CN102369131A - 具有横截面收缩部的转向齿条外壳 - Google Patents

具有横截面收缩部的转向齿条外壳 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于动力转向***的转向齿条外壳(20，100，100′，100″)，所述外壳以管状方式围绕转向齿条并包括至少一个液压区(32)、机械区(34)以及内支承轴承(38)。该支承轴承通过转向齿条外壳(20，100，100′，100″)的至少两个横截面收缩部(46)而保持在外壳中。

Description

具有横截面收缩部的转向齿条外壳
本发明涉及一种用于动力转向***的转向齿条外壳，该外壳以管状方式包围转向齿条并包括至少一个液压区和机械区以及内支承轴承(Stützlager)。
齿条齿轮转向***用于机动车辆中，以将经由方向盘施加的转动的转向运动转换成用于使待转向的车辆车轮枢转的直线运动。在这种情况下，为转向动力辅助而使用能设置在转向动力系内的合适位置处的伺服驱动装置。
对于齿条齿轮转向***，转向柱的端部连接到小齿轮，该小齿轮与转向齿条啮合并当转向***转动时使其侧向移位。转向横拉杆经由球接头分别连接到转向齿条的两端。极低的磨损确保了齿条齿轮转向***的广泛应用。齿条齿轮转向***具有良好的反馈和非常好的复位性能。
通常，转向齿条外壳由铝构成并通过压铸制造。在铸造之后需要机加工，从而例如能够将小齿轮单元安装到转向齿条外壳上，还要铣削将安装部件的接触表面。还要生产出于固定目的的盲孔和通孔。
但还已知由钢制成的转向齿条外壳。相比于通常的铝制转向齿轮外壳，全钢制的外壳具有许多优点，包括材料有较高刚度和韧性。通过更具刚硬的钢制外壳来显著增强察觉到的转向精度。另一优点是钢制外壳的液压管路的紧凑和低成本的管路设置(Leitungsführung)，在该管路设置中可取消螺纹接口。可灵活地适于不同类型车辆的外壳生产成由成型的预构造精度钢制管构成的焊接结构，该钢制管的强度根据成型的程度在450到650N/mm2。专门的电镀确保腐蚀保护。焊接的液压供给管路能够最优地适于车辆中的构造空间。
转向齿条外壳包括机械区和液压区。机械区是这样的区域，即，转向齿条的设有齿并与小齿轮啮合的区域在该机械区中运动。因此，小齿轮啮合区位于转向齿条外壳的机械区内。与之相对，液压区是这样的区域，即，转向齿条也伸入该区域但通常没有任何啮合。在液压区内，转向齿条连接到可移位安装的活塞构件，在该活塞构件的每个端面上分别形成有一个缸腔。当车辆的方向盘转动时，控制阀被致动，因而，液压油分别流入缸腔中的一个，由此活塞及因此转向齿条在缸内移位。由液压油引起的活塞位移用作对转向齿条的运动的助力。为此，控制阀和转向齿条外壳经由液压管线相互连接，因而，根据方向盘的转动方向，一个或另一个缸腔可以填充有液压油或被放空。
支承环或支承轴承将液压内力传递到转向齿条外壳并通常还保持密封构件，例如为O形环，该支承环或支承轴承通常设置在机械区和液压区之间。为了提供力施加到支承轴承的点，转向齿条外壳在此区域中具有能够与支承环形状配合的周向收缩部。收缩部的制造带来相对较大的耗费及相应较高的成本。
本发明的目的是减少转向齿条外壳的生产耗费和成本且仍然满足质量和品质的要求。
根据本发明，通过一种用于动力转向***的转向齿条外壳来实现该目标，该外壳以管状方式围绕转向齿条并至少包括液压区和机械区以及内支承轴承，该外壳的特征在于支承轴承通过外壳的至少两个横截面收缩部而保持在转向齿条外壳中。
生产这种转向齿条外壳和将支承轴承固定在转向齿条外壳内是快速且易于实现的。根据本发明，不必沿周向减小整个转向齿条外壳的直径；如有可能直径上相对的两个横截面收缩部就足够了。为此，在附连于转向齿条外壳内的过程中，支承轴承首先被带到其作用位置，然后从外部用相应的工具改变转向齿条外壳的横截面。在特别有利的过程中，例如足以从外部生产出两个冲压部(Einstanzung)。然而，为了进一步改进固定，还包括在转向齿条外壳的外圆周上均匀分布的三个或更多个横截面收缩部。
横截面收缩部可以如下方式构造，即，它们仅卡夹转向齿条外壳内的支承轴承；但它们还可借助于形状配合(formschlüssig)来实现固定。例如当横截面收缩部伸入支承轴承的外侧(即，与转向齿条外壳的内部接触的侧面)上的凹入部时，可以实现形状配合。为此，支承轴承可已构造有对应的凹入部，当横截面改变时，横截面收缩部被压入这些凹入部中。但以特别有利的方式，用于包含横截面收缩部的力足以同时更改转向齿条外壳以及支承轴承的外表面或使它们缩进。例如，两个或更多个芯棒(Dorn)可在较高压力下被压入转向齿条外壳的外表面，因而，不仅转向齿条外壳本身，而且支承轴承缩进。该方法是有利的，因为可以省却支承轴承或支承轴承内的凹入部的精确定位。用于转向***的根据本发明的转向齿条外壳一般包括直线通道，该通道形成转向齿条外壳中的两个开口，以容纳和可位移地安装穿过通道的转向齿条。在本发明中，根据另一实施例设置置于外壳的一侧上的至少一个止挡件以限制转向齿条的位移运动。
本发明意义下的止挡件可宽泛地理解。例如，止挡件可例如用设置在其上的加厚部直接与转向齿条协作，并限制其沿一个方向的位移。较佳地，止挡件设计成在转向期间转向齿条的位移过程中，使转向齿轮与转向横拉杆连接的、例如是球接头的接头的接头部件与止挡件接触，以限制转向齿条的位移。
根据本发明的转向齿条外壳的较佳实施例的特征在于通过***通道并由钢板制成的止挡部件来提供止挡，或者止挡件形成于转向齿条外壳上。有利地，因此可取消传统的挡环。这节省了重量并不仅减少了齿条齿轮转向***的运输费用，还降低了所涉及的车辆的重量并因此提高它的能力平衡。此外，用钢板来生产止挡部件或在外壳上形成止挡件相对简单并可用极少的工作步骤来进行，这降低了生产成本。此外，由钢板生产的止挡部件可相对容易地通过电阻焊而连接到外壳，这减小了热应力以及由此变形的危险。止挡件或止挡部件不限于止挡功能并还可附加地用于支承和引导转向齿条。
较佳地，通过转向齿条外壳的通道的横截面缩小来形成止挡件，或止挡部件形成横截面缩小。
在由转向齿条外壳形成的止挡件的特别简单的变型中，如此形成止挡件，即通道或者它的横截面在通道的整个长度上设计成如此窄，以使转向齿条或转向齿条和转向横拉杆之间的接头的止挡发生在通道的边缘处。在此实施例中，转向齿条外壳有利地不需要任何其它用以产生止挡的处理。
在另一有利的实施例中，通过转向齿条外壳的通道的横截面缩小来形成止挡件或止挡部件，横截面缩小是关于通道的纵向轴线是对称的。因此，止挡件必然无需在组装时注意安装方向。
在又一有利的实施例中，止挡件或止挡部件设置在转向齿条外壳的通道开口的区域内。即，止挡件或止挡部件设置在转向齿条外壳的两个开口区域中的一个或两个上。一般而言，转向齿条外壳具有最靠近液压区的开口区域和最靠近机械区的开口区域。较佳地，止挡件或止挡部件设置在最靠近机械区的开口区域处，即，较低等级的转向齿条外壳处。
在一个实施例中，通过板成型相对容易地生产出钢板的止挡部件。较佳地，通过深冲压工艺来生产出止挡部件。为了避免不利地必须在组装过程中注意到的较佳方向，止挡部件构造成旋转对称。因此，避免组装错误。较佳地，从较低等级的钢板中生产出止挡部件。本发明含义内的较低等级例如是指低于形成通道的至少一根钢管的钢材的等级。
在一个实施例中，止挡件例如通过按压或抵住止挡件与转向齿条外壳而密合连接；在那种情况下有形状配合。
根据另一有利的实施例，止挡部件呈碗状并形成有用于转向齿条的中央通道。
在另一有利的实施例中，由外壳形成的止挡件通过转向齿条外壳的诸如冲压的冷加工来形成。
根据另一有利的实施例，转向齿条外壳在开口区域内具有用于固定套管(Manschette)，例如橡胶制的连接套管的向外扩大的郁金香形的附件(Fortsatz)。较佳地，附件是例如焊接到钢管的深冲压部件。在一个实施例中，通过郁金香形的附件来形成止挡件。
还参见下面的附图来解释本发明。这些附图仅理解成例子并仅表示较佳的实施例。附图中：
图1以从外部的立体图示出具有相关部件的转向齿条外壳，
图2以剖视图示出转向齿条外壳，
图3示出两件式转向齿条外壳的过渡区域，
图4以剖视图示出与根据本发明的转向齿条外壳的实施例的机械区相邻的一端，
图5以剖视图示出与根据本发明的转向齿条外壳的另一实施例的机械区相邻的一端，
图6以剖视图示出与根据本发明的转向齿条外壳的又一实施例的机械区相邻的一端。
根据本发明的转向齿条外壳20构造成大体圆筒形。未示出的转向齿条位于转向齿条外壳20内。转向齿条经由连接到转向柱的小齿轮运动。也未示出的该小齿轮设置在塔式管22内。为此，转向齿条外壳20以及塔式管22都包括在安装状态下被对准的并形成小齿轮啮合区的开口。
图1还示出转向齿条外壳20具有用于附连的支架24，这些支架分别基本上设置在端部并包括附连开口26。
滑动件塔式管(Gleitsteinrohr)28设置在转向齿条外壳20的与塔式管22相对的一侧上，在该滑块管内容纳有也不可见的滑动构件。在所示示例性的实施例中，塔式管22包括两个供给接口30。
塔式管附加地经由油管36连接到转向齿条外壳20。转向齿条外壳20包括两个区，即液压区32和机械区34(同样参见图2)。此外，示出使两个转向齿条外壳区32、34彼此连接的通气管线37。小齿轮啮合区位于转向齿条有啮合的机械区34内。在液压区32中，转向齿条没有啮合但连接到可移位安装的活塞构件。活塞将液压区32分成两个缸腔，一根油管36分别连接到每个缸腔。经由塔式管22，油管36与未示出的控制阀连接，因而，活塞通过缸腔内的对应的油压沿期望的方向移位，因而，确保用于转向***的动力辅助。
图2示出转向齿条外壳20的剖视图，由此内部元件也可看到。液压区32在其一端上包括用于转向齿条的未示出的活塞的挡环40，而机械区34在其一端上包括用于转向齿条的另一端部的附加的支承环42。在所示实施例中，转向齿条外壳20在其端部扩大并且以形式配合的方式***支承环42。支承环将由转向齿条引起的压缩力传递到转向齿条外壳20上。
可在转向齿条外壳20的约中心内看到支承轴承38，转向齿条通过该支承轴承延伸。支承轴承38还用作转向齿条的活塞的止挡件。在缸腔的两侧上，密封构件44设置在支承轴承38上以及挡环40上。
图3以放大视图示出转向齿条外壳20中的支承轴承38的固定。可以看到横截面收缩部46，这些横截面收缩部构造成凸起部(Nase)，这些凸起部突伸入转向齿条外壳20的内部，进入以支承轴承38的外表面中的凹入部48中。例如可通过冲压过程来生产横截面收缩部46，其中，支承轴承38的外表面也被冲压；由此，可以仅在一个工作步骤中生产出横截面收缩部46或凸起部以及凹入部48。
本发明可以在生产转向齿条外壳20的过程中大大节省成本。不必提供具有连续构造的整个转向齿条外壳20；而是在生产过程中，能够快速实现的一个工作步骤就足够了。
图4到6用于示出在转向齿条外壳100、100′、100″中的根据本发明的止挡件，如它也可设置在图1到3中所示的转向齿条外壳20中那样。根据本发明的转向齿条外壳100包括关于纵向轴线109对称的直线圆筒形通道102。该通道形成两个开口，在图4到6中仅示出两个开口中的开口104。在转向***的安装状态下，未示出的转向齿条位于转向齿条外壳100的通道102内在两个开口的区域内，即还在所示开口104内，外壳包括郁金香形的附件105、106，这些附件在钢板的深冲过程中产生并被焊接到所涉及的钢管110上。
如在图4中可清楚看出，该图示出转向齿条外壳100与机械区相邻的端部的详图，钢管110包括关于通道102的纵向轴线109对称的横截面缩小部，因而，边缘形成止挡件108，转向齿条和转向横拉杆之间未示出的连接接头会抵靠该止挡件阻挡，以限制转向齿条的位移运动。因此，根据本发明由转向齿条外壳100形成止挡件108。
图5示出根据本方面的转向齿条外壳100′的另一实施例。在这种情况下，钢管110′具有这样的横截面，即，由从郁金香形的附件105到钢管110′的横截面缩小而产生一边缘，该边缘用作止挡件108′，该止档件根据本发明因此由转向齿条外壳100′形成。
图6示出根据本发明的转向齿条外壳100″的又一实施例，其中，通过***通道102″的止挡部件111″来提供止挡件108″。围绕纵向轴线109旋转对称的止挡部件111″是碗状的并形成有用于转向齿条的中央通道，并且由钢板的深冲压工艺生产出。它被压入到钢管110′内′，且围绕中央通道102″的边缘形成起到止挡区域作用的横截面缩小部108″。
本发明不限于所述的示例性实施例，但例如包括使两个转向齿条外壳部分彼此连接的所有可能。

Claims (18)

1.一种用于动力转向***的转向齿条外壳(20，100，100′，100″)，所述转向齿条外壳以管状方式围绕转向齿条并至少包括液压区(32)和机械区(34)以及内支承轴承(38)，其特征在于，所述支承轴承通过所述外壳的至少两个横截面收缩部(46)而保持在所述转向齿条外壳(20，100，100′，100″)中。
2.如权利要求1所述的转向齿条外壳(20，100，100′，100″)，其特征在于，所述横截面收缩部(46)在直径上彼此相对设置。
3.如权利要求1所述的转向齿条外壳(20，100，100′，100″)，其特征在于，设置均匀分布地设置在所述转向齿条外壳(20，100，100′，100″)的周界上的至少三个所述横截面收缩部(46)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的转向齿条外壳(20，100，100′，100″)，其特征在于，通过冲压部形成所述横截面收缩部(46)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的转向齿条外壳(20，100，100′，100″)，其特征在于，所述横截面收缩部(46)仅以卡夹的方式保持在所述支承环(38)中。
6.如权利要求1至4中任一项所述的转向齿条外壳(20，100，100′，100″)，其特征在于，所述横截面收缩部(46)通过伸入到所述支承环(38)外表面上的凹入部(48)的形状配合而保持所述支承环(38)。
7.如前述权利要求中任一项所述的转向齿条外壳(20，100，100′，100″)，其特征在于，包括直线通道(102，102′，102″)，所述通道形成所述转向齿条外壳内的两个开口(103，104)，以容纳和可移位地安装穿过所述通道(102，102′，102″)的转向齿条，其特征在于，
至少一个止挡件(108，108′，108″)设置在所述外壳的侧面上以限制所述转向齿条的位移运动，
由***所述通道并由钢板生产出的止挡部件(111″)提供所述止挡件(108，108′，108″)，或者所述止挡件(108，108′)形成在所述转向齿条外壳(100，100′，100″)上。
8.如权利要求7所述的转向齿条外壳(20，100，100′，100″)，其特征在于，所述止挡件(108，108′)由所述转向齿条外壳(100，100′，100″)的所述通道(102)的横截面缩小部形成，或者所述止挡部件(111″)形成横截面缩小部(108″)。
9.如前述权利要求所述的转向齿条外壳(20，100，100′，100″)，其特征在于，所述横截面缩小部(108，108′，108″)相对于所述通道(102，102′，102″)的纵向轴线(109)对称地形成。
10.如前述权利要求7至9中任一项所述的转向齿条外壳(20，100，100′，100″)，其特征在于，所述止挡件(108，108′)或所述止挡部件(111″)设置在所述转向齿条外壳(100，100′，100″)的所述通道(102，102′，102″)的所述开口(104)的区域内。
11.如前述权利要求7至10中任一项所述的转向齿条外壳(20，100，100′，100″)，其特征在于，通过板成型来生产所述止挡部件(111″)。
12.如前述权利要求所述的转向齿条外壳(20，100，100′，100″)，其特征在于，通过深冲压工艺来生产所述止挡部件(111″)。
13.一种用于将支承环(38)固定到用于动力转向***的转向齿条外壳(20，100，100′，100″)中的方法，所述转向齿条外壳以管状方式围绕转向齿条(30)并至少包括液压区(32)和机械区(34)，其特征在于如下方法步骤，
a)将所述支承环(38)定位在所述转向齿条外壳(20，100，100′，100″)内的作用位置，
b)从外部在所述支承环(38)的区域内在所述转向齿条外壳(20，100，100′，100″)内产生横截面收缩部(46)，从而使所述支承环(38)牢固地保持在其作用位置。
14.如权利要求13所述的方法(20，100，100′，100″)其特征在于，所述横截面收缩部(46)以直径上彼此相对设置。
15.如权利要求13所述的方法(20，100，100′，100″)，其特征在于，设置均匀分布地设置在所述转向齿条外壳(20，100，100′，100″)的周界上的至少三个所述横截面收缩部(46)。
16.如权利要求13至15中任一项所述的方法(20，100，100′，100″)，其特征在于，由冲压部形成所述横截面收缩部(46)。
17.如权利要求13至16中任一项所述的方法(20，100，100′，100″)，其特征在于，所述横截面收缩部(46)仅以卡夹的方式保持在所述支承环(38)中。
18.如权利要求13至17中任一项所述的方法(20，100，100′，100″)，其特征在于，所述横截面收缩部(46)通过伸入到所述支承环(38)外表面上的凹入部的形状配合而保持所述支承环(38)。
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