Vorrichtung zum Härten von Zahnstangen Der Gegenstand der Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Härten von Zahnstangen, bei der die zu härtenden Zahnstangen
durch einen Induktor elektrisch erhitzt werden. Eine solche Härtung von Zahnstangen,
wie sie bei den Lenkungen von Kraftfahrzeugen vielfach verwendet werden, ist notwendig
da solche Zahnstangen mechanisch sehr beansprucht sind und deshalb eine gehärtete
Oberfläche benötigen. Bei den bisher bekannten Verfahren werden die Zahnstangen
mittels eines umfassenden ein- oder mehrwindigen Induktors induktiv erhitzt. Bei
dieser Härtung tritt jedoch nicht das gewünschte Härtebild auf, wie es bei einer
im Ofen aufgekohlten und anschließend gehärteten Zahnstange erreichbar ist. Jedoch
haben im Ofen aufgekohlte und anschließend gehärtete Zahnstangen einen sehr großen
Verzug, so daß sie nach dem Härten gerichtet und geschliffen und wieder gerichtet
werden müssen.Device for hardening racks The object of the invention
relates to a device for hardening toothed racks, in which the toothed racks to be hardened
be electrically heated by an inductor. Such hardening of racks,
as they are often used in the steering of motor vehicles, is necessary
because such racks are mechanically very stressed and therefore hardened
Need surface. In the previously known method, the racks
inductively heated by means of a comprehensive single or multi-turn inductor. at
However, this hardening does not produce the desired hardness pattern, as is the case with a
In the furnace carburized and then hardened rack can be reached. However
racks that have been carburized in the furnace and then hardened have a very large one
Warpage so that after hardening they are straightened and sanded and straightened again
Need to become.
Zur Vermeidung dieser Nachteile hat man schon eine Einzelzahnhärtung
von Zahnstangen versucht, wobei jedoch bei kleinem Modul infolge der Durchwärmung
des ganzen Zahns nicht das gewünschte Härtebild erzielbar ist. Außerdem ist das
Verfahren ;;chr umständlich.To avoid these disadvantages, one already has a single tooth hardening
tried by racks, but with a small module due to the heating
the desired hardness cannot be achieved for the entire tooth. Besides, this is
Procedure ;; chr cumbersome.
Man hat auch bereits bei induktiven Härtevoirichtun-en für Zahnräder
versucht, das Problem zu lösen, die Zähne und nicht nur den Zahncrrund zu erw#rmen.
Zu diesem Zweck hat man Füllstück-e vor-2eschen, die zwischen die Zähne ein-eschoben
vieräen und in elektrischem Kontakt mit diesen stehen. Die in leitende Berührun-
mit den Zahnflanken der Zahnkopfteile gebrachten Füllstücke bilden mit diesen zusammen
einen ununterbrochenen, im Umfangssinne verlaufenden Weg, in dem nun der größte
Teil der Induktionsströme fließt. Es wird in den Füllstücken durch den darin induzierten
Strom Wärme erzeugt, und ein Teil dieser Wärme wird auf die benachbarten Ziline,
im besonderen längs der Kontaktfläche übertra-en. Auch Vorrichtun-en dieser Art
bedingen ein umständliches Arbeitsverfahreii. Die Füllstücke müssen vor jedem Härtevorgang
eingelegt und danach wieder entfernt werden. Wesentlicher ist jedoch der Nachteil,
daß ein großer Teil der Hochfrequenzener,gie für die Erwärmung der Füllstücke verbraucht
wird, -also für ein Material, das selbst nicht gehärtet wird, sondern nur eine Hilfslunktion
hat.One already has inductive hardening devices for gears
tries to solve the problem, to warm the teeth and not just the tooth crust.
For this purpose, filler pieces have to be cut in front of them, which are inserted between the teeth
four and are in electrical contact with them. The in leading contact
Filler pieces brought with the tooth flanks of the tooth tip parts form together with them
an uninterrupted, circumferential path, in which now the greatest
Part of the induction currents flows. It is induced in the filler pieces by the therein
Electricity generates heat, and part of this heat is transferred to the neighboring ziline,
in particular along the contact surface. Also devices of this kind
require a cumbersome work process. The filler pieces must be used before each hardening process
inserted and then removed again. However, the disadvantage is more significant
that a large part of the high frequencies, gie consumed for heating the filler pieces
becomes, -so for a material that is not hardened itself, but only an auxiliary function
Has.
Die Vorteile einer schnellen Erhitzung mit entsprechendem Härtebild
bei geringem Verzug lassen C e C
sich auf einfache Weise mit konduktiv-iiiduktiver
Erhitzung erfindungsgernäß dadurch erreichen, daß der Induktor aus einer zweigeteilten,
das Zahnprofil enthaltenden und an den beiden äußeren Enden mit Kontaktflächen versehenen
Metallschiene besteht, die an der Teilungsstelle ihre Hochfrequenzeinspeisung hat
und vom Hochfrequenzstrom direkt durchflossen wird und die an die Zahnstangen angenähert
in Berührung mit dieser gebracht und durch die beiden Kontaktflächen anpreßbar ist.
Infolge der gleichmäßigen Abstände der Metallschienen mit ihrem Zahnprofil von den
zu erhärtenden Zahnstangenoberflächeii wird eine über die ganze Oberfläche nahezu
Cr eichmäßige Häitung erreicht.The advantages of a rapid heating with appropriate hardening at low warpage blank C e C with conductively-iiiduktiver heating erfindungsgernäß in a simple manner be achieved in that the inductor of a two-part, containing the tooth profile and the outer at the two ends is with contact surfaces metal rail provided, which has its high-frequency feed at the dividing point and is directly traversed by the high-frequency current and which is brought approximately into contact with the racks and can be pressed on by the two contact surfaces. As a result of the even spacing of the metal rails with their tooth profile from the toothed rack surfaces to be hardened, a hardening that is almost uniform over the entire surface is achieved.
ei C
Um ein gleichmäßiges Abschrecken der auf diese Weise konduktiv-induktiv
erhitzten Zahnstange zu erreichen, sind die Metallschienen hohl und vorteilhaft
über einen Druckausgleichskörper an eine entsprechende Abschreckflüssigkeitsleitung
angeschlossen. Die Zahnprofile der beiden Schienen enthalten in entsprechenden Abständen
mit diesen von der Abschreckflüssigkeit gefüllten Hohlräumen in Verbindung stehende
Bohrungen, die die Abschreckflüssiakeit den einzelnen Stellen der Zahnstangen zuzuleiten
crestatten. Durch den Druckausgleichskörper wird erreicht, daß die Abschreckflüssigkeit
unter gleichbleibendem Druck in beide Induktorhälften und von dort während des Härtevorganges
auf die Zahnstange gelangt.ei C In order to achieve a uniform quenching of the rack, which is conductively-inductively heated in this way, the metal rails are hollow and advantageously connected to a corresponding quenching liquid line via a pressure compensation body. The tooth profiles of the two rails contain bores which are in communication with these cavities filled by the quenching liquid and which supply the quenching liquid to the individual points of the racks. The pressure compensation body ensures that the quenching liquid reaches both halves of the inductor under constant pressure and from there to the rack during the hardening process.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand eines Ausführungsbeispieles,
das in der Zeichnung in C ZD vereinfachter Weise dargestellt ist, nachfolgend
näher erläutert.Further details of the invention are explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment which is shown in a simplified manner in the drawing in C ZD.
Zwei aetrennte Metallschienen 1 und 2 bilden den Induktor und
sind in Fluchtlinie hintereinanderliegend angeordnet und an ihren äußeren Enden
mit Kontaktflächen 3 und 4 versehen, die mit der zu härtenden Zahnstan-e
21 in Berührung kommen. Die den Zähnen der Zahnstange gegenüberhegendei, Teile der
beiden Metallschienen 1 und 2, die insbesondere aus Kupfer bestehen, weisen
ein entsprechendes Zahnprofil 5 und 6 auf. Das Zahnprofil
greift
in die Zähne der Zahnstange ein, ohne diese zu berühren. Die Metallschiene
1 ist über einen Isolator 17 und die Metallschiene 2 über einen Isolator
18
starr mit einem Träger 16 verbunden. Die Hochfrequenzspeisung
7, 8 erfolgt an der Teilungsstelle des Induktors. Am Träger 16 ist
ein Druckausgleichskörper 13 mit einer Zuführung 14 für eine Abschreckflüssigkeit
verbunden, die über Flüssigkeitsleitungen 11 und 12 den Anschlüssen
9 und 10 der beiden Metallschienen zugeführt werden kann. Die Metallschienen
1 und 2 sind hierzu hohl und mit den einzelnen Stellen des Zahnprofils
5 und 6 durch Kanäle verbunden, aus denen die Abschreckflüssigkeit
auf die Zähne der zu härtenden Zahnstange gespritzt werden kann. Infolge des Druckausgleichskörpers
13 erfolgt das Abspritzen unter gleichbleibendem Druck. Die einander zugekehrten
Enden der beiden Metallschienen sind über gekühlte Rechteckrohre mit dem nicht dargestellten
HF-Erzeuger verbunden.Two separate metal rails 1 and 2 form the inductor and are arranged one behind the other in alignment and are provided at their outer ends with contact surfaces 3 and 4 which come into contact with the toothed rack 21 to be hardened. The parts of the two metal rails 1 and 2, which are in particular made of copper, have a corresponding tooth profile 5 and 6 opposite the teeth of the rack. The tooth profile engages in the teeth of the rack without touching them. The metal rail 1 is rigidly connected to a carrier 16 via an insulator 17 and the metal rail 2 via an insulator 18 . The high-frequency feed 7, 8 takes place at the dividing point of the inductor. On the support 16 , a pressure compensation body 13 is connected to a feed 14 for a quenching liquid, which can be fed to the connections 9 and 10 of the two metal rails via liquid lines 11 and 12. The metal rails 1 and 2 are for this purpose hollow and connected to the individual points of the tooth profile 5 and 6 by channels from which the quenching liquid can be sprayed onto the teeth of the rack to be hardened. As a result of the pressure compensation body 13 , the spraying takes place under constant pressure. The mutually facing ends of the two metal rails are connected to the HF generator (not shown) via cooled rectangular tubes.
Aus dem Schnitt nach der Linie A-A in F i g. 2 ist ersichtlich,
daß die Metallschiene 1 einen in ihrer Längserstreckung verlaufenden Hohlraum
23 enthält, der mit den Zahnprofilen durch senkrecht dazu angeordnete Bohrungen
19 in Verbindung steht. Außerdem ist jede Schiene zur Kühlung der Metallschienen
noch mit einem Kühlrohr 20 in ihrem Inneren ausgestattet und mit einem nicht dargestellten
Kühlkreislauf verbunden.From the section along the line AA in FIG. 2 it can be seen that the metal rail 1 contains a cavity 23 running in its longitudinal extension, which is connected to the tooth profiles through bores 19 arranged perpendicular thereto. In addition, each rail for cooling the metal rails is also equipped with a cooling tube 20 in its interior and connected to a cooling circuit (not shown).
Der Träger 16 kann mitsamt den an ihm befestigten Metallschienen
gegen die mittig bei 22 gelagerte Zahnstange 21 an den Kontaktflächen
3 und 4 vor und während des Härteprozesses gepreßt werden, um einen negativen
Verzug vor der Härtung auszulösen und nach dem Härten ein Verziehen der Zahnstange
zu unterbinden.The carrier 16 together with the metal rails attached to it can be pressed against the rack 21 mounted in the middle at 22 on the contact surfaces 3 and 4 before and during the hardening process in order to trigger a negative delay before the hardening and to prevent the rack from distorting after hardening .