DE3724948A1 - Zahnstangengetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnstangengetriebe, insbesondere ein Zahnstangen-Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Insbesondere bei Zahnstangen-Lenkgetrieben in Kraftfahrzeugen bewir­ ken die an der Zahnstange außermittig angelenkten Spurstangen Dreh­ momente auf die Zahnstange, die Geräusche und Schwergängigkeiten im Lenkgetriebe verursachen können.

Um diese störenden Drehmomente zu eliminieren, ist es beispielsweise aus der DE-PS 31 18 254 bekannt, im Anschlußbereich der Spurstangen an der Zahnstange Gleitsteine zu befestigen, die in einem Gehäuseschlitz des Lenkgetriebes geführt sind. Durch diese Gleitsteine ergeben sich aber unvermeidlich zu­ sätzliche Reibungskräfte, die sich zu den üblicherweise aufzubrin­ genden Lenkkräften addieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei dem gattungsgemäßen Zahnstangenge­ triebe mit einfachen Mitteln und ohne zusätzliche Reibungskräfte zu erzeugen störende Drehmomente von der Zahnstange fernzuhalten und die Lenkkinematik günstig zu beeinflussen.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentan­ spruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß sind die Abtriebsstangen bzw. Spurstangen um die Zahnstangen-Mittelachse schwenkbar an der Zahn­ stange angelenkt, so daß trotz ihres gegebenenfalls außermittigen Angriffes die tatsächliche Momentenabstützung durch die Zahnstan­ gen-Mittelachse verläuft. Störende Drehmomente sind somit ausge­ schlossen.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind den Patentansprüchen 2 bis 4 entnehmbar. So können die Stangen gemäß An­ spruch 2 an einem gemeinsamen Reiter angelenkt sein, der drehbar an der Zahnstange angeordnet ist. Unter einem Reiter ist ein Zwischen­ teil zu verstehen, welches einerseits an der Zahnstange angeordnet bzw. auf dieser drehbar gelagert, andererseits aber mit den Ab­ triebsstangen verbunden ist. Als Drehlagerung an der Zahnstange kann ein Gleitlager oder ein Wälzlager, vorzugsweise ein kombiniertes Axial- und Radiallager verwendet sein.

Durch die Merkmale der Ansprüche 3 und 4 werden insbesondere lenk­ kinematische Vorteile für Zahnstangen-Lenkgetriebe in Kraftfahrzeu­ gen erzielt. So ergeben sich zwischen wechselseitigem und gleichsei­ tigem Einfedern der Räder des Kraftfahrzeuges und damit verbundenem Schwenken der Spurstangen sowie beim Einschlagen der Räder bei Kur­ venfahrt unterschiedliche Drehpole und wirksame Spurstangenlängen, wodurch das Eigenlenkverhalten und das Kurvenlenkverhalten (nach Ackermann) gezielt beeinflußbar sind. Im einzelnen wird dazu auf die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispieles verwiesen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit wei­ teren Einzelheiten näher beschrieben. Die schematische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 ein Zahnstangen-Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge mit Spurstangen und einem drehbar auf der Zahnstange ge­ lagerten Reiter;

Fig. 2 die Verbindung Zahnstange, Reiter und Spurstange als Einzelheit II der Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Zahnstangen-Lenkgetriebe (10) mit einer verschiebbar in einem Gehäuse (12) gelagerten Zahnstan­ ge (14) und einem Antriebsritzel (16). Das Antriebsritzel (16) ist über eine Lenksäule (18) mit einem nicht dargestellten Lenk­ handrad des Kraftfahrzeuges verbunden. Das Zahnstangen-Lenkgetriebe (10) ist bekannter Bauart und deshalb nicht näher beschrieben.

Auf der Zahnstange (14) ist ein Reiter (20) drehbar gelagert. Der Reiter (20) ist mit zwei Spurstangen (22, 24) gelenkig verbunden. Die Spurstangen (22, 24) wirken mit Lenkhebeln (26, 28) einer nicht näher dargestellten Radaufhängung des Kraftfahrzeuges zum Lenken der Räder (29, 31) zusammen. Der Reiter (20) kann wie gezeigt etwa mit­ tig der Zahnstange (14), er kann aber auch an einem Ende der Zahn­ stange (14) angeordnet sein. Der Reiter kann innerhalb oder außer­ halb des Gehäuses (12) an der Zahnstange (14) gelagert sein.

Der Reiter (20) (vgl. Fig. 2) setzt sich im wesentlichen aus einer Büchse (30), einem rotationssymmetrischen Zapfen (32) und einem Auf­ nahmeteil (34) zusammen. Die Büchse (30) ist über Wälzlager (36, 38) auf der Zahnstange (14) um deren Mittelachse (15) drehbar, aber axial unverschiebbar gelagert. Die Wälzlager sind unmittel­ bar durch auf der Zahnstange (14) und der Büchse (30) anlaufende Kugeln gebildet; es können jedoch auch axial gesicherte Kugella­ ger oder Axial- und Radial-Nadellager oder ein Gleitlager verwen­ det sein.

Der an die Büchse (30) angeformte Zapfen (32) erstreckt sich quer zur Zahnstangen-Mittelachse (15) und trägt über ein Gummilager (40) begrenzt elastisch drehbar, jedoch axial unverschiebbar durch eine Schraubenmutter (42) und Beilagscheibe (44) gehalten, das Aufnahmeteil (34). An dem Aufnahmeteil (34) sind die Spurstangen (22, 24) über Gummilager (46, 48) angelenkt. Dazu sind in Lager­ augen (50, 52) des Aufnahmeteiles (34) ringförmige Gummiblöcke (Silentblocks) eingepreßt, die von metallischen Hülsen (54, 56) durchsetzt sind. Die Hülsen (54, 56) sind durch Schrauben (58) mit den Spurstangen (22, 24) verschraubt. Dies ergibt eine karda­ nische Verbindung mit Gelenkachsen, die quer zur Mittelachse (15) der Zahnstange (14) und quer zur Mittelachse (35) des Zapfens (32) verlaufen.

Im Gehäuse (12) des Zahnstangen-Lenkgetriebes (10) ist ein Schlitz (60) ausgebildet, durch den hindurch sich der Zapfen (32) aus dem Gehäuse (12) heraus erstreckt. Der Schlitz (60) ist in nicht darge­ stellter Weise durch einen Faltenbalg abgedichtet.

Von den Spurstangen (22, 24) ausgehende Störkräfte oder Reaktions­ kräfte aus den Lenkkräften können trotz der außermittigen Anlenkung der Spurstangen (Mittelpunkte 65) kein störendes Drehmoment auf die Zahnstange (14) ausüben. Vielmehr werden die Momente in gedachter Verlängerung der Spurstangenlängsachse in der Zahnstangenmittelachse (15) wirksam. Diese Drehpole (62) definieren auch beim gleichsinni­ gen Einfedern der Räder des Kraftfahrzeuges die wirksamen Spurstan­ genlängen; dabei verdreht sich der Reiter (20) entsprechend dem Win­ kelversatz der Spurstangen (22, 24) um die Zahnstange (14). Beim wechselseitigen Einfedern der Räder (z. B. Rollneigung in Kurven) wird das Aufnahmeteil (34) um den Zapfen (32) entsprechend dem entgegengerichteten Winkelversatz der Spurstangen (22, 24) ver­ dreht, wobei nunmehr der Drehpol (64) der Spurstangen in der Mit­ telachse (35) des Zapfens (32) liegt.

Darüberhinaus bilden die Achsen (Mittelpunkte 65) der Spurstangen­ gelenke die Drehpole der Spurstangen beim Lenken. Es ist klar ersichtlich, daß durch die unterschiedlichen Drehpole (62, 64, 65) der Spurstangen günstige lenkkinematische Eigenschaften im Zusammenwirken Lenkgetriebe, Radaufhängung verwirklichbar sind. Beispielsweise sind bei einer Radaufhängung mit McPherson-Feder­ beinanordnung und relativ hoch liegenden Lenkhebeln (26, 28) lan­ ge Spurstangen von Vorteil, um Eigenlenkbewegungen beim gleich­ sinnigen Durchfedern der Räder zu vermeiden (Drehpole 62!). Beim wechselseitigen Einfedern (Rollneigung in Kurven) kann eine geziel­ te Eigenlenkung erwünscht sein, was durch kürzere, wirksame Spur­ stangenlängen erreichbar ist (Drehpole 64). Noch kürzere Spurstan­ gen können zur Verwirklichung eines definierten Lenkverhaltens nach Ackermann (Radeinschlagswinkeldifferenzen zwischen jeweils kurveninnerem und kurvenäußerem Rad) angezeigt sein (Drehpole 65). Ferner kann ggf. auch der Zapfen (32) gegenüber der Zahnstange (14) höher oder tiefer gelegt werden, was ebenfalls eine Beein­ flussung der Spurstangenlage ermöglicht. Es ist klar ersichtlich, daß diese unterschiedlichen Drehpole durch konstruktive Änderun­ gen in begrenztem Maße verschiebbar sind und somit die Lenkkine­ matik und die Radführung des Kraftfahrzeuges günstig beeinfluß­ bar ist.

Claims (4)

1. Zahnstangengetriebe, insbesondere Zahnstangen-Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit an der Zahnstange außerhalb der Zahnstangen- Mittelachse angelenkten Abtriebs-Stangen (Spurstangen) dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (22, 24) mittel- oder unmittel­ bar um die Zahnstangen-Mittelachse (15) schwenkbar angeordnet sind.

2. Zahnstangengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (22, 24) an einem gemeinsamen Reiter (20) angelenkt sind, welcher Reiter (20) drehbar an der Zahnstange (14) gelagert ist.

3. Zahnstangengetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reiter (20) einen im wesentlichen quer zur Zahnstange (14) ausgerichteten Zapfen (32) aufweist, auf dem ein Aufnahmeteil (34) für die Stangen (22, 24) drehbar gelagert ist.

4. Zahnstangengetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (22, 24) am Aufnahmeteil (34) um im wesentlichen quer zu dessen Drehachse (35) liegende Achsen (65) schwenkbar angelenkt sind.