DE2157293A1

DE2157293A1 - Kraftfahrzeug-Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE2157293A1
Application number: DE19712157293
Authority: DE
Inventors: Robert Ecquevilly Yvelines Bayle (Frankreich)
Original assignee: Gemmer France SA
Current assignee: Gemmer France SA
Priority date: 1970-12-11
Filing date: 1971-11-18
Publication date: 1972-06-22
Also published as: AU3669071A; US3745850A; ES397850A1; AU462389B2; IT940973B; BR7108210D0; FR2116951A5; JPS5035301B1; GB1378892A

Description

DlLMOLLEK-BORt DITL-THYS. DL MAN ITZ DIPL-CHEM. DR. DEUFEL DIPL-ΙΝα FINSTERWALD DIPL-INa GRXMKOW

PATENTANWÄLTE

machen, den ' We/Obd - G 2193

GEMMEE FEAUGE 97 j rue de Verdun SUEESNES₁ Hauts-de-Seirie Frankreich

Kraftfahrzeug-Lenkvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und lat insbesondere auf Lenkgetriebe mit spiralverzahntem Ritzel und Zahnstange anwendbar.

Ss ist bekannt, daß in einem Lenkgetriebe mit spiralverzahntem Ritzel, das in «ine Zahnstange alt geraden und in bezug auf ihre Achse geneigten Zähnen eingreift, das Ritzel, welches an der Lenksäule befestigt ist, im wesentlichen in drei verschiedenen möglichen Arten gehalten is ti

209826/0607 bad ORfGiNAL

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Durch ein einfaches Lager auf der Lenkradseite (und folglich diesseits der Zahnstange) und -durch ein Kugellager, welches jenseits der Zahnstange angeordnet ist, wobei das Kugellager in einem kleinen Gehäuse angeordnet ist.

Durch ein Kugellager auf der Lenkradaeite und ein Kugellager auf der anderen Seite der Zahnstange.

Lurch Lager mit ungleichseitigem Kontakt auf der Lenkradseite und auf der Zahnstangenseite.

Wenn diese Anordnungen dem Lenkritzel gestatten, hinreichend leicht die Längs- und die Querbelastungen aufzunehmen, welche durch die Zahnstange auf dasselbe übertragen werden können, und zwar unter der Binwirkung der Seitenkräfte, welche auf die gelenkten Bäder ausgeübt werden können, ao lassen sie dabei zwar werIger ein bestimmtes Querspiel, jedoch hauptsächlich ein be-8^J .tarnt es Längs spiel in der Lenksäule, welches sich durch ein be-

cimmtee Spiel zwischen dem spiralverzahnten Ritzel und der Zahnstange in den zwei ersten faller, äußert. Dieses Spiel wirkt sich nicht nur schädlich auf die Dämpfung der Lenkreaktionen aus, sondern ea wird ebenfalls unmöglich, dieses Spiel zu verringern, und zwar in αem Maß, in welchem die Abnutzung zunimmt, und es zieht ' Vibrationen und Geräusche nach aich, weiche von der Lenkung herkommen Im dritten Fall aind diese Bedingungen realisiert, jedoch ohne Dämpfung, denn das Rotationsmoment des Ritzels ist unabhängig ν in der Rotationsgeschwindigkeit dea Ritzels, welche im wesentlichen konstant bleibt.

Die Erfindung überwindet diese Nachteile, indem sie eine Vorrichtung schafft, welche es ermöglicht, die Längs- und die Querbelastungen sehr leicht aufzunehmen, welchen die Lenkung unterworfen iat, indem sie einen Betrieb derselben ohne Spiel ermöglicht, und weiterhin infolgedesaen eine gute Dämpfung der Lenk-

SAD ORIGINAL

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reaktionen geetattet. Diese Vorrichtung ermöglicht darüber hinaoe eine Regelung der Weichheit der Lenkung und geetattet es, die Vibrationen zu filtern und die Wirkungen der Abnutzung zu vermindern.

Die erfindungsgemäße Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, daß ein Metallstück vorgesehen ist, welcnes 3ich. um die Achse der Lenksäule dreht, welohes in Rotation um diese Achse beweglich ist und welches die Verlängerung des spiralverzahnten Ritzels bildet, welche an der Lenksäule jenseits des Organs befestigt ist, welches duroh dieses Ritzel angetrieben ist, daß das Metallstück: in einem Gehäuse angeordnet iet, dessen Innenfläche der form seiner Außenfläche angepaSt ist, daß kein Spiel zwischen den beiden genannten Flächen existiert, daß eine dünne Schicht eines Schmiermittels zwischen diesen beiden flächen vorgesehen ist, daß dasjenige Teil, welches das Gehäuse des metallischen Drehteile bildet, welches an dem Lenkgehäuse befestigt ist, sich einerseits auf den Ansatz stützt, der das eigentliche spiralverzahnte Ritzel von dem metallischen Drehteil trennt und andererseits auf die Innenfläche einer Druckschraube, welche mit einem in dem entsprechenden Ende des Lenkgehäuaes angeordneten Gewinde zusammenwirkt und daß dasjenige Teil, welohes das Gehäuse des metallischen Drehteils bildet, aus einem synthetischen Material hergestellt ist.

Gemäß einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das metallische Drehteil aus einer Kugel gebildet ist, welche direkt mit der Verlängerung des entsprechenden Endes des spiralverzahnten Ritzels verbunden ist, daß der Mittelpunkt der Kugel auf der gemeinsamen Achse der Lenksäule und des Ritzels angeordnet ist.

Gemäß einer zweiten Aasführungaform ist vorgesehen, daß das metallische Drehteil aus einem Zylinderstift besteht, welcher coaxial der Lenksäule und zu dem spiralverzahnten Ritzel angeordnet

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ist, während dasjenige Teil, welciiea das Gehäuse dea metallischen Drehteila bildet, aus einer Manschette gebildet ist, die · dazu coaxial angeordnet ist.

Gemäß einer dritten Ausführungaform ist vorgesehen, daß das metallische Drehteil aus einem Zylinderstift gebildet ist, welcher coaxial zu der Lenksäule und zu dem spiralverzahnten Hitzel angeordnet ist, der an seigern Ende eine Metallacheibe aufweist, die coaxial zu demselben angeordnet ist, während sein Gehäuse aus einer Anordnung von zwei Manschetten beateht, welche ebenfalls k coaxial zu demselben angeordnet Bind, daß die erste dieser zwei Manscnetten, welche das metalliscne Zylinderstück umgeben, zwischein liner Stirnseite der Scheibe und dem Verbindungsansatz des ■piralrerzahnten Ritzels und des metallischen Zylinderstückes eingesetzt ist und daS die zweite der Manschetten zwischen der anderen Stirnseite der metallischen Scheibe und der Innenfläche der Druckschraube eingesetzt ist.

Bin· weitere bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aue, daß das synthetische Material, aus welchem dasjenige Stück hergestellt ist, welches das Gehäuse des metallischen Drehteils bildet, ein Polyäthylen oder ein Azetatharz ist.

)r Schließlich zeichnet sich eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung dadurch aus, daß das Schmiermittel, welches in dünner Schicht zwiachen die Fläche des metallischen Drehteile und die Fläche seines Gehäuses zwisohengesehaltet ist, ein solches Schmiermittel ist, welches eine erhöhte Druckbeständigkeit aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt>

Figur 1 einen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Lenkvorrich-

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tung für ein Kraftfahrzeug mit einem Kugelgelenk,

Figur 2 einen Axialschnitt einer Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungaform der Erfin dung und

Figur 3 einen Axialschnitt einer Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäfl einer dritten Ausführongsform der Erfindung.

In diesen figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben Elemente.

der Darstellung in der Figur 1 umfaßt ein Kraftfahrzeug-Lenkgetriebe, beispielsweise mit spiralverzahntem Ritzel und Zahnstange, welches eine erfindungagemäße Gelenkvorrichtung aufweist, im wesentlichen einen T-förmigen Rohrstutzen 1, in desaen oberem Zweig 2 das epiralverzahnte Ritzel 3 angeordnet ist, welches in die Zahnstange 4- eingreift, welohe durch eine beliebige bekannte Einrichtung gegen das letztere gedrückt gehalten ist. Auf der Seite des Lenkrades ist das Lenkritzel oder die Lenkschraube durch eine elastische Verbindung verlängert, von welcher nur der am nächsten zum Lenkgehäuse oder Lenkgetriebe gelegene Bund 5 dargestellt ist. Vom elastischen Gelenk abwärts ist ein zylindrischer Teil 6 Torgesehen, welcher dem eigentlichen Ritzel oder der Lenkschraube vorausgeht, und sich als Teil dieses Elementes vom Ritzel oder der Lenkschraube aus über einen «ylindriachen stift 7 abwärts erstreckt, welcher zu den zylindrischen Heil 6 und dem eigentlichen Ritzel coaxial angeordnet ist und einen Körper mit diesem letzteren bildet, weloher an ihrer Verbindung einen Ansatz 8 aufweist. Der zylindrische Stift 6 ist an seinem Eingang in den oberen Zweig des Rohrstutz ens 2 in einem Lager durch eine Manschette 9 gehalten, welohe aus einem geeigneten synthetischen Material bestent, bei-

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spieleweise aue einem Polyäthylen, welches vorteilhafterweise dasjenige sein kann, das unter dem Handelsnamen ^HManolen" erhältlich ist oder aus einem JLzetatharz, welches vorteilhafterweise dasjenige sein kann, welches kommerziell unter dem Handelsnamen "Delrin" erhältlich ist, wobei die Manschette unter Kraftanwendung in den entsprechenden Eingang des Rohratutzens 1 eingeführt ist und kein Spiel zwischen ihrer Innenseite und dem zylindrischen Teil 6 bestehen läflt. Der zylindrische Stift 7 iat auf einer Kugel 10 angebracht, welche aus einem ausreichend harten Material besteht, beispielsweise aus Eisen und deren Oberflächenbeachaffenheit in geeigneter Weise ausgebildet ist, wobei die Kugel direkt mit dem Stift duroh eine beliebige bekannte Einrichtung verbunden ist und ihr Mittelpunkt G auf der Achse A-A dea Ritzels oder der Lenkschraube angeordnet ist. Das Gehäuse der Kugel 10 ist aus einem Teil 11 gebildet, welches innen, sphärisch ausgebildet ist, das aus einen geeigneten synthetischen Material besteht, beispielsweise aus einem Polyäthylen, welohea rorteilhafterweise "Manolen" oder ein Azetatharz sein kann, welches Yorteilhaiterweise "Delrin" ist. Der Kontakt zwischen der Kugel und ihrem Gehäuse ist spielfrei ausgebildet, und zwar mit Vorspannung und alt Zwischenschaltung einer dünnen Schicht tines Schmiermittels, welches erhöhten Drüoken standhält, Die Lagerung und Einapannung des Gehäuses der Kugel ist mittels einer Regelschraube 12 erreicht, wobei das entsprechende innere Sude de» Bohres 1 su diesem Zweck ein geeignetes Gewinde aufweist. Im Übrigen ist der innere Teil des Rohres, welcher sich an das Gewinde anachlieit, leicht konisch ausgebildet, d.h., rerengt sich leicht in Richtung des spiralvereahnten RIt»eis. Dieses letztere stützt sich geaäJ der Darstellung in der figur 1 durch den Bund β über «in· Unterlegscheibe 6m zugleich auf die Kugel 10 und das Teil 11, welches das Gehäuse der Kugel aufweist, während es sich über das Lager, welches es auf der entgegengesetzten Seite zum Bund 8 aufweist, auf der entsprechenden Querfläche des ringförmigen Teils 9 abstützt.

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Die in ihrem Gehäuse drehbare Kugel gestattet es, das Äquivalent •ines Kugellagere im Hinblick auf die Drehbewegung der lenksäule zu erreichen, und zwar mit dem unterschied, daß im falle eines Kugellagers ein bestimmtes Spiel erforderlich ist, sei es auch nur in solchem Umfang, daß es funktionieren kann. Das gemäß der Erfindung vorgesehene Gelenk weist im übrigen in bezug auf das Kugellager zahlreiche Vorteile auf, und zwar sowohl technische als auch wirtschaftliche. Im Zusammenhang mit diesem letzteren Gesichtspunkt ist zu bemerken, daß wegen der technisch wesentlich einfacheren Herstellung die Kosten auch geringer sind, als dies bei bekannten Gelenkeinrichtungen der Pail ist. Tom rein technischen Standpunkt aus bewirkt die erfindungsgemäße Gelenkvorrichtung außer ihrem spielfreien Betrieb eine bedeutende Filterung der Vibrationen jeglicher Art, und zwar ebenso wie eine Dämpfung der Lenkreaktionen, da daa Widerstandsmoment des Gelenkes eine wachsende Funktion der Drehgeschwindigkeit des Ritzels ist (während im Falle einer Vorrichtung mit Rollengelenk dieses Moment im wesentlichen konstant ist, wenn dieselbe Geschwindigkeit anwächst). In gleicher Weise liefert die erfindungsgemäße Vorrichtung in bezug auf die Rollenvorrichtung bekannter Art eine Verbesserung des Umkehrverhaltens unter Last derart, daß das Widerstandsmoment für eine geringe Geschwindigkeit praktisch konstant bleibt und sogar die !Tendenz aufweist abzunehmen, wenn die Kraft, welche in Längsrichtung auf die Zahnstange ausgeübt wird, ansteigt, wie experimentell festgestellt wurde. Schließlich gestattet die erfindungsgemäfie Kugelvorrichtung einerseits eine Regelung der Weichheit der Lenkung über die Regelschraube 12 der Äinspannung der Kugelhalterung und andererseits eine Verminderung der Abnutzung.

Dieselben Srgebnisse und Vorteile können mit Gelenkeinrichtungen erreicht werden, in welchen die Kugel ersetzt ist, wie es in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, und «war duroh eine Manschette aus synthetischem Material derselben Art, wie es bei der oben

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beschriebenen Kugeleinrichtung verwendet ist, ggf. durch eine Paarung desselben Materials. Gemäß der Sarstellung in der Figur 2 umfaßt gemäß einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Ausführungsform die erfindungsgemäße Lenkeinrichtung einen Zylinderstift 7, welcher von einer Manschette 13 umgeben ist, die unter Kraftanwendung an das entsprechende Ende des Rohres 2 eingesetzt ist, wobei die Manschette aus einem synthetischen Material derselben Art hergestellt ist, aus welohem das Kugelgehäuse 11 in der oben beschriebenen Ausführungsform hergestellt ist, wobei der Eontakt zwischen der Seitenfläche des Zylinderstiftes

ψ 7 und der inneren Seitenfläche der Manschette spielfrei ausgebildet ist. Die Manschette aus synthetischem Material 13 stützt ■ich über sine ihrer Stirnseiten entweder direkt auf den Ansatz 8 oder vorzugsweise über sin· Metallunterlegscheibe 14» welche «loh ihrerseits auf dem Ansatz abstützt, während sie über ihre andere Stirnseite durch die regelbare Druckschraube 12 eingespannt ist, wobei die Reaktionauf die gegenüberliegende Seite des Ritzela durch einen Ansatz 6b des Rohres gewährleistet ist, auf welohan eich die Manschette 9 abstützt. In einer zweiten Ausführungsfora, welohe in der figur 3 dargestellt ist, weist der Stift an seinem Bnde eine Metallunterlegscheibe 15 auf, welche daran durch ein beliebiges geeignetes Mittel befestigt ist, wo-

^ bei die Unterlegacheibe 15 selbst zwischen den gegenüberliegen-• den Stirnflächen der zwei Manschetten 16a und 16b eingespannt ist, welche unter Kraftanwendung in das Rohr 2 eingesetzt ist, yon denen sich die eine, 16a, auf den Ansatz θ abstützt, während sioh die andere, 16b, auf die Unterlegscheibe 15 mittels der regelbaren Stellschraube 12 abstützt, und zwar derart, daß der Kontakt zwischen den Stirnfläohen der Unterlegscheibe 15 und den entsprechenden Stirnseiten der Manschetten 16a und 16b spielfrei ausgeführt ist. Wie im Falle der vorhergehenden Ausführungsform sind die Manschetten 16a und 16b aus einem synthetischen Material derselben Art hergestellt. In diesem Fall ebenso wie in vorhergehenden Fall sind die gegenüberstehenden Flächen Metall-

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■ynthetisches Material durch eine dünne Schicht eines Schmiermittels voneinander getrennt, welches auch hier vorteilhafterweiae ein Schmiermittel ist, das erhöhten Drücken standhält.

Die Gelenkvorrichtung gemäß einer der oben beschriebenen zwei Auaführutigsformen ist nach den experimentellen Ergebnissen im wesentlichen in ihren Vorteilen und Eigenschaften der an erster Stelle beschriebenen Kugelvorrichtung gleichwertig.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

enkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für Lenkgetriebe mit spiralversahntem Ritzel und Zahnstange, dadurch gekennzeichnet , daß ein Ketallstück (7,10) vorgesehen ist, welches sieh um die Achse (A-A) der Lenksäule dreht, welches in Rotation am diese Achse beweglich ist und welches die Verlängerung des spiralverzahnten Ritzels (3) bildet, welche an der lenksäule jenseits des Organs (4) befestigt ist, welches durch diesee Ritzel angetriebexi ist, daß das Metalls tück in einem Gehäuse (11, 13, 16a and 16b) angeordnet ist, deesen Innenfläche der Form seiner Außenfläche angepaßt ist, daß kein Spiel zwischen den beiden genannten Flächen existiert, daß eine dünne Schicht eines Schmiermittels zwischen diesen beiden Flächen vorgesehen ist, daß dasjenige Teil, welches das Genaues des metallischen Drehteils (7, 10) bildet, welches an dem Lenkgehäuae (1) befestigt ist, eich einerseits auf den Ansatz (3) stützt, der das eigentlich« spiralverzahnte Ritzel (3) von dem metallischen Drehteil (7, 10) trennt und andererseits auf die innenfläche einer Druckachraube (12), welche mit einem in dem entsprechenden Ende des Lenkgehäuses (i) angeordneten Gewinde zusammenwirkt und daß dasjenige Teil (11, 13, 16a, 16b), welches das Gehäuse des metallischen Drenteile (7) bildet, aus einem synthetischen Material hergestellt ist.
2. Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das metallische Drehteil aus einer Kugel (1O) gebildet ist, weiche direkt mit der Verlängerung des entsprechenden Endes des spiralverzahnten Ritzels (3) verbunden ist, daß der Mittelpunkt der Kugel auf der gemeinsamen Achse (A-A) der Lenksäule und des Ritzels angeordnet ist

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3. Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, daduroh gekennzei chnet , daß das metallische Drehteil aus einem Zylinderstift (7) besteht, welcher coaxial der Lenksäule und zu dem spiralverzahnten Ritzel (3) angeordnet ist, während dasjenige Teil, welches das Gehäuse des metallischen Drehteils bildet, aus einer Manschette (13) gebildet ist, die dazu ooaiial angeordnet ist.
4. Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische i Drehteil aus einem Zylinderstift (7) gebildet ist, welcher coaxial zu der Lenksäule und zu dem spiralverzahnten Ritzel angeordnet ist, der an Beinern Ende eine Metallscheibe (15) aufweist, die coaxial zu demselben angeordnet ist, während ■ein Gehäuse aus einer Anordnung von 2 Manschetten (16a, 16b) besteht, welche ebenfalls coaxial zu demselben angeordnet sind, daß die erste (16a) dieser zwei Manschetten, welche das metallische Zylinderstüok umgeben, zwischen einer Stirnseite der Scheibe (15) und dem Verbindungeansatz des spiralverzahnten Ritzels (3) und des metallischen Zylinderstückes (7) eingesetzt ist und daß die zweite (16b) der Manschetten zwiscnen der anderen Stirnseite der metallischen Scheibe (15) und der Innenfläche 4«r Drucksohraube (12) eingesetzt ist. %
5. Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüohe, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Material, aus welchem dasjenige Stück hergestellt ist, welches das Gehäuse des metallischen Drehteils (10, 7) bildet, ein Polyäthylen oder ein Azetatharz iat.
6. Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Schmiermittel, welches in dünner Schicht zwischen die Fläche des metallischen Drehteils (10, 7) und die Fläche sei-

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nes Gehäuses (11, 13, 16a und 16b) zwischengeschaltet ist, ein solche» Schmierini υtel ist, welches eine erhöhte Druckbeatändigkeit aufweist.

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