DE3807573A1

DE3807573A1 - Drehventil-zahnstangen-servolenkgetriebegehaeuse

Info

Publication number: DE3807573A1
Application number: DE3807573A
Authority: DE
Inventors: John Henry Robinson; Donald Robert Burnham
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1987-03-09
Filing date: 1988-03-08
Publication date: 1988-09-29
Also published as: GB2202502B; GB8803269D0; GB2202502A; KR880011480A; BR8801009A; DE3807573C2; KR910007260B1; AU608812B2; AU1259188A; JPS63235168A; MX173755B; JPH078651B2; US4788877A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein Kraftfahrzeug- Zahnstangen-Servolenkgetriebe nach dem Oberbegriff des An spruchs 1, wie es beispielsweise aus US-PS 44 54 801 bekannt ist.

In der US-PS 44 54 801 wird ein Drehventil-Zahnstangen-Servo lenkgetriebe beschrieben mit einem einzigen einstückig form gegossenen Außengehäuse aus Aluminium, das eine Ritzelwelle und das Drehventil abstützt. Einstückig formgegossene Außen gehäuse sind zur Gewichtsverminderung und eine hohe Herstell wirksamkeit sehr attraktiv. Um jedoch für sich darin bewegen de Teile wie Elemente des Drehventiles den Abriebwiderstand möglichst groß zu halten und auch eine Wandporosität um das Drehventil möglichst zu vermeiden, ist es wünschenswert, daß der Teil des Gehäuses, der das Drehventil umgibt, aus einem dichteren und abriebfesteren Material, beispielsweise einem Eisenmetall hergestellt wird. Zu diesem Zweck sind Drehven til-Zahnstangen-Servolenkgetriebe vorgeschlagen worden, die getrennte miteinander verschraubte Gehäuse für das Ritzel und das Ventil enthalten.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich damit, ein zusammenge setztes Gehäuse für ein Kraftfahrzeug-Zahnstangen-Servolenk getriebe zu schaffen, das eine Verbesserung gegenüber bekann ten verschraubten Gehäusen darstellt.

Insbesondere befaßt sich die vorliegende Erfindung damit, ein zusammengesetztes Gehäuse für ein Kraftfahrzeug-Zahnstan gen-Servolenkgetriebe zu schaffen, das wirtschaftlich herzu stellen ist und einen Ventilgehäuseabschnitt enthält, der aus dichterem und verschleißfesterem Material besteht als die restlichen Abschnitte des Lenkgetriebegehäuses.

Um das zu erreichen, kennzeichnet sich ein erfindungsgemäßes Lenkgetriebegehäuse durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Dadurch schafft die Erfindung ein neues und verbessertes zu sammengesetztes Gehäuse für ein Drehventil-Zahnstangen-Servo lenkgetriebe.

Das neue und verbesserte zusammengesetzte Gehäuse enthält vorzugsweise einen Ritzelgehäuseabschnitt aus einem ersten Material niederen Gewichtes, wie Aluminium, und einen Ven tilgehäuseabschnitt, der aus einem zweiten, dichteren und ab riebfesteren Material wie einem Eisenmetall hergestellt ist, wobei der Ritzelgehäuseabschnitt und der Ventilgehäuseab schnitt miteinander starr ohne Verwendung von Schrauben durch Formschluß-Preßpassung verbunden sind, die abgedichtet und mehrfach gegen Versagen geschützt ist durch einen an Ort und Stelle einspritzgeformten Kunstoff-Haltering.

Bei einer bevorzugten Ausführung eines Servolenkgetriebege häuses erfindungsgemäßer Art enthält der Ritzelgehäuseab schnitt eine Ritzelbohrung, die nach einer Achse des Gehäu ses ausgerichtet ist, und eine zylindrische Versenkbohrung um die Ritzelbohrung in einer Endfläche des Gehäuses. Der Ventilgehäuseabschnitt ist ein gerader Kreiszylinder mit einem Hals an einem Ende, der in die Versenkbohrung einge preßt ist, um den Ventilgehäuseabschnitt mit dem Ritzelgehäu seabschnitt starr und drehfest zu verbinden. Einspritzform durchlässe in dem Ritzelgehäuseabschnitt stehen mit einer ersten Ringnut in der Innenzylinderfläche der Versenkbohrung in Verbindung. Eine Ringnut in der zugewendeten Fläche des Halses des Ventilgehäuseabschnittes überdeckt die Ringnut im Ritzelgehäuseabschnitt und bestimmt mit dieser zusammen eine ringförmige Kammer. Härtbares Kunstoffmaterial wird in die Ringkammer durch die Formdurchlässe eingespritzt und wirkt, wenn es ausgehärtet ist, als ein Halte- und Dich tring, der das Abtrennen des Ventilgehäuseabschnittes von dem Ritzelgehäuseabschnitt redundant verhindert und auch ein Einwandern von Feuchtigkeit und Verunreinigung in das Innere des Lenkgetriebe verhindert.

Eine Innenzylinderfläche am Hals des Ventilgehäuseabschnit tes stützt ein Hülsenlager ab, das eine Zwischenstütze für die Ritzelwelle schafft.

Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Ausbilden eines zusammengesetzten Gehäuses für ein Drehventil-Zahnstan gen-Servolenkgetriebe, wie es im Anspruch 3 bezeichnet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei spielsweise näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geöffnete perspektivische Dar stellung eines Drehventil-Zahnstangen-Servo lenkgetriebes mit einem zusammengesetzten Ge häuse gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung, bei der einige Teile ungeschnitten gezeigt sind, all gemein nach der durch die Linie 2-2 in Fig. 1 bezeichneten Ebene, in Pfeilrichtung gesehen.

In Fig. 1 ist ein Kraftfahrzeug-Drehventil-Zahnstangen-Ser volenkgetriebe 10 hier nur soweit darstellt und beschrieben, wie es zur Erläuterung des erfindungsgemäßen zusammenge setzten Gehäuses nötig ist, da das Lenkgetriebe 10 selbst in der bereits erwähnten US-PS 44 54 801 im einzelnen beschrie ben und erläutert ist.

Nach Fig. 1 enthält das Lenkgetriebe 10 einen Servozylinder 12 zusammen mit einem zusammengesetzten Gehäuse 14 erfin dungsgemäßer Art. Der Servo- oder Leistungszylinder 12 stellt einen Teil eines Servofluidmotors des Lenkgetriebes dar, wobei der Fluidmotor weiter einen in dem Servozylinder 12 gleitend bewegbaren Kolben 16 und eine mit diesem Kolben 16 starr verbunde Kolbenstange 18 enthält. Der Kolben unter teilt das Innenvolumen des Servozylinders 12 in zwei Arbeits kammern 20 und 22 mit veränderbaren Volumina. Der Servozylin der 12 ist starr an dem linken Ende eines rohrförmigen Zahn stangen-Führungsabschnittes 24 eines Ritzelgehäuseabschnit tes 26 des zusammengesetzten Gehäuses 14 befestigt. Der Rit zelgehäuseabschnitt 16 besteht aus leichtgewichtigem einfach in Formguß zu verarbeitendem Material wie Aluminium. Das rechte Ende der Kolbenstange 18 ist starr mit dem (nicht dar gestellten) linken Ende einer Lenk-Zahnstange 28 mit einer Anordnung von Zähnen 30 verbunden. Die Lenk-Zahnstange 28 ist in dem Zahnstangenführungsabschnitt 24 so abgestützt, daß sie in dessen Längsrichtung verschoben werden kann.

Wie aus den Fig. 1 und 2 zu ersehen, ist der Zahnstangen führungsabschnitt 24 ein integrale Weiterführung des Ritzel gehäuseabschnittes 26, der weiter ein Hauptgehäuse 32 ent hält, welches eine Ritzelachse 34 bestimmt. Das Hauptgehäuse 32 besitzt in sich eine längs der Achse 34 ausgerichtete Rit zelbohrung 36. Die Ritzelbohrung 36 reicht von der oberen Endfläche 38 des Hauptgehäuses 32 zu einer unteren Endfläche 40 desselben. Die Lenkzahnstange 28 kreuzt die Ritzelbohrung 36 und überdeckt dieselbe teilweise. Ein Nachstellstopfen 42 ist in einer entsprechenden Bohrung im Hauptgehäuse hinter der Lenkzahnstange 28 gleitend eingesetzt und spannt unter Einwirkung einer Feder 44 die Lenkzahnstange zu der Ritzel bohrung 36 hin vor. Das Hauptgehäuse 32 ist in der Nähe seiner oberen Endfläche 38 erweitert, um dort genügend Mate rial für eine zylindrische Versenkbohrung 46 zu schaffen, die in der Endfläche 38 um die Ritzelbohrung angelegt ist. Die Versenkbohrung 46 bestimmt eine innere Zylinderfläche 48, die nach der Achse 34 ausgerichtet ist.

Das zusammengesetzte Gehäuse 14 enthält weiter einen Drehven tilgehäuseabschnitt 50. Der Ventilgehäuseabschnitt 50 ist als ein gerader Kreiszylinder aus einem dichteren und abrieb festeren Material als das Material des Ritzelgehäuseabschnit tes 26, z.B. einem Eisenmetall, hergestellt. Der Ventilgehäu seabschnitt 50 besitzt eine zylindrische Wand 52, die an einem Ende in einen ringförmigen Hals 54 ausläuft. Die Wand 52 hat eine bearbeitete Innenfläche 56, und der Hals 54 eine bearbeitete Außenfläche 58 und eine konzentrische bearbeite te Innenfläche 60. Der Ventilgehäuseabschnitt 50 ist nach der Achse 34 ausgerichtet und der Hals 54 wird in Preßpas sung in die Versenkbohrung 46 eingedrückt, bis eine Schulter am Ventilgehäuseabschnitt 50 am Ende des Halses 54 an die obere Endfläche 3 S am Ritzelgehäuseabschnitt 26 angedrückt ist. Der Durchmesser der Außenfläche 58 übertrifft den Durch messer der Innenfläche 48 der Versenkbohrung 46 um ein vorbe stimmtes Haß, das ausreicht, um eine Formschlußverbindung zwischen den zwei Gehäuseabschnitten bei allen vorauszusehen den Betriebstemperaturen des Lenkgetriebes 10 sicherzustel len.

Eine Ritzelwelle 62 mit einer Vielzahl von daran angebrach ten Ritzelzähnen 64 wird sowohl am Ritzelgehäuseabschnitt 26 wie auch am Ventilgehäuseabschnitt 50 um die Ritzelachse 34 drehbar abgestützt. Die Ritzelzähne 64 kämmen mit den Zahn stangenzähnen 30 an der Lenkzahnstange 28. Die Ritzelwelle 62 ist an einem Ende an dem Ritzelgehäuseabschnitt 26 mit tels eines Kugellagers 66 abgestützt, und am anderen Ende an dem Ventilgehäuseabschnitt 50 mittels einer Lagerhülse 68 an der Innenfläche 60 des Halses 54.

Eine Stummelwelle 70 ist nach der Ritzelachse 34 ausgerich tet und an dem Ventilgehäuseabschnitt 50 um die Ritzelachse drehbar abgestützt, und zwar mittels eines Lagers 72 an einem Ring 73, der gegen die Innenfläche 56 der Wand 52 ange setzt ist. Ein Torsionsstab 74 befindet sich innerhalb der Stummelwelle und besitzt ein starr mit der Stummelwelle außerhalb des Ventilgehäuseabschnittes 50 verbundenes Ende, während das andere Ende bei 76 mit der Ritzelwelle 62 durch Längsverzahnung verbunden ist.

Ein Drehventil 78 sitzt im Ventilgehäuseabschnitt 50 und enthält eine um die Achse 34 relativ zur Innenzylinderfläche 56 des Ventilgehäuseabschnittes drehbare Ventilhülse 80. Die Ventilhülse 80 ist mit der Ritzelwelle 62 über einen radia len Stift S 2 (Fig. 2) verbunden, wodurch die Ventilhülse sich zusammen mit der Ritzelwelle dreht. Die Ventilhülse 80 besitzt eine Vielzahl von Außennuten 64, die der Innenzylin derfläche 56 zugewendet sind, und die Nuten 84 sind durch eine entsprechende Vielzahl von Dichtringen 86 flankiert, die in entsprechenden Nuten in der Ventilhülse angeordnet sind und gleitend an der Innenzylinderfläche 56 des Ventilge häusesabschnittes 50 anliegen.

Wie am besten an Fig. 2 zu sehen, steht das innerste Ende 88 des Wellenstummels 70 innerhalb des Ventilgehäuseabschnit tes 50 in einen Ringflansch 90 an dem benachbarten Ende der Ritzelwelle 62 hinein vor. Zwischen dem innersten Ende 88 und dem Flansch 90 ist eine Freiwegverbindung 92 herstellt, damit eine begrenzte Drehung des Wellenstummels gegenüber der Ritzelwelle 62 zugelassen ist, jedoch bei Überschreiten eines vorbestimmten eingeschlossenen Winkels eine Verbindung der beiden hergestellt wird.

Zusätzlich ist das innerste Ende 88 des Wellenstummels dreh bar an einem zylindrischen Ende 94 des Torsionsstabes 74 in nerhalb des Wellenstummels mittels eines Hülsenlagers 98 ge lagert.

Die Außenfläche 100 des Wellenstummels 70 innerhalb des Ven tilgehäuseabschnittes wirkt als Schieber des Drehventils 78 und besitzt zu diesem Zweck eine Vielzahl von sich in Axial richtung erstreckenden Nuten 102, die zusammen mit einer ent sprechenden Vielzahl von Innennuten 104 in der Hülse wahlwei se die Arbeitskammern 20 bzw. 22 des Fluidmotors über zwei Leitungen 106 (Fig. 1) zwischen dem Servozylinder 12 und entsprechenden, nicht gezeigten Anschlußteilen an dem Ventil gehäuseabschnitt 50 unter Druck setzen oder entlasten.

Das dichte und abriebfeste Material, aus dem der Ventilgehäu seabschnitt 50 besteht, widersteht einem Abrieb durch die Ventilhülse 80 und die Dichtringe 86 und besitzt überlegene Porositätseigenschaften, die den Ventilgehäuseabschnitt so gut wie undurchdringbar halten gegen das Druckfluid um das Drehventil 78, und zwar über gesammte Lebenszeit des Servo lenkgetriebes 10.

Wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen, besitzt das Hauptgehäu se 32 des Ritzelgehäuseabschnittes 26 eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Einspritzform-Durchlässen in seinem In neren, von denen nur ein einzelner Durchlaß 108 in Fig. 2 gezeigt ist, und diese Durchlässe stehen mit einer ersten Ringnut 110 in der Innenzylinderfläche 48 der Versenkbohrung 46 in Verbindung. Eine zweite Ringnut 112 in der Außenzylin derfläche 58 an dem Hals 54 des Ventilgehäuseabschnittes 50 ist der ersten Ringnut 110 zugewendet und überdeckt diese. Die beiden Ringnuten 110 und 112 bilden zusammen eine hohle Ringkammer. Eine Masse aus härtbarem Kunstoffmaterial 114, wie einem Polyamidmaterial (Nylon), wird unter Druck in die Formdurchlässe 108 und in die Ringkammer eingespritzt. Nach dem Aushärten bildet das Material einen Haltering 116 zwi schen dem Ritzelgehäuseabschnitt 26 und dem Ventilgehäu seabschnitt 50. Der Haltering 116 wirkt als Stütze für die Formpassung zwischen dem Ritzelgehäuseabschnitt 26 und dem Ventilgehäuseabschnitt 50, so daß diese beiden gehindert sind, sich zu trennen.

Da das eingespritzte Material in enge Berührung mit allen Flächen der Ringkammer gedrückt ist, wirkt der Haltering 16 gleichzeitig als Sperring für Feuchtigkeit und Verunreini gung, die durch die Zwischenfläche zwischen der Innenzylin derfläche 48 der Versenkbohrung 46 am Ritzelgehäuseabschnitt 26 und der Außenzylinderfläche 58 am Hals 54 des Ventilgehäu seabschnittes 50 eindringen könnten.

Da schließlich das eingespritzte Material mit Oberflächenun regelmäßigkeiten in der Nut 112 infolge des Schrumpfens beim Aushärten verhakt, bildet der Haltering 116 auch noch eine zusätzliche Verdrehsperre zwischen dem Ventilgehäuseab schnitt 50 und dem Ritzelgehäuseabschnitt 26.

Zusammengefaßt wird also bei der beschriebenen Ausführung eines Gehäuses für ein Drehventil-Zahnstangen-Servolenkge triebe erfindungsgemäßer Art ein zusammengesetztes Gehäuse 14 des Lenkgetriebes geschaffen, das einen Ritzelgehäuseab schnitt 26 aus einem ersten Metall wie Aluminium und einen Drehventilgehäuseabschnitt 50 aus einem dichteren Material wie Eisenmetall umfaßt. Der Ventilgehäuseabschnitt besitzt einen Hals, der in eine Bohrung im Ritzelgehäuseabschnitt eingepreßt ist, wobei einander zugewendet liegende Nuten 112, 114 im Ventilgehäuseabschnitt und dem Ritzelgehäuseab schnitt mit einem einspritzgeformten Kunstoffhaltering 116 ausgefüllt werden, der gleichzeitig als Formschluß-Halte teil, als Dichtung und als Verdrehsicherung wirkt.

Claims

1. Gehäuse für ein Drehventil-Zahnstangen-Servolenkgetriebe, das zur Aufnahme eines Lenkgetrieberitzels und eines Lenk getriebeventils ausgelegt ist und eine nach einer Achse ausgerichtete Ritzelbohrung für das Ritzel enthält, da durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse als ein zusammenge setztes Gehäuse (14) gebildet ist mit:
einem Ritzelgehäuseabschnitt (26), der aus einem leichtge wichtigen ersten Metall hergestellt ist,
einer Ritzelbohrung (36), die in der erwähnten Weise in dem Ritzelgehäuseabschnitt ausgebildet, längs der Ritze lachse (34) des Ritzelgehäusesabschnittes ausgerichtet ist,
einem als gerader Kreiszylinder ausgeführten Ventilgehäu seabschnitt (50), der aus einem zweiten Metall herge stellt ist, welches dichter und abriebfester als das erste Metall ist,
einer in einer Endfläche (38) des Ritzelgehäusesabschnit tes (26) um ein Ende der Ritzelbohrung (36) ausgebildete Versenkbohrung (46), die eine nach der Ritzelachse ausge richtete Innenzylinderfläche (48) schafft,
mindestens einem in dem Ritzelgehäuseabschnitt ausgebilde ten Einspritzformdurchlaß (108),
einer ersten in der Innenzylinderfläche der Versenkboh rung ausgebildeten und mit dem Einspritzformdurchlaß ver bundenen Ringnut (110),
einem an dem Ventilgehäuseabschnitt ausgebildeten Ring hals (54) mit einer Außenzylinderfläche (58),
einer in der Außenzylinderfläche des Ventilgehäuseab schnittes ausgebildeten zweiten Ringnut (112), wobei der Ringhals des Ventilgehäuseabschnittes in der Versenkboh rung im Ritzelgehäuseabschnitt mit Formschluß-Preßpassung zwischen der Innenzylinderfläche und der Außenzylinderflä che aufgenommen ist und wobei die erste Ringnut minde stens einen Teil der zweiten Ringnut überdeckt und mit ihr zusammen eine Ringkammer bestimmt, und
an Ort und Stelle einspritzgeformtem Halte- und Dichtmit tel (116) in dem Durchlaßmittel und in der Ringkammer, das einen Haltering bildet, der redundant das Abziehen des Ventilgehäuseabschnittes aus dem Ritzelgehäuseabsch nitt hindert und die Verbindungsfläche der inneren mit der äußeren Zylinderfläche abdichtet.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringhals (54) an dem Ventilgehäuseabschnitt (50) eine In nenzylinderfläche (60) enthält, die bei in der Versenkboh rung (46) aufgenommenem Ringhals nach der Ritzelachse (34) ausgerichtet ist und eine Lagerstütze für eine Rit zelwelle (62) des Zahnstangen-Lenkgetriebes (10) im Rit zelgehäuseabschnitt (26) bildet.

3. Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten Gehäu ses für ein Drehventil-Zahnstangen-Servolenkgetriebe, da durch gekennzeichnet, daß
ein Ritzelgehäuseabschnitt (26) aus einem leichtgewichtig tem ersten Metall ausgebildet wird,
daß eine längs einer Ritzelachse (34) ausgerichtete Rit zelbohrung (36) in dem Ritzelgehäuseabschnitt (26) ausge bildet wird,
daß ein Ventilgehäuseabschnitt (50) in der Form eines ge raden Kreiszylinders aus einem zweiten Metall hergestellt wird, das dichter und abriebfester als das erste Metall ist,
daß eine Versenkbohrung (46) in einer Endfläche (38) des Ritzelgehäuseabschnittes um ein Ende der Ritzelbohrung ausgebildet wird, wobei die Versenkbohrung eine nach der Ritzelachse ausgerichtete Innenzylinderfläche (48) be stimmt,
daß ein Einspritz-Formdurchlaß (108) in dem Ritzelgehäu seabschnitt ausgebildet wird,
daß eine erste Ringnut (110) in der Innenzylinderfläche der Senkbohrung ausgebildet wird, die mit dem Einspritz formdurchlaß verbunden ist,
daß ein Ringhals (54) an dem Ventilgehäuseabschnitt (50) ausgebildet wird mit einer Außenzylinderfläche (58),
daß eine zweite Ringnut (112) in der Außenzylinderfläche des Ringhalses ausgebildet wird,
daß der Ventilgehäuseabschnitt mit dem Ritzelgehäuseab schnitt durch Einpaßpressen des Ringhalses in die Versenk bohrung mit Formschlußpassung zwischen der Innenzylinder fläche und der Außenzylinderfläche verbunden wird, wobei die erste Ringnut mindestens einen Teil der zweiten Ring nut überdeckt und mit ihr zusammen eine Ringkammer be stimmt, und
daß an Ort und Stelle durch Einspritzformen ein Halte- und Dichtring in der Ringkammer gebildet wird, wodurch re dundant das Herausziehen des Ventilgehäuseabschnittes aus dem Ritzelgehäuseabschnitt verhindert und die Verbindungs fläche der Innen- mit der Außenzylinderfläche gedichtet wird.