Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnstangenlenkgetriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Gattungsgemäße Zahnstangenlenkgetriebe weisen eine in einem Getriebegehäuse linear beweglich geführte Zahnstange und ein drehbar gelagertes Lenkritzel auf, das mit der Zahnstange in Eingriff steht. Das von einem Fahrer auf ein Lenkrad ausgeübte Lenkdrehmoment wird über eine Lenkwelle auf eine Eingangswelle eines Lenkgetriebes übertragen . Die Eingangswelle des Lenkgetriebes umfasst ein Ritzel, das mit der Zahnstange kämmt. Eine Drehung der Eingangswelle und des Ritzels wird über den Zahneingriff mit der Zahnstange in eine Linearbewegung der Zahnstange umgewandelt. An der Zahnstange sind Spurstangen angelenkt, mit deren Hilfe die gelenkten Räder um einen Einschlagwinkel verstellt werden. Die Drehung des Lenkrades wird so in eine

Lenkbewegung der gelenkten Räder umgesetzt.

Für ein gutes Fahrgefühl ist es wichtig, dass die Lenkbewegung des Fahrers möglichst spielfrei und mit geringer Reibung in eine Lenkbewegung des Fahrzeugs umgesetzt wird.

Um die Spiele im Kontakt zwischen Ritzel und Zahnstange zu vermindern, was im Sinne der Erfindung als spielarmer Eingriff zu verstehen ist, wird die Zahnstange üblicherweise von einem federbelasteten Druckstück gegen das Ritzel gedrückt. Die Zahnstange muss zu diesem Zweck in Druckstückrichtung beweglich gelagert sein . Das erfordert zwingend eine fliegende Lagerung der Zahnstange in dem Lenkgehäuse. Die Lage der Zahnstange entspricht damit nicht immer der für einen reibungsarmen Betrieb erforderlichen Nulllage. Es besteht somit im Betrieb eine Verkippung der Zahnstange zu dem Ritzel und dem Druckstück, was in einer Zunahme der Reibkraft und einer Verschlechterung des Fahrgefühls resultiert. Da die maximal zulässige Reibung eine wesentliche Anforderung im Lastenheft eines Lenkgetriebes darstellt, kann die Vorspannung zudem nicht beliebig groß gewählt werden . Es können daher Betriebsfälle auftreten, bei denen es selbst bei maximaler Vorspannung zu akustischen Problemen wie Klappern kommt.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2011 018 568 AI offenbart ein Ritzel, das in zwei zueinander drehbar gelagerte Ritzelteile, besonders Halbritzelteile aufgeteilt ist, die in den Zahnlücken der Zahnstange mittels einer Federkraft jeweils mit gegenüberliegenden Zahnflanken der Verzahnung der Zahnstange vorspannbar sind . Dadurch wird das Verzahnungsspiel des Lenkritzel- Zahnstangen-Eingriffs unmittelbar am Entstehungsort, nämlich zwischen den Zahnflanken selbst, beseitigt. Ein Druckstück ist dabei nicht vorgesehen . Die mit dem zweiteiligen Ritzel einhergehende hohe Komplexität der Ritzelwelle und ein größerer Bauraumbedarf wirken sich jedoch negativ auf die Konstruktion des Zahnstangenlenkgetriebes und dessen Herstellungskosten aus.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Zahnstangenlenkgetriebe anzugeben, das einen möglichst spielfreien Eingriff zwischen Ritzelwelle und Zahnstange aufweist und das Fahrgefühl durch geringe Reibung verbessert, wobei ein Verkippen des Druckstücks vermieden werden soll.

Diese Aufgabe wird von einem Zahnstangenlenkgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Danach ist Zahnstangenlenkgetriebe für ein Kraftfahrzeug vorgesehen mit einem mit einer Lenkwelle verbundenen Lenkritzel, welches mit einer in einem Gehäuse entlang einer Längsachse verschieblich gelagerten Zahnstange in Eingriff steht und in dem Gehäuse mittels einer

Lenkritzellagerung gelagert ist, wobei die Lenkritzellagerung am lenkwellenfernen Ende des Lenkritzels ein Wälzlager aufweist, und mit einem Druckstück, welches die Zahnstange in spielarmem Eingriff mit dem Lenkritzel hält, wobei das Wälzlager von einem elastischen Element zumindest teilweise umfangseitig umgeben ist und das elastische Element im Zusammenspiel mit einem im Gehäuse abgestützten Stellring ein Verschwenken des Lenkritzels relativ zur Zahnstange ermöglicht.

Durch das gezielte Verschwenken kann das Lenkritzel so zur Zahnstange eingestellt oder zugestellt werden, dass die Vorder- und Rückseite eines Ritzelzahns zumindest teilweise in Eingriff bzw. Anlage mit den Zahnflanken der Verzahnung der Zahnstange kommen und einen möglichst spielfreien Eingriff zwischen Ritzelwelle und Zahnstange bilden, wodurch das Fahrgefühl deutlich verbessert wird.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Wälzlager und dem elastischen Element eine Anlagehülse zur Abstützung des elastischen Elements an dem Außenring des Wälzlagers angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Wälzlager ein Nadellager.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen der Stellring und das elastische Element Bohrungen auf, die im Zusammenspiel mit wenigstens einem Verbindungselement das Verschwenken des Ritzels erleichtern . Das Verbindungselementverbindet dabei den Stellring und das elastische Element und stützt sich an der Anlagehülse ab. Als Verbindungselement wird bevorzugt eine Schraube eingesetzt. In einer anderen Ausführungsform ist der Stellring ein Exzenterring und zwischen dem Stellring und dem elastischen Element ist eine weitere Anlagehülse vorgesehen. Durch Drehen des Exzenterrings kann die Verschwenkung des Ritzels vorgenommen und damit die Position relativ zu der

Zahnstange eingestellt werden.

Vorteilhafterweise weist die Lenkritzellagerung auf der lenkwellennahen Seite ein Wälzlager auf, das im Lenkgehäuse mittels eines zweiten elastischen Elements abgestützt ist.

Dabei ist es bevorzugt, wenn das zweite elastische Element eine elastische Hülse ist, die sowohl auf ihrer Innenseite als auch auf ihrer Außenseite jeweils koaxial von einer weiteren Hülse zur

Abstützung umgeben ist.

Vorzugsweise ist das elastische Element eine Kunststoffhülse.

Die erfindungsgemäße Lenkritzellagerung ist so ausgestaltet, dass das Lenkritzel orthogonal und/oder parallel zur Längsachse der Zahnstange verschwenkbar gelagert ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Gleichartige oder gleichwirkende Bauteile werden in den Figuren mit

denselben Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen:

Fig . 1 : eine schematische Darstellung einer Zahnstangenlenkung,

Fig . 2: eine räumliche Ansicht eines Gehäuses eines Doppelritzel-Lenkgetriebes,

Fig . 3: eine Darstellung eines Eingriffs zwischen Lenkritzel und Zahnstange,

Fig . 4: eine Explosionszeichnung eines erfindungsgemäßen Lenkritzellagers,

Fig . 5: eine Explosionszeichnung einer beidseitigen Lenkritzellagerung, sowie

Fig . 6: eine räumliche Darstellung einer Zahnstangenlenkung mit Servo-Unterstützung in

Form eines Riementriebs.

In der Figur 1 ist schematisch eine Zahnstangenlenkung 1 eines Kraftfahrzeuges gezeigt. Eine Lenkspindel 2 dient der Übertragung der von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs am Lenkrad 3 ausgeführten Lenkbewegungen auf ein Zahnstangenlenkgetriebe 4. Das Zahnstangenlenkgetriebe 4 setzt die Drehbewegung der Lenkspindel 2 in eine Bewegung einer Zahnstange 5 um, wodurch das an einer Spurstange 6 angelenkte Rad 7 des Fahrzeugs einen Lenkeinschlag ausführt. Die als Kugelgelenk ausgestaltete Verbindung zwischen der Zahnstange 5 und den Spurstangen 6 ist von jeweils einem Faltenbalg 8 umgeben und gegen Verschmutzung geschützt. Die Drehbewegung der Lenkspindel 2 wird über ein Lenkritzel 9, dass mit der Zahnstange 5 in einem ersten

Verzahnungsbereich kämmt, in eine translatorische Bewegung der Zahnstange 5 umgesetzt.

Die Zahnstangenlenkung kann in an sich bekannter Weise mit einer Servo-Unterstützung arbeiten. Die neuartige Lagerung des Lenkritzels wird nachfolgend näher beschrieben .

Figur 2 zeigt ein Lenkgehäuse 10 mit Anschlüssen 11 zur Befestigung des Lenkgehäuses 10 an einer Karosserie. Im Inneren des lang gestreckten und im Wesentlichen hohlen zylindrischen Lenkgehäuses 10 ist die Zahnstange 5 in Längsrichtung verschieblich gelagert. Das Lenkgehäuse 10 weist auf der vom Ritzel 9 abgewandten Seite eine Aufnahmebohrung 12 auf, in die ein Druckstück 13 integriert ist. Weiterhin ist ein Servoantrieb 14 vorgesehen, der ein

Unterstützungsmoment über ein zweites Ritzel an einer Getriebestufe 15 in die Zahnstange 5 einleitet.

Die im Gehäuse 10 der Figur 2 angeordneten Bauteile sind teilweise in der Figur 3 dargestellt. Beabstandet zu einem ersten Verzahnungsbereich 16, in dem das Lenkritzel 9 mit der Zahnstange 5 kämmt, ist ein zweiter Verzahnungsbereich 17 vorgesehen, in dem das zweite Ritzel in der Getriebestufe 15 des Servoantriebs 14 mit der Zahnstange 5 in Eingriff steht.

Das Druckstück 13 ist auf der dem ersten Verzahnungsbereich 16 der Zahnstange 5

gegenüberliegenden Seite angeordnet und drängt die Zahnstange 5 in den Eingriff mit dem Lenkritzel 9. Das Lenkritzel weist an seinem lenkwellenfernen Ende eine erfindungsgemäße Lagerung auf, die in Figur 4 dargestellt ist.

Figur 4 zeigt den Eingriff von Lenkritzel 9 und Zahnstange 5 der Figur 3 in einer vergrößerten Darstellung . Das Lenkritzel 9 ist an seinem lenkwellenfernen Ende 18 über ein Nadellager 19 in dem nicht dargestellten Lenkgehäuse 10 drehbar gelagert. Das Nadellager 19 weist einen Außenring 20 auf, der von einer ersten Hülse 21 , einer elastischen zweiten Hülse 22 und einem Stellring 23 in einem sandwichartigen Aufbau von innen nach außen koaxial umgeben ist. Die erste Hülse 21 steht dabei umfangseitig in Anlage mit dem Außenring 20. Die elastische zweite Hülse 22 und der Stellring 23 weisen Bohrungen 22', 23' auf, die im Zusammenspiel mit wenigstens einer Schraube zur Deachsierung der ersten Hülse 21 relativ zum Stellring 23 dienen. Der Stellring 23 stützt sich umfangsseitig im Lenkgehäuse 10 ab, so dass über die Deachsierung eine Vorspannung beziehungsweise eine Verkippung des Lenkritzels 9 relativ zur Zahnstange 5 eingestellt werden kann. Die elastische Hülse ist vorzugsweise eine Kunststoffhülse. Am lenkwellennahen Ende des Ritzels weist die Lenkritzellagerung ein Kugellager 24 auf.

In der Figur 5 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Neben der Lagerung des Lenkritzels 9 am lenkwellenfernen Ende 18, wie in der vorhergehenden Ausführungsform erläutert, ist das Lenkritzel 9 über das Kugellager 24 am lenkwellennahen Ende 25 ebenfalls elastisch gelagert. Dazu ist das Kugellager 24 von einem ersten an dem Außenring des Rillenkugellagers 24 anliegenden Ring 26 umgeben, der wiederrum von einem elastischen zweiten Ring 27 und einem dritten Ring 28 umfangseitig umfasst ist. Der dritte Ring 28 ist dabei auf seiner Außenseite am Lenkgehäuse abgestützt. Dieser Aufbau unterstützt die Schwenkbewegung des Ritzels 9, die über die Lagerung am lenkwellenfernen Ende 18 einstellbar ist. Vorzugsweise ist der elastische zweite Ring 27 eine Kunststoffhülse bzw. ein Kunststoffring.

Die erfindungsgemäße Lenkritzellagerung kann in nahezu allen Arten von Zahnstangenlenkungen zum Einsatz kommen.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das zweite Ritzel die erfindungsgemässe

Lenkritzellagerung auf.

In der Figur 6 ist eine bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen Lenkritzellagerung in einer Zahnstangenlenkung mit Servounterstützung dargestellt, wobei der Servoantrieb über einen Riementrieb auf die Zahnstange wirkt.

Es ist auch denkbar anstelle des gebohrten Stellrings, einen Stellring in Form eines Exzenterrings vorzusehen, der auf die elastische zweite Hülse über eine dazwischen angeordnete dritte metallische Hülse wirkt. Dabei ist es nicht notwendig, dass die elastische zweite Hülse Bohrungen aufweist.

Die elastische Hülse und der elastische Ring sind vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt. Die anderen Hülsen bzw. Ringe sind vorteilhafterweise aus Metall bzw. Blech gebildet.

Das Lenkritzel 9 ist über die erfindungsgemäße elastische Lenkritzellagerung parallel und/oder orthogonal zur Zahnstange schwenkbar gelagert. Durch die definierte Schwenkung des Ritzels parallel und/oder orthogonal zur Zahnstange kommen jeweils Vorder- und Rückseite eines Ritzelzahns in Eingriff bzw. Anlage mit den Zahnflanken der Verzahnung der Zahnstange. Dadurch wird das Verzahnungsspiel des Lenkritzel-Zahnstangen-Eingriffs unmittelbar am Entstehungsort, nämlich zwischen den Zahnflanken selbst, stark reduziert. Über das elastische Element 22, 27 der Lagerung 19, 24 kann die Vorspannung definiert in beide Richtungen eingestellt werden. Wird das Ritzel ausschließlich oder hauptsächlich parallel zur Zahnstange geschwenkt, resultiert aus der Verspannung von Ritzel und Zahnstange keine Zunahme der Reibung . In jedem Fall kann die Zahnstange statisch gelagert werden, was einen positiven Einfluss auf das Lenkgefühl und die Akustik hat.

Soweit einsetzbar können alle einzelnen Merkmale der Erfindung miteinander kombiniert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen .