DE1755075A1

DE1755075A1 - Kugelmutter-Lenkgetriebe mit variabler Untersetzung

Info

Publication number: DE1755075A1
Application number: DE19681755075
Authority: DE
Inventors: Akinobu Matsuda
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1967-03-28
Filing date: 1968-03-27
Publication date: 1971-10-14
Also published as: FI55963B; FR1573100A; FI55963C; US3500699A; BE712878A

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-c3ung_f 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 aaagelegt_u Im allgemeinen nimmt der ntand infolge dea don Lenkauaschlag vom Lenkrad".

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BAD ORIGINAl.

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

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BAD ORIGINAL

insbosondei-e eine veränderte Teilungslinie und einen alliierter. Teilungskreis auf« Ferner se igt üaa Zahnprofil des Segmenten eise sur Achsenrichtung der LenlaßLle parallele; gerade ?exsahnimg_t> 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 aaf_f -•;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

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BAD ORIGINAl,

.-j» A cm

vergrößert. Das vorbekannte Lenkgetriebe läset somit eine Regelung des Spieles in &m Kraftfahrzeug montiertem Zustand nicht zu_o

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,

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BAD ORJGiNAt

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 .

BAD ORIGINAL. ,

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 :

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■■■''■■■ <-» 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

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

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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

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BADORlQtNAL ■- \

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

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■■■.■■;■■.■ ■■:■-:■;■■-■ / ■ ■ . _; ^; -10-

BAD ORIGINAL λ, .

- ίο ~.

profil ein Lonkgstriebe sit variabler Untersetzung geschaffen.» Bsi der Bestiruaong des Zahnprofiles flea Segnentea 9 ist U3ssatlich_s 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«

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■ " -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 abnimmt_θ

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 darstellen_o 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»

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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 Z_min 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 Z_ain 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* ⁴3^f *"* ^d16

ZahlenmSesig ausgedruckt kann beispieleweise die minimale Zähnesahl Z_n^_n « 14 und die maximale Zähnezahl Z_max »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 « Z_mft3C » 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?

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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.D_e * 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..,

BADOFHGiNAjL '

_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 wird_o 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?ig_e 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 X_s5£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-T^v ( 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

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BAD ORIGINAL

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}

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 Z_M(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 Ojl5625_e Ä-us der Öleiöhung (2) «erden die der an jeder Tjnterteüiiügsiinie entsprechenden durchmesser D₀, D_1S D_{g eo}*. D₁₆ erhalten :

4 2/0398 -π

BAD ORIGINAL^iA</' ' *'^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

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BAD ORIGINAL _T,^-^: ■■->■

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·-

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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- ~Y^V( 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-

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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.

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BAD ORIQfNAL

Claims

P a t e n t a n a p r fie he

1.) Kugelmutter-Lenkgetrieb© mit variabler Untersetzung rait einer Lenksäule, einer an deren vorderem Ende eingetieften, schraubenförmigen 4ussennut_t 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·

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BAD ORfGINAL

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4. -

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