DE4216111A1 - Kolben-Zahnstangen-Einheit, z. B. für eine hydraulische Servolenkung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
Kolben-Zahnstangen-Einheit, z. B. für eine hydraulische Servolenkung und Verfahren zu deren HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die
Kolben-Zahnstangen-Einheit einer hydraulischen
Servolenkung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Solche Kolben-Zahnstangen-Einheiten bestehen im
allgemeinen aus mehreren Bauteilen, die paßgenau
bearbeitet werden müssen, insbesondere besteht der Kolben
aus mehreren Elementen, die mittels Sicherungsringen auf
den Kolbenstangen befestigt werden müssen. Eine
hinreichend exakte Fertigung der Zahnung ist
wirtschaftlich nicht möglich, so daß meist Mittel
vorgesehen werden, die ein Spiel zwischen Zahnstange und
Ritzel zulassen.
Die DE-OS 33 24 035 schlägt vor, Kolben
und Kolbenstangen einstückig herzustellen, indem durch
geeignete Bearbeitungsverfahren der Durchmesser eines
Ausgangswerkstücks, z. B. eines Rohrs im Bereich der
Kolbenstange vermindert wird, und lediglich der Kolben
selbst den ursprünglichen Radius beibehält. Auch hier ist
trotz Reduzierung der Anzahl der Arbeitsschritte weiterhin
eine exakte und somit teuere Bearbeitung notwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße
Kolben-Zahnstangen-Einheit vorzuschlagen, die aus billigen
Ausgangsmaterialien in wenigen Arbeitsschritten
hochpräzise hergestellt werden kann.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die
Kolben-Zahnstangen-Einheit nach Anspruch 1 aus einem Rohr
mit Hilfe des Innenhochdruckverfahrens einstückig
herzustellen. Dabei wird das Rohr in eine mindestens
2-teilige Preßform gelegt und in seinem Inneren mittels
einer Flüssigkeit einem hohen Druck ausgesetzt, wodurch es
an die Innenwand der Preßform fließgepreßt wird. Dies hat
den Vorteil, daß mit der einmal vorhandenen, hochpräzisen
Preßform, eine große Anzahl von
Kolben-Zahnstangen-Einheiten mit Außenmaßen gleicher
Präzision im Fließbandverfahren produziert werden können,
und daß die als Ausgangsmaterial verwendeten Rohre keinen
hohen Ansprüchen bezüglich ihrer Geometrie zu genügen
brauchen. Es hat sich gezeigt, daß fließgepreßte
Werkstücke in ihren Materialeigenschaften vergleichbaren,
auf andere Weise hergestellten Werkstücken, nicht
nachstehen, so daß auch eine hohe Stabilität der
Kolben-Zahnstangen-Einheit und somit ein sicherer Betrieb
gewährleistet sind.
Zur Verbindung der Kolben-Zahnstangen-Einheit mit den
Spurstangen des Fahrzeugs werden Gewindebohrungen an den
Enden der Kolben-Zahnstangen-Einheit angebracht. Ein
Druckausgleich der üblicherweise an den
Verbindungsstellen von Spurstangen zur
Kolben- Zahnstangen-Einheit angebrachten Balgdichtungen
untereinander ist über den hohlen Innenraum der
Kolben-Zahnstangen-Einheit gewährleistet, so daß auf eine
üblicherweise angebrachte Druckausgleichsleitung
verzichtet werden kann.
Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, als
Ausgangswerkstück nach Anspruch 2 ein Stahlrohr zu
verwenden.
Nach Anspruch 3 werden im Kolben Aussparungen vorgesehen,
die z. B. zur Aufnahme der Kolbendichtung dienen.
Sinnvollerweise wird man dafür eine oder mehrere
umlaufende Ringnuten vorsehen.
Besonders vorteilhaft ist es, den verzahnten Abschnitt der
Kolben-Zahnstangen-Einheit nach Anspruch 4 ebenfalls
mittels des Innenhochdruckverfahrens direkt aus dem als
Ausgangswerkstück dienenden Rohr zu pressen, oder nach
Anspruch 5 ein vorgefertigtes Zahnsegment formschlüssig in
das Ausgangswerkstück fließzupressen. Sinnvollerweise ist
das Zahnsegment keilförmig mit zur Achse der
Kolben-Zahnstangen-Einheit hin zunehmender Breite
ausgeführt, wodurch es sich in der Wandung der
Kolbenstange verhaken kann. Damit spart man ein
nachträgliches Einarbeiten des verzahnten Abschnitts in
die Kolben-Zahnstangen-Einheit und erreicht gleichzeitig
eine hohe Präzision der Verzahnung.
Eine höhere Belastbarkeit oder ein besseres Zusammenspiel
von Zahnsegment und Ritzel wird erreicht, indem nach
Anspruch 6 ein besonders belastbares Material, z. B. eine
bestimmte Legierung, für das Zahnsegment verwendet wird.
Auch ein besonders günstig zu bearbeitendes Material kann
hier vorgesehen werden.
Eine besonders stabile Ausführung der Zahnstange erhält
man, wenn nach Anspruch 7 die Dicke der Wandung des
fertigen Werkstücks zumindest annähernd konstant ist. Dies
kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß man als
Ausgangsmaterial Rohre verwendet, die an den Stellen
verdickt sind, die beim Fließpressen besonders ausgebeult
werden.
Eine dazu an das Ausgangsmaterial geringere Ansprüche
stellende Lösung wird in Anspruch 8 beschrieben. Sie sieht
vor, das als Ausgangswerkstück dienende in der Preßform
befindliche Rohr mit einer geeigneten Flüssigkeit zu
füllen und den zum Fließpressen benötigten hohen
Innendruck durch Verschließen der Enden des Rohres und
Ausüben eines axialen Drucks zu erzeugen, sowie auf die
Flüssigkeit einen zusätzlich das Verhältnis von Volumen- zu
Längenänderung berücksichtigenden Druck auszuüben. Dies
kann z. B. durch einen Kolben geschehen, der in den zum
Verschließen des Rohres verwendeten Verschlußdeckeln
angebracht ist und zusätzlich in das Innere des Rohrs
hineingedrückt werden kann.
Eine sinnvolle Verwendung des in der fertigen
Kolben-Zahnstangen-Einheit vorhandenen Hohlraums kann
darin liegen, ihn nach Anspruch 9 als Ausgleichsraum für
Hydraulikflüssigkeit der Servolenkung zu verwenden oder
nach Anspruch 10 als Hydraulikflüssigkeitsbehälter für
andere im Fahrzeug befindliche von der Servolenkung
unabhängige Hydraulikeinrichtungen, z. B. ABS oder
Niveauregulierung, auszubilden. Auch eine Nutzung dieses
Raums als Kabel und Schlauchraum nach Anspruch 11 stellt
eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung dar, da die
entsprechenden Schläuche und Kabel dort vor Beschädigungen
sicher untergebracht sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den
bei liegenden Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1a, 1b einen Längsschnitt durch eine
erfindungsgemäße
Kolben- Zahnstangen-Einheit,
Fig. 2 einen Querschnitt durch Fig. 1b entlang
der Linie A-A.
Einen Längsschnitt durch Teile der erfindungsgemäßen
Kolben-Zahnstangen-Einheit 1 zeigen
Fig. 1a und 1b. In
Fig. 1a ist das durch Fließpressen ausgedrückte Profil des
Kolbens 2 mit einer umlaufenden Ringnut 3, die zur
Aufnahme eines Dichtringes dient, zu sehen, sowie die sich
an den Kolben anschließenden, als Kolbenstangen 6, 7
wirkenden Teile der Kolben-Zahnstangen-Einheit 1 und dem
in der Kolben-Zahnstangen-Einheit 1 befindlichen Hohlraum
8. Fig. 1b zeigt ein zur Verbindung mit der Spurstange
dienendes Gewinde 4, das an den Enden der
Kolben-Zahnstangen-Einheit 1 angebracht ist, sowie ein
durch das Fließpressen mit der Kolben-Zahnstangen-Einheit 1
verbundenes, vorgefertigtes Zahnsegment 5. Hier und in
Fig. 2 wird die zur Rohrachse hin zunehmende, keilförmige
Ausführung des vorgefertigten Zahnsegments 5 deutlich, die
eine formfeste Verbindung dieses Bauteils mit der
Kolben-Zahnstangen-Einheit gewährleistet.
Bezugszeichenliste
1 Kolben-Zahnstangen-Einheit
2 Kolben
3 umlaufende Ringnut
4 Gewinde
5 Zahnsegment
6 Kolbenstange
7 Kolbenstange
8 Hohlraum
2 Kolben
3 umlaufende Ringnut
4 Gewinde
5 Zahnsegment
6 Kolbenstange
7 Kolbenstange
8 Hohlraum
Claims (11)
1. Kolben-Zahnstangen-Einheit (1), insbesondere für eine
hydraulische Servolenkung, deren Kolbenstange (6, 7),
mit einem verzahnten Abschnitt verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß Kolben (2),
Zahnstange und Kolbenstangen (6, 7) mit Hilfe des
Innenhochdruckverfahrens einstückig aus einem Rohr
durch Fließpressen hergestellt sind.
2. Kolben-Zahnstangen-Einheit nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ausgangswerk
stück für das Innenhochdruckverfahren ein Stahlrohr
ist.
3. Kolben-Zahnstangen-Einheit nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem als
umlaufenden Vorsprung ausgestalteten Kolben (2) beim
Fließpressen Aussparungen vorgesehen werden.
4. Kolben-Zahnstangen-Einheit nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der verzahnte
Abschnitt direkt aus dem als Ausgangswerkstück
dienenden Rohr über das Innenhochdruckverfahren
fließgepreßt wird.
5. Kolben-Zahnstangen-Einheit nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß ein vorgefertigtes
Zahnsegment (5) mittels Innenhochdruckverfahren,
formschlüssig mit einer der Kolbenstangen (6, 7)
verbunden wird, vorzugsweise im gleichen Arbeitsgang,
in dem der Kolbens (2) aus dem Ausgangswerkstück
gepreßt wird.
6. Kolben-Zahnstangen-Einheit nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das vorgefertigte
Zahnsegment (5) aus einem besonders belastbaren
Material, vorzugsweise härtbarem Stahl besteht, und
daß dieses Material von dem der Kolbenstangen (6, 7)
verschieden ist.
7. Kolben-Zahnstangen-Einheit nach Anspruch 4, 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke
der Wandung der fertigen Kolben-Zahnstangen-Einheit
zumindest annähernd konstant ist.
8. Kolben-Zahnstangen-Einheit nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß auf das als
Ausgangswerkstück dienende in einer Preßform
befindliche und mit einer Flüssigkeit gefüllte Rohr
beim Fließpreßvorgang ein axialer Druck ausgeübt
wird, und ein zusätzlicher, die Relation
Volumenänderung zur Längenänderung des Rohrs
berücksichtigender Druck auf die Flüssigkeit ausgeübt
wird.
9. Kolben-Zahnstangen-Einheit nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der beim
Fließpressen mittels Innenhochdruckverfahrens in der
Kolben-Zahnstangen-Einheit (1) entstehende Hohlraum
(8) als Ausgleichsraum für das Druckmittel der
hydraulischen Servolenkung verwendet wird.
10. Kolben-Zahnstangen-Einheit nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der in der
Kolben-Zahnstangen-Einheit (1) vorhandene Hohlraum
(8) als Behälter für Hydraulikflüssigkeit eines von
der hydraulischen Servolenkung getrennten
Hydraulikkreises, z. B. ABS verwendet wird.
11. Kolben-Zahnstangen-Einheit nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der in der
Kolben-Zahnstangen-Einheit (1) vorhandene Hohlraum
(8) als Kabel- und Schlauchraum verwendet wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4216111A DE4216111A1 (de) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | Kolben-Zahnstangen-Einheit, z. B. für eine hydraulische Servolenkung und Verfahren zu deren Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4216111A DE4216111A1 (de) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | Kolben-Zahnstangen-Einheit, z. B. für eine hydraulische Servolenkung und Verfahren zu deren Herstellung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4216111A1 true DE4216111A1 (de) | 1993-11-18 |
Family
ID=6458980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE4216111A Withdrawn DE4216111A1 (de) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | Kolben-Zahnstangen-Einheit, z. B. für eine hydraulische Servolenkung und Verfahren zu deren Herstellung |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4216111A1 (de) |
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