DE19508798A1 - Verfahren zur Herstellung von Zahnkolbenstangen für Fahrzeug-Hydrolenkungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zahnkolbenstangen für Fahrzeug-Hydrolenkungen.

Bei Hilfskraftlenkanlagen in Fahrzeugen wird die Lenk­ kraft von der Muskelkraft des Fahrers und von einer Energiequelle aufgebracht. Die Energiequelle besteht in der Regel aus einer vom Verbrennungsmotor angetriebenen Pumpe, einem Ölbehälter und entsprechenden Schlauch- und Rohrleitungen. Ein doppelt wirkender Lenkzylinder enthält eine einstückige Zahnkolbenstange mit einem Kolbenabschnitt und einem außerhalb des Zylinders ange­ ordneten, mit dem Lenkgetriebe gekuppelten Zahnab­ schnitt. An seinen stirnseitigen Enden ist der Lenkzy­ linder durch je eine faltenbalgartige, mit dem an die Zahnkolbenstange anschließenden Lenkgestänge verbundene Gummidichtung nach außen hin abgedichtet. Die Innenräu­ me der Gummidichtungen sind durch ein Luftausgleichs­ rohr miteinander verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Zahnkolbenstangen zu entwickeln, die eine leichte Bauweise gewährleisten und einen in­ ternen Luftausgleich zwischen den faltenbalgartigen Enddichtungen des Lenkzylinders ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Anspruch 1 an­ gegebenen Verfahrensschritte vorgeschlagen. Vorteilhaf­ te Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die erfindungsgemäße Lösung geht von dem Gedanken aus, daß bei Verwendung einer hohlen Zahnkolbenstange sowohl eine Gewichtsersparnis als auch ein interner Luftaus­ gleich zwischen den Enddichtungen des Lenkzylinders er­ zielt werden kann. Da im Zahnstangenabschnitt aufgrund der tief eingeschnittenen Zähne nur wenig Innenraum für einen Luftausgleichskanal zur Verfügung steht, ist ein variabler Innendurchmesser erforderlich. Da ein spanab­ hebendes Verfahren wegen der relativ langen und dünnen Kanäle relativ aufwendig ist, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß zur Erzeugung eines axial durch die Zahnkolbenstange hindurchgehenden gestuften Kanals ein Rohrrohling vorzugsweise mit jeweils konstantem Innen- und Außendurchmesser über einen Innendorn mit minde­ stens zwei Arbeitszonen mit unterschiedlichem Wirk­ durchmesser unter Bildung einer Hohlstange mit einen großen und einen kleinen Innendurchmesser aufweisenden Rohrabschnitten radial von außen her durch Rundkneten oder Rundschmieden mittels radial oszillierender Um­ formwerkzeuge umgeformt wird, wobei der Innendorn mit seinen im Verhältnis zu den erzeugten Rohrabschnitten kurzen Arbeitszonen unter den Umformwerkzeugen verscho­ ben wird.

Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß in der Hohlstange große innere Durchmesserunterschiede von beispielsweise 15 mm und 5 mm bei konstantem Außen­ durchmesser in einem Durchgang in jeweils beliebiger Länge erzeugt werden können.

Für den Umformvorgang wird zweckmäßig eine im Vorschub- oder Einstichverfahren arbeitende Rundknetmaschine ver­ wendet. Der kurze Innendorn kann unter den Umformwerk­ zeugen beliebig von einer "dicken" zu einer "dünnen" Arbeitszone und umgekehrt verschoben werden. Auch ein mehrfaches Hin- und Herschieben während eines Werk­ stückdurchlaufs ist möglich.

Vorteilhafterweise wird die Verzahnung der Zahnkolben­ stange in einem weiteren Arbeitsschritt nach dem Um­ formvorgang in den Rohrabschnitt der Hohlstange mit kleinerem Innendurchmesser eingeformt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeich­ nung in schematischer Weise dargestellten Ausführungs­ beispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a ein Schema einer Zahnstangen-Hydrolenkung mit hohler Zahnkolbenstange;

Fig. 1b einen Längsschnitt durch die hohle Zahnkolben­ stange nach Fig. 1a;

Fig. 2a bis c ein Schema einer Umformstation in drei verschiedenen Arbeitsschritten;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Hohlstange mit gestuf­ tem Axialkanal.

Die in Fig. 1 dargestellte Zahnstangen-Hydrolenkung ist als Servolenkung für schnellfahrende Fahrzeuge be­ stimmt. Sie besteht im wesentlichen aus einem Lenkzy­ linder 10, einer durch den Lenkzylinder 10 hindurch­ greifenden Zahnkolbenstange 12, einem an die Zahnkol­ benstange nach außen hin angeschlossenen Lenkgestänge 14, einem mit der Verzahnung 16 der Zahnkolbenstange 12 kämmenden Antriebsritzel 18 sowie einem ein Steuerven­ til 20 umfassenden Hydraulikkreislauf 22. Die Zahnkol­ benstange 12 trägt an ihrem den Lenkzylinder 10 durch­ greifenden Abschnitt 24 einen Kolben 26. Der Lenkzylin­ der 10 ist an seinen Enden 28, 30 durch je eine falten­ balgartige Dichtung 32 abgedichtet. Die Dichtung ist an ihren den Zylinderenden 28, 30 gegenüberliegenden Sei­ ten mit der Zahnkolbenstange 12 bzw. mit dem anschlie­ ßenden Lenkgestänge 14 verbunden, so daß sie bei Lenk­ bewegungen unter Veränderung des in den Hohlräumen 34 eingeschlossenen Luftvolumens gestreckt bzw. gekürzt werden. Der Luftausgleich zwischen den Hohlräumen 34 erfolgt durch einen durch die Zahnkolbenstange 12 axial hindurchgeführten Luftausgleichskanal 36.

Das Steuerventil 20 steuert einen der Drehbewegung des Lenkrads 37 entsprechenden Öldruck in den Lenkzylinder 10. Der doppeltwirkende Lenkzylinder wandelt dabei den eingesteuerten Öldruck in eine auf die Zahnkolbenstange 12 wirkende Hilfskraft um, die die vom Fahrer über das Lenkrad 37 ausgeübte Lenkkraft verstärkt.

Wie aus Fig. 1b zu ersehen ist, hat der Luftausgleichs­ kanal 36 im Kolbenabschnitt 24 einen größeren Durchmes­ ser als im Verzahnungsbereich 16.

Zur Herstellung der hohlen Zahnkolbenstange 12 wird ein Rohrrohling 38 mit konstantem Innen- und Außendurchmes­ ser der in Fig. 2a bis c gezeigten Umformstation 40 ei­ ner Rundknetmaschine über einen Innendorn 42 zugeführt. Der Innendorn 42 weist zwei Arbeitszonen 44, 46 mit un­ terschiedlichen Wirkdurchmessern auf, die je nach dem im Rohling 38 zu erzeugenden Innendurchmesser in den Wirkbereich der Umformwerkzeuge 48 verschoben werden. Der Rohrrohling 38 wird im Durchlauf in Richtung des Pfeils 50 umgeformt. Dementsprechend können die Ar­ beitszonen 44, 46 des Innendorns 42 sehr kurz im Ver­ hältnis zu den jeweils erzeugten Kanalabschnitten sein. Der Innendorn ist dabei zweckmäßig auf der Vorschubsei­ te der Werkstückzuführung angeordnet und kann unabhän­ gig von der Vorschubbewegung 50 des Rohrrohlings 38 mit seinen Arbeitszonen 44, 46 in Richtung der Pfeile 42 hin- und herverschoben werden.

Die auf diese Weise hergestellte Hohlstange 12′ weist einen Axialkanal 36 mit gestuftem Innendurchmesser und konstantem Außendurchmesser auf. Grundsätzlich ist es möglich, durch entsprechende Ansteuerung der Umform­ werkzeuge 48 auch den Außendurchmesser stufenweise zu variieren.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfin­ dung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Zahnkolbenstangen 12 für Fahrzeug-Hydrolenkungen. Zur Erzeugung eines axial durch die Zahnkolbenstange hin­ durchgehenden gestuften Luftausgleichkanals 36 wird ein Rohrrohling 38 mit jeweils konstantem Innen- und Außen­ durchmesser über einen Innendorn 42 mit mindestens zwei Arbeitszonen 44, 46 mit unterschiedlichen Wirkdurchmes­ sern unter Bildung einer Hohlstange 12′ mit einen gro­ ßen und einen kleinen Innendurchmesser aufweisenden Rohrabschnitten radial von außen her durch Rundkneten oder Rundschmieden umgeformt, wobei der Innendorn 42 mit seinen im Verhältnis zu den erzeugten Rohrabschnit­ ten kurzen Arbeitszonen 44, 46 unter dem Umformwerkzeu­ gen 48 verschoben wird.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Zahnkolbenstangen für Fahrzeug-Hydrolenkungen, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Erzeugung eines axial durch die Zahnkolbenstange (12, 12′) hindurchgehenden gestuf­ ten Kanals (36) ein Rohrrohling (38) über einen Innendorn (42) mit mindestens zwei Arbeitszonen (44, 46) mit unterschiedlichen Wirkdurchmessern un­ ter Bildung einer Hohlstange (12′) mit einen gro­ ßen und einen kleinen Innendurchmesser aufweisen­ den Rohrabschnitten radial von außen her durch Rundkneten oder Rundschmieden mittels radial os­ zillierender Umformwerkzeuge (48) umgeformt wird, wobei der Innendorn (42) mit seinen im Verhältnis zu den erzeugten Rohrabschnitten kurzen Arbeitszo­ nen (44, 46) unter den Umformwerkzeugen (48) ver­ schoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendorn (42) unter dem Umformwerkzeugen von einer "dicken" zu einer "dünnen" Arbeitszone (46, 44) verschoben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendorn von einer "dünnen" zu einer "dicken" Arbeitszone (44,46) verschoben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Innendorn (42) im Verlauf des Umformvorgangs mehrfach hin- und her­ geschoben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß für den Umformvorgang eine im Vorschub- oder Einstichverfahren arbeiten­ de Rundknetmaschine verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (16) der Zahnkolbenstange (12) nach dem Umformvorgang in den Rohrabschnitt der Hohlstange mit kleinem In­ nendurchmesser eingeformt wird.