[发明专利]齿条及其制造方法

说明书

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DE3202254C2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。

为实现上述目的，根据本发明提供用于汽车转向机构中齿条的制造方法包括以下步骤：

-齿条的锻坯至少在啮合区段具有非圆柱体的形状；

-锻坯在齿条的啮合区段上具有至少两个相互倾斜并基本上相互对称设置的平面；

-选择锻坯的横截面积小于由转向机构相邻部件的尺寸所给定的面积，加工完的齿条轮廓在啮合区段上包括包络圆；

-齿条由锻坯通过滚锻加工而成；

-在滚锻完毕后齿条在其啮合区段上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。

根据本发明还提供一种用于汽车转向机构中的齿条，具有啮合区段和至少一个支承导向区段，齿条是上述方法制造的，且纵向截面通过至少一个在齿条外表面上并位于啮合区段对面的纵向长槽而构成。

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。

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。