DE1480680C - Lenkgetriebe, insbesondere für Kraft fahrzeuge - Google Patents

Description

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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 (M_xM_x) 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-

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

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,

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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. M_x'M_x ist die Mittellinie der Zahnstange

unterschiedlichem Achsabstand vom Werkzeug. as (/ = s₀). Mit r_g ist der Grundkreisradius, mit r₀ der

Fig. 1 zeigt beispielsweise ein Lenkgetriebe mit Teilkreisradius und mit r_k 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- r_n und r_f2 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 r_fl = 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 M_x'M_x' 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 = z}n λ. _s\/2_n

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 M_x M_x 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- >w_x (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-

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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 x_s 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 (r_g = r_g') 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 r_g 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 r_g 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 M_XQM_X0 der nicht profilverschobenen Zahnstange ist. mit der Segmentachse MM' einschließen (Fig. 2 Die Mittellinien M_xM_x und M_xM_x' des Bezugspro- und 4). Da sämtliche in den verschiedenen Achs- 20 fils in den beiden Stellungen 10_/; und 10_fl' 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 t_e = 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 r_g, der durch die Beziehung r_g = r₀ cos « gege- Eingriffsgeraden NCN mit der Linksflanke des Beben ist. In-folge des für sämtliche Mittelschnitte der 30 zugsprofils in der Stellung 10_Λ. Entsprechend ist der Segmentverzahnung konstanten Grundkreises (r_g = 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 10_ß'. 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, P_s, P₄ geworden. Die Formen der Zähne 9 und 30 am 4° und P₁', P₂', P₃', P₄' in Wälzstellungen w₂, w₂, w_v 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 r_g 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 r_g, r, und r_k 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 r_g, r,' und r_k'. 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 Ρ_ΆΡ_Ά' und P_xP 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 Ρ_ΑΡ^' mit maximaler Profilverschiebung schließt je ein durch die Berührungslinien P^P/ und P₁P_x' 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 r_k und Grundkreis r_K 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. r_gr_k bzw. r_gr_k' 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 M_xM_x 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 M_xM_x 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 M_x'M_x 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 M_xM_x 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)

Patentansprüche:

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 ^pi^Pi) ^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

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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 (P₃P_iP₃'P_i ^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 (M_xM_x) 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 (M_xM_x) des Werkzeuges vorhanden sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen