DE4240100A1

DE4240100A1 - Zentriereinrichtung

Info

Publication number: DE4240100A1
Application number: DE19924240100
Authority: DE
Inventors: Horst Doeppling; Alexander Zernickel
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1992-11-28
Filing date: 1992-11-28
Publication date: 1994-06-01

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentriereinrichtung für ein Lenkventil einer Hilfskraftlenkung von Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Zentriereinrichtung, die sich vorteilhaft auf Lenk ventile in Drehschieberbauweise oder in Drehkolbenbauweise anwenden läßt, ist in der internationalen Anmeldung WO 87/02318 beschrieben.

Sie enthält eine Drehstabfeder, deren mittlerer Torsionsbereich einen reduzierten Querschnitt aufweist. An den Enden der Drehstabfeder sind Stützbereiche vorgesehen, an denen Verbindungsteile für eine jeweilige Verbindung der Zentriereinrichtung mit einer Lenkspindel und einem Antriebsritzel befestigt sind. Die Verbindungsteile tragen hülsenför mige Fortsätze, die die Drehstabfeder in ihrem Torsionsbereich berüh rungsfrei umgeben. Parallel zu der Drehstabfeder ist ein torsions steifer Metallfaltenbalg mit axialer Federwirkung geschaltet, der koaxial zu der Drehstabfeder angeordnet ist. Der Metallfaltenbalg ist an seinem einen Ende mit dem hülsenförmigen Fortsatz eines der Ver bindungsteile verbunden. An seinem anderen Ende ist der Metallfalten balg mit einer ersten Zentrierhülse einer Mittelstellungsrasteinrich tung verbunden. Eine zweite Zentrierhülse der Mittelstellungsrastein richtung ist mit dem hülsenförmigen Fortsatz des anderen Verbindungs teiles verbunden.

Der Nachteil einer derartigen Zentriereinrichtung besteht darin, daß die mit dem Metallfaltenbalg verbundene Zentrierhülse aus je zwei Hülsen besteht, die zur Schaffung eines Bauteiles aufeinander gepreßt werden. Auf die, die Wälzkörper an ihrer Stirnseite aufnehmende harte Hülse wird eine weiche Hülse aufgepreßt, die mit dem Metallfaltenbalg verschweißt wird. Eine derartige Fertigung ist jedoch problematisch und kostenintensiv.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile für eine derartige Zentriereinrichtung eine einstük kige Zentrierhülse zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zumindest die mit dem Metallfaltenbalg verbundene Zentrierhülse aus einem plattierten Band besteht, wobei das Kernmaterial aus einem tiefziehfähigen Stahl band mit einem geringen Kohlenstoffgehalt und das Auflagematerial aus einem härtbaren Stahlband mit einem erhöhten Kohlenstoffgehalt be steht.

Nach dem Tiefziehen eines derartig plattierten Bandes zum endgültigen Bauteil wird dieses einer Wärmebehandlung bzw. einer Härtung unter worfen. Da die Härtbarkeit eines Stahles sehr stark von seiner chemi schen Zusammensetzung abhängt d. h. mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt ansteigt bleibt nach dem Härten des Fertigteiles sein Außenbereich mit niedrigem Kohlenstoffgehalt weich, während das plattierte Auflage material mit seinem erhöhten Kohlenstoffgehalt eine entsprechende Aufhärtung erfährt. Die Zentrierhülse muß einerseits außen weich sein, da sie mit dem Faltenbalg verschweißt wird und andererseits stirnsei tig zur Aufnahme der Kugelkräfte beim Zentriervorgang eine entspre chende Härte aufweisen.

Zweckmäßigerweise ist nach Unteranspruch 2 vorgesehen, daß das Kernma terial einen Kohlenstoffgehalt von 0,05 bis 0,25% und das Auflagema terial einen Kohlenstoffgehalt von 0,15 bis 1,5% aufweist, da wie bereits ausgeführt, die Aufhärtbarkeit mit zunehmendem Kohlenstoff gehalt steigt.

In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 soll das Auflagemateri al eine Stärke von 0,1 bis 0,2 mm aufweisen. Die Stärke des Auflage materials richtet sich nach der Höhe der auftretenden Wälzkörperbela stung und der erforderlichen Einhärtetiefe, die die Verteilung der Härtezunahme im Werkstück beschreibt. Durch die Wärmebehandlung er folgt eine Kohlenstoffdiffusion vom kohlenstoffreichen in den kohlen stoffarmen Werkstoffbereich, so daß eine weiche Übergangshärtezone erreicht wird.

Aus einem derartigen Band hergestellte Zentrierhülsen erfüllen einer seits hohe Anforderungen an eine definierte Einhärtetiefe, wie sie durch die Aufnahme der Wälzkörper im Stirnbereich der Zentrierhülsen beim Zentriervorgang gestellt werden und weisen andererseits gleich zeitig eine Zähigkeit des Kernmaterials auf, die zum Tiefziehvorgang und zum Verbinden der Zentrierhülse mit dem Faltenbalg erforderlich ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung darge stellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Zentriereinrichtung;

Fig. 2 eine Teilansicht auf eine Mittelstellungsrasteinrich tung entsprechend dem Pfeil II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Zentrierhülse;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Zentrierhülse entspre chend der Linie IV-IV in Fig. 3.

Zur Darstellung des Gesamtzusammenhanges sei zunächst auf die Fig. 1 und 2 verwiesen.

Die Zentriervorrichtung besteht aus einer Drehstabfeder 1, deren mittlerer Torsionsbereich 2 einen reduzierten Querschnitt aufweist. An ihren nicht näher bezeichneten Enden ist die Drehstabfeder mit Ver bindungsteilen 3, 4 versehen. Die Verbindungsteile 3, 4 dienen zur Verbindung der Zentriereinrichtung mit zwei nicht dargestellten, gegeneinander verdrehbaren Teilen eines Aggregates, beispielsweise der Steuerbüchse und dem Drehschieber eines Drehschieberventiles. Diese Verbindungsteile 3, 4 gehen in hülsenförmige Fortsätze 5, 6 über, die die Drehstabfeder 1 in ihrem Torsionsbereich 2 berührungsfrei umgeben. Parallel zur Drehstabfeder 1 ist ein torionssteifer Metallfaltenbalg 7 mit axialer Federwirkung angeordnet, der die Drehstabfeder 1 eben falls in ihrem Torsionsbereich 2 umgibt. Der Metallfaltenbalg 7 ist an seinem einen Ende mit dem hülsenförmigen Fortsatz 5 des Verbindungs teiles 3 und an seinem anderen Ende mit einer ersten Zentrierhülse 8 einer Mittelstellungsrasteinrichtung 9 verbunden. Eine zweite Zen trierhülse 10 der Mittelstellungsrasteinrichtung 9 ist mit dem Ende des hülsenförmigen Fortsatzes 6 des Verbindungsteiles 4 verbunden.

Die Mittelstellungsrasteinrichtung 9 ist an ihren beiden Zentrierhül sen 8, 10 mit Nuten 11, 12 versehen. Zweckmäßigerweise sind über den Umfang der Zentrierhülsen 8, 10 verteilt mindestens zwei dieser Nuten 11, 12 angeordnet. In diesen Nuten 11, 12 sind zur Verringerung der Reibung der Mittelstellungsrasteinrichtung 9 Wälzkörper 13 angeordnet, die in einem Käfig 14 geführt werden.

Wie aus Fig. 2 entnehmbar, ist die Wirkungsweise dieser Zentrierein richtung nun folgende:

Werden die Verbindungsteile 3, 4 gegeneinander verdreht, so bewegen sich in Umfangsrichtung der Zentrierhülsen 8, 10 die einander gegen überliegenden Zentrierflächen 15, 16 aufeinander zu und werden in axialer Richtung durch die Wälzkörper 13 auseinandergedrückt. Diese axiale Verschiebbarkeit der Zentrierflächen 15, 16 bewirkt ein Zu sammendrücken des Metallfaltenbalges 7 und damit eine axial wirkende Rückstellkraft, d. h. die axiale Rückstellkraft wird über die Zen trierflächen 15, 16 in eine Zentrierkraft umgewandelt.

Die in Fig. 3 und 4 schematisch dargestellte Zentrierhülse 8 ist kreisringförmig ausgebildet und ist an ihrer Stirnfläche mit zwei Nuten 11 zur Aufnahme der Wälzkörper 13 vorgesehen. Im Gegensatz zu Fig. 2 weisen die Nuten 11 in diesem Fall ein halbkreisförmiges Profil auf.

Wie aus Fig. 4 entnehmbar, besteht die Zentrierhülse 8 aus plattier tem Band mit dem Kernmaterial 17 und dem Auflagematerial 18. Der Tiefziehvorgang dieses Bauteils ist technologisch so zu gestalten, daß das harte aufgewalzte Auflagematerial 18 die Innenseite und die Stirn fläche der Zentrierhülse 8 bedeckt. Dies ist zur Aufnahme der beim Zentriervorgang auftretenden Kräfte der Wälzkörper 13 auf die Stirn seite der Zentrierhülse 8 erforderlich, um ein Eindrücken der Wälzkör per 13 in die Zentrierhülse 8 zu vermeiden.

Die äußere Mantelfläche der Zentrierhülse 8 besteht aus dem Kernmate rial 17, das zur Verbindung mit dem Metallfaltenbalg 7 schweißbar sein muß. Die zur Mittelstellungsrasteinrichtung 9 zugehörige zweite Zen trierhülse 10 kann einen analogen Aufbau aufweisen oder aus Kosten gründen einstückig aus einem einsatzgehärteten Stahl gefertigt sein, um ebenfalls mit ihrer Stirnseite die erforderlichen Kugelkräfte beim Zentriervorgang aufnehmen zu können.

Bezugszeichen

1 Drehstabfeder
2 Torsionsbereich
3, 4 Verbindungsteil
5, 6 hülsenförmiger Fortsatz
7 Faltenbalg
8, 10 Zentrierhülse
9 Mittelstellungsrasteinrichtung
11, 12 Nut
13 Wälzkörper
14 Käfig
15, 16 Zentrierfläche
17 Kernmaterial
18 Auflagematerial

Claims

1. Zentriereinrichtung für ein Lenkventil einer Hilfskraftlenkung von Kraftfahrzeugen mit einer Drehstabfeder (1), deren Enden formschlüssig in Verbindungsteilen (3, 4) geführt sind, die in die Drehstabfeder (1) berührungsfrei umgebende hülsenförmige Fortsätze (5, 6) übergehen, wobei zwischen den hülsenförmigen Fortsätzen (5, 6) ein torsionsstei fer Metallfaltenbalg (7) angeordnet ist, welcher an seinem einen Ende mit dem Verbindungsteil (3) und an seinem anderen Ende mit einer ersten Zentrierhülse (8) einer Mittelstellungsrasteinrichtung (9) verbunden ist, während eine zweite Zentrierhülse (10) der Mittelstel lungsrasteinrichtung (9) mit dem anderen Verbindungsteil (4) verbunden ist und die beiden Zentrierhülsen (8, 10) Vertiefungen (11, 12) auf weisen, zwischen denen Wälzkörper (13) angeordnet sind, dadurch ge kennzeichnet, daß zumindest die mit dem Metallfaltenbalg (7) verbunde ne Zentrierhülse (8) aus einem plattierten Band besteht, wobei das Kernmaterial (17) aus einem tiefziehfähigem Stahlband mit einem gerin gen Kohlenstoffgehalt und das Auflagematerial (18) aus einem härtbaren Stahlband mit einem erhöhten Kohlenstoffgehalt besteht.

2. Zentriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial (17) aus einem Stahl mit 0,05 bis 0,25% Kohlenstoff und das Auflagematerial (18) aus einem Stahl mit 0,15 bis 1,5% Koh lenstoff besteht.

3. Zentriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflagematerial (17) eine Stärke von 0,01 bis 0,2 mm aufweist.