DE10160475A1

DE10160475A1 - Press forming device for hollow shafts e.g. motor vehicle steering column has additional profile on part of press ram for precise material flux increase in radial direction

Info

Publication number: DE10160475A1
Application number: DE10160475A
Authority: DE
Inventors: Helmut Patzelt; Karol Lednicky
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2001-12-08
Filing date: 2001-12-08
Publication date: 2003-06-26
Anticipated expiration: 2021-12-09
Also published as: DE10160475B4

Abstract

The device has a bottom die with a negative profile corresponding to the shaft, a press ram, and a device to increase the material flux of the shaft in a radial outward direction. This is an additional profile (11), which is located on the outside of at least a radial part section (12) of the ram (7), and has an intake section (13). The negative profile of the bottom die is an axial gear profile.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Pressformen eines umfangsseitigen Profils einer Hohlwelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a device for press molding a circumferential profile of a hollow shaft according to the preamble of claim 1

Aus der DE 196 47 859 C2 ist eine Pressformvorrichtung sowie ein Verfahren zum Pressformen bekannt, die insbesondere für Außenprofile von Hohlwellen mit einer hohen Zahnung eingesetzt werden. Die Vorrichtung umfasst eine Matrize und einen Stempel, wobei die Matrize ein dem Außenprofil der Hohlwelle entsprechendes Negativprofil aufweist. In die Hohlwelle wird ein Stempel eingebracht, der an der Innenwand der Hohlwelle anliegt und diese radial nach außen in das Negativprofil der Matrize presst. From DE 196 47 859 C2 is a compression molding apparatus and a method of compression molding is known, in particular for External profiles of hollow shafts used with a high toothing become. The device comprises a die and a stamp, wherein the die a the outer profile of the hollow shaft has corresponding negative profile. In the hollow shaft is a Introduced punch, which bears against the inner wall of the hollow shaft and this radially outward into the negative profile of the die pressed.

Um die hohe Zahnung des Außenprofils zu erreichen, ist in Verlängerung des Stempels ein Dorn angebracht, dessen Härte gleich oder kleiner als die Härte des Materials der Hohlwelle ist. Durch Aufbringen eines axialen Drucks auf den Stempel wird der Dorn in der Hohlwelle plastisch verformt, so dass das Material der Hohlwelle von innen in Richtung des Negativprofils der Matrize geprägt wird. Der Dorn bewirkt somit einen verstärkten Materialfluss der Hohlwelle radial nach außen in das Negativprofil der Matrize hinein. In order to achieve the high toothing of the outer profile is in Extension of the punch attached to a thorn whose hardness is the same or less than the hardness of the material of the hollow shaft. By applying an axial pressure on the stamp is the Mandrel plastically deformed in the hollow shaft, leaving the material the hollow shaft from the inside in the direction of the negative profile of Die is embossed. The mandrel thus causes a reinforced Material flow of the hollow shaft radially outward into the Negative profile of the matrix inside.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine andere Vorrichtung zum Pressformen einer Hohlwelle zu schaffen. It is an object of the invention to provide another device for To provide compression molding of a hollow shaft.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. The object is achieved with the features of Patent claim 1 solved.

Mit einem umfangsseitig auf einem radialen Teilabschnitt des Stempels angeordneten Zusatzprofil, lässt sich der Materialfluss der Hohlwelle gezielt in bestimmten Bereichen verstärken. Ein in der Matrize freigeräumtes Negativprofil kann damit durch das von dem Zusatzprofil nach außen gepresste, plastisch verformte Material der Hohlwelle vollständig gefüllt werden. Versuche haben gezeigt, dass ohne ein erfindungsgemäßes Zusatzprofil der in der Matrize vorgesehene Freiraum nur unzureichend gefüllt wird, da das Material der Hohlwelle gleichmäßig in die angrenzenden Bereiche fließt. With a circumference on a radial section of the Stamp arranged additional profile, can be the Strengthen material flow of the hollow shaft specifically in certain areas. A cleared in the female negative profile can thus through the pressed from the additional profile to the outside, plastically deformed material of the hollow shaft are completely filled. Experiments have shown that without an inventive Additional profile of the space provided in the die space insufficient is filled, since the material of the hollow shaft evenly into the flowing adjacent areas.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Advantageous embodiments of the invention are the Subclaims refer.

Um den Materialfluss über die Länge des zu formenden Hohlwellenabschnitts zu halten, kann sich das Zusatzprofil über einen entsprechenden axialen Längenabschnitt des Stempels erstrecken. To control the material flow over the length of the mold Hollow shaft section to hold, the additional profile can over a extend corresponding axial length portion of the punch.

Für das gleichmäßige Aufweiten der Hohlwelle und somit für einen kontinuierlichen Herstellungsprozess kann das Zusatzprofil mit einen Einführbereich versehen sein, dessen Querschnitt bis zu einem wirksamen Bereich des Stempels stetig zunimmt. Das hat zudem den Vorteil, das der asymmetrische Bereich zusammen mit den Zähnen auch in der Einführphase der Verzahnung geformt ist. Unter Einführphase ist der Bereich der Hohlwelle zu verstehen, der bis an das Ende der Hohlwelle reicht. D. h., die Pressformvorrichtung formt das umfangsseitige Profil der Hohlwelle auch in dem vorderen Randbereich sehr gut aus, so dass eine wirksame drehschlüssige Verbindung mit einem anderen Bauteil ohne Nacharbeiten in diesem Randbereich möglich ist. For the uniform expansion of the hollow shaft and thus for a continuous manufacturing process can be the additional profile be provided with an insertion, the cross-section up steadily increasing to an effective area of the stamp. That has In addition, the advantage that the asymmetric area along with the teeth is also formed in the insertion phase of the toothing. By introduction phase is meant the area of the hollow shaft, which extends to the end of the hollow shaft. That is, the Press molding device also shapes the circumferential profile of the hollow shaft in the front edge area very well, making an effective rotational connection with another component without Rework in this border area is possible.

In Abhängigkeit des zu formenden Profils der Hohlwelle kann der Querschnitt des Zusatzprofils unterschiedlich beschaffen sein. So kann sich das Zusatzprofil in Form einer Erhebung an die Außenkontur des Stempels anschließen. Für die Ausformung eines Blockzahns zum Beispiel zur Unverwechselbarkeitsmontage eines Lenkrads auf einer Lenksäule kann das Zusatzprofil einen nasenförmigen Querschnitt aufweisen, der sich von der Außenkontur des Stempels erhebt. Unter einem Blockzahn ist in diesem Zusammenhang das Ausfüllen eines sich zwischen zwei benachbart angeordneten Zähnen befindenden Freiraums mit Material zu verstehen. Depending on the shape of the hollow shaft to be molded, the Cross-section of the additional profile be designed differently. Thus, the additional profile in the form of a survey of the Connect outer contour of the stamp. For the formation of a Block tooth, for example, to the unmistakable mounting of a Steering wheel on a steering column, the additional profile a nose-shaped cross-section, extending from the outer contour of the stamp rises. Under a block tooth is in this Related to filling one out between two adjacent arranged teeth available space with material understand.

Entsprechend dazu kann die Matrize in Überdeckung mit dem Zusatzprofil ein freigeräumtes Negativzahnprofil aufweisen. Bei der Ausformung eines Blockzahns beispielsweise ist dann ein Zahn des Negativprofils freigeräumt. Correspondingly, the template may overlap with the Additional profile have a cleared negative tooth profile. at the formation of a block tooth, for example, is then Tooth of the negative profile cleared.

Weitere Vorteile der Erfindung sowie die notwendigen Verfahrensschritte werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt: Further advantages of the invention and the necessary Process steps are described below with reference to the drawing explained. Showing:

Fig. 1 ein Hohlwellenabschnitt einer Lenksäule eines Kraftfahrzeugs, Fig. 1, a hollow shaft portion of a steering column of a motor vehicle,

Fig. 2 ein Rohling eines Hohlwellenabschnitts gemäß Fig. 1 mit einem Stempel vor dem Pressformen, Fig. 2 shows a blank of a hollow shaft portion of FIG. 1 with a punch prior to press molding,

Fig. 3 ein pressgeformter Hohlwellenabschnitt mit Stempel sowie Fig. 3 is a molded hollow shaft section with stamp and

Fig. 4 eine Querschnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines Hohlwellenabschnitts mit eingeführtem Stempel. Fig. 4 is a cross-sectional view of a second embodiment of a hollow shaft section with inserted punch.

In Fig. 1 ist ein Hohlwellenabschnitt 1 einer nicht weiter dargestellten Lenksäule dargestellt. Für die Montage eines Lenkrads auf die Lenksäule ist es notwendig, eine exakte Lage des Lenkrads zur Lenksäule einzuhalten. In Fig. 1, a hollow shaft portion 1 of a steering column not shown is shown. For the installation of a steering wheel on the steering column, it is necessary to maintain an exact position of the steering wheel to the steering column.

Der Hohlwellenabschnitt 1 der Lenksäule ist umfangsseitig mit einem axial ausgerichteten Zahnprofil 3 versehen. Das Zahnprofil 3 der Lenksäule ist auf eine Innenverzahnung einer die Lenksäule aufnehmenden Aufnahmebohrung des Lenkrads abgestimmt, um eine drehschlüssige Verbindung zwischen Lenkrad und Lenksäule zu erreichen. Um die Unverwechselbarkeit für den Monteur bei der Montage zu ermöglichen, sind bei dem Zahnprofil 3 zwei benachbart angeordnete Zähne 4 zu einem sogenannten Blockzahn 5 zusammengefasst. Gleichermaßen sind zwei Zähne der Innenverzahnung des Lenkrads freigeräumt, so dass der Monteur nur eine einzige Möglichkeit hat, das Lenkrad in Pfeilrichtung A auf der Lenksäule 2 zu montieren. Aus diese Weise wird sichergestellt, dass das Lenkrad auf der Lenksäule die richtige Position einnimmt. The hollow shaft portion 1 of the steering column is circumferentially provided with an axially oriented tooth profile 3 . The tooth profile 3 of the steering column is matched to an internal toothing of a steering column receiving bore of the steering wheel to achieve a rotational connection between the steering wheel and steering column. To allow the uniqueness of the fitter during assembly, in the tooth profile 3, two adjacently arranged teeth 4 are combined to form a so-called block tooth 5 . Similarly, two teeth of the internal teeth of the steering wheel are cleared, so that the installer has only one way to mount the steering wheel in the direction of arrow A on the steering column 2 . This will ensure that the steering wheel is in the correct position on the steering column.

Das Fertigen des Blockzahns 5 erfolgt mit der nachfolgend beschriebenen Pressformvorrichtung gemäß Fig. 2:
Ein Hohlwellenrohling 6 wird in eine nicht dargestellte Matrize eingelegt, die ein dem zu fertigenden Zahnprofil 3 des Hohlwellenabschnitts 1 entsprechendes Negativprofil aufweist. Ein dem Innendurchmesser des Rohlings 6 angepasster Stempel 7 wird in axialer Richtung gemäß Pfeil B in den Rohling 6 eingeführt. Der Durchmesser des Stempels 7 ist in einem Einführbereich 8 kleiner, als der beim Pressformen wirksame Bereich 9. Um den Rohling 6 bei axialem Vorschub gemäß Pfeil B gleichmäßig radial aufzuweiten und damit das Material des Rohlings 6 in Richtung des Negativprofils zu pressen ist zwischen dem Einführbereich 8 und dem wirksamen Bereich 9 ein sich verbreitender Übergangsbereich 10 vorgesehen. The manufacture of the block tooth 5 takes place with the press molding device according to FIG. 2 described below:
A hollow shaft blank 6 is inserted into a die, not shown, which has a negative profile corresponding to the tooth profile 3 to be produced of the hollow shaft section 1 . An inner diameter of the blank 6 adapted punch 7 is inserted in the axial direction according to arrow B in the blank 6 . The diameter of the punch 7 is smaller in an insertion area 8 than the effective area 9 during the compression molding. In order to evenly radially expand the blank 6 with axial feed according to arrow B and thus to press the material of the blank 6 in the direction of the negative profile, a spreading transition region 10 is provided between the insertion region 8 and the effective region 9 .

Für die Ausformung des Blockzahns 5 ist auf dem Stempel 7 ein Zusatzprofil 11 angeformt, dass sich von einem radialen kreisbogenförmigen Abschnitt 12 des Stempels 7 aus erhebt. Das Zusatzprofil 11 erstreckt sich über einen axialen Längenabschnitt des Stempels 7, wobei ähnlich wie beim Stempel 7 selbst, ein Einführbereich 13 des Zusatzprofils 11 vorgesehen ist, dessen Querschnitt bis zum wirksamen Bereich 9 des Stempels 7 zunimmt. For the formation of the block tooth 5 , an additional profile 11 is formed on the punch 7 , that rises from a radial arcuate portion 12 of the punch 7 from. The additional profile 11 extends over an axial longitudinal section of the punch 7 , wherein, similar to the punch 7 itself, an insertion region 13 of the additional profile 11 is provided, whose cross-section increases to the effective region 9 of the punch 7 .

Bei einem axialen Vorschub des Stempels 7 wird der Hohlwellenabschnitt 1 radial in Richtung des Negativprofils der Matrize gepresst. Kommt das Zusatzprofil 11, wie in Fig. 3 gezeigt, im Verlauf des axialen Vorschub des Stempels 7 mit dem Hohlwellenrohling 6 in Eingriff, wird das Material in dem Teilbereich radial nach außen in den freigeräumten Zahn der Matrize gepresst, an dem das Zusatzprofil 11 anliegt. D. h. es kommt durch das Zusatzprofil 11 zu einem verstärkten radialen Materialfluss in dem Bereich der Hohlwelle, in dem das Zusatzprofil an der Hohlwelle anliegt. With an axial feed of the punch 7 , the hollow shaft section 1 is pressed radially in the direction of the negative profile of the die. If the additional profile 11 , as shown in Fig. 3, in the course of the axial feed of the punch 7 with the hollow shaft blank 6 into engagement, the material is pressed in the portion radially outward into the freeräumten tooth of the die on which the additional profile 11 is applied , Ie. it comes through the additional profile 11 to an increased radial flow of material in the region of the hollow shaft, in which rests the auxiliary profile on the hollow shaft.

Aus Fig. 4 geht eine zweite Ausführungsform eines Hohlwellenabschnitts 1' hervor, bei dem zwei sich gegenüberliegende Blockzähne 5' in einem Zahnprofil 3' ausgeformt sind. Fig. 4 zeigt einen Querschnitt des Hohlwellenabschnitts 1, nachdem ein Stempel 7' den Hohlwellenabschnitt 1' in einer nicht dargestellten Matrize geformt hat. Der Stempel 7' ist, um das Material des Hohlwellenabschnitts 1 im Überdeckungsbereich der beiden Blockzähne 5' in das freigeräumte Negativprofil zu pressen, mit zwei sich gegenüberliegenden Zusatzprofilen 11' versehen. Die Zusatzprofile 11' sind auf jeweils einem radialen Teilabschnitt 12' des Stempels 7' angeordnet und erstrecken sich analog zu dem in Fig. 2 und 3 beschriebenen Zusatzprofil in axialer Richtung auf der Außenkontur des Stempels 7'. From Fig. 4 shows a second embodiment of a hollow shaft portion 1 ', in which two opposing block teeth 5 ' in a tooth profile 3 'are formed. Fig. 4 shows a cross section of the hollow shaft portion 1, after a punch 7 'the hollow shaft portion 1' has formed in an unillustrated die. The punch 7 'is, in order to press the material of the hollow shaft section 1 in the overlap region of the two block teeth 5 ' in the cleared negative profile, provided with two opposing additional profiles 11 '. The additional profiles 11 'are arranged on a respective radial section 12 ' of the punch 7 'and extend analogously to the additional profile described in FIGS. 2 and 3 in the axial direction on the outer contour of the punch 7 '.

Die Zusatzprofile 11' müssen nicht gegenüberliegend angeordnet sein. Sie können auch asymmetrisch auf dem Umfang des Stempels 7' verteilt sein. The additional profiles 11 'need not be arranged opposite each other. They can also be distributed asymmetrically on the circumference of the punch 7 '.

Es ist mit der Erfindung nicht nur möglich einen Blockzahn auszuformen. So kann beispielsweise auch eine hohe Zahnung geformt werden, indem mehrere Zusatzprofile so auf dem Stempel angeordnet sind, dass der Materialfluss in Richtung der hohen Zahnnegative verstärkt wird. It is not only possible with the invention a block tooth to mold. For example, a high toothing can also be formed be by adding several additional profiles so on the stamp are arranged that the flow of material in the direction of high Dental negative is amplified.

Claims

1. An apparatus for molding a peripheral profile of a hollow shaft with a die and a punch, wherein the die has a profile of the hollow shaft corresponding negative profile against which the introduced into the hollow shaft punch the hollow shaft radially outwardly pressed, at least one additional means provided is that the material flow of the hollow shaft radially outwardly reinforced characterized in that the additional means is an additional profile ( 11 , 11 '), the circumference at least on a radial portion (12, 12'0) of the punch ( 7 ') is arranged ,

2. Device for press forming according to claim 1, characterized in that extending the additional profile ( 11 , 11 ') over an axial longitudinal section of the punch ( 7 , 7 ').

3. Press-forming device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the additional profile ( 11 ) has an insertion region ( 13 ) whose cross-section increases up to an effective region ( 9 ) of the punch ( 7 ).

4. An apparatus for press forming according to one of claims 1 to 3, characterized in that extending the additional profile ( 11 , 11 ') of the outer contour of the punch ( 7 , 7 ') as a rounded survey.

5. Press-forming apparatus according to claim 1, characterized, that the negative profile of the die is an axially aligned Gear profile is.

6. An apparatus for press forming according to claim 6, characterized in that the die in overlapping with the additional profile ( 11 , 11 ') has a cleared tooth in the negative profile.