DE1755075A1 - Kugelmutter-Lenkgetriebe mit variabler Untersetzung - Google Patents
Kugelmutter-Lenkgetriebe mit variabler UntersetzungInfo
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- DE1755075A1 DE1755075A1 DE19681755075 DE1755075A DE1755075A1 DE 1755075 A1 DE1755075 A1 DE 1755075A1 DE 19681755075 DE19681755075 DE 19681755075 DE 1755075 A DE1755075 A DE 1755075A DE 1755075 A1 DE1755075 A1 DE 1755075A1
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Description
PATENTANWALT
2 HAMBURG 1 ■ GROSSE ALLEE 30 ■ TELEFON (Ο411) 24 45 23
ABnvel_rlerJ.|i : Köja Seiko 0o„ ,LtO05 Osaka,,, Japan
mit variabler
ünj^sg1^8uaig_ ____ L__,.„JLJ,.,.
Sic Erfindung betrifft vertiessarta Eugelmuüter-Ienkgetrieba
iait variabler ühterse-c3ungf bei welchen eine
sn äe:e kusaenflächs der Kugelmutter angeordnete Zahnstan
ge slit einsm an dei- lankwelle anga ordnet on Zahnprofil-Segment
in Eingriff tritt.
s der Zimaim.&: der aeschwinöigkeit von Eraftfahr«·
g in der let at en-.Zeit'wird die Lenkst abilität bei
der Betätigung-des Lenkrades bei hoher Fahrgeschwindigkeit
alfi wichtige'Fahrseug-eigenschaft angesehen, während -andererseits
eins hinreichende Leiehtgnngigkeit des Lenkrades
beil starkem Einschlagen 9 beiispielsweise beim Einfahren
in eine Garage 9 für erforderlieh gehalten wird a
Di.o herkömmlichen Lenkgetriebe sind auf eine relativ
se -"(Jnteröö'tKung aaagelegtu Im allgemeinen nimmt der
ntand infolge dea don Lenkauaschlag vom Lenkrad".
t09842/O398
auf die einzuschlagenden Räder übertragenden Leakmechantslaue
proportional der Vergr-össerung des Binsohlagwinkels
des Lenkrades aus seiner Mittelstellung (Gera&eausfahrt)
nach rechts oder links Su5, so dass für den Fahrer öas
Lenkrad oeina Leichtgängigkait verliert·£. Zur Vermeidung
dieses Nachteiles ist es allgemein, üblich die Untersetzung
κι», -trergrössern. Eine derartige Yergrösserung der Unteres·*·»"
zmig Oaeinträohtigt jedoch das Gefühl der Leichtg^ngigkeit
bei der Betätigung des Lenin? ad es in der Wabe der Mittelstellung und ist begleitet durch den entgegengesetzten
Hachteil einar ßrobheil; oder Irregularität bei eier Bstätig ang des Lenkrades bei hoher Fahrgeschwindigkeit and
einer beeinträchtigten Lenkstabilität« Eine Verringerung der Unteraetzung führt umgekehrt zu. einer unerwünschten
Seiiwerg^ngigkeit das Lenkrades« Eine sufriedenstellende
Lösung öeses Problemes ist achter au finden3
A.US der USA-Pateirfcachrift 2.159.225 ist bsreits ein Lenkgetriebe mit variabler ünteraetsung bekannt, bei welchem
feien die Untersetzung "bei der durch die axiale Verschiebung der Zahnstange bawirkten Verdrehung des Segmentes
aue seiner Mittelstellung nach rechts oder links proportional verändert. Dieses vorbekannte Lenkgetriebe mit
variabler Untersetzung v/eiat jedoch sowohl in der Zahnstange, als auch im Segment spezialle Zahnproi'ile und
10 9842/0398
insbosondei-e eine veränderte Teilungslinie und einen
alliierter. Teilungskreis auf« Ferner se igt üaa Zahnprofil
des Segmenten eise sur Achsenrichtung der LenlaßLle parallele; gerade ?exsahnimgt>
Die Koiistruktioii diese3 Lenkvve-L.riebea
weist somit einö bogenförmig© 0}eilungsliaie der
^'Φ.ΓΓοΗ.κ£8 ana einen ebenfalls aus OT?ei relatiT sur lenk=*
'walle" stai'k exsentrioühen.bogentestahenden 5eilungalireis
des lait der Zahns Sänge in Eingriff'tretenden Sektors aaff
-•;osjei sieh diese Eogan in der Mittelstellung" des'."Segmentes'
3.ohi.ieiden'.v Bine'.derartige Epnstrulrbion führt nicht nur
sä erlieblichen Schwierigkeiten bei der Bestimmung der
. Saiiimgslinie. der Zahnstange- und des Teil-un-gBlcreisea des
Salinprofiles des .Segmentes v sondern weist auch den erheblichsn
Nachteil aufj dass das Segment infolge des aus
ΞΛ-ei Bogen /bestehenden Zahnprofiles des Teiiungakreiaes
nicht; ■ eis Kegelsahnrad Senatst werden kami» Die Tatsache t
dass das Segment nur üiit parallel sur A.cha©nriehtung der
■ L.enknells Verlaufeaden Zahnkronen konstruiert ?/erden
kasn-f lässt eine Regulierung des Spieles swischen den
Getriebe profilen nur durch ?er änderung des 4ijstandös
swisc-hen "den.Mittelpunkten "der Zahnstange., uad des Segmentes su„ Hiersa raiiast© entweder die Lenksäule und die Zahn·=
stange oder das Segment mit der Lenkwelle in radialer -.Richtung xi-erschoben werden- .um- beiepieiswe-ise das durch
Terschleiss der Zahnflächen verursachte Spiel su regelno
Hierdurch würde der Aufbau, des Lenkgetriebea sehr korn->.
pliaiert und die Schwierigkeiten "bsi der Regelung des
109842/0398 -4«
BAD ORIGINAl,
.-j» A cm
vergrößert. Das vorbekannte Lenkgetriebe läset
somit eine Regelung des Spieles in &m Kraftfahrzeug montiertem Zustand nicht zuo
Dementsprechend ist ea Aufgabe der Erfindung,ein verbeasertea
Lenkgetriebe vorzuschlagen, welches ohne einschneidende Veränderung der herkömmlichen Lenkgetriebeteile
die vorstehend aufgeführten Naohteile vermeidet, eine sich mit der Vergrösserung des Verdrehungswinkals dee Segmentes
proportional verändernde Untersetzung ergibt, verbesserte Leichtgängigkeit und erhöhte Stabilität bei hoher
Fahrgeschwindigkeit aufweist und eine einfache Regelung des Spieles zwischen der Zahnstange und dem Segment zulässt.
Dementsprechend wird erfindungagemäss ein Kugelmutter-Lenkgetriebe
mit variabler Untersetzung mit einer Lenksäule, einer an deren vorderem Ende eingetieften, eohrau·»
benförmigen A.ussennut, einer auf der Lenksäule axial verschiebbaren
Kugelmutter mit einer entsprechenden schraubenförmigen Innennut , einer Vielzahl von in den schraubenförmigen
Nuten der Lenksäule und der ^ugelmutter laufenden, über ein Rückführrohr zurückgeführten Hohlkörpern,
einer auf einer A.ussenflache der Kugelmutter angeordneten
Zahnstange und einem an der Lenkwelle angearbeitetem Segment mit einem mit der Zahnstange in Eingriff tretendem
Zahnprofil vorgeschlagen, welches gekennzeichnet ist,
'109842/0398 _g^
äwcQh ein Segment (9) mit-variierendem Saimprofil ,
W3lci3ßm mit der Zunahme dsa Verdrehimgswi-nkels das Ssgmen-
tes (9) ^uS dessen Mittelstellung nach' rechts oder links
die Kahl der Sahne fortschreitend simimiat und das Yer~
3chie*üimgsaiismass entsprechend abnimmt,,
:>5ae orfindimgsgeraäaas Lenkgetriebs weiiat vorsugswois©
ein Segment mit kegelsaimradartig geformten Zahnprofilen
pj.e .Sahnstange dee erfindimgagemassen Lenkgetriebes weist
Kwackr/äseig ein Zahnprofil entsprechend der StaMard-Zaanform
isit gleicher 3? eil ang- und gleichem F.ingriffswinkel
auf einer Teilungslinia parallel sur 4chss öer Lenksäule
auf. Die Eingriffawinkel auf den mit dem Segment in Eingriff
tretendan , rechten- und linken Zahnflan&en der Zahnstange sind vorteilhaft Ton der Mittelstellung aysMiatriech
nach rechts und links geneigt, im die Mcke des Zahnfusses
des "Sahnea in der Mittelstellung des Segmentes zn vergrössera-,
Bsi 3ö.n arfindungsgemäsaan Lenkgetrieben wird verhindert5
dass eins Zunahme des Terärehungswinkala des Segmentes
au. einar Prhohung der aur Betätigung des Lenkrades er- ·
fordorlichön. Ks&tt führt* Zur Yerbesserung der Lenksta».
'bilität toi hoher Fahrgöseiiwindigkeit weisen die erfin~
Lenkgetriebe avyeokmäoaig ein in der Hähe
1 0 9 8 Λ 2 / 0 3 9 8 .
der Mittelstellung (Geradeausfahrt) im Vergleich eu herkömmlichsn
Lenkgetrieben geringeres Unteraetzungsverhältnis
auf.
Das erfindongsgemässe Lenkgetriebe erfordert bei dan meisten Getriebeteilen keine einschneidenden Abänderungen,
da nur aas Segment ein besonderes Zahnprofil aufweist und dieses mit einer herkömmlichen Zahnstange in Eingriff
steht, welche eine zur LenkeäulenaohBe parallele Bezügeteilungslinie
und ein Bezugszahnprofil mit gleicher Teilung
und auf der Bezugsteilungslinie gebildeten Eingriffwinkeln
besitzt.
Beim erfindungsgemässen Lenkgetriebe kann das Spiel zwischen
der Zahnstange und dem Segment sehr einfach durch eine axiale Verschiebung der daa Segmant tragenden Lenkwelle
erfolgen« Hierzu kann beispielsweise ein mit einer Endfläche der Lenkwsllo in Berührung stehender Regulierbolzen
vorgesehen sein, so dass die Regelung des Spilles
unmittelbar an dem am Kraftfahrzeug montierten Lenkgetriebe erfolgen kann·
Im folgenden wird die Erfindung unter Eezugnahae auf die
beigefügten Zeichnungen weiter erläutert.
Es zeigen :
109842/0398
■■■''■■■ <-» 7 ·"
Pig, 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines erfindungs-
gemässen Lenkgetriebes parallel zur lenkwelle,
Pig, 2 ein Schnittbild durch daa gleiche Lenkgetriebe längs der Linie■II-II der Fig„ 1 unter Weglassung
des Getriebegehäuses,
Pig» 3 einen Längsschnitt durch das Lenkgetriebe längs der Linie II-II der Pig· 1 mit einer nach rechts verschobenen relativen Stellung der Zahnstange und
Pig» 3 einen Längsschnitt durch das Lenkgetriebe längs der Linie II-II der Pig· 1 mit einer nach rechts verschobenen relativen Stellung der Zahnstange und
dec Segmentes, /
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Bestimmung eines
Zahnprofiles des erfindungsgemäseen Segmentes,
Fig. 5 einen Längsschnitt gemäss Fig. 2 in der Stellung»
in welcher die Zahnstange mit dem erfindungsgemässen
Segment unter Verbesserung des Eingriffswinkels der
Zahnstange in Eingriff steht und Fig* 6 eine grafische Darstellung der Irbeitsoharakteristiken
eines herkömmlichen und eines erfindungsgemässen Lenkgetriebes o
Da Kugelmutter-Lenkgetriebe bereits in verschiedenen Kraftfahrzeugen
verwendet werden und deren Konstruktion allgemein bekannt ist, wird im folgenden auf den Aufbau, dieser
Teile nur kurz Bezug genommen. Bei der in den Figuren 1
and 2 dargestellten A.usführungsform des erfindungsgemässen
ienkgetriebss trägt die durch ein nicht dargestelltes Lenkrad
betätigte Lenksäule 1 an ihrem vorderen Ende eine eingetiefte
, schraubenförmige Nut 2. Eine Kugelmutter 4
109842/0398 „8„
BAD ORIGINAL _
mit einer entsprechenden , schraubenförmigen Innennut 3
ist über den mit der schraubenförmigen Aus9ennut 2 versehenen Teil der Lenksäule 1 geschoben und durch eine Vielzahl von jeweils in den Nuten 3 und 4 gehaltenen Kugeln 6
mit dieser verbundene Bei der axialen Verschiebung der Kugelmutter 4 relativ zur Lenksäule 1 werden die Kugeln 6
durch ein RUckf(ihrungsrohr 5 zurückgeführt» so dass die
Kugelniuiter 4 durch die Drehung der Lenksäule 1 auf dieser
axial verschoben wird»
Der untere Teil der Kugelmutter 4 weist eine zur Lenksäule 1 parallele Bezugsteilungelinie und eine auf dieser angeordnete
Zahnstange 7 auf„ Die Zähne dieser Zahnetange 7
besitzen die Standard-Zahnform mit gleicher Teilung und
gleichen Eingriffwinkel. Wie Fig« 1 zeigt, ist die Zahnstange
7 relativ zur Achsenrichtung der Lenkwelle 8 unter einen geeigneten Winkel geneigte Dieser Winkel entspricht
dem Schrägungswinkel d*3s an der Lenkwelle 8 einstückig
angearbeiteten, relativ zu ddren Achsrichtung kegelförmig abgeschrägten Segmentes 9. In einem das vordere Ende der
Lenksäule 1 drehbar lagernden Gehäuse 10 ist die Lenkwelle 8 unter einem rechten Winkel gegen die Lenksäule 1 drehbar
gelagert, so dass das an der Lenkwelle 8 angearbeitete Segment 9 mit der ein Standard-Zahnprofil aufweisenden
Zahnstange 7 an der Kuge!mutter 4 zusammenwirkt,,
Das hintere Ende der Lenkwelle 8 int in einer im G&äuso
109842/039 8 ~9-
oder anderen geeigneten Vorrichtungen angeordneten Lagar.-■
muffe 11 örohbaiv gelagert* Das nicht dargestellte vordere
Ende/ist., in. der gleichen Weise am Gehäuse 10 gelagert und
mit einem Steuerungsmechanismus für dia nicht dargestellten Hader verbunden» 4ai hinteren Ende der Lenkwelle 8
ist eino in Fiß. 1 dargestellte (T-förmige Hut 12 vorgesehen» rait welcher der Sndflansch 16 einss in einen Deckel "13
des Gehäuses 10 eingeschraubten und durch eine Gegenmutter
14 blockierten Regulierungsbolzen 15 eingreift, wobei die
' Stellung der isiikwelle 8 in axialer Richtung durch axiale
Bewegung.- des Regulierungsbolzens 15 verändert und damit
das Spiel zwischen der Zahnstange 7 und dem Segment 9 reguliert wird,,
Bei Eugel&tttter--I*enkgetrieben wird bekanntlich die auf das
Lenkrad ausgeübte Kraft durch eine Vielzahl von zwischen
der schraubenförmigen Hut 2 der lenksäule 1 und der sohraubsnf
örmigen lint ^ der Euge!mutter 4 angeordneten Kugeln 6
rei^ungsara in eine axiale Bewegung der Kugelmutter 4
überführt, die ihrerseits durch Eingriff der Zahnstange 7
mit dem Segment 9 in eine nach rechts oder links gerichtete Drehung dar LcnlcvellQ 8 umgewandelt und von dieser über
den Steuormechanisnius auf die Räder übertragen wirde
H-ieTivoii ausgehend-wird erfindungogemäsa durch Einführung
einao Segmentes 9 mit elnam besonders ausgebildeten Zahn
109842/0393
■■■.■■;■■.■ ■■:■-:■;■■-■ / ■ ■ . ; ; -10-
BAD ORIGINAL λ, .
- ίο ~.
profil ein Lonkgstriebe sit variabler Untersetzung geschaffen.» Bsi der Bestiruaong des Zahnprofiles flea Segnentea
9 ist U3ssatlichs dass der Abstand h (Fig«, 2) zwischen
den Mittelpunkten der Zahnstange 7 und des Segmentes 9
su jedem Zeitpunkt der axial.an Bewegung der Zahnstange 7
und dar nach rechts odor links gerichteten Drehung des mit
dar Zaimatange 7 in Eingriff tretenden Segmentes 9 unverändert bleiben» Da die Bezugsteilungslinie der Zahnstange
eine zur 4chae der Lenksäule 1 parallele Gerade darstellt^
und dar Drehungssittelprailrfe des Segmentes 9 stets in der
kchse der Lenkwelle 8 liegt, muss der Eingriff der Zahnstange 7 und des Segmentes 9 au. jedem Zeitpunkt während der
Teränderong deo Breaungswinlcels des Segmentes 9 in Proportion sur axialen Verschiebung der Zahnstange 7 glatt erfolgen« Wenn der Eingriff nicht glatt ist., ergibt aich für
den Fahrer bei der Betätigung dea Lenkrades das höchst unangenehme Gefühl einer rauhen und ungleichmässigen Lenkung»
Unter den vorstehend genannten Voraussetzungen erlaubt das
erfindupgsgemässe Lenkgetriebe eine fortschreitend© Veränderung das üntersetzungsverhältnisaes zwischen der Zahnstange 7 und dera Segment 9 proportional dar Veränderung
des Drehungswinkels des Segmentes 9 in Abhängigkeit von der Bewegung der Sahnstange 7° Die Wirkungsweise des erfindnngagemässön
Lenlcgetriebes ist in Fig„ 3 aehematisoh
dargestellt« Daraus ist au. ersehen», daas man bei Aufreohterhaltong
eines feonstaiitsn A.bstande8 h awischen den Mit«
109842/0398
■ " -ii-
BAD ORIGINAL
Λ ■■ - ■ - η <- \
•feelpunkteη der Zahnstange 7 und des Segmentes 9 und einer
Bewegung der Zahnstange 7 mit konstanter Geschwindigkeit das Segment 9 seinen Drehangswinkel nach rechts oder
links von der Mittelstellung X-X^vergrössert, und mit der
Zunahme des Drehungswinkels die Winkelgeschwindigkeit u)
des.Segmentes 9 abnimmtθ
Allgemein entspricht das Untersetsungaverhältniö i eines
ZugQlmutter-I.enkgetriGbes der -Gleichung :
worin £ den Anstieg der die Kugeln 6 enthaltenden schraub
benförmigen ftuten 2 und 3 , M einen Modul und Z die Zähneaahi
eines dem Segment 9 entsprechenden f jedoch "rollständig
kreisförmigen Zahnrades darstelleno Die Zähne der Zahnstange 7 besitzen die gleiehe Teilung und den gleichen
Eingriffwinkel und'ein© gerade Bezugsteilungslinie. Da
der Abstand h zwischen den Mittelpunkten der Zahnstange 7 und des Segmentes 9 unveränderlich ist, muso zur Veränderung des Untersetzlangeverhältnisses i in der vorstehenäen
Gleichung (1) die A-iisahl Z der Zähne als Variable benutzt
werden, da L und M konstant sindo Der lenkwiderstand ,
welcher an sich proportional mit dem Einschlagwinkel des
Lenkrades zunimmt, kann darch eine Erhöhung des UntersetzungsverhSltnisses
i proportional zur Vergrösserung dea Drehungswinkels des Segmentes 9 aus seiner Mittelstellung nach rechts oder linke verringert werden»
1098^2/0 39 8
' BAD ORIGINAL
Dementsprechend wird daa Zahnprofil auf der Umfangs- .
fläche des Segmentes 9 so ausgebildet, dass die Zähnezahl
Z bei einer Verschiebung der Zähne aus der Mittelstellung X-X*nach rechts oder links fortschreitend proportional
zunimmt, Das Zahnpröfil des in den Figuren 2,3 und 4 dargestellten Segmentes 9 ist mit anderen Worten so ausgebildet,
dass in der Mittelstellung X-X*eine minimale
Zähnezahl Zmin und in der in Pig, 3 dargestellten A.uslenkatellung
Y-Y*eine maximale Zähnezahl Z__„ vorliegt
und die Zähnezahl zwischen der Mittelstellung X~X*und
der Stellung Y-Y11 fortschreitend von Zain biB Z-max proportional
den in Pig. 4 dargestellten, den Abstand zwischen der Linie X-X* und der Linie Y-Y"1 unterteilenden Teilongslinien
d^» &2* 43f *"* d16
ZahlenmSesig ausgedruckt kann beispieleweise die minimale
Zähnesahl Zn^n « 14 und die maximale Zähnezahl Zmax »16,5
sein« In diesem Falle steigt die Zähnezahl des Segmentes 9
an den durch die vorgenannten Unterteilungelinien d^, dg,
eo- d^g definierten Stellen fortschreitend von Zd1.« 14,1
5625, Zd2 e 14,3125 M16 « Zmft3C » 16,5 an. Me
!Tatsache, dass die Anzahl der Zähne des Segmentes §-mit
fortschreitender Verschiebung aas der Mittelstellung X-X* nach
rechts oder links ansteigt, fuhrt natörlifc& zu einer
Veränderung der Teilung«, Da die Zahnstange 7 je&ooh eine
gerade Bezugsteilungslinie und eine gleichmässig« feilung
und gleiche Eingriffswinkel aufweist, würde die Zahnstange?
-13-BAD ORIGINAL ' '
mit einem lediglich hinsichtlich der Veränderung der Zähnezahl
abgewandelten Segment 9 nur in der Mittelateilung
X-X" in Singriff treten können. Da das Modul M der Zahnstange
7 nicht verändert werden soll, muse das Modul M des Segmentes 9 gleich dem Modul M der Zahnstange 7 gemacht werden. Dementsprechend muss das Segment 9 so konstruiert
sein, dass nicht nur die .Zähnezahl Z mit der Verschiebung
nach rechts oder links zunimmt, sondern auch der Durchmesser des als Bezugsgrb'sse zur Erzeugung der Zahnprofile
dienenden Teilungskreises ansteigt und weiterhin ein glatter Eingriff des Segmentes 9 mit der Zahnstange
erzielt wird.
Das vorstehend beschriebene Prinzip ermöglicht die Entwicklung
eines für die vorstehend genannten Zweoke idealen Zahnprofiles durch Einführung einer Theorie der profilverschobenen Verzahnungen. Da der Durohmesser des Teilungskrelaea
(P»C.D.) gegeben ist duroh die Gleichung:
P,C.De * Z.M- · (JL)
worin M eine Eonstante und Z variabel sind, ist der Durchmesser
des Teilungskreises in der Mittelstellung X-X*am
kleinsten, in der Stellung T-Y*4 am gross ten und nimmt
zwischen diesen Stellungen in der Reihenfolge d·^, dg, *·ββ
d, g fortschreitend zu* Der einer Veränderung dee Durchmessers
des Teilungskreises entsprechende Versohiebungswinkel ist gegeben durch die Gleichung ί
1Q984270398 ^14..,
m. J^Ll
(3)
ZR
in der P eine (Feilung zwischen den Stellungen X-X* and
Ύ-Ύ* des Segmentes 9 und R ein Teilungsverhältnis darstellt,
welches durch Division der erwähnten Teilung durch Unterteilungslinien d^, dg, d- .··· d-^g erhalten wirdo
Wenn man mit anderen Worten die Schnittpunkte Pq, P^, Pg
"**" P1g der durch geeignete Unterteilung des Abstandea
zwischen den Stellungen X-X* and Υ-Ύ* des Sektors 9 erhaltenen TeilungskreiedurchB»38sern Dq, D^, Dg <>.·♦ I^g
verbindet und die Zähne zahlen , Teilungskrelsdurchiaeoaer
und Verschiebungswinkel in den unterteilten Stellangen unter Verwendung der vorstehend genannten Gleichungen
(1), (2), und (3) mit den durch die Verächiebungswinkel
0 Grad t %-% ,^g ···· ^i6 bestimmten Teilungslinie«
X-X* , ά^ t dg, ... d^g und den entsprechenden feilkreiedurchmesaern
Dq ,D^, Dg .... D^g berechnet, wird eine
kontinuierliche Kurve erhalten, bei welcher der Betrag der Verschiebung bei jedem Schnittpunkt in der Reihenfolge Kq, Ag, .... fortschreitend geringer wird, bis schließlich
der Betrag der Vera c hie bung am Schnittpunkt P-^g beim
Teilkreifldurchmeeser P«,C»D· von Z-^- UuIl wird, wi· dies
in Figur 4 dargestellt ist· Der Verechiebungekoeffistient,
welcher auf diese Weise das Unter se teungs verhältnis sswischen
den Stellungen X-X" und Y-T* fortschreitend erhöht,
ist durch die Kurven Pq, P1, P2 «··· P ^g gegeben and
das spezielle Zahnprofil des Segaentes 9 kann durch die
108 8 4a/ 0 3St ; -15-
Veränderung .-'der Kurve bestiaat werden» Das durch die
stehend beschriebene Sheorie bestirnte Zahnprofil ist in
dem in 2?ige 4 dargestellten Beispiel gezeigte Das in den
Figuren 2,3 und 4- dargestellte Segment 9 zeigt, dass die
teilung in des das Untersetsungsverhältnis des Segmentes
ia ■ Eingriff mit äer Zahnstange' 7 verändernden .Abschnitt
dem Xs5£sGiiea der Oieilung von der Mittelstellung X-X*
nach links end nach rechts entspricht, während die noch
weiter nach links oder rechts liegenden Zähne (die Zähne am rechten und linken Ende) ein der Stellung Τ-Ύ\ entsprechend konstant gehaltenes "Untersetzungaverhaltnis
aufweisen« Entsprechend der in den Figuren 2 und 3 bei»
. spielsweise dargestellten Eingriffsstellungen der Zahnstange 7 und des Segmentes 9 treten diese in jeder "beliebigen
Position des Drehungswinkels des Segmentes 9 miteinander
in glatten Singriff * Das in Pig· 3 dargestellte
tFntersetzungsverhältnis ist grosser , als dasjenige in
2,
Im folgenden wird ein Beispiel für die zur Erzeugung
des Segmentes anzustellende Berechnung unter Bezugnahme auf eine 4usföhrungsform der Erfindung gegeben· Es sei
angenommen, dass der DrehungswiniEel des Segmentes 9 zwischen der Mittelstellung X-X* (in welcher das Untersetsungsverhältnis
seinen geringsten Wert besitzt) und der Stellung Y-Tv ( in welcher daa Unters etstmgaverhältnis
seinen maximalen Wert beaitst) 35° beträgt, die !Peilung t
der schraubenförmigen Nut/8,466 ,die Module H der Zahnstange
und des Segmentes äeweils 3,5 t das ühtersetzungeverhältnis
109842/0398
Stellung X-X1" = 18,18 , das üntera©tsaiigfi-»
verhältnis i in der Stellung Y-Y" * 21,4 ist and das
Untersetzungaverhältniai. i von der Mittelstellung X-X* sur
Stellung Y-Y* fort&ebffftltettA zunimmt* Unter a±&ami Äst an
den kann die Zähnesahl Z durch Einsetzen der ofcigen Wert©
in die Gleichung (1) erhalten werden t
* IT 3o5
Λ 5W 2 16
Λ 5W 2 16
Wenn man min die Differenz in der Zähneaahl von 2,15
in 16 gleiohe !Peile teilt und die Zäanezahl foftsohSfii-fe
von der minifiKtlen ZähnözShl Z mia in der Mitte lite l£öig
X-X' zur Bsxiinalen Zänae2ahl ZM(W in der Stellung Y-
j ergibt sich eine Differenz in. der Zähne&a&l m den.
Unterteilungslinien X-X"*, d^, d2 .«.* d,g von
Ojl5625e Ä-us der Öleiöhung (2) «erden die der
an jeder Tjnterteüiiügsiinie entsprechenden
durchmesser D0, D1S Dg eo*. D16 erhalten :
4 2/0398 -π
BAD ORIGINALiA</' ' *'f"
. - 17 - ■ ■ ■
D0 »14 i 3.5 «49 7ί.
D1 - 14.15625 x 3.5 #49«5468 £
S2 * 14ο3125 χ 5ο5 « 50*0937 /5
Wenn weiterhin die !Teilung 3? Im Bereicli swlsohen der
Mittelstellimg X-X^ imä der Stellung Υ-ΊΤ Iji feeträgt und
ö.as Teilungsverh'Sltxiis. R ( die Anzahl der Unterteilun-=
gen awischen X-X^, d^9 d§>
β·.ο d^g ) gleich 16 ist „
können öit3 den erwähnten Seilungskreisdurchmessern ent»
sprechenden Verschiebungawinlcel durch die Sleiehung (3)
■berechnet werden ί
Η·15625 x;16.
16,5 x 16
1 2.04°
5 zeigt eine Abwandlung des erf indungsgemäss en
Zahnprofiles , "bei welchem die Eingriff winkel <y und
der rechten und der linken Hanke des Zahnprofilea
einer Zahnstange 7a mit gleicher Teilung $ "bezogen auf
die Mittelstellung, in welcher die Zahnetange 7a mit dem
10984270398 „i8~
Segment 9 in Eingriff tritt f nach linke und rechte
symmetrisch in erheblichem Aasmass verändert sind· Wie
fig«, 5 zeigt, ist der Eingriff winkel cc auf der rechten
Planke des Zahnprofiles der Zahnstange 7a links des mittleren Zahnes 9a des Segmentes 9 im wesentlichen doppelt so
groas, wie der Eingriffwink€?l ψ an der linken Planke.
Grleichermassen ist der Eingriffwinkel oc auf der linken
Planke des Zahnprofiles der Zahnstange 7a rechts vom
Mittelzahn 9a des Segmentes 9 in symmetrischer Weise
im wesentlichen doppelt so gross, wie der Eingriffwinkel
J3 auf der rechten Flanke· Die Eingriff winkel cc und «t
bzw, β und ß n sind jeweils paarweise gleich« Denentsprechend
sind die Zahnprofile der Zahnstange 7a rechts und links der Mittelstellung X-I" symmetrisch· Barch die
vorstehend beschriebene Ausbildung des Zahnprofiles der Zahnstange 7a kann der Zahnfase des mittleren Zahnes 9a
des Segmentes 9 in seiner Dicke vergrössert und in seiner
Stärke verbessert werden.
Bei der in Pig« 6 gezeigten grafischen Darstellung ist das Untersetzungsverhältnis i des erfindungagemässen
Lenkgetriebes als Ordinatenachse und der Drehungswinkel
Q ( e = *y ) als Abszieaenachse verwendet. Dabei ist eine
Drehung nach links mit eines Minuszeichen und eine Drehung nach reohts mit einem Pluszeichen bezeichnet» In dieser
grafischen Darstellung ist das Itateraetzungsverhältniti
eines als Baispiel gewählten erfindongsgemässen üenkgötrie·-
109842/0 398 /\
BAD
.- 19 -
bee durch eine durchgezogene Linie and zum Vergleich
das unveränderliche TJntersetzuagsverhältnis eines herkösualiehen
Lenkgetriebes durch eins gestrichelte Linie wiedergegeben. Bas tJntersetzungsverbältnis des dargestellten,,
erfindcngsgemässen Lenkgetriebes beträgt in der Mittelstellung Ζ-Σ"18, 18 und steigt bei einer Drehung nach
rechts oder links proportional dem Drehungswinkel bis za
den Stellungen +T- X-Y* bzw*. .-Y- ~YV( welche jeweils einem
Drehungswinkei von 35° nach rechts bzw. nach links entsprechen) auf 21,4 an und bleibt dann bei einer weiteren
Drehung von der Mittelsteilung fort konstant»
Die in Fig* 6 dargestellte Kurve entspricht lediglich
einer 4usführongaform der Erfindung, welche vorstehend
als Beispiel berechnet wurde* Me Form dieser Kurve kann jedoch Je nach den Anforderungen durch Modifizierung der
Einzelheiten der Konstruktion in der gewünschten Weise abgewandelt werden«
Die vorliegende Erfindung ermöglicht nicht nur ein glattes
Eingreifen eines Segmentes mit speziellem Zahnprofil
mit einer Zahnstange mit zur /Lchse der Steuersäule paralleler Bezttgsteilungslihie und auf dieser gebildeten Zahnprofilen,
sondern ermöglicht auch eine fortschreitende Erhöhung des üntersetZungsverhältnisses des Lenkgetriebes
proportional zur Zunahme des Yerdrehungawinkels des Lenk-
109842/0398
BAD ORIOJNAl,
rades von einsr Mittelstellung aas, wobei das Segment
eine kegelzahnradähnliche Form aufweisen kann. Auf diese
Weise werden wesentliche Verbesserungen hinBichtlich der
Lenkstabilität und des tenkgefUhls bei der Betätigung
des Lenkrades bei hoher Fahrgeschwindigkeit und eine Entlastung deg "Fahres von der beim starken Einschlagen des
Lenkrades erforderlichen Kraftaufwand erreicht und die
Kontrolle des Spieles zwischen der Zahnstange und dem Segment erheblich erleichtert.
1098Α2/039Θ
BAD ORIQfNAL
Claims (1)
- P a t e n t a n a p r fie he1.) Kugelmutter-Lenkgetrieb© mit variabler Untersetzung rait einer Lenksäule, einer an deren vorderem Ende eingetieften, schraubenförmigen 4ussennutt einer auf der Lenksäule axial verschiebbaren Kugelmutter mit einer entsprechenden schraubenförmigen Innennut, einer Vielzahl von in &&n schraubenförmigen Nuten ' ^ der Lenksäule und der Kugelmutter laufenden» über ein Ruefcführrohr suriickgef ührten Hollkörpern, einer auf einer A-ussanflache der Kugelmutter angeordneten Zahnstange und einem an der Lenkwelle angearbeiteten Segment mit einem mit der Zahnstange in Eingriff tretenden Zahnprofil, jgejcejn^eichnet durch ein Segment (9) mit variierendem Zahnprofil , bei welohem mit zunehmendem Yerdrehungswinkel des Segmentes (9) aus deren Mittelstellung nach rechts oder links die Zähnezahl fortschreitend zunimmt und das Yerschiebungsauamass ■ ™ entsprechend abnimmt»2*) Lenkgetriebe nach 4nspruch 1, gekennzeichnet durch ein Segment (9) mit kegelzahnradartig geformten Zahnprofilen·109 842/039 8
BAD ORfGINAL17550784. -3») Lenkgetriebe nach fcnepruch 1 und 2, ge kenne« ichne t durch eine Zahnstange (?) and einem Zehnprofil entsprechend der Standard-ZeJmf ora mit gl ei ο her ϊ ellung and gleiohem Eingriff winkel auf einer BeeuLgsteilunge linie parallel aur ioheeder Lenksäule (1).4«) Lenkgetriebe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gaiohnet, deee die Eingriffwinkel auf den alt des Segment in Eingriff tretenden.-rechten und linken Zahnflanken der Zahnstange von der MitteIetellung eyaae~ trisch nach rechts und links geneigt sind, iai die Dicke des Zahnfuesee des Zahnes in der Mittelstenong dee Segmentes (9) au vergröaeern.109842/0338 BAD
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- 1968-03-27 DE DE19681755075 patent/DE1755075A1/de not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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