DE102011053139A1

DE102011053139A1 - Apparatus for hardening a surface provided with rib or tooth-like elements

Info

Publication number: DE102011053139A1
Application number: DE102011053139A
Authority: DE
Inventors: Klaus Börroth; Philipp Blum; Peter Döpker
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2013-02-28
Also published as: WO2013030017A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Härten einer mit rippen- oder zahnartigen Elementen (2) versehenen Oberfläche (3) an einem Bauelement (4) für ein Lenksystem, insbesondere zum Härten von Verzahnungen (5) von Zahnstangen (6), mit einer Induktionsspule (7) in deren Wirkungsbereich die zu härtende Oberfläche (3) bringbar ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Zahnstange (6), deren Verzahnung (5) mit einer Vorrichtung (1) gehärtet ist. Um eine Vorrichtung zum Härten einer mit rippen- oder zahnartigen Elementen versehenen Oberfläche an einem Bauelement für ein Lenksystem anzugeben, die in der Lage ist, eine gleichmäßige Härtung über die gesamten Oberfläche des Bauelementes zu bewirken und deren Einsatz keine unvorteilhaften Folgen für eine Gefügestruktur des Bauelements hat, ist vorgesehen, dass die Induktionsspule (7) so geformt ist, dass durch die Induktionsspule (7) ein elektrischer Storm induziert ist, der zumindest teilweise orthogonal zu den rippen- oder zahnartigen Elementen (2) gerichtet ist.The invention relates to a device (1) for hardening a surface (3) provided with rib-like or tooth-like elements (2) on a component (4) for a steering system, in particular for hardening toothings (5) of toothed racks (6) an induction coil (7) in the region of action of the surface to be hardened (3) can be brought. Furthermore, the invention relates to a rack (6), the toothing (5) with a device (1) is hardened. In order to provide a device for hardening a surface provided with rib-like or tooth-like elements on a component for a steering system, which is able to effect a uniform hardening over the entire surface of the component and their use no unfavorable consequences for a microstructure of the device has, it is provided that the induction coil (7) is shaped so that an electrical current is induced by the induction coil (7), which is at least partially directed orthogonal to the rib or tooth-like elements (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Härten einer mit rippen- oder zahnartigen Elementen versehenen Oberfläche an einem Bauelement für ein Lenksystem, insbesondere zum Härten von Verzahnungen von Zahnstangen, mit einer Induktionsspule in deren Wirkungsbereich die zu härtende Oberfläche bringbar ist. The invention relates to a device for hardening a surface provided with rib-like or tooth-like elements on a component for a steering system, in particular for hardening toothings of toothed racks, with an induction coil in the region of action of which the surface to be hardened can be brought.

Ferner betrifft die Erfindung eine Zahnstange, insbesondere für ein Lenksystem eines Fahrzeugs. Furthermore, the invention relates to a rack, in particular for a steering system of a vehicle.

Rippenartige oder zahnartige Elemente an Oberflächen von Bauelementen von Lenksystemen, wie Verzahnungen an Zahnstangen haben hohen Belastungen Stand zu halten. Insbesondere zur Minimierung des Verschleißes an derartigen Bauelementen ist eine Randschichthärtung der Oberfläche der Bauelemente erforderlich. Dazu eignet sich vorzugsweise das Induktionshärten. Rib-like or tooth-like elements on surfaces of components of steering systems, such as teeth on racks have to withstand high loads. In particular, in order to minimize the wear on such components, a surface hardening of the surface of the components is required. This is preferably the induction hardening.

Die Oberflächen werden hierzu durch Induktion auf eine erforderliche Härtetemperatur gebracht und anschließend abgeschreckt. So entsteht in den erfassten Bereichen ein harter, verschleißfester Stahl. Bei dem Induktionshärten entsteht die Wärme im jeweiligen Werkstück selbst. Es lassen sich hierbei grundsätzlich alle elektrisch leitenden Stoffe erwärmen. Eine Induktionsspule oder auch Induktor genannt, baut ein magnetisches Wechselfeld auf, wenn er von Wechselstrom durchflossen wird. Das zu bearbeitende Werkstück bildet eine kurzgeschlossene Spule. Wenn durch die Induktionsspule ein Wechselstrom fließt, wird in dem Werkstück eine Spannung induziert, welche im Werkstück induzierte Wirbelströme zur Folge hat. Dieser Strom führt zu einer Erwärmung des Materials des Werkstücks. Die Wärme gelangt hier nicht von der Oberfläche her in das Werkstück, sondern die Wärme entsteht in der zu härtenden Schicht. Beim Erwärmen auf Härtetemperatur wechselt die Struktur des Eisengitters von kubisch-raumzentriert zu kubisch-flächenzentriert. Die Kohlenstoffatome diffundieren ins Metallgitter. For this purpose, the surfaces are brought to a required hardening temperature by induction and then quenched. This creates a hard, wear-resistant steel in the areas covered. In induction hardening, the heat is generated in the respective workpiece itself. In principle, all electrically conductive substances can be heated. An induction coil or inductor, builds up an alternating magnetic field when it is traversed by alternating current. The workpiece to be machined forms a short-circuited coil. When an alternating current flows through the induction coil, a voltage is induced in the workpiece which results in eddy currents induced in the workpiece. This current leads to a heating of the material of the workpiece. The heat does not enter the workpiece from the surface, but the heat is generated in the layer to be hardened. When heated to hardening temperature, the structure of the iron lattice changes from cubic-body centered to cubic-face centered. The carbon atoms diffuse into the metal lattice.

Durch schnelles Abkühlen klappt das Metallgitter wieder zurück ohne dass die Kohlenstoffatome ihre Position wechseln können. Die Kohlenstoffatome werden im Metallgitter festgehalten. Die dadurch erzielte Verzerrung des Raumgitters des Metalls macht sich mikroskopisch als Härtesteigerung des Materials bemerkbar. Durch die Gefügeumwandlung lassen sich Härte, Sprödigkeit, Zähigkeit und der jeweilige Eigenspannungszustand des Materials beeinflussen. Die Stromeindringtiefe und damit die Härtetiefe ist abhängig von der Betriebsfrequenz der jeweiligen Vorrichtung zum Härten. Die Härtetiefe nimmt mit zunehmender Betriebsfrequenz aufgrund des sog. Skin-Effektes ab. Es sind im Niederfrequenzbereich (50–500 Hz) Eindringtiefen von etwa 8 mm und im Hochfrequenzbereich (50 kHz–30 MHz) von etwa 0,1 mm zu erzielen. By fast cooling, the metal grid works back without the carbon atoms changing their position. The carbon atoms are held in the metal grid. The resulting distortion of the space lattice of the metal manifests itself microscopically as a hardness increase of the material. The structural transformation can influence the hardness, brittleness, toughness and the respective residual stress state of the material. The current penetration depth and thus the hardening depth is dependent on the operating frequency of the respective device for hardening. The hardening depth decreases with increasing operating frequency due to the so-called skin effect. In the low frequency range (50-500 Hz), penetration depths of about 8 mm and in the high frequency range (50 kHz-30 MHz) of about 0.1 mm can be achieved.

Die DE 10 2008 041 952 A1 zeigt ein als Zahnstange gebildetes, mit rippen- oder zahnartigen Elementen an seiner Oberfläche versehenes Bauelement für ein Lenksystem, aus einem Vergütungsstahl. Die Zahnstange weist eine zumindest über einen Teil ihrer Länge sich erstreckende, mittels Induktionshärten gehärtete Verzahnung auf. Die Verzahnung weist einzelne, jeweils einen Zahnkopf und zwei Zahnflanken aufweisende Zähne und einen jeweiligen, sich zwischen zwei benachbarten Zähnen befindlichen Zahngrund auf. Die Verzahnung ist derart induktiv gehärtet, dass die Härtetiefe zumindest im Bereich des Zahnkopfes und zumindest über einen Teil der Zahnflanken wenigsten annährend parallel zu der Außenkontur des jeweiligen Zahnes verläuft. Die Zahnstange wird im Vorschubverfahren gehärtet, wobei der Strom senkrecht über die Zähne geführt wird. The DE 10 2008 041 952 A1 shows a formed as a rack, provided with rib or tooth-like elements on its surface component for a steering system, made of a tempering steel. The rack has an at least over part of its length extending, hardened by induction hardening toothing. The teeth have individual, each having a tooth tip and two tooth flanks teeth and a respective, located between two adjacent teeth tooth base. The toothing is hardened inductively such that the hardening depth, at least in the area of the tooth head and at least over a part of the tooth flanks, runs at least approximately parallel to the outer contour of the respective tooth. The rack is hardened in the feed process, with the current being passed vertically over the teeth.

Die DT 24 01 170 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Härten von länglichen Werkstücken, insbesondere mit Spitzen aufweisender Struktur, mit einem Impulsgenerator zum Erzeugen periodisch wiederkehrender Impulse und mit einer von diesem gespeisten Induktionsspule, in deren Wirkungsbereich das zu härtende Werkstück vorbeigeführt wird. Die Induktionsspule weist eine Länge auf, die etwa gleich der Vorschubstrecke eines Werkstückabschnittes entsprechend der Dauer von zwei Impulsabständen ist. The DT 24 01 170 A1 relates to a device for hardening elongated workpieces, in particular with tips having structure, with a pulse generator for generating periodically recurring pulses and with an induction coil fed by this, in the region of action of the workpiece to be hardened is passed. The induction coil has a length which is approximately equal to the feed distance of a workpiece portion corresponding to the duration of two pulse intervals.

Mit den bekannten Vorrichtungen zum Härten und insbesondere mit deren Induktionsspulen ist ein gleichmäßiges Härten insbesondere eines Zahngrundes nur über Wärmeleitung möglich. Es sind beim Induktionshärten daher vergleichsweise hohe elektrische Leistungen für die Vorrichtung erforderlich und die Verweilzeit des jeweiligen Bauelementes an der Vorrichtung ist nicht minimiert. Zudem ergeben sich dadurch höhere Werkstück- oder Bauelementetemperaturen in einem Bereich eines Kopfes von zahnartigen oder rippenartigen Elementen. Dies kann zu einem unvorteilhaften Gefüge, wie etwa einem groben Korn in dem genannten Bauelemente- Bereich führen. With the known devices for curing and in particular with their induction coils uniform hardening in particular a tooth base is possible only via heat conduction. Therefore, during induction hardening, comparatively high electrical powers are required for the device and the residence time of the respective component on the device is not minimized. In addition, this results in higher workpiece or component temperatures in a region of a head of tooth-like or rib-like elements. This can lead to an unfavorable structure, such as a coarse grain in said component area.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Härten einer mit rippen- oder zahnartigen Elementen versehenen Oberfläche an einem Bauelement für ein Lenksystem anzugeben, die in der Lage ist, eine gleichmäßige Härtung über die gesamte Oberfläche eines dahingehenden Bauelementes zu bewirken und deren Einsatz keine unvorteilhaften Folgen für eine Gefügestruktur des Bauelements hat. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zahnstange, insbesondere für ein Lenksystem anzugeben, deren Oberfläche mit der Vorrichtung gehärtet ist. The invention has for its object to provide a device for curing a provided with rib-like or tooth-like elements surface on a component for a steering system, which is able to effect uniform curing over the entire surface of a pertinent component and their use no has unfavorable consequences for a microstructure of the device. Furthermore, the invention has the object, a rack, in particular for a Specify steering system whose surface is hardened with the device.

Die Aufgaben werden mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und mit einer Zahnstange mit den Merkmalen eines nebengeordneten Patentanspruches gelöst. The objects are achieved with a device having the features of claim 1 and with a rack with the features of a dependent claim.

Dadurch dass die Induktionsspule so geformt ist, dass durch diese ein elektrischer Strom induziert wird, der zumindest teilweise orthogonal zu den rippen- oder zahnartigen Elementen gerichtet ist, ist eine technische Maßnahme angegeben, die rippen- oder zahnartigen Elemente an der Oberfläche des zu härtenden Bauelements, wie zum Beispiel Zähne einer Verzahnung einer Zahnstange und insbesondere den jeweiligen Zahngrund der Verzahnung durch Induktion gleichmäßig über die Oberfläche zu erhitzen und nicht wie beim Stand der Technik bekannt, durch Wärmeleitung zu erhitzen. Dadurch ist eine gleichmäßige Härtetiefe über die gesamte Oberfläche der rippen- oder zahnartigen Elemente ermöglicht unter Umgehung der Nachteile, wie sie bei Härteverfahren aus dem Stand der Technik bekannt sind, nämlich eine Veränderung des Korngefüges des Metalls des Bauelements. Die Verzahnung kann auch durch Induktion durchgehärtet werden. Characterized in that the induction coil is shaped so that an electric current is induced by these, which is at least partially directed orthogonal to the rib or tooth-like elements, a technical measure is specified, the rib or tooth-like elements on the surface of the component to be cured to heat, for example teeth of a toothing of a rack and in particular the respective tooth base of the toothing by induction uniformly over the surface and not, as known in the prior art, to heat by thermal conduction. As a result, a uniform hardening depth over the entire surface of the rib-like or tooth-like elements is made possible, bypassing the disadvantages known in prior art hardening processes, namely a change in the grain structure of the metal of the component. The toothing can also be through hardened by induction.

Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen Preferred embodiments emerge from the subclaims

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung weist deren Induktionsspule zumindest einen etwa parallel und orthogonal zu den rippen- oder zahnartigen Elementen bringbaren Teil auf, mit Hilfe dessen der jeweilige Zahngrund einer Verzahnung oder auch der Grund zwischen rippenartigen Elementen erhitzt und gehärtet werden kann. Das Teil der Induktionsspule ist vorzugsweise aus zumindest zwei etwa parallel zueinander angeordneten Schenkeln gebildet, die zu einer Ringform der Induktionsspule zugeordnet sind und die von elektrischem Strom durchflossen werden können. Der Teil der Induktionsspule dient insbesondere zur Erhitzung und Härtung des jeweiligen Zahngrundes der rippen- oder zahnartigen Elemente. Die Erhitzung und Härtung der übrigen Oberfläche der rippen- oder zahnartigen Elemente kann mit Hilfe einer Ringform der Induktionsspule erfolgen. Es ist vorteilhaft, einen Impulsgenerator zur Versorgung der Vorrichtung mit elektrischem Strom anzuwenden. Ein auch als Umrichter bezeichneter Impulsgenerator versorgt die Induktionsspule hierbei mit einer aus der Netzfrequenz umgewandelten Nieder- Mittel- bzw. Hochfrequenz-Leistung. Der Impulsgenerator ermöglicht den Betrieb der Vorrichtung mit verschiedenen Frequenzen (Niederfrequenz 50 bis 500 Hz, Mittelfrequenz 500 Hz bis 50 kHz und Hochfrequenz 50 kH bis 30 MHz), wodurch die Stromeindringtiefe in das zu härtende Bauelement und damit die Härtetiefe gewählt werden kann. In a particularly preferred embodiment of the device whose induction coil has at least one about parallel and orthogonal to the rib or tooth-like elements engageable part, by means of which the respective tooth base of a toothing or the ground between rib-like elements can be heated and hardened. The part of the induction coil is preferably formed from at least two legs arranged approximately parallel to one another, which are assigned to an annular shape of the induction coil and which can be traversed by electric current. The part of the induction coil is used in particular for heating and curing of the respective tooth base of the rib-like or tooth-like elements. The heating and hardening of the remaining surface of the rib-like or tooth-like elements can take place with the aid of a ring shape of the induction coil. It is advantageous to use a pulse generator for supplying the device with electric current. A pulse generator, also referred to as a converter, supplies the induction coil with a low-mid or high-frequency power converted from the mains frequency. The pulse generator allows operation of the device at various frequencies (low frequency 50 to 500 Hz, center frequency 500 Hz to 50 kHz and high frequency 50 kH to 30 MHz), whereby the current penetration into the device to be cured and thus the hardness depth can be selected.

Es lässt sich somit beispielsweise eine Verzahnung an einer Zahnstange so härten, dass gewünschte spezifische Härtegrade und Korngefüge an der Verzahnung und der Zahnstange erzielt werden können. Beispielsweise lässt sich eine Zahnstange insbesondere für ein Lenkgetriebe eines Fahrzeugs, bestehend aus einem Vergütungsstahl mittels Induktionshärten härten. Es ergibt sich eine Zahnstange mit guter Verschleißfestigkeit und geringstem Verzug durch das Härten. Die Härtetiefe verläuft hierbei zumindest im Bereich des Zahngrundes annähernd parallel zu einer Außenkontur der Verzahnung. Es resultiert hierdurch insbesondere eine gleichmäßige Härte und Härtetiefe der Oberfläche der Verzahnung und ein feines Korngefüge zumindest in den Zahnköpfen, was mit den bekannten Vorrichtungen zum Härten nicht erreicht werden kann. Thus, for example, toothing on a toothed rack can be hardened so that desired specific degrees of hardness and grain structure can be achieved at the toothing and the toothed rack. For example, a rack, in particular for a steering gear of a vehicle, consisting of a tempering steel can be hardened by means of induction hardening. The result is a rack with good wear resistance and lowest distortion by curing. The hardening depth in this case runs approximately parallel to an outer contour of the toothing, at least in the area of the tooth base. This results in particular a uniform hardness and hardness depth of the surface of the teeth and a fine grain structure at least in the tooth tips, which can not be achieved with the known devices for curing.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt: An embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing. In the drawing shows:

1 in der Art einer Funktionsskizze eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Härten mit einer Induktionsspule, 1 in the manner of a functional sketch, an inventive device for hardening with an induction coil,

2 eine schematische, nicht maßstäbliche Seitenansicht einer Zahnstange, deren zahnartigen Elemente, wie eine Verzahnung, mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gehärtet sind, 2 a schematic, not to scale side view of a rack whose tooth-like elements, such as a toothing, are hardened with a device according to the invention,

3 ein Detail III an der Verzahnung in 2 in der Art einer vergrößerten Darstellung der Verzahnung der Zahnstange mit einer schematischen Darstellung der Härtetiefe der Verzahnung. 3 a detail III at the gearing in 2 in the manner of an enlarged representation of the toothing of the rack with a schematic representation of the depth of the toothing.

In 1 ist eine als Ganzes mit 1 bezeichnete Vorrichtung zum Härten einer mit rippen- oder zahnartigen Elmenten 2 versehenen Oberfläche 3 an einem Bauelement 4 für ein Lenksystem gezeigt. Die Elemente 2 sind als Zähne 18, 18’ einer Verzahnung 5 einer Zahnstange 6 gezeigt. Die Oberfläche der Verzahnung 5 wird hierbei mit Hilfe einer Induktionsspule 7, die lediglich teilweise gezeigt ist, durch Induktionshärten gehärtet. Die Induktionsspule 7 ist dabei so geformt, dass ein elektrischer Strom induziert wird, der sowohl orthogonal als auch parallel zu den Zähnen 18, 18’ und deren jeweilige Zahnflanken 16, 17 gerichtet ist. Das Bauelement 4 und die Induktionsspule 7 werden hierbei relativ zueinander bewegt. In 1 is one as a whole with 1 designated device for hardening a rib or tooth-like Elmenten 2 provided surface 3 on a component 4 shown for a steering system. The Elements 2 are as teeth 18 . 18 ' a gearing 5 a rack 6 shown. The surface of the toothing 5 This is done with the help of an induction coil 7 only partially shown hardened by induction hardening. The induction coil 7 is shaped so that an electric current is induced, both orthogonal and parallel to the teeth 18 . 18 ' and their respective tooth flanks 16 . 17 is directed. The component 4 and the induction coil 7 are moved relative to each other.

Zu diesem Zweck weist die Induktionsspule 7 ein Teil 8 auf, das zumindest etwa orthogonal und auch parallel zu den rippen- oder zahnartigen Elementen 2 oder den Zähnen 18, 18’ der gesamten Verzahnung 5 bringbar ist, d.h. in dem gezeigten Ausführungsbeispiel quer und parallel zu der Zahnstangenlängsrichtung vorzugsweise zwischen die einzelnen Zähne bringbar ist. Wie 2 zeigt, besteht das Teil 8 aus zwei Schenkel 9, 10 und einem orthogonal zu der Verzahnung 5 ausrichtbaren Verbindungsstück 10’ der insgesamt eine Ringform 11 aufweisenden Induktionsspule 7. Die Schenkel 9, 10 sind mit etwa gleichbleibendem Abstand zueinander parallel und als Teil der einstückig gebildeten Induktionsspule 7 angeordnet. Die Schenkel 9, 10 und das Verbindungsstück 10’ sind im Betrieb der Induktionsspule 7 mit einer gerichteten Stromrichtung eines elektrischen Stromes durchflossen, (siehe Pfeile) sodaß ein magnetischer Fluß durch einen jeweils zum Zwecke des Erhitzens und anschließenden Abschreckens zwischen den Schenkeln 9, 10 befindlichen Zahns 18, 18’ der Verzahnung 5 über eine gleichmäßige Tiefe des jeweiligen Zahnes erzeugt wird und der jeweilige Zahn 18, 18’ erhitzt wird. For this purpose, the induction coil 7 a part 8th at least approximately orthogonal and also parallel to the rib or tooth-like elements 2 or the teeth 18 . 18 ' the whole gearing 5 can be brought, ie in the embodiment shown transversely and parallel to the Rack and pinion longitudinal direction is preferably brought between the individual teeth. As 2 shows, the part exists 8th from two thighs 9 . 10 and one orthogonal to the gearing 5 alignable connector 10 ' the overall a ring shape 11 having induction coil 7 , The thigh 9 . 10 are parallel with each other approximately at a constant distance and as part of the integrally formed induction coil 7 arranged. The thigh 9 . 10 and the connector 10 ' are in operation of the induction coil 7 with a directed current direction of an electric current flows through (see arrows) so that a magnetic flux through each for the purpose of heating and subsequent quenching between the legs 9 . 10 located tooth 18 . 18 ' the gearing 5 is generated over a uniform depth of the respective tooth and the respective tooth 18 . 18 ' is heated.

Die Härtung von Verbindungsbereichen 12 der rippen- oder zahnartigen Elemente 2, wie etwa einem Zahngrund 13 zwischen den Zähnen 18, 18’ erfolgt durch die Vorrichtung 1 und insbesondere durch das Teil 8 zwischen den jeweiligen Zähnen in dem Zahngrund 13 wie auch an den übrigen Teilen der Oberfläche 3 der Verzahnung 5 sodaß mit Hilfe der Ringform 11 der Induktionsspule 7 beide Seiten der jeweiligen Zähne 18, 18’ erhitzt und gehärtet werden. Die Zahnstange 6 wird von der Induktionsspule 7 hierbei bevorzugt umschlossen und während des Härtens durch die Induktionsspule 7 geführt. Dies erfolgt über die gesamte Länge der Verzahnung 5 der in 2 schematisch dargestellten Zahnstange 6 in vorzugsweise kontinuierlicher Weise. The hardening of connecting areas 12 the rib or tooth-like elements 2 , such as a tooth base 13 between the teeth 18 . 18 ' done by the device 1 and in particular by the part 8th between the respective teeth in the tooth base 13 as well as on the remaining parts of the surface 3 the gearing 5 so with the help of the ring shape 11 the induction coil 7 both sides of the respective teeth 18 . 18 ' heated and hardened. The rack 6 is from the induction coil 7 in this case preferably enclosed and during curing by the induction coil 7 guided. This is done over the entire length of the toothing 5 the in 2 schematically illustrated rack 6 in a preferably continuous manner.

Die Vorrichtung 1 und insbesondere die Induktionsspule 7 wird von einem Impulsgenerator 14 mit einem in Bezug auf Frequenz und Stromstärke einstellbaren elektrischen Strom versorgt. Es lassen sich mit der gezeigten Vorrichtung 1 mit geringem Zeitbedarf Verzahnungen 5 von Zahnstangen 6 aus einem Vergütungsstahl für Lenkgetriebe eines Fahrzeugs, wie etwa für elektrische oder hydraulische Hilfskraftlenkungen von Personenkraftwagen, mittels Induktionshärten härten. The device 1 and in particular the induction coil 7 is from a pulse generator 14 supplied with an adjustable in frequency and current electric current. It can be with the device shown 1 with little time gear teeth 5 of racks 6 hardening of a tempering steel for steering gear of a vehicle, such as for electric or hydraulic power steering systems of passenger cars, by means of induction hardening.

Wie 3 zeigt, weisen die Verzahnungen eine Mehrzahl an Zähnen 18, 18’ mit jeweils einem Zahnkopf 15 und zwei Zahnflanken 16, 17 auf, wobei sich zwischen zwei benachbarten Zähnen 18, 18’ jeweils der mit den bekannten Härtungsverfahren nur unter Inkaufnahme von Nachteilen für die Zahnfestigkeit härtbare Zahngrund 13 befindet. Mit der erfindungsgemäßen Induktionsspule 7 ist jedoch eine gleichbleibende Härtetiefe t etwa parallel zu einer Außenkontur 19 der Verzahnung 5 oder ein Durchhärten der Zähne 18, 18’ erreichbar. Die Verzahnung 5 weist daher auch nach dem Härten mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ein feines Korngefüge auf. As 3 shows, the teeth have a plurality of teeth 18 . 18 ' each with a tooth head 15 and two tooth flanks 16 . 17 on, being between two adjacent teeth 18 . 18 ' each with the known hardening process only at the expense of disadvantages for the tooth strength hardenable tooth base 13 located. With the induction coil according to the invention 7 However, a constant depth of hardness t is approximately parallel to an outer contour 19 the gearing 5 or hardening of the teeth 18 . 18 ' reachable. The gearing 5 Therefore, even after curing with the device according to the invention 1 a fine grain structure on.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Vorrichtung contraption
2 2: Element, rippen-zahnartig Element, rib-tooth-like
3 3: Oberfläche surface
4 4: Bauelement module
5 5: Verzahnung gearing
6 6: Zahnstange rack
7 7: Induktionsspule induction coil
8 8th: Teil part
9 9: Schenkel leg
10 10: Schenkel leg
10’ 10 ': Verbindungsstück joint
11 11: Ringform ring shape
12 12: Verbindungsbereich connecting area
13 13: Zahngrund tooth root
14 14: Impulsgenerator pulse generator
15 15: Zahnkopf addendum
16 16: Zahnflanke tooth flank
17 17: Zahnflanke tooth flank
18, 18’18, 18 ': Zahn tooth
19 19: Außenkontur outer contour
t t: Härtetiefe case depth

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008041952 A1 [0006]
DE 2401170 A [0007]

Claims

Device for hardening a ribbed or toothed element ( 2 ) surface ( 3 ) on a component ( 4 ) for a steering system, in particular for hardening of gears ( 5 ) of racks ( 6 ), with an induction coil ( 7 ), in whose area of action the surface to be hardened ( 3 ), characterized in that the induction coil ( 7 ) is shaped so that through the induction coil ( 7 ) an electrical current is induced, which is at least partially orthogonal to the rib or tooth-like elements ( 2 ).

Apparatus according to claim 1, characterized in that the induction coil ( 7 ) at least one approximately parallel and orthogonal to an extension direction of the rib or tooth-like elements ( 2 ) can be brought ( 8th ) having.

Device according to claim 2, characterized in that the part ( 8th ) of at least two legs arranged approximately parallel to each other ( 9 . 10 ) are formed, which are preferably aligned parallel to the rib or tooth-like elements during curing and the part of a ring shape ( 11 ) of the induction coil ( 7 ) are.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the part ( 8th ) of the induction coil ( 7 ) for curing connecting areas ( 12 ) of the rib or tooth-like elements ( 2 ), such as a tooth base ( 13 ) between the tooth-like elements ( 2 ) and that the induction coil ( 7 ) at least for hardening the remaining parts of the surface ( 3 ) of the rib or tooth-like elements ( 2 ) the ring shape ( 11 ) having.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 ) from a pulse generator ( 14 ) is supplied with electric power.

Rack, in particular for a steering gear of a vehicle, consisting of a tempering steel, with a hardened by induction hardening toothing ( 5 ), the individual, one tooth head ( 15 ) and two tooth flanks ( 16 . 17 ) having teeth ( 18 . 18 ' ) and a respective, between two adjacent teeth ( 18 . 18 ' ) tooth base ( 13 ), characterized in that the toothing ( 5 ) by means of a device ( 1 ) is hardened according to one of the preceding claims.

Rack according to claim 6, characterized in that the hardening depth (t) at least in the region of the tooth base ( 13 ) approximately parallel to an outer contour ( 19 ) of the gearing ( 5 ) runs.

Rack according to one of the preceding claims, characterized in that the toothing ( 5 ) a fine grain structure at least in their tooth heads ( 15 ) having.