DE10023775A1 - Zahnstange mit Oberflächenschutz - Google Patents
Zahnstange mit OberflächenschutzInfo
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- B62D3/12—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Zahnstange, insbesondere für Lenkgetriebe von Kraftfahrzeugen, mit einer Trägerstange, welche in einem Teilbereich ein Zahnabschnitt mit einer Außenverzahnung aufweist. Dabei ist die Verzahnung mit einem Oberflächenschutz, vorzugsweise einer Abdeckung, versehen, welcher formschlüssig mit der Trägerstange verbunden ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Zahnstange, insbesondere für Lenkgetriebe von
Kraftfahrzeugen, mit einer Trägerstange, welche in einem Teilbereich ein Zahnabschnitt
mit einer Außenverzahnung aufweist. Herkömmliche Zahnstangen wurden im Stand der
Technik als Vollteile aus Metall mit einer außen angeformten Verzahnung offenbart.
Diese Zahnstangen waren insofern nachteilig, als sie ein relativ hohes Gewicht besaßen,
demzufolge das Fahrzeuggewicht erhöht war und auch die Handhabung der
Zahnstangen durch ihr Eigengewicht oder beispielsweise auch durch erhöhte Reibung,
etc., erhöht wurde. Ein weiterer Nachteil dieser aus Vollmaterial bestehenden
Zahnstangen war, daß sie Vibrationen jeder Art gut leitete und diese auf die Lenkung
übertrugen, was den Fahrkomfort erheblich beeinträchtigte. Es sind im Stand der
Technik daher Zahnstangen in Leichtbauweise vorgeschlagen worden. Diese umfassen
gewöhnlich eine Trägerstange aus einem leichten Material beziehungsweise aus einer
leichten Konstruktion. Da diese Materialien oder Konstruktionen in der Regel nicht die
erforderliche Festigkeit für die Verwendung als Zahnstange aufweisen, wurde im Stand
der Technik vorgeschlagen, daß die Verzahnung als Einlegeteil in die Trägerstange
eingebaut wird.
Eine derartige Zahnstange ist in der DE 40 06 038 A1 offenbart. Sie ist für Lenkgetriebe
von Kraftfahrzeugen vorgesehen und umfasst eine Trägerstange, auf welcher ein
Zahnabschnitt angeordnet ist. Dabei ist die Trägerstange als hohler Grundkörper
ausgebildet und weist einen Einlegeteil mit Verzahnung auf, welches aus einem
Vollmaterial besteht. Der Grundkörper und das Einlegeteil sind miteinander verbunden,
wobei sich das Einlegeteil nur über einen Teilbereich des Grundkörpers der
Trägerstange erstreckt. Der Grundkörper weist im Wesentlichen gleichbleibende
Wandstärke auf und ist vorzugsweise ein Rohr aus einem mehrschichtigen
Verbundmaterial oder aus einem einschichtigen Metall, beispielsweise Stahl. Das
Einlegeteil wird getrennt gefertigt und in einer dafür vorgesehenen Ausnehmung des
Grundkörpers befestigt. Nachteil dieser Zahnstange des Standes der Technik war, daß
das Einlegeteil in den Grundkörper eingesetzt und dort befestigt werden muss. Dabei ist
es erforderlich entsprechende Passgenauigkeit zwischen den Teilen mit einer
dauerhaften und zuverlässigen Verbindung herzustellen.
Als Alternative zu einer Zahnstange mit Einlegeteil ist eine als Hohlkörper aus einem
ausreichend festen Material bestehenden Zahnstange, welche durch geeignete
Umformverfahren in einem Abschnitt mit einer Verzahnung versehen ist. Nachteil dieser
Zahnstange ist, daß der Zahnabschnitt bei Rohren in der Regel durch ein aufwendiges
und teures Innenhochdruckumformverfahren hergestellt werden muss.
Es hat sich bei beiden Verfahren gezeigt, daß eine Vielzahl von Arbeitsschritten
notwendig sind, um die Verzahnung herzustellen, was mit entsprechenden Zeit- und
Kostennachteilen verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es folglich eine Zahnstange zur Verfügung zu stellen, mit der
die vorbeschriebenen Nachteile überwunden werden, insbesondere eine leichte, haltbare
Zahnstange einfach und kostengünstig herzustellen.
Eine Lösung wird dadurch bereitgestellt, daß die Verzahnung mit einem
Oberflächenschutz, vorzugsweise einer Abdeckung, versehen ist, welcher formschlüssig
mit der Trägerstange verbunden ist. Vorteil dieser Ausgestaltung ist, daß der
Zahnabschnitt an der Trägerstange an- beziehungsweise ausgeformt werden kann.
Vorzugsweise ist die Verzahnung aus demselben Material wie die Trägerstange
herstellbar und kann mit dieser einstückig verbunden werden. Ebenfalls ist es
vorgesehen, daß die Verzahnung an der Trägerstange ausgeformt ist Um die
Verzahnung ausreichend vor Verschleiß zu schützen, ist der Zahnabschnitt mit einem
Oberflächenschutz versehen, der die Trägerstange vor den Kräften der aufeinander
wirkenden Zähne im Lenkgetriebe schützt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zahnstange wird dadurch
erreicht, daß die Verzahnung einstückig mit dem Oberflächenschutz verbunden und im
Zahnabschnitt der Trägerstange befestigt ist. Hierzu ist die gesamte Verzahnung und der
Oberflächenschutz in einem Teil hergestellt und wird im Zahnabschnitt der Trägerstange
angeordnet und befestigt. Durch diese Zahnstange können insbesondere bei der
Fertigung der Zahnstange erheblich Zeit und Kosten gespart werden, da die Herstellung
einer derartigen Abdeckung eine besondere Bearbeitung der Zahnstange erspart.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnstange wird dadurch
erreicht, daß der Oberflächenschutz eine mit der Form des Zahnabschnitts der
Trägerstange korrespondierende Abdeckung aus einem Material mit hoher Festigkeit ist,
vorzugsweise aus Metall, Keramik, Kunststoff oder einem Verbundmaterial, und daß die
Abdeckung im Zahnabschnitt auf der Trägerstange angeordnet ist. Vorteilhaft an dieser
Zahnstange ist, daß die Trägerstange und die Abdeckung so vorgefertigt werden
können, daß die Abdeckung dabei mit den üblichen Verfahren zur Erhöhung der
Festigkeit bearbeitet werden kann. Es ist dazu vorgesehen, daß die Abdeckung aus
höherwertigen Material besteht als die Zahnstange, mit dem in diesen Verfahren beste
Festigkeitswerte erreichbar sind. Neben typischen Metallen sind hierzu auch Keramiken
oder Keramikverbundstoffe, Kunststoffe oder Kunststoffverbundstoffe sowie bekannte
Faserverbundstoffe vorgesehen.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnstange wird dadurch
erreicht, daß der Oberflächenschutz eine mit der Form des Zahnabschnitts der
Trägerstange korrespondierende Abdeckung aus einem Material mit hoher Festigkeit ist,
vorzugsweise aus Metall, Keramik, Kunststoff oder einem Verbundmaterial, und daß die
Abdeckung im Zahnabschnitt auf der Trägerstange angeordnet ist. Es ist dabei
vorgesehen, daß die Abdeckung der Form der Mantelfläche angepasst ist und auf der
Mantelfläche befestigt ist. Die Mantelfläche weist hierzu und zur Erreichung eines
gleichmäßigen Durchmessers der Zahnstange eine teilweise Ausnehmungen auf, welche
der Materialstärke der Abdeckung entsprechen und in welche die Abdeckung eingepasst
ist. Die Befestigung kann mittels jeder geeigneten Verbindungstechnik mit der
Mantelfläche erreicht werden. Es ist vorgesehen, das die Verbindung durch Stift-,
Schraub-, Niet-, Nut und Feder- beziehungsweise durch Schweiß- oder Klebverbindung
verbunden werden. Die Verbindungstechniken können dabei auch miteinander
kombiniert werden. Desweiteren ist die Abdeckung vorzugsweise einstückig mit Spangen
versehen, welche auf der Trägerstange befestigt werden können.
Eine besondere Ausführungsform wird dadurch bereitgestellt, daß die Abdeckung lösbar
und austauschbar an der Mantelfläche befestigt ist. Es hat sich gezeigt, daß durch die
Krafteinwirkung auf die Zähne der Zahnstange Abrieb zu einem Verschleiß der
Oberfläche beziehungsweise der Abdeckung führt. Um eine kostengünstige Erneuerung
der Abdeckung, beispielsweise bei der Wartung des Kraftfahrzeugs, zu ermöglichen, ist
die erfindungsgemäße Ausgestaltung vorgesehen. Sofern die Trägerstange zuerst
verschleißt kann eine alte Abdeckung mit einer neuen Trägerstange verbunden werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Trägerstange ein Hohlkörper ist,
beispielsweise ein Rohr, welches im Zahnabschnitt durch ein bekanntes Verfahren, wie
Stanzen umgeformt worden ist. Eine erfindungsgemäße Alternative wird dadurch
bereitgestellt, daß die Trägerstange ein Vollkörper aus einem leichten Material ist,
vorzugsweise aus einem Leichtmetall, aus einem Kunststoff, einem Kunststoffgemisch
und/oder aus einem Verbundmaterial, und daß der Zahnabschnitt am Vollkörper,
vorzugsweise durch Fräsen, ausgeformt ist. Mit dieser Ausgestaltung ist es in
vorteilhafter Weise möglich, die Festigkeit der Trägerstange zu erhöhen und eine
einfache und effiziente Bearbeitung des Zahnabschnitts zu ermöglichen und mit dem
Oberflächenschutz zu versehen.
Für alle Ausführungsformen vorteilhaft ist eine Kosten- und Gewichtseinsparung sowie
eine Erhöhung der Festigkeit und Lebensdauer. Desweiteren ist der Aufwand beim
Recycling erheblich geringer und damit auch die Kosten, da die Bestandteile der
Zahnstange getrennt und einer Wiederverwertung zugeführt werden können.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der
begleitenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 Zahnstange gemäß der Erfindung im Längsschnitt;
Fig. 2 Zahnstange gemäß Fig. 1 im Querschnitt durch die Ebene I-I;
Fig. 3 Zahnstange gemäß Fig. 1 ohne Abdeckung;
Fig. 4 Zahnstange gemäß Fig. 3 im Querschnitt durch die Ebene I-I;
Fig. 5 Zahnstange gemäß Fig. 1 mit der Abdeckung und Verzahnung einstückig;
Fig. 6 Zahnstange gemäß Fig. 5 als Querschnitt durch die Ebene III-III.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Zahnstange 1 im Längsschnitt durch die Längsachse
A. Sie ist als zylinderförmiger Vollkörper ausgeführt und umfasst eine Trägerstange 2 mit
einem Zahnabschnitt 3. Der Zahnabschnitt 3 ist mit einem Oberflächenschutz 4
versehen. Der Oberflächenschutz 4 weist auf jeder Längsseite eine Spange 5, 6 auf,
welche einstückig mit einer Abdeckung 7 der Verzahnung 8 verbunden sind. Die
Spangen 5, 6 umgreifen die Trägerstange 2 zumindest teilweise und befestigen die
Abdeckung 7 darauf. Für die Befestigung weisen die Spangen 5, 6 jeweils
Befestigungsmittel auf, die in der Zeichnung als Stifte 8 ausgebildet sind. Andere
Varianten der Befestigung wie beispielsweise Nut und Feder, Schraubung, Schweißung,
Klebung oder dergleichen, sind ebenfalls von der Erfindung umfasst.
In Fig. 2 ist eine Zahnstange 1 gemäß Fig. 1 im Schnitt durch die Ebene I-I dargestellt.
Zur Aufnahme des Oberflächenschutzes 4 weist die Trägerstange 2 eine Ausnehmung 9
auf, so daß die Mantelflächen der Trägerstange 2 und des Oberflächenschutzes 4
ineinander übergehen. Die Stifte 8 sitzen in der Trägerstange 2 in Führungen 10 ein. Die
Führungen 10 und die Spangen 5, 6 sind so ausgestaltet, daß die Stifte 8 bei Belastung
des Zahnabschnitts 3 durch eine Lenkstange nicht aus den Führungen 10 springen und
der Oberflächenschutz 4 sich von der Trägerstange 2 löst.
Fig. 3 zeigt eine Trägerstange 2 ohne den Oberflächenschutz 4. Die Ausnehmung 9 in
der Trägerstange 2 umfassen den Bereich der Spangen 5, 6 und der Abdeckung 7 an
der Verzahnung 8. Im Bereich der Spangen 5, 6 sind Führungen 10 für die Stifte 8
vorgesehen, welche im Wesentlichen radial zur Längsachse A der Trägerstange 2
liegen.
Fig. 4 zeigt eine Trägerstange 2 gemäß Fig. 3 im Querschnitt durch die Ebene II-II. Die
Trägerstange 2 weist die Ausnehmung 9 zur Aufnahme des Oberflächenschutzes 4 und
die Führungen 10 im Zahnabschnitt 2 jeweils im Bereich der Spangen 5, 6 auf. Bei
dünnen Spangen 5, 6 kann erfindungsgemäß auch auf die Ausnehmungen 9 verzichtet
werden.
Fig. 5 zeigt eine Zahnstange 1 mit einem Zahnabschnitt 3, wobei der Oberflächenschutz
4 einstückig mit der Verzahnung 8 verbunden ist. Der Oberflächenschutz 4 ist dabei in
eine Ausnehmung 9 an der Trägerstange 2 eingesetzt und mittels Spangen 5, 6 darin
befestigt. Fig. 6 zeigt entsprechend eine Zahnstange 1 gemäß Fig. 5 als Querschnitt
durch die Ebene III-III.
Bei allen dargestellten Ausführungsformen ist vorgesehen, daß die Trägerstange aus
einem leichten Material, insbesondere Leichtmetall, Kunststoffen oder Keramiken besteht
oder aus einem Verbundwerkstoff. Der Oberflächenschutz 4 ist mit einer Verzahnung 8
versehen beziehungsweise ist als Zahnsegmentblech 4 ausgeführt, welches
vorzugsweise aus Stahl hergestellt ist. Das Zahnsegmentblech ist in einer Ausnehmung
eingesetzt, welche in Form eines Segments aus der Trägerstange 2 ausgeformt ist. In
Vorteilhafter Weise wird die Ausnehmung 9 aus der Trägerstange 2 ausgefräßt.
Bei einer Trägerstange 2, welche als Hohlkörper ausgestaltet ist, was in keiner
Zeichnung dargestellt ist, ist es von Vorteil, den Oberflächenschutz 4 mit der Verzahnung
8 einstückig als Vollkörper herzustellen. Dabei kann die Ausnehmung 9 aus dem
Hohlkörper, was beispielsweise ein Rohr oder Profil sein kann, herausgeschnitten
werden und der Oberflächenschutz 4 in die Ausnehmung 9 eingesetzt und gehalten
werden, indem die Spangen 4, 5 seitlich an der Mantelfläche befestigbar sind. Dadurch
kann die Zahnstange erheblich leichter und kostengünstiger hergestellt werden.
1
Zahnstange
2
Trägerstange
3
Zahnabschnitt
4
Oberflächenschutz
5
Spange
6
Spange
7
Abdeckung
8
Stifte
9
Ausnehmung
10
Führung
11
Verzahnung
Claims (6)
1. Zahnstange (1), insbesondere für Lenkgetriebe von Kraftfahrzeugen, mit einer
Trägerstange (2), welche in einem Teilbereich ein Zahnabschnitt (3) mit einer
Außenverzahnung (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (11)
mit einem Oberflächenschutz (4), vorzugsweise einer Abdeckung (7), versehen ist,
welcher formschlüssig mit der Trägerstange (2) verbunden ist.
2. Zahnstange (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (11)
einstückig mit dem Oberflächenschutz (4) verbunden und im Zahnabschnitt (3) der
Trägerstange (2) befestigt ist.
3. Zahnstange (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Oberflächenschutz (4) eine mit der Form des Zahnabschnitts (3) der
Trägerstange (2) korrespondierende Abdeckung (7) aus einem Material mit hoher
Festigkeit ist, vorzugsweise aus Metall, Keramik, Kunststoff oder einem Verbundmaterial,
und daß die Abdeckung (7) im Zahnabschnitt (3) auf der Trägerstange (2) angeordnet
ist.
4. Zahnstange (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdeckung (7) zumindest teilweise die Mantelfläche der Trägerstange (2)
umgreift und/oder mittels Befestigungsmittel (8), vorzugsweise Greifstift-, Schraub-, Nut
und Feder- oder durch Schweißverbindung mit der Trägerstange (2) verbunden ist.
5. Zahnstange (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdeckung (7) lösbar und austauschbar an der Mantelfläche befestigt ist.
6. Zahnstange (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trägerstange (2) ein Vollkörper aus einem leichten Material ist, vorzugsweise
aus einem Leichtmetall, aus einem Kunststoff, einem Kunststoffgemisch und/oder aus
einem Verbundmaterial, und daß der Zahnabschnitt (3) am Vollkörper, vorzugsweise
durch Fräsen, ausgeformt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2000123775 DE10023775A1 (de) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | Zahnstange mit Oberflächenschutz |
Applications Claiming Priority (1)
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DE2000123775 DE10023775A1 (de) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | Zahnstange mit Oberflächenschutz |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE10023775A1 true DE10023775A1 (de) | 2001-11-22 |
Family
ID=7642124
Family Applications (1)
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DE2000123775 Ceased DE10023775A1 (de) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | Zahnstange mit Oberflächenschutz |
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Legal Events
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