindern.
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Um diese Komplikationen zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, eine Verbindung zwischen der Innenseite der Lenkung und deren Außenseite im Bereich der Eingangswelle der Lenkung herzustellen, d. h. der Welle, die in Drehung mit dem Lenkungsritzel verbunden ist, das mit der Zahnstange in Eingriff kommt, wobei diese Welle in gewisser Weise das Ritzel nach außerhalb der Lenkung verlängert, insbesondere zum Innenraum des betreffenden Fahrzeugs hin. In einer besonderen Ausführung wird eine Bohrung radial in die Eingangswelle der Lenkung gebohrt, wobei die Bohrung im Bereich ihrer Ausmündung am äußeren Ende der Eingangswelle eine Verbreiterung hat, in die eine Abdeckung aus einem luftdurchlässigen, aber wasserabweisenden Material eingesetzt ist. Hier wird auf die gattungsgemäße Patentschrift
FR 2 833 554 B1 bzw. die
DE 602 07 037 T2 zur vorgenannten Patentschrift Bezug genommen.
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Trotz ihrer Vorteile erfordert diese Lösung noch eine ziemlich komplexe maschinelle Bearbeitung der Eingangswelle der Lenkung, insbesondere in dem Fall, in dem diese Eingangswelle eine relativ große Länge besitzt.
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Es ist auch anzumerken, dass es seit kurzem luftdurchlässige, aber wasserabweisende Elemente von der Art ”atmende Etiketten” geringer Dicke gibt, die die bisherigen wie oben erwähnten Plättchen oder Abdeckungen ersetzen können.
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In Anbetracht dieses Stands der Technik hat die vorliegende Erfindung zum Ziel, die ”Atmungs”-Funktion einer Kraftfahrzeug-Lenkung weiter zu vereinfachen und so wirtschaftlicher zu machen, indem aber diese Funktion nach wie vor im Bereich der Eingangswelle der Lenkung angeordnet wird.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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So besteht die Idee, auf der die vorliegende Erfindung beruht, darin, das ”atmende” Element nicht mehr am äußeren Ende der Eingangswelle der Lenkung, mit der Notwendigkeit einer spezifischen maschinellen Bearbeitung dieses Endes, sondern an der Seite der Eingangswelle anzuordnen, was es auch erlaubt, ein einfaches luftdurchlässiges, aber wasserabweisendes Element anzubringen, das das übliche Plättchen oder die Abdeckung ersetzt. Das luftdurchlässige, aber wasserabweisende Element kann einfach im Bereich des Luftdurchgangslochs auf die üblicherweise zylindrische Seitenfläche der Eingangswelle geklebt werden, vorzugsweise unter Verwendung eines Klebstoffs, der seinen Halt während der ganzen Lebensdauer des Fahrzeugs ermöglicht. In einer Variante kann dieses luftdurchlässige, aber wasserabweisende Element mindestens einmal vollständig um die Eingangswelle gewickelt und im Bereich des Luftdurchgangslochs auf sich selbst geklebt werden.
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Vorteilhafterweise wird das luftdurchlässige, aber wasserabweisende Element mit der Ausmündung des Luftdurchgangslochs in einer Zone der Eingangswelle angeordnet, die sich im Innenraum des betreffenden Fahrzeugs befindet. So angeordnet, verhindert dieses luftdurchlässige, aber wasserabweisende Element das Eindringen von Feuchtigkeit in die Lenkung; dagegen, aufgrund der Tatsache, dass es sich im Innenraum befindet, der bereits eine geschützte Zone ist, ist es nicht seine Aufgabe, im Fall eines Eintauchens wasserdicht zu sein.
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In einer Ausführungsform der Erfindung steht das Luftdurchgangsloch mit dem axialen Kanal der Eingangswelle in Verbindung, der zumindest teilweise einen Drehstab aufnimmt, der diese Eingangswelle mit dem Ritzel verbindet. So erfordert nicht nur dieser Kanal keine spezielle maschinelle Bearbeitung, sondern die Vorrichtung nutzt auch einen Kanal, der in jedem Fall in der Eingangswelle vorhanden ist. Die Lösung, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, wird dann besonders einfach und wirtschaftlich, da sie sich auf das Aussparen des Luftdurchgangslochs und auf das Kleben des luftdurchlässigen, aber wasserabweisende Elements auf die Ausmündung dieses Lochs nach außen beschränkt.
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Man stellt auch fest, dass, unabhängig von der Länge der Eingangswelle der Lenkung, selbst wenn sie groß ist, die von der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene ”seitliche” Lösung geeignet bleibt, ohne eine Änderung zu erfordern, da der axiale Kanal der Eingangswelle nicht anders hergestellt wurde.
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In jedem Fall wird die Erfindung anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezug auf die beiliegende schematische Zeichnung besser verstanden, die als Beispiel eine Ausführungsform dieser Druckausgleichsvorrichtung für eine Zahnstangenlenkung eines Kraftfahrzeugs darstellt.
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1 ist eine Gesamtansicht von vorne einer Zahnstangenlenkung mit Lokalisierung der Vorrichtung, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist;
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2 ist eine Detailansicht im Schnitt, der durch die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung geht.
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1 zeigt eine Zahnstangenlenkung eines Kraftfahrzeugs von außen. Die Lenkung enthält ein zentrales rohrförmiges Gehäuse 2, in das eine Zahnstange 3 in Längsrichtung gleitend montiert ist, die hier symbolisch durch ihre Längsachse dargestellt ist. Das rechte und das linke Ende der Zahnstange 3 außerhalb des Gehäuses 2 sind an Schubstangen 4 angekoppelt. Zwei Faltenbälge 5, die je mit den zwei Enden des Gehäuses 2 verbunden sind, bedecken und schützen die Endzonen der Zahnstange 3.
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Die Zahnstange 3 steht mit einem Lenkungsritzel 6 in Eingriff (siehe auch 2), das selbst in Drehung über eine Verbindungsfläche 7 mit einer nicht dargestellten Lenksäule verbunden ist, die am Lenkrad endet.
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Auf an sich bekannte Weise, und wie es 2 im Einzelnen zeigt, wird das Lenkungsritzel 6 axial von einer Eingangswelle 8 verlängert, die mit Zwischenfügung einer Dichtlippe 9 eine Trennwand 10 durchquert, die den ”Motor”-Raum 11 des betreffenden Fahrzeugs vom Innenraum 12 dieses gleichen Fahrzeugs trennt. Die Trennwand 10 weist selbst eine dichte Verkleidung 13 auf.
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Auf ebenfalls bekannte Weise ist die Eingangswelle 8 mit dem Lenkungsritzel 6 über einen Drehstab 14 in Drehung verbunden, der axial angeordnet und teilweise in einen axialen Kanal 15 der Eingangswelle 8 eingesetzt ist.
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Diese Eingangswelle 8 weist so einen im ”Motor”-Raum 11 befindlichen und einen mit der Verbindungsfläche 7 im Innenraum 12 befindlichen Teil auf. Dieser ”äußere” Teil der Eingangswelle 8, in dem die erfindungsgemäße Vorrichtung angeordnet ist, ist in 1 (in der die Trennwand nicht zu sehen ist) mit A bezeichnet.
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Im veranschaulichten Beispiel, bei dem es sich um eine elektrische Servolenkung handelt, stellt man auch die Anwesenheit eines elektrischen Servomotors 16, der das Lenkungsritzel 6 mittels eines Schneckengetriebes 17 und Schneckenrads 18 antreibt, sowie eines Drehmomentsensors 19 fest, der um die Eingangswelle 8 herum auf der Seite des ”Motor”-Raums 11 angeordnet ist, wobei die Servolenkung ausgehend von dem vom Drehmomentsensor 19 stammenden Signal (und auch ausgehend von anderen Parametern) gesteuert wird.
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Erfindungsgemäß wird eine Verbindung zwischen der Innenseite und der Außenseite der Lenkung, und genauer zwischen der Innenseite des Gehäuses 2 einerseits und dem Innenraum 11 andererseits, hergestellt, um eine Luftströmung zwischen der Innenseite und der Außenseite der Lenkung zu erlauben, um eine übermäßige Verformung der Faltenbälge 5 zu vermeiden und gleichzeitig ein Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern.
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Diese Verbindung entsteht durch ein Luftdurchgangsloch 20, das radial in der Eingangswelle 8 zwischen dem axialen Kanal 15 dieser Welle und ihrer zylindrischen Seitenfläche 21 ausgespart ist. Das Luftdurchgangsloch 20 mündet so außerhalb der Lenkung im Innenraum 12 des Fahrzeugs zwischen der Trennwand 10 und der Verbindungsfläche 7 mit der Lenksäule.
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Die Ausmündung des Luftdurchgangslochs 20 an der Seitenfläche 21 der Eingangswelle 8 wird durch das Aufbringen eines luftdurchlässigen, aber wasserabweisende Elements 22 verschlossen, das durch Kleben gegen die Seitenfläche 21 der Eingangswelle 8 gehalten wird. Luftdurchlässige, aber wasserabweisende Element 22 ist zum Beispiel aus einem Textilmaterial von der Art ”GORE-TEX” (eingetragene Marke) hergestellt.
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Die Lenkung wird so ”atmend” gemacht, d. h. eine Luftströmung wird, insbesondere im Fall einer starken Temperaturschwankung zwischen dem Inneren der Lenkung und ihrer Außenumgebung, durch das luftdurchlässige, aber wasserabweisende Element 22, das Luftdurchgangsloch 20 und den axialen Kanal 15, sowie vorhandene Verbindungen innerhalb der Lenkung, im Gehäuse 2, und bis zu den zwei Faltenbälgen 5 ermöglicht. Diese Lenkung bleibt aber aufgrund der wasserabweisenden Eigenschaften des luftdurchlässigen, aber wasserabweisende Elements 22 gegenüber dem Eindringen von Feuchtigkeit dicht.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die einzige oben beschriebene Ausführungsform dieser Druckausgleichsvorrichtung beschränkt; sie umfasst im Gegenteil alle ihre Herstellungs- und Anwendungsvarianten, die das gleiche Prinzip beachten.
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So würde man sich insbesondere nicht vom Rahmen der Erfindung entfernen:
- – durch die Durchführung der Befestigung des luftdurchlässigen, aber wasserabweisende Elements an der Eingangswelle im Bereich der Ausmündung des Luftdurchgangslochs durch jedes geeignete Mittel;
- – durch Herstellen dieses luftdurchlässigen, aber wasserabweisende Elements aus jedem geeigneten Material;
- – durch Vorsehen von mehr Luftdurchgangslöchern in der Eingangswelle, zum Beispiel zwei einander diametral gegenüberliegenden Löchern;
- – durch Anwenden der Vorrichtung auf eine Zahnstangenlenkung, deren Eingangswelle anders mit dem Lenkungsritzel verbunden wäre, oder deren Eingangswelle direkt fest mit diesem Ritzel verbunden wäre, so lange diese Eingangswelle an die Lenksäule an einer Stelle angeschlossen ist, die sich außerhalb der Lenkung und insbesondere im Innenraum des Fahrzeugs befindet;
- – durch Vorsehen dieser Vorrichtung für eine Zahnstangenlenkung jeder beliebigen Art: manuelle, also keine Servolenkung, hydraulische Servolenkung, elektrische Servolenkung mit Servomotor, der im Bereich der Lenksäule oder im Bereich des Lenkungsritzels, oder auch im Bereich der Zahnstange wirken kann.
