DE19543714C2 - Verfahren zum Herstellen einer Kraftfahrzeug-Lenkungszahnstange - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kraftfahrzeug-Lenkungszahnstange durch Walzen einer Seitenfläche eines hohlen, rohrartigen Zahnstangenmaterials mit Zahnstangenzähnen.

Eine übliche Zahnstange, die für einen Kraftfahrzeug- Lenkmechanismus oder ähnliches verwendet wird, wird aus einem Rundstab hergestellt, indem ein Abschnitt des Außenumfangs des Stabes abgeflacht wird und anschließend die Zahnstangenzähne an dem abgeflachten Abschnitt ausgebildet werden. Als bevorzugtes Zahnstangenmaterial wird ein hohles Rohr verwendet, um das Erfordernis eines leichten Gewichtes zu erfüllen.

Die japanische Patentveröffentlichung JP 58-31257 B2 (1983) zeigt ein Verfahren zum Ausbilden von Zahnstangenzähnen durch plastisches Bearbeiten eines Zahnstangenmaterials. In diesem Verfahren wird ein Abschnitt des Materials zum Ausbilden der Zahnstanganzähne mit einer Oberform in einer Richtung senkrecht zur Achse des Materials gepreßt, die eine Zahnform aufweist, die komplementär zu den Zahnstangenzähnen ist.

Die japanische Patentveröffentlichung JP 3-5892 B2 (1991) zeigt ein Verfahren zum Ausbilden einer Zahnreihe an einem flachen Abschnitt eines hohlen, rohrartigen Zahnstangenmaterials, indem ein Formgesenk auf den flachen Abschnitt aufgebracht wird, das die gleiche Konkavität und Konvexität wie die Zahnstangenzähne besitzt, und indem dann ein Stanzstempel in den Hohlraum an dem Rohr preßgepaßt wird. Der flache Abschnitt des Materials wird in die Konkavität und Konvexität des Formgesenkes gedrängt.

Jedoch erfordern diese beiden Verfahren nach dem Stand der Technik den vorgeschalteten Schritt, einen Seitenabschnitt des hohlen Rohres mit einer flächen Oberfläche auszubilden. Darüber hinaus erfordert der Formvorgang eine hohe Prozeßkraft (d. h. eine hohe Preßkraft), wobei leicht Preßnähte um die neugeformten Zahnstangenzähne ausgebildet werden.

Demzufolge hat der Anmelder in der nicht vorveröffentlichten japanischen Patentschrift Nr. JP 7-124 676 A ein Verfahren zum Herstellen einer Zahnstange vorgeschlagen, welches die Zahnstangenzähne mit einer vergleichsweise niedrigen Kraft ausbildet und bei dem weniger Preßnähte erzeugt werden. Beim Herstellen einer Zahnstange mit Zahnstangenzähnen, die in einer Seitenfläche ausgebildet sind, wird bei dieser Technik ein hohles, rohrartiges Zahnstangenmaterial mit einem darin eingesetzten Kernstab gehalten, eine Formwalze mit einer Zahnstangenform an ihrem Außenumfang wird zum Abwalzen über dem Zahnstangenmaterial gehalten und ein wechselseitiges Bewegen des Zahnstangenmaterials und der Formwalze wird in der Tangentialrichtung der Formwalze bewirkt, wodurch das Zahnstangenmaterial mit den Zahnstangenzähnen versehen wird.

Mit anderen Worten wird bei dem Verfahren gemäß der JP 7 124 676 A beim Bearbeiten des hohlen, rohrartigen Zahnstangenmaterials ein Kernstab in das rohrartige Zahnstangenmaterial eingesetzt, um eine ungewollte Deformation des Außenumfangs des Materials zu verhindern und um wirksam einen Abschnitt des Außenumfangs des Materials abzuflachen, um die Zahnstangenzähne an dem abgeflachten Abschnitt auszubilden.

Wenn der Kernstab in das Zahnstangenmaterial eingesetzt wird, wie in den Fig. 7A und 7B gezeigt ist, wird ein Querschnittsprofil ausgebildet, das dem Querschnittsprofil des Zahnstangen-Ausbildungsabschnittes der Produktzahnstange folgt. Das Querschnittsprofil besitzt eine Materialstützfläche, die von dem Zahnausbildungsabschnitt des Zahnstangenmaterials beabstandet ist, wobei die Materialstützfläche eine vollständig flache Oberfläche ist. Unter Bezugnahme auf die Fig. 7A und 7B wird ein Problem beschrieben, das durch die Erfindung gelöst ist, wobei mit 1 das Zahnstangenmaterial, mit 1A die Zahnstangenzähne, mit 2 der Kernstab und mit 2A die Materialstützfläche bezeichnet sind.

Die Fig. 7A und 7B zeigen ein Verfahren zum Ausbilden eines hohlen, rohrartigen Zahnstangenmaterials mit Zahnstangenzähnen durch Verwendung eines Kernstabes mit einer Form gemäß der Technik nach dem oben beschriebenen Stand der Technik. Die Fig. 7A und 7B zeigen jeweils einen Anfangs- und einen Endzustand des Verfahrens.

Die Seitenfläche des Zahnstangenmaterials, die von dem Kopf der Formwalze zusammengedrückt wird, ist teilweise in Richtung des Freiraums mit dem Kernstab umgeformt und auch teilweise in Richtung des Außenumfangs des Materials umgeformt, und der Rest ist in Richtung des Grundes der Zahnform der Formwalze umgeformt.

Bei dem Anfangsstadium des Verfahrens erfolgt die Umformung (a) in Richtung des Freiraumes leicht, und unter Umständen wird die Verformung durch die Materialstützfläche 2A des Kernstabes 2 (Fig. 7A) abgestützt. In diesem Stadium wird die Verformung an jedem Ende des Kernstabes 2 verzögert. Folglich wird ein Freiraum 3 zwischen dem Material 1 und dem Kernstab 2 erzeugt und die Verformung in Richtung des Grundes der Zahnform der Formwalze (Zahnstangenzahn 1A) ist ungenügend. Ferner wird in der Mitte des Kopfes des Zahnstangenzahnes eine Mulde 4 ausgebildet.

Durch Erhöhen der Formzyklen zum Anheben des Zahnstangenzahnes auf eine vorbestimmte Höhe schreitet die Umformung in Richtung der Reduzierung des Freiraumes 3 fort. Da zu diesem Zeitpunkt die Materialstützfläche 2A des Kernstabes 2 eine vollständig flache Oberfläche ist, ist der Abstand zwischen dem Angriffspunkt der Kraft auf den Kopf des Formzahnes der Formwalze und jedem Kernstabende klein und eine beachtliche Anzahl an Formzyklen ist erforderlich, bis die Endform (Fig. 7B) erreicht ist. Gleichzeitig wird die Umformung (a) in Richtung des Außenumfangs des Materials 1 erhöht und eine große Kraft wirkt gegen die Klemmkraft auf den Außenumfang des Materials 1. Die Umformung in Richtung des Außenumfangs des Materials 1 wird abgeschnitten, wenn der Außenumfang des Materials 1 auf einen richtigen Kreis poliert wird, nachdem die Zahnstange ausgebildet worden ist, was somit eine Materialvergeudung bewirkt.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Zahnstange zu schaffen, welches die oben beschriebenen Probleme beseitigt, die mit dem Stand der Technik verbunden sind. Es ist eine weitere Aufgabe, ein Herstellungsverfahren zu schaffen, bei dem eine Zahnstange mit vergleichsweise niedrigen Formkräften und unter Erzeugung von weniger Preßnähten hergestellt werden kann, ohne daß die Wirksamkeit des Verfahrens verringert wird, d. h. ohne Erhöhen der Formzyklen des Materials.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung einer Zahnstange vorgesehen, die Zahnstangenzähne aufweist, die entlang einer Seitenfläche eines Rohres ausgebildet sind, das die folgenden Schritte aufweist: Halten eines hohlen, rohrartigen Zahnstangenmaterials, in dem ein Kernstab eingesetzt ist, Halten einer Formwalze mit einer Umfangszahnstangenzahnform zum Abwalzen über dem Zahnstangenmaterial und Bewirken eines wechselseitigen Abwalzens des Zahnstangenmaterials und der Formwalze in Tangentialrichtung der Formwalze, wobei das Querschnittsprofil des Kernstabes eine Materialstützfläche besitzt, die von dem Zahnausbildungsabschnitts des Zahnstangenmaterials beabstandet ist, wobei die Materialstützfläche eine erhöhte Oberfläche ist.

Die erhöhte Materialstützfläche des Kernstabes kann auch durch eine mittlere, flache Fläche und gegenüberliegende, seitliche Schrägflächen gebildet werden.

Erfindungsgemäß können die Zahnstangenzähne in einem Zahnstangenmaterial ausgebildet werden, indem eine Relativbewegung zwischen dem Zahnstangenmaterial und der Formwalze in tangentialer Richtung der Orientierung der Formwalze bewirkt wird. Wenn die Formwalze gegen das Zahnstangenmaterial gepreßt wird und das Zahnstangenmaterial dazu gebracht wird, sich über die Formwalze in deren tangentialer Richtung zu bewegen, wird die Formwalze durch tangentiale Kräfte gedreht, die vorhanden sind, während das Zahnstangenmaterial gegen die Zahnstangenzahnform an der Formwalze gekeilt wird.

Der Zwischenachsabstand zwischen der Formwalze und dem Zahnstangenmaterial kann nach einer vorbestimmten Anzahl von Zyklen (beispielsweise nach jedem Zyklus) einer Bewegung zwischen der Formwalze und dem Zahnstangenmaterial verringert werden. Somit keilt sich die Formwalze während jedem Bewegungszyklus inkremental in das Material, wodurch es möglich wird, die Zahnstangenzähne auszubilden, ohne daß während jedem Zyklus hohe Kräfte erforderlich sind. Vielmehr können vergleichsweise niedrige Kräfte verwendet werden. Ferner besitzen die so ausgebildeten Zahnstangenzähne keine Preßnähte und weisen eine hervorragende mechanische Festigkeit auf.

Ferner besitzt das Querschnittsprofil des Kernstabes eine Materialstützfläche, die von dem Zahnausbildungsabschnitt des Zahnstangenmaterials beabstandet ist und die erhöht bzw. angehoben ist (vgl. Fig. 6A und 6B). Unter der Annahme, daß die Materialstützfläche die gleiche Höhe wie beim Stand der Technik aufweist, geht somit die Umformung der Dicke in Richtung des Freiraumes mit dem Kernstab leicht vonstatten, so daß die Verformung des Materials in der Mitte der Materialstützfläche früher eingeschränkt wird (Fig. 6A). Somit erfolgt die Erhebung der Zahnstangenzähne des Materials vergleichsweise früher, was es möglich macht, die Zahnstangenzähne mit einer erhöhten Prozeßeffektivität auszubilden.

Da ferner die Materialstützfläche des Kernstabes erhöht ist, findet im Endstadium des Formvorgangs (Fig. 6B) eine weniger dicke Umformung in Richtung des Außenumfangs des Materials statt und die Ausbeute des Materials wird entsprechend erhöht. Da ferner die Kraft, die gegen die Klemmkraft an dem Außenumfang des Materials aufgebracht wird, klein ist, ist es möglich, eine Zahnstange auszubilden, die einem tatsächlichen Kreis stark angenähert ist.

Die vorliegende Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung und aus den beigefügten Zeichnungen näher hervorgehen, wobei:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Vorrichtung zum Herstellen von Zahnstangen ist, die zur Durchführung einer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird;

Fig. 2 eine Seitenansicht der gleichen Vorrichtung ist;

Fig. 3A eine perspektivische Teilansicht entlang der Linie III-III von Fig. 2 ist;

Fig. 3B eine vergrößerte Schnittansicht eines Zahnstangenmaterials und eines Kernstabes ist, die in Klemmelemente eingesetzt sind;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht ist, die einen Zustand zeigt, bei dem der Kernstab in das Zahnstangenmaterial eingesetzt ist;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Zahnstange ist;

Fig. 6A und 6B schematische Querschnittsansichten sind, die zeigen, wie Zahnstangenzähne erfindungsgemäß auf einem Zahnstangenmaterial ausgebildet werden; und

Fig. 7A und 7B schematische Querschnittsansichten sind, die zeigen, wie Zahnstangenzähne auf einem Zahnstangenmaterial nach dem Stand der Technik ausgebildet werden.

Erfindungsgemäß wird eine Zahnstange 10, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, aus einem hohlen, rohrartigen Zahnstangenmaterial 11 hergestellt, das eine Reihe von Zahnstangenzähnen 12 aufweist, die in Axialrichtung einer flachen Oberfläche an einem Außenumfang des Materials 11 ausgebildet sind.

Die Zahnstange 10 wird durch eine Vorrichtung 20 zum Herstellen einer Zahnstange hergestellt, wie sie in den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist. Die dargestellte Vorrichtung 20 weist ein Gestell 21, eine Materialklemme 22, einen Kernstabeinsetzer 23, einen Formwalzenantrieb 24 und eine Zahntiefensteuerung 25 auf. Wenn bei dieser Vorrichtung der Kernstab 26 in das Zahnstangenmaterial 11 eingesetzt wird, wird eine Relativbewegung in tangentialer Richtung der Formwalze 27 zwischen dem Zahnstangenmaterial 11 und der Formwalze 27 bewirkt, wodurch das Zahnstangenmaterial 11 mit Zahnstangenzähnen 12 ausgebildet wird.

Nachfolgend wird der Aufbau unterschiedlicher Teile der Vorrichtung 20 zum Herstellen von Zahnstangen beschrieben.

(A) Gestell 21 (Fig. 1 und 2).

Das Gestell 21 stützt ein Oberteil 32 mittels vier Eckpfosten 31.

(B) Materialklemme 22 (Fig. 1 bis 4).

Die Materialklemme 22 besitzt eine Klemmhalterung 42, die entlang einer Klemmenhalterführung 41 geführt werden kann, die an den Pfosten 31 befestigt ist. Die Klemmhalterung 42 besitzt eine Aussparung 43, in der ein Paar, beispielsweise linke und rechte Klemmelemente 44 und 45 angeordnet sind, um zwischen diesen das Zahnstangenmaterial 11 zu halten.

Die Klemmelemente 44 und 45 sind in der Aussparung 43 der Klemmhalterung 42 nach links und nach rechts bewegbar. Ein Klemmzylinder 46 ist derart vorgesehen, daß dieser einstückig mit der Unterseite der Klemmhalterung 42 ausgebildet ist. Eine Klemmnocke 47, die mit der Stange des Klemmzylinders 46 gekoppelt ist, besitzt eine keilartige Nockenfläche, die an einer Nockenfläche des linken Klemmelementes 44 seitlich in Eingriff steht.

Wenn somit die Klemmnocke 47 durch den Klemmzylinder 46 nach oben bewegt wird, wird die linke Klemme 44 nach rechts bewegt. Demzufolge wird das Zahnstangenmaterial 11 zwischen den linken und rechten Klemmelementen 44 und 45 gehalten, damit dieses für den Zahnstangenformvorgang an dem Zahnstangenmaterial 11 bereit ist. Wenn der Zahnstangen- Ausbildungsvorgang an dem Zahnstangenmaterial 11 vorbei ist, wird die Klemmnocke 47 durch den Klemmzylinder 46 abgesenkt. Demzufolge wird das linke Klemmelement 44 durch eine Feder (nicht dargestellt) in seine Ausgangsposition zurückgeführt, die zwischen den beiden Klemmelementen 44 und 45 vorgesehen ist, wodurch das Halten des Zahnstangenmaterials 11 zwischen den Klemmelementen 44 und 45 freigegeben ist.

Wie die Fig. 3A und 3B zeigen, besitzen beide Klemmelemente 44 und 45 einen unteren Flächenklemmteil 48 und einen oberen Flächenklemmteil 49. Die unteren Flächenklemmteile 48 sind über die gesamte Länge der Klemmelemente 44 und 45 vorgesehen und deren Klemmflächen besitzen eine Form, die im wesentlichen komplementär zu dem Außenumfang des rohrartigen Zahnstangenmaterials 11 ist, so daß diese die untere Hälfte und einen Abschnitt oberhalb der Äquatoriallinie 11A des Zahnstangenmaterials 11 klemmen können. Die oberen Flächenklemmteile 49 sind an einem vorderen und einem hinteren Endabschnitt der Klemmelemente 44 und 45 vorgesehen, um ein zuverlässiges Halten des Zahnstangenmaterials 11 sicherzustellen. Deren Klemmfläche besitzt eine Form, die im wesentlichen komplementär zu dem Außenumfang des rohrartigen Zahnstangenmaterials 11 ist, so daß diese die obere Hälfte des Zahnstangenmaterials klemmen können. Die oberen und unteren Klemmteile 48 und 49 des linken Klemmelementes 44 und die des rechten Klemmelementes 45 können das Zahnstangenmaterial 11 geklemmt halten, indem ein geringer Zwischenraum g (vgl. Fig. 3B) zwischen diesen freigelassen wird.

Das Bezugszeichen 50 in Fig. 4 bezeichnet ein Stoppelement zum Positionieren des Zahnstangenmaterials 11, das zwischen den beiden Klemmelementen 44 und 45 gehalten wird, in einer Halteposition in Längsrichtung.

Die Klemmenhalterführung 41 und die Klemmhalterung 42, die Klemmnocke 47 und die Klemmenhalterung 42, und das linke Klemmelement 44 und die Klemmenhalterung 42 sind durch einen Eingriff zwischen Nuten 51A (nicht gezeigt), 52A, 53A und Vorsprüngen 51B, 52B, 53B (nicht gezeigt) jeweils miteinander gekoppelt, so daß diese für eine Bewegung in nur einer Richtung geführt werden können.

(C) Kernelementeinsetzer 23 (Fig. 1 bis 4).

Der Kernelementeinsetzer 23 besitzt eine Zylinderhalterung 61, die an der Rückseite der Klemmhalterung 42 vorgesehen ist, und einen Kernstabzylinder 62, der an der Zylinderhalterung 61 montiert ist. Eine Kernstabmontagehalterung 63 ist an dem Stab des Kernstabzylinders 62 befestigt und der oben beschriebene Kernstab 26 ist an der Kernstabhalterung 63 montiert. Halterungsführungen 64 sind zwischen der Zylinderhalterung 61 und der Klemmhalterung 42 vorgesehen, um die Kernstabmontagehalterung 63 zu führen.

Wenn somit die Kernstabmontagehalterung 63 durch den Kernstabzylinder 62 vorgeschoben wird, wird der Kernstab 26 in seine Materialeinsetzposition zwischen den linken und rechten Klemmelementen 44 und 45 eingesetzt, wodurch ein Einsetzen des Kernelementes 26 in das Zahnstangenmaterial 11 ermöglicht wird, damit der Zahnausbildungsvorgang an dem Zahnstangenmaterial 11 durchgeführt werden kann. Wenn der Zahnausbildungsvorgang an dem Zahnstangenmaterial 11 vorbei ist, wird die Kernstabmontagehalterung 63 durch den Kernstabzylinder 62 zurückgezogen. Danach ist der Kernstab 26 aus dem rohrartigen Zahnstangenmaterial 11 herausgenommen.

Bei dieser Ausführungsform wird der Kernstab für jeden Vorgang in einer vorbestimmten Position eingesetzt. Jedoch ist es auch möglich, daß der Kernstab dauerhaft in einer vorbestimmten Position befestigt ist.

(D) Formwalzenantrieb (Fig. 1 und 2)

Der Formwalzenantrieb 24 besitzt ein Paar, beispielsweise linke und rechte Zylinder 72, 72 zum Hin- und Herbewegen der Formwalze 27, die an gegenüberliegenden Seiten einer Zylinderhalterung 71 vorgesehen sind, die von dem Oberteil 32 herabhängt. Die Zylinderhalterung 71 besitzt eine unterseitige Seitenführung 73, entlang deren eine Gleithalterung 74 geführt wird, um eine Bewegung in Querrichtungen durchzuführen. Die Gleithalterung 74 lagert eine Walzenhalterung 75, in der die oben beschriebene Formwalze 27 drehbar gelagert ist.

Somit wird die Formwalze 27 mit ihrer umfangsseitigen Zahnstangenzahnform für ein Abwalzen über dem Zahnstangenmaterial gehalten, das zwischen den beiden Klemmelementen 44 und 45 der Materialklemme 22 gehalten ist. Der Formwalze 27 wird eine Bewegung relativ zu dem Zahnstangenmaterial 11 in dessen Tangentialrichtung auferlegt, wobei die Hin- und Herbewegung in Querrichtung der Gleithalterung 74 durch den Betrieb des linken und rechten Zylinders 72 zum Hin- und Herbewegen der Walze bewirkt wird.

Bei dieser Ausführungsform ist die Zylinderhalterung 71 an dem Oberteil 32 befestigt. Jedoch ist es auch möglich, daß die Zylinderhalterung 71 an dem Oberteil 32 für eine Drehung um seine Achse gelagert ist. Mit dieser Anordnung ist es möglich, eine schraubenförmige Zahnstange mit Zähnen auszubilden, die bezogen auf die Zahnstangenachse geneigt sind.

(E) Zahntiefensteuerung 25 (Fig. 1 und 2)

Die Zahntiefensteuerung 25 besitzt eine Zahntiefensteuernocke 82, die für eine Vor- und Zurückbewegung von einer Nockenführung 81 geführt wird, die an der Oberseite des Gestells 21 vorgesehen ist. Ein angetriebener Abschnitt 83, der an der Unterseite der Klemmhalterung 42 vorgesehen ist, besitzt einen unteren Eingriff an einer Nockenfläche, die an einer keilartigen Nockenfläche der Zahntiefensteuernocke 82 anliegt. Eine Gewindewelle 85, die von einem auf dem Gestell 21 gelagerten Motor 84 angetrieben wird, kämmt mit der Zahntiefensteuernocke 82.

Bei der Zahntiefensteuerung 25 wird bei jedem Hin- und Herbewegungszyklus der Formwalze 27, der durch den Formwalzenantrieb 24 verursacht wird, die Gewindewelle 85 um einen vorbestimmten Winkel gedreht, um einen konstanten Vorschub der Tiefensteuernocke 82 entlang der Nockenführung 81 zu bewirken. Mit jedem Vorschub der Tiefensteuernocke 82 wird die Klemmhalterung 42 entlang der Klemmhalterführung 41 angehoben. Die Klemmhalterung 42 wird synchron mit der Hin- und Herbewegung der Formwalze 27 angehoben und bei jedem Zyklus einer Reibbewegung der Formwalze 27 bezogen auf das Zahnstangenmaterial 11 wird der Zwischenachsabstand zwischen dem Zahnstangenmaterial 11 und der Formwalze 27 verringert, um allmählich die Tiefe der Zahnstangenzähne zu erhöhen.

Der bei der Vorrichtung 20 zum Herstellen von Zahnstangen verwendete Kernstab 26 besitzt ein Querschnittsprofil, das in den Fig. 6A und 6B gezeigt ist. Wie dargestellt ist, besitzt der Kernstab 26 eine Materialstützfläche 90, die von einem Zahnausbildungsabschnitt des Zahnstangenmaterials 11 beabstandet ist, wobei die Materialstützfläche 90 eine erhöhte Form aufweist. Die erhöhte Form der Materialstützfläche 90 ist geeigneterweise durch eine mittlere flache Oberfläche 91 und gegenüberliegende, seitliche Konusflächen 92, 92 gebildet.

Mit der Vorrichtung 20 zum Herstellen von Zahnstangen wird die Zahnstange 10 durch das folgende Verfahren hergestellt.

Zunächst wird der Kernstab 26 in die Materialeinsetzposition zwischen den linken und rechten Klemmelementen 44 und 45 eingesetzt, indem der Kernstabeinsetzer 23 betrieben wird.

Anschließend wird das Zahnstangenmaterial 11 in der Materialeinsetzposition zwischen den beiden Klemmelementen 44 und 45 positioniert und anschließend wird der Kernstab 26 in das Zahnstangenmaterial 11 eingesetzt. Nun wird das Zahnstangenmaterial 11 in seiner Halteposition in Längsrichtung positioniert, indem dessen Endfläche in Eingriff mit dem Anschlag 50 gebracht wird, der an der Klemmhalterung 42 vorgesehen ist. Anschließend wird das Zahnstangenmaterial 11 zwischen den beiden Klemmelementen 44 und 45 geklemmt, indem die Klemme 22 betrieben wird.

Anschließend wird die Klemmhalterung 42 so eingestellt, daß sie eine geeignet angehobene Position aufweist, indem die Zahntiefensteuerung 25 betrieben wird. Anschließend wird das Hin- und Herbewegen der Formwalze 27 bewirkt, indem der Formwalzenantrieb 24 in Betrieb gesetzt wird. Somit wird die Formwalze 27 über das Zahnstangenmaterial 11 bewegt, wobei deren Rückseite oder Innenfläche von der Materialstützfläche 90 des Kernstabes 26 gestützt wird, wobei sich deren Zahnstangenzahnform in den Außenumfang des Materials 11 einkeilt. Auf diese Weise werden flache Zahnstangenzähne 12 durch Kaltbearbeitung ausgebildet.

Anschließend wird jedes Mal, wenn der Walzzyklus der Formwalze 27 bezogen auf das Zahnstangenmaterial 11 in dem Schritt (4) vorbei ist, der Zwischenachsabstand zwischen dem Zahnstangenmaterial 11 und der Formwalze 27 verringert, indem die Klemmhalterung 42 mit der Zahntiefensteuerung 45 nach oben geschoben wird. Auf diese Weise wird die Tiefe der Zahnstangenzähne 12 allmählich erhöht, wodurch allmählich Zahnstangenzähne 12 mit einer vorbestimmten Zahntiefe ausgebildet werden.

Nach Abschluß des Formschrittes (5) wird der Kernstab 26 entfernt, indem der Kernstabeinsetzer 23 betrieben wird, wodurch das Zahnstangenmaterial 11 von den Klemmelementen 44 und 45 der Klemme freigegeben wird.

Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel besitzt die folgenden vorteilhaften Wirkungen.

Zunächst kann das Zahnstangenmaterial 11 mit Zahnstangenzähnen 12 ausgebildet werden, indem eine Relativbewegung des Zahnstangenmaterials 11 und der Formwalze 27 in der tangentialen Richtung der Formwalze 27 bewirkt wird. Während zu diesem Zeitpunkt die Formwalze 27 mit einer Kraft gegen das Zahnstangenmaterial 11 gehalten wird, wird die Formwalze 27 durch die Tangentialkraft gedreht, da das Zahnstangenmaterial 11 sich in Tangentialrichtung über die Formwalze 27 bewegt, während sich diese in das Zahnstangenmaterial 11 einkeilt, wodurch das Zahnstangenmaterial 11 mit den Zahnstangenzähnen 12 ausgebildet wird. Die Formwalze 27 kann den Zwischenachsabstand bezogen auf das Zahnstangenmaterial 11 für jeden oben beschriebenen Relativbewegungszyklus bezogen auf das Zahnstangenmaterial 11 verringern. Somit keilt sich die Formwalze 27 bei jedem Relativbewegungszyklus nur sehr wenig in das Material ein. Somit ist es möglich, die Zahnstangenzähne 12 mit einer vergleichsweise niedrigen Kraft auszubilden, ohne daß zu irgendeinem Zeitpunkt eine hohe Kraft erforderlich ist. Ferner werden weniger Preßnähte um die Zahnstangenzähne 12 herum ausgebildet und es ist möglich, die Zahnstangenzähne 12 mit einer hervorragenden mechanischen Festigkeit durch wechselseitiges Walzen auszubilden.

Zweitens besitzt das Querschnittsprofil des Kernstabes 26, der in das Zahnstangenmaterial 11 eingesetzt wird, eine Materialstützfläche 90, die von dem Zahnstangenzahn- Ausbildungsabschnitt des Zahnstangenmaterials 11 beabstandet ist, wobei die Materialstützfläche 90 erhöht ist (Fig. 6A). Somit ist die Bogenlänge des Innenumfangs des Materials (Oberseite) zwischen den gegenüberliegenden Enden der Materialstützfläche des Kernstabes 26 erhöht. Gleichzeitig ist der Freiraum zwischen der äußeren, geklemmten Materialoberfläche und jedem Ende der Materialstützfläche erhöht. Somit kann die Kraft, die von der Kopfseite der Formwalze aufgebracht wird, leichter eine Umformung der Materialseitenfläche in Richtung des Kernstabes bewirken und die Verformung des Materials wird schneller durch die flache Oberfläche 91 der Materialstützfläche des Kernstabes begrenzt. Somit kann sich der Zahnstangenzahn des Materials schneller ausbilden und die Prozeßeffektivität kann erhöht werden.

Da ferner die Materialstützfläche 90 des Kernstabes erhöht ist, kann das Kraftmoment des Kopfes der Formwalze, der auf die Enden der Materialstützfläche wirkt, erhöht werden. Somit ist es möglich, den Freiraum 101 zwischen dem Material und dem Kernstab in einem Anfangsstadium der Herstellung effektiv zu füllen. Mit anderen Worten ergibt sich im Endstadium des Herstellungsverfahrens eine geringere Verformung des Materials in Richtung dessen Außenumfangs und somit ist die Materialausbeute entsprechend erhöht. Eine geringere Verformung von Material in Richtung des Außenumfangs bedeutet eine geringere Kraft entgegen der Klemmkraft auf den Außenumfang des Materials und somit ist es möglich, eine Zahnstange mit einer höheren Kreisgenauigkeit auszubilden.

Während unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen die bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, ist der besondere Aufbau dieser Ausführungsform in keiner Weise beschränkend und Änderungen und Modifikationen in Details der Konstruktion können vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann die erhöhte Materialstützfläche vollständig gekrümmt sein und keine mittlere flache Oberfläche aufweisen. Als weitere Alternative können an gegenüberliegenden Seiten der mittleren flachen Oberfläche der Materialstützfläche gekrümmte Flächen vorgesehen sein. Als weitere Alternative ist es möglich, eine Materialstützfläche mit einem zentralen Höcker vorzusehen.

Ferner ist es erfindungsgemäß erforderlich, eine Relativbewegung des Zahnstangenmaterials und der Formwalze zu bewirken. Bei der obigen Ausführungsform wird der Formwalze eine Hin- und Herbewegung auferlegt, indem der Formwalzenantrieb 24 verwendet wird. Umgekehrt ist es auch möglich, eine Hin- und Herbewegung des Zahnstangenmaterials zu bewirken.

Wie in der vorstehenden Beschreibung gezeigt wurde, ist es möglich, ein Herstellungsverfahren für eine Zahnstange zu schaffen, das die Ausbildung von Zahnstangenzähnen mit vergleichsweise niedrigen Kräften und mit einer niedrigeren Preßnahterzeugung ermöglicht und das die Tiefe der Zahnstangenzähne in Richtung der Breite der Zähne gleichförmig macht.

Während bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert beschrieben wurden, sind diese in keiner Weise beschränkend gedacht und verschiedene Abänderungen und Modifikationen sind möglich, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der durch die nachfolgenden Patentansprüche bestimmt wird.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Herstellen einer Kraftfahrzeug- Lenkungszahnstange (10) mit entlang einer Seitenfläche ausgebildeten Zähnen (12), mit

• 1. einer Materialklemme (22) für ein hohles, rohrartiges Zahnstangenmaterial (11), in das ein Kernstab (26) eingesetzt ist;
• 2. einer Formwalze (27) mit einer umfangsseitigen Zahnstangenzahnform, die mit einem Zahnstangenzahn- Ausbildungsabschnitt an dem hohlen, rohrartigen Zahnstangenmaterial (11) in Eingriff bringbar ist;
• 3. wobei der Kernstab (26) im Querschnittsprofil eine Materialstützfläche (90) aufweist, die von dem Zahnstangenzahn-Ausbildungsabschnitt an dem hohlen, rohrartigen Zahnstangenmaterial (11) beabstandet ist,

dadurch gekennzeichnet,

• 1. daß die Materialstützfläche (90) einen erhöhten Flächenteilbereich aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• 1. daß die Materialstützfläche (90) eine zentrale flache Fläche (91) und angrenzende, konisch zulaufende Seitenflächen (92) aufweist.