DE4331792A1

DE4331792A1 - Zahnstange für Zahnstangenlenkungen und Verfahren zum Herstellen einer Zahnstange

Info

Publication number: DE4331792A1
Application number: DE19934331792
Authority: DE
Inventors: Werner Breitweg; Roland Dangelmaier; Siegfried Moos; Arthur Rupp; Goetz Schweitzer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1993-09-18
Filing date: 1993-09-18
Publication date: 1995-03-23

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnstange für Zahnstan genlenkungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zum Her stellen einer solchen Zahnstange. Die Zahnstange ist aus einem rohrförmigen Rohling hergestellt, der an seiner Außenfläche, wenigstens im Bereich der Verzahnung, einen abgeflachten Bereich zum Anbringen der Verzahnung aufweist. Der durchgehende Hohlraum des Rohlings weist wenigstens im Bereich der Verzahnung einen im wesentlichen D-förmigen Querschnitt auf. Dabei ist es gleichwertig, ob der gekrümm te Teil des D-förmigen Querschnittes aus mehreren geraden Stücken polygonförmig zusammengesetzt oder stetig gerundet ist.

Eine derartige Zahnstange ist bekannt aus der EP-A1-0 099 311. Hohle Zahnstangen haben gegenüber Zahn stangen aus Vollmaterial den Vorteil, daß sie leichter sind. Außerdem kann durch den durchgehenden Hohlraum in der Zahnstange der Druckausgleich zwischen den beiden Falten bälgen erfolgen, die an den Enden der Zahnstangenlenkung angeordnet sind.

Bei der bekannten Zahnstange sind die Abflachungen im Bereich der Verzahnung an der Außenfläche und an der Innen fläche des Hohlraumes der Zahnstange parallel benachbart zueinander. Beide Abflachungen liegen, ausgehend von der Längsmittelachse der Zahnstange, auf einer Seite. Die Kon turen der Außenfläche und der Innenfläche sind im wesentli chen parallel zueinander, so daß sich über den ganzen Quer schnitt der Zahnstange im Verzahnungsbereich in etwa eine gleiche Wanddicke ergibt.

Die Abflachung im Bereich der Verzahnung der Zahnstan ge kann sich bei der Herstellung verziehen, so daß die Ver zahnung durch aufwendige Maßnahmen, wie beispielsweise Schleifen oder mechanisches Richten, kalibriert werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zahn stange derart auszubilden und ein entsprechendes Herstel lungsverfahren anzugeben, daß sich die Zahnstange im Be reich der Abflachung nicht verzieht.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekenn zeichnete Zahnstange und durch das in den Ansprüchen 2 und 6 gekennzeichnete Verfahren gelöst. Der Querschnitt des durchgehenden Hohlraumes wird so ausgebildet, daß die Ab flachung der Außenfläche der Zahnstange und die Abflachung der Innenfläche des Hohlraumes einander abgewandt gegen überliegen. Die Abflachungen liegen, in bezug auf die Längsachse der Zahnstange, auf einander gegenüberliegenden Seiten. Im Bereich der Abflachung der Außenfläche und auf diese hin gerichtet liegt der gekrümmte Teil der D-förmigen Kontur des Querschnittes des Hohlraumes. Mit dieser Ausbil dung ergibt sich die Stützwirkung eines Gewölbes.

Die Zahnstange läßt sich dadurch besonders einfach herstellen, daß zunächst ein Profildorn, der einen im we sentlichen D-förmigen Querschnitt mit einer Abflachung auf weist, in einen kreiszylindrischen, rohrförmigen Rohling wenigstens im Bereich der Verzahnung eingeführt wird. In einem zweiten Schritt wird das Rohr wenigstens im Bereich der Verzahnung derart spanlos verformt, daß die Außenfläche des Rohres eine Abflachung erhält, die der Abflachung des Profildornes abgewandt gegenüberliegt. In einem weiteren Schritt wird die Verzahnung angebracht, entweder durch ein spanabhebendes oder ein spanloses Verfahren, wie beispiels weise Taumelschmieden. Wird die Verzahnung spanabhebend hergestellt, so kann der Profildorn bereits nach der Her stellung der Abflachung entfernt werden. Wird die Verzah nung durch Taumelschmieden hergestellt, so wird der Profil dorn zweckmäßigerweise erst nach der Fertigstellung der Verzahnung entfernt. Die Abflachung der Zahnstange im Be reich der Verzahnung kann vorteilhafterweise durch Hämmern oder "Rundkneten" hergestellt werden.

Durch die gewölbeartige Ausbildung des Zahnstangen querschnittes wird ein sehr formstabiler Bereich für die Herstellung der Verzahnung erreicht.

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

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Rohling der erfindungsgemäßen Zahnstange und

Fig. 2 den Querschnitt durch den Rohling der Zahn stange der Fig. 1 gemäß der Linie II-II in Fig. 1.

Die Zahnstange wird aus einem rohrförmigen Rohling 1 hergestellt, der an seiner Außenfläche einen abgeflachten Bereich, eine Abflachung 2, zum Anbringen einer Verzahnung aufweist. An seinen beiden Enden besitzt der Rohling 1 noch den ursprünglichen kreisförmigen Querschnitt. Durch die Abflachung 2 ergibt sich ein D-förmiger Querschnitt, dessen Außenfläche in Fig. 2 mit 3 bezeichnet ist. Der durchgehen de Hohlraum 4 des Rohlings 1 weist wenigstens im Bereich der Verzahnung ebenfalls einen im wesentlichen D-förmigen Querschnitt auf, dessen Innenfläche in Fig. 2 mit 5 be zeichnet ist. Der Hohlraum 4 besitzt damit wenigstens im Bereich der Verzahnung, die an der Abflachung 2 angebracht wird, eine Abflachung 6. Die Abflachung 2 der Außenfläche 3 und die Abflachung 6 der Innenfläche 5 liegen einander ab gewandt gegenüber, bezogen auf die Längsachse 7 der Zahn stange.

Der gekrümmte Teil des D-förmigen Querschnittes muß dabei nicht stetig gerundet sein. Dieser Teil kann sich auch aus mehreren geraden Stücken zusammensetzen, so daß sich ein dreieck- oder polygonförmiger Querschnitt ergibt. Wesentlich ist, daß der gekrümmte Teil die Abflachung 2 im Bereich der Verzahnung gewölbeartig abstützt.

Eine solche Zahnstange läßt sich besonders günstig durch folgende Verfahrensschritte herstellen: Das Ausgangsmaterial ist ein kreiszylindrisches Rohr, näm lich der Rohling 1. In diesen Rohling 1 wird ein Profil dorn 8 eingeführt, der wenigstens im Bereich der zukünfti gen Verzahnung einen D-förmigen Querschnitt aufweist, der der oben beschriebenen Kontur der Innenfläche 5 entspricht. In einem zweiten Verfahrens schritt wird der Rohling 1 im Bereich der Verzahnung derart verformt, daß die Außenfläche des Rohres die Abflachung 2 erhält. Dadurch entsteht im Bereich der Verzahnung ein D-förmiger Querschnitt mit der Kontur der Außenfläche 3. Wesentlich ist dabei, daß die Abflachung 2 der Abflachung des Profildornes 8 abgewandt gegenüberliegt, so daß sich der oben beschriebene Quer schnitt der Zahnstange ergibt. Dieser zweite Verfahrens schritt erfolgt vorteilhafterweise durch Hämmern oder "Rundkneten". Es sind jedoch auch andere spanlose Umform verfahren möglich, wie beispielsweise Gesenkschmieden.

In einem weiteren Schritt wird die Verzahnung an der Stelle der Abflachung 2 angebracht. Dieser Schritt erfolgt ebenfalls zweckmäßigerweise durch ein spanloses Umformver fahren, beispielsweise Taumelschmieden. Es sind jedoch auch spanabhebende Verfahren möglich, wie beispielsweise Räumen, Schleifen, Erosionsverfahren.

Wenn sowohl die Abflachung der Zahnstange als auch die Verzahnung durch Taumelschmieden hergestellt werden, dann können diese beiden Verfahrensschritte zu einem Schritt zusammengefaßt werden.

Der Zeitpunkt, an dem der Profildorn 8 aus dem Rohling 1 entfernt wird, ist abhängig von der Art des Herstellungs verfahrens der Verzahnung. Bei einer spanlosen Herstellung der Verzahnung wird der Profildorn 8 in dem Rohling 1 ver bleiben bis die Verzahnung fertig ist. Der Profildorn 8 muß danach jedoch sofort entfernt werden, da die hohle Zahn stange in einem geringen Maße durch Kontraktion schrumpft und dadurch der Profildorn 8 festklemmen könnte. Wird die Verzahnung spanabhebend hergestellt, so wird der Profildorn 8 zweckmäßigerweise bereits nach der Herstellung der Abfla chung 2 entfernt.

Die Erfindung ist bisher bei einer Zahnstange mit ei nem D-förmigen Querschnitt beschrieben. Mit gleicher Wir kung kann die Erfindung angewendet werden für Zahnstangen, die wenigstens im Bereich ihrer Verzahnung einen Y-förmigen oder einen dachförmigen Querschnitt aufweisen. Wesentlich ist die Zuordnung der Innenkontur zu der Abflachung 2 im Bereich der Verzahnung im Sinne einer gewölbeartigen Ab stützung.

Bezugszeichenliste

1 Rohling
2 Abflachung
3 Außenfläche
4 Hohlraum
5 Innenfläche
6 Abflachung
7 Längsachse
8 Profildorn.

Claims

1. Zahnstange für Zahnstangenlenkungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die aus einem rohrförmigen Rohling (1) hergestellt ist, die an seiner Außenfläche (3) wenigstens im Bereich der Verzahnung eine Abflachung (2) zum Anbrin gen der Verzahnung aufweist, wobei der durchgehende Hohl raum (4) des Rohlings (1) wenigstens im Bereich der Verzah nung einen im wesentlichen D-förmigen Querschnitt mit einer Abflachung (6) aufweist, dadurch gekennzeich net, daß die Abflachungen (2, 6) der Außenfläche (3) und einer Innenfläche (5) des Hohlraumes (4) einander abge wandt gegenüberliegen, so daß der gekrümmte Teil des D-för migen Querschnittes zur Abflachung (2) der Außenfläche (3) hin gerichtet ist.

2. Zahnstange nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Außenfläche (3) wenigstens im Bereich der Verzahnung einen D-förmigen, einen Y-förmigen oder einen dachförmigen Querschnitt einschließt.

3. Verfahren zum Herstellen einer Zahnstange nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet,

- daß, ausgehend von einem kreiszylindrischen, rohrför migen Rohling (1), zunächst ein Profildorn (8), der einen im wesentlichen D-förmigen Querschnitt mit einer Abflachung aufweist, in den Rohling (1) wenigstens im Bereich der Verzahnung eingeführt wird,
- daß in einem zweiten Schritt der Rohling (1) wenig stens im Bereich der Verzahnung derart verformt wird,
- daß die Außenfläche (3) des Rohlings (1) eine Abfla chung (2) erhält, die der Abflachung des Profildor nes (8) abgewandt gegenüberliegt und
- daß in einem weiteren Schritt die Verzahnung ange bracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der zweite Schritt durch Hämmern oder Rundkneten erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, da durch gekennzeichnet, daß die Verzahnung durch Taumelschmieden angebracht wird.

6. Verfahren zum Herstellen einer Zahnstange nach ei nem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet,

- daß, ausgehend von einem kreiszylindrischen, rohrför migen Rohling (1), zunächst ein Profildorn (8), der einen im wesentlichen D-förmigen Querschnitt mit einer Abflachung aufweist, in den Rohling (1) wenigstens im Bereich der Verzahnung eingeführt wird,
- daß in einem zweiten Schritt der Rohling (1) im Be reich der Verzahnung durch Taumelschmieden derart ver formt wird, daß die Außenfläche (3) des Rohlings (1) eine Abflachung (2) erhält, die der Abflachung des Profildornes (8) abgewandt gegenüberliegt und
- daß gleichzeitig die Verzahnung eingeformt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Anbringen der Verzahnung der Profildorn (8) entfernt wird.