DE4237485B4

DE4237485B4 - Zahnstangen-Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4237485B4
Application number: DE19924237485
Authority: DE
Inventors: Werner Breitweg; Arthur Rupp
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1992-11-06
Filing date: 1992-11-06
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2012-11-07
Also published as: DE4237485A1

Abstract

Zahnstangen-Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit folgenden Merkmalen:
– in einem Lenkgehäuse (1) ist ein Ritzel (2) drehbar gelagert,
– eine in dem Lenkgehäuse (1) axial verschiebbar geführte Zahnstange (6) wird durch ein federbelastetes Druckstück (7) in Eingriff mit dem Ritzel (2) gehalten,
– zur Hilfskraftunterstützung ist ein Servomotor (8) angeordnet, dessen Kolbenstange (10) trieblich mit der Zahnstange (6) verbunden ist,
– eine Steuereinrichtung (18) zur Steuerung eines Druckmittels zu und von dem Servomotor (8) ist in Abhängigkeit von einer Bewegung des Ritzels (2) verstellbar,
– die beiden Arbeitsräume (12, 13) des Servomotors (8) sind mit der Steuereinrichtung (18) über zwei Arbeitsleitungen (14, 15) verbunden, die an einen Zylinder (11) des Servomotors (8) über zwei Anschlußteile (24, 25) angeschlossen sind,
– die Anschlußteile (24, 25) sind einstückig mit dem Zylinder (11) ausgebildet,
– der Zylinder (11) ist als Rohr ausgebildet, das mit dem...

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnstangen-Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einer derartigen Hilfskraftlenkung ist in einem Lenkgehäuse ein Ritzel drehbar gelagert. Eine Zahnstange ist in dem Lenkgehäuse axial verschiebbar geführt und wird durch ein federbelastetes Druckstück in Eingriff mit dem Ritzel gehalten. Zur Hilfskraftunterstützung dient ein Servomotor, dessen Kolbenstange trieblich mit der Zahnstange verbunden ist. Eine Steuereinrichtung für die Steuerung des Druckmittels zu und von dem Servomotor ist in Abhängigkeit von einer Bewegung des Ritzels verstellbar. Die beiden Arbeitsräume des Servomotors sind mit der Steuereinrichtung über zwei Arbeitsleitungen verbunden, die an einen Zylinder des Servomotors über zwei Anschlußteile angeschlossen sind. Der Zylinder ist als Rohr ausgebildet, das mit dem Lenkgehäuse fest verbunden ist.

Eine derartige Zahnstangen-Hilfskraftlenkung ist bekannt aus der DE-C3-24 06 566. Bei einer derartigen Zahnstangen-Hilfskraftlenkung sind die Anschlußteile für die Arbeitsleitungen im Bereich von Abschlußteilen an den als Rohr ausgebildeten Zylinder angeschraubt. Ebenso ist es bekannt, die Anschlußteile an ein Zylinderrohr anzuschweißen. Bei einer anderen, aus der DE-A1-32 48 001 bekannten Zahnstangen-Hilfskraftlenkung sind die Anschlußteile an dem Zylinder des Servomotors angegossen.

Ein gegossener Zylinder erfordert im allgemeinen teure Gießformen. Deshalb wird immer häufiger auf Zylinder aus gezogenen Rohren übergegangen. Bei der bisher bekannten Ausbildung der Anschlußteile mußten mehrere Teile bearbeitet und anschließend mit dem Zylinderrohr verbunden werden. Dies ergab hohe Kosten für die Herstellung und Montage der einzelnen Teile.

Aus der JP 02182577 A sind Anschlussteile bekannt, die einstückig mit dem Zylinder ausgebildet sind. Die Arbeitsleitungen werden durch spezielle Ummantelungen in den Anschlussteilen aufgenommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Zahnstangen-Hilfskraftlenkung derart zu verbessern, daß sie im Bereich der Anschlußteile des Zylinders kostengünstiger hinsichtlich der Teilekosten, der Fertigungskosten und der Montagekosten ausgeführt ist. Dabei sollen alle Anforderungen hinsichtlich Funktion und Festigkeit, wie bei bisher bekannten Zahnstangen-Hilfskraftlenkungen, erreicht werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Zahnstangen-Hilfskraftlenkung gelöst. Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Erfindungsgemäß sind die Anschlußteile einstückig mit dem Zylinder ausgebildet und weisen je einen von dem Zylinder nach außen vorragenden, ringförmigen Kragen auf, der umformtechnisch aus der Wand des Zylinders herausgearbeitet ist. Für die Herstellung des Kragens gibt es verschiedene Möglichkeiten: Bei der ersten Möglichkeit wird der Zylinder von innen nach außen verformt. Dies geschieht entweder durch ein
Hochdruck-Umformverfahren, bei dem ein Druckmedium im Inneren des Zylinders unter Hochdruck gesetzt wird, der nur im Bereich der auszuformenden Kragen wirksam werden kann. Anstelle des Hochdruck-Umformverfahrens kann der Kragen durch ein Stanzwerkzeug von innen herausgearbeitet werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß der Kragen durch Einwirkung von außen, z. B. durch ein Reibbohrverfahren, herausgearbei tet wird. Dazu wird ein Reibbohrwerkzeug mit einem im wesentlichen zylindrischen Schaft und kegeliger Spitze an die Außenwand des Zylinders angesetzt. Das Reibbohrwerkzeug wird mit sehr hoher Drehzahl angetrieben und in Richtung auf die Achse des Zylinders bewegt, so daß die Wand des Zylinders durchstoßen wird und Material aus der Wand des Zylinders radial nach außen um das Reibbohrwerkzeug herum fließt und den Kragen bildet.

Bei derart hergestellten Anschlußteilen werden Kosten gespart durch eine niedrigere Anzahl von Teilen und durch Wegfallen von spanenden Bearbeitungsprozessen. Gegenüber Anschlußstutzen, die durch Schweißen oder Löten mit dem Zylinderrohr verbunden werden, wird bei den erfindungsgemäßen Anschlußteilen vermieden, daß große Hitze auf das Zylinderrohr einwirkt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigt:
1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Zahnstangen-Hilfskraftlenkung;
2 einen Teilquerschnitt durch die Zahnstangen-Hilfskraftlenkung der 1 im Bereich des Ritzels und des Druckstücks;
3 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Zylinderrohr gemäß dem Pfeil III in 1.
In einem Lenkgehäuse 1 ist ein Ritzel 2 in zwei Lagern 3 und 4 drehbar gelagert. Das Ritzel 2 trägt an seinem einen Ende einen Lenkspindelanschluß 5 für den Anschluß an ein Lenkorgan, beispielsweise eine nicht dargestellte Lenkspindel mit einem Lenkhandrad.
Das Ritzel 2 steht über seine Verzahnung in Eingriff mit einer Zahnstange 6, die in dem Lenkgehäuse 1 axial verschiebbar geführt ist. Die Zahnstange 6 wird mit Hilfe eines federbelasteten Druckstückes 7 in bekannter Weise gegen die Verzahnung des Ritzels 2 gedrückt.
Zur Hilfskraftunterstützung dient ein Servomotor 8, dessen Kolbenstange 10 fest mit der Zahnstange 6 verbunden ist. Der Servomotor 8 enthält in einem Zylinder 11 zwei Zylinderräume 12 und 13, die über Arbeitsleitungen 14 und 15 mit zwei Zylinderanschlüssen 16 und 17 einer Steuereinrichtung 18 verbunden sind. Die Steuereinrichtung 18 weist außerdem noch einen Zulaufanschluß 20 auf, an den eine Servopumpe 21 angeschlossen ist. An einen Rücklaufanschluß 22 ist ein Behälter 23 angeschlossen. Die Arbeitsleitungen 14 und 15 sind an den Zylinder 11 über zwei Anschlußteile 24 und 25 angeschlossen.
Der Zylinder 11 ist als Rohr ausgebildet, das mit dem Lenkgehäuse 1 fest verbunden ist. Die beiden Anschlußteile 24 und 25 sind einstückig mit dem Zylinder 11 ausgebildet und weisen je einen von dem Zylinder nach außen vorragenden, ringförmigen Kragen 26 bzw. 27 auf, der umformtechnisch aus der Wand des Zylinders 11 herausgearbeitet ist. Die Kragen 26 und 27 sind beispielsweise durch ein Hochdruck-Umformverfahren von innen nach außen herausgearbeitet. Dazu werden beispielsweise die beiden offenen Enden des Zylinders 11, der vorzugsweise aus einem Stahlrohr besteht, verschlossen und im Innern des Zylinders 11 ein Druckmedium unter Hoch druck gesetzt. Dieser Hochdruck kommt nur im Bereich der anzuformenden Anschlußteile zur Wirkung. Die Wirkung besteht darin, daß an den dafür bestimmten Stellen des Zylinders 11 die Kragen 26 und 27 nach außen ausgeformt werden. Das für den Umformprozeß benötigte Material wird aus der Rohrwandung des Zylinders 11 ausgestülpt. Zur Befestigung der Arbeitsleitungen 14 und 15 wird an den freien Enden der Kragen 26 und 27 je ein Ringbund 28 mit einer Hinterschneidung 30 angeformt.
Statt durch Hochdruck kann die Ausformung der Kragen 26 und 27 aus dem Innern des Zylinders 11 auch durch ein Stanzwerkzeug erfolgen.
Bei einem anderen Verfahren erfolgt die Herstellung der Kragen 26 und 27 durch ein Reibbohrverfahren mit folgenden Verfahrensschritten: Ein Reibbohrwerkzeug mit im wesentlichen zylindrischem Schaft und kegeliger Spitze wird an die Außenwand des Zylinders angesetzt und mit hoher Drehzahl angetrieben. Gleichzeitig wird das Reibbohrwerkzeug in Richtung auf die Achse des Zylinders 11 hin bewegt, so daß die Wand des Zylinders 11 durchstoßen wird und Material aus der Wand des Zylinders 11 radial nach außen um das Reibbohrwerkzeug herum fließt und dadurch den Kragen 26 bzw. 27 bildet. Bei einem solchen Verfahren wird es nicht zu vermeiden sein, daß auch in das Innere des Zylinders 11 Material aus der Zylinderwand einfließt. Dieses Material muß gegebenenfalls spanabhebend abgetragen werden, wenn beispielsweise ein Kolben 31, der mit der Kolbenstange 10 verbunden ist, bei seinem Hub diese Stelle erreicht.

1: Lenkgehäuse
2: Ritzel
3: Lager
4: Lager
5: Lenkspindelanschluß
6: Zahnstange
7: Druckstück
8: Servomotor
9
10: Kolbenstange
11: Zylinder
12: Zylinderraum
13: Zylinderraum
14: Arbeitsleitung
15: Arbeitsleitung
16: Zylinderanschluß
17: Zylinderanschluß
18: Steuereinrichtung
19
20: Zulaufanschluß
21: Servopumpe
22: Rücklaufanschluß
23: Behälter
24: Anschlußteil
25: Anschlußteil
26: Kragen
27: Kragen
28: Ringbund
29
30: Hinterschneidung
31: Kolben

Claims

Zahnstangen-Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit folgenden Merkmalen: – in einem Lenkgehäuse (1) ist ein Ritzel (2) drehbar gelagert, – eine in dem Lenkgehäuse (1) axial verschiebbar geführte Zahnstange (6) wird durch ein federbelastetes Druckstück (7) in Eingriff mit dem Ritzel (2) gehalten, – zur Hilfskraftunterstützung ist ein Servomotor (8) angeordnet, dessen Kolbenstange (10) trieblich mit der Zahnstange (6) verbunden ist, – eine Steuereinrichtung (18) zur Steuerung eines Druckmittels zu und von dem Servomotor (8) ist in Abhängigkeit von einer Bewegung des Ritzels (2) verstellbar, – die beiden Arbeitsräume (12, 13) des Servomotors (8) sind mit der Steuereinrichtung (18) über zwei Arbeitsleitungen (14, 15) verbunden, die an einen Zylinder (11) des Servomotors (8) über zwei Anschlußteile (24, 25) angeschlossen sind, – die Anschlußteile (24, 25) sind einstückig mit dem Zylinder (11) ausgebildet, – der Zylinder (11) ist als Rohr ausgebildet, das mit dem Lenkgehäuse (1) fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußteile (24, 25) je einen von dem Zylinder (11) nach außen vorragenden, ringförmigen Kragen (26, 27) aufweisen, der umformtechnisch aus der Wand des Zylinders (11) herausgearbeitet ist.
Zahnstangen-Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kragen (26, 27) durch ein Umformverfahren an dem Zylinder (11) von innen nach außen herausgearbeitet ist.
Zahnstangen-Hilfskraftlenkung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kragen (26, 27) durch ein Hochdruck-Umformverfahren herausgearbeitet ist.
Zahnstangen-Hilfskraftlenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kragen (26, 27) durch ein Stanzwerkzeug herausgearbeitet ist.
Zahnstangen-Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kragen (26, 27) durch ein Reibbohrverfahren mit folgenden Verfahrensschritten aus dem Zylinder (11) herausgearbeitet ist: – ein Reibbohrwerkzeug mit im wesentlichen zylindrischem Schaft und kegeliger Spitze wird an die Außenwand des Zylinders (11) angesetzt, – das Reibbohrwerkzeug wird mit hoher Drehzahl angetrieben und in Richtung auf die Achse des Zylinders (11) bewegt, so daß die Wand des Zylinders (11) durchstoßen wird und Material aus der Wand des Zylinders (11) radial nach außen um das Reibbohrwerkzeug herum fließt und den Kragen (26, 27) bildet.
Zahnstangen-Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kragen (26, 27) an seinem freien Ende einen Ringbund (28) mit einer Hinterschneidung (30) zur Befestigung der Arbeitsleitung (14, 15) aufweist.