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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines ringförmigen Lagers in einen zugehörigen Sitz eines Lenkgehäuses eines Lenkgetriebes. Lenkgetriebe weisen ein im Wesentlichen rohrförmiges Lenkgehäuse, eine in dem Lenkgehäuse mittels wenigstens zweier Stützlager verschiebbar geführte Lenkstange sowie ein Getriebe, um über dessen Getriebeeingriff eine rotierende Lenkbewegung in eine axiale Bewegung der Lenkstange zu bewirken, auf. Lenkgetriebe werden bei Kraftfahrzeugen eingesetzt, um die über das Lenkrad aufgebrachte drehende Lenkbewegung in eine geradlinige Bewegung zum Verschwenken der zu lenkenden Fahrzeugräder umzuwandeln. Zur Lenkkraftunterstützung kann hierbei ein Servoantrieb zum Einsatz kommen, der an geeigneten Stellen innerhalb des Lenkkraftflusses angeordnet werden kann.
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Übliche Lenkgetriebe sind als sogenannte Zahnstangenlenkung ausgelegt. Bei der Zahnstangenlenkung ist das Ende der Lenkwelle mit einem Ritzel verbunden, welches in die Verzahnung der Lenkstange, die dann auch Zahnstange genannt wird, eingreift und diese beim Drehen der Lenkung seitlich verschiebt. Für die Lagerung der sich relativ bewegenden Komponenten sind Gleitlager oder Wälzlager vorgesehen. Zur Festlegung der Lager am Lenkgehäuse sind verschiedene Verfahren und Mittel bekannt. Reversible Befestigungen sind meist teuer in der Herstellung und weisen in der Regel viele Komponenten auf. Üblicherweise werden Lager mit Sprengring in Axialrichtung fixiert. Diese Art der axialen Fixierung ist nachteilig nicht vollständig spielfrei. Eine alternative Fixierung ist eine Verschraubung. Diese ist in der Herstellung vergleichsweise aufwändig. Es ist ferner bekannt, durch Umformen des Lenkgehäuses die Lage des Lagers im Gehäuse spielfrei festzulegen. Dies hat den Nachteil, dass eine Demontage im Allgemeinen mit einem Verlust des Lenkgehäuses einhergeht. Eine Reparatur ist daher in der Regel ausgeschlossen
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, den Montageaufwand, somit die Kosten und auch das Gewicht für ein Lenkgetriebe zu reduzieren und dabei trotzdem im Reparaturfall eine Demontage und einen Austausch der zugehörigen Getriebekomponenten zu ermöglichen, ohne zwingend das Lenkgehäuse wegen Beschädigung bei der Demontage austauschen zu müssen. Diese Aufgabe wird durch ein Montageverfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Ein gleichermaßen vorteilhaftes Reparaturverfahren ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Montage eines ringförmigen Lagers in einen zugehörigen Sitz, beispielsweise hohlen Abschnitt, eines Lenkgehäuses eines Lenkgetriebes, mit den folgenden Schritten: Bereitstellen des Lenkgehäuses; Bereitstellen eines Stapels aus einem ringförmigen Lager, wie ein Gleitlager oder Wälzlager, sowie aus wenigstens einem Einsetzring. Beispielsweise sind diese koaxial und an den Stirnseiten aneinandergrenzend angeordnet.
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Beispielsweise entsprechen der Außendurchmesser des Einsetzrings und der des Lagers bis auf ein für das Einsetzen notwendiges Toleranzmaß dem Innendurchmesser im Bereich des Sitzes des Lenkgehäuses.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ferner einen Umformschritt, bei dem das Lenkgehäuse oder wenigstens der bezogen auf die Einbringrichtung hinterste der Einsetzringe umgeformt werden, um das Lager und den Einsetzring wenigstens entgegen der Einbringrichtung festzulegen. Beispielsweise wird der Einsetzring durch plastisches Verformen in eine Ausnehmung oder umlaufende Nut in der Innenwandung des Lenkgehäuses gespreizt oder verpresst, um ihn und das ringförmige Lager in Axialrichtung festzulegen. Durch das Umformen wird durch einfachste maschinelle Verarbeitung eine besonders spielfreie Fixierung des Lagers im Lenkgehäuse erreicht. Die erfindungsgemäße Variante mit der Verformung des Einsetzrings hat den Vorteil, dass das Gehäuse keiner oder allenfalls einer geringen Verformung unterzogen wird und wiederverwendet werden kann.
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Bei der Variante mit Verformung des Gehäuses bietet die Verwendung des Einsetzrings den Vorteil, dass nach der Demontage und Entnahme des Einsetzrings die Möglichkeit besteht, dass das oder ein ersetzendes Lager durch Umformen an einer anderen, in Einbringrichtung beispielsweise in Axialrichtung des Gehäuseabschnitts versetzter Stelle nochmals durch Umformen fixiert werden kann, so dass eine Überbelastung und Bruch des metallischen Gefüges des Gehäuses durch eine mehrfache plastische Verformung nicht zu befürchten sind. Das ursprüngliche Lenkgehäuse muss nach der Reparatur nicht ausgetauscht werden. Der zuvor bereits umgeformte Bereich wird beispielsweise durch spanabhebende oder sägende Bearbeitung abgetrennt.
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Folglich betrifft die Erfindung ebenso ein Reparaturverfahren eines Lenkgetriebes mit einem einen Sitz aufweisenden Lenkgehäuses, wobei in dem Sitz ein ringförmiges Lager und ein Einsetzring, beispielsweise formschlüssig, angeordnet sind und zur deren axialer Fixierung in wenigstens einer Richtung das Lenkgehäuse oder der Einsetzring umgeformt ist. Beispielsweise handelt es sich um ein nach dem zuvor beschriebenen Montageverfahren zumindest teilweise montiertes Lenkgetriebe. Dieses erfindungsgemäße Reparaturverfahren umfasst die folgenden Demontageschritte: Entfernen des umformten Bereichs des Gehäuses oder des umformten Einsetzrings, beispielsweise durch Abtrennen oder weitgehend rückgängig machendes Umformen; Entnahme von wenigstens dem Einsetzring und dem ringförmigen Lager aus dem hohlen Abschnitt.
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Betrifft das Reparaturverfahren ein gemäß dem erfindungsgemäßen Montageverfahren hergestelltes Lenkgetriebe, so kann sowohl bei der Herstellung als auch bei der Reparatur das Gehäuse oder alternativ bei beiden Verfahren der Ring umgeformt werden. Bevorzugt wird aber um das Risiko einer Beschädigung zu minimieren, das „Objekt“ der Umformung gewechselt, wurde beispielsweise bei der Herstellung der Ring umgeformt, wird bei der Reparatur das Gehäuse umgeformt und umgekehrt.
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Das Reparaturverfahren umfasst ferner die folgenden Montageschritten: Einbringen des ringförmigen Lagers unter Wegfall wenigstens eines der Einsetzringe; zweites Umformen des in Einbringrichtung hintersten der Einsetzringe oder alternativ des Lenkgehäuses an in Einbringrichtung versetzter Stelle bezogen auf den Ort des ursprünglichen Umformens.
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Bevorzugt handelt es sich bei dem Abschnitt um den sogenannten Ritzelturm des Lenkgehäuses, in dem das Ritzel und die Lenkwelle drehbeweglich angeordnet sind.
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Erfindungsgemäß kann das Umformen den Bereich der Wandung des Lenkgehäuses betreffen, an den der Außenumfang des Lagers oder des wenigstens einen Einsetzrings – je nachdem was als letztes bezogen auf die Einbringrichtung angeordnet ist – benachbart angeordnet ist. Beispielsweise wird die Wandung durch Umformen in eine umlaufende Nut im Außenumfang des Lagers bzw. Einsetzrings verpresst. Bevorzugt erfolgt das Umformen bezogen auf die Einbringrichtung hinter dem Stapel also je nach Reihenfolge der Stapelung unmittelbar hinter dem Lager oder unmittelbar hinter dem Einsetzring, beispielsweise durch Rollieren.
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Das Lenkgehäuse ist beispielsweise aus einem plastisch verformbaren Material, wie Stahl, oder thermoplastischen Material hergestellt. Im Vergleich zu üblichen Aluminium-Lenkgehäusen weisen Ganzstahlgehäuse eine Reihe von Vorteilen auf, darunter eine höhere Steifigkeit und Zähigkeit des Werkstoffs. Die gefühlte Lenk-Präzision wird durch das steifere Stahlgehäuse merklich erhöht. Ebenso von Vorteil ist die kompakte und kostengünstige hydraulische Leitungsführung des Stahlgehäuses, bei der die Verschraubungsschnittstellen entfallen. Das an verschiedene Fahrzeugtypen flexibel anpassbare Gehäuse wird als Schweißkonstruktion aus umgeformten, vorkonfektionierten Präzisionsstahlrohren mit Festigkeiten je nach Umformgrad von 450 bis 650 N/mm2 gefertigt. Den Korrosionsschutz gewährleistet ein spezieller galvanischer Überzug. Die angeschweißten hydraulischen Versorgungsleitungen ermöglichen eine optimale Bauraumanpassung im Fahrzeug. Bevorzugt wird das Lenkgehäuse durch ein nahtloses Stahlrohr mit rundem Querschnitt bereitgestellt.
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Bevorzugt ist wenigstens der den Sitz betreffende Abschnitt des Lenkgehäuses aus Stahl hergestellt, beispielsweise der Ritzelturm.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei dem ringförmigen Lager um ein Radial- oder ein Schrägwälzlager.
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Zur Vermeidung zusätzlicher Abdichtmaßnahmen und Komponenten handelt es sich um ein Radial- oder ein Schrägwälzlager mit wenigstens einer Dichtscheibe, bevorzugt um eines mit wenigstens einer schleifend abdichtenden Dichtscheibe. Beispielsweise handelt es sich um ein mit den Nachsetzzeichen 2RSR klassifiziertes Lager.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist wenigstens einer der Einsetzringe geschlitzt, bevorzugt ist wenigstens der umgeformte Einsetzring geschlitzt.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist der Einsetzring hinter dem ringförmigen Lager angeordnet. Dadurch bleibt im Falle einer Reparaturmaßnahme, bei der der Einsetzring entfernt wird, die Lage des Lagers in Bezug auf die Axialrichtung bzw. Einbringrichtung des Lenkgehäuses nach Durchführung der Reparatur unverändert.
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Um zumindest vor der Reparaturmaßnahme eine äußerste also in Einbringrichtung hinterste, und damit belastungstechnisch vorteilhafte Abstützung der Lenkwelle zu erreichen, ist das Lager in einer Ausgestaltung bevorzugt hinter dem Einsetzring angeordnet. Ferner wird somit eine „jungfräuliche“ Positionierung des Lagers nach Durchführung der Reparaturmaßnahme erreicht. Ein verschleißbedingtes Spiel im ehemaligen Sitzbereich des Lagers stellt somit kein Problem mehr dar.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen lediglich bevorzugte Ausführungsvarianten dar. Die jeweiligen Bezugszeichen der Ausführungsformen wurden bei funktionaler Identität der betreffenden Komponente beibehalten. Es zeigen:
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1: eine Querschnittansicht eines Lenkgetriebes während der Durchführung des erfindungsgemäßen Umformschritts gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montageverfahrens;
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2: eine Querschnittansicht eines Lenkgetriebes während der Durchführung des erfindungsgemäßen erneuten Umformschritts gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reparaturverfahrens;
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3: eine Querschnittansicht eines Lenkgetriebes nach der Durchführung des erfindungsgemäßen Umformschritts gemäß einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montageverfahrens;
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4: eine Detailansicht eines Lenkgetriebes vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Umformschritts gemäß der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montageverfahrens;
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5: eine Detailansicht eines Lenkgetriebes nach der Durchführung des erfindungsgemäßen Umformschritts gemäß der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montageverfahrens;
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6: eine perspektivische Ansicht des gemäß der zweiten Ausführungsform verwendeten Einsetzrings.
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Die 1 zeigt ein Lenkgetriebe im Schnitt nach Durchführung des erfindungsgemäßen Montageverfahrens in einer ersten Ausführungsvariante. Das Lenkgetriebe umfasst einen ersten rohrförmigen Abschnitt 11, in dem eine Lenkstange 5 verschiebbar gelagert ist. Das Lenkgehäuse umfasst ferner einen Ritzelturm 6 sowie einen Gleitsteinturm 7. Die Verschiebung der Lenkstange 5 wird durch eine, beispielsweise vom Lenkrad, rotierend angetriebene Lenkwelle 3 bewirkt, die an ihrem Ende eine Ritzel 4 aufweist, das in kämmenden Eingriff mit einem Verzahnungsabschnitt der Lenkstange 5 steht. Zur Gewährleistung des Eingriffs zwischen dem Ritzel 4 und dem Verzahnungsbereich der Lenkstange 5 ist ein Gleitstein 8 vorgesehen, der mittels Feder elastisch gegen die Lenkstange 5 in Eingriffsrichtung von Lenkstange 5 und Ritzel 4 vorgespannt ist. Zur Aufnahme des Gleitsteins 8 und seiner Federvorspannmittel weist das Lenkgehäuse den Gleitsteinturm 7 auf. Zur Aufnahme des Ritzels 4 und der drehbeweglichen Lagerung der Lenkwelle 3 ist ein sogenannter Ritzelturm 6 als Teil des Lenkgehäuses vorgesehen. Der Ritzelturm 6 weist an seinem von dem rohrförmigen, die Lenkstange 5 aufnehmenden Gehäuse 11 wegweisenden Ende eine tulpenförmige Querschnittsaufweitung auf, in der ein Sitz 9 zur Aufnahme eines Radiallagers 2 vorgesehen ist. Das Radiallager 2 ist ein Rillenkugellager 2 und dient der drehbeweglichen Lagerung der Lenkwelle 3 im Ritzelturm 6. Das Lager 2 umfasst einen Außenring 2a, mehrere Kugeln 2b als Wälzkörper, einen Innenring 2c sowie einen nicht dargestellten Wälzlagerkäfig. Der Sitz 9 dient der Aufnahme eines Stapels aus einem Einsetzring 1 und dem Radiallager 2. Nach dem Einsetzen des Stapels, wobei zuerst der Einsetzring 1 und dann das Radiallager 2 eingesetzt werden, beispielsweise gemeinsam als Stapel oder separat unter nachträglichem Ausbilden des Stapels, erfolgt mit dem Rollierwerkzeug 10 ein rollierendes Umformen des den Stapel überragenden, umlaufenden Randes des Ritzelturms 6 radial nach innen. Durch die erreichte Umformung hinter dem Stapel wird der Stapel in Axialrichtung der Lenkwelle 3 entgegen der Einbringrichtung festgelegt.
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Nach einer Demontage durch Abtrennen des umformten Abschnitts in dem erfindungsgemäßen Reparaturverfahren in einer ersten Ausführungsform wird der Stapel einzeln oder gemeinsam entnommen und das Lager 2 ohne den Einsetzring 1 wieder in den Sitz eingesetzt. Durch die tiefere Einbausituation des Lagers 2 und die geringere Bauhöhe des um den Einsetzring 1 verringerten Stapels besteht die Möglichkeit, durch erneutes Rollieren, wie in der 2 gezeigt und nun an einer in Einbringrichtung versetzten (tieferen) Stelle des Ritzelturms 6, das Lager 2 festzulegen, ohne dass das Lenkgehäuse bzw. der Ritzelturm 6 zwingend ausgetauscht werden muss.
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Die 3 zeigte eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Montageverfahrens. Hier wird eine Beschädigung des Gehäuses, insbesondere des Ritzelturms 6 durch ein Umformen des Einsetzrings 1‘ anstelle des Gehäuses 6 erreicht. Die 3 zeigt wiederum ein Lenkgetriebe im Schnitt nach Durchführung des erfindungsgemäßen Montageverfahrens in einer zweiten Ausführungsvariante. Das Lenkgetriebe umfasst auch bei dieser Ausführungsform einen ersten rohrförmigen Abschnitt 11, in dem eine Lenkstange 5 verschiebbar gelagert ist. Die Verschiebung wird durch eine rotierend angetriebene Lenkwelle 3 bewirkt, die an ihrem Ende eine Ritzel 4 aufweist, das in kämmenden Eingriff mit einem Verzahnungsabschnitt der Lenkstange 5 steht. Zur Gewährleistung des Eingriffs zwischen dem Ritzel 4 und dem Verzahnungsbereich der Lenkstange 5 ist ein Gleitstein 8 vorgesehen, der elastisch gegen die Lenkstange in Eingriffsrichtung von Lenkstange 5 und Ritzel 4 vorgespannt ist. Zur Aufnahme des Gleitsteins 8 und seiner Federvorspannmittel weist das Lenkgehäuse wiederum einen Gleitsteinturm 7 und zur Aufnahme des Ritzels 4 und der drehbeweglichen Lagerung der Lenkwelle 3 einen sogenannten Ritzelturm 6 auf. Der Ritzelturm 6 weist an seinem einen Ende eine tulpenförmige Querschnittsaufweitung auf, in der ein Sitz 9 zur Aufnahme eines Radiallagers 2 vorgesehen ist. Das Radiallager 2 ist ein Rillenkugellager 2 und dient der drehbeweglichen Lagerung der Lenkwelle 3 im Ritzelturm 6. Das Lager 2 umfasst wiederum einen Außenring 2a, mehrere Kugeln 2b als Wälzkörper, einen Innenring 2c sowie einen nicht dargestellten Wälzlagerkäfig. Der Sitz 9 dient der Aufnahme eines Stapels aus einem Einsetzring 1‘ und dem Radiallager 2. Nach dem Einsetzen des Stapels, wobei der Einsetzring 1‘ zuletzt und vorher das Radiallager 2 eingesetzt werden, beispielsweise gemeinsam als Stapel oder separat unter nachträglichem Ausbilden des Stapels, erfolgt mit einem Spreizwerkzeug 10‘ ein speizendes Umformen des den Stapel abschließenden Einsetzrings 1‘ nach außen, wie in den 4 und 5 in Detailansicht gezeigt. Dadurch wird der Einsetzring 1‘ in die in der Innenwandung des Ritzelturms 6 umlaufende Nut 12 gepresst, so dass der Stapel aus Einsetzring 1‘ und Lager 2 in Axialrichtung der Lenkwelle 3 also entgegen der Einbringrichtung festgelegt ist.
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Zur Erleichterung der Demontage, insbesondere des Rückgängigmachens der durch den Umformschritt vorgenommenen Verformung ist der Einsetzring 1‘, wie in der 6 gezeigt, geschlitzt ausgeführt.
