专利名称：齿条制造方法
技术领域：
本发明涉及用于汽车转向机构中的齿条制造方法和按照这种方法制造的齿条。
这种形式的制造方法例如由DE 32 02 254 C2为公众所知。在这种方法中位于上锻模与下锻模之间的圆柱形锻坯通过滚锻加工成齿条。如同所有的锻造和冲压方法一样，在这种方法中出现毛边，这种毛边在已知方法中被用来扩大齿条横截面。由此尽管提高了齿条的抗弯扭截面系数，但是也加大了所需的结构空间。
在汽车转向机构中一再要求更小的结构空间和减轻重量。
本发明的任务在于提供一种齿条和制造这种齿条的方法，通过这种齿条的结构空间更小并且重量轻。
这个任务通过在权利要求1中公开的方法和具有权利要求7所述特征的齿条而解决。
制造这种齿条的方法从选择齿条锻坯开始，齿条至少在齿条啮合区段上具有非圆柱体的形状。锻坯横截面的尺寸和形状这样来选择，使加工完的齿条轮廓在啮合区段没有超出由转向机构相邻部件的尺寸所给定的包络圆。然后齿条通过滚锻方法由锻坯加工而成。在滚锻完毕后齿条在其啮合区段除了啮合齿以外还有凸起或凹入的纵向形状，这个形状用于在滚锻期间支承滚动转矩。
根据目的并具有优点的这种方法的其它特点在权利要求2至6中给出。用于在滚锻期间支承滚动转矩的纵向形状，还可以用于在加工完的齿条上通过在转向机构压块上的精确导向和支承来改善性能，纵向形状可以在滚锻期间添加进锻坯。由此可以采用外形轮廓相对简单的锻坯。但是如果存在这种可能，这个纵向形状在滚锻之前就已经通过例如冲压方法、拉拔方法或轧制方法添加进锻坯，则可以限制滚锻对齿条啮合区段上的锻坯自然变形。加工完的齿条轮廓在啮合区段没有超出确定的包络圆这一要求可以由此来实现，即锻坯在齿条啮合区段具有至少两个相互倾斜的平面或两个基本相互对称设置的横截面缩窄部分。为进一步减轻重量在锻坯上至少是在齿条啮合区段上存在至少一个空腔，空腔沿着齿条轴向延伸。
由于在按照本发明的方法中实现更微小的变形程度，所以可以采用具有更微小延展性的材料。由此还可以附带降低齿条的费用。
如同其它齿条一样，按照这种方法制造的齿条也具有啮合区段和至少一个支承导向区段。但是按照本发明方法制造的齿条具有这样的轮廓，该轮廓在啮合区段没有超出由转向机构相邻部件的尺寸所给定的包络圆。例如在助力转向机构上包络圆直径由设置在齿条的支承导向区段上的密封圈的内径给定。在齿条啮合区段上凸起或凹入的纵向形状根据要求是通过纵向长槽构成，该长槽在齿条外表面上位于齿条啮合区段的相对两面。
下面通过多个图示的实施例来详细描述本发明。
图示为
图1 齿条助力转向机构的部分纵向剖面；图2 图1中的II-II横截面和图3至6 各异的齿条锻坯横截面形状。
尽管本发明是根据带有液压助力支持系统的助力转向机构来进行描述的，但是也适用于带有电助力支持系统或没有助力支持系统的转向机构。
在转向蜗杆盒1里面小齿轮2可转动地支承在轴承3和4上。小齿轮2通过其啮合齿与齿条5啮合，齿条可轴向移动地位于转向蜗杆盒1里面。齿条5借助于弹簧加载的压块6以公知的方法顶在小齿轮2的啮合齿上。
齿条5具有啮合区段7和至少一个支承导向区段8。支承导向区段8在图1所示的齿条助力转向机构实施例中同时是伺服马达9的活塞杆。伺服马达9在其缸体10上包括两个缸体容积11和12，两个缸体容积由活塞13相互隔开。缸体容积11和12通过密封圈14和15对外密封齿条5的支承导向区段8。
齿条5在其啮合区段外表面上与啮合区段相对的另一个表面上具有纵向长槽16。纵向长槽16与成形于压块6上的纵向凸起部17共同起作用。通过纵向长槽16与纵向凸起部17的共同作用防止齿条5在驱动中偏斜。具有相同作用的是这两个元件可以互换过来，即纵向凸起部设置在齿条5上而纵向长槽设置在压块6上。
下面描述制造这种齿条的方法。首先重要的是，选择锻坯18，该锻坯至少在齿条将形成啮合的区段上具有非圆柱体的形状。这种锻坯18的一些可能的横截面在图3至6中以放大的比例画出。在选择锻坯横截面时重要的是，其尺寸和形状这样来选择，使加工完的齿条轮廓在啮合区段没有超出由相邻转向机构部件的尺寸所给定的包络圆。在例如图1所示用于助力转向机构的齿条上，包络圆直径由密封圈15的内径给定，密封圈用于在齿条5的支承导向区段8上密封缸体容积12。
在图3的实施例中锻坯在齿条的啮合区段上具有两个相互倾斜的平面19。这两个平面19根据需要是相互对称设置的。在下一个方法步骤中齿条通过滚锻由锻坯18加工而成。为了在滚锻期间支承滚动转矩，在滚锻开始时就将凹入的纵向形状添加进锻坯18并由此添加进齿条5，凹入的纵向形状在形状上就是后来的纵向长槽16。
如果锻坯18在粗坯状态就已经具有如图4所示的纵向长槽20，则可以省去这一方法步骤。与锻坯18的其它结构无关，这样的纵向长槽20也可以包括在其它的锻坯实施例中。
在如图4至6的实施例中锻坯18各自具有至少一个空腔21，该空腔沿着锻坯轴向至少在齿条的啮合区段上延伸。在图5中空腔21被分成两个空腔，在图6中空腔为椭圆形状。
在图6的实施例中代替两个相互倾斜平面19的是锻坯18具有两个基本上相互对称设置的缩窄部分22，呈现出如梨形的横截面。
代替纵向长槽20的是锻坯也可以具有两个或多个较小的纵向长槽。两个或多个这种形式的纵向长槽在滚锻期间被添加进锻坯同样是可行的。如同上面已经在齿条的描述中提及的，纵向长槽20也可以以凸起的纵向截面存在于锻坯上或者在锻坯上被加工出来。
权利要求
1.一种用于汽车转向机构中齿条(5)的制造方法包括以下步骤—齿条(5)的锻坯(18)至少在啮合区段具有非圆柱体的形状；—锻坯(18)的横截面尺寸和形状这样来选择，使加工完的齿条(5)的轮廓在啮合区段(7)没有超出由转向机构相邻部件的尺寸所给定的包络圆；—齿条(5)由锻坯(18)通过滚锻加工而成；—在滚锻完毕后齿条(5)在其啮合区段(7)上除了啮合齿以外还有凸起或凹下的纵向形状，这个形状用于在滚锻期间支承滚动转矩。
2.如权利要求1的方法，其特征为，齿条(5)上的纵向形状在滚锻期间添加进锻坯(18)。
3.如权利要求1的方法，其特征为，齿条(5)上的纵向形状在滚锻之前就已经存在于锻坯(18)中。
4.如权利要求1至3之一的方法，其特征为，锻坯(18)在齿条(5)啮合区段(7)上具有至少两个相互倾斜的平面(19)。
5.如权利要求1至3之一的方法，其特征为，锻坯(18)在齿条(5)啮合区段(7)上具有两个基本上相互对称设置的横截面缩窄部分(22)。
6.如权利要求1至5之一的方法，其特征为，锻坯(18)至少在齿条(5)啮合区段(7)上具有至少一个沿着齿条轴向延伸的空腔(21)。
7.用于汽车转向机构中的齿条，具有啮合区段(7)和至少一个支承导向区段(8)，其特征为，齿条是通过按照权利要求1至6之一的方法而制造的，齿条(5)轮廓在啮合区段(7)上没有超出由转向机构相邻部件的尺寸所给定的包络圆。
8.如权利要求7的齿条，其特征为，用于齿条助力转向机构的齿条(5)的包络圆直径由设置在齿条(5)的支承导向区段(8)上的密封圈(15)的内径给定。
9.如权利要求7或8的齿条，其特征为，齿条(5)在其啮合区段(7)上除了啮合齿以外还具有凸起或凹入的纵向形状。
10.如权利要求9的齿条，其特征为，纵向形状通过至少一个在齿条(5)外表面上并位于啮合区段对面的纵向长槽构成。
全文摘要
一种用于汽车转向机构中齿条(5)的制造方法包括以下步骤:齿条(5)的锻坯(18)至少在啮合区段具有非圆柱体的形状。锻坯(18)横截面的尺寸和形状这样来选择,使加工完的齿条(5)轮廓在啮合区段(7)没有超出由转向机构相邻部件的尺寸所给定的包络圆。齿条(5)通过滚锻锻造由锻坯(18)加工而成。在滚锻锻造完毕后齿条(5)在其啮合区段(7)除了啮合齿以外还有凸起或凹入的纵向形状,这个形状用于在滚锻锻造期间支承滚动转矩。
文档编号B21K1/76GK1259890SQ98806018
公开日2000年7月12日 申请日期1998年6月18日 优先权日1997年6月24日
发明者沃纳·布莱特韦格, 贝恩德·科加拉, 阿尔弗雷德·布莱讷 申请人:腓特烈斯港齿轮工厂股份公司