DE1111524B

DE1111524B - Kugelumlauflenkung fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1111524B
Application number: DED32154A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Josef Mueller
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1959-12-19
Filing date: 1959-12-19
Publication date: 1961-07-20
Also published as: GB919089A; US3113469A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kugelumlauflenkung für Kraftfahrzeuge, bei der die Lenkmutter in einen Stein eingreift, der in einem Arm der Lenkhebelwelle geführt und radial zur Achse der Lenkhebelwelle in diesem Arm bewegbar ist.

Bei bekannten Kugelumlauflenkungen der obenerwähnten Art ist der Stein mit zueinander parallelen Flächen in einem oder zwei gabelförmigen Armen der Lenkhebelwelle bewegbar. Die Lenkmutter greift dabei mit einem zylindrischen Zapfen in den Stein ein. Diese Anordnung ist nachteilig, weil sie nur eine umständliche Nachstellung durch besondere Maßnahmen zuläßt, wenn zwischen Stein und Hebel oder zwischen Zapfen und Stein im Betrieb ein unzulässiges Spiel aufgetreten ist. Darüber hinaus ist die Montage insbesondere bei zwei auf der Lenkhebelwelle angeordneten Armen umständlich.

Die Erfindung hat die Beseitigung obiger Nachteile zur Aufgabe. Sie löst diese Aufgabe dadurch, daß der Arm der Lenkhebelwelle als einseitig zur Lenkmutter hin offene Schiene mit etwa U-förmigem Querschnitt ausgebildet — wie an sich bekannt — und mit an sich bekannten V-förmig geneigten Innenflanken versehen ist und daß zwischen den Flanken des schienenförmigen Armes und den entsprechend geneigten Seitenflächen des Steines Wälzkörper angeordnet sind. Als Wälzkörper dienen zweckmäßig an sich bekannte Nadeln, die zwischen den beiden entsprechenden Flächen angeordnet und durch einen gemeinsamen Führungskäfig zusammengefaßt sind.

Es ist zwar bekannt, die Flanken des Lenkhebelwellenarmes V-förmig zu gestalten. Jedoch handelt es sich dabei um eine Kugelumlauflenkung, bei der ein konischer Zapfen der undrehbar geführten Lenkmutter unmittelbar in den Lenkhebelwellenarm eingreift. Dieselbe V-förmige Neigung ist auch für einen in der Lenkmutter gleitenden Stein bekannt, jedoch handelt es sich dabei um keine Kugelumlauflenkung. Bei beiden Anordnungen aber ist die Einschaltung von Wälzkörpern zwischen den geneigten Flanken nicht erwähnt, so daß die bekannten Anordnungen eine infolge der Keilwirkung beim Nachstellen erhöhte nachteilige Reibung zwischen diesen Flanken aufweisen. Es ist auch die Ausbildung des Armes auf der Lenkhebelwelle als einseitig offene Schiene mit etwa U-förmigem Querschnitt bekannt, jedoch nur bei einer Lenkung mit einer direkt in den Arm eingreifenden Kugel, Es handelt sich dabei um keine Kugelumlauflenkung. Außerdem ist auch hier von einer Wälzlagerung keine Rede.

Die Ausbildung nach der Merkmalskombination gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß die Lenk-Kugelumlauflenkung für Kraftfahrzeuge

Anmelder:

Daimler-Benz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstr. 136

Dipl.-Ing. Josef Müller, Stuttgart-Riedenberg,
ist als Erfinder genannt worden

hebelwelle eine sehr kurze gedrungene Bauart hat und als Schmiedestück durch einfache Bearbeitung hergestellt werden kann. Zugleich wird durch die geneigten Flächen zwischen Stein und Arm der Lenkhebelwelle die Möglichkeit einer außerordentlich leichten selbsttätigen Nachstellung und Spielfreiheit der Lenkung geschaffen und die Reibung durch die Wälzkörper herabgesetzt.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der gemeinsame Führungskäfig für die Nadeln in seiner Bewegbarkeit gegenüber dem schienenförmigen Arm der Lenkhebelwelle begrenzt. Eine andere Ausführung sieht vor, ihn mit der Lenkmutter durch eine Zwangsführung zu verbinden, dadurch, daß er mit einem Ansatz in eine Nut an der Lenkmutter eingreift, die parallel zur Lenkmutterachse verläuft. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß der Käfig in der Mittelstellung der Lenkung seine vorgeschriebene Lage ändert.

Da an der Lenkhebelwelle nur ein Arm zur Aufnahme des Kugelzapfens der Lenkmutter vorgesehen ist — was eine außerordentlich einfache Montage ergibt —, muß die Lenkmutter gegen unbeabsichtigte Drehung auf der Lenkspindel abgestützt sein. Diese Abstützung erfolgt bei bekannten Lenkungen am Gehäuse oder am Gehäusedeckel. Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Lenkung sind dabei an der Mutter seitlich der Kugelrückführungsröhrchen und gegenüber dem in die Lenkhebelwelle eingreifenden Kugelzapfen zwei parallele Gleitflächen angeordnet, die in der bekannten Weise mit entsprechenden Stützbahnen am Gehäusedeckel zusammenwirken. Letztere können zur Erzielung einer bestimmten Lenkungscharakteristik nach Art von Kurvenbahnen ausgebil-

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det sein — so wie es ebenfalls an sich bekannt ist —, so daß die Lenkmutter bei Bewegung aus ihrer Mittellage zwangsweise eine begrenzte und bestimmte Drehung um die Achse der Lenkspindel ausführen muß. Dadurch kann jede beliebige Kennung der Lenkung, z. B. eine degressive Kennung, in einfacher Weise erreicht werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 und 2 die Lenkung im Längs- und Querschnitt,

Fig. 3 den Arm der Lenkhebelwelle mit eingesetztem Stein gemäß den Fig. 1 und 2 in Draufsicht und

Fig. 4 die entsprechende Draufsicht gemäß Fig. 3 bei eingeschlagener Lenkung in einer anderen Ausführungsform.

Nach den Fig. 1 und 2 ist im Gehäuse 10 die Lenkspindel 11 in den Lagern 12 gelagert. Das Gehäuse 10 kann in Längsrichtung der Spindeln durch die Zuganker 42 versteift sein, insbesondere wenn es aus Leichtmetall besteht und daher einer größeren Wärmedehnung unterliegt. Die Lenkspindel 11 steht mit der nicht dargestellten Lenksäule und dem Lenkrad in Verbindung. Sie ist mit einem Gewindeteil 13 versehen, auf welchem in bekannter Weise unter Zwischenschaltung einer endlosen Kugelkette 14 die Lenkmutter 15 angeordnet und bei Drehung der Lenkspindel 11 in axialer Richtung auf ihr bewegbar ist. An der Lenkmutter ist ein Kugelkopf 16 angeordnet bzw. er kann unmittelbar von ihr gebildet werden. Mit diesem Kugelkopf 16 greift die Lenkmutter in einen Stein 17 ein. Dieser hat nach Fig. 3 etwa einen rechteckförmigen Umriß. Seine Seitenflächen 18 und 18' sind V-förmig zueinander geneigt.

Der Stein 17 ist in einem Arm 19 der Lenkhebelwelle 20 radial bewegbar zur Lenkhebelwelle gelagert. Der Arm 19 ist an der Stirnseite der Lenkhebelwelle angeordnet. Er hat etwa U-förmigen Querschnitt — wobei er zur Lenkmutter hin offen ist — und seine Flanken 21 und 21' sind ebenfalls V-förmig geneigt. Zwischen diese Flanken 21 und 21' und die Seitenflächen 18 und 18' des Steines 17 sind mehrere Nadeln 22 nach Art eines Wälzlagers eingeschoben. Diese Nadeln sind durch einen gemeinsamen Käfig 23 zusammengefaßt. Der Arm 19 bildet also gewissermaßen eine Führungsschiene für den Stein 17.

Der Käfig 23 ist ebenfalls etwa U-förmig ausgebildet und umfaßt den Stein 17 in derselben Weise wie der Arm 19. In der Bodenfläche 24 des Armes 19 ist ein Stift 25 angeordnet, der in einen Schlitz 26 des so Käfigs 23 eingreift. Auf diese Weise kann der Käfig 23 eine bestimmte Auswanderung nicht überschreiten und sich in der Mittellage der Lenkung auch nicht aus seiner Lage zwischen dem Arm 19 und dem Stein herausschieben.

In den Fig. 1 bis 3 ist die Mittellage der Lenkung dargestellt. Wird aus dieser die Lenkspindel 11 in oder entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, dann verschiebt sich die Lenkmutter 15 auf ihr gemäß der Darstellung nach Fig. 1 nach links oder rechts. Dabei wird vom Kugelkopf 16 der Stein 17 in der betreffenden Richtung mitgenommen, wobei sich der Kugelkopf in einer Pfanne dreht. Der Arm 19 dreht dabei die Lenkhebelwelle ebenfalls in oder entgegen dem Uhrzeigersinn, und der Stein 17 bewegt sich im Arm 19 radial nach außen. Infolge der Zwischenschaltung der Nadeln 22 tritt bei dieser Bewegung keine Reibung auf.

Dies gilt nur, wenn die Lenkmutter sich mit der Spindel nicht mitdrehen kann. Hierfür muß die Lenkmutter 15 gegen Drehen abgestützt sein. Zur Abstützung dienen zwei Gleitflächen 27 und 27', welche an der Mutter 15 . beiderseits der Kugelrückf ührungsröhrchen 28 und parallel zur Mutterachse angeordnet sind. Diese Gleitfiächen wirken mit entsprechenden ebenen Stützbahnen 29 und 29' im Gehäusedeckel 30 zusammen.

Man hat es in der Hand, die Stützbahnen 29 und 29' nicht, wie dargestellt, eben und parallel zur Achse der Lenkspindel 11, sondern nach Art von Kurvenbahnen auszubilden, so wie es z. B. die strichpunktierte Darstellung in Fig. 1 zeigt. Auf diese Weise kann eine begrenzte und bestimmte Drehung der Lenkmutter 15 beim Einschlag der Lenkung erzielt und die Kennung der Lenkung z. B. nach Art einer degressiven Lenkung beeinflußt werden.

Die Lenkhebelwelle 20 wird ständig durch ein Federelement in Anlage am Kugelkopf 16 der Lenkmutter 15 gehalten. Hierfür ist auf die Stirnseite der Lenkhebelwelle 20 ein Federtopf 31 aufgesetzt und z. B. mit zwei Schrauben 36 befestigt, in dem eine Feder 32 angeordnet ist. Diese stützt sich einerseits gegen den Boden des Federtopfes 31 und andererseits gegen einen Teller 33, der an einem Zuganker 34 angeordnet ist. Letzterer liegt in Verlängerung der Achse der Lenkhebelwelle 20, durchsetzt den Boden des Federtopfes und ist gegenüber dem Gehäusedeckel 30 nachstellbar. Er kann durch eine Gegenmutter 35 gesichert werden.

Durch die Feder 32 wird die Lenkhebelwelle 20 stets mit einer bestimmten, wählbaren Vorspannung gegen den Kugelkopf 16 der Lenkmutter angepreßt. Tritt im Betrieb zwischen zwei gegeneinander bewegbaren Teilen eine Abnützung auf, so wird diese durch die Federvorspannung selbsttätig ausgeglichen. Die Federvorspannung selbst kann reguliert und nachgestellt werden, dadurch, daß der Zuganker 34 mit Hilfe der Mutter 35 gegenüber dem Gehäusedeckel nachgespannt wird.

Nach Fig. 4 ist der Kugelkäfig 23' durch einen über dem Stein und zwischen Kugelkopf und Lenkspindelachse liegenden Brückenteil 37 verbunden. Auf diesem Brückenteil befindet sich ein Zapfen 38, der in eine zur Achse der Lenkmutter 15 parallele Nut 39 eingreift. Zapfen 38 und Nut 39 sind zweckmäßig genau auf der Mitte des Abstandes zwischen Lenkspindelachse 40 und Lenkhebelwellenachse 41 angeordnet. Auf diese Weise wird der Käfig 23' beim Einschlag der Lenkung zwangsgeführt, und der Zapfen 25 sowie der Schlitz 26 können wegfallen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Kugelumlauflenkung für Kraftfahrzeuge, bei der die Lenkmutter in einen Stein eingreift, der in einem Arm der Lenkhebelwelle geführt und radial zu der Achse der Lenkhebelwelle in diesem Arm bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (19) der Lenkhebelwelle (20) als einseitig zur Lenkmutter hin offene Schiene mit etwa U-förmigem Querschnitt ausgebildet, wie an sich bekannt, und mit an sich bekannten V-förmig geneigten Innenflanken (21 und 21') versehen ist und daß zwischen den Flanken (21 und 21') des schienenförmigen Armes (19) und den ent-

sprechend geneigten Seitenflächen (18 und 18') des Steines (17) Wälzkörper (22) angeordnet sind.

2. Kugelumlauflenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Wälzkörper zwischen zwei einander entsprechenden Flächen (18 und 21 bzw. 18' und 21') angeordneten, an sich bekannten Nadeln (22) beiderseits des Steines (17) durch einen gemeinsamen Führungskäfig (23) zusammengefaßt sind.

3. Kugelumlauf lenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Führungskäfig (23) für die Nadeln (22) in seiner Bewegbarkeit gegenüber dem schienenförmigen Arm (19) der Lenkhebelwelle (20) durch einen Anschlag (25, 26) begrenzt ist.

4. Kugelumlauflenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (23) den Stein (17) U-förmig umfaßt und in seiner zwischen dem Stein und dem Arm liegenden Bodenfläche einen Schlitz (26) aufweist, in den ein am Arm (19) der Lenkhebelwelle (20) angeordneter Stift (25) eingreift.

5. Kugelumlauflenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (23') gegenüber der Lenkmutter (15) zwangsgeführt ist und zwischen der Achse (40) der Lenkhebelwelle (20) und dem Eingriff der Lenkmutter (15) in den Stein (17) einen Ansatz (38) aufweist, der in eine parallel zur Lenkmutterachse liegende Nut (39) an der Lenkmutter (15) eingreift.

6. Kugelumlauflenkung nach einem der vorstehenden Ansprüche und mit einer Abstützung der Lenkmutter gegenüber dem Gehäusedeckel, dadurch gekennzeichnet, daß an der Lenkmutter (15) seitlich der Kugelrückführungsröhrchen (28) und gegenüber dem in die Lenkhebelwelle eingreifenden Kugelkopf (16) zwei Gleitflächen (27 und 27') angeordnet sind, die in an sich bekannter Weise mit entsprechenden, gegebenenfalls als Kurvenbahnen ausgebildeten Stützbahnen (29 und 29') am Gehäusedeckel (30) zusammenwirken.

7. Kugelumlauflenkung nach einem der vorstehenden Ansprüche und mit einem die Lenkhebelwelle ständig in Anlage am Kugelkopf der Lenkmutter haltenden gegebenenfalls nachstellbaren Federelement, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Stirnseite der Lenkhebelwelle (20) ein Federtopf (31) aufgesetzt ist, welcher die eine Anlagefläche für eine in ihm angeordnete Feder (32) bildet, die andererseits am Teller (33) eines bekannten Zugankers (34) anliegt, der den Federtopf in Verlängerung der Lenkhebelwelle (20) durchsetzt und in bekannter Weise gegenüber dem Gehäuse axial verstellbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 953 579, 875 448;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1066 098;
französische Patentschrift Nr. 1101178;
britische Patentschriften Nr. 726 322, 605 205,
502745,393 839;

USA.-Patentschriften Nr. 2 327 013, 2 012 028.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen