DE19936539B4

DE19936539B4 - Zahnstangengetriebe einer Zahnstangenlenkung

Info

Publication number: DE19936539B4
Application number: DE19936539A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang JÖRG; Wolfgang Oetken
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 1999-08-03
Filing date: 1999-08-03
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2019-08-04
Also published as: US6467365B1; DE19936539A1; ITRM20000419A0; IT1315975B1; FR2798108A1; ITRM20000419A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zahnstangengetriebe, insbesondere für Zahnstangenlenkungen von Kraftfahrzeugen. Dabei ist eine Eingangswelle des Getriebes in einem Abstand von der Zahnstangenachse angeordnet, welcher größer ist als der Durchmesser eines mit der Zahnstange kämmenden Ritzels. Vorzugsweise ist dieses Ritzel zwischen der Zahnstange und einem davon entfernten Eingangsritzel auf einer Eingangswelle des Getriebes angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnstangengetriebe einer Zahnstangenlenkung eines Kraftfahrzeuges.
Bei üblichen Zahnstangenlenkungen kämmt ein auf der Eingangswelle angeordnetes Ritzel direkt mit der Zahnstange. Dementsprechend haben die Achsen der Zahnstange sowie der Eingangswelle voneinander einen geringen Abstand, welcher größenordnungsmäßig durch den Radius des Ritzels vorgegeben wird.

Aus der DE 36 27 088 A1 ist eine Zahnstangenlenkung bekannt, bei der das mit der Zahnstange kämmende Ritzel als Hohlrad mit einer Außen- und einer Innenverzahnung ausgebildet ist, wobei die Außenverzahnung mit der Zahnstange kämmt. Die Innenverzahnung wirkt mit einem weiteren, auf einer Eingangswelle angeordneten Ritzel zusammen und kann zur Erzielung eines variablen Übersetzungsverhältnisses unterschiedliche Zahnmodule aufweisen. Die Eingangswelle ist innerhalb desjenigen Sektors des Hohlrades angeordnet, welcher über die Außenverzahnung mit der Zahnstange in Eingriff steht. Dementsprechend liegt zwischen den Achsen von Zahnstange und Eingangswelle nur ein geringer Abstand vor.

Bei einer aus der DE 33 27 979 C1 bekannten Zahnstangenlenkung ist zwischen einem mit der Zahnstange kämmenden Ritzel und einem auf der Eingangswelle angeordneten weiteren Ritzel ein Getriebe mit variabler Übersetzung angeordnet, welches so ausgebildet ist, daß die Achse der Eingangswelle mit vergleichsweise geringem Abstand an der Achse der Zahnstange vorbeiläuft.

In der US 3 908 479 wird eine weitere Zahnstangenlenkung mit variablem Übersetzungsverhältnis zwischen einer Eingangswelle und der Zahnstange beschrieben. Hier ist zwischen einem auf der Eingangswelle angeordneten Eingangsritzel und der Zahnstange ein mit dem Eingangsritzel und der Zahnstange kämmendes Zwischenritzel mit exzentrischer Drehachse angeordnet.

Bei Zahnstangenlenkungen können sich zumindest bei heutigen Personenkraftwagen mit im Bereich der Vorderachse angeordnetem Fahrzeugmotor Einbauprobleme ergeben, weil einerseits der Bauraum für die Zahnstange und andererseits der Bauraum für die an die Eingangswelle anschließende Lenksäule, die heute üblicherweise als mehrgliedrige Gelenkwelle ausgebildet ist, frei von Störkonturen sein muß. Aufgrund der Vielzahl von Aggregaten, die in heutigen Fahrzeugen innerhalb des Motorraumes oder in Nachbarschaft des Motors angeordnet werden müssen, lassen sich diese Bedingungen oftmals nur schwer erfüllen.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, neue Konzepte für Zahnstangengetriebe aufzuzeigen, mit denen bei Zahnstangenlenkungen erweiterte Einbaumöglichkeiten erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Zahnstangengetriebe gemäß Hautanspruch gelöst.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zwischen der Eingangswelle und dem mit der Zahnstange kämmenden Ritzel des Zahnstangengetriebes Getriebeelemente zwischenzuschalten, derart, daß der Abstand zwischen Eingangswellenachse und Zahnstangenachse je nach Bedarf vergrößert wird, wobei die Eingangswellenachse gegenüber ihrer Lage ohne die zwischengeschalteten Getriebeelemente auf die andere Seite der Zahnstange verlagert werden kann.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das mit der Zahnstange kämmende Ritzel an seinem dem Eingriffsbereich der Zahnstangen- und Ritzelverzahnungen diametral gegenüberliegenden Umfangsbereich mit einem auf der Eingangswelle angeordneten Eingangsritzel kämmt, so daß der Abstand zwischen Zahnstangen- und Eingangswellenachse größenordnungsmäßig durch den Radius des Eingangsritzels sowie den Durchmesser des mit der Zahnstange kämmenden Ritzels vorgegeben wird.

Bei dieser Bauart läßt sich eine besonders einfache Konstruktion gewährleisten, wobei besonders vorteilhaft ist, daß auch in höchst einfacher Weise Spielfreiheit gewährleistet werden kann, indem die Zahnstange federnd gegen das mit ihr kämmende Ritzel angedrückt wird und dieses Ritzel in Andruckrichtung beweglich gelagert ist, so daß die Andruckkräfte auf das radial fest gelagerte Eingangsritzel der Eingangswelle übertragen werden. Auf diese Weise werden die Eingriffe von Zahnstange und Ritzel sowie von Ritzel und Eingangsritzel spielfrei gehalten.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der besonders bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben werden.
Dabei zeigt
1 ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen Zahnstangengetriebes, wobei die Schnittebene parallel zur Zahnstangenachse und senkrecht zur Achse einer Eingangswelle verläuft,
2 ein Schnittbild entsprechend der Schnittlinie II-II in 1 und
3 schematisierte Darstellungen A bis D für Einbaumöglichkeiten unterschiedlicher Zahnstangengetriebe bei einer Zahnstangenlenkung.
Gemäß den 1 und 2 ist in einem Getriebegehäuse 1 in grundsätzlich bekannter Weise eine Zahnstange 2 längsverschiebbar gelagert. Die Zahnstange 2 kämmt mit einem Ritzel 3, welches einen gegenüber herkömmlichen Zahnstangenlenkungen großen Durchmesser aufweist und seinerseits auf seiner der Zahnstange 2 diametral gegenüberliegenden Seite mit einem auf einer Eingangswelle 4 drehfest angeordneten bzw. an der Eingangswelle ausgebildeten Eingangsritzel 5 kämmt.
Die Zahnstange 2 wird mittels eines von einer Schraubendruckfeder 6 beaufschlagten Druckstückes 7 gegen das Ritzel 3 gedrängt. Das Ritzel 3 ist innerhalb des Getriebegehäuses 1 in Lagern 8 drehgelagert, welche in einer zu den Achsen von Zahnstange 2 und Eingangswelle 4 senkrechten Richtung im Getriebegehäuse 1 verschiebbar sind. Dazu sind im Getriebegehäuse 1 zur Aufnahme der Lager 8 Taschen 9 angeordnet, welche in Achsansicht des Ritzels 3 eine ovale Form haben, derart, daß die Lager 8 in der vorgenannten Verschieberichtung beweglich, in zur Verschieberichtung sowie zur Achse des Ritzels 3 senkrechter Richtung jedoch unbeweglich sind.
Die Eingangswelle 4 mit dem Eingangsritzel 5 ist radial fest gelagert.
Dementsprechend werden die vom Druckstück 7 auf die Zahnstange 2 ausgeübten Druckkräfte über das Ritzel 3 auf das Eingangsritzel 5 übertragen, so daß einerseits der Verzahnungseingriff zwischen Zahnstange 2 und Ritzel 3 und andererseits der Verzahnungseingriff zwischen Ritzel 3 und Eingangsritzel 5 spielfrei gehalten wird.
Je nach Bemessung des Durchmessers des Ritzels 3 kann zwischen den Achsen der Zahnstange 2 und der Eingangswelle 4 ein unterschiedlich großer Abstand erreicht werden.
Grundsätzlich ist es auch möglich, zwischen dem Eingangsritzel 5 und der Zahnstange 2 mehrere Ritzel entsprechend dem Ritzel 3 anzuordnen.
Bei der im Bild A der 3 dargestellten Zahnstangenlenkung ist die Zahnstange 2 in grundsätzlich bekannter Weise an ihren Enden mit Spurstangen 10 gelenkig verbunden, deren andere Enden gelenkig an Lenkhebel 11 lenkbarer Fahrzeugräder 13 angeschlossen sind. Dabei sind die äußeren Spurstangengelenke, d.h. die Gelenkverbindungen zwischen den Spurstangen 10 und den Lenkhebeln 11, in Vorwärtsfahrtrichtung F vor der Radmitte angeordnet. Dementsprechend werden die Fahrzeugräder 13 nach links bzw. rechts eingeschlagen, wenn die Zahnstange 2 nach links bzw. rechts verschoben wird.
Im Beispiel des Bildes A kämmt die Zahnstange 2 direkt mit dem Eingangsritzel 5, welches seinerseits mit dem Lenkhandrad 14 über eine nicht näher dargestellte Lenksäule zwangsgekoppelt ist. Um zu gewährleisten, daß eine Rechts- bzw. Linksdrehung des Lenkhandrades 14 zu einem Lenkeinschlag der gelenkten Fahrzeugräder 13 nach rechts bzw. links führt, ist das Eingangsritzel 5 in Fahrtrichtung F hinter der Zahnstange 2 angeordnet.
Die Zahnstangenlenkung des Bildes B der 3 entspricht weitestgehend der Zahnstangenlenkung des Bildes A, jedoch mit dem Unterschied, daß das Eingangsritzel 5 in Fahrtrichtung F vor der Zahnstange 2 angeordnet und zwischen das Eingangsritzel 5 und die Zahnstange 2 das Ritzel 3 zwischengeschaltet ist.
Gegenüber den Verhältnissen im Bild A kann somit eine deutliche Verlagerung des Eingangsritzels 5 und dementsprechend der zugehörigen Eingangswelle bzw. der Lenksäule erreicht werden.
Bei im Bild C der 3 dargestellten Zahnstangenlenkung sind die Spurstangen 10, in Fahrtrichtung F gesehen, hinter der Radmitte der gelenkten Fahrzeugräder 13 mit den Lenkhebeln gelenkig verbunden, so daß die Zahnstange 2 eine Verschiebung nach rechts bzw. links ausführt, wenn die gelenkten Fahrzeugräder 13 nach links bzw. rechts gelenkt werden. Das direkt mit der Zahnstange 2 kämmende Eingangsritzel 5 ist in Fahrtrichtung F vor der Zahnstange angeordnet, so daß eine Rechts- bzw. Linksdrehung des Lenkhandrades 14 zu einem Lenkeinschlag der gelenkten Fahrzeugräder 13 nach rechts bzw. links führt.
Die im Bild D der 3 dargestellte Zahnstangenlenkung unterscheidet sich von der Lenkung des Bildes C dadurch, daß zwischen das Eingangsritzel 5 und die Zahnstange 2 das Ritzel 3 zwischengeschaltet ist, wobei beide Ritzel, in Fahrtrichtung F gesehen, hinter der Zahnstange 2 angeordnet sind, so daß der Drehrichtungssinn des Lenkhandrades 14 wiederum mit dem Richtungssinn des Lenkeinschlages der gelenkten Fahrzeugräder 13 übereinstimmt.
Gegenüber den Verhältnissen im Bild C wird bei der Anordnung gemäß Bild D eine deutlich andere Plazierung des Eingangsritzels 5 und damit auch der Lenksäule erreicht.
Im Ergebnis können durch die Erfindung die Möglichkeiten der Anordnung des Eingangsritzels 5 deutlich erweitert werden.
Abweichend von den Darstellungen in den Bildern A bis D der 3, in denen die Spurstangen 10 ohne Querversatz an die Zahnstange 2 anschließen, kann auch vorgesehen sein, die gelenkigen Verbindungen zwischen Zahnstange 2 und Spurstangen 10 mit Versatz zur Zahnstangenachse an der Zahnstange 2 anzuordnen. Damit wird die Anzahl der Variationsmöglichkeiten noch weiter erhöht.

Claims

Zahnstangengetriebe einer Zahnstangenlenkung eines Kraftfahrzeuges, mit einer in einem Getriebegehäuse (1) verschiebbaren Zahnstange (2), einer Eingangswelle (4) mit Eingangsritzel (5) und einem mit der Zahnstange kämmenden Zwischenritzel (3), welches an seinem dem Bereich des Eingriffes in die Zahnstangenverzahnung gegenüberliegenden Umfangsbereich mit dem Eingangsritzel oder einem weiteren Zwischenritzel kämmt, das seinerseits mit seinem dem ersteren Zwischenritzel diametral gegenüberliegenden Umfangsbereich mit dem Eingangsritzel kämmt, wobei Zwischen- und Eingangsritzel (3, 5) zentrische Drehachsen aufweisen.
Zahnstangengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (2) federnd gegen das mit ihr kämmende Ritzel (3) angedrückt wird und dieses Ritzel (3) sowie gegebenenfalls vorhandene Zwischenritzel in Andruckrichtung beweglich gelagert sind und die Andruckkräfte auf das radial fest gelagerte Eingangsritzel (5) an der Eingangswelle (4) übertragen.
Zahnstangengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass gelenkige Verbindungen zwischen der Zahnstange (2) und damit gekoppelten Spurstangen (10), welche die Zahnstange mit gelenkten Fahrzeugrädern (13) zu deren Lenkverstellung verbinden, mit Versatz zur Zahnstangenachse an der Zahnstange angeordnet sind.