DE602004002252T2

DE602004002252T2 - Zahnstangen-Druckstück für die Lenkungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE602004002252T2
Application number: DE602004002252T
Authority: DE
Inventors: Jerôme Pionnier; Sebastien Broise; Christophe Poinsel; Bruno Agnus
Original assignee: Plastic Omnium SE
Current assignee: Plastic Omnium SE
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2024-07-28
Also published as: US20050041895A1; FR2858837A1; EP1507098A1; DE602004002252D1; EP1507098B1; ATE338900T1; FR2858837B1

Description

Die vorliegende Erfindung hat eine Zahnstangen-Schubstange eines Kraftfahrzeug-Lenksystems zum Gegenstand.
Ein solches System kann manuell sein, eventuell mit einer hydraulischen oder elektrischen Unterstützung.
Ein Lenksystem umfasst herkömmlich:

– eine Zahnstange,
– eine Lenksäule mit einem Ritzel, das in die Zahnstange eingreift,
– eine Zahnstangen-Schubstange, die eine Reibfläche aufweist, die dazu bestimmt ist, auf die Zahnstange einzuwirken, um den auf diese einwirkenden Kräfte entgegenzuwirken.

Die Schubstange muss insbesondere großen mechanischen Kräften standhalten können, ausreichend gleitend sein, um keine übermäßigen Kräfte aufgrund der Reibung mit der Zahnstange zu erzeugen, und abriebfest sein.
Die Schubstange kann auf verschiedene Arten hergestellt werden.
Die Schubstange kann zum Beispiel einen metallischen Körper aufweisen und darauf befestigt eine Gleitbacke aus thermoplastischem Werkstoff.
Die Gleitbacke kann starr sein, wobei sie zum Beispiel aus einer Metallplatte und PTFE hergestellt und auf den Körper der Schubstange durch Tiefziehen befestigt ist.
In den oben genannten Fällen wird die Gleitbacke im Allgemeinen zum Zeitpunkt der Montage des Lenksystems auf dem Körper der Schubstange angeordnet.
Die Schubstange kann auch keine Gleitbacke haben, wobei die Reibfläche auf der Zahnstange durch eine Wand des Körpers der Schubstange aus thermoplastischem Werkstoff gebildet ist.
Das Dokument DE-A-3 622 377 zeigt eine Schubstange mit allen Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 sowie ein Herstellungsverfahren einer solchen Schubstange.
Die Erfindung zielt insbesondere darauf ab, die Befestigung einer Gleitbacke auf dem Körper der Schubstange zu verbessern und den Gebrauch einer großen Reihe von Werkstoffen zum Herstellen der Gleitbacke zu erlauben.
Die Erfindung hat eine Zahnstangen-Schubstange eines Kraftfahrzeug-Lenksystems zum Gegenstand, wobei diese Schubstange Folgendes aufweist:

– einen Körper,
– eine Gleitbacke, die eine Reibfläche bildet, die dazu bestimmt ist, auf eine Zahnstange des Lenksystems einzuwirken,

– eine oder mehrere Anlageflächen, gegen die die Gleitbacke seitlich einwirkt, wenn sie am Körper des Schubstangenkörpers befestigt ist,
– mindestens einen Haltevorsprung, der so ausgelegt ist, dass er die Gleitbacke auf dem Körper der Schubstange durch Abstützen an der einen oder den mehreren Anlageflächen hält.

Dank der Erfindung kann die Befestigung der Gleitbacke ohne Tiefziehen dieser erfolgen, und es ist möglich, zum Herstellen dieser Gleitbacke sowohl einen starren als auch einen biegsamen Werkstoff zu verwenden, wie zum Beispiel einen biegsamen Werkstoff, der für ein Tiefziehen kaum geeignet oder ungeeignet ist.
Die Erfindung erlaubt ferner das Zusammenbauen der Gleitbacke mit dem Körper der Schubstange an einem ersten Produktionsort und das Liefern der zusammengebauten Schubstangen zu einem zweiten Produktionsort, an dem das Lenksystem montiert wird.
Ferner ist es Dank der Gegenwart der Anlagefläche(n) möglich, den Körper der Schubstange mit einer vorausbestimmten relativen Ausrichtung zu befestigen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann die Gleitbacke im Wesentlichen die Form eines Bands mit zwei im Wesentlichen parallelen Längsrändern haben, wobei dieses Band insbesondere, wenn es von der Seite betrachtet wird, eine konkave Ausformung aufweist, die in eine dem Körper der Schubstange entgegengesetzte Richtung gerichtet ist.
Vorzugsweise weist der Körper eine Verstärkung auf, die eingerichtet ist, um die Gleitbacke mindestens zum Teil aufzunehmen, wobei die eine oder die mehreren Anlageflächen auf einer oder mehreren Wänden der Verstärkung ausgebildet sind.
Die Verstärkung bildet vorteilhafterweise zwei im Wesentlichen parallele Anlageflächen, an welchen jeweils ein Längsrand der Gleitbacke anliegt.
Der Haltevorsprung kann eine Zacke aufweisen, die mit der Gleitbacke zusammenwirken kann, und die insbesondere durch Stauchen abgeflacht werden kann, und die Gleitbacke kann eine Klammer mit einer Kerbe aufweisen, in die die Zacke eingreift und auf die abgeflachte Zacke einwirkt.
Der Haltevorsprung kann in einer Variante elastisch verformbar und eingerichtet sein, um das Anbringen der Gleitbacke auf dem Körper durch Einrasten zu erlauben.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Gleitbacke einen thermoplastischen Werkstoff auf.
Die Gleitbacke kann insbesondere einen Metallüberzug und PTFE aufweisen.
Der Körper der Schubstange kann aus Thermoplastwerkstoff hergestellt sein, insbesondere durch Spritzgießen.
Die Erfindung hat auch ein Lenksystem für Kraftfahrzeug zum Gegenstand, das Folgendes aufweist:

– eine Zahnstange,
– eine Lenksäule mit einem Ritzel, das in die Zahnstange eingreift,
– eine Zahnstangen-Schubstange wie in einem der vorhergehenden Ansprüche definiert, wobei die Reibfläche der Schubstange gegen die Zahnstange einwirkt, um insbesondere Kräften, die auf diese Zahnstange einwirken, entgegenzuwirken.

Die Erfindung hat auch ein Herstellungsverfahren einer Schubstange für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs zum Gegenstand, das die folgenden Schritte aufweist:

– Bereitstellen einer Gleitbacke,
– Bereitstellen eines Schubstangenkörpers, der eine oder mehrere Anlageflächen aufweist, gegen die die Gleitbacke seitlich einwirkt, wenn sie auf dem Schubstangenkörper befestigt ist, und mindestens einen Haltevorsprung, der eingerichtet ist, um die Gleitbacke auf dem Schubstangenkörper zu halten,
– Anordnen der Gleitbacke auf dem Körper in seitlicher Anlage an der oder den Anlageflächen, wobei der Haltevorsprung die Gleitbacke an dem Schubstangenkörper hält.

Der Haltevorsprung kann eine Zacke aufweisen, die dazu ausgelegt ist, mit der Gleitbacke zusammenzuwirken, und die abgeflacht sein kann, insbesondere durch Stauchen.
Das Verformen der Zacke kann bei Umgebungstemperatur erfolgen.
Als Variante kann der Schubstangenkörper vor dem Verformen der Zacke erwärmt werden.
Das Verformen der Zacke kann auch mit Hilfe eines vorgewärmten Werkzeugs erfolgen.
Das Verformen der Zacke kann auch mit Hilfe eines Werkzeugs erfolgen, auf dem Ultraschallwellen erzeugt werden.
Das oben beschriebene Verfahren kann direkt auf der Fertigungslinie der Zahnstangen-Schubstangen umgesetzt werden, wobei insbesondere eine Zusammenbauperipherie verwendet werden kann, zum Beispiel mit einem Roboter, um die Gleitbacke auf dem Schubstangenkörper zusammnenzubauen und die Zacken zu stauchen.
Dieses Verfahren erlaubt es insbesondere, eine komplett zusammengebaute Einheit zu liefern, so dass es einem Kunden erspart wird, die Montage selbst auszuführen.
Die Erfindung wird bei der Lektüre der folgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsformen der Erfindung und bei der Prüfung der Detailzeichnungen besser verstanden, auf welchen:
1 eine sehr schematische, teilweise Ansicht im Schnitt eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs ist,
2 schematisch und teilweise einen Körper einer erfindungsgemäßen Schubstange darstellt,
3 schematisch und teilweise eine Gleitbacke darstellt, die dazu bestimmt ist, mit dem Körper der Schubstange der 2 zusammengebaut zu werden,
4 schematisch und teilweise den Schubstangenkörper der 2 mit der darauf angeordneten Gleitbacke vor dem Verformen der Haltevorsprünge darstellt,
5 eine analoge Ansicht zu der der 4 nach dem Verformen der Haltevorsprünge ist,
6 schematisch und teilweise einen Schubstangenkörper gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung darstellt,
7 schematisch und teilweise eine Gleitbacke darstellt, die dazu bestimmt ist, mit dem Schubstangenkörper der 6 zusammengebaut zu werden, und
8 schematisch und teilweise die Schubstange nach dem Zusammenbauen des Schubstangenkörpers der 6 und der Gleitbacke der 7 darstellt.
In 1 wurden sehr schematisch verschiedene Elemente eines Lenksystems 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, nämlich eine Zahnstange 2, eine Lenksäule 3 mit einem Ritzel 4 in Eingriff auf der Zahnstange 2, und eine Zahnstangen-Schubstange 5, die auf die Zahnstange 2 einwirkt.
In den 2 und 3 wurde jeweils ein Schubstangenkörper 6 und eine Gleitbacke 7 dargestellt, die dazu bestimmt sind, eine erfindungsgemäße Schubstange 5 zu bilden.
Der Schubstangenkörper 6 umfasst einen Unterseite 8 und eine Oberseite 9, zwischen welchen sich eine Seitenwand 10 erstreckt.
Diese Seitenwand 10 weist parallele Rippen 11 auf, die sich zwischen den zwei Seiten 8 und 9 erstrecken.
Die Oberseite 9 ist geometrisch durch den Schnitt zweier Zylinder mit senkrechten Achsen definiert und weist eine konkave Ausformung auf, die in die zur Unterseite 8 entgegengesetzte Richtung zeigt.
Die Oberseite 9 weist eine Verstärkung 14 mit zwei parallelen Längswänden auf, die zwei Anlageflächen 15 bilden.
Der Schubstangerkörper 6 weist an jedem Ende der Verstärkung 14 eine Aussparung 17 auf, in die sich ein Haltevorsprung 18 in der Form einer Zacke erstreckt, die durch Stauchen abgeflacht werden kann.
In dem betrachteten Beispiel ist der Schubstangenkörper 6 aus einem Stück durch Spritzgießen eines thermoplastischen Werkstoffs, insbesondere aus POM mit Füllstoff oder PA mit Füllstoff hergestellt.
Die Gleitbacke 7 hat die Form eines Bands mit zwei im Wesentlichen parallelen Längsrändern 20, wobei dieses Band eine konkave Ausformung hat, wenn es von der Seite her betrachtet wird, die von dem Schubstangenkörper weg gerichtet ist.
Die Gleitbacke 7 weist an jedem Ende eine Klammer 22 auf, die mit einer Kerbe 23 versehen ist, in die die Zacke 18 vor ihrem Abflachen eingreift, und auf welche die abgeflachte Zacke 18 einwirkt.
Die Gleitbacke 7 kann aus einem thermoplastischen Werkstoff oder aus einem Werkstoff, der einen Metallüberzug und PTFE aufweist, wie zum Beispiel der in dem europäischen Patent EP 656 252 der Anmelderin beschriebene Werkstoff, hergestellt sein.
Die Klammern 22 können zum Beispiel durch Ausschneiden und Falten des Bands, das die Gleitbacke 7 bildet, ausgebildet werden.
Das Zusammenbauen der Gleitbacke 7 auf dem Schubstangenkörper 6 erfolgt, indem die Gleitbacke 7 in der Verstärkung 14 des Schubstangenkörpers 6 wie in 4 veranschaulicht angeordnet wird.
Wie man sieht, erfolgt das Anbringen der Gleitbacke 7 auf dem Schubstangenkörper 6 mit einer relativ vorbestimmten Ausrichtung.
Dieses Anbringen der Gleitbacke 7 auf dem Schubstangenkörper 6 kann manuell oder automatisch ausgeführt werden.
Dann führt man das Verformen der Zacken 18 durch Stauchen aus, was es erlaubt, sie auf den Klammern 22 der Gleitbacke 7 wie in 5 veranschaulicht abzuflachen.
Das Verformen der Zacken 18 kann bei Umgebungstemperatur erfolgen oder durch Erwärmen des Schubstangenkörpers 6 vor dem Verformen der Zacken 18 oder auch durch Ausführen des Verformens mit Hilfe eines vorgewärmten Werkzeugs.
Die Erfindung ist nicht auf Haltevorsprünge eingeschränkt, die durch Stauchen verformt werden.
In den 6 bis 8 wurde eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform unterscheidet sich der Schubstangenkörper 6' von dem Schubstangenkörper 6 dadurch, dass er an jedem Ende der Verstärkung 14 einen elastisch verformbaren Haltevorsprung 30 aufweist, der aus einem Zahn besteht, der eingerichtet ist, um das Anbringen der Gleitbacke in der Verstärkung 14 durch Einrasten zu erlauben.
Die Gleitbacke 7', die in 7 veranschaulicht ist, hat keine Klammern 22 und weist zwei gerade und parallele Querränder 31 auf.
Das Anbringen der Gleitbacke 7' auf dem Schubstangenkörper 6' wird durch Einfügen der Haltevorsprünge 30 in die Verstärkung 14 und durch elastisches Verformen der selben erzielt.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
Die Anlageflächen 15 können insbesondere nicht an Wänden einer Verstärkung sondern auf parallelen Rippen ausgebildet sein, die aus der Oberseite 9 des Schubstangenkörpers vorstehen.

Claims

Zahnstangen-Schubstange (5) eines Kraftfahrzeug-Lenksystems (1), wobei diese Schubstange Folgendes aufweist: – eine Gleitbacke (7; 7'), die eine Reibfläche bildet, die zum Einwirken auf eine Zahnstange (2) des Lenksystems (1) vorgesehen ist, – einen Körper (6; 6'), wobei dieser Folgendes aufweist: – eine oder mehrere Anlageflächen (15), gegen die die Gleitbacke seitlich einwirkt, wenn sie am Körper (6; 6') der Schubstange befestigt ist, – mindestens einen Haltevorsprung (18), der so angeordnet ist, dass er die Gleitbacke (7; 7') an dem Körper der Schubstange (6; 6') anliegend an der oder den mehreren Anlageflächen hält, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltevorsprung eine Zacke (18) aufweist, die dazu angepasst ist, mit der Gleitbacke (7) zusammenzuwirken, und die durch Stauchen abgeflacht ist.
Schubstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbacke (7; 7') im Wesentlichen die Form eines Bandes mit zwei im Wesentlichen parallelen Längsrändern (20) aufweist, wobei dieses Band, insbesondere wenn man es von der Seite her betrachtet, eine konkave Ausformung aufweist, die sich in eine dem Körper der Schubstange entgegengesetzte Richtung erstreckt.
Schubstange nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (6; 6') eine Verstärkung (14) aufweist, die so angeordnet ist, dass sie die Gleitbacke (7; 7') zumindest teilweise aufnehmen kann, wobei die eine oder die mehreren Anlageflächen (15) an einer oder mehreren Wandungen der Verstärkung (14) ausgebildet sind.
Schubstange nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (14) zwei im Wesentlichen parallele Anlageflächen (15) bildet, wobei auf jede von ihnen ein Längsrand (20) der Gleitbacke einwirkt.
Schubstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbacke (7) eine Klammer (22) mit einer Kerbe (23) aufweist, in die die Zacke (18) eindringt und auf die die abgeflachte Zacke einwirkt.
Schubstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbacke (7; 7') einen thermoplastischen Werkstoff aufweist.
Schubstange nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbacke einen Überzug aus Metall sowie PTFE aufweist.
Schubstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper der Schubstange (6; 6') aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt ist, insbesondere durch Spritzgießen.
Kraftfahrzeug-Lenksystem (1), das Folgendes aufweist: – eine Zahnstange (2), – eine Lenksäule (3) mit einem Ritzel (4), das in die Zahnstange (2) eingreift, – eine Zahnstangen-Schubstange (5) gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reibfläche der Schubstange auf die Zahnstange einwirkt, um insbesondere den auf diese Zahnstange ausgeübten Kräften entgegenzuwirken.
Herstellungsverfahren einer Zahnstangen-Schubstange (5) eines Kraftfahrzeug-Lenksystems, das die folgenden Schritte aufweist: – Bereitstellen einer Gleitbacke (7; 7'), – Bereitstellen eines Schubstangenkörpers (6; 6'), der eine oder mehrere Anlageflächen (15), gegen die die Gleitbacke seitlich einwirkt, wenn sie am Körper der Schubstange befestigt ist, und mindestens einen Haltevorsprung (18), der zum Halten der Gleitbacke an dem Körper der Schubstange angeordnet ist, aufweist, – Anordnen der Gleitbacke (7; 7') an den Körper (6; 6') seitlich anliegend an der oder den mehreren Anlageflächen (15), wobei der Haltevorsprung (18) die Gleitbacke an dem Schubstangenkörper hält und eine Zacke (18) aufweist, die mit der Gleitbacke zusammenwirkt und insbesondere durch Stauchen abgeflacht wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung der Zacke bei Umgebungstemperatur stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schubstangenkörper vor der Verformung der Zacke erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung der Zacke mittels eines vorgewärmten Werkzeugs erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung der Zacke mittels eines Werkzeugs erfolgt, das durch Ultraschalwellen angeregt wird.