DE3537946C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vierrad-Lenksystem für Fahrzeuge mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einem bekannten Vierrad-Lenksystem der vorstehend ange­ gebenen Art (DE-OS 32 28 181) weist der Lenkmechanismus eine Zahnstange auf, die sich in Querrichtung des Fahrzeuges er­ streckt und Spurhebel der Vorderräder betätigt. Die Zahn­ stange besitzt zwei Verzahnungen, von denen eine mit einem ersten, mit dem Lenkrad verbundenen Ritzel in Eingriff steht, während die zweite mit einem zweiten Ritzel kämmt, welches am vorderen Ende der Verbindungswelle zu dem Hinterrad- Einschlagmechanismus sitzt. Zur präzisen Einstellung des Eingriffes zwischen dem jeweiligen Ritzel und der zuge­ ordneten Zahnstangenverzahnung ist jeder Verzahnung eine Druckvorrichtung zugeordnet, welche die der Zahnstangen­ verzahnung gegenüberliegende Rückseite der Zahnstange beauf­ schlagt und die Zahnstangenverzahnung unter Ausnutzung einer Querversetzung oder Biegeverformung der Zahnstange in die zugeordnete Ritzelverzahnung drückt.

Bei diesem bekannten Vierrad-Lenksystem kann eine Rückwirkung auf den bereits gewonnenen Einstellzustand an dem einen Zahnstangen/Ritzel-Getriebe durch Zustellung der Druckvor­ richtung des anderen Zahnstangen/Ritzel-Getriebes nur dann vermieden werden, wenn die beiden Ritzel mit ihren Achsen unter einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind. Ist das nicht der Fall, so erfordert die unvermeidliche Rückwirkung bei der Einstellung des zweiten Zahneingriffs auf den Einstellzustand des zuerst einge­ stellten Zahnstangen/Ritzel-Getriebes eine erneute Korrektur des zuerst eingestellten Zahneingriffs, die jedoch wiederum Auswirkungen auf den Einstellzustand des anderen Zahnstangen/Ritzel- Getriebes hat, wodurch der Einstellvorgang mühselig und zeitaufwendig ist. Andererseits beschränkt jedoch eine Anordnung der beiden Ritzel mit ihren Achsen unter 90° die Auslegungsfreiheit des Vierrad-Lenksystems beträchtlich.

Ein weiterer Nachteil des bekannten Vierrad-Lenksystems besteht darin, daß nach der Einstellung des Kämmeingriffes an dem einen Zahnstangen/Ritzel-Getriebe beim Einstellen des Kämmeingriffes des anderen Zahnstangen/Ritzel-Getriebes die Zahnstange aufgrund der durch die Druckeinrichtung aus­ geübten Druckkraft ausgelenkt wird und auf das Lagerelement des elastischen Druckelements an dem erstgenannten Zahn­ stangen/Ritzel-Getriebe eine Seitenkraft ausübt. Diese Seitenkraft drückt das Lagerelement gegen die Innenseite des zugeordneten Getriebegehäuses und kann dadurch das Lagerelement und/oder das Getriebegehäuse verformen.

Es ist weiterhin bereits eine Zahnstangenlenkung bekannt, bei der das Ritzel mit Hilfe von Zapfen auf beiden Seiten der Zahnstange in je einem Lager geführt und gegenüber der Zahnstange einstellbar ist (DE-AS 12 30 684). Diese Anordnung erfordert jedoch einen größeren konstruktiven Aufwand, weshalb bei der Mehrzahl der bekannten Zahn­ stangenlenkungen das Ritzel fest gelagert ist und die Zahnstange von deren Rückseite her gegen das Ritzel angestellt wird, weil es hierzu lediglich der Form­ anpassung des auf die Rückseite der Zahnstange drückenden Druckschuhes der Druckvorrichtung bedarf und der Zustell­ weg durch eine elastische Auslenkung der Zahnstange selbst gegeben ist.

Ausgehend von dem eingangs geschilderten bekannten Vierrad- Lenksystem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dieses so auszugestalten, daß die Einstellung des jeweiligen Kämmeingriffes zwischen Zahnstange und Ritzel der beiden Zahnstangen/Ritzel-Getriebe ohne eine Beeinflussung des anderen Zahnstangen/Ritzel-Getriebes erfolgen kann, auch wenn die Ritzelachsen unter einem von 90° verschiedenen Winkel zueinander angeordnet sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.

Dadurch, daß der an erster Stelle einzustellende Zahneingriff mit einer auf den Zahnstangenrücken wirkenden Druckvorrichtung, hingegen der an zweiter Stelle einzustellende Zahneingriff mit einer auf das Ritzel wirkenden Druckvorrichtung ausge­ stattet ist, erfolgt beim Zustellen des Ritzels des zweiten Zahneingriffes keine Veränderung des Einstellzustandes an dem ersten Zahnstangen/Ritzel-Eingriff, wodurch der Gesamt- Einstellvorgang nur kurze Zeit benötigt.

Mit besonderem Vorteil kommt die Erfindung an einem Vierrad- Lenksystem zum Einsatz, bei dem die Achsen des ersten und des zweiten Ritzels einen von 90° verschiedenen Winkel mit­ einander einschließen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungs­ form eines erfindungsgemäßen Vierrad-Lenksystems;

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Lenkmechanismus für die Vorderräder, der bei dem Vierrad-Lenk­ system gemäß Fig. 1 Anwendung findet;

Fig. 3 den Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 den Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2, und

Fig. 5 eine schematische Darstellung, die die Relativ­ stellungen der elastischen Druckvorrichtungen und der Zahnstangen/Ritzel-Getriebe zeigt.

Gemäß den Fig. 1 und 2 weist das Vierrad-Lenksystem ein Lenkrad 3, eine damit verbundene und drehbare Lenkspindel 4 sowie eine Zahnstange 6 (Fig. 2) auf, die mit der Lenkspindel 4 über ein erstes Zahnstangen/Ritzel-Getriebe 5 gekoppelt ist.

Die Zahnstange 6 ist für eine Verschiebebewegung in Abhängig­ keit von der Drehung der Lenkspindel 4 gelagert und steht über ein Paar Spurhebel 7 mit einem rechten bzw. einem linken Vorderrad 2 R bzw. 2 L in Verbindung.

Die Zahnstange 6 ist in einem Zahnstangengehäuse 8 aufge­ nommen, zu dem eine Kolben-Zylinder-Anordnung 9 parallel verläuft. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist die Kolben- Zylinder-Anordnung 9 einen einstückig mit dem Zahnstangen­ gehäuse 8 ausgebildeten Zylinder 10 sowie einen Kolben 11 auf, der das Zylinderinnere in eine linke Druckkammer 10 a und eine rechte Druckkammer 10 b unterteilt. Eine Kolbenstange 12 ist mit dem linken Endbereich der Zahnstange 6 über ein Anschlußteil 13 verbunden. Die Druckkammern 10 a und 10 b stehen mit einer nicht gezeigten Ölpumpe über ein ebenfalls nicht gezeigtes Steuerventil in Verbindung, das in Abhängig­ keit von der Drehrichtung des Lenkrades 3 betätigt wird.

An der Unterseite des Fahrzeugchassis erstreckt sich eine Welle 14 in Fahrzeuglängsrichtung. Die Welle 14 steht mit der Zahnstange 6 an ihrem vorderen Ende über ein zweites Zahnstangen/Ritzel-Getriebe 15 in Antriebsverbindung, um Lenkausschläge der Zahnstange 6 in eine entsprechende Drehung der Welle 14 umzusetzen die diese auf einen Hinterrad-Einschlagmechanismus 16 überträgt.

Der Hinterrad-Einschlagmechanismus 16 dient zum Einschlagen von rechten und linken Hinterrädern 17 R bzw. 17 L und umfaßt eine Eingangswelle 18, die an das hintere Ende der Welle 14 angeschlossen ist, eine nicht gezeigte Zahn­ stange, die mit der Eingangswelle 18 über ein drittes Zahnstangen/Ritzel-Getriebe 19 verbunden und in Fahrzeug­ querrichtung in Abhängigkeit von einer Drehung der Eingangs­ welle 18 verstellbar ist, sowie ein Paar von Spurhebeln 20, die mit den gegenüberliegenden Enden der Zahnstange in Ver­ bindung stehen und die Hinterräder 17 R und 17 L in Abhängig­ keit von einer Querbewegung der Zahnstange einschlagen. Weiterhin weist der Hinterrad-Einschlagmechanismus 16 in einem Gehäuse 22 einen Lenkhilfezylinder 21 auf, wobei die Zahnstange die Kolbenstange des Lenkhilfezylinders 21 bildet. Der Lenkhilfezylinder 21 für die Hinterräder wird durch ein nicht gezeigtes Steuerventil in gleicher Weise gesteuert, wie das für die Kolben-Zylinder-Anordnung 9 gemäß Fig. 2 erläutert ist.

Wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, weist das erste Zahnstangen/Ritzel-Getriebe 5 eine erste Zahnstangen­ verzahnung 23 auf der Zahnstange 6 in deren Endbereich nahe der Lenkspindel 4 sowie ein erstes Ritzel 24 auf. Das erste Ritzel 24 sitzt am unteren Ende der Lenkspindel 4 und ist mittels eines Lagerpaares 26 und 27 in einem Getriebegehäuse 25 drehbar gelagert. Das Getriebegehäuse 25 ist einstückig mit dem Zahnstangengehäuse 8 ausgebildet.

Wie sich aus den Fig. 2 und 4 ergibt, weist das zweite Zahnstangen/Ritzel-Getriebe 15 eine zweite Zahnstangen­ verzahnung 28 auf der Zahnstange 6 nahe der Mitte ihrer Längserstreckung sowie ein zweites Ritzel 29 auf. Das zweite Ritzel 29 ist mit dem vorderen Ende der Welle 14 verbunden und sowohl dreh­ bar als auch für eine geringfügige Verschiebebewegung in Richtung auf die zweite Zahnstangenverzahnung 28 bzw. davon weg mittels eines Lagerpaares 31, 32 in einem Getriebegehäuse 30 gelagert. Das Getriebegehäuse 30 ist ebenfalls einstückig mit dem Zahnstangengehäuse 8 ausgebildet. Da die Lenkspindel 4 und die Welle 14 zu­ einander nicht parallel verlaufen, liegen auch die beiden Ritzel 24 und 29 unter einem Winkel zueinander. Die erste Zahnstangenverzahnung 23 weist nach vorne und die zweite Zahn­ stangenverzahnung 28 nach unten im Fahrzeug.

Zur Einstellung des Kämmeingriffes zwischen der ersten Zahnstangenverzahnung 23 und dem ersten Ritzel 24 sowie zwischen der zweiten Zahnstangenverzahnung 28 und dem zweiten Ritzel 29 sind jeweils eine erste und eine zweite Druckvorrichtung 33, 34 (vgl. Fig. 3, 4) vorgesehen. Die erste Druckvorrichtung 33 weist ein Tragjoch 35 auf, das in einem rohrförmigen Führungs­ teil 25 a im Getriebe­ gehäuse 25 gleitend verschiebbar aufgenommen ist und eine Ausnehmung 35 a aufweist. Die Ausnehmung 35 a ist an den der ersten Zahnstangenverzahnung 23 gegenüberliegenden Rücken der Zahnstange in ihrer Form angepaßt. Weiterhin umfaßt die elastische Druckvor­ richtung 33 einen Einstellkörper 36, der in ein Gewinde 25 b des Führungsteils 25 a eingeschraubt ist, sowie eine zwischen dem Tragjoch 35 und dem Einstellkörper 36 angeordnete Feder 37.

Die zweite Druckvorrichtung 34 weist ein Tragjoch 38 auf, das gleitend verschiebbar in einem rohrförmigen Führungsteil 30 a in dem Getriebegehäuse 30 aufgenommen ist und das Lager 32 aufnimmt, welches das vordere Ende des zweiten Ritzels 29 abstützt und hält. Weiterhin weist die Vor­ richtung 34 einen Einstellkörper 39 auf, der in ein Gewinde 30 b des Führungsteils 30 a eingeschraubt ist, sowie eine Feder 40, die zwischen dem Tragjoch 38 und dem Einstell­ körper 39 liegt, um das zweite Ritzel 29 in Richtung auf die Zahnstange 6 über das zwischengeschaltete Trag­ joch 38 und das Lager 32 zu schieben.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird die Vorgangsweise beim Einstellen des Kämmeingriffes zwischen der ersten Zahnstangenverzahnung 23 und dem ersten Ritzel 24 des ersten Zahnstangen/Ritzel-Getriebes 5 sowie zwischen der zweiten Zahnstangenverzahnung 28 und dem zweiten Ritzel 29 des zweiten Zahnstangen/Ritzel-Getriebes 15 mittels der elastischen Druckvorrichtungen 33, 34 erläutert. Die gegenseitigen Stellungen der ersten und zweiten Druckvorrichtungen sowie der ersten und zweiten Zahn­ stangen/Ritzel-Getriebe sind nur schematisch angegeben.

Zuerst wird der Kämmeingriff zwischen der ersten Zahn­ stangenverzahnung 23 und dem ersten Ritzel 24 durch Ver­ änderung der auf die Zahnstange 6 durch die Feder 37 aus­ geübten Druckkraft eingestellt, indem der Einstellkörper 36 der ersten Druckvorrichtung 33 verdreht wird. An­ schließend erfolgt die Einstellung des Kämmeingriffes zwischen der zweiten Zahnstangenverzahnung 28 und dem zweiten Ritzel 29 durch Verändern der Druckkraft, die von der Feder 40 auf das zweite Ritzel 29 ausgeübt wird, indem der Einstellkörper 39 der Druckvorrichtung 34 ver­ dreht wird. Da die Druckkraft der zweiten Druckvor­ richtung 34 ausschließlich auf das zweite Ritzel 29 wirkt und keine Rückwirkung auf die Zahnstange 6 hat, kann diese auch nicht ausgelenkt werden. Folglich erfährt im Unter­ schied zu dem eingangs beschriebenen Vierrad-Lenksystem nach dem Stand der Technik das Lagerelement der ersten Druckvorrichtung 33, an der die Einstellung des Kämmeingriffes bereits erledigt ist, keinerlei seitliche Belastung. Dementsprechend besteht auch keine Möglichkeit, daß das Tragjoch 35 gegen die Innenseite des Führungsteiles 25 a des Getriebegehäuses 25 gedrückt wird, so daß eine Deformation des Tragjoches 35 und des Getriebegehäuses 25 vermieden und deren Lebens­ dauer erhöht werden kann. Selbst wenn das erste und zweite Ritzel 24 bzw. 29 unter einem von 90° abweichenden Winkel zueinander ausgerichtet sind, kann der Einstell­ vorgang an dem zweiten Zahnstangen/Ritzel-Getriebe 15 mittels der zweiten Druckvorrichtung 34 den Kämmeingriff zwischen der ersten Zahnstangenverzahnung 23 und dem ersten Ritzel 24, der bereits eingestellt ist, nicht beeinträchtigen. Infolgedessen läßt sich die Einstellung des Kämmeingriffes an beiden Zahnstangen/Ritzel-Getrieben 5 und 15 in kurzer Zeit bewerkstelligen.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel stellt die Zahnstange 6 kein Funktionsteil der Kolben-Zylinder- Anordnung 9 dar, die als Lenkhilfe für die Vorderräder 2 R und 2 L dient, was insoweit ebenfalls einen Unterschied zu bekannten Servo-Lenksystemen ergibt. Vielmehr ist die Zahnstange 6 so angeordnet, daß sie beim Drehen der Vorder­ räder 2 R und 2 L durch Öldruck unterstützt wird, der selektiv an der linken oder rechten Einschlag-Druckölkammer 10 a bzw. 10 b anliegt und über die Kolbenstange 12 auf die Zahnstange 6 übertragen wird. Diese Anordnung ist insofern von Vorteil, als der Kämmeingriff zwischen der ersten Zahnstangenver­ zahnung 23 und dem ersten Ritzel 24 sowie zwischen der zweiten Zahnstangenverzahnung 28 und dem zweiten Ritzel 29 durch den Öldruck in den Druckölkammern 10 a, 10 b nicht beeinflußt werden kann. Der Lenkhilfe-Kraftzylinder 21 des Hinterrad-Einschlagmechanismus 16 kann hingegen von einer Art sein, bei der die Zahnstange selbst einen Funktionsteil davon bildet, da der Hinterrad-Einschlag­ mechanismus 16 nur ein einziges Zahnstangen/Ritzel-Getriebe 19 auf der Zahnstange aufweist. Demzufolge kann der Ein­ fluß des Öldruckes in den Druckölkammern des Lenkhilfe- Kraftzylinders 21 auf den Kämmeingriff zwischen der Zahn­ stange und dem Ritzel des Zahnstangen/Ritzel-Getriebes 19 leicht ausgeschaltet werden, beispielsweise dadurch, daß die Druckölkammern an einer von dem Zahnstangen/Ritzel- Getriebe 19 entfernten Stelle angeordnet werden.

Claims (2)

1. Vierrad-Lenksystem für Fahrzeuge mit einer mit einem Lenkrad verbundenen Lenkspindel, an der ein erstes Ritzel befestigt ist, mit einer quer zum Fahrzeugchassis verschiebbaren und über Spurhebel mit den Vorderrädern verbundenen Zahnstange mit zwei Verzahnungen, von denen die erste mit dem ersten Ritzel und die zweite mit einem zweiten Ritzel an einer Verbindungswelle einer Lenkkraft-Abnahmeeinrichtung kämmt, die die Verschiebung der Zahnstange in eine Drehung um­ setzt, mit einem Hinterrad-Einschlagmechanismus, der in Abhängigkeit von der Drehung der Verbindungswelle die Hinter­ räder einschlägt, und mit je einer elastischen Druckvor­ richtung zur Einstellung des Kämmeingriffes zwischen Ritzel und zugeordneter Zahnstangenverzahnung, die das Ritzel und die Zahnstangenverzahnung gegeneinander drückt, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Druckvorrichtung (33) die Zahnstangenverzahnung (23) von dem Rücken der Zahnstange her in Richtung auf das erste Ritzel (24) und die andere Druckvorrichtung (34) das zweite Ritzel (29) in Richtung auf die Zahnstangenverzahnung (28) drückt und bei der Montage des Lenkgetriebes anschließend an die eine Druckvorrichtung (33) zugestellt wird.

2. Vierrad-Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen des ersten und des zweiten Ritzels (24, 29) einen von 90° verschiedenen Winkel miteinander einschließen.