DE2730135A1

DE2730135A1 - Kraftverstaerktes zahnstangen-lenkgetriebe

Info

Publication number: DE2730135A1
Application number: DE19772730135
Authority: DE
Inventors: John David Kenneth Baillie; Terence Alan Watson
Original assignee: TRW Steering Systems Ltd
Current assignee: TRW Steering Systems Ltd
Priority date: 1976-07-07
Filing date: 1977-07-04
Publication date: 1978-01-19
Also published as: GB1580532A; FR2357413A1; IT1083884B

Description

HEINZ H. PUSCHMANN PATENTANWALT

D 8000 MÜNCHEN 22 · THOMAS -VVlMMtP-RING 14 TELEFON 089/227887

CAM GEAES LIMITED München, 01.07.1977

4-5, Wilbury Way, P 482/77

Hitchin, Pu/rei Hertfordshire, England

Kraftverstärktes Zahnstangen-Lenkgetriebe

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Diβ Erfindung bezieht sich auf ein kraftverstärktes Zahnstangen-Lenkgetriebe.

Solche als Servo-Lenkgetriebe bezeichnete Lenkeinrichtungen weisen im allgemeinen einen in einem Zylinder verschieblich gelagerten Kolben auf, an dessen Stirnseiten je eine Zylinderkammer gebildet ist. Bei Verdrehung des Lenkrades des fahrzeuges wird ein Steuerventil betätigt, so daß Drucköl in jeweils eine der Kammern einströmt, wodurch sich der Kolben im Zylinder in gleicher Richtung wie die Zahnstange verschiebt. Der Kolben ist mit der Zahnstange verbunden, so daß die Verschiebung des Kolbens unter dem Einfluß des Druckmediums die Zahnstangenbewegung kraftverstärkt und demzufolge auch die über Spurstangen auf die Fahrzeugräder zu übertragende Lenkbewegung.

Bei einer herkömmlichen Servolenkung dieser Art ist der Kolben auf der Zahnstange angeordnet und verschiebt sich in dem gleichzeitig als Hydraulikzylinder dienenden Zahnstangengehäuse.

Bei Zahnstangen-Lenkgetrieben, bei denen das die Lenkbewegung übertragende Ritzel auf oder unmittelbar im Bereich der Mittellinie des Fahrzeuges angeordnet ist, ist es häufig schwierig, eine Kolbenanordnung in der der Zahnstange entsprechenden Länge vorzusehen.

Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, den Kolben in einem getrennt vom Zahnstangengehäuse angeordneten Zylinder verschieblich anzuordnen. Hierbei ergeben sich Schwierigkeiten, den Kolben mit der Zahnstange zu verbinden, um die gewünschte Kraftverstärkung zu erzielen.

Aufgäbe der Erfindung ist es daher, ein raumsparendes Servo-Lenkgetriebe mit Mittelabgriff zu schaffen, das eine einfache

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und betriebssichere Kupplung der hydraulischen Einrichtung mit der Zahnstange aufweist.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung gelöst durch eine in einem Gehäuse verschieblich gelagerte Zahnstange, durch eine Hydraulik-Einrichtung, deren Kolben und Zylinder zwecks Kraftverstärkung der Zahnstangenbewegung relativ zueinander beweglich und der Zylinder getrennt vom Gehäuse der Zahnstange angeordnet sind, und durch die hydraulische Einrichtung und die Zahnstange elastisch miteinander verbindende Kupplungselemente.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist jedes Kupplungselement elastische Zwischenstücke auf, die zwischen den die hydraulische Einrichtung mit der Zahnstange verbindenden Teilen angeordnet sind.

Vorzugsweise bestehen die verbindenden Teile aus einer auf einem Zapfen angeordneten öse.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Servo-Lenkgetriebes nimmt wenig Raum in Anspruch, ist durch die Trennung von Hydraulik-Einrichtung und Zahnstange zur Betätigung der Spurstangen leicht zu montieren und zu warten. Die besondere Gestaltung der Kupplungselemente ermöglicht auf einfache Weise eine Justierung des Lenkgetriebes. Die elastische Verbindung zwischen Hydraulikkolben bzw. Hydraulik-Zylinder läßt Stöße der Fahrbahn nicht auf das Lenkrad gelangen und ist ursächlich für eine lange Lebensdauer des Lenkgetriebes.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

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Figur 1 eine Draufsicht auf einen Teil eines Fahrzeug-Lenkgetriebes, teilweise im Schnitt;

Figur 1a einen Teil des Lenkgetriebes nach Figur 1 in vergrößertem Maßstab;

Figur 2 eine Draufsicht auf einen Teil einer anderen Ausführungsform eines Fahrzeug-Lenkgetriebes, teilweise im Schnitt;

Figur 3 einen Teil des Lenkgetriebes nach Figur 2 in vergrößertem Maßstab.

Ein Fahrzeug-Lenkgetriebe gemäß Figur 1 weist eine Zahnstange 2 auf, in die ein mittig angeordnetes Antriebsrad 4 eingreift, das über ein Anschlußstück 6 mit einer nicht dargestellten Lenksäule verbunden ist. Die Zahnstange 2 ist in einem stirnseitig offenen Gehäuse b mittels zweier Lageranordnungen, die sich zu beiden Seiten des Antriebsrades 4 befinden, verschieblich gelagert. Jede Lageranordnung besteht aus einer rohrförmigen Buchse 10, die auf einer auf der Zahnstange 2 angeordneten Lagerführungshülse 12 befestigt ist. Jede Buchse 10 liegt auf der zugeordneten Lagerführungshülse 12 in einer Eindrehung und ist durch einen Sicherungsring 13 gehalten. Die Enden der Zahnstange 2 sind jeweils über ein Kugelgelenk 14 mit einem nicht näher bezeichneten Gestänge zur übertragung der Lenkbewegung auf je ein zugeordnetes Rad verbunden. Ferner ist an jeder Stirnseite des Zahnstangengehäuses 8 ein Dichtelement 16 vorgesehen, von dem jeweils ein Ende mit der zugeordneten Stirnseite des Gehäuses 8 verbunden ist, während der mittlere Abschnitt mit dem Kugelgelenk 14 verbunden ist. Das jeweils andere Ende ist dagegen mit dem nicht dargestellten Gestänge verbunden. Um den Bewegungen der Zahnstange 2 im Gehäuse 8 folgen zu können, ist das Dichtelement 16 ausziehbar ausgebildet.

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Das Lenkgetriebe enthält ferner einen Arbeitskolben 16, der in einem geschlossenen, parallel zum Zahnstangengehäuse 8 angeordneten Zylinder 20 verschieblich ist, so daß im Zylinder 20 Jeweils an den Stirnseiten des Kolbens je eine Kammer 22 und 24 gebildet ist. Eine Kolbenstange 26 ist durch die linke Stirnwand des geschlossenen Zylinders 20 öldicht hindurchgeführt. Ein Ende der Kolbenstange 26 ist an dem Arbeitskolben 1ti befestigt, während das andere Ende über den Zylinder 20 hinausragt und an seinem freien Ende mit einem Gewinde 28 versehen ist.

Die in der Zeichnung links gezeigte Lagerführungshülse 12 ist einstückig mit einem Verbindungsstück 30 versehen, das durch ein Langloch 32 im Zahnstangengehäuse 8 radial nach außen ragt. Das von der Lagerführungshülse 12 abgewandte Ende des Verbindungsstückes 30 bildet eine öse 34 mit zylindrischer Innenmantelfläche, deren lichte Veite größer ist als der Gesamtdurchmesser des Endes 28 der Kolbenstange.

Zum Anschluß des Verbindungsstückes 30 an die Kolbenstange 26 ist eine Anschlagmutter 36 auf das Gewinde 28 aufgeschraubt. Zwei zylindrische Gummibuchsen 38, von denen jede an ihren Enden einen nach außen gerichteten Plansch 40 aufweist, die an einander gegenüberliegenden Seiten des Verbindungsstückes 30 anliegen, sind in der Öse 34 angeordnet. Ein rohrförmiger Abstandshalter 42 aus Stahl ist zwischen die Buchsen 38 eingebracht und ein U-förmiges Dichtelement 44 umschließt die Buchsen-Abstandsstück-Anordnung. Das Dichtelement 44 weist zwei koaxiale Durchbrüche auf, die mit der Bohrung im Abstandshalter 42 fluchten.

Die Abmessungen der beschriebenen Anordnung sind so gewählt, daß die Bohrung im Abstandshalter 42 und die Durchbrüche in dem Dichtelement 44 etwas größer sind als der Durchmesser des Endes der Kolbenstange 28.

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Die Anordnung wird auf das Ende 28 bis zum Anschlag an der Kutter 36 aufgeschraubt, so daß sie zwischen den Muttern 36 und 46 fixierbar ist.

Im Betrieb wird durch die Bewegung des Lenkrades des Fahrzeuges ein Steuerventil 48 betätigt, wodurch Ol in eine der beiden Kammern 22 oder 24- zufließt, so daß sich der Arbeitskolben 18 zum Zwecke der Kraftverstärkung der Bewegung der Zahnstange 2 verschiebt. Die Kolbenbewegung wird über die Kolbenstange 26, die Abstandshalter-Buchsenanordnung, das Verbindungsstück 30 und die linke Lagerführungshülse 12 auf die Zahnstange 2 übertragen.

Eine andere Ausführungsform eines kraftverstärkten Zahnstangen-Lenkgetriebes ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt und aus Gründen der Übersichtlichkeit tragen einander entsprechende Teile hier die gleichen Bezugsζeichen.

Das Servo-Lenkgetriebe nach den Figuren 2 und 3 weist ebenfalls eine Zahnstange 2 auf, die in ein mittig angeordnetes Antriebsrad 4 eingreift, das über ein nicht dargestelltes Anschlußstück mit einer ebenfalls nicht dargestellten Lenksäule verbunden ist. Die Zahnstange 2 ist in einem an beiden Stirnseiten offenen Gehäuse 50 mittels zweier an den Stirnseiten befindlichen Lageranordnungen beidseitig des Antriebsrades 4 beweglich gelagert. Jedes Lager weist eine zylindrische Buchse 10 auf, die auf einer Lagerführungshülse 12 sitzt, welche ebenfalls auf der Zahnstange 2 fest angeordnet ist. Jede Buchse 10 liegt an der zugeordneten Führungshülse 12 in einer Eindrehung und ist durch einen Sicherungsring 13 gehalten.

Auch hier sind die Enden der Zahnstange 2 jeweils über ein Kugelgelenk 14 mit einem nicht näher bezeichneten Gestänge zur Übertragung der Lenkbewegung auf das jeweils entsprechende Rad ver-

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blinden. An jeder Stirnseite des Zahnstangengehäuses 50 ist ein Dichtelement 16 vorgesehen, von dem jeweils ein Ende mit der Stirnseite des Zahnstangengehäuses 50 verbunden ist, während der mittlere Teil mit dem Kugelgelenk 14 verbunden ist. Das andere ist mit dem Gestänge verbunden. Das Dichtelement 16 ist, um den Bewegungen der Zahnstange 2 folgen zu können, ausziehbar.

Das Lenkgetriebe enthält einen ortsfesten Servokolben 52, der in einem geschlossenen, parallel zum Zahnstangengehäuse 50 liegenden Zylinder 5^- verschieblich gelagert ist und den Zylinder 54- in zwei Kammern 22 und 24 unterteilt, die zu beiden Seiten des Kolbens liegen. Eine Kolbenstange 56 durchsetzt den Zylinder 54 und ist durch dessen beide Stirnseiten öldicht hindurchgeführt. Der Kolben 52 befindet sich in der Mitte der Kolbenstange 56, deren Enden jeweils an einem Befestigungsflansch 5ö bzw. 60 angeordnet sind, die, bezogen auf das Zahnstangengehäuse 50, radial nach außen gerichtet sind. Die freien Enden der Kolbenstange 56 weisen je ein Gewinde auf, das durch jeweils zwei Muttern 62 und 64 an Befestigungsflanschen 5ö und 60 fixiert und gehalten ist. Das jeweils zwischen der Stirnseite des Zylinders und dem zugeordneten Befestigungsflansch befindliche Teil der Kolbenstange 56 ist von einem Faltenbalg 61 umschlossen.

Jede Lagerführungshülse 12 ist einstückig mit einem Verbindungsstück 66 versehen, das durch ein Langloch 32 im Zahnstangengehäuse 50 radial nach außen ragt. Jedes Verbindungsstück 66 ist mit dem Zylinder 54 elastisch verbunden.

Hierzu ist, wie Figur 3 zeigt, das von der Lagerführungshülse abgewandte Ende jedes Verbindungsstückes gabelförmig ausgebildet, so daß zwei parallele Seitenwände 68 gebildet sind, in denen nicht näher bezeichnete, koaxial zueinander liegende, kreisförmige, gleiche Bohrungen vorgesehen sind. Vom Zylinder 54 ragen

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zwei Arme 70 im rechten Winkel nach außen. Die Abmessungen jedes Armes sind so gewählt, daß er mit etwas Spiel zwischen den Seitenwandungen 68 des jeweils zugeordneten Verbindungsstückes 66 liegt. Jeder Arm 70 weist eine zylindrische Bohrung auf, deren Durchmesser etwas größer als die der Seitenwandungen 68 ist.

Um den Arm 70 mit dem jeweils zugeordneten Verbindungsstück 66 zu kuppeln, ist der Arm 70 zuerst zwischen den Wandungen 68 herauszunehmen. Zwei zylindrische Gummibuchsen 38 mit je einem radi al nach außen gerichteten Endflansch 40 sind in der Bohrung im Arm 70 angeordnet, wobei sie jeweils an einander gegenüberliegenden Seiten des Armes 70 anliegen. Ein zylindrisches Abstandsstück 42 aus Stahl ist in die Buchsen 38 eingesetzt und ein U-förmiges Ausgleichselement 44 ist über die Buchsen-Abstandsstück-Anordnung gesetzt. Das Ausgleichselement 44 weist zwei ko axiale Bohrungen auf, die mit der Bohrung im Abstandsstück 42 fluchten. Der Arm 70 mit seinen montierten Kupplungsteilen liegt zwischen den Seitenwandungen 68, wobei die Bohrung des Abstandsstückes 42 fluchtrecht zu den Bohrungen durch die Wandungen 68 liegt. Ein Bolzen 72 mit je einem Gewinde an seinen freien Enden ist durch die fluchtende Bohrung hindurchgesteckt und ist durch aufgeschraubte nuttern 74 und 76 festgezogen, so daß die hydraulische Anordnung sicher zwischen den Armen 66 gehalten ist.

Die Abmessungen der beschriebenen Anordnung sind so gewählt, daß das Auegleichselement 44 spielfrei zwischen den Seitenwandungen 68 und den Buchsenf1ansehen 40 anliegt; außerdem sind die Bohrung im Abstandsstück 42 und die Löcher im Ausgleichselement 44 etwas größer als der Durchmesser des Bolxens 72.

Zwei Druckleitungen 78 und 80 befinden sich in den Bereichen 82 und 84 der Kolbenstange 56. Jede Druckleitung reicht etwa vom

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zugeordneten freien Ende der Kolbenstange bis unmittelbar vor den Kolben 52, wo sie über Je eine Öffnung mit den zugeordneten Kammern 22 und 24 in Verbindung stehen.

Im Betrieb wird durch die Bewegung des Lenkrades des Fahrzeuges ein nicht dargestelltes Steuerventil betätigt, so daß Druckflüssigkeit durch die Jeweils ausgewählte Druckleitung zu einer der Kammern 22 oder 24 strömt, so daß der Zylinder 5^· zum Zwecke der Kraftverstärkung der Bewegung der Zahnstange 2 bewegt wird. Diese Bewegung wird durch die Arme 70 über die Abstandsstück-Buchsen-Anordnungen auf die Verbindungsstücke 66 und über die Lagerführungshülse 12 auf die Zahnstange 2 übertragen.

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Leerseite

Claims

HEINZ H. PUSCHMANN · PATENTANWALT

D 8000 MÜNCHEN 22 . TMOMAS-VVIMMtR-RiNGM

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2730139

CAM GEABS LIMITED München, 01.07.1977

45, Wilbury Way, P 482/77

Hitchin, Pu/rei Hertfordshire, England

Patentansprüche

Kraftverstärktes Zahnstangen-Lenkgetriebe, gekennzeichnet durch eine in einem Gehäuse (8, 50) verschieblich gelagerte Zahnstange (2), durch eine Hydraulik-Einrichtung, deren Kolben (18, 52) und Zylinder (20, 54) zwecks Kraftverstärkung der Zahnstangenbewegung relativ zueinander beweglich und der Zylinder getrennt vom Gehäuse der Zahnstange angeordnet sind, und durch die hydraulische Einrichtung und die Zahnstange elastisch miteinander verbindende Kupplungselemente (38 bis 44).

Zahnstangen-Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Kupplungselement elastische Zwischenstücke (38, 40) aufweist, die zwischen den die hydraulische Einrichtung (18, 20, 52, 54) mit der Zahnstange verbindenden Teilen (10, 30, 66, 70) angeordnet sind.

Zahnstangen-Lenkgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die verbindenden Teile aus einer auf einem Zapfen (28) angeordneten öse (34) bestehen.

Zahnstangen-Lenkgetriebe nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet , daß das die Zahnstange (2) mit dem Zylinder (20, 54) der Hydraulik-Einrichtung verbindende

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ORlQINAL INSPECTED

Element aus einer nachgiebigen Buchse (3ö) besteht, die auf dem Zapfen (2ö, 72) zwischen einander gegenüberliegenden Flächen (68) eines Verbindungsstückes (66) oder der öse (34) angeordnet ist.

5. Zahnstangen-Lenkgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Buchse (3ö) zweiteilig ausgebildet ist, wobei jeder Teil einen radial nach außen gerichteten Flansch (40) zur Aufnahme der zugeordneten Stirnflächen der öse (34, 70) aufweist.

6. Zahnstangen-Lenkgetriebe nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Buchse (3ö) aus Gummi besteht.

7· Zahnstangen-Lenkgetriebe nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß ein zylindrisches Abstandsstück (42) zwischen den Buchsenteilen (3ö, 40) und dem Zapfen (2b, 72) angeordnet ist.

8. Zahnstangen-Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 7« dadurch gekennzeichnet , daß ein U-förmiges Zwischenstück (44) auf dem Zapfen (28, 72) zur Aufnahme der Buchsen-Abstandsstück-Anordnung (38, 40, 42) vorgesehen ist.

9. Zahnstangen-Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis ö, dadurch gekennzeichnet , daß der Zapfen (28, 72) Teil einer den Kolben (18, 52) tragenden Kolbenstange (26, ö4) ist.

10. Zahnstangen-Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die öse auf einem an der Zahnetauige (2) angeordneten, nach außen gerichteten Verbindungestück (66) angeordnet ist.

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11. Zahnstangenlenkgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (18) der Hydraulik-Einrichtung mit der Zahnstange (2) nachgiebig verbunden ist.

12. Zahnstangen-Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Zylinder (54) der Hydraulik-Einrichtung mit der Zahnstange (2) nachgiebig verbunden ist.

13· Zahnstangen-Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das die Lenkbewegung übertragende Ritzel (4) mittig mit der Zahnstange (2) in Eingriff steht.

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