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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Innengewindes einer Zahnstange für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Zahnstange für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft überdies eine Umformvorrichtung zum Herstellen eines Innengewindes einer Zahnstange für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs.
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Stand der Technik
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Zahnstangen für Lenksysteme von Kraftfahrzeugen weisen herkömmlicherweise an ihren axialen Endabschnitten Innengewinde auf, welche dazu ausgebildet sind, jeweilige Außengewinde einer Spurstange aufzunehmen, d.h., das Gewinde der Spurstange mit dem Gewinde der Zahnstange zu verschrauben.
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Die
DE 10 2010 029 153 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer hohlen Zahnstange für eine Zahnstangenlenkung für Kraftfahrzeuge, wobei in den Hohlraum eines Rohlings für die Zahnstange ein Stab eingeführt wird, dessen Werkstoff eine geringere Dichte oder einen geringeren Schmelzpunkt als der Werkstoff des Rohlings aufweist. Die Zahnstange wird durch Taumelschmieden aus dem Rohling umgeformt.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Innengewindes einer Zahnstange für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs anzugeben, welches die Herstellung eines dimensionsgenauen Innengewindes der Zahnstange bei geringen Herstellungskosten ermöglicht.
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Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Herstellen eines Innengewindes einer Zahnstange für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird des Weiteren mit einer Zahnstange für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Die Aufgabe wird überdies mit einer Umformvorrichtung zum Herstellen eines Innengewindes einer Zahnstange für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen eines Innengewindes einer Zahnstange für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs.
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Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Zahnstangenrohlings, welcher durch ein hohlzylindrisches Rohr ausgebildet ist. Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Erzeugen eines Innengewindes an axialen Endabschnitten des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs. Das Verfahren umfasst überdies ein Aufbringen des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs auf einen, ein Außengewinde aufweisenden Dorn. Das Verfahren umfasst darüber hinaus ein Umformen des auf den Dorn aufgebrachten hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs mittels einer Umformvorrichtung zum Erzeugen des Innengewindes an den axialen Endabschnitten des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs.
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Die vorliegende Erfindung schafft überdies eine Zahnstange für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, welche durch ein hohlzylindrisches Rohr ausgebildet ist, wobei das hohlzylindrisch ausgebildete Rohr an axialen Endabschnitten ein Innengewinde aufweist, wobei das Innengewinde durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugt ist.
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Die vorliegende Erfindung schafft darüber hinaus eine Umformvorrichtung zum Herstellen eines Innengewindes einer Zahnstange für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, welche dazu ausgebildet ist, einen durch ein hohlzylindrisches Rohr ausgebildeten Zahnstangenrohling aufzunehmen und an axialen Endabschnitten des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs ein Innengewinde zu erzeugen, wobei die Umformvorrichtung einen mit einem Außengewinde ausgebildeten Dorn aufweist, auf welchen das hohlzylindrisch ausgebildete Rohr aufbringbar ist, und wobei die Umformvorrichtung dazu ausgebildet ist, das auf den Dorn aufgebrachte hohlzylindrisch ausgebildete Rohr zum Erzeugen eines Innengewindes an den axialen Endabschnitten des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs umzuformen.
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Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen des Innengewindes der Zahnstange für das Lenksystem des Kraftfahrzeugs vorzusehen, bei welchem das Innengewinde dimensionsgenau anfertigbar sowie kostengünstig herstellbar ist. Weiterhin ist es eine Idee der vorliegenden Erfindung, die Umformvorrichtung derart strukturell auszugestalten, dass mit dieser vorstehend genanntes Verfahren durchführbar ist.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass bei dem Umformen des auf den Dorn aufgebrachten hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs eine Mehrzahl von Hämmern der Umformvorrichtung eine in Radialrichtung des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs gerichtete Oszillationsbewegung zum Bearbeiten einer Außenoberfläche des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs durchführen. Somit kann das Innengewinde in das hohlzylindrisch ausgebildete Rohr der Zahnstange gemäß entsprechender Anforderungen effizient und positionsgenau eingebracht werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Mehrzahl von Hämmern der Umformvorrichtung die Außenoberfläche des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs derart bearbeiten, dass eine, der Außenoberfläche des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs angepasste Schlagfläche der Mehrzahl von Hämmern auf die Außenoberfläche des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs zum Reduzieren eines Außendurchmessers des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs einwirkt. Somit kann der Außendurchmesser des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs entlang dessen Umfang gleichmäßig reduziert werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Innenoberfläche (12d) des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs (12) durch die Umformvorrichtung (16) zum Erzeugen des Innengewindes (10) des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs (12) auf das Außengewinde (14a) des Dorns (14) gepresst wird. Somit kann die Form des Dorns exakt an der Innenoberfläche des hohlzylindrischen Rohrs abgebildet werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Außengewinde des Dorns mittels der Umformvorrichtung das Innengewinde des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs durch eine von dem zu erzeugenden Innengewinde des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs abweichende Form des Außengewindes erzeugt. Die abweichende Form des Außengewindes des Dorns ist aufgrund der in Radialrichtung der Zahnstange gerichteten auf-und-abBewegung der jeweiligen Hämmer der Umformvorrichtung nötig, um das Innengewinde der Zahnstange in der gewünschten Form zu erzeugen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Materialfluss des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs während des Bearbeitens mittels der Umformvorrichtung an den axialen Endabschnitten des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs durch eine an der Schlagfläche der Mehrzahl von Hämmern der Umformvorrichtung ausgebildete Kontur begrenzt wird. Somit kann in vorteilhafter Weise der Materialfluss des hohlzylindrischen Rohrs derart gesteuert werden, dass das Innengewinde des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs positionsgenau anfertigbar ist sowie keinerlei unerwünschte Ausformungen der Zahnstange in einem Bearbeitungsbereich entstehen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das hohlzylindrisch ausgebildete Rohr mit einem Passsitz oder einem Presssitz auf den, das Außengewinde aufweisenden Dorn aufgebracht wird. Somit kann das hohlzylindrisch ausgebildete Rohr der Zahnstange bei dem Bearbeiten durch die Umformvorrichtung in Axialrichtung der Zahnstange nicht verrutschen. Des Weiteren sitzt das hohlzylindrisch ausgebildete Rohr der Zahnstange auch in Radialrichtung fest auf dem Dorn, wodurch es nicht zu einem unerwünschten Radialspiel zwischen Dorn und dem hohlzylindrisch ausgebildeten Rohr der Zahnstange kommt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Dorn nach einem Ausformen des Innengewindes des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs aus dem hohlzylindrisch ausgebildeten Rohr herausgedreht wird. Somit ist der Dorn nach Fertigstellung des Innengewindes des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs der Zahnstange in einfacher Art und Weise aus der Zahnstange entfernbar.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass bei dem Umformen des auf den Dorn aufgebrachten hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs mittels der Umformvorrichtung zum Erzeugen des Innengewindes an den axialen Endabschnitten des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs der Dorn eine axiale Oszillationsbewegung durchführt. Damit kann in vorteilhafter Weise bewirkt werden, dass ein Freiheitsgrad des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs geschaffen wird. Dies ermöglicht im Falle eines Verkantens des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs mit dem Dorn, dass der Dorn in einfacher Art und Weise aus dem hohlzylindrisch ausgebildeten Rohr der Zahnstange herausgedreht werden kann.
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Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
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Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
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Figurenliste
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
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Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittansicht eines Teilabschnitts einer in eine Umformvorrichtung eingefügten Zahnstange gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung der in die Umformvorrichtung eingefügten Zahnstange gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Innengewindes der Zahnstange für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 zeigt eine Längsschnittansicht eines Teilabschnitts einer in eine Umformvorrichtung eingefügten Zahnstange gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die Umformvorrichtung 16 zum Herstellen des Innengewindes 10 der Zahnstange für das Lenksystem des Kraftfahrzeugs weist eine Mehrzahl von Hämmern 16a auf, durch welche die Zahnstange bearbeitbar ist. Die Umformvorrichtung 16 ist dazu ausgebildet, einen durch ein hohlzylindrisches Rohr 12 ausgebildeten Zahnstangenrohling aufzunehmen und an axialen Endabschnitten 12a des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs 12 ein Innengewinde 10 zu erzeugen. In der Darstellung der 1 ist beispielhaft ein erster axialer Endabschnitt des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs dargestellt. Ein zweiter axialer Endabschnitt des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs ist mit dem ersten axialen Endabschnitt des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs identisch. Die Umformvorrichtung 16 weist des Weiteren einen mit einem Außengewinde 14a ausgebildeten Dorn 14 auf. Das hohlzylindrisch ausgebildete Rohr 12 ist auf den Dorn 14 aufgebracht. Die Umformvorrichtung 16 ist ferner dazu ausgebildet, das auf den Dorn 14 aufgebrachte hohlzylindrisch ausgebildete Rohr 12 zum Erzeugen des Innengewindes 10 an den axialen Endabschnitten 12a des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs 12 umzuformen.
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Eine Innenoberfläche 12d des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs 12 wird durch die Umformvorrichtung 16 zum Erzeugen des Innengewindes 10 des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs 12 auf das Außengewinde 14a des Dorns 14 gepresst.
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Das Außengewinde 14a des Dorns 14 erzeugt mittels der Umformvorrichtung 16 das Innengewinde 10 des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs 12 durch eine von dem zu erzeugenden Innengewinde 10 des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs abweichende Form des Außengewindes 14a.
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Ein Materialfluss des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs 12 während des Bearbeitens mittels der Umformvorrichtung 16 an den axialen Endabschnitten 12a des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs 12 wird durch ein an der Schlagfläche 17a der Mehrzahl von Hämmern 16a der Umformvorrichtung 16 ausgebildete Kontur 18 begrenzt. Das hohlzylindrisch ausgebildete Rohr 12 ist auf das Außengewinde 14a des Dorns 14 vorzugsweise durch einen Passsitz aufgebracht. Alternativ kann dieses beispielsweise durch einen Presssitz auf den Dorn 14 aufgebracht sein.
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Bei dem Umformen des auf den Dorn 14 aufgebrachten hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs 12 mittels der Umformvorrichtung 16 zum Erzeugen des Innengewindes 10 an den axialen Endabschnitten des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs 12 führt der Dorn 14 eine axiale Oszillationsbewegung durch. Damit kann in vorteilhafter Weise bewirkt werden, dass ein Freiheitsgrad des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs geschaffen wird.
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Der Dorn 14 wird nach einem Ausformen des Innengewindes 10 des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs 12 vorzugsweise aus dem hohlzylindrisch ausgebildeten Rohr 12 herausgedreht. Auch im Falle eines Verkantens des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs mit dem Dorn kann der Dorn durch das Vorsehen des Freiheitsgrads des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs in einfacher Art und Weise aus dem hohlzylindrisch ausgebildeten Rohr der Zahnstange herausgedreht werden kann.
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2 zeigt eine schematische Darstellung der in die Umformvorrichtung eingefügten Zahnstange gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Bei dem Umformen des auf den Dorn 14 aufgebrachten hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs 12 führen die Mehrzahl von Hämmern 16a, 16b, 16c, 16d der Umformvorrichtung 16 eine in Radialrichtung RR des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs gerichtete Oszillationsbewegung zum Bearbeiten einer Außenoberfläche 12b des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs 12 durch.
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Das hohlzylindrisch ausgebildete Rohr 12 weist vor Bearbeitung durch die Umformvorrichtung 16 einen Außendurchmesser 12e auf. Die Mehrzahl von Hämmern 16a, 16b, 16c, 16d der Umformvorrichtung 16 bearbeiten die Außenoberfläche 12b des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs 12 derart, dass eine, der Außenoberfläche 12b des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs 12 angepasste Schlagfläche 17a, 17b, 17c, 17d der Mehrzahl von Hämmern 16a, 16b, 16c, 16d auf die Außenoberfläche 12b des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs 12 zum Reduzieren eines Außendurchmessers 12c1, 12c2 des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs 12 einwirkt.
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In der Darstellung der 2 ist der Außendurchmesser 12c1 des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs 12 vor der Bearbeitung durch die Umformvorrichtung 16 sowie der Außendurchmesser 12c2 des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs 12 nach der Bearbeitung durch die Umformvorrichtung 16 dargestellt.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Innengewindes der Zahnstange für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen S1 eines Zahnstangenrohlings, welcher durch ein hohlzylindrisches Rohr ausgebildet ist. Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Erzeugen S2 eines Innengewindes an axialen Endabschnitten des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs.
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Das Verfahren umfasst überdies ein Aufbringen S3 des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs auf einen, ein Außengewinde aufweisenden Dorn. Das Verfahren umfasst darüber hinaus ein Umformen S4 des auf den Dorn aufgebrachten hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs mittels einer Umformvorrichtung zum Erzeugen des Innengewindes an den axialen Endabschnitten des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
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Beispielsweise kann eine Form, Abmessung oder Beschaffenheit der Zahnstange, der Komponenten der Umformvorrichtung oder dergleichen abgeändert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Innengewinde
- 12
- hohlzylindrisch ausgebildetes Rohr
- 12a
- axiale Endabschnitte des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs
- 12b
- Außenoberfläche des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs
- 12c1, 12c2
- Außendurchmesser des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs vor/nach Bearbeitung
- 12d
- Innenoberfläche des hohlzylindrisch ausgebildeten Rohrs
- 12e
- Außenoberfläche des hohlzylindrischen Rohrs vor Bearbeitung
- 14
- Dorn
- 14a
- Außengewinde des Dorns
- 16
- Umformvorrichtung
- 16a, 16b, 16c, 16d
- Hämmer
- 17a, 17b, 17c, 17d
- Schlagfläche der Hämmer
- 18
- KonturRR Radialrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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