CN102369130A - 用于齿条外壳的改进的压配连接 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种结构，该结构包括管状外壳，较佳的是容纳齿条(10)的齿条外壳(1)，以及至少一个保持和/或支承环(2，2′)，该保持和/或支承环至少部分地设置在齿条外壳(1)内部并被按压到外壳(1)中，以使保持和/或支承环(2，2′)扩张。该结构的特征在于，在保持和/或支承环(2，2′)的与外壳(1)邻接的外周向表面上设置带齿部(4，4′)。本发明还涉及一种用于将至少一个保持和/或支承环(2，2′)安装在管状外壳(1)的内部的相关方法。

Description

用于齿条外壳的改进的压配连接
技术领域
本发明涉及一种由例如用于容纳齿条的管状外壳以及至少一个保持和/或支承环构成的组件及其组装方法，该保持和/或支承环设置在外壳内并在保持和/或支承环扩张时被按压到齿条外壳内。齿条齿轮转向机构用于机动车辆中，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。为了辅助转向力，使用可设置在转向动力系中合适区域内的伺服驱动装置。
背景技术
对于齿条齿轮转向机构，转向柱的端部连接到与齿条啮合的小齿轮，并当转向机构转动时使其侧向移位。一个转向横拉杆经由球头节分别连接到齿条两端的每一端。极低的磨损已使齿条齿轮转向机构得以广泛应用。齿条齿轮转向机构具有良好的反馈和非常好的复位性能。
通常，齿条外壳用于所谓的伺服辅助的齿条齿轮转向机构，而齿条外壳以管状方式包围齿条并被分成液压区和机械区。
机械区是这样的区域，即，在机械区中，齿条的设有齿并与小齿轮啮合的区域运动，小齿轮随着方向盘的转向运动而旋转。因此，小齿轮啮合区位于齿条外壳的机械区内。液压区是这样的区域，即，在液压区中，齿条也伸出，但通常不包括任何齿。在液压区内，齿条刚性连接到可滑动安装的活塞构件，该活塞构件在齿条外壳的液压区内各形成一个液压腔。当车辆的方向盘转动时，控制阀被致动，因此，液压油分别流入缸腔中的一个，由此活塞及因此齿条在缸中移位。由液压油产生的活塞位移用作对齿条的运动及因此转向运动的助力。为此，控制阀和齿条外壳经由液压管路相互连接，因而，根据方向盘的转动方向，用油对一个或另一个缸腔加压，或压力可被释放。
将液压内力传递到齿条外壳并通常保持密封构件，例如为O形环的支承环通常设置在机械区和液压区之间。此外，在齿条外壳的各端设置限制液压区或机械区的支承环，由于分别安装在齿条的端部的球头节撞击支承环，该支承环还例如用作齿条的纵向位移的止动件。
从DE 100 33 305 C2中已知将齿条导向构件压入齿条外壳的两个端部同时使齿条外壳扩张，当齿条外壳扩张时，形成波纹管的底座。
发明内容
本发明的目的在于降低将支承和/或保持环附连到外壳，尤其是齿条外壳的生产强度和成本，但尽管如此同时又满足强度和质量的高要求。借助于根据独立权利要求的方法和权利要求1的组件来实现该目的。在各情况下，有利的实施例都是从属权利要求的主题内容。应当注意，在专利权利要求书中所述的各个特征可以技术上可实行的方式彼此结合并呈现本发明的其它实施例。尤其结合附图的说明附加地表征和规定本发明。
根据本发明，组件包括至少一个管状外壳，较佳的是用于容纳齿条的齿条外壳，以及至少一个保持和/或支承环，该环至少部分地设置在齿条外壳内。当保持和/或支承环扩张时，下文被称为环的保持和/或支承环被按压到外壳中。保持和/或支承环例如基本上沿其径向扩张。根据本发明的组件的特征在于带齿部设置在保持和/或支承环的与外壳相邻的外周向表面上。通过按压，保持和/或支承环的带齿部被压印到外壳中，更精确地是压印到其内壁中，并因此提供特别可靠的连接，尤其在沿外壳的轴向有负载的情况下，该连接的耐久力超过仅将平坦的接触表面按压到一起，并且不必高花费地将部件焊接到一起。此外，可消除由焊接引起的问题，即，保持和/或支承环难以触及齿条外壳内部，以及在该过程中产生的热应力对部件的稳定性起不良作用。较佳地，保持和/或支承环如此设置在外壳中，即，它们的径向和轴向彼此平行。
本发明的意义范围内的术语保持和/或支承环应当被广义地诠释。根据本发明，这可以是具有保持和/或支承功能的环形元件。该环形元件例如用于在齿条外壳内引导和支承齿条。此外，它可用于保持和/或支承密封构件或单独的齿条导向构件，或者如果外壳有若干部分则用于连接两个管状外壳部分。
此外，本发明的意义范围内的术语带齿部应当被广义地诠释。根据本发明，带齿部是保持和/或支承环的与外壳相邻的表面上，尤其是保持和/或支承环的外周向表面上的一个或多个突出部。例如，它是保持和/或支承环的外周向表面上的齿形的单个突出部，或在与外壳相邻的表面上分布的若干突出部。在另一实施例中，它也可以是外周向表面上一个或多个均匀间隔、环形的突起部。
关于外壳的设计，本发明也无限制。较佳地，外壳是齿条外壳。齿条外壳例如通过模铸由铝生产。在模铸后要求机加工，例如为了能够将小齿轮单元安装到齿条外壳上，为待安装的部件还要铣削接触表面。还生产用于附连目的的盲孔和通孔。较佳地，齿条外壳由钢制成。相比于通常的铝制转向齿轮外壳，钢制外壳具有许多优点，其中包括材料有较高刚度和韧性。通过更具刚性的钢制外壳增强察觉到的转向精度。另一优点是钢制外壳中的液压管路的紧凑和低成本的管路设置，对于该管路设置可取消螺纹接口。可灵活地适于不同类型车辆的外壳生产成成型的预构造精密钢制管的焊接结构，该钢制管的强度根据成型程度为450到650N/mm2。专门的电镀例如可确保腐蚀保护。焊接的液压供给管路能够最优地适于车辆中的构造空间。
较佳地，带齿部构造成沿保持和/或支承环的轴向延伸的螺纹。借助于螺纹可方便拆卸环，即，通过环以其螺纹相对于通过按压压印到内壁中的内螺纹进行转动，由此便于拆卸。由于拆卸及其便捷性的可能性，根据本发明的组件不仅以特别有利的方式适于在重复利用时使用，还可特别简单和低成本地进行处理。此外，较佳地提供用于运用拆卸工具的装置。
较佳地，被按压到外壳中的带齿部设置在距外壳的至少一个开口一定距离处。由此获得失效保护，这是因为为了移除环，必须克服从带齿部移除环的这段距离范围。在螺纹的情况下，这意味着当环通过转动被移除时，该区域必须由螺纹进行金属切削，这要求施加更大的力并由此还具有失效保护。
较佳地，至少在带齿部的区域内，保持和/或支承环具有比在外壳的与其相邻的区域内的材料硬的材料，以在外壳方面实现带齿部的区域内的材料的塑性变形，并由此实现特别耐久和牢固的连接。例如，环由比外壳更硬的材料制成。
较佳地，保持和/或支承环至少在带齿部的区域中被硬化。根据另一较佳实施例，保持和/或支承环由工具钢制成，例如合金或非合金工具钢。
根据另一有利的实施例，保持和/或支承环设置有用于以扩张方式与外壳压配的圆锥形内周向表面。借助于圆锥形内周向表面特别容易实现在沿轴向的力的作用下环的径向被扩张。
根据另一实施例，组件具有至少部分设置在外壳中的齿条。
较佳地，保持和/或支承环设置有支承于外壳开口的边缘上的突缘，例如以使环在扩张时沿径向固定。当在转向移位过程中齿条运动抵住作为止动件的保持和/或支承环时，突缘还用作支承件。
本发明还涉及一种用于至少一个保持和/或支承环的组装方法，该保持和/或支承环至少部分地在较佳地用于容纳齿条的管状外壳内。该方法包括设置步骤，其中，至少一个保持和/或支承环至少部分地设置在外壳内。该方法还包括扩张步骤，其中，保持和/或支承环较佳地沿其径向被扩张。根据本发明的方法的特征在于(在扩张时)设置在保持和/或支承环的与外壳相邻的外周向表面上的带齿部被按压到外壳中。通过按压，保持和/或支承环的带齿部被压印到外壳，更精确地是压印到其内壁中，并因此提供特别可靠的连接，尤其在轴向的负载的情况下，该连接的耐久力超过仅将平坦的接触表面按压到一起，并且不必高花费地将部件焊接到一起。此外，消除由焊接引起的问题，即，保持和/或支承环难以触及外壳内部，以及在该过程中产生的热应力对部件的稳定性起不良作用。
较佳地，该方法包括在设置步骤之前的硬化步骤，在硬化步骤中，保持和/或支承环至少在带齿部的区域中被硬化。
根据另一有利的实施例，通过圆锥形按压工具作用于支承和/或保持环的圆锥形内周向表面上来执行扩张步骤，。
对于上述解释的原因，在根据本发明的方法中，带齿部较佳地构造成沿保持和/或支承环的轴向延伸的螺纹。
在根据本发明的方法中，在扩张步骤中通过如下方式较佳地防止外壳的扩张，即，在环的区域中的外壳在扩张的过程中以形状配合的方式容纳于砧座(Amboss)的容纳部中。
附图说明
下面参见附图更详细地解释本发明以及技术环境。应当注意，附图描绘本发明特别较佳的实施例，但本发明不限于这些实施例。附图示意地示出：
图1以剖视图示出带有支承环的根据本发明的齿条外壳段以及设置在该齿条外壳段内的齿条，
图2以剖视图示出带有保持环的根据本发明的另一齿条外壳段。
具体实施方式
在图1中仅部分示出由钢制成的、根据本发明的齿条外壳1。图1示出齿条外壳1的端部中的一个。用支承环2密封该端部所属的开口。钢制的支承环2借助其突缘7搁置在齿条外壳1的开口边缘上。一方面，支承环2用作未示出的十字接头的止动件，该十字接头附连于设置在齿条外壳1内的齿条10的端部上。另一方面，支承环2用于支承带有滑动环11的齿条支承轴承8，滑动环用于引导齿条10。齿条支承轴承9可选择地附加由环挡圈9来支承，该环挡圈被插到齿条外壳1的内壁中的周界槽中。此外，设置也支承于齿条支承轴承9上的环形垫圈3。为了将支承环2附连于齿条外壳1上，通过按压工具以圆锥形配合面沿轴向配合支承环2的圆锥形内壁5以及通过按压工具施加到环2上的力引起沿径向的扩张来使支承环2沿其径向扩张。支承环2包括螺纹部4，该螺纹部由于硬化处理比齿条外壳1的钢的硬度更高，因而，螺纹部4在齿条外壳塑性变形时被压印到齿条外壳1内，从而提供支承环2与齿条外壳1的特别耐久的连接。通过使支承环2相对于齿条外壳1沿适当方向进行转动，支承环2可借助于螺纹部4从齿条外壳1中拆卸。在齿条外壳1的部分上在压配过程中保持无螺纹的齿条外壳1的开口和螺纹部4之间的距离范围6必须被克服，即，当通过转动移除环时，由螺纹部4切削。这要求增大力的施加，并且距离范围6因此用于失效保护。
图2示出带有设置于其中的保持环2′的根据本发明的齿条外壳1的另一段。保持环2′用于保持齿条外壳1的内部的，即液压区内的密封环3。为了将保持环2′附连于齿条外壳1上，通过按压工具以圆锥形配合面沿轴向配合保持环2′的圆锥形内壁5′以及通过按压工具施加到环2′上的力引起沿其径向的扩张来使保持环2′沿其径向扩张。保持环2′包括带齿部4′，该带齿部由于硬化处理比齿条外壳1的钢的硬度高，因而，带齿部4′在齿轮外壳1的塑性变形时被压印到齿条外壳1内，从而提供保持环2′与齿条外壳1的特别耐久的连接。基本上构造成管状。

Claims (16)

1.一种组件，包括管状外壳(1)和至少一个保持和/或支承环(2，2′)，所述保持和/或支承环至少部分地设置在所述外壳(1)内部并当所述保持和/或支承环(2，2′)扩张时被按压到所述外壳(1)中，其特征在于，在所述保持和/或支承环(2，2′)的与所述外壳(1)相邻的外周向表面上设置带齿部(4，4′)。
2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述外壳是齿条外壳(1)并用于容纳齿条(10)。
3.如前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述带齿部(4，4′)构造成沿所述保持和/或支承环的轴向延伸的螺纹。
4.如前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，被按压到所述外壳(1)中的所述带齿部(4，4′)设置在距所述外壳(1)的至少一个开口一定距离处。
5.如前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述保持和/或支承环(2，2′)至少在所述带齿部(4，4′)的区域中具有比所述外壳(1)的与所述保持和/或支承环相邻的区域中的材料硬的材料。
6.如前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述保持和/或支承环(2，2′)至少在所述带齿部(4，4′)的区域中被硬化。
7.如前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述保持和/或支承环(2，2′)由工具钢制成。
8.如前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述外壳(1)基本上由工具钢制成。
9.如前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述保持和/或支承环(2，2′)设置有用于与所述外壳(1)压配的圆锥形内周向表面(5，5′)，所述压配使所述保持和/或支承环(2，2′)扩张。
10.如前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述齿条(10)至少部分地设置在所述外壳(1)内。
11.如前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述保持和/或支承环(2，2′)设置有支承于所述外壳(1)的开口边缘上的突缘(7)。
12.一种用于组装至少部分位于管状外壳(1)内的至少一个保持和/或支承环(2，2′)的方法，包括
设置步骤，其中，所述至少一个保持和/或支承环(2，2′)至少部分地设置在所述外壳(1)内，
扩张步骤，其中，所述保持和/或支承环(2，2′)被扩张，
其特征在于，设置在所述保持和/或支承环(2，2′)的与所述外壳(1)相邻的外周向表面上的带齿部(4，4′)被按压到所述外壳(1)中。
13.如前述权利要求所述的方法，其特征在于在所述设置步骤之前的硬化步骤，在所述硬化步骤中，保持和/或支承环(2，2′)至少在所述带齿部(4，4′)的区域中被硬化。
14.如前述两项权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过圆锥形按压工具作用于所述支承和/或保持环(2，2′)的圆锥形内周向表面(5，5′)上来执行所述扩张步骤。
15.如前述权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述带齿部(4，4′)构造成沿所述保持和/或支承环的轴向延伸的螺纹。
16.如前述权利要求12至15中任一项所述的方法，其特征在于，在所述扩张步骤中，防止所述外壳(1)扩张。
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