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Dokumentenidentifikation DE3941298A1 21.06.1990
Titel Lenkgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Anmelder Zahnradfabrik Friedrichshafen AG, 7990 Friedrichshafen, DE
Erfinder Elser, Dieter, 7087 Essingen, DE;
Schurr, Rudolf, 7080 Aalen, DE
DE-Anmeldedatum 14.12.1989
DE-Aktenzeichen 3941298
Offenlegungstag 21.06.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.06.1990
IPC-Hauptklasse B62D 3/08
Zusammenfassung Ein Lenkgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, weist eine ein Zahnsegment tragende Lenkwelle (10) und eine in das Zahnsegment mit einem Zahnstangenprofil (7) eingreifende, durch eine Lenkspindel axial verschiebbare Lenkmutter (4) auf. Zum Ausschalten des zwischen dem Zahnsegment und dem Zahnstangenprofil (7) auftretenden Verzahnungsspiels ist ein Federdruckelement (14) vorgesehen, daß außerhalb der zur Verzahnungsebene des Zahnstangenprofils (7) senkrechten, die Achse der Lenkspindel enthaltenden Ebene angeordnet ist, und das in der Geradeausfahrtstellung des Lenkgetriebes eine Verdrehkraft auf die Lenkmutter (4) ausübt. Das Federdruckelement (14) besteht aus zwei konzentrisch zueinander auf der Lenkwelle (10) angeordneten Federringen (15, 16). Die beiden Federringe (15, 16) sind miteinander durch einen Verbindungssteg (17) verbunden. Der äußere Federring (15) trägt einen radial nach außen gerichteten Fortsatz (18), der die Form des mittleren Zahnes des Zahnsegmentes aufweist und sich in Geradeausfahrtstellung des Lenkgetriebes an dem Zahnstangenprofil (7) abstützt. Der innere Federring (16) stützt sich an seiner dem Zahnstangenprofil (7) zugewandten Seite an der Lenkwelle (10) ab.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solches Lenkgetriebe besitzt eine ein Zahnsegment tragende Lenkwelle und eine in das Zahnsegment mit einem Zahnstangenprofil eingreifende, durch eine Lenkspindel axial verschiebbare Lenkmutter. Zum Ausschalten des zwischen dem Zahnsegment und dem Zahnstangenprofil nach längerem Betrieb des Lenkgetriebes auftretenden Verzahnungsspiels ist ein Federdruckelement vorgesehen. Dieses ist außerhalb der zur Verzahnungsebene des Zahnstangenprofils senkrechten, die Lenkspindelachse enthaltenden Ebene angeordnet und übt in der Geradeausfahrtstellung des Lenkgetriebes eine Verdrehkraft auf die Lenkmutter aus.

Ein derartiges Lenkgetriebe ist bekannt aus der DE-PS 27 35 958. Bei diesem bekannten Lenkgetriebe besteht das Federdruckelement aus mehreren Einzelteilen, nämlich einem Druckstift, einer Feder und einer Mutter. Mit der bekannten Anordnung ist zwar ein guter selbsttätiger Zahnspielausgleich möglich. Da das Federdruckelement jedoch aus mehreren Einzelteilen besteht, ist der Aufwand für die Herstellung und Montage relativ hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem bekannten Lenkgetriebe die Einrichtung zum selbsttätigen Zahnspielausgleich in der Form eines Federdruckelementes äußerst raumsparend, montagefreundlich und kostensparend auszubilden und unterzubringen.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Lenkgetriebe gelöst. Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Die Lösung der Aufgabe besteht vor allem darin, daß das Federdruckelement einteilig ausgebildet ist und zwischen der Lenkwelle und dem Zahnstangenprofil angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Federdruckelement aus zwei konzentrisch zueinander auf der Lenkwelle angeordneten Federringen besteht, die miteinander verbunden sind, daß der äußere Federring sich in Geradeausfahrtstellung mit einem radial nach außen gerichteten Fortsatz an dem Zahnstangenprofil mit Vorspannung abstützt, und daß der innere Federring sich an seiner dem Zahnstangenprofil zugewandten Seite an der Lenkwelle abstützt. Da das Federdruckelement einteilig ausgebildet ist, kann es einfach als Stanz-, Brennschneid-, Laserstrahlschneid- oder Feingußteil hergestellt werden. Das Federdruckelement kann sehr einfach am Ende des Zahnsegmentes der Lenkwelle anstelle einer Anlaufscheibe auf die Lenkwelle aufgeschoben werden.

Wird der Fortsatz des äußeren Federringes an die Verzahnung des Zahnsegmentes angepaßt, und weist der Fortsatz insbesondere die Form des mittleren Zahnes des Zahnsegmentes auf, so wird zusammen mit dem Zahnstangenprofil der Lenkmutter ein "abwälzender Druckpunkt" erreicht. Dadurch bleiben die Rücklaufeigenschaften des Lenkgetriebes erhalten, und in der Mittellage entstehen trotz der Federkraft nur sehr geringe zusätzliche Reibungskräfte.

Um eine gute Dauerfestigkeit des Federdruckelementes zu erreichen, werden die beiden Federringe mit einem spannungsoptimierten Querschnittsverlauf ausgebildet. Dies bedeutet, daß in den höher beanspruchten Zonen die Federringe entsprechend breiter ausgebildet sind.

Da nur in einem begrenzten Bereich beiderseits der Geradeausfahrtstellung, in dem der größte Verschleiß an der Verzahnung auftritt, ein selbsttätiger Zahnspielausgleich erforderlich ist, wird das Federdruckelement nur für diesen Bereich ausgelegt. Dies bedeutet, daß wenigstens der äußere der beiden Federringe auf der Lenkwelle verdrehfest gehalten sein muß.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Beispieles näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Lenkgetriebe,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Lenkgetriebe der Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Draufsicht auf das Federdruckelement.

Ein herkömmliches Lenkgetriebe enthält in einem Lenkgetriebegehäuse 1 einen Servozylinder 2, in dem ein Servokolben 3 axial verschiebbar angeordnet ist. Der Servokolben 3 enthält eine Lenkmutter 4, die über eine Kugelumlaufeinrichtung 5 in trieblicher Verbindung mit einer Lenkspindel 6 steht. Die Lenkspindel 6 ist in dem Lenkgetriebegehäuse 1 drehbar aber axial unverschiebbar gelagert. Der Servokolben 3 bzw. die Lenkmutter 4 ist über ein Zahnstangenprofil 7 trieblich mit einem Zahnsegment 8 einer Lenkwelle 10 verbunden. Die Anwendung der Erfindung ist nicht beschränkt auf Lenkgetriebe mit Hilfskraftunterstützung. Eine Anwendung ist vielmehr möglich bei allen Lenkgetrieben, die ein Zahnsegment und ein dazugehöriges Zahnstangenprofil besitzen.

Die Lenkwelle 10 ist in dem Lenkgetriebegehäuse 1 über Lager 11 und 12 drehbar gelagert. Die Abstützung in axialer Richtung erfolgt nach einer Seite über eine Anlaufscheibe 13. Die Anlaufscheibe zur Abstützung der Lenkwelle 10 in der anderen Richtung ist ersetzt durch ein Federdruckelement 14. Das Federdruckelement 14 liegt an einer Stirnfläche des Zahnsegmentes 8 an und befindet sich damit außerhalb der zur Verzahnungsebene des Zahnstangenprofils 7 senkrechten, die Achse der Lenkspindel 6 enthaltenden Ebene E.

Das Federdruckelement 14 besteht aus zwei konzentrisch zueinander auf der Lenkwelle 10 angeordneten Federringen 15 und 16. Die beiden Federringe 15 und 16 sind an ihrer Seite, die von dem Zahnstangenprofil 7 abgewandt ist, durch einen Verbindungssteg 17 miteinander verbunden. Der äußere Federring 15 weist einen Fortsatz 18 auf, der radial nach außen gerichtet ist, in seiner Form an den mittleren Zahn des Zahnsegmentes 8 angepaßt ist und der sich in Geradeausfahrtstellung des Lenkgetriebes an dem Zahnstangenprofil 7 mit Vorspannung abstützt. Der innere Federring 10 stützt sich an seiner dem Zahnstangenprofil 7 zugewandten Seite über einen radial nach innen gerichteten Nocken 20 an der Lenkwelle 10 ab.

Die beiden Federringe 15 und 16 besitzen einen spannungsoptimierten Querschnittsverlauf. Dieser günstige Querschnittsverlauf besteht darin, daß die Federringe 15 und 16 in ihren Bereichen mit höchster Biegebeanspruchung in radialer Richtung breiter ausgeführt sind als in den übrigen Bereichen.

Der bei längerem Betrieb des Lenkgetriebes auftretende Verschleiß an dem Zahnstangenprofil 7 und an dem Zahnsegment 8 ist am größten im Mittelbereich, d. h. im Geradesausfahrtbereich des Lenkgetriebes. Deshalb kann der selbsttätige Zahnspielausgleich auf diesen Mittelbereich begrenzt sein. Um den zahnförmigen Fortsatz 18 in seiner genauen Lage zu halten, muß das Federdruckelement 14 auf der Lenkwelle 10 gegen Verdrehen gesichert werden. Hierfür ist in dem mittleren Zahn des Zahnsegmentes 8 stirnseitig ein Stift 21 eingesetzt, der in eine Nut 22 des äußeren Zahnringes 15 eingreift. Um den Federweg des äußeren Federringes 15 zu erlauben, ist die Nut 22 länglich ausgebildet.

Durch das Federdruckelement 14 wird auf das Zahnstangenprofil 7 der Lenkmutter 4 eine Verdrehkraft in Richtung des Pfeiles 23 ausgeübt. Dadurch wird bei einem auftretenden Verschleiß der Verzahnung des Zahnstangenprofiles 7 und/oder des Zahnsegmentes 8 die Lenkmutter 4 gekippt, so daß die Verzahnung selbsttätig spielfrei eingestellt wird.

Bezugszeichen

1 Lenkgetriebegehäuse

2 Servozylinder

3 Servokolben

4 Lenkmutter

5 Kugelumlaufeinrichtung

6 Lenkspindel

7 Zahnstangenprofil

8 Zahnsegment

9 -

10 Lenkwelle

11 Lager

12 Lager

13 Anlaufscheibe

14 Federdruckelement

15 Federring

16 Federring

17 Verbindungssteg

18 Fortsatz

19 -

20 Nocken

21 Stift

22 Nut

23 Pfeil


Anspruch[de]
  1. 1. Lenkgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer ein Zahnsegment (8) tragenden Lenkwelle (10) und einer in das Zahnsegment (8) mit einem Zahnstangenprofil (7) eingreifenden, durch eine Lenkspindel (6) axial verschiebbaren Lenkmutter (4), wobei zum Ausschalten des zwischen dem Zahnsegment (8) und dem Zahnstangenprofil (7) auftretenden Verzahnungsspiels ein Federdruckelement (14) vorgesehen ist, das außerhalb der zur Verzahnungsebene des Zahnstangenprofils (7) senkrechten, die Achse der Lenkspindel (6) enthaltenden Ebene (E) angeordnet ist und das in der Geradeausfahrtstellung des Lenkgetriebes eine Verdrehkraft auf die Lenkmutter (4) ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß das Federdruckelement (14) einteilig ausgebildet ist und zwischen der Lenkwelle (10) und dem Zahnstangenprofil (7) angeordnet ist.
  2. 2. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    1. - daß das Federdruckelement (14) aus zwei konzentrisch zueinander auf der Lenkwelle (10) angeordneten Federringen (15, 16) besteht,
    2. - daß die beiden Federringe (15, 16) miteinander verbunden sind,
    3. - daß der äußere Federring (15) sich in Geradeausfahrtstellung mit einem radial nach außen gerichteten Fortsatz (18) an dem Zahnstangenprofil (7) mit Vorspannung abstützt, und
    4. - daß der innere Federring (16) sich an seiner dem Zahnstangenprofil (7) zugewandten Seite an der Lenkwelle (10) abstützt.
  3. 3. Lenkgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Federringe (15, 16) an ihrer von dem Zahnstangenprofil (7) abgewandten Seite miteinander durch einen Verbindungssteg (17) verbunden sind.
  4. 4. Lenkgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (18) des äußeren Federringes (15) eine an die Verzahnung des Zahnsegmentes (8) angepaßte Form aufweist.
  5. 5. Lenkgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (18) die Form des mittleren Zahnes des Zahnsegmentes (8) aufweist.
  6. 6. Lenkgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Federring (16) einen radial nach innen gerichteten Nocken (20) für die Abstützung an der Lenkwelle (10) aufweist.
  7. 7. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Federringe (15, 16) einen spannungsoptimierten Querschnittsverlauf aufweisen.
  8. 8. Lenkgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federdruckelement (14) auf der Lenkwelle (10) verdrehfest gehalten ist.
  9. 9. Lenkgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Federdruckelement (14) durch einen in dem Zahnsegment (8) befestigten Stift (21) über eine in dem äußeren Federring (15) angeordnete Nut (22) gegen Verdrehung gesichert ist.






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