DE1480680C - Lenkgetriebe, insbesondere für Kraft fahrzeuge - Google Patents
Lenkgetriebe, insbesondere für Kraft fahrzeugeInfo
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Description
1 2
Die vorliegende Erfindung betrifft ein aus Zahn- ßenden mittleren Teil mit konstanter, maximaler Prostange
und Segment bestehendes Lenkgetriebe, insbe- filverschiebung und zwei weitere, an den genannten
sondere für Kraftfahrzeuge, dessen Getriebeglieder mittleren Teil angrenzende Teile mit zu dem mittle-Zähne
mit von einer Evolvente abgeleiteten Flanken ren Teil hin zunehmender Profilverschiebung aufweiaufweisen,
wobei die Zahnprofile mindestens eines 5 sen.
Getriebegliedes mit einer sich über die Zahnbreite Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin,
kontinuierlich ändernden Profilverschiebung ausge- daß die Berührungslinien der in Mittelstellung der
führt sind und die zusammenarbeitenden Zahnflan- Getriebeglieder in Eingriff befindlichen Zahnflanken
ken beider Getriebeglieder je eine gemeinsame sich die Mittellinien der Abschnitte maximaler Profilab-
über die Zahnbreite erstreckende Berührungslinie auf- io weichung und gleichzeitig die Symmetrielinien für die
weisen. Profiländerung darstellen.
Ein bekanntes Lenkgetriebe der obengenannten Art Es ist hierbei zur Herstellung von Lenkgetriebe-
(USA.-Patentschrift 2 226 038) enthält ein geradver- gliedern nach der Erfindung vorteilhaft, daß einer
zahntes Zahnstangenglied und eine Lenkstockwelle nach dem Abwälzverfahren arbeitenden Verzah-
mit Segment, welches zum Zwecke der Spielfreihai- 15 nungsmaschine zur Herstellung von Zahnprofilen mit
tung mit einer sich über die Zahnbreite kontinuier- Evolventenflanken eine aus Leitlineal mit Führungs-
lich ändernden Profilverschiebung verzahnt ist. Bei bahn und Führungsgliedern bestehende und auf den
einer Nachstellung der Lenkstockwelle zur Beseiti- Werkzeug- bzw. den Werkstückaufnahmeschlitten
gung von durch Abnutzung entstandenen Spiels wer- einwirkende Kopiereinrichtung zugeordnet ist, die in
den infolge der unterschiedlichen Abnutzung der ao Abhängigkeit von dem zur Profilmitte (MxMx) par-
Zahnprofile in Geradeausfahrtstellung und in den allelen Wälzweg eine Abstandsänderung (Δ a) zwi-
Kurvenfahrtstellungen Eingriffsstörungen hervorge- sehen dem Werkstück und dem Werkzeug bewirkt,
rufen. wobei die Führungsbahn mehrere zum Wälzweg par-
Aus dem deutschen Patent 875 448 ist ein aus Zy- allele und zur Achse O1O2 des auf Mitte stehenden
linderschnecke und zu seiner Längsachse winklig ver- 25 Zahnsegments symmetrische Abschnitte aufweist und
zahntem Zahnsegment bestehendes Lenkgetriebe be- zwischen den genannten weitere Abschnitte mit sich
kannt, bei dem das Flankenspiel zwischen den Zahn- über den Wälzweg kontinuierlich änderndem Ab-
profilen der Getriebeglieder von deren Mittelstellung stand von der Profilmitte des Werkzeuges vorhanden
aus nach beiden Seiten allmählich bis zu einem sind.
Höchstwert zunimmt. Das unterschiedliche Flanken- 30 Mit einem gemäß der Erfindung ausgebildeten
spiel wird dadurch erreicht, daß die Segmentzähne von Lenkgetriebe sind die den bekannten Einrichtungen
der Nullstellung des Lenkgetriebes aus eine kontinu- anhaftenden Mängel, insbesondere die im Geradeierlich
zunehmende Profilverschiebung erhalten. Der ausfahrtbereich auftretenden Eingriffsstörungen zwimittlere
Zahn des Zahnsegments wird dabei stärker sehen den Zahnprofilen der Lenkgetriebeglieder beals
die benachbarten Zähne ausgebildet. Zu dieser 35 seitigt. Ein solches Lenkgetriebe läßt sich ohne das
Ausbildung der Zahnprofile ist bei der bekannten Auftreten der angeführten Eingriffsstörungen zur BeEinrichtung
außerdem noch vorgesehen, daß die seitigung von durch Abnutzung entstandenem Spiel
Schnecke in bezug auf ihre Drehachse exzentrisch im Geradeausfahrtbereich spielfrei nachstellen. Ferangeordnet
ist. Bei diesem Lenkgetriebe besteht zwi- ner wird damit ein einwandfreier Rücklauf der Lenschen
den zusamenwirkenden Flanken der Zahnpro- 4° kung aus den Ausschlagstellungen in die Geradeausfile
nur Punktberührung. Durch das von einem Wert fahrtstellung gewährleistet und im Geradeausfahrt-Null
nach den beiden Enden des Zahnsegmentes hin bereich ein spürbarer Druckpunkt bzw. ein Druckkontinuierlich ansteigende' Flankenspiel und durch bereich erzielt, der der Bedienungsperson ein eindeudie
infolge der Punktberührung starke Abnutzung der tiges Straßengefühl vermittelt,
in Mittelstellung der Lenkung benutzten Flankenab- 45 Aus einer solchen Ausbildung ergibt sich, daß schnitte entstehen bei Nachstellung der Lenkgetriebe- nicht nur die theoretische Geradeausfahrtstellung glieder mehrere Druckpunkte, deren Abstand von der spielfrei eingestellt werden kann, sondern daß ein Segmentmitte mit fortschreitender Abnutzung rasch spielfreier, zu der Mittelstellung des Lenkgetriebes zunimmt. Ein eindeutiges Gefühl für die Mittelstel- symmetrisch liegender Bereich gebildet ist. Somit * lung des Lenkgetriebes ist dem Fahrer durch das 50 bleibt das Lenkgetriebe auch bei geringen Korrektu-Vorhandensein mehrerer Druckpunkte nicht gegeben. ren der Fahrtrichtung im Geradeausfahrtbereich spiel-
in Mittelstellung der Lenkung benutzten Flankenab- 45 Aus einer solchen Ausbildung ergibt sich, daß schnitte entstehen bei Nachstellung der Lenkgetriebe- nicht nur die theoretische Geradeausfahrtstellung glieder mehrere Druckpunkte, deren Abstand von der spielfrei eingestellt werden kann, sondern daß ein Segmentmitte mit fortschreitender Abnutzung rasch spielfreier, zu der Mittelstellung des Lenkgetriebes zunimmt. Ein eindeutiges Gefühl für die Mittelstel- symmetrisch liegender Bereich gebildet ist. Somit * lung des Lenkgetriebes ist dem Fahrer durch das 50 bleibt das Lenkgetriebe auch bei geringen Korrektu-Vorhandensein mehrerer Druckpunkte nicht gegeben. ren der Fahrtrichtung im Geradeausfahrtbereich spiel-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- frei, so daß nicht ständig der Druckpunkt in Lenkgrunde,
die den bekannten Getrieben anhaftenden getriebe-Mittelstelung spürbar wird. In dem Mittelbe-Mängel
zu beseitigen, und zwar wird dies dadurch reich des Lenkgetriebes- ist hierbei das Flankenspiel
erreicht, daß ein oder mehrere in Geradeausfahrt- 55 Null, bzw. die Verzahnungen stehen mit einer Vorstellung
mit der Zahnstange im Eingriff befindliche spannung, d. h. mit einem theoretisch negativen Flan-Zähne
bzw. Flanken einer Profillücke des Segmentes kenspiel, im Eingriff. Das Flankenspiel nimmt nach
je auf einem Flankenabschnitt längs der in der Ge- einem bestimmten Wälzweg von der Mittelstellung
radeausfahrtstellung der Getriebeglieder vorhandenen aus bis zu seinem Höchstwert zu und behält seine
Berührungslinien gegenüber den übrigen Flankenab- 60 Größe bis in die Endstellungen bei.
schnitten und Flanken verdickt und das Flankenspiel In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines zwischen den Getriebeteilen entsprechend verringert Lenkgetriebes gemäß der Erfindung sowie eine Vorist, wobei die Änderung des Flankenspiels in an sich richtung zur Herstellung der Verzahnung des Lenkbekannter Weise durch eine zusätzliche, über die getriebes dargestellt. Es zeigt
schnitten und Flanken verdickt und das Flankenspiel In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines zwischen den Getriebeteilen entsprechend verringert Lenkgetriebes gemäß der Erfindung sowie eine Vorist, wobei die Änderung des Flankenspiels in an sich richtung zur Herstellung der Verzahnung des Lenkbekannter Weise durch eine zusätzliche, über die getriebes dargestellt. Es zeigt
wirksame Zahnbreite konstante Profilverschiebung 65 Fig. 1 ein Lenkgetriebe nach der Erfindung in
der genannten Flankenabschnitte erhalten wird, und einem teilweisen Längsschnitt,
daß die genannten Flankenabschnitte je einen die Fig. 2 das Lenkgetriebe in dem Querschnitt nach
Berührungslinie der Geradeausfahrtstellung einschlie- der Linie H-II der Fig. 1,
3. 4
Fig.3 den Schnitt nach der Linie III-III in Fig.2 die gleichzeitig als Längslager für die Lenkwelle 16
mit im Eingriff stehenden Getriebegliedern bei Mittel- dient. Die Einrichtung besteht in bekannter Weise
stellung, aus einer in einen Abschlußdeckel 20 des Lenkge-
Fig. 4 den Verlauf der Profiländerung über die häuses 14 einschraubbaren und durch eine Gegen-
Profilbreite des kegelig verzahnten Segmentes, 5 mutter 21 feststellbaren Stellschraube 22. Letztere
Fig. 5 einen Ausschnitt der außerhalb der Mittel- greift mit einem Bund 24 in eine Ausnehmung 25 an
stellung miteinander im Eingriff stehenden Getriebe- der Stirnseite der Lenkwelle 16 ein und ist gegen Herglieder
am starken und am schwachen Ende des ke- ausdrehen durch eine Anlagescheibe 27 gesichert, die
gelig verzahnten Segmentes, gesehen in Pfeilrichtung χ sich an einem in die Ausnehmung 25 eingelassenen
der Fig. 4, io Sprengring 28 abstützt.
Fig. 6 einen Ausschnitt der in Mittelstellung be- Fig. 3 zeigt die Eingriffsverhältnisse von Zahn-
findlichen Getriebeglieder, gesehen in Pfeilrichtung y stange und Segmentwelle am schwachen Ende der
der Fig. 4, Segmentzähne. Die Zahnstange kann sowohl ein Ver-
Fig. 7 die durch die Achsabstandsänderung zwi- zahnungswerkzeug (z.B. Kammstahl 47 [Fig. 10])
sehen Werkzeug und Werkstück gebildete Profilform, 15 wie auch das Getriebeteil (z.B.Lenkmutter5 [Fig. I])
Fig. 8 und 9 ein theoretisches Flankendiagramm mit gleichem Bezugsprofil sein. Im ersteren Fall ver-
der gleichen Flanke am schwachen und am starken ändert sich der Achsabstand (a0 :£ a!) während einer
Ende des kegeligen Profils, Abwälzbewegung; im letzteren Fall ist der Achsab-
Fig. 10 eine Verzahnungsmaschine zur Herstel- stand konstant gleichV. Die entsprechenden Maße
lung der erfindungsgemäßen Profilform in einer Sei- so am starken Zahnende sind a0 und α (Fig. 6). Die
tenansicht, Segmentzähne q sind ohne zusätzliche Profilver-
Fig. 11 eine Draufsicht der Verzahnungsmaschine Schiebung hergestellt. Der Zahn 30 ist durch eine zugemäß
Fig. 10 und sätzliche PlusWerschiebung verstärkt und hat die
Fig. 12 zwei Stellungen des Zahnsegmentes mit Zahndicke s. Mx'Mx ist die Mittellinie der Zahnstange
unterschiedlichem Achsabstand vom Werkzeug. as (/ = s0). Mit rg ist der Grundkreisradius, mit r0 der
Fig. 1 zeigt beispielsweise ein Lenkgetriebe mit Teilkreisradius und mit rk der Kopfkreisradius am
einer mit der Lenkspindel 2 verbundenen zylindri- schwachen Ende der Segmentzähne bezeichnet. Mit
sehen Schnecke 4, einer auf die Schnecke 4 auf- rn und rf2 sind die Fußkreisradien der seitlichen Segschraubbaren
Lenkmutter 5 und einem Zahnsegment 8, mentzähne 9 bzw. des mittleren Zahnes 30 bezeichdessen
Zähne 9 und 30 in eine an der Lenkmutter 5 30 net. Sofern die Flankenabschnitte mit abweichendem
vorgesehene Zahnstange 10 eingreifen. Die Lenkspin- Profil oberhalb des Fußkreises enden, ist dieser für
del 2 lagert sich mittels Wälzlagern 11 und 12 in alle Segmentzähne im gleichen Axialschnitt gleich
einem Lenkgetriebegehäuse 14. Die Lenkmutter 5 ist groß. Dann ist also auch rfl = r,2. Die den Grundunter Vermittlung von umlaufenden Kugelketten auf kreis tangierende Eingriffsgerade NN schneidet den
der Schnecke 4 gelagert. Das Zahnsegment 8 ist mit 35 Teilkreis im Wälzpunkt C. Die. Flanken des Zahnes
der Lenkwelle 16 fest verbunden, die an ihrem freien 30 berühren das Bezugsprofil im Eingriffspunkt P,
Ende den an das nicht dargestellte Lenkgestänge an- der auf der Eingriffsgeraden liegt,
geschlossenen Lenkstockhebel 18 trägt. Das Lenkgetriebe befindet sich in seiner Neutral-
Wie Fig.2 erkennen läßt, sind die Zähne 9, 30 stellung, in welcher der verbreiterte Zahn 30 senk-
des Zahnsegmentes 8 als kegelige Stirnverzahnung 40 recht zur Mittellinie Mx'Mx' der Zahnstange steht,
ausgeführt. Diese ist im Eingriff mit der geradever- Das MaBa0 ist gleich dem Teilkreisradius r0 der ke-
zahnten, jedoch schräg zur Lenkwelle angestellten geligen Segmentverzahnung. Diese ergibt sich aus der
Zahnstange 10. Es ist mit Hilfe der so ausgebildeten Beziehung
bzw. angeordneten Verzahnungen möglich, durch r = zn λ. s\/2n
Verschieben der Lenkwelle 16 in Richtung ihrer 45 ° ° '
Längsachse nach links durch Abnutzung hervorge- worin ζ die Zähnezahl des vervollständigten Zahn-
rufenes Spiel zwischen den Verzahnungen zu beseiti- Segmentes, s0 die Zahndicke und /. die Lückenweite
gen. der Zahnstange auf der Mittellinie ist. Das Maß a'
Da die im Geradeausfahrtbereich im Eingriff be- ist der gegenüber a0 um den Betrag Aa vergrößerte
findlichen Zähne infolge der gegenüber den äußeren 50 Abstand der Mittellinie Mx Mx des Bezugsprofils
Zähnen häufigeren Benutzung einem höheren Ver- von der Segmentachse MM' und zugleich der größte
schleiß unterliegen, werden erfindungsgemäß ein oder Wälzradius bei der Bearbeitung des Flankenabschnitts
mehrere im Geradeausfahrtbereich im Eingriff be- P1P2P^P1' (Fig. 4) des mittleren Zahnes 30 am
findlichen Zähne auf einem Abschnitt ihrer Flanken schwachen Ende. Die größte zusätzliche Profilver-
längs der Berührungslinie mit einem gegenüber den 55 Schiebung ist a — χ · m, wobei λ: der Profilver-
übrigen Zähnen verändertem Achsabstand des Ver- Schiebungsfaktor und m der Verzahnungsmodul
zahnungswerkzeuges hergestellt. Somit wird der in = (/ + s0) I ist.
der Geradeausfahrtstellung im Eingriff in die Zahn- Wegen der durch die zusätzliche Profilverschie-
stangenprofile befindliche Zahn 30 des Zahnsegmen- bung verursachten größeren Dicke des mittleren Zah-
tes 8 gegenüber den übrigen äußeren Zähnen stärker 60 nes 30 ergibt sich bei größeren Lenkausschlägen ein
bemessen. Es wird damit erreicht, daß am Lenkhand- Flankenspiel. Im Geradeausfahrtbereich ist das Flan-
rad im Bereich der Geradeausfahrt ein Druckpunkt kenspiel Null, bzw. es ist vorteilhafterweise eine ge-
zu spüren ist und daß Zahnstange 10 und Zahn- ringe Vorspannung vorhanden. Nach einem Wälzweg
segment 8 in der Geradeausfahrtstellung nach einge- >wx (Fig. 5) aus der Mittelstellung nach beiden
tretener Abnutzung spielfrei einstellbar sind, ohne 65 Richtungen tritt ein Flankenspiel auf, das seinen
daß in den Ausschlagstellungen des Lenkgetriebes Höchstwert bei einem Wälzweg w,z erreicht und dann
ein Klemmen auftritt. Die Nachstellung kann mit bis zu den Endausschlagstellungen konstant bleibt.
Hilfe einer Verstelleinrichtung ausgeführt werden, Da die Achsabstände zwischen Zahnstange und Zahn-
5 6
segment im Betrieb nicht verändert werden, ergibt Zähne 9 beiderseits des Zahnes 30 zwischen den
sich aus dem Wert Aa das größte Flankenspiel Punkten P5 und P5' ein korrigiertes Profil erhalten.
s _ /|a. 2-sin α Fig· 6 zeigt einen Ausschnitt der Segmcntverzah-
'' ' ' nung und des Bezugsprofils in Neutralstellung. O1O2
Wie Fig. 4 erkennen läßt, ergeben sich bei einer 5 ist die Mittelebene des Zahnes 30, welche auch die
kegeligen Stirnverzahnung infolge der beim Verzah- Segmentachse MM' der Segmentwelle enthält. Rechts
nen um einen Winkel γ zur Schnittrichtung xs des von O1O2 ist das starke Ende und links davon das
Werkzeuges geneigten Segmentachse MM' des Zahn- schwache Ende des Zahnes 30 dargestellt. Für alle
Segmentes 8 Zahnprofile mit einer sich über die Pro- Mittelschnitte gemeinsam sind der Grundkreis (rg = rg')
filbreite b kontinuierlich ändernden Profilverschie- io und der Teilkreis (r0 = r0'). Die scheinbar unterbung,
deren Größtwert schiedliche Größe der verschiedenen bezeichneten 4a —bun. ν Kreisradien rg und r/ in Fig. 5 beruht auf der per-
max spektivischen Darstellung. Die beiden Eingriffslinien
beträgt. Die so gebildeten Zahnprofile haben daher MV und N'N' für Rechts- und Linksflanken sind
eine sich über die Profilbreite in Richtung y kontinu- 15 Tangenten an den Grundkreis rg und schneiden die
ierlich verringernde Profildicke. Das kegelig ver- Mittelebene O102 im Wälzpunkt C, der auf dem Teilzahnte
Zahnsegment 8 ist mit der geradeverzahnten kreis r0 liegt und Tangentenpunkt für die Mittellinie
Zahnstange 10 im Eingriff, deren Zähne den Winkel 7 MXQMX0 der nicht profilverschobenen Zahnstange ist.
mit der Segmentachse MM' einschließen (Fig. 2 Die Mittellinien MxMx und MxMx' des Bezugspro-
und 4). Da sämtliche in den verschiedenen Achs- 20 fils in den beiden Stellungen 10/; und 10fl' haben entschnitten
längs der Zahnbreite b liegenden Zahnpro- sprechend der verschiedenen Profilverschiebung am
file mit dem gleichen Bezugsprofil verzahnt sind, ist starken und am schwachen Ende der Segmentverdie
Eingriffsteilung r(, (Fig. 5) über die gesamte zahnung verschiedene Abstände von der Segment-Breite
b der Segmentverzahnung gleich. Mit der Be- achse MM'. Die Abstandsdifferenz ist
ziehung te = t cos« und gleichbleibender Kreislei- 25 . _ , _:_
tung t auf dem Teilkreis (Radius r0 = ζ · m/2) ist auch max γ'
der Eingriffswinkel λ aller Zahnprofile der Segment- Der Eingriffspunkt P auf dem starken Ende des welle konstant, ebenso wie der Grundkreis mit Ra- Segmentzahnes 30 ergibt sich als Schnittpunkt der dius rg, der durch die Beziehung rg = r0 cos « gege- Eingriffsgeraden NCN mit der Linksflanke des Beben ist. In-folge des für sämtliche Mittelschnitte der 30 zugsprofils in der Stellung 10Λ. Entsprechend ist der Segmentverzahnung konstanten Grundkreises (rg = r/ Eingriffspunkt P' auf dem schwachen Ende des Zah-[Fig. 5 und 6]) liegen sämtliche Berührungspunkte P nes 30 der Schnittpunkt der Eingriffsgeraden N'CN' zwischen den Flanken beider Getriebeglieder auf Be- mit der Rechtsflanke des Bezugsprofils in der Stelrührungslinien PP', die zur Bewegungsrichtung χ des lung 10ß'. Durch die Projektion des Eingriffspunk-Verzahnungswerkzeuges geneigt verlaufen. An Hand 35 tes P' auf die Eingriffsgerade NCN erhält man den der Fig. 6 wird hierüber noch Näheres ausgeführt. Verlauf der Berührungsgeraden PP', die schräg über
ziehung te = t cos« und gleichbleibender Kreislei- 25 . _ , _:_
tung t auf dem Teilkreis (Radius r0 = ζ · m/2) ist auch max γ'
der Eingriffswinkel λ aller Zahnprofile der Segment- Der Eingriffspunkt P auf dem starken Ende des welle konstant, ebenso wie der Grundkreis mit Ra- Segmentzahnes 30 ergibt sich als Schnittpunkt der dius rg, der durch die Beziehung rg = r0 cos « gege- Eingriffsgeraden NCN mit der Linksflanke des Beben ist. In-folge des für sämtliche Mittelschnitte der 30 zugsprofils in der Stellung 10Λ. Entsprechend ist der Segmentverzahnung konstanten Grundkreises (rg = r/ Eingriffspunkt P' auf dem schwachen Ende des Zah-[Fig. 5 und 6]) liegen sämtliche Berührungspunkte P nes 30 der Schnittpunkt der Eingriffsgeraden N'CN' zwischen den Flanken beider Getriebeglieder auf Be- mit der Rechtsflanke des Bezugsprofils in der Stelrührungslinien PP', die zur Bewegungsrichtung χ des lung 10ß'. Durch die Projektion des Eingriffspunk-Verzahnungswerkzeuges geneigt verlaufen. An Hand 35 tes P' auf die Eingriffsgerade NCN erhält man den der Fig. 6 wird hierüber noch Näheres ausgeführt. Verlauf der Berührungsgeraden PP', die schräg über
Fig. 5 zeigt die Zahnstellung des Zahnsegmentes 8, die Flanken des Zahnes 30 verläuft,
nach Zurücklegung des Wälzweges w2 gegenüber dem In gleicher Weise wie die Eingriffspunkte P und P' Bezugsprofil. Die Abstandsänderung A α ist zu Null werden die weiteren Eingriffspunkte P1, P2, Ps, P4 geworden. Die Formen der Zähne 9 und 30 am 4° und P1', P2', P3', P4' in Wälzstellungen w2, w2, wv schwachen und starken Ende sind übereinander ge- W1' von der gezeichneten Mittelstellung O1O2 aus zeichnet, und zwar am schwachen Ende mit durch- durch die an den Grundkreis mit Radius rg gelegten gehenden Linien, am starken Ende punktiert. Die und durch den jeweiligen Wälzpunkt C gehenden EinLinien M'M1'M2 und MM1M2 stellen die Bahnen griffsnormalen NCN und N'CN' unter Berücksichtidar, welche, die Segmentachse MM' aus der Neutral- 45 gung der jeweiligen Abstandsänderung Aa bestimmt, stellung nach beiden Wälzrichtungen beim Verzahnen Die sich ergebenden Linien gleicher zusätzlicher beschreibt. Es sind rg, r, und rk die Radien von Profilverschiebung P1P1, P2P2' usw· verlaufen dann Grundkreis, Fußkreis und Kopfkreis mit dem parallel bzw. annähernd parallel zu der Berührungs-Mittelpunkt M2 am starken Profilende. Die ent- linie PP' der Grundevolvente, d. h. der Evolvente sprechenden Maße am schwachen Profilende mit 50 ohne zusätzliche Profilverschiebung. Beispielsweise dem Mittelpunkt M2 sind rg, r,' und rk'. Wie bereits erhält hier nur der mittlere in Mittelstellung des ausgeführt, weichen nur die Kopf- und Fußkreise Lenkgetriebes im Eingriff befindliche Zahn 30 des längs der Zahnbreite b voneinander ab. Es ist daher Zahnsegmentes 8 zu der sich über die Zahnbreite b rg — r/· Die Flankenabschnitte mit zusätzlicher Pro- kontinuierlich ändernden Profilverschiebung eine zufilverschiebung sind durch die Lage der Punkte P1, 55 sätzliche Profilverschiebung, die eine Abstandsände-P.,, P4, P2 am starken Profilende, und durch P1', P.,', rung um den Betrag Aa von a0 auf a' bei der Her-P4', P2' am schwachen Profilende gekennzeichnet. Die stellung des mittleren Zahnprofils 30 entspricht. Die Festlegung der einzelnen Berührungspunkte P ent- Profildicke dieses mittleren Zahnprofils 30 nimmt um spricht dabei der Konstruktion der Grundevolventen einen bestimmten, gegenüber der ursprünglichen Promit über den Wälzweg konstanten, über die Zahn- 60 fildicke über die Zahnbreite b etwa proportionalen breite jedoch kontinuierlich veränderlichen, zusatz- Betrag zu. Der Fiankenabschnitt mit größerer Zahnlichen Profilverschiebung. Die als Folge der zusatz- dicke_£_erstreckt sich etwa parallel zu der Berührungslichen Profilverschiebiing von der Grundevolvente ab- linie PP'.
nach Zurücklegung des Wälzweges w2 gegenüber dem In gleicher Weise wie die Eingriffspunkte P und P' Bezugsprofil. Die Abstandsänderung A α ist zu Null werden die weiteren Eingriffspunkte P1, P2, Ps, P4 geworden. Die Formen der Zähne 9 und 30 am 4° und P1', P2', P3', P4' in Wälzstellungen w2, w2, wv schwachen und starken Ende sind übereinander ge- W1' von der gezeichneten Mittelstellung O1O2 aus zeichnet, und zwar am schwachen Ende mit durch- durch die an den Grundkreis mit Radius rg gelegten gehenden Linien, am starken Ende punktiert. Die und durch den jeweiligen Wälzpunkt C gehenden EinLinien M'M1'M2 und MM1M2 stellen die Bahnen griffsnormalen NCN und N'CN' unter Berücksichtidar, welche, die Segmentachse MM' aus der Neutral- 45 gung der jeweiligen Abstandsänderung Aa bestimmt, stellung nach beiden Wälzrichtungen beim Verzahnen Die sich ergebenden Linien gleicher zusätzlicher beschreibt. Es sind rg, r, und rk die Radien von Profilverschiebung P1P1, P2P2' usw· verlaufen dann Grundkreis, Fußkreis und Kopfkreis mit dem parallel bzw. annähernd parallel zu der Berührungs-Mittelpunkt M2 am starken Profilende. Die ent- linie PP' der Grundevolvente, d. h. der Evolvente sprechenden Maße am schwachen Profilende mit 50 ohne zusätzliche Profilverschiebung. Beispielsweise dem Mittelpunkt M2 sind rg, r,' und rk'. Wie bereits erhält hier nur der mittlere in Mittelstellung des ausgeführt, weichen nur die Kopf- und Fußkreise Lenkgetriebes im Eingriff befindliche Zahn 30 des längs der Zahnbreite b voneinander ab. Es ist daher Zahnsegmentes 8 zu der sich über die Zahnbreite b rg — r/· Die Flankenabschnitte mit zusätzlicher Pro- kontinuierlich ändernden Profilverschiebung eine zufilverschiebung sind durch die Lage der Punkte P1, 55 sätzliche Profilverschiebung, die eine Abstandsände-P.,, P4, P2 am starken Profilende, und durch P1', P.,', rung um den Betrag Aa von a0 auf a' bei der Her-P4', P2' am schwachen Profilende gekennzeichnet. Die stellung des mittleren Zahnprofils 30 entspricht. Die Festlegung der einzelnen Berührungspunkte P ent- Profildicke dieses mittleren Zahnprofils 30 nimmt um spricht dabei der Konstruktion der Grundevolventen einen bestimmten, gegenüber der ursprünglichen Promit über den Wälzweg konstanten, über die Zahn- 60 fildicke über die Zahnbreite b etwa proportionalen breite jedoch kontinuierlich veränderlichen, zusatz- Betrag zu. Der Fiankenabschnitt mit größerer Zahnlichen Profilverschiebung. Die als Folge der zusatz- dicke_£_erstreckt sich etwa parallel zu der Berührungslichen Profilverschiebiing von der Grundevolvente ab- linie PP'.
weichende Profilform ist in den Fig. 5 und 6 nicht Gemäß Fig. 4 ist am Zahn_30 des Zahnsegmen-
dargestellt. 65 tes 8 ein die Berührungslinien PP' beider Flanken in
Sind bei größerem Wälzweg im Geradeausfahrt- der Mittelstellung desselben einschließender, durch
bereich gleichzeitig zwei gleichgerichtete Flanken im die Berührungslinien ΡΆΡΆ' und PxP ί begrenzter AbEingriff,
so kann auch die benachbarte Flanke der schnitt mit gleichbleibender oder annähernd gleich-
bleibender zusätzlicher und maximaler Profilverschiebung gebildet. An diesen mittleren Abschnitt F1F3'
und ΡΑΡ^' mit maximaler Profilverschiebung schließt
je ein durch die Berührungslinien P^P/ und P1Px'
bzw. P2P2 und P1P1 begrenzter Abschnitt mit sich
kontinuierlich ändernder zusätzlicher Profilverschiebung an. Die zusätzliche Profilverschiebung nimmt
dabei bis zu einer, einem Wälzweg w2 bzw. W2' von
der Mittelstellung des Zahnsegmentes 8 bzw. des mittleren
Zahnes 30 entsprechenden Berührungslinie F1 P1
bzw. P2P2 bis auf den Wert der sich über die Zahnbreite
b erstreckenden, kontinuierlich ändernden Profilverschiebung ab. Außer dem mittleren Zahn 30
weisen sämtliche übrigen Zähne 9 Evolventenform ohne zusätzliche Profilverschiebung auf.
Wie bereits erwähnt, können jedoch entsprechend den Abmessungen der Getriebeglieder des Lenkgetriebes
und der Größe des Überdeckungsgrades auch die dem mittleren Zahn 30 benachbarten Zähne 9 auf
einer der beiden Flanken eine Profilabweichung aufweisen, wie dies in Fig. 5 angedeutet ist.
F i g. 7 stellt eine Flanke des Zahnes 30 zwischen Kopfkreis rk und Grundkreis rK im Querschnitt dar.
Die strichpunktierte Linie deutet die normale Zahnform an und das doppelt schraffierte Flankenteil die
Profilabweichung von der Dicke A1.
Die F i g. 8 und 9 zeigen Flankenformdiagramme des Zahnes 30 am schwachen und am starken Ende
der Art, wie sie mit Schreibeinrichtungen an Flankenprüfgeräten aufgezeichnet
und gemessen werden. rgrk bzw. rgrk' stellt dabei die abgewickelte Evolvente
des Zahnprofils 30 dar, während A1 bzw. A1'
die Größe der Abweichung des Profils des Zahnes 30 von der wahren Evolvente angibt.
Die Größe der Profilabweichung A1 bzw. A/ be-·
stimmt sich durch das in den Ausschlagstellungen des Lenkgetriebes noch tragbare Flankenspiel zwischen
den Zahnprofilen.
Die beschriebene Verzahnung kann in allen Fällen angewendet werden, wenn das Verzahnungsprofil von
einer Evolvente abgeleitet wird, gleichgültig, ob es sich um eine zylindrische oder kegelige Gerade-,
Schräg- oder Schneckentriebverzahnung handelt. Auch können alle Verzahnungsarten, Normal-, Kurz-,
Hoch- und korrigierte Verzahnungen, mit dieser Abstandskorrektur kinematisch einwandfrei verzahnt
werden. Dabei kann statt des Zahnes 30 auch eine Zahnlücke als Mittelstellung gewählt werden.
In Fig. 10 und 11 ist eine Verzahnungsmaschine mit einer Einrichtung zur Änderung des Achsabstandes
zwischen Werkzeug- und Werkstückschlitten während der Wälzbewegung dargestellt. Die Maschine
arbeitet nach dem Abwälzverfahren mit einem Kammstahl.
Ein Werkzeugständer 45 dient zur Aufnahme eines in bekannter Weise arbeitenden Kammstahles 47.
Das Werkstück, hier beispielsweise das Zahnsegment 8 ist auf einem Aufnahmedorn 48 aufgespannt,
der zwangläufig über ein Vorschubgetriebe mit der Verstellung eines Werkstückschlittens 49 parallel
zum Kammstahl 47 eine Drehbewegung für das Abwälzen erhält. Der Werkstückschlitten 49 besitzt
außerdem einen weiteren Schlitten 50, der auf einem Maschinenbett 51 und quer zum Schlitten 49 verschiebbar
ist. Mittels dieses Schlittens 50 kann eine Verstellung des Werkstückes 8 in Richtung des Abwälzwerkzeuges
47 bewirkt werden. Der Schlitten 49 trägt ein sich parallel zum Schlitten 49 erstreckendes
Leitlineal 58. Eine Führungsfläche 59 des Leitlineals 58 mit dem Schlitten 50 wird zwangläufig an einer
am feststehenden Maschinenbett 51 gelagerten Führungsrolle 60 in Anlage gehalten. Die Form der Führungsbahn
59 des Leitlineals 58 entspricht dabei der Kurvenbahn M2, M1, M1M2.
Für die erfindungsgemäße Einrichtung ist jede Verzahnungsmaschine verwendbar, deren Werkzeug
dem Bezugsprofil des Zahnstangenprofils 10 entspricht. Für die Herstellung eines Werkstückes mit
kegeliger Verzahnung müssen Werkzeugführung und Werkstückaufnahmedorn 48 um den Neigungswinkel
γ der Verzahnung zueinander geneigt angeordnet werden. Eine solche kegelige Stirnverzahnung hat in
jedem senkrecht zur Segmentachse geführten Schnitt eine andere Profilverschiebung, da sich der Abstand
der Profilmitte MxMx des Bezugsprofils 10 von der
Achse des Segments 8 während des Arbeitshubes kontinuierlich ändert.
In Fig. 12 ist der Abwälzvorgang in zwei Wälzstellungen, nämlich in einem Abstand >
W2 und in Mittelstellung dargestellt. In der Ausgangsstellung ist
beim Verzahnen der Zähne 9 des Zahnsegments 8 der Abstand von der Profilmitte MxMx des Verzahnungswerkzeuges
bis zur Achse des Zahnsegments 8 gleich a0. Werden die Zähne 9 des Zahnsegments 8
beispielsweise in Richtung B auf dem Werkzeug bzw. dem Bezugsprofil abgewälzt, so beginnt die Abstandsänderung
zwischen Profilmitte Mx'Mx und der
Achse des Zahnsegments im Punkt M2, wenn diese den Abstand w2 von der Mittelstellung O102 erreicht
hat. Die größte Abstandsänderung Aa ist im Punkt
M1 erreicht, wenn die Segmentachse den Abstand W1
von der Mittelstellung einnimmt. Der Abstand der
35- Segmentachse von der Profilmitte MxMx beträgt
dann a'. Beim Weiterwälzen in Richtung des Pfeiles B bleibt der Abstand a' bis zum Punkt M1 rechts von
O1 O2 konstant und fällt dann wieder ab, sobald der
Wälzweg W1' von der Mittelstellung aus nach der anderen
Seite durchlaufen ist. In dem Bereich W2-*- w2
werden die Flankenabschnitte F1 F1'F2'F2 des Zahnes
30 mit zusätzlicher Profilverschiebung ausgeführt.
Claims (3)
1. Lenkgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Zahnstange und einem Segment,
dessen Zähne von einer Evolvente abgeleitete Flanken aufweisen und mit einer sich über die
Zahnbreite kontinuierlich ändernden Profilverschiebung ausgeführt sind, wobei die zusammenarbeitenden
Zahnflanken beider Getriebeglieder je eine gemeinsame sich über die Zahnbreite erstreckende
Berührungslinie aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere in
Geradeausfahrtstellung mit der Zahnstange (5) im Eingriff befindliche Zähne (30; 9) bzw. Flanken
einer Profillücke des Segments (8) je auf einem Flankenabschnitt (F\P2 piPi) längs der
in der Geradeausfahrtstellung der Getriebeglieder vorhandenen Berührungslinien (PP') gegenüber
den übrigen Flankenabschnitten und Flanken verdickt und das Flankenspiel zwischen den Getriebeteilen
entsprechend verringert ist, wobei die Änderung des Flankenspiels in an sich bekannter
Weise durch eine zusätzliche über die wirksame Zahnbreite konstante Profilverschiebung der genannten
Flankenabschnitte erhalten wird, und
009 550/133
daß die genannten Flankenabschnitte je einen die Berührungslinie (PP') der Geradeausfahrtstellung
einschließenden mittleren Teil (P3P11P3' F4') mit
konstanter, maximaler Profilverschiebung und zwei weitere, an den genannten mittleren Teil angrenzende
Teile (P1P3P1 1P3, P2P1P2 1P^ mit zu
dem mittleren Teil hin zunehmender Profilverschiebung aufweisen.
2. Lenkgetriebe nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungslinien
(PP') der in Mittelstellung der Getriebeglieder im Eingriff befindlichen Zahnflanken die Mittellinien
der Abschnitte (P3PiP3'Pi f) maximaler
Profilabweichung und gleichzeitig die Symmetrielinien für die Profiländerung darstellen.
3. Einrichtung zur Herstellung der Verzahnung von Lenkgetriebegliedern nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß einer nach dem Ab-
wälzverfahren arbeitenden Verzahnungsmaschine zur Herstellung von Zahnprofilen mit Evolventenflanken
eine aus Leitlineal (58) mit Führungsbahn (59) und Führungsgliedern (60) bestehende und
auf den Werkzeug- bzw. den Werkstückaufnahmeschlitten (45 bzw. 49, 50) einwirkende Kopiereinrichtung
zugeordnet ist, die in Abhängigkeit von dem zur Profilmitte (MxMx) parallelen
Wälzweg eine Abstandsänderung (da) zwischen dem Werkstück (8) und dem Werkzeug (47) bewirkt,
wobei die Führungsbahn (59) mehrere zum Wälzweg parallele und zur Achse (O1 O2) des auf
Mitte stehenden Zahnsegments symmetrische Abschnitte (W1; W1; W3; W3) aufweist, wobei zwischen
W1 und W3 sowie W1' und W3' weitere
Abschnitte mit sich über den Wälzweg kontinuierlich änderndem Abstand von der Profilmitte
(MxMx) des Werkzeuges vorhanden sind.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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