DE19854681A1

DE19854681A1 - Rack and pinion steering system for motor vehicle has cover closing off shaft section of housing and is form-locked in it by reforming of shaft material into encircling slot in edge side of cover

Info

Publication number: DE19854681A1
Application number: DE1998154681
Authority: DE
Inventors: Johann Fuchs; Horst Hauck
Original assignee: Mercedes Benz Lenkungen GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Presta Muelheim GmbH
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 2000-05-31

Abstract

The cover(8) closing off the shaft section (7) in the rack and pinion steering housing has a flat side(10) facing away from the thrust piece(5), an abutment side(11) facing the thrust piece, and an edge side(12) located between the flat side and abutment side. The cover fits into the shaft and is form-locked in it by reforming of the shaft material into an encircling slot(13) on the edge side of the cover. The slot may have a rectangular and preferably square cross section. An Independent claim is included for a procedure for the manufacture of a rack and pinion steering in which the shaft material is reformed into an encircling slot formed in the edge side of the cover.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnstangenlenkung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The present invention relates to a Rack and pinion steering with the features of the preamble of Claim 1.

Derartige Zahnstangenlenkungen sind aus der Praxis bekannt. Sie werden beispielsweise in dem Fachbuch "Fahrwerktechnik: Lenkanlagen und Hilfskraftlenkungen", Würzburg (1992), auf den Seiten 71 ff. beschrieben. Bei den herkömmlichen Zahnstangenlenkungen wird das zur Lagerung der Zahnstange erforderliche Druckstück über eine Schraubenfeder an die Zahnstange angepreßt. Den Anpreßdruck bewirkt ein mittels Gewinde in den Schaft hineinschraubbarer oder über Gewindeschrauben an dem Schaft zu befestigender Deckel. Die Befestigung des Deckels erfordert zusätzliche Bearbeitungsvorgänge. So ist z. B. erforderlich, in das Gehäuse der Zahnstangenlenkung ein Gewinde einzubringen. Auch der Deckel muß mit einem Gewinde versehen oder mit Durchgangsbohrungen ausgestattet werden, die seine Befestigung erlauben. Dieser Deckel ist zudem nicht ohne weiteres gegenüber dem Innenraum der Zahnstangenlenkung abgedichtet, so daß das Druckstück selbst einen umlaufenden O-Ring trägt.Such rack and pinion steering are from practice known. They are, for example, in the specialist book "Chassis technology: steering systems and power steering systems", Würzburg (1992), described on pages 71 ff. At the conventional rack and pinion steering Storage of the rack required pressure piece a coil spring pressed against the rack. The Contact pressure creates a thread in the shaft screwable or via threaded screws on the Lid to be attached to the shaft. The attachment of the Lid requires additional processing. So is z. B. required in the housing of Rack and pinion steering to insert a thread. Also the Lid must be threaded or Through holes are equipped, its Allow attachment. This lid is also not without further compared to the interior of the rack and pinion steering sealed so that the pressure piece itself one circumferential O-ring.

Der bauliche Aufwand bei bekannten Zahnstangenlenkungen ist deshalb relativ hoch. Die bekannten Konstruktionen sind zwar zerlegbar und zum Teil auch einstellbar, diese Möglichkeit wird jedoch in der Praxis während der Lebensdauer eines Kraftfahrzeugs nicht benutzt. Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenkung und ein Verfahren zur Fertigung einer Lenkung zu schaffen, das in diesem Bereich den baulichen Aufwand verringert.The construction effort for known rack and pinion steering is therefore relatively high. The well-known constructions can be dismantled and partly also adjustable, these Possibility, however, will be in practice during the Lifetime of a motor vehicle not used. It is therefore an object of the present invention to Steering and a method for manufacturing a steering too create that in this area the construction effort decreased.

Diese Aufgabe wird von einer Lenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und von einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.This task is performed by a steering with the characteristics of claim 1 and of a method with the features of claim 9 solved.

Weil der Deckel eine dem Druckstück abgewandte Flachseite, eine dem Druckstück zugewandte Widerlagerseite und eine zwischen der Flachseite und der Widerlagerseite angeordnete Randseite aufweist, wobei der Deckel in den Schaft einsetzbar ist und mittels Umformung des Schafts darin formschlüssig gehalten ist, kann sich die Gestaltung des Deckels auf eine einfache Scheibenform ohne Durchgangsbohrungen oder äußere Gewinde beschränken. Die erforderlichen Bearbeitungsvorgänge des Schaftes bei der Montage beschränken sich auf den Umformvorgang.Because the cover faces away from the pressure piece Flat side, one facing the pressure piece Abutment side and one between the flat side and the Has abutment side arranged edge side, the Lid can be inserted into the shaft and by means of reshaping of the shaft is held in a form-fitting manner the design of the lid on a simple disc shape restrict without through holes or external threads. The necessary machining operations on the shaft assembly are limited to the forming process.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Randseite eine umlaufende Nut aufweist, in die das Material des Schafts eingeformt ist. Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders gute Fixierung des Deckels im Schaft und darüber hinaus einen kompakten Aufbau, da das Material des Schafts nicht über die Flachseite hinausstehen muß. Die Nut kann dabei einen rechteckigen, vorzugsweise quadratischen Querschnitt aufweisen. Eine besonders einfache Montage ergibt sich, wenn der Deckel kreisrund ist.In a preferred embodiment it is provided that the edge has a circumferential groove in which the Material of the shaft is molded. This Embodiment enables a particularly good fixation the lid in the shaft and also a compact one Construction because the material of the shaft does not have the Flat side must stand out. The groove can be one rectangular, preferably square cross section exhibit. A particularly simple assembly results if the lid is circular.

Die Umformung des Schaftmaterials kann mittels Pressen, insbesondere mittels Rollenpressen oder auch durch Magnetumformung erfolgen. Die am Schaft erforderlichen Bearbeitungsvorgänge des Gehäuses werden weiter reduziert, wenn der Deckel den gleichen Durchmesser wie das Druckstück aufweist.The shank material can be shaped by means of presses, especially by means of roller presses or by Magnetic transformation take place. The ones required on the shaft Machining operations of the case continue reduced if the lid is the same diameter as has the pressure piece.

Die Flachseite des Deckels liegt vorzugsweise in einer Ebene mit dem äußeren Ende des Schaftes, so daß sich eine besonders kompakte und nach außen hin glattflächige Anordnung ergibt.The flat side of the lid is preferably one Level with the outer end of the shaft so that there is a particularly compact and smooth on the outside Order results.

Eine günstige Materialkombination sieht vor, daß der Schaft aus einer Aluminiumlegierung und der Deckel aus einem Stahl gefertigt ist.A favorable combination of materials provides that the Aluminum alloy shaft and lid a steel is made.

Weil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen ist, daß in der Montageposition des Deckels das Schaftmaterial derart umgeformt wird, daß der Deckel in dem Schaft formschlüssig und unverlierbar befestigt ist, ist nach dem Einsetzen des Deckels in seine Montageposition lediglich ein einfacher Umformvorgang zur Fertigstellung der Nontage erforderlich. Zusätzliche Sicherungsmaßnahmen zur Befestigung des Deckels sind nicht nötig. Dabei ist von Vorteil, wenn in der Montageposition des Deckels im Bereich einer Nut eine umlaufende Sicke in den Schaft so eingeformt wird, daß das Schaftmaterial in die Nut eindringt. Diese Verbindung ermöglicht eine kompakte Bauweise, da das Schaftmaterial den Deckel nicht übergreifen muß. Außerdem kann auf diese Weise bei geeigneter Ausführung des Verfahrens eine fluiddichte Verbindung geschaffen werden.Because the method according to the invention provides that in the assembly position of the cover the shaft material is reshaped so that the lid in the shaft is positively and captively attached, is after inserting the cover into its mounting position just a simple forming process to complete assembly is required. Additional security measures are not necessary to attach the cover. It is of advantage if in the assembly position of the cover in Area of a groove a circumferential bead in the shaft like this is molded that the shaft material in the groove penetrates. This connection enables a compact Construction because the shaft material does not cover the lid must spread. It can also be used in this way suitable execution of the method a fluid-tight Connection.

Die Fluiddichtigkeit wird insbesondere sichergestellt, wenn vor dem Einbringen des Deckels in die Montageposition ein Dichtungsring, insbesondere ein O-Ring in die Nut eingelegt wird. Das Umformverfahren ist dann so auszuführen, daß der Dichtungsring im umgeformten Bereich des Schaftes einerseits und in der Nut des Deckels andererseits anliegt. Vorteilhafte Umformverfahren für die Ausführung der vorliegenden Erfindung sind das Rollenpressen oder die Magnetumformung.The fluid tightness is ensured in particular if before inserting the lid into the Mounting position a sealing ring, especially an O-ring is inserted into the groove. The forming process is then run so that the sealing ring in the formed Area of the shaft on the one hand and in the groove of the Lid on the other hand. Beneficial Forming process for the execution of the present Invention are the roller press or the Magnetic forming.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.In the following an embodiment of the present invention described with reference to the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 Einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Zahnstangenlenkung im Bereich des Druckstücks; Fig. 1 shows a cross section through a rack and pinion in the region of the pressure member;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem Befestigungsbereich des Deckels im Schaft; sowie Figure 2 is a detail of the attachment area of the lid in the shaft. such as

Fig. 3 einen Ausschnitt entsprechend Fig. 2 mit im Befestigungsbereich angeordnetem Dichtungsring. Fig. 3 shows a section corresponding to FIG. 2 arranged in the fastening region gasket.

Der Querschnitt gemäß Fig. 1 zeigt eine Zahnstangenlenkung mit einem Gehäuse 1, in dem eine Ritzelwelle 2 drehbar gelagert ist. Die Ritzelwelle 2 steht über eine Verzahnung 3 mit einer Zahnstange 4 in Eingriff. Ein Druckstück 5 führt die Zahnstange 4 in einer senkrecht zur Zeichenebene laufenden Richtung und preßt mittels der Kraft einer Schraubenfeder 6 die Zahnstange an die Ritzelwelle 2 an, so daß ein spielfreier Eingriff gewährleistet ist. Das Druckstück 5 läuft in einem Schaftabschnitt 7 des Gehäuses 1, der an seinem der Zahnstange 4 abgewandten Ende von einem Deckel 8 verschlossen ist. Der Deckel 8 weist eine äußere Flachseite 10, eine dem Druckstück zugewandte Widerlagerseite 11 und eine Randseite 12 auf. Die Randseite 12 ist von einer umlaufenden Ringnut 13 mit quadratischem Nutenquerschnitt durchsetzt.The cross section of FIG. 1 shows a rack and pinion with a housing 1, is rotatably mounted in the pinion shaft 2. The pinion shaft 2 is in engagement with a rack 4 via a toothing 3 . A pressure piece 5 guides the rack 4 in a direction perpendicular to the plane of the drawing and presses the rack to the pinion shaft 2 by means of the force of a helical spring 6 , so that a play-free engagement is ensured. The pressure piece 5 runs in a shaft section 7 of the housing 1 , which is closed by a cover 8 at its end facing away from the rack 4 . The cover 8 has an outer flat side 10 , an abutment side 11 facing the pressure piece and an edge side 12 . The peripheral side 12 is penetrated by a circumferential annular groove 13 with a square groove cross section.

Während in der Fig. 1 die Anordnung um den Deckel 8 des Druckstücks 5 herum dargestellt ist, zeigt die Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Befestigungsbereich des Deckels 8 im Schaft 7. Die kastenförmige Nut 13 ist durch Material des Schaftes 7 teilweise ausgefüllt, welches durch Einrollen einer ringförmig umlaufenden Sicke 14 von außen her in die Nut 13 gedrängt worden ist.While the arrangement around the cover 8 of the pressure piece 5 is shown in FIG. 1, FIG. 2 shows an enlarged section of the fastening area of the cover 8 in the shaft 7 . The box-shaped groove 13 is partially filled by the material of the shaft 7 , which has been forced into the groove 13 from the outside by rolling in an annular bead 14 .

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 3 dargestellt. Dort ist ein O-Ring 15 in die Nut 13 eingelegt. Der O-Ring 15 liegt am Nutengrund und den beiden Nutenflanken an. Die Umformung des Schaftes 7 durch die eingerollte Sicke 14 ist derart erfolgt, daß das in die Nut 13 gedrängte Material des Schaftes 7 einen linienförmigen oder flächigen Kontakt zu dem O-Ring 15 erhält und somit eine vollständige Abdichtung des Innenraumes der Zahnstangenlenkung im Bereich des Deckels erfolgt. Eine separate Abdichtung mittels O-Ring im Bereich des Druckstücks ist nicht erforderlich.Another embodiment is shown in FIG. 3. There an O-ring 15 is inserted into the groove 13 . The O-ring 15 lies against the bottom of the groove and the two flanks of the groove. The shaping of the shaft 7 by the rolled bead 14 is carried out in such a way that the material of the shaft 7 pressed into the groove 13 receives a linear or flat contact with the O-ring 15 and thus a complete seal of the interior of the rack and pinion steering in the area of the cover he follows. A separate seal using an O-ring in the area of the pressure piece is not necessary.

Die Montage des Druckstücks bei einer erfindungsgemäßen Zahnstangenlenkung wird folgendermaßen durchgeführt. Der zylindrische Schaft 7 weist eine innere, ebenfalls zylindrische Bohrung gleichmäßigen Durchmessers auf. In diese Bohrung wird das Druckstück 5 derart eingesetzt, daß es die Zahnstange 4 teilweise umgreift. Sodann wird in eine Ausnehmung 16 des Druckstücks die Schraubenfeder 6 eingesetzt. Der in seinem Randbereich 12 kreisrunde Deckel 8 wird mit der Widerlagerseite 11 auf die Schraubenfeder 6 aufgesetzt und in den Schaft 7 entgegen der Vorspannung der Schraubenfeder 6 eingedrückt, bis seine äußere Flachseite 10 bündig mit der Stirnseite des Schaftes 7 abschließt. Sodann wird das der Nut 13 benachbarte Schaftmaterial von außen her derart umgeformt, daß es in die Nut 13 ganz oder teilweise eindringt. Damit ist der Fügevorgang abgeschlossen und das Druckstück 5 endgültig und nicht entnehmbar in der Zahnstangenlenkung montiert. Bei geeigneter Dimensionierung des Druckstücks 5, der Schraubenfeder 6 und des Deckels 8 ist ein ausreichender Anpreßdruck des Druckstücks 5 an die Zahnstange 4 während der vorgesehenen Lebensdauer des Kraftfahrzeugs gewährleistet. Reparaturen oder Einstellarbeiten sind nicht erforderlich. Unsachgemäße Eingriffe im Bereich des Druckstücks werden durch die insoweit beschriebene Befestigung des Deckels 8 wirksam verhindert. Schließlich ist ersichtlich, daß sowohl die Anfertigung und Vorbereitung der Einzelteile als auch die Montage der verschiedenen Einzelteile wesentlich einfacher und damit kostengünstiger ist als bei bekannten Zahnstangenlenkungen. Der so erzielte Aufbau im Bereich des Druckstücks ist zudem kompakter und von außen glattflächiger als bei herkömmlichen Ausführungsformen.The assembly of the pressure piece in a rack and pinion steering system according to the invention is carried out as follows. The cylindrical shaft 7 has an inner, also cylindrical bore of uniform diameter. The pressure piece 5 is inserted into this bore such that it partially engages around the rack 4 . The coil spring 6 is then inserted into a recess 16 in the pressure piece. The cover 8 , which is circular in its edge region 12 , is placed with the abutment side 11 on the helical spring 6 and pressed into the shaft 7 against the bias of the helical spring 6 until its outer flat side 10 is flush with the end face of the shaft 7 . Then the shaft material adjacent to the groove 13 is deformed from the outside in such a way that it penetrates into the groove 13 in whole or in part. This completes the joining process and the pressure piece 5 is finally and not removably mounted in the rack and pinion steering. With a suitable dimensioning of the pressure piece 5 , the helical spring 6 and the cover 8 , a sufficient contact pressure of the pressure piece 5 on the rack 4 is ensured during the intended service life of the motor vehicle. Repairs or adjustments are not necessary. Improper interventions in the area of the pressure piece are effectively prevented by the fastening of the cover 8 described so far. Finally, it can be seen that both the preparation and preparation of the individual parts and the assembly of the various individual parts are much simpler and therefore less expensive than in known rack and pinion steering systems. The structure achieved in this way in the area of the pressure piece is also more compact and smooth on the outside than in conventional embodiments.

Claims

1. rack and pinion steering with a substantially cylindrical shaft ( 7 ) for a pressure piece ( 5 ) which is integrally formed on a steering housing ( 1 ), which is approximately tubular in shape on an end facing away from a rack ( 4 ) and which is for receiving a means a spring ( 6 ) on a toothed rack ( 4 ) which can be pressed against the pressure piece ( 5 ), and with a cover ( 8 ) which closes the shaft ( 7 ) to the outside and which forms an abutment ( 11 ) for the spring ( 6 ) characterized in that the cover ( 8 ) has a flat side ( 10 ) facing away from the pressure piece ( 5 ), an abutment side ( 11 ) facing the pressure piece ( 5 ) and an edge side ( 11 ) arranged between the flat side ( 10 ) and the abutment side ( 11 ). 12), wherein the lid (8) is insertable into the shank (7) and is held positively by means of deformation of the shaft (7) therein.

2. Steering according to claim 1, characterized in that the edge side ( 12 ) has a circumferential groove ( 13 ) into which the material of the shaft ( 7 ) is molded.

3. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the groove ( 13 ) has a rectangular, preferably a square cross-section.

4. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the cover ( 8 ) is circular.

5. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the shaping of the shaft material using presses or magnetic forming.

6. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the cover ( 8 ) has the same diameter as the pressure piece ( 5 ).

7. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the flat side ( 10 ) of the cover ( 8 ) lies in one plane with the outer end of the shaft ( 7 ).

8. Steering according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft ( 7 ) is made of an aluminum alloy and the cover ( 8 ) made of steel.

9. A method for manufacturing a steering system according to one of the preceding claims, characterized in that in the mounting position of the cover ( 8 ) the shaft material is shaped such that the cover ( 8 ) in the shaft ( 7 ) is positively and captively attached.

10. A method for manufacturing a steering system according to one of the preceding claims, characterized in that in the mounting position of the cover ( 8 ) in the region of a groove ( 13 ) a circumferential bead is formed in the shaft ( 7 ) so that the shaft material in the Groove ( 13 ) penetrates.

11. A method for producing a steering system according to one of the preceding claims, characterized in that a sealing ring ( 15 ), in particular an O-ring, is inserted into the groove ( 13 ) before the cover ( 8 ) is introduced into the mounting position.

12. Method for manufacturing a steering system according to one of the previous claims, thereby characterized that the forming by means of roller presses or magnetic forming.