Zahnstangenienkung

Die Erfindung betrifft eine Zahnstangenlenkung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zahnstangenlenkungen sind hinlänglich und beispielsweise aus „Fahrwerktechnik: Lenkung", J. Reimpeil, Vogel-Buchverlag, 1984, S. 70 - 90 bekannt.

Die Zahnstangenlenkung ist im wesentlichen aus einem zylinderförmigen Lenkgetrie- begehäuse gebiidet, in dem eine Zahnstange axiai verschieblich angeordnet ist. Ein als Ritzel ausgebiidetes Ende einer Lenksäule ist mittig oder seitiich, etwa quer zur Längsachse des Lenkggetriebegehäuses in einer Bohrung in das Lenkgetriebege- häuse eingesetzt und über eine Ritzeliagerung gelagert. Das Ritzeä kämmt mit einer

Verzahnung der Zahnstange. Die Zahnstange oder das Ritze! werden mit einem in einer Axialführung des Lenkggetriebegehäuses eingesetzten Druckstück in Aniage aneinander gehalten. An den axialen Enden der Zahnstange sind Spurstangen und Radlenkhebe! gelenkig mit der Zahnstange verbunden und werden bei einer Drehung des Ritzeis mit der Zahnstange verschoben.

Bei den bekannten Zahnstangenienkungen ist in der axialen Mitte der Verzahnung der Zahnstange der höchste Punkt der WäSzgeraden oder der Profiibezugslinie oder der Kopflinie, wobei der übernöhungsveriauf zu den axiaien Enden der Verzahnung hin gleich bleibt oder abfäilt um ein Klemmen der Verzahnung in ihrem Außenbereich durch eingeleitete Lenk- oder Radreaktionskräfte zu vermeiden. Dies hat jedoch zur Folge, dass das Radialspiei an dem Druckstück und damit das Radiaispiei der Zahnstange in dem Lenkgetriebegehäuse vergrößert ist, im Vergieich zu einer Mittenposition der Zahnstange in dem Lenkgetriebegehäuse. Es kann ais Folge davon zu einem Klappergeräusch bei der Zahnstangenienkung beim überfahren einer Nagelreihe kommen weil das Flankenspiei der Verzahnung zwischen dem Ritzel und der Zahnstange zu groß wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zahnstangenlenkung der gattuπgs- gemäßen Art so weiterzubilden, dass störende Betriebsgeräusche der Zahnstangenienkung vermieden sind.

Die Aufgabe wird mit einer Zahnstangenlenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch dass die Zahnstange und ihre Verzahnung so gefertigt sind, dass die Wälz- gerade, und/oder die Profi ibezugsl in ie und/oder die Kopflinie der Verzahnung der

Zahnstange von ihrer Mitte zu ihren axialen Enden eine überhöhung aufweist ist eine konstruktive Maßnahme getroffen das Fiankenspiel in den Außenbereichen der Verzahnung zu minimieren um ein störendes Betriebsgeräusch zu vermeiden. Die Profi ibezugsiinie ist die Teiägerade des Bezugsprofiis der Zahnstangenverzahπung. Es kommt im Auδenbereich der Verzahnung zu den axialen Enden hin zu einer

Minimierung des Flankenspiels in der Verzahnung bis hin zu einem Betrieb der Verzahnung unter Pressung, die alierdings durch die Rückstellkräfte der gelenkten Räder oder durch eine etwaige aktive Rückstellung durch einen Aktuator problemlos überwunden werden kann und keinen Einfluss auf das Lenkverhaiten des Kraft- fahrzeugs hat.

Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bevorzugt ist die überhöhung, d.h. ein Anstieg der Profilbezugslinie oder der Kopflinie über die Nulllinie in den positiven Bereich, so gewählt, dass die Zahnstange an ihren

Eπdanschlägen mit minimiertem radialen Spiel geführt ist, aber ein Klemmen bzw. Blockieren verhindert ist.

Die Nulliinie definiert die Lage der Profiibezugslinie oder falls als Bezugsgröße die Kopfiinie des Verzahnungsprofils der Zahnstange gewähit ist, die Lage der Kopflinie in der Mitte der Verzahnung. Die überhöhung ist bevorzugt linear von der Mitte der Verzahnung steigend zu den axialen Enden der Verzahnung der Zahnstange. Die überhöhung beträgt in einem bevorzugten Ausführungsbeispϊe! der Zahnstangenlenkung etwa 0,03 mm und verläuft zu beiden Seiten der Verzahnungsmitte zunächst mit Nuil um ab einem vorgegebenen Abstand von der Mitte anzusteigen.

Die erfϊndungsgemäße konstruktive Ausgestaltung der Zahnstange eignet sich für Zahnstangen mit Dachprofi! oder kreisförmigem Profil.

Die Zahnstaπgenlenkuπg Säsεt sich als elektrische, eSektrohyd raulische oder hydraulische Hilfskraftlenkung auslegen und in Personenkraftwagen oder Nutzkraftwagen einsetzen.

Bezugszeichen üste

- 1 ZahnstaπgeπSenkung

- 2 Lenkgetriebegehäuse

- 3 Ritzel

- 4 Zahnstange

- 5 Verzahnung

- 6 Profilbezugslinie

- 7 Kopflinie

- 8 Mitte, v. 5

- 9,9' Ende, v. 5

- 10 NuSiHnIe

- 11 Dachprofi i

- 12 Profil, kreisförmig

- 13 Längsachse, v. 2

- 14 Druckstück

- 15 Anpressvorrichtung

- 16 Bohrung

- 17 Druckfeder

- 18 Gleitfläche, halbkreisförmig

- 19 Gleitfläche, dachförmig

- 20 Druckstückboden

- 21 Deckel

- 22 Profil bezugsii nie, Stand der Technik

- h überhöhung

- a Abstand

Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Zahnstangenlenkung,

Fig. 2 zeigt einen überhöhungsverlauf einer erfindungsgemäßen Zahnstange in einer Zahnstangertienkung vergiicheπ mit einem überhöhungsveriauf einer Zahnstange nach dem Stand der Technik,

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Zahnstange mit Dachprofil,

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine Zahnstange mit kreisförmigem Profil.

In Fig. 1 ist in einem teilweisen schematischen Längsschnitt eine Zahnstangenienkung 1 für einen Personenkraftwagen gezeigt. Wesentliche Teile der Zahnstangen- lenkung 1 sind ein Lenkgetriebegehäuse 2 das ein Ritze! 3 etwa quer zu seiner

Längsachse 13 aufnimmt. Das Ritzel 3 ist mit einer Verzahnung 5 (Planverzahnung} einer axiai verschieöSich in dem Lenkgetriebegehäuse 2 gelagerten Zahnstange 4 im Eingriff. Das Ritzei 3 ist unverschieblich in ein oder mehreren Lagern in dem Lenkgetriebegehäuse 2 gehalten.

Ein Druckstück 14 einer Anpressvorrichtung 15 ist entlang einer quer zu der Längsachse 13 des Lenkgetriebegehäuses 2 angeordneten zylinderförmigen Bohrung 16 in dem Lenkgetriebegehäuse 2 axial verschieblich geführt. Das Druckstück 14 presst unter Beaufschiagung einer Druckfeder 17 mit einer im Querschnitt halbkreisförmigen Gleitfiäche 18 (vgi. Fig. 4) oder einer im Querschnitt dach- oder prismenförmigen

Gleitfiäche 19 (vgi. Fig. 3) auf die Zahnstange 4 und hält deren Verzahnung 5 in Eingriff mit der Verzahnung des Ritzeis 3. Die Druckfeder 17 stützt sich zwischen einem Druckstückboden 20 und einem, die Bohrung 16 nach außen abschließenden Decke! 21 ab.

Die Verzahnung 5, die als Evoiventen-Pianverzahnung ausgebildet sein kann, weist, wie Fig. 2 in einer vergrößerten schematischeπ Darstellung der interessierenden geometrischen Verzahnungseigenschaften der Verzahnung 5 zeigt, eine in der Art einer Nuiliinie 10 veriaufenden, geraden theoretischen Profi Sbezugsl in ie 6 auf. Die geome- frischen Verhältnisse können auch von einer theoretischen Kopflinie 7 der Verzahnung 5 als Nuiilinie 10 oder einer FußNnie der Verzahnung 5 ausgehen. Die tat-

sächliche, erfindungsgemäße Profilbezugslinie 6 und/oder Kopflinie 7 der Verzahnung 5 ist allerdings in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 bis 4 mit einer überhöhung h versehen, d.h. die Profiibezugsiinie 6 und/oder die Kopflinie 7 der Verzahnung steigen zu beiden Enden 9, 9' der Verzahnung 5 von der Mitte 8 an. Im Stand der Technik, wie ihn die Profiibezugsiinie 22 zeigt, fälit die Profiibezugsiinie

22 zu den axialen Enden 9, 9' ab.

Wie Fig. 2 zeigt erfolgt der Anstieg der Profiibezugsiinie 6 oder Kopfiinie 7 linear ab einem Abstand a zu beiden Seiten der Mitte 8. Der Abstand a kann einen Rollwinkei des Ritzeis 3 von 90° entsprechen.

Die maximale überhöhung h beträgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiei etwa 0,03 mm.

Die Figuren 3 und 4 zeigen geeignete Querschnittsformen von Zahnstangen, in

Fig. 3 ist ein Dachprofil 11 eines Zahnstangenquerschnitts gezeigt, in Fig. 4 ein kreisförmiges Profil 12 eines Zahnstangenquerschnitts. Für gleiche Bauteiie gelten dieselben Bezugszeichen wie in den Figuren 1 und 2.