Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE 32 02 254 C2 bekannt. Bei diesem Verfahren wird aus ei- nem zylindrischen Rohling zwischen einem Ober-und einem Unterwerkzeug eine Zahnstange durch Taumelschmieden herge- stellt. Bei diesem Verfahren entsteht, wie bei allen Schmiede-und Preßverfahren, ein Grat, der bei dem bekann- ten Verfahren gezielt als Erweiterung des Zahnstangenquer- schnittes verwendet wird. Dadurch wird zwar das Wider- standsmoment der Zahnstange erhöht, aber auch der erforder- liche Bauraum vergrößert.

Bei Zahnstangenlenkungen von Kraftfahrzeugen besteht immer wieder die Forderung nach kleinerem Bauraum und nach Gewichtseinsparung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zahn- stange und ein Herstellverfahren für eine solche Zahnstange anzugeben, mit der ein Beitrag zur Erfüllung der beiden Forderungen nach kleinerem Bauraum und Gewichtseinsparung geleistet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 offenbarte Verfahren und durch die in Anspruch 7 gekennzeichnete Zahn- stange gelöst.

Das Verfahren zum Herstellen einer solchen Zahnstange beginnt mit der Auswahl eines Rohlings für die Zahnstange, der wenigstens im Bereich der Zahnstangenverzahnung eine von einem Kreiszylinder abweichende Form aufweist. Die Grö- ße und Form des Querschnittes des Rohlings werden derart gewählt, daß die Kontur der fertigen Zahnstange im Verzah- nungsbereich nicht über einen durch die Abmessungen benach- barter Teile der Zahnstangenlenkung vorgegebenen Hüllkreis hinausragt. Danach wird die Zahnstange durch ein Taumel- schmiedeverfahren aus dem Rohling umgeformt. Nach dem Ab- schluß des Taumelschmiedens weist die Zahnstange in ihrem Verzahnungsbereich außerhalb der Verzahnung ein konvexes oder konkaves Längsprofil auf, das während des Taumel- schmiedens zum Abstützen der Taumelmomente dient.

Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen des Ver- fahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben. Das Längsprofil, das während des Taumelschmiedens zum Abstützen der Taumelmomente und bei der fertigen Zahnstange durch eine genaue Führung und Abstützung an einem Druckstück der Zahnstangenlenkung als Funktionsverbesserung dient, kann während des Taumelschmiedens in den Rohling eingearbeitet werden. Dadurch ist es möglich, einen Rohling mit einer relativ einfachen Außenkontur zu verwenden. Besteht jedoch die Möglichkeit, dieses Längsprofil bereits vor dem Taumel- schmieden, beispielsweise durch ein Präge-, Zieh-oder Walzverfahren, in den Rohling einzuarbeiten, so kann das Taumelschmieden auf die eigentliche Umformung des Rohlings in dem Verzahnungsbereich der Zahnstange beschränkt werden.

Die Forderung, daß die Kontur der fertigen Zahnstange im Verzahnungsbereich nicht über einen bestimmten Hüllkreis hinausragen soll, kann dadurch erfüllt werden, daß der Roh- ling im Verzahnungsbereich der Zahnstange wenigstens zwei

zueinander geneigte Abflachungen oder zwei im wesentlichen symmetrisch zueinander angeordnete Einschnürungen des Quer- schnittes aufweist. Zur weiteren Gewichtseinsparung kann in dem Rohling wenigstens im Verzahnungsbereich der Zahnstange wenigstens ein Hohlraum vorgesehen sein, der sich in Längs- richtung der Zahnstange erstreckt.

Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein geringerer Umformgrad erreicht wird, kann ein Werkstoff mit geringerer Duktilität verwendet werden. Dadurch können zusätzlich noch die Kosten für die Zahnstange gesenkt werden.

Eine nach diesem Verfahren hergestellte Zahnstange weist, wie andere Zahnstangen auch, einen Verzahnungsbe- reich und wenigstens einen Lager-und Führungsbereich auf.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Zahn- stange weist jedoch eine Kontur auf, die im Verzahnungsbe- reich nicht über einen durch die Abmessungen benachbarter Teile der Zahnstangenlenkung vorgegebenen Hüllkreis hinaus- ragt. Der Durchmesser des Hüllkreises wird bei einer Zahn- stangen-Hilfskraftlenkung beispielsweise durch den Innen- durchmesser einer in dem Lager-und Führungsbereich der Zahnstange angeordneten Dichtung vorgegeben. Das konvexe oder konkave Längsprofil im Verzahnungsbereich der Zahn- stange wird zweckmäßigerweise durch eine Längsnut gebildet, die an der Außenumfangsfläche der Zahnstange an der der Verzahnung gegenüberliegenden Seite der Zahnstange liegt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläu- tert.

Es zeigen : Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch eine Zahnstan- gen-Hilfskraftlenkung ; Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 und Fig. 3 verschiedene Querschnittsformen eines Roh- bis 6 lings für eine Zahnstange.

Obwohl die Erfindung anhand einer Zahnstangen-Hilfs- kraftlenkung mit hydraulischer Hilfskraftunterstützung be- schrieben wird, kann sie auch bei Zahnstangenlenkungen mit elektrischer oder ohne Hilfskraftunterstützung angewendet werden.

In einem Lenkgehäuse 1 ist ein Ritzel 2 in zwei La- gern 3 und 4 drehbar gelagert. Das Ritzel 2 steht über sei- ne Verzahnung in Eingriff mit einer Zahnstange 5, die in dem Lenkgehäuse 1 axial verschiebbar geführt ist. Die Zahn- stange 5 wird mit Hilfe eines federbelasteten Druck- stückes 6 in bekannter Weise gegen die Verzahnung des Rit- zels 2 gedrückt.

Die Zahnstange 5 weist einen Verzahnungsbereich 7 und wenigstens einen Lager-und Führungsbereich 8 auf. Der La- ger-und Führungsbereich 8 ist in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1, in dem eine Zahnstangen-Hilfkraftlenkung darge- stellt ist, gleichzeitig die Kolbenstange eines Servomo- tors 9. Der Servomotor 9 enthält in seinem Zylinder 10 zwei Zylinderräume 11 und 12, die durch einen Kolben 13 vonein- ander getrennt sind. Die Zylinderräume 11 und 12 sind nach

außen gegenüber dem Lager-und Führungsbereich 8 der Zahn- stange 5 durch Dichtungen 14 und 15 abgedichtet.

Die Zahnstange 5 weist in ihrem Verzahnungsbereich an der Außenumfangsfläche an der Seite, die der Verzahnung gegenüberliegt, eine Längsnut 16 auf. Die Längsnut 16 ar- beitet mit einer an dem Druckstück 6 angeformten Längsna- se 17 zusammen. Durch das Zusammenwirken der Längsnut 16 und der Längsnase 17 wird ein Kippen der Zahnstange 5 im Betrieb verhindert. Mit gleicher Wirkung können diese bei- den Elemente vertauscht werden, so daß die Längsnase an der Zahnstange 5 und die Längsnut an dem Druckstück 6 angeord- net sind.

Im folgenden wird das Verfahren zum Herstellen einer solchen Zahnstange beschrieben. Zunächst ist es wichtig, daß ein Rohling 18 ausgewählt wird, der wenigstens im Be- reich der zukünftigen Verzahnung der Zahnstange eine von einem Kreiszylinder abweichende Form aufweist. Einige Mög- lichkeiten für den Querschnitt eines solchen Rohlings 18 sind in den Fig. 3 bis 6 in vergrößertem Maßstab darge- stellt. Wesentlich bei der Auswahl des Rohlings-Querschnit- tes ist, daß seine Größe und Form derart gewählt werden, daß die Kontur der fertigen Zahnstange in ihrem Verzah- nungsbereich nicht über einen durch die Abmessungen benach- barter Teile der Zahnstangenlenkung vorgegebenen Hüllkreis hinausragt. Bei einer Zahnstange, die für eine Zahnstangen- Hilfskraftlenkung beispielsweise nach Fig. 1 vorgesehen ist, ist der Durchmesser des Hüllkreises durch den Innen- durchmesser der Dichtung 15 vorgegeben, die den Zylinder- raum 12 auf dem Lager-und Führungsbereich 8 der Zahnstan- ge 5 abdichtet.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 weist der Rohling im Verzahnungsbereich der Zahnstange zwei zueinander geneigte Abflachungen 19 auf. Diese Abflachungen 19 sind zweckmäßi- gerweise symmetrisch zueinander angeordnet. In einem weite- ren Verfahrensschritt wird die Zahnstange durch Taumel- schmieden aus dem Rohling 18 umgeformt. Um den Rohling 18 während des Taumelschmiedens gegenüber den Taumelmomenten abzustützen, wird zu Beginn des Taumelschmiedens ein konka- ves Längsprofil in der Form der späteren Längsnut 16 in den Rohling 18 und damit in die Zahnstange 5 eingearbeitet.

Dieser Verfahrensschnitt kann entfallen, wenn der Roh- ling 18 bereits im Rohzustand eine Längsnut 20 aufweist, die in Fig. 4 dargestellt ist. Eine solche Längsnut 20 kann unabhängig von der sonstigen Ausgestaltung des Rohlings 18 auch in den anderen Ausführungsformen des Rohlings enthal- ten sein.

In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 4 bis 6 weist der Rohling 18 jeweils wenigstens einen Hohlraum 21 auf, der sich in Längsrichtung des Rohlings wenigstens im Ver- zahnungsbereich der Zahnstange erstreckt. In Fig. 5 ist der Hohlraum 21 auf zwei Hohlräume aufgeteilt, in Fig. 6 hat er eine ovale Form.

Anstelle der beiden zueinander geneigten Abflachun- gen 19 besitzt der Rohling 18 in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 zwei im wesentlichen symmetrisch zueinander angeordnete Einschnürungen 22, so daß sich in etwa ein bir- nenförmiger Querschnitt ergibt.

Anstelle der einen Längsnut 20 kann der Rohling auch zwei oder mehr entsprechend kleinere Längsnuten aufweisen.

Ebenso ist es möglich, zwei oder mehr derartige Längsnuten während des Taumelschmiedens einzuarbeiten. Wie bereits oben bei der Beschreibung der Zahnstange erwähnt, können die Längsnuten 20 auch als konvexe Längsprofile an dem Roh- ling vorhanden sein bzw. ausgearbeitet werden.

Bezugszeichen 1 Lenkgehause 2 Ritzel 3 Lager 4 Lager 5 Zahnstange 6 Druckstück 7 Verzahnungsbereich 8 Lager-und Führungsbereich 9 Servomotor 10 Zylinder 11 Zylinderraum 12 Zylinderraum 13 Kolben 14 Dichtung 15 Dichtung 16 Langsnut 17 Langsnase<BR> 18 Rohling 19 Abflachung 20 Langsnut 21 Hohlraum 22 Einschnürung