專(zhuān)利名稱(chēng)：用于齒條外殼的改進(jìn)的壓配連接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由例如用于容納齒條的管狀外殼以及至少一個(gè)保持和/或支承環(huán)構(gòu)成的組件及其組裝方法，該保持和/或支承環(huán)設(shè)置在外殼內(nèi)并在保持和/或支承環(huán)擴(kuò)張時(shí)被按壓到齒條外殼內(nèi)。齒條齒輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛中，以將經(jīng)由方向盤(pán)施加的轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成用于使待轉(zhuǎn)向的車(chē)輛車(chē)輪樞轉(zhuǎn)的直線運(yùn)動(dòng)。為了輔助轉(zhuǎn)向力，使用可設(shè)置在轉(zhuǎn)向動(dòng)力系中合適區(qū)域內(nèi)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)于齒條齒輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向柱的端部連接到與齒條嚙合的小齒輪，并當(dāng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)使其側(cè)向移位。一個(gè)轉(zhuǎn)向橫拉桿經(jīng)由球頭節(jié)分別連接到齒條兩端的每一端。極低的磨損已使齒條齒輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)得以廣泛應(yīng)用。齒條齒輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)具有良好的反饋和非常好的復(fù)位性能。通常，齒條外殼用于所謂的伺服輔助的齒條齒輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，而齒條外殼以管狀方式包圍齒條并被分成液壓區(qū)和機(jī)械區(qū)。機(jī)械區(qū)是這樣的區(qū)域，S卩，在機(jī)械區(qū)中，齒條的設(shè)有齒并與小齒輪嚙合的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，小齒輪隨著方向盤(pán)的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。因此，小齒輪嚙合區(qū)位于齒條外殼的機(jī)械區(qū)內(nèi)。 液壓區(qū)是這樣的區(qū)域，即，在液壓區(qū)中，齒條也伸出，但通常不包括任何齒。在液壓區(qū)內(nèi)，齒條剛性連接到可滑動(dòng)安裝的活塞構(gòu)件，該活塞構(gòu)件在齒條外殼的液壓區(qū)內(nèi)各形成一個(gè)液壓腔。當(dāng)車(chē)輛的方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，控制閥被致動(dòng)，因此，液壓油分別流入缸腔中的一個(gè)，由此活塞及因此齒條在缸中移位。由液壓油產(chǎn)生的活塞位移用作對(duì)齒條的運(yùn)動(dòng)及因此轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)的助力。為此，控制閥和齒條外殼經(jīng)由液壓管路相互連接，因而，根據(jù)方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，用油對(duì)一個(gè)或另一個(gè)缸腔加壓，或壓力可被釋放。將液壓內(nèi)力傳遞到齒條外殼并通常保持密封構(gòu)件，例如為0形環(huán)的支承環(huán)通常設(shè)置在機(jī)械區(qū)和液壓區(qū)之間。此外，在齒條外殼的各端設(shè)置限制液壓區(qū)或機(jī)械區(qū)的支承環(huán)，由于分別安裝在齒條的端部的球頭節(jié)撞擊支承環(huán)，該支承環(huán)還例如用作齒條的縱向位移的止動(dòng)件。從DE 100 33 305 C2中已知將齒條導(dǎo)向構(gòu)件壓入齒條外殼的兩個(gè)端部同時(shí)使齒條外殼擴(kuò)張，當(dāng)齒條外殼擴(kuò)張時(shí)，形成波紋管的底座。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于降低將支承和/或保持環(huán)附連到外殼，尤其是齒條外殼的生產(chǎn)強(qiáng)度和成本，但盡管如此同時(shí)又滿(mǎn)足強(qiáng)度和質(zhì)量的高要求。借助于根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的方法和權(quán)利要求1的組件來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的。在各情況下，有利的實(shí)施例都是從屬權(quán)利要求的主題內(nèi)容。應(yīng)當(dāng)注意，在專(zhuān)利權(quán)利要求書(shū)中所述的各個(gè)特征可以技術(shù)上可實(shí)行的方式彼此結(jié)合并呈現(xiàn)本發(fā)明的其它實(shí)施例。尤其結(jié)合附圖的說(shuō)明附加地表征和規(guī)定本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明，組件包括至少一個(gè)管狀外殼，較佳的是用于容納齒條的齒條外殼，以及至少一個(gè)保持和/或支承環(huán)，該環(huán)至少部分地設(shè)置在齒條外殼內(nèi)。當(dāng)保持和/或支承環(huán)擴(kuò)張時(shí)，下文被稱(chēng)為環(huán)的保持和/或支承環(huán)被按壓到外殼中。保持和/或支承環(huán)例如基本上沿其徑向擴(kuò)張。根據(jù)本發(fā)明的組件的特征在于帶齒部設(shè)置在保持和/或支承環(huán)的與外殼相鄰的外周向表面上。通過(guò)按壓，保持和/或支承環(huán)的帶齒部被壓印到外殼中，更精確地是壓印到其內(nèi)壁中，并因此提供特別可靠的連接，尤其在沿外殼的軸向有負(fù)載的情況下，該連接的耐久力超過(guò)僅將平坦的接觸表面按壓到一起，并且不必高花費(fèi)地將部件焊接到一起。此外， 可消除由焊接引起的問(wèn)題，即，保持和/或支承環(huán)難以觸及齒條外殼內(nèi)部，以及在該過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力對(duì)部件的穩(wěn)定性起不良作用。較佳地，保持和/或支承環(huán)如此設(shè)置在外殼中， 即，它們的徑向和軸向彼此平行。本發(fā)明的意義范圍內(nèi)的術(shù)語(yǔ)保持和/或支承環(huán)應(yīng)當(dāng)被廣義地詮釋。根據(jù)本發(fā)明， 這可以是具有保持和/或支承功能的環(huán)形元件。該環(huán)形元件例如用于在齒條外殼內(nèi)引導(dǎo)和支承齒條。此外，它可用于保持和/或支承密封構(gòu)件或單獨(dú)的齒條導(dǎo)向構(gòu)件，或者如果外殼有若干部分則用于連接兩個(gè)管狀外殼部分。此外，本發(fā)明的意義范圍內(nèi)的術(shù)語(yǔ)帶齒部應(yīng)當(dāng)被廣義地詮釋。根據(jù)本發(fā)明，帶齒部是保持和/或支承環(huán)的與外殼相鄰的表面上，尤其是保持和/或支承環(huán)的外周向表面上的一個(gè)或多個(gè)突出部。例如，它是保持和/或支承環(huán)的外周向表面上的齒形的單個(gè)突出部，或在與外殼相鄰的表面上分布的若干突出部。在另一實(shí)施例中，它也可以是外周向表面上一個(gè)或多個(gè)均勻間隔、環(huán)形的突起部。關(guān)于外殼的設(shè)計(jì)，本發(fā)明也無(wú)限制。較佳地，外殼是齒條外殼。齒條外殼例如通過(guò)模鑄由鋁生產(chǎn)。在模鑄后要求機(jī)加工，例如為了能夠?qū)⑿↓X輪單元安裝到齒條外殼上，為待安裝的部件還要銑削接觸表面。還生產(chǎn)用于附連目的的盲孔和通孔。較佳地，齒條外殼由鋼制成。相比于通常的鋁制轉(zhuǎn)向齒輪外殼，鋼制外殼具有許多優(yōu)點(diǎn)，其中包括材料有較高剛度和韌性。通過(guò)更具剛性的鋼制外殼增強(qiáng)察覺(jué)到的轉(zhuǎn)向精度。另一優(yōu)點(diǎn)是鋼制外殼中的液壓管路的緊湊和低成本的管路設(shè)置，對(duì)于該管路設(shè)置可取消螺紋接口?？伸`活地適于不同類(lèi)型車(chē)輛的外殼生產(chǎn)成成型的預(yù)構(gòu)造精密鋼制管的焊接結(jié)構(gòu)，該鋼制管的強(qiáng)度根據(jù)成型程度為450到650N/mm2。專(zhuān)門(mén)的電鍍例如可確保腐蝕保護(hù)。焊接的液壓供給管路能夠最優(yōu)地適于車(chē)輛中的構(gòu)造空間。較佳地，帶齒部構(gòu)造成沿保持和/或支承環(huán)的軸向延伸的螺紋。借助于螺紋可方便拆卸環(huán)，即，通過(guò)環(huán)以其螺紋相對(duì)于通過(guò)按壓壓印到內(nèi)壁中的內(nèi)螺紋進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，由此便于拆卸。由于拆卸及其便捷性的可能性，根據(jù)本發(fā)明的組件不僅以特別有利的方式適于在重復(fù)利用時(shí)使用，還可特別簡(jiǎn)單和低成本地進(jìn)行處理。此外，較佳地提供用于運(yùn)用拆卸工具的
直ο較佳地，被按壓到外殼中的帶齒部設(shè)置在距外殼的至少一個(gè)開(kāi)口一定距離處。由此獲得失效保護(hù)，這是因?yàn)闉榱艘瞥h(huán)，必須克服從帶齒部移除環(huán)的這段距離范圍。在螺紋的情況下，這意味著當(dāng)環(huán)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)被移除時(shí)，該區(qū)域必須由螺紋進(jìn)行金屬切削，這要求施加更大的力并由此還具有失效保護(hù)。較佳地，至少在帶齒部的區(qū)域內(nèi)，保持和/或支承環(huán)具有比在外殼的與其相鄰的區(qū)域內(nèi)的材料硬的材料，以在外殼方面實(shí)現(xiàn)帶齒部的區(qū)域內(nèi)的材料的塑性變形，并由此實(shí)現(xiàn)特別耐久和牢固的連接。例如，環(huán)由比外殼更硬的材料制成。
較佳地，保持和/或支承環(huán)至少在帶齒部的區(qū)域中被硬化。根據(jù)另一較佳實(shí)施例， 保持和/或支承環(huán)由工具鋼制成，例如合金或非合金工具鋼。根據(jù)另一有利的實(shí)施例，保持和/或支承環(huán)設(shè)置有用于以擴(kuò)張方式與外殼壓配的圓錐形內(nèi)周向表面。借助于圓錐形內(nèi)周向表面特別容易實(shí)現(xiàn)在沿軸向的力的作用下環(huán)的徑向被擴(kuò)張。根據(jù)另一實(shí)施例，組件具有至少部分設(shè)置在外殼中的齒條。較佳地，保持和/或支承環(huán)設(shè)置有支承于外殼開(kāi)口的邊緣上的突緣，例如以使環(huán)在擴(kuò)張時(shí)沿徑向固定。當(dāng)在轉(zhuǎn)向移位過(guò)程中齒條運(yùn)動(dòng)抵住作為止動(dòng)件的保持和/或支承環(huán)時(shí)，突緣還用作支承件。本發(fā)明還涉及一種用于至少一個(gè)保持和/或支承環(huán)的組裝方法，該保持和/或支承環(huán)至少部分地在較佳地用于容納齒條的管狀外殼內(nèi)。該方法包括設(shè)置步驟，其中，至少一個(gè)保持和/或支承環(huán)至少部分地設(shè)置在外殼內(nèi)。該方法還包括擴(kuò)張步驟，其中，保持和/ 或支承環(huán)較佳地沿其徑向被擴(kuò)張。根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于(在擴(kuò)張時(shí))設(shè)置在保持和/或支承環(huán)的與外殼相鄰的外周向表面上的帶齒部被按壓到外殼中。通過(guò)按壓，保持和 /或支承環(huán)的帶齒部被壓印到外殼，更精確地是壓印到其內(nèi)壁中，并因此提供特別可靠的連接，尤其在軸向的負(fù)載的情況下，該連接的耐久力超過(guò)僅將平坦的接觸表面按壓到一起，并且不必高花費(fèi)地將部件焊接到一起。此外，消除由焊接引起的問(wèn)題，即，保持和/或支承環(huán)難以觸及外殼內(nèi)部，以及在該過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力對(duì)部件的穩(wěn)定性起不良作用。較佳地，該方法包括在設(shè)置步驟之前的硬化步驟，在硬化步驟中，保持和/或支承環(huán)至少在帶齒部的區(qū)域中被硬化。根據(jù)另一有利的實(shí)施例，通過(guò)圓錐形按壓工具作用于支承和/或保持環(huán)的圓錐形內(nèi)周向表面上來(lái)執(zhí)行擴(kuò)張步驟，。對(duì)于上述解釋的原因，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，帶齒部較佳地構(gòu)造成沿保持和/ 或支承環(huán)的軸向延伸的螺紋。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在擴(kuò)張步驟中通過(guò)如下方式較佳地防止外殼的擴(kuò)張，即， 在環(huán)的區(qū)域中的外殼在擴(kuò)張的過(guò)程中以形狀配合的方式容納于砧座(Amboss)的容納部中。


下面參見(jiàn)附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明以及技術(shù)環(huán)境。應(yīng)當(dāng)注意，附圖描繪本發(fā)明特別較佳的實(shí)施例，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。附圖示意地示出圖1以剖視圖示出帶有支承環(huán)的根據(jù)本發(fā)明的齒條外殼段以及設(shè)置在該齒條外殼段內(nèi)的齒條，圖2以剖視圖示出帶有保持環(huán)的根據(jù)本發(fā)明的另一齒條外殼段。
具體實(shí)施例方式在圖1中僅部分示出由鋼制成的、根據(jù)本發(fā)明的齒條外殼1。圖1示出齒條外殼1 的端部中的一個(gè)。用支承環(huán)2密封該端部所屬的開(kāi)口。鋼制的支承環(huán)2借助其突緣7擱置在齒條外殼1的開(kāi)口邊緣上。一方面，支承環(huán)2用作未示出的十字接頭的止動(dòng)件，該十字接頭附連于設(shè)置在齒條外殼1內(nèi)的齒條10的端部上。另一方面，支承環(huán)2用于支承帶有滑動(dòng)環(huán)11的齒條支承軸承8，滑動(dòng)環(huán)用于引導(dǎo)齒條10。齒條支承軸承9可選擇地附加由環(huán)擋圈 9來(lái)支承，該環(huán)擋圈被插到齒條外殼1的內(nèi)壁中的周界槽中。此外，設(shè)置也支承于齒條支承軸承9上的環(huán)形墊圈3。為了將支承環(huán)2附連于齒條外殼1上，通過(guò)按壓工具以圓錐形配合面沿軸向配合支承環(huán)2的圓錐形內(nèi)壁5以及通過(guò)按壓工具施加到環(huán)2上的力引起沿徑向的擴(kuò)張來(lái)使支承環(huán)2沿其徑向擴(kuò)張。支承環(huán)2包括螺紋部4，該螺紋部由于硬化處理比齒條外殼1的鋼的硬度更高，因而，螺紋部4在齒條外殼塑性變形時(shí)被壓印到齒條外殼1內(nèi)，從而提供支承環(huán)2與齒條外殼1的特別耐久的連接。通過(guò)使支承環(huán)2相對(duì)于齒條外殼1沿適當(dāng)方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，支承環(huán)2可借助于螺紋部4從齒條外殼1中拆卸。在齒條外殼1的部分上在壓配過(guò)程中保持無(wú)螺紋的齒條外殼1的開(kāi)口和螺紋部4之間的距離范圍6必須被克服， 即，當(dāng)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)移除環(huán)時(shí)，由螺紋部4切削。這要求增大力的施加，并且距離范圍6因此用于失效保護(hù)。 圖2示出帶有設(shè)置于其中的保持環(huán)2'的根據(jù)本發(fā)明的齒條外殼1的另一段。保持環(huán)2'用于保持齒條外殼1的內(nèi)部的，即液壓區(qū)內(nèi)的密封環(huán)3。為了將保持環(huán)2'附連于齒條外殼1上，通過(guò)按壓工具以圓錐形配合面沿軸向配合保持環(huán)2'的圓錐形內(nèi)壁5'以及通過(guò)按壓工具施加到環(huán)2'上的力引起沿其徑向的擴(kuò)張來(lái)使保持環(huán)2'沿其徑向擴(kuò)張。保持環(huán)2'包括帶齒部4'，該帶齒部由于硬化處理比齒條外殼1的鋼的硬度高，因而，帶齒部 4'在齒輪外殼1的塑性變形時(shí)被壓印到齒條外殼1內(nèi)，從而提供保持環(huán)2'與齒條外殼1 的特別耐久的連接?；旧蠘?gòu)造成管狀。
權(quán)利要求
1.一種組件，包括管狀外殼(1)和至少一個(gè)保持和/或支承環(huán)0，2')，所述保持和 /或支承環(huán)至少部分地設(shè)置在所述外殼(1)內(nèi)部并當(dāng)所述保持和/或支承環(huán)W )擴(kuò)張時(shí)被按壓到所述外殼(1)中，其特征在于，在所述保持和/或支承環(huán)W )的與所述外殼 (1)相鄰的外周向表面上設(shè)置帶齒部G，4')。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述外殼是齒條外殼(1)并用于容納齒條 (10)。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，所述帶齒部G，4')構(gòu)造成沿所述保持和/或支承環(huán)的軸向延伸的螺紋。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，被按壓到所述外殼(1)中的所述帶齒部G，4')設(shè)置在距所述外殼(1)的至少一個(gè)開(kāi)口一定距離處。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，所述保持和/或支承環(huán)0，2') 至少在所述帶齒部G，4')的區(qū)域中具有比所述外殼(1)的與所述保持和/或支承環(huán)相鄰的區(qū)域中的材料硬的材料。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，所述保持和/或支承環(huán)0，2') 至少在所述帶齒部G，4')的區(qū)域中被硬化。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，所述保持和/或支承環(huán)0，2') 由工具鋼制成。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，所述外殼(1)基本上由工具鋼制成。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，所述保持和/或支承環(huán)0，2') 設(shè)置有用于與所述外殼(1)壓配的圓錐形內(nèi)周向表面(5，5')，所述壓配使所述保持和/ 或支承環(huán)0，2')擴(kuò)張。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，所述齒條(10)至少部分地設(shè)置在所述外殼(1)內(nèi)。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，所述保持和/或支承環(huán)(2， 2')設(shè)置有支承于所述外殼(1)的開(kāi)口邊緣上的突緣(7)。
12.一種用于組裝至少部分位于管狀外殼(1)內(nèi)的至少一個(gè)保持和/或支承環(huán)(2， 2')的方法，包括設(shè)置步驟，其中，所述至少一個(gè)保持和/或支承環(huán)W )至少部分地設(shè)置在所述外殼 (1)內(nèi)，擴(kuò)張步驟，其中，所述保持和/或支承環(huán)W )被擴(kuò)張，其特征在于，設(shè)置在所述保持和/或支承環(huán)W )的與所述外殼(1)相鄰的外周向表面上的帶齒部G，4')被按壓到所述外殼(1)中。
13.如前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在所述設(shè)置步驟之前的硬化步驟，在所述硬化步驟中，保持和/或支承環(huán)0，2')至少在所述帶齒部G，4')的區(qū)域中被硬化。
14.如前述兩項(xiàng)權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)圓錐形按壓工具作用于所述支承和/或保持環(huán)0，2')的圓錐形內(nèi)周向表面(5，5')上來(lái)執(zhí)行所述擴(kuò)張步驟。
15.如前述權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述帶齒部G，4') 構(gòu)造成沿所述保持和/或支承環(huán)的軸向延伸的螺紋。
16.如前述權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述擴(kuò)張步驟中，防止所述外殼(1)擴(kuò)張。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括管狀外殼，較佳的是容納齒條(10)的齒條外殼(1)，以及至少一個(gè)保持和/或支承環(huán)(2，2′)，該保持和/或支承環(huán)至少部分地設(shè)置在齒條外殼(1)內(nèi)部并被按壓到外殼(1)中，以使保持和/或支承環(huán)(2，2′)擴(kuò)張。該結(jié)構(gòu)的特征在于，在保持和/或支承環(huán)(2，2′)的與外殼(1)鄰接的外周向表面上設(shè)置帶齒部(4，4′)。本發(fā)明還涉及一種用于將至少一個(gè)保持和/或支承環(huán)(2，2′)安裝在管狀外殼(1)的內(nèi)部的相關(guān)方法。
文檔編號(hào)F16B4/00GK102369130SQ200980157232
公開(kāi)日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月16日
發(fā)明者D·布寧, K·貝特克 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)有限公司