专利名称：低成本的齿条式转向传动机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种转向传动机构，其具有转向机构壳体，所述转向机构壳体构成为 管状，并且所述转向机构壳体具有壳体轴线，其中在所述转向机构壳体内，齿条沿纵向方向 能够移动地安装在轴承内；转向机构主动齿轮，所述转向机构主动齿轮围绕轴线能够旋转 地安装在主动齿轮壳体内，并且所述转向机构主动齿轮具有与所述齿条的齿部啮合的主动 齿轮齿部。
背景技术：
目前，齿条转向机构作为转向传动机构应用于在汽车制造中占有绝对大的比例。 其适用于液压伺服助力或电伺服助力的转向和非伺服助力的转向。通常，该转向传动机构 具有带有沿纵向方向可移动地安装在其内的齿条。转向机构 主动齿轮可旋转地设置在主动 齿轮壳体内，并且与齿条的相匹配的齿部啮合。转向机构主动齿轮又与用于操纵转向的转 向柱和转向轮连接。在主动齿轮和齿条之间的齿部啮合应该是无间隙的，尤其是因为在负载方向笔直 向前或反向的情况下，在齿部啮合时产生噪音。转向间隙不利于机动车的行驶性能。从现有技术中已知很多齿条式转向机构。例如，德国实用新型DE1886801U说明了一种具有上述构造中的管状的转向机构壳体和主动齿轮的非伺 服助力的齿条式转向机构。压块设置在齿条的相对齿部的侧面上，并且在弹簧预张紧的情 况下，挤压齿条与主动齿轮啮合。具有其它部分的该压块在制造和装配时是耗费的。在转向 机构壳体上需要单独的接管。压块必须配备有弹簧和调节螺钉以及用于固定调节螺钉的锁 紧螺母。必须以非常精确的形式使齿条以及接管相匹配。此外，必须润滑和调节压块。这 是增加这样的转向机构的成本的显著的费用。但是，目前几乎所有的齿条式转向机构都配 备有压块。从德国专利文献DE 1230684A中已知另一种技术解决方案。在那里，齿条在滑动 轴承内从两侧安装在转向机构壳体中。齿条在转向机构壳体内的径向方向上的位置被精确 地固定。为了形成无间隙啮合，主动齿轮的面向转向柱的端部安装在可转动的轴承内。主 动齿轮的自由端设置在位置可调节的轴承内。轴承本身可沿垂直于齿条的方向移动。在这 种情况下简化了齿条支承。但是，主动齿轮的支承是非常耗费的并且因此是成本高的。该 转向机构实际上不能够得以实现。
发明内容
因此本发明的目的是，如下改进一种齿条式转向机构，能够以简单且低成本的方 式实现主动齿轮和齿条之间的无间隙的啮合。本发明的目的尤其是，使齿条式转向机构中 的零件数量减少至最低。该目的通过本发明提供的转向传动机构得以实现。因为在齿条式转向传动机构中，——所述齿条式转向传动机构具有转向机构壳体，所述转向机构壳体构成为管状，并且所述转向机构壳体具有壳体轴线，其中在转向机构 壳体内，齿条沿纵向方向可移动地安装在轴承内；转向机构主动齿轮，所述转向机构主动齿 轮围绕轴线可旋转地安装在主动齿轮壳体内，并且所述转向机构主动齿轮具有与齿条的齿 部啮合的主动齿轮齿部一，至少一个轴承构成为可相对于转向机构壳体旋转的偏心滑动 轴承，使得齿条可朝着转向机构主动齿轮的方向进给，所以齿条在转向传动机构装配期间 能够通过轴承的旋转在主动齿轮上进给，使得可调节在该齿部啮合中的间隙。尤其可能的是，轴承可围绕轴线旋转，并且因此可调节纵向轴线的相对于旋转轴 线的位置。齿条的两个滑动轴承最好构成为偏心的。当至少一个滑动轴承的外凸缘在外部接合在转向机构壳体上时，转向机构壳体的 自由端面形成用于轴承在装配方向上的止挡。能够利用接合转向机构壳体的凸缘作为波纹管的座，所述波纹管围绕转向横拉杆 并且 防止受到气候影响。偏心滑动轴承最好具有与齿条接触的滑环，其由金属材料制成，尤 其是由钢制成。在外部的帽状支座和滑环之间最好设置有弹性体，所述弹性体引起滑动轴 承的缓冲性能。当在弹性体和例如具有帽状支座形式的外部的紧固环之间构成有薄壁的弹 性区域时，偏心轴承同时承担用于齿条的在其终点位置上的碰撞缓冲的任务。因此节省了 其它零件。当轴承衬套在外环上沿轴向方向向外凸出时，这是尤其适用的。当轴承衬套和轴承外环与设置在它们中间的弹性体材料接合地且成一体地相互 连接时，可达到简单的缓冲。此外，一体性简化了在装配时的操作。至少内部的轴承衬套最好由钢制成。当转向机构壳体和主动齿轮壳体由钢管制成并且相互焊接时，获得特别节省空间 的实施方式。与由轻金属组成的传统的壳体相比，该实施方式尤其也具有成本优势。当转向机构壳体在远离主动齿轮壳体的侧面上在齿部啮合的对面具有达到齿条 附近的压入部时，也当齿条受到远远超过正常工作时的负载的大的径向负载时，保证主动 齿轮在齿条中的啮合。当转向机构壳体在压入部的范围内具有紧贴齿条的减少摩擦的表面 时，在那里间隙能够为零。当转向机构壳体在压入部的范围内还具有带有至少一个像肋或 凸起的小尺寸的隆起的表面构造时，其中隆起中的至少一个紧贴齿条，用于使齿条在工作 时位移所需的滑动力减少。当转向传动机构不具有压块时，此外能够省去为此所需的壳体支撑。当齿条不具有例如液压马达或用于直接驱动齿条的电动的转向辅助驱动装置的 传力点时，转向机构尤其得到简化。
下面借助于附图详细说明本发明。附图示出图1示出根据本发明的转向传动机构的俯视图；图2示出根据图1的转向传动机构的沿着剖面线II-II的纵向剖视图；图3示出根据图1和图2的转向传动机构在齿条的纵向轴线的方向上的视图；图4示出偏心轴承的从外侧观察的立体图；以及图5示出根据图4的轴承的从内侧观察的立体图。
具体实施例方式在图1中示出具有转向机构壳体1和安置在其上的主动齿轮壳体2的根据本发明 的转向传动机构的俯视图。转向机构壳体1安装有可沿纵向轴线4的方向移动的齿条3。 转向机构主动齿轮5围绕纵向轴线可旋转地安装在主动齿轮壳体2内。主动齿轮5在主动 齿轮壳体2中的支承构成为，使得旋转轴线6相对于主动齿轮壳体2固定。转向主动齿轮5与齿条3的相应的齿部啮合。啮合区域位于轴线4和6的交点的区域内。相对于齿部的啮合，转向机构壳体1设有深入至齿条3附近的压入部7。图2示出沿着剖面线II-II通过根据图1的转向传动机构的纵向剖视图。相同的 零件具有相同的附图标记。转向机构壳体1在由齿条3通过的两个自由端上分别具有轴承10。轴承10构成 为滑动轴承并且在相对于轴线4的径向方向上支撑齿条3。轴承10分别构成有环状的凸缘 11，其中凸缘11在外部接合在转向机构壳体1的端面。图3示出根据图1和图2的转向传动机构1在齿条3的纵向轴线4的方向上的视 图。在该图中可看出，齿条3偏心地安装在转向机构壳1内。齿条3的纵向轴线4与转向 机构壳体1的纵向轴线8略微隔开。这个距离由轴承10导致，所述轴承的轴承环12相对 于凸缘11偏心地设置。图4示出轴承10的具有在图1和2中位于外部的侧面上的水平投影的立体图。轴 承10具有外部的凸缘11和轴承衬套12。凸缘11和衬套12优选由钢制成。在凸缘11和 轴承衬套12之间材料接合地设有由弹性体13制成的区域。最后，在图5中示出从另一个视角的轴承10。其示出面向转向机构壳体1的内部 空间的侧面。如在图5中所示，轴承10的外环11设有在几毫米的范围内的壁厚。这导致，外环 11在装配时相应地在转向机构壳体1的表面上凸起。在完整的转向机构中提出，转向机构 壳体向外借助原本已知的波纹管密封，所述波纹管密封齿条3的自由端，并且密封连接在 齿条上的转向横拉杆来抵抗环境影响。由于外壁11的厚度，相应的波纹管能够在轴承10 上引导，使得其闭锁地接合在外环11的后面。在该位置上，波纹管能够例如借助束线带或 快速卡(Schnelle)加固。图5还示出，轴承衬套12偏心地嵌入弹性体13内。薄壁的区域14位于弹性体13 和外环11之间。例如轴承10能够制成为，使得外环11和轴承衬套12由金属制成。因此它们能够 以原本已知的方式与弹性体13注塑包封。在制造根据本发明的转向机构时，这样形成的组 合零件作为单独的结构元件使用，并且以这种方式简化操作。在装配时使用一种装置，轴承10保持在所述装置内。齿条3在壳体1内引导，并 且主动齿轮5以相应的轴承装配在主动齿轮壳体2内。然后两个轴承10安装在转向机构 壳体1的自由的端面上，并且借助于该装置最好围绕与外环11的中心点重合的纵向轴线8 同步地旋转。如此实施这个过程，使得主动齿轮5和齿条3之间的啮合是无间隙的。在此 在轴承衬套12上出现的径向负载引起弹性体13的弹性变形，并且因此引起齿条3的朝着 主动齿轮5的弹性预张紧。然后在这个位置上，轴承10固定在转向机构壳体1上。因此转向传动机构被调节为是持续无间隙的。现在未示出的转向横拉杆头和转向横拉杆连接在齿条3的自由端上。波纹管在转 向横拉杆和轴承10的外环11上引导，直至波纹管在外环11后面锁定。波纹管的附加的固 定能够通过各一个快速卡(Schnelle)或各一个束线带实现。轴承衬套12能够超出轴承10的端面向外凸出。这可在图1和图2中作为超出部 分15看出。在齿条3的终点位置上，未示出的转向横拉杆头撞在超出部分15上。然后轴 承衬套12沿轴线方向朝弹性体13挤压。在此，弹性体13弹性变形。在转向横拉杆头和转 向机构壳体1之间不产生金属的接触。在该过程中，轴承衬套12起到碰撞缓冲器的作用。 在这个实施形式中，轴承10也总共实现三个功能即齿条3的相对于转向机构壳体1的支 承；齿条3的朝着主动齿轮5的进给和啮合的弹性预张紧，以及用于齿条3的终点位置缓冲 的止挡缓冲器。 就这方面说明的转向传动机构尤其有利于相对小且轻的轿车(PKW)，在所述轿车 中，转向传动机构中的伺服助力本身不对齿条起作用。这种转向机构完全没有使用伺服助 力，或者伺服助力沿主动齿轮5上方的力线作用在转向轴上，即在实际的转向传动机构外。 转向传动机构相对非常简单地由少许零件构成，并且因此轻且物美价廉。压块连同所有与 其相关部件以及通常设有的止挡缓冲器能够省去。
权利要求
一种齿条式转向传动机构，具有转向机构壳体(1)，所述转向机构壳体(1)构成为管状，并且所述转向机构壳体(1)具有壳体轴线(8)，其中在所述转向机构壳体(1)内，齿条(3)沿纵向方向(4)能够移动地安装在轴承(10)内；转向机构主动齿轮(5)，所述转向机构主动齿轮(5)围绕轴线(6)能够旋转地安装在主动齿轮壳体(2)内，并且所述转向机构主动齿轮(5)具有与所述齿条(3)的齿部啮合的主动齿轮齿部，其特征在于，至少一个轴承(10)构成为偏心的滑动轴承，所述滑动轴承能够相对于所述转向机构壳体(1)旋转，使得所述齿条(3)能够朝着所述转向机构主动齿轮(5)的方向进给。
2.如权利要求1所述的齿条式转向传动机构，其特征在于，所述轴承(10)能够围绕所 述轴线(8)旋转，并且因此能够调节所述纵向轴线(4)的相对于所述旋转轴线(6)的位置。
3.如前述权利要求中任一项所述的齿条式转向传动机构，其特征在于，所述至少一个 轴承(10)具有轴承外环(11)和内部的轴承衬套(12)，所述轴承外环(11)和所述轴承衬套 (12)相互偏心地设置。
4.如前述权利要求中任一项所述的齿条式转向传动机构，其特征在于，所述轴承外环(11)和所述轴承衬套(12)与设置在它们中间的弹性体(13)材料接合地且成一体地相互连 接。
5.如前述权利要求中任一项所述的齿条式转向传动机构，其特征在于，至少所述轴承 衬套(12)由钢制成。
6.如前述权利要求中任一项所述的齿条式转向传动机构，其特征在于，在所述转向机 构壳体(1)的两个相对的端部上分别设有一个偏心的轴承(10)。
7.如前述权利要求中任一项所述的齿条式转向传动机构，其特征在于，所述至少一个 轴承(10)的外环(11)形成外凸缘，所述外凸缘在外部接合在所述转向机构壳体(1)上。
8.如前述权利要求中任一项所述的齿条式转向传动机构，其特征在于，所述轴承衬套(12)沿所述纵向轴线(4)的方向向外在所述轴承外环(11)上凸起，使得形成用于横拉杆的 止挡。
9.如前述权利要求中任一项所述的齿条式转向传动机构，其特征在于，所述转向机构 壳体(1)和所述主动齿轮壳体(2)由钢管制成并且相互焊接。
10.如前述权利要求中任一项所述的齿条式转向传动机构，其特征在于，所述转向机构 壳体(1)在远离所述主动齿轮壳体(2)的侧面上在齿部啮合的对面具有压入部(7)，所述压 入部(7)达到所述齿条(3)附近或接触所述齿条(3)。
11.如前述权利要求中任一项所述的齿条式转向传动机构，其特征在于，不设有压块。
12.如前述权利要求中任一项所述的齿条式转向传动机构，其特征在于，所述齿条(3) 不具有用于转向辅助驱动装置的传力点。
13.如权利要求10所述的齿条式转向传动机构，其特征在于，所述转向机构壳体(1)在 所述压入部(7)的区域内具有减少摩擦的表面，所述减少摩擦的表面紧贴所述齿条(3)。
14.如权利要求10或13中任一项所述的齿条式转向传动机构，其特征在于，所述转向 机构壳体(1)在所述压入部(7)的区域内具有带有至少一个小尺寸的隆起的表面构造，其 中所述隆起中的至少一个紧贴所述齿条(3)。
全文摘要
本发明涉及一种齿条式转向传动机构，其具有转向机构壳体(1)，所述转向机构壳体(1)构成为管状，并且所述转向机构壳体(1)具有壳体轴线(8)，其中在所述转向机构壳体(1)内，齿条(3)沿纵向方向(4)可移动地安装在轴承(10)内；转向机构主动齿轮(5)，所述转向机构主动齿轮(5)围绕轴线(6)可旋转地安装在主动齿轮壳体(2)内，并且所述转向机构主动齿轮(5)具有与所述齿条(3)的齿部啮合的主动齿轮齿部，在所述齿条式转向传动机构中，至少一个轴承(10)构成为偏心滑动轴承，其可相对于所述转向机构壳体(1)旋转，使得所述齿条(3)可朝着所述转向机构主动齿轮(5)的方向进给。
文档编号B62D7/12GK101844582SQ20101014167
公开日2010年9月29日 申请日期2010年3月29日 优先权日2009年3月27日
发明者弗兰克·比尔克瓦尔德 申请人:蒂森克鲁伯普雷斯塔股份公司