用于将齿条压紧到小齿轮上的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于将齿条压紧到小齿轮上的装置，该装置具有一个壳体、一个在该壳体中沿着压紧轴线可移动地引导的压力件、一个沿轴向可固定在壳体上的支承元件以及多个沿径向被加载的楔形体，所述楔形体分别支撑在压力件上以及在支承元件上并且沿轴向远离所述支承元件地加载所述压力件。
【背景技术】
[0002]由现有技术已知用于车辆的齿条式转向机构的不同实施方案。基于齿条式转向机构的作用原理，所有齿条式转向机构具有转向传动机构，该转向传动机构具有齿条和小齿轮，其中，小齿轮与齿条的制齿区域啮合。在此，经由转向盘施加到转向轴和小齿轮上的旋转力转化为齿条法向力并且传递给车辆的可转向的车轮。目前，齿条式转向机构通常构造为液压式、电液式或电力式助力转向机构，该助力转向机构在转向过程中辅助车辆驾驶员。
[0003]由于在转向传动机构中有时出现相当大的力，所以很早就已发现必须采取特殊的预防措施以使齿条尽可能无间隙地与小齿轮保持啮合。否则存在如下危险，即，通过齿条横向于齿条纵向地变形，使得该齿条在受负荷的情况下运动离开小齿轮。在此，至少会发生转向机构中的间隙不希望地增大，在极端情况下甚至会发生转向机构的滑转。
[0004]为了阻止这点，在小齿轮的区域中通常使用压力件，该压力件以尽可能恒定的压紧力将齿条向小齿轮加载。对希望的压紧力的调节、对由于在转向过程中出现的在压力件和齿条之间的滑动摩擦而产生的磨损现象的考虑以及在车辆运行期间扰人的啪嗒噪声的避免在此构成对于齿条式转向机构的压紧装置的最大挑战。
[0005]在同类的US 7，654，166 B2中已经描述一种用于齿条式转向机构的压紧装置，该压紧装置在车辆运行中基本上无间隙地并且进而特别低噪声地工作以及此外允许对压力件的压紧力的调节。
[0006]为了使压紧装置保持基本上无间隙，设置有两个分开的楔形体，但是所述装置的装配(尤其所述楔形体相对于压力件的径向取向和对中)以及经由两个倾斜的楔形面沿轴向方向对压力件的精确加载被证明是费事的。偏心地或未正好沿轴向取向地加载压力件可能导致压紧装置卡住并且进而导致在转向过程中转向盘不希望的“猛冲”。
【发明内容】
[0007]本发明的任务在于，提供一种压紧装置，该压紧装置以特别小的装配费用确保精确地并且均匀地沿轴向方向加载压力件。
[0008]根据本发明，该任务通过一种文首提及类型的装置解决，其中，所述压力件在朝向所述支承元件的一侧上构造为截锥和/或所述支承元件在朝向所述压力件的一侧上构造为截锥，其中，设置有至少三个沿周向均匀分布的楔形体。由于压力件和/或支承元件在轴向端部上的截锥形地构造以及由于所述至少三个均匀分布的楔形体，楔形体关于压紧轴线得以沿径向对中。在此，压力件一方面沿径向方向可靠地朝向压紧轴线对中，其中，径向的力分量在对中的位置中相互抵消，并且压力件另一方面沿轴向方向均匀地向齿条加载。在此，截锥形的一侧尤其构造为“直”截锥，即构造为底面和顶面平行并且同中心地设置的截锥。
[0009]优选地，所述压紧装置的楔形体由塑料制成。由于在选择适当的塑料时可以毫无问题地吸收出现的负荷，所以塑料实施方案在重量、制造成本和可适配的造型方面提供优势。
[0010]在用于将齿条压紧到小齿轮上的装置的一种实施方式中，所述楔形体可相对彼此运动并且优选通过柔性的联接元件相互连接。通过将各楔形体连接，减少单个构件的数量并且显著地降低用于压紧装置的装配费用。
[0011]在这种实施方式中，尤其两个沿周向相邻的楔形体可以分别通过一个柔性的联接元件连接。这提供一种简单的可能性:所有楔形体可相对彼此定位、但又维持单独的径向可运动性。
[0012]特别优选地，楔形体与联接元件一件式地构造并且构成一个楔形体单元。该楔形体单元尤其能够以少的费用由塑料制成并且此外无需预装配，在该预装配中必须将各个楔形体经由分开的联接元件相互连接。
[0013]在压紧装置的另一种实施方式中，沿轴向在支承元件和压力件之间设置有沿轴向方向弹性的元件、尤其碟形弹簧或橡胶板。由此，例如能够补偿齿条式转向机构的部件中的制造公差，而在转向操纵期间压力件不会以不希望的方式阻碍齿条的运动。
[0014]此外，优选设置有弹簧元件，该弹簧元件关于压紧轴线沿径向加载各楔形体。通过该弹簧元件，一方面能够以简单的方式实现压力件关于压紧轴线的自对中并且另一方面通过楔形体的径向移动补偿出现的压力件磨损。
[0015]例如，弹簧元件可以围绕、尤其包围各楔形体并且对各楔形体沿径向向内地、即朝向彼此地加载。这能实现简单地制造楔形体或者说楔形体单元以及不复杂地将弹簧元件装配在楔形体上。
[0016]在一种特定的实施方案中，弹簧元件沿轴向伸出超过楔形体、沿轴向弹性地构造并且沿轴向支撑在支承元件上。因此，弹簧元件、优选由橡胶材料或类似弹性材料构成的O形环不仅保证楔形体的径向加载，而且保证在压紧装置内部的无间隙的轴向弹性。
[0017]在压紧装置的另一种实施方式中，沿径向从内向外观察，楔形体沿轴向方向楔形地扩宽。为了减小单位面积压力，沿径向从内向外观察，楔形体也可以沿周向扩宽并且构成扇形的楔形体。
[0018]另外，本发明也包括一种用于机动车的齿条式转向机构，其具有壳体、可移动地支承在壳体中的齿条、啮合到该齿条中的小齿轮和上面所描述的装置，该装置将齿条向小齿轮加载。
【附图说明】
[0019]本发明的其他特征和优点由下文中参考附图对优选实施方式的说明得出。附图中示出:
[0020]图1示出具有根据本发明的压紧装置的齿条式转向机构在装配状态下的细节剖视图；
[0021]图2示出具有根据本发明的压紧装置的齿条式转向机构在使用状态下的细节剖视图；
[0022]图3示出根据图2的压紧装置在使用期限开始时的剖视图A-A ;
[0023]图4示出根据图2的压紧装置接近使用期限结束时的剖视图A-A ;
[0024]图5示出图2中的齿条式转向机构的细节剖视图，该齿条式转向机构具有根据本发明的按照一种备选实施方式的压紧装置；
[0025]图6示出图1中的齿条式转向机构的细节剖视图，该齿条式转向机构具有根据本发明的按照另一种备选实施方式的压紧装置；
[0026]图7示出图2中的齿条式转向机构的细节剖视图，该齿条式转向机构具有根据本发明的按照又一种备选实施方式的压紧装置；
[0027]图8示出图7中的齿条式转向机构的细节剖视图，该齿条式转向机构具有根据本发明的按照再一个备选实施方式的压紧装置；
[0028]图9示出根据图7和8的压紧装置在使用期限开始时的剖视图A-A ;和
[0029]图10示出根据图7和8的压紧装置接近使用期限结束时的剖视图A-A。
【具体实施方式】
[0030]图1和2示出用于机动车的齿条式转向机构10的局部，该齿条式转向机构具有一个壳体12、一个可纵向移动地支承在壳体12中的齿条14、一个嗤合到齿条14中的小齿轮16和一个压紧装置18，该压紧装置将齿条14向小齿轮16加载。在此，压紧装置18根据图1在装配状态下示出并且根据图2在使用状态下示出。
[0031]压紧装置18的壳体12在当前情况下与齿条式转向机构10的壳体12 —件式地构造。然而备选地，压紧装置18也可以具有一个分开的壳体，该分开的壳体便固定在齿条式转向机构10的壳体上。
[0032]用于将齿条14压紧到小齿轮16上的装置18包括一个壳体12、一个在壳体12中沿着压紧轴线A可移动地引导的压力件20、一个可沿轴向固定在壳体12上的支承元件22以及多个沿径向被加载的楔形体24，这些楔形体分别支撑在压力件20上以及在支承元件22上并且沿轴向远离支承元件22地朝向齿条14加载压力件20。压力件20在朝向支承元件22的一侧上构造为截锥，具体而言构造为“直”截锥，在该“直”截锥中圆形的底面相对于圆形的顶面平行地并且同中心地设置。楔形体24贴靠在截锥形压力件区段的周面上，其中，在当前实施例中设置有六个沿周向26均匀分布的楔形体24(参见图3和4)。
[0033]压紧轴线A相对于齿条轴线Z基本上垂直地、即沿径向地延伸。此外，小齿轮16和压力件20这样设置在齿条14的对置的两侧，使得小齿轮16的旋转轴线R和压紧装置18的压紧轴线A相交。然而在备选实施方式中，压紧轴线A和齿条轴线Z也可以相互错开。
[0034]图3和4分别示出根据2的压紧装置18的剖视图A_A。在此清楚的是，各个楔形体24通过柔性的联接元件28相互连接，但还仍可相对彼此运动。具体而言，联接元件28分别将两个沿周向26相邻的楔形体24连接。
[0035]在当前情况下，楔形体24和联接元件28由塑料制成地一件式地构造为楔形体单元30ο
[0036]该一件式构造的楔形体单元30在很大程度上简化了压紧装置18的装配，因为不必将各楔形体24单独地定位在壳体12中。
[0037]压紧装置18还包括一个弹簧元件32，该弹簧元件关于压紧轴线A沿径向向内加载各楔形体24。在根据图1至4的实施例中，弹簧元件32是一个由金属、尤其弹簧钢构成的卡紧环，该卡紧环具有两个螺旋圈并且包围各楔形体24。
[0038]不言而喻，卡紧环也可以构造为C形弹簧。但为了持久地提供足够大的并且基本上恒定的径向力，优选使用具有两个或更多个螺旋圈的卡紧环。备选于卡紧环也可以使用管状弹簧。
[0039]下面借助图1至4说明所示出的压紧装置18的作用方式和优点:
[0040]在根据图1的压紧装置18的装配状态下，压力件20和各楔形体24或者说楔形体单元30设置在壳体12的一个开口 33中，其中，至少压力件20关于压紧轴线A沿径向方向配合精确地、但可沿轴向移动地容纳在壳体开口 33中。
[0041]在插入楔形体单元30时弹簧元件32已经被装配并且沿径向向内加载楔形体24。但为了在装配压紧装置18时首先还要阻止各个楔形体24的径向移动，设置有一个装配销34，该装配销沿轴向延伸穿过楔形体单元30，从而各楔形体24沿径向支撑在装配销34上。