DE102006040172A1 - Device for production of toothed rack for a rack and pinion steering in motor vehicles by tumbling extrusion pressing, comprises a toothed rack blank lying between two die parts, in which one of the parts has negative toothed system - Google Patents

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Abstract

The device for production of toothed rack for a rack and pinion steering in motor vehicles by tumbling extrusion pressing, comprises a toothed rack blank (3) lying between two die parts (1, 2), in which one of the parts has negative toothed system (4). One of the die parts is movable in a tumbling movement so that the negative toothed system is pressed into the rack blank and the rack blank is deformed. The negative tooth system is arranged at the non-tumbling die part and the die parts adjoin at the back of the toothed rack. The device for production of toothed rack for a rack and pinion steering in motor vehicles by tumbling extrusion pressing, comprises a toothed rack blank (3) lying between two die parts (1, 2), in which one of the parts has negative toothed system (4). One of the die parts is movable in a tumbling movement so that the negative toothed system is pressed into the rack blank and the rack blank is deformed. The negative tooth system is arranged at the non-tumbling die part and the die parts adjoin at the back of the toothed rack. The tumbling swivel axis of the die parts runs perpendicularly to the longitudinal axis (5) of the toothed rack blank. The die parts have two linear contact surfaces (7, 8) facing toward the back of the toothed rack blank. The contact surfaces exert force to the back of the toothed rack blank and include an angle to each other and the angle between the two contact surfaces is not more than 2[deg]. An independent claim is included for a method for the operation of device.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen einer Zahnstange für eine Zahnstangenlenkung in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a device for producing a Rack for a rack and pinion steering in motor vehicles according to the preamble of claim 1.

In der DE 32 02 254 C2 wird eine derartiges Vorrichtung zum Herstellen einer Zahnstange beschrieben, bei dem ein Zahnstangenrohling zwischen ein unteres Gesenkteil und ein oberes Gesenkteil gelegt und die Verzahnung in den Zahnstangenrohling durch eine Taumelbewegung des oberen Gesenkteiles eingeprägt wird. Das obere Gesenkteil weist auf der dem Rohling zugewandten Seite eine Negativverzahnung auf, die unter Druck und Ausüben der Taumelbewegung auf die zugewandte Mantelfläche des Rohlings einwirkt. Die Taumelbewegung des oberen Gesenkteils erfolgt hierbei um eine Schwenkachse, welche parallel zur Längsachse des Zahnstangenrohlings verläuft. Die oszillierende Taumelbewegung des oberen Gesenkteils erfolgt in einem kleinen Winkelbereich, wobei die Schwenkachse der Taumelbewegung im Allgemeinen zwischen Zahnkopf und Zahnfuß der komplett ausgebildeten Verzahnung verläuft.In the DE 32 02 254 C2 Such a device for producing a rack is described in which a rack blank is placed between a lower die part and an upper die part and the toothing is impressed in the rack blank by a tumbling motion of the upper die part. The upper die part has on the side facing the blank on a negative toothing, which acts under pressure and exerting the tumbling motion on the facing lateral surface of the blank. The wobbling movement of the upper die part takes place here about a pivot axis, which runs parallel to the longitudinal axis of the rack blank. The oscillating tumbling movement of the upper die part takes place in a small angular range, wherein the pivot axis of the tumbling movement generally runs between the tooth tip and the tooth root of the completely formed toothing.

Bei diesem bekannten Taumelfließpressen von Zahnstangenverzahnungen entstehen Wechselwirkungen zwischen der in Querrichtung verlaufenden Taumelbewegung und der in Längsrichtung erfolgenden Vorwärtsfließpressbewegung, die sich störend auswirken können. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass nur gleichförmige Verzahnungen ausgebildet werden können, nicht jedoch komplexe, dreidimensionale Zahngeometrien, die sich gegebenenfalls über die Länge der Zahnstange ändern.at this known Taumelfließpressen of Rack and pinion gears create interactions between the in Transverse swirling motion and the longitudinal direction forward flow extrusion, which are disturbing can affect. Another disadvantage is that only uniform gears can be trained but not complex, three-dimensional tooth geometries that are optionally via the length change the rack.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln eine Zahnstange für eine Zahnstangenlenkung in Kraftfahrzeugen in hoher Präzision herzustellen. Es sollen auch sich über die Länge der Zahnstange ändernde Zahngeometrien herstellbar sein.Of the Invention is based on the object with simple means a Rack for To produce a rack and pinion steering in motor vehicles in high precision. It should also be over the length of the Rack changing To produce tooth geometries.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.These Task is according to the invention with the Characteristics of claim 1 solved. The dependent claims give expedient further education at.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Zahnstange im Wege des Taumelfließpressens hergestellt, bei dem der Zahnstangenrohling zwischen dem unteren Gesenkteil und dem oberen Gesenkteil liegt und über die Bewegung des oberen Gesenkteiles die Verzahnung an der Zahnstangenlenkung durch Umformung erzeugt wird. Hierbei drückt das obere, bewegliche Gesenkteil mit einer Presskraft gegen den Zahnstangenrohling und führt zugleich eine Taumelbewegung um eine Taumelschwenkachse aus. Unter der Einwirkung des hohen Pressdruckes wird der Werkstoff am Zahnstangenrohling zum Fließen gebracht, wobei eine Negativverzahnung die gewünschte Zahngeometrie am Zahnstangenrohling erzeugt.at the device according to the invention the rack is produced by means of tumble extrusion, at the rack blank between the lower die part and the upper die part lies and over the movement of the upper die part the teeth on the rack and pinion steering is produced by deformation. This pushes the upper, movable die part with a pressing force against the rack blank and leads at the same time a tumbling motion about a wobble pivot axis. Under the influence the high pressing pressure, the material on the rack blank to flow brought, with a negative toothing the desired tooth geometry on the rack blank generated.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Negativverzahnung am nicht-taumelnden Gesenkteil angeordnet ist und das die Taumelbewegung ausübende Gesenkteil am Rücken der Zahnstange anliegt. Auf diese Weise wird eine funktionale Trennung zwischen dem Gesenkteil, das die für die Umformung erforderliche Kraft aufbringt, und dem für die Einprägung der Zahngeometrie verantwortlichen Gesenkteil erreicht. Durch die Verlagerung der oszillierenden Schwenkbewegung des oberen Gesenkteils auf den Zahnstangenrücken werden störende Wechselwirkungen zwischen der Taumelbewegung, die auf der einen Seite auf den Zahnstangenrohling wirkt, und der Einprägung der Verzahnung auf der gegenüberliegenden Seite des Zahnstangenrohlings vermieden. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass am Rücken der Zahnstange ein Glättungsprozess der Oberfläche stattfindet, was insbesondere dadurch verbessert wird, dass das obere, die Taumelbewegung ausübende Gesenkteil eine ebene Kontaktfläche aufweist, die am Rücken des Zahnstangenrohlings anliegt und diesen kraftbeaufschlagt.According to the invention, it is provided that the negative teeth are arranged on the non-tumbling die part is and the wobbling motion performing die part on the back of the Rack rests. In this way, a functional separation between the die part that the for the deformation required force applies, and that for the imprint of the Tooth geometry responsible die part achieved. By the relocation the oscillating pivotal movement of the upper die part on the rack back disturbing Interactions between the tumbling motion, on the one hand Side affects the rack blank, and the imprint of the Toothing on the opposite Side of the rack blank avoided. Another advantage is to see that on the back the rack a smoothing process the surface takes place, which is particularly improved by the fact that upper, the wobbling movement Die part a flat contact surface that has on the back rests on the rack blank and this kraftbeaufschlagt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass die Taumelschwenkachse des die Taumelbewegung ausführenden Gesenkteils die Längsachse des Zahnstangenrohlings kreuzt. Die Taumelschwenkachse und die Längsachse des Zahnstangenrohlings liegen auf Abstand zueinander und schließen einen Winkel ein, der insbesondere 90° beträgt, so dass die Achsen senkrecht zueinander verlaufen. In dieser Ausführung erfolgt die Taumelbewegung des oberen Gesenkteils in Richtung der Längsachse des Zahnstangenrohlings, so dass die Verzahnung am Zahnstangenrohling durch ausschließliches Vorwärtsfließpressen ausgebildet wird. Störende Wechselwirkungen in Querrichtung sind ausgeschlossen. Der Glättungsprozess an dem Rücken des Zahnstangenrohlings findet in Längsrichtung statt. Auch die Ausbildung sich über die Länge ändernder, dreidimensionaler Verläufe der Verzahnung an der Zahnstange, beispielsweise ein dachförmiger Verlauf, wird hierdurch erleichtert bzw. verbessert.According to one preferred embodiment it is envisaged that the wobble pivot axis of the tumbling motion executive Die part the longitudinal axis of the rack blank crosses. The wobble pivot axis and the longitudinal axis of the rack blank are at a distance from each other and close one Angle, which is in particular 90 °, so that the axes are perpendicular to each other. In this embodiment takes place the wobbling movement of the upper die part in the direction of the longitudinal axis of the rack blank so that the teeth on the rack blank by exclusive Forward extrusion is trained. disturbing Interactions in the transverse direction are excluded. The smoothing process on the back The rack blank takes place in the longitudinal direction. Also the Training over the length changing, three-dimensional gradients the toothing on the rack, for example, a roof-shaped course, is thereby facilitated or improved.

Das die Taumelbewegung ausübende Gesenkteil weist eine in Achsrichtung geradlinige Kontaktfläche auf, die den Rücken des Zahnstangenrohlings kraftbeaufschlagt und die gegenüberliegende Mantelfläche des Zahnstangenrohlings gegen die negative Verzahnung am unteren Gesenkteil drückt. Auch die Mantelfläche des Zahnstangenrohlings, die dem die Taumelbewegung ausführenden Gesenkteil zugewandt ist, ist zweckmäßig geradlinig und glatt, also ohne Vertiefungen oder Erhöhungen ausgebildet. Bei einer Taumelbewegung in Richtung der Längsachse des Zahnstangenrohlings wird auch der Glättungsprozess an der Oberfläche des Rohlings in Längsrichtung geführt.The swaying member performing swaying has an axially rectilinear contact surface which urges the back of the rack blank and presses the opposite lateral surface of the rack blank against the negative teeth on the lower swaging member. Also, the lateral surface of the rack blank, which faces the swirling movement exporting die part is expedient straight and smooth, so without recesses or elevations ausgebil det. During a tumbling movement in the direction of the longitudinal axis of the rack blank, the smoothing process on the surface of the blank is also guided in the longitudinal direction.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung weist das bewegliche Gesenkteil insgesamt zwei geradlinige Kontaktflächen auf, die zueinander einen Winkel einschließen, wobei der Übergangsbereich zwischen den beiden Linien vorteilhafterweise abgerundet ist, um lokale Kraftspitzen bei der Beaufschlagung des Rückens des Zahnstangenrohlings zu vermeiden. Die beiden Linien sind nur geringfügig gegeneinander geneigt, insbesondere mit einem Winkel, der bezogen auf eine Ebene durch eine der beiden Kontaktflächen kleiner als 10° ist. Die Taumelschwenkachse liegt zweckmäßig unmittelbar oberhalb des Übergangsbereiches zwischen den beiden Kontaktflächen, was dazu führt, dass während der Taumelbewegung die beiden winklig zueinander stehenden Kontaktflächen abwechselnd und in gleicher Weise in Kontakt mit dem Rücken des Zahnstangenrohlings gelangen und diesen kraftbeaufschlagen.According to one expedient embodiment has the movable die part has a total of two rectilinear contact surfaces, which enclose an angle to each other, wherein the transition region between The two lines are advantageously rounded to local force peaks when applying the back to avoid the rack blank. The two lines are only slight inclined to each other, in particular with an angle related on a plane through one of the two contact surfaces is less than 10 °. The Taumelschwenkachse is appropriate immediately above the transition area between the two contact surfaces, which leads to, that while the tumbling movement alternately the two contact surfaces which are at an angle to one another and in the same way in contact with the back of the rack blank arrive and this kraftbeaufschlagen.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Herstellen einer Zahnstange im Wege des Taumelfließpressens zeigt.Further Advantages and expedient designs are the further claims, the figure description and the drawing, the one Section through a device for producing a rack in Pathways of tumble extrusion shows.

Die Vorrichtung umfasst ein unteres Gesenkteil 1 und ein oberes Gesenkteil 2, zwischen denen ein Zahnstangenrohling 3 angeordnet ist, dessen Längsachse mit 5 bezeichnet ist. Am unteren Gesenkteil 1 ist auf der dem Rohling zugewandten Seite eine Negativverzahnung 4 angeordnet, die im Wege des Fließpressens in die zugewandte Mantelfläche des Zahnstangenrohlings 3 zur Ausbildung einer positiven Verzahnungsgeometrie eingepresst wird. Der dem oberen Gesenkteil 2 zugewandte Rücken 6 des Zahnstangenrohlings ist in sich eben und geradlinig ausgebildet und wird von zwei geradlinigen und in Achsrichtung verlaufenden (bezogen auf die Längsachse 5 des Zahnstangenrohlings 3) Kontaktflächen 7 und 8 am oberen Gesenkteil 2 kraftbeaufschlagt. Die beiden Kontaktflächen 7 und 8 des oberen Gesenkteiles 2 schließen zueinander einen kleinen Winkel ein, der zweckmäßig kleiner ist als 10°, beispielsweise 1° oder 2°, wobei sämtliche Winkel im Bereich zwischen 0° und 10° oder auch größer als 10° in Betracht kommen.The device comprises a lower die part 1 and an upper die part 2 between which a rack blank 3 is arranged, whose longitudinal axis with 5 is designated. At the lower die part 1 is on the blank side facing a negative toothing 4 arranged in the way of extrusion in the facing lateral surface of the rack blank 3 is pressed to form a positive tooth geometry. The upper die part 2 facing back 6 of the rack blank is formed in a flat and straight and is of two straight and extending in the axial direction (relative to the longitudinal axis 5 of the rack blank 3 ) Contact surfaces 7 and 8th at the upper die part 2 with force. The two contact surfaces 7 and 8th of the upper die part 2 close to each other a small angle, which is suitably smaller than 10 °, for example 1 ° or 2 °, all angles in the range between 0 ° and 10 ° or even greater than 10 ° come into consideration.

Das obere Gesenkteil 2 kann eine Taumelbewegung um eine Taumelschwenkachse 9 ausführen, die die Längsachse 5 des Zahnstangenrohlings 3 kreuzt. Die Taumelschwenkachse 9 verläuft insbesondere senkrecht zur Längsachse 5 und liegt innerhalb des oberen Gesenkteiles 2. Die Taumelbewegung um die Taumelschwenkachse 9 ist mit Pfeilrichtung 10 gekennzeichnet. Bei der Taumelbewegung gelangen die beiden Kontaktflächen 7 und 8 abwechselnd in Kontakt mit dem Rücken 6 des Zahnstangenrohlings 5. Aufgrund des senkrechten Verlaufes der Taumelschwenkachse zur Längsachse 5 des Zahnstangenrohlings erfolgt die Bewegung des oberen Gesenkteiles 2 ausschließlich in Längsrichtung des Zahnstangenrohlings. Die Taumelschwenkachse 9 liegt zweckmäßig oberhalb des Übergangsbereiches zwischen den beiden Kontaktflächen 7 und 8, wobei der Übergangsbereich abgerundet ausgeführt ist, um einen stetigen Verlauf zumindest auch in der ersten Ableitung des Übergangsbereiches zu erreichen und lokale Kraftspitzen während der Taumelbewegung im Übergangsbereich zu vermeiden.The upper die part 2 may be a tumbling motion about a wobble pivot axis 9 Run the longitudinal axis 5 of the rack blank 3 crosses. The tumble swivel axle 9 runs in particular perpendicular to the longitudinal axis 5 and lies within the upper die part 2 , The tumbling motion around the swash swivel axis 9 is with arrow direction 10 characterized. During the tumbling movement, the two contact surfaces arrive 7 and 8th alternately in contact with the back 6 of the rack blank 5 , Due to the vertical course of the wobble pivot axis to the longitudinal axis 5 of the rack blank, the movement of the upper die part takes place 2 exclusively in the longitudinal direction of the rack blank. The tumble swivel axle 9 is suitably above the transition region between the two contact surfaces 7 and 8th , wherein the transition region is rounded to achieve a steady course, at least in the first derivative of the transition region and to avoid local force peaks during the tumbling motion in the transition region.

Vorteilhafterweise wird das untere, nicht-taumelnde Gesenkteil 1 vertikal zur Längsachse 5 des Zahnstangenrohlings an diesen gemäß Pfeilrichtung 11 angedrückt und verharrt während des Taumelfließpressens stationär in der angedrückten Position. Gegebenenfalls wird diese Zustellbewegung aber auch vom oberen Gesenkteil 2 ausgeführt.Advantageously, the lower, non-tumbling die part becomes 1 vertical to the longitudinal axis 5 of the rack blank at this according to the arrow 11 pressed and remains stationary during the Taumelfließpressens in the pressed position. Optionally, this feed movement but also from the upper die part 2 executed.

11
unteres Gesenkteillower die part
22
oberes Gesenkteilupper die part
33
ZahnstangenrohlingRack blank
44
Negativverzahnungnegative gearing
55
Längsachselongitudinal axis
66
Rückenmove
77
Kontaktflächecontact area
88th
Kontaktflächecontact area
99
TaumelschwenkachseSwash pivot axis
1010
Pfeilrichtungarrow
1111
Pfeilrichtungarrow

Claims (7)

Vorrichtung zum Herstellen einer Zahnstange für eine Zahnstangenlenkung in Kraftfahrzeugen durch Taumelfließpressen, bei dem ein Zahnstangenrohling (3) zwischen zwei Gesenkteilen (1, 2) liegt, wobei eines der Gesenkteile (1, 2) eine Negativverzahnung (4) aufweist, und wobei ein Gesenkteil (2) in eine Taumelbewegung versetzbar ist, so dass die Negativverzahnung (4) in den Zahnstangenrohling (3) gedrückt und der Zahnstangenrohling (3) verformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Negativverzahnung (4) am nicht-taumelnden Gesenkteil (1) angeordnet ist und das die Taumelbewegung ausübende Gesenkteil (2) an dem Rücken (6) der Zahnstange (3) anliegt.Device for producing a toothed rack for a rack-and-pinion steering system in motor vehicles by means of wobble extrusion presses, in which a toothed rack blank ( 3 ) between two die parts ( 1 . 2 ), wherein one of the die parts ( 1 . 2 ) a negative toothing ( 4 ), and wherein a die part ( 2 ) is displaceable in a tumbling motion, so that the negative toothing ( 4 ) in the rack blank ( 3 ) and the toothed rack blank ( 3 ) is deformed, characterized in that the negative toothing ( 4 ) on the non-tumbling die part ( 1 ) is arranged and the wobbling movement performing die part ( 2 ) on the back ( 6 ) of the rack ( 3 ) is present. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelschwenkachse (9) des die Taumelbewegung ausführenden Gesenkteils (2) die Längsachse (5) des Zahnstangenrohlings (3) kreuzt.Apparatus according to claim 1, characterized in that the wobble pivot axis ( 9 ) of the wobbling motion exporting die part ( 2 ) the longitudinal axis ( 5 ) of the rack blank ( 3 ) crosses. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelschwenkachse (9) senkrecht zur Längsachse (5) des Zahnstangenrohlings (5) verläuft.Apparatus according to claim 2, characterized in that the wobble pivot axis ( 9 ) perpendicular to the longitudinal axis ( 5 ) of the rack blank ( 5 ) runs. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das die Taumelbewegung ausübende Gesenkteil (2) zumindest abschnittsweise in Achsrichtung eine geradlinige Kontaktfläche (7, 8) aufweist, die den Rücken (6) des Zahnstangenrohlings (3) kraftbeaufschlagt.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the swaying movement performing die part ( 2 ) at least in sections in the axial direction a linear contact surface ( 7 . 8th ) having the back ( 6 ) of the rack blank ( 3 ). Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesenkteil (2) auf der dem Rücken (6) des Zahnstangenrohlings (3) zugewandten Seite zwei geradlinige Kontaktflächen (7, 8) aufweist, die zueinander einen Winkel einschließen.Device according to claim 4, characterized in that the die part ( 2 ) on the back ( 6 ) of the rack blank ( 3 ) facing side two rectilinear contact surfaces ( 7 . 8th ), which enclose an angle to each other. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen den beiden Kontaktflächen (7, 9) gegenüber einer Ebene durch eine Kontaktfläche (7, 8) kleiner als 10° ist, insbesondere nicht größer als 2°.Apparatus according to claim 5, characterized in that the angle between the two contact surfaces ( 7 . 9 ) to a plane through a contact surface ( 7 . 8th ) is less than 10 °, in particular not greater than 2 °. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelbewegung in Richtung der bzw. parallel zur Längsachse (5) des Zahnstangenrohlings (3) durchgeführt wird.Method for operating the device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the tumbling movement in the direction of or parallel to the longitudinal axis ( 5 ) of the rack blank ( 3 ) is carried out.
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