DE19526769A1

DE19526769A1 - Verfahren zum Herstellen einer stoßabsorbierenden Lenkwelle

Info

Publication number: DE19526769A1
Application number: DE19526769A
Authority: DE
Inventors: Teruomi Yanagidate; Kiyoshi Sadakata
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1994-09-22
Filing date: 1995-07-21
Publication date: 1996-03-28
Anticipated expiration: 2015-07-22
Also published as: US5623756A; KR960010436A; GB9514948D0; DE19526769C2; GB2293339A; JP3168841B2; GB2293339B; KR0155028B1; JPH0891230A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer stoßabsorbierenden Lenkwelle, die in den Lenkmechanis mus eines Automobils eingegliedert und dazu verwendet ist, die Bewegung eines Lenkrades auf ein Lenkgetriebe zu übertra gen.

In einem Lenkmechanismus eines Automobils wird ein in Fig. 9 gezeigter Mechanismus zum Übertragen der Bewegung eines Lenk rades auf eine Lenkgetriebe benutzt. An einer ersten Lenkwel le 1 ist am oberen Endabschnitt ein Lenkrad 2 einer Lenksäule 3 befestigt. Die Lenksäule 3 ist an der Unterseite eines Ar maturenträgers 6 mit unteren und oberen Bügeln festgelegt. Die erste Lenkwelle 1 ist in die Lenksäule 3 drehbar einge setzt.

Mittels eines ersten Universalgelenks 7 ist ein oberer Endab schnitt einer zweiten Lenkwelle 8 mit dem unteren Endab schnitt der ersten Lenkwelle 1 verbunden, die aus der unteren Endöffnung der Lenksäule 3 vorsteht. Ein unterer Endabschnitt der zweiten Lenkwelle 8 ist über ein zweites Universalgelenk 9 mit einer dritten Lenkwelle 10 verbunden, die zu einem Lenkgetriebe (nicht gezeigt) führt.

Bei dieser Ausbildung wird die Bewegung des Lenkrades 2 auf das Lenkgetriebe durch die erste, in die Lenksäule 3 einge setzte Lenkwelle 1, das erste Universalgelenk 7, die zweite Lenkwelle 8, das zweite Universalgelenk 9 und eine dritte Lenkwelle 10 auf das Lenkgetriebe übertragen, um die Räder mit dem gewählten Lenkwinkel einzustellen.

Bei dem Lenkmechanismus dieser Ausbildung werden gewöhnlich die Lenksäule 3 und die Lenkwellen 1, 8, 10 stoßabsorbierend ausgelegt, so daß sich die volle Länge der Lenksäule unter einem Stoß verkürzt, um während einer Kollision den Fahrer zu schützen. Eine stoßabsorbierende Lenkwellenausbildung, bei der eine Außenwelle und eine Innenwelle miteinander über Ver zahnungen in Eingriff stehen und aneinander durch Kunstharz gekuppelt sind, geht aus der JP-Patentoffenlegungsschrift 2- 286468 hervor. Ferner wird in der veröffentlichten JP- Gebrauchsmusteranmeldung 1-58373 eine Ausbildung beschrieben, bei der Eingriffsverzahnungsnuten an zwei Stellen der äußeren Umfangsfläche einer inneren Welle und Verzahnungsnuten an der inneren Umfangsfläche einer äußeren Welle geformt sind. Diese Verzahnungsnuten sind durch Pressen ineinander gepaßt.

Im Fall der Ausbildung gemäß JP-Patentoffenlegung 2-286468 wird die Kopplung der äußeren Welle mit der inneren Welle ausschließlich durch Kunstharz bewerkstelligt. Dadurch läßt sich jedoch keine ausreichende Torsionsdauerfestigkeit der Verbindung erzielen, da die Verbindung eine unbefriedigende Temperaturfestigkeit hat, die abhängt von den Betriebsbedin gungen, unter denen diese Verbindung im Motorraum installiert wird und entsprechend erwärmt werden kann. Bei der Struktur gemäß JP-Gebrauchsmusteranmeldung 1-58373 ist der Arbeitsauf wand zum Herstellen der Phasen der ineinandergreifenden Nuten und Zähne hoch, die so aufeinander abgestimmt sein müssen, daß sie in den notwendigen Preßsitz bringbar sind. Dadurch nehmen die Herstellungskosten zu.

Eine diese Nachteile eliminierende Struktur einer stoßabsor bierenden Lenkwelle ist in den Fig. 10 bis 16 gezeigt und aus dem veröffentlichten JP-Gebrauchsmuster 6-8150 bekannt. Diese stoßabsorbierende Lenkwelle 11 ist so aufgebaut, daß eine äu ßere Welle 12 und eine innere Welle 13 für eine relative Ver setzbewegung in axialer Richtung (in Fig. 10 von links nach rechts) kombiniert sind. Dadurch verkürzt sich die Gesamtlän ge, sobald eine Stoßkraft in axialer Richtung aufgebracht wird.

Die äußere Welle 12 ist als Ganzes von rohrförmiger Gestalt. Ein Endabschnitt (der linke Endabschnitt in den Fig. 10 und 14) wird eine Ziehbehandlung unterworfen, so daß in diesem Endabschnitt ein kleindurchmeßriger Abschnitt 14 geformt wird. An der inneren Umfangsfläche des kleindurchmeßrigen Ab schnitts 14 ist eine hauptsächlich längsverlaufende Verzah nung 15 geformt. Die innere Welle 13 ist als Ganzes von rohr förmiger Gestalt. Ein Endabschnitt (in den Fig. 10 und 11 der rechte Endabschnitt) der inneren Welle 13 ist aufgeweitet, so daß eine großdurchmeßriger Abschnitt 16 entsteht. Eine Ver zahnung 17 ist an der Außenumfangsfläche des großdurchmeßri gen Abschnitts 16 angeformt, die sich mit der Verzahnung 15 in Eingriff bringen läßt.

Ferner ist der vordere Endabschnitt (in den Fig. 10 und 11 der rechte Endabschnitt) des großdurchmeßrigen Abschnitts 16 ein wenig in diametraler Richtung zusammengequetscht, so daß über eine Länge L ein erster deformierter Abschnitt 18 mit elliptischem Querschnitt geformt ist. Die Hauptachse d1 die ses ersten deformierten Abschnittes 18 ist länger als der Durchmesser d0 des Körperabschnitts des großdurchmeßrigen Ab schnitts 16. Die Nebenachse d2 des ersten deformierten Ab schnitts 18 ist hingegen kleiner als der Durchmesser d0 (d1<d0d2). Die Durchmesser des großdurchmeßrigen Abschnittes 16, auf dem die Keilung bzw. Zähne 17 geformt sind, sind ins gesamt repräsentiert durch den Durchmesser (pcd) des Ab schnitts der Verzahnung, der mit derem Teilkreis korrespon diert.

Auf der anderen Seite ist auch der vordere Endabschnitt (der linke Endabschnitt in den Fig. 10 und 14) des kleindurchmeß rigen Abschnitts 14 etwas in diametraler Richtung zusammenge quetscht, so daß über eine Länge L eine zweiter deformierter Abschnitt 19 mit elliptischem Querschnitt geformt ist. Die Hauptachse D1 dieses zweiten deformierten Abschnitts 19 ist länger als der Durchmesser D0 des Körperabschnitts des klein durchmeßrigen Abschnitts 14. Die Nebenachse d2 des zweiten deformierten Abschnitts 19 ist hingegen kürzer als der Durch messer D0 (D1D0<D2). Die Durchmesser des kleindurchmeßrigen Abschnitts 14, auf denen die Verzahnung 15 geformt ist, wer den insgesamt durch den Durchmesser (pcd) des Abschnittes der Verzahnung repräsentiert, der mit deren Teilkreis korre spondiert.

Ferner ist der Durchmesser D0 des kleindurchmeßrigen Ab schnitts 14 geringfügig größer als der Durchmesser d0 des großdurchmeßrigen Abschnittes 16 (D0<d0), so daß die Verzah nung 15 und die Verzahnung 17 miteinander lose in dem anderen Abschnitt als die ersten zweiten deformierten Abschnitte 18 und 19 miteinander in Eingriff bringbar sind. Jedoch ist die Hauptachse d1 des ersten deformierten Abschnitts 18 ein wenig länger als der Durchmesser D0 des Körperabschnitts des klein durchmeßrigen Abschnitts 14 (d1<D0). Die Nebenachse D2 des zweiten deformierten Abschnitts 19 ist ein wenig kürzer als der Durchmesser d0 des Körperabschnitts des großdurchmeßrigen Abschnitts 16 (D2<d0).

Die äußere Welle 12 und die innere Welle 13 mit den oben er läuterten Formen sind so wie in Fig. 10 gezeigt miteinander kombiniert, um die stoßabsorbierende Lenkwelle 11 zu bilden. D.h., der großdurchmeßrige Abschnitt 16, der an einem Endab schnitt der inneren Welle 13 geformt ist, ist innerhalb des kleindurchmeßrigen Abschnitts 14 angeordnet, der an einem En dabschnitt der äußeren Welle 12 geformt ist. Die Verzahnungen 15 an der inneren Umfangsfläche des kleindurchmeßrigen Ab schnitts 14 und die Verzahnung 17 an den äußeren Umfangsflä che des großdurchmeßrigen Abschnittes 16 sind miteinander in Eingriff gebracht. In diesem Zustand wird der erste defor mierte Abschnitt 18, der am vorderen Endabschnitt des groß durchmeßrigen Abschnitts 16 geformt ist, in den Basisendab schnitt (in den Fig. 10 und 14 den rechten Endabschnitt) des kleindurchmeßrigen Abschnitts 14 geschoben, wobei eine ela stische Deformation (oder eine plastische Deformation) ein tritt. Der zweite deformierte Abschnitt 19 am vorderen Endab schnitt des kleindurchmeßrigen Abschnitts 14 wird in den Ba sisendabschnitt (in den Fig. 10 und 11 den linken Endab schnitt) des großdurchmeßrigen Abschnitts 16 geschoben und dabei ebenfalls elastisch deformiert (oder plastisch defor miert).

Dementsprechend ist in dem Stadium, in dem die äußeren und inneren Wellen 12 und 13, wie in Fig. 10 gezeigt, miteinander kombiniert sind, die äußere Umfangsfläche des ersten defor mierten Abschnitts 18 in Reibungseingriff mit der inneren Um fangsfläche des Basisendabschnittes des kleindurchmeßrigen Abschnittes 14. Die innere Umfangsfläche des zweiten defor mierten Abschnitts 19 steht in Reibungseingriff mit der äuße ren Umfangsfläche des Basisendabschnitts des großdurchmeßri gen Abschnitts 16. Daraus resultiert, daß die äußeren und in neren Wellen 12, 13 zur Übertragung einer Drehkraft zwischen diesen beiden Wellen 12 und 13 miteinander gekuppelt sind, jedoch keine relative Versetzbewegung in axialer Richtung zu lassen, solange nicht eine starke Kraft aufgebracht wird.

Die Kopplung zwischen der äußeren Welle 12 und der inneren Welle 13 wird hierbei durch den Preßsitz zwischen den ersten und zweiten deformierten Abschnitten 18 und 19 bewirkt, die an den metallischen äußeren und inneren Wellen 12, 13 geformt sind, und den jeweiligen Partnerkomponenten. Daher ist die Wärmewiderstandsfestigkeit des Kupplungsabschnittes ausrei chend. Es kommt nicht vor, daß die Stützkraft des Kupplungs abschnittes in Abhängigkeit von Gebrauchskonditionen unzurei chend wird. Ferner sind die ersten und zweiten deformierten Abschnitte 18 und 19 an zwei axial beabstandeten Stellen in dem Kupplungsabschnitt zwischen den äußeren und inneren Wel len 12, 13 vorgesehen. Dadurch wird die Biegefestigkeit des Kupplungsabschnittes zwischen den äußeren und inneren Wellen 12, 13 ausreichend sichergestellt.

Wenn weiterhin während einer Kollision eine starke Kraft in axialer Richtung aufgebracht wird, dann werden die äußere Welle 12 und die innere Welle 13 relativ zueinander in axia ler Richtung gegen eine Reibungskraft verlagert, die auf die im Preßsitz stehenden Abschnitte durch die ersten und zweiten deformierten Abschnitte 18, 19 wirkt, wodurch sich die Ge samtlänge der stoßabsorbierenden Lenkwelle 11 verkürzt. Bei Verwendung dieser stoßabsorbierenden Lenkwelle 8 reicht die zum Verkürzen der Gesamtlänge erforderliche Kraft dann aus, wenn sie die Reibungskraft überwindet, die in den beiden vor erwähnten Preßsitz-Abschnitten herrscht. Demzufolge ist eine Kollaps-Belastung erforderlich, um die Gesamtlänge der stoß absorbierenden Lenkwelle zu verkürzen. Diese Kollaps- Belastung bleibt stabil, ohne groß zu sein. Dadurch wird wirksam verhindert, daß auf den Körper des Fahrers eine große Stoßkraft ausgeübt wird, wenn der Fahrer im Fall eines Kolli sionsunfalls gegen das Lenkrad schlägt.

Die Kollaps-Belastung kann frei wählbar eingestellt werden durch Ändern der Länge L und zusätzlich der Hauptachse d1 und der Nebenachse D2 der ersten und zweiten deformierten Ab schnitte 18 und 19. Ferner liegen die zwei Preßsitz- Abschnitte an den gegenüberliegenden Endabschnitten des Ein griffsabschnitts zwischen dem an einem Endabschnitt der äuße ren Welle 12 geformten kleindurchmeßrigen Abschnitt 14 und dem an einem Endabschnitt der inneren Welle 13 geformten großdurchmeßrigen Abschnitt 16. Die Größe der zum Verkürzen der Gesamtlänge der stoßabsorbierenden Lenkwelle 11 erforder lichen Kraft wird deshalb klein ab dem halben Weg, wie in Fig. 17 gezeigt (nachdem das Ausmaß einer Kontraktion der stoßabsorbierenden Lenkwelle 11 die Länge L überschreitet, und der erste deformierte Abschnitt 18 den kleindurchmeßrigen Abschnitt 14 und der zweite deformierte Abschnitt 19 den großdurchmeßrigen Abschnitt 16 jeweils verläßt). Das Hubmaß (das Ausmaß der Kontraktion), das erforderlich ist, bis die Kraft dann klein wird, läßt sich frei einstellen durch Ändern der Länge L der ersten und zweiten deformierten Abschnitte 18 und 19.

Zur Formung des zweiten deformierten Abschnitte 19 an einem Endabschnitt der äußeren Welle 12 bei der Schaffung einer solchen stoßabsorbierenden Lenkwelle 11 werden die äußere Welle 12 und die innere Welle 13 miteinander kombiniert in einem Status, der in Fig. 18 gezeigt ist. Dabei steht der vordere Endabschnitt (in Fig. 18 der linke Endabschnitt) des kleindurchmeßrigen Abschnittes 14 ein wenig über den Basisen dabschnitt (in Fig. 18 den linken Endabschnitt) des groß durchmeßrigen Abschnittes 16 vor. In diesem Zustand wird der vordere Endabschnitt des kleindurchmeßrigen Abschnitts 14 in diametraler Richtung zusammengequetscht, um auf diese Weise den zweiten deformierten Abschnitt 19 zu formen. Um ferner den ersten deformierten Abschnitt 18 an einem Endabschnitt der inneren Welle 13 zu formen, wird eine Form bzw. ein Kern 26 mit einem elliptischen Querschnitt (Fig. 19) in den vorde ren Endabschnitt des großdurchmeßrigen Abschnittes 16 gescho ben, der an einem Ende der inneren Welle 13 angeformt ist, um diesen vorderen Endabschnitt plastisch zu deformieren.

Die in der vorerwähnten Weise aufgebaute und funktionierende, stoßabsorbierende Lenkwelle 11 stellt eine ausreichende Wär mewiderstandseigenschaft und Steifheit sicher und ist in der Lage, die Kollaps-Belastung ausreichend niedrig zu stabili sieren. Sie läßt wirksam die notwendige Sicherheit für den Fahrer bei einem Kollisionsunfall erzielen und ist dabei wün schenswert vereinfacht, um durch eine einfache Herstellung die Herstellungskosten zu reduzieren. D.h., daß jedoch die Arbeit des Formens des zweiten deformierten Abschnitts 19 an der äußeren Welle 12 beim Herstellen dieser stoßabsorbieren den Lenkwelle 11 und die Arbeit des Formens des zweiten de formierten Abschnitts 18 an der inneren Welle 13 jeweils ge trennt durchgeführt wurden. Nachdem diese beiden deformierten Abschnitte 18 und 19 geformt worden sind, werden die äußere Welle 12 und die innere Welle 13 miteinander verbunden. Dabei traten die folgenden beiden Probleme (1) und (2) auf:

(1) Da diese deformierten Abschnitte 19 und 18 jeweils sepa rat geformt wurden, waren zwei Schritte zum Formen der defor mierten Abschnitte 19 und 18 erforderlich.
(2) Da ferner die deformierten Abschnitte 19 und 18 jeweils getrennt geformt wurden, fiel die Einstellung der Einpaßstär ke der äußeren Welle 12 und der innere Welle 13 mit Hilfe dieser deformierten Abschnitte 19 und 18 mühsam aus.

Aufgrund dieser Nachteile (1) und (2) sind die Herstellungs kosten dieser stoßabsorbierenden Lenkwelle 11 verhältnismäßig hoch. Die stoßabsorbierende Lenkwelle gemäß der vorliegenden Erfindung wurde geschaffen, um die Herstellungskosten im Hin blick auf diese Umstände zu reduzieren.

Ein Verfahren zum Herstellen einer stoßabsorbierenden Lenk welle gemäß der Erfindung umfaßt unter anderem: Zusammenpres sen der äußeren Umfangsfläche des kleindurchmeßrigen Ab schnitts einer rohrförmigen äußeren Welle in deren diametra ler Richtung und nach einwärts, wobei die Welle einen klein durchmeßrigen Abschnitt aufweist, bei dem zumindest der In nendurchmesser an einem Endabschnitt verringert ist, und das an der inneren Umfangsfläche des kleindurchmeßrigen Abschnit tes eine eingeformte Verzahnung besitzt, wobei der vordere Endabschnitt des kleindurchmeßrigen Abschnitts mit dem vorde ren Endabschnitt des großdurchmeßrigen Abschnitts einer inne ren Welle in Eingriff ist, die einen großdurchmeßrigen Ab schnitt aufweist, der zumindest ein seinem äußeren Durchmes ser an einem Endabschnitt davon vergrößert ist und auch eine an der äußeren Umfangsfläche des großdurchmeßrigen Abschnit tes geformte Verzahnung besitzt, die mit der anderen erwähn ten Verzahnung in Eingriff gebracht wird, um auf diese Weise den vorderen Endabschnitt des kleindurchmeßrigen Abschnitts und den vorderen Endabschnitt des großdurchmeßrigen Abschnit tes plastisch in Durchmesserrichtung zu deformieren, darauf folgendes Verschieben der äußeren und inneren Wellen relativ zueinander in axialer Richtung, um dadurch den vorderen En dabschnitt des kleindurchmeßrigen Abschnittes in den Basisen dabschnitt des großdurchmeßrigen Abschnitts unter Druck ein zupassen und den vorderen Endabschnitt des großdurchmeßrigen Abschnitts in den Basisendabschnitt des kleindurchmeßrigen Abschnittes unter Druck einzupassen, und um den Zwischenab schnitt des kleindurchmeßrigen Abschnitts und den Zwischenab schnitt des großdurchmeßrigen Abschnitts miteinander in einen losen Eingriff zu bringen. Um diese plastische Deformation zu erleichtern, ist wenigstens der vordere Endabschnitt des großdurchmeßrigen Abschnitts zweckmäßigerweise rohrförmig ausgebildet.

Bei diesem Verfahren zum Herstellen einer stoßabsorbierenden Lenkwelle gemäß der vorliegenden Erfindung und unter Anwen dung der vorerwähnten Schritte, werden der vordere Endab schnitt des kleindurchmeßrigen Abschnittes und der vordere Endabschnitt des großdurchmeßrigen Abschnittes zur gleichen Zeit plastisch verformt, wobei nur ein einziger Arbeits schritt für diese plastische Verformung notwendig ist. Da auch die äußere Welle und die innere Welle beim tatsächlichen Zusammenfügen zur gleichen Zeit plastisch deformiert werden, ist das Einstellen des Ausmaßes der Deformation leicht durch zuführen und läßt sich auch die Passungsstärke zwischen den äußeren und inneren Wellen leicht einstellen. Daraus resul tiert eine Verringerung der Herstellungskosten für die stoß absorbierende Lenkwelle.

Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt von wichtigen Teilen einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt in der Ebene 2-2 von Fig. 1 zur Verdeutlichung eines Zustandes vor einer plastischen Deformation,

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 2 in einem Zustand nach einer plastischen Deformation,

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich von Fig. 2 einer zweiten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 2 einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 eine Querschnittsansicht zu wichtigen Teilen einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 7 eine Querschnittsansicht wichtiger Teile einer fünf ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 8 einen Querschnitt mit wichtigen Teilen einer stoßab sorbierenen Lenkwelle mit einem darauf montierten O- Ring,

Fig. 9 eine Seitenansicht eines Lenkmechanismus mit einer stoßabsorbierenden Lenkwelle gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 10 einen Querschnitt mit wichtigen Teilen eines Bei spiels einer Struktur des Standes der Technik,

Fig. 11 eine Schnittansicht einer inneren Welle, die in der Struktur des Standes der Technik vorgesehen ist,

Fig. 12 einen Querschnitt in der Ebene 12-12 von Fig. 11,

Fig. 13 einen Querschnitt in der Ebene 13-13 von Fig. 11,

Fig. 14 einen Querschnitt einer äußeren Welle, die in der Struktur gemäß dem Stand der Technik vorgesehen ist,

Fig. 15 einen Schnitt in der Ebene 15-15 von Fig. 14,

Fig. 16 einen Querschnitt in der Ebene 16-16 von Fig. 14,

Fig. 17 ein Diagramm zum Verhältnis zwischen dem Ausmaß der Kontraktion einer Lenkwelle und einer Last,

Fig. 18 einen Schnitt einer beispielsweisen Ausführungsform in einem Stadium, in dem ein zweiter deformierter Ab schnitt geformt wird,

Fig. 19 einen Schnitt zur Verdeutlichung eines Beispiels ei ner Form oder eines Formkerns zum Formen eines ersten deformierten Abschnitts.

Die Fig. 1 bis 3 verdeutlichen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Struktur und Funktion einer stoßab sorbierenden Lenkwelle, die nach dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung entstand, sind gleich wie die der unter Bezugnahme auf die Fig. 10 bis 16 bereits beschriebenen stoßab sorbierenden Lenkwelle. Konsequenterweise wird die Beschreibung der Struktur und der Funktion der erfindungsgemäßen Lenkwellen mechanismen weggelassen und wird nur das Herstellverfahren ge mäß der vorliegenden Erfindung nachstehend beschrieben.

An einem Endabschnitt einer rohrförmigen äußeren Welle 12 ist ein kleindurchmeßriger Abschnitt 14 vorgesehen, bei dem zumin dest der innere Durchmesser reduziert ist. Eine innenliegende Verzahnung 15 (eine annähernd längsverlaufende Verzahnung) ist an der inneren Umfangsfläche des kleindurchmeßrigen Abschnitts 14 geformt. An einem Endabschnitt einer rohrförmigen inneren Welle 13 ist ein großdurchmeßriger Abschnitt 16 vorgesehen, der zumindest in seinem Außendurchmesser vergrößert ist. An der äu ßeren Umfangsfläche des großdurchmeßrigen Abschnitts 16 ist ei ne äußere Verzahnung 17 geformt, die mit der inneren Verzahnung 15 in Eingriff ist.

Wenn eine solche äußere Welle 12 und eine innere Welle 13 zu sammengeführt werden, um auf diese Weise die stoßabsorbierende Lenkwelle 11 gemäß Fig. 10 auszubilden, werden die beiden Wel len 12 und 13 zunächst so wie in Fig. 1 gezeigt ineinanderge führt. Dies bedeutet, daß die innenliegende Verzahnung 15 und die außenliegende Verzahnung 17 in gegenseitigen Eingriff ge bracht wurden, und zwar über das vordere Ende des kleindurch meßrigen Abschnitts 14 und das vordere Ende des großdurchmeßri gen Abschnitts 16.

Unter Beibehalt des gegenseitigen Eingriffs der Verzahnungen 15 und 17 wird die äußere Umfangsfläche des kleindurchmeßrigen Ab schnittes 14 in diametraler Richtung nach innen gepreßt. Zu diesem Zweck wird ein Paar Preßstücke 20 um den vorderen Endab schnitt des kleindurchmeßrigen Abschnitts 14 und den vorderen Endabschnitt des großdurchmeßrigen Abschnitts 16 positioniert. Die Preßstücke 20 dieses Paares werden näher zueinander bewegt, um die äußere Umfangsfläche des kleindurchmeßrigen Abschnitts 14 stark zu beaufschlagen. Die Innenseitenflächen (Fig. 2 und 3) der Preßstücke 20, die auf die äußere Umfangsfläche des kleindurchmeßrigen Abschnitts 14 aufdrücken, sind mit Vertie fungen 21 mit jeweils bogenförmiger Querschnittsgestalt ge formt, die mit dieser äußeren Umfangsfläche in innigem Kontakt stehen.

Spalte 22 mit einer Dickendimension 8 sind zwischen den Endflä chen der Preßstücke 20 geformt, die mit den Vertiefungen 21 zu nächst in leichten Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des kleindurchmeßrigen Abschnitts 14 gebracht werden. Die Preßstüc ke 20 werden dann mittels einer Preßvorrichtung (nicht gezeigt) wie einer hydraulischen Preßvorrichtung gegeneinander gepreßt. Wenn, wie in Fig. 3 gezeigt, die Preßstücke 20 zueinander be wegt worden sind, bis die Dickendimension der Spalte 22 Null ist, wird die Querschnittsform des vorderen Endes des klein durchmeßrigen Abschnittes 14 plastisch in eine elliptische Form deformiert (Fig. 3). Weiterhin wird auch das vordere Ende des großdurchmeßrigen Abschnittes 16, der in das vordere Ende des kleindurchmeßrigen Abschnittes 14 eingesetzt ist, über die bei den Verzahnungen 15 und 17 zusammengepreßt. Die Querschnitts form des vorderen Endes des großdurchmeßrigen Abschnitts 16 wird (Fig. 3) deshalb ebenfalls plastisch deformiert.

Auf diese Weise werden das vordere Ende des kleindurchmeßrigen Abschnitts 14 und das vordere Ende des großdurchmeßrigen Ab schnitts 16 in ihren diametralen Richtungen nach innen gepreßt, so daß die Querschnittsformen dieser beiden vorderen Enden pla stisch in eine elliptische Form deformiert werden. Danach wer den die äußere Welle 12 und die innere Welle 13 relativ zuein ander und ineinander in axialer Richtung versetzt. D.h., daß die äußere Welle 12 in Fig. 1 nach links relativ zur inneren Welle 13 verschoben wird, und die innere Welle 13 in Fig. 1 und relativ zur äußeren Welle 12 nach rechts, und zwar nachdem die beiden Wellen 12 und 13 zwischen den Preßstücken 20 entnommen worden sind. Dann ist, wie in Fig. 10 gezeigt, das vordere Ende des kleindurchmeßrigen Abschnitts 14 mit einem Preßsitz im Ba sisendabschnitt des großdurchmeßrigen Abschnittes 16 gehalten, und auch das vordere Ende des großdurchmeßrigen Abschnitts 16 mit einem Preßsitz am Basisendabschnitt des kleindurchmeßrigen Abschnitts 14. Der Zwischenabschnitt des kleindurchmeßrigen Ab schnitts 14 und der Zwischenabschnitt des großdurchmeßrigen Ab schnitts 16, die beide durch die Preßstücke 20 nicht plastisch deformiert sind, sind miteinander in einen losen Eingriff ge bracht.

Bei dem Verfahren zum Herstellen der stoßabsorbierenden Lenk welle gemäß der vorliegenden Erfindung, sind das vordere Ende des kleindurchmeßrigen Abschnitts 14 und das vordere Ende des großdurchmeßrigen Abschnitts 16 zur gleichen Zeit plastisch de formiert. Aus diesem Grund ist für die plastische Deformation nur ein Arbeitsschritt erforderlich. Da ferner die äußere Welle 12 und die innere Welle 13, nach dem sie ineinander geführt wurden, miteinander zur gleichen Zeit elastisch deformiert wor den sind, läßt sich eine Einstellung des Deformationsmaßes leicht vornehmen wie auch die Einstellung der Passungsstärke zwischen der äußeren Welle 12 und der inneren Welle 13. Im Fall der vorliegenden Ausführungsform wird korrespondierend zu der Form der Vertiefungen 21 in den Innenseitenflächen der Preß stücke 20 die Umfangslänge des Bereiches groß, indem die Ver zahnungen 15 und 16 gegeneinander gepreßt sind. Daraus resul tiert, daß die Biegesteifigkeit und die Standfestigkeit der so geschaffenen stoßabsorbierenden Lenkwelle 11 (Fig. 10) sicher gestellt ist.

Bei der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 4 sind die Innensei tenflächen der Preßstücke 20a zum plastischen Deformieren der vorderen Enden (Fig. 1) des kleindurchmeßrigen Abschnitts 14 und des großdurchmeßrigen Abschnitts 16, die miteinander in Eingriff stehen, nicht mit den Vertiefungen 21 (Fig. 2 und 3) ausgebildet, sondern als einfache ebene Flächen. Dadurch wird die Umfangslänge des Bereiches, in dem die Verzahnungen 15 und 17 durch die vorderen Enden des kleindurchmeßrigen Abschnitts 14 und des großdurchmeßrigen Abschnitts 16 nach dem Zusammen pressen durch die Preßstücke 20a stark gegeneinander gepreßt sind, relativ klein. Daraus resultiert, daß das Ausmaß einer zum Verkürzen der vollen Länge der so geschaffenen, stoßabsor bierenden Lenkwelle 11 (Fig. 10) erforderlichen Kollapslast, die durch die Passungsstärke beeinflußt wird (gegenseitige Pas sungsstärke oder Interferenz der Verzahnungen 15 und 17) nied rig wird. Diese Kollapslast ist jedoch stabil. In anderen Aspekten sind der Aufbau und die Funktion dieser Ausführungs form ähnlich denen der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform.

Bei der in Fig. 5 gezeigten dritten Ausführungsform ist das Paar der Preßstücke 20b mit einer V-Blockform ausgebildet, um die vorderen Enden (Fig. 1) des kleindurchmeßrigen Abschnitts 14 und des großdurchmeßrigen Abschnitts 16, die ineinander ge steckt sind, jeweils an zwei Stellen zu pressen, d. h. insgesamt an vier Stellen. Bei der gezeigten Ausführungsform gibt es vier Bereiche in Umfangsrichtung, in denen die Verzahnungen 15 und 17 stark gegeneinander gepreßt sind. Daraus resultiert, daß ei ne hohe Biegesteifigkeit und Dauerstandfestigkeit der so ge schaffenen, stoßabsorbierenden Lenkwelle 11 (Fig. 10) sicherge stellt sind.

In anderen Aspekten sind der Aufbau und die Funktion dieser Ausführungsform ähnlich denen der zuvor beschriebenen Ausfüh rungsform. Obwohl dies nicht gezeigt ist, lassen sich, sofern das eine Preßstück mit einer ebenen Innenoberfläche und das an dere mit einer V-förmigen Fläche versehen ist, drei Bereiche in Umfangsrichtung schaffen, in denen die Verzahnungen 15 und 17 stark gegeneinander gepreßt werden. Auch auf diese Weise läßt sich eine stabile Biegesteifigkeit erzielen.

Bei der in Fig. 6 gezeigten vierten Ausführungsform ist ein kreisförmiges, stabähnliches Vollmaterial-Glied als innere Wel le 13a verwendet. In das vordere Ende dieser inneren Welle 13a ist eine kreisförmige Bohrung 23 eingeformt, so daß dieser vor dere Endabschnitt rohrförmige Gestalt hat. Diese Querschnitts form des vorderen Endabschnittes ist deshalb plastisch defor mierbar. In anderen Aspekten sind der Aufbau und die Funktion dieser Ausführungsform ähnlich denen der ersten Ausführungsform.

Bei der in Fig. 7 gezeigten fünften Ausführungsform sind die Preßstücke 20c in einem Axialschnitt (Fig. 7 von links nach rechts) mit bogenförmigen konvexen Oberflächen geformt. Wenn dann die vorderen Endabschnitte des kleindurchmeßrigen Ab schnitts 14 und des großdurchmeßrigen Abschnitts 16, die inein ander gesteckt sind, mit diesen Preßstücken 20c plastisch de formiert werden, dann erhalten diese plastisch deformierten Be reiche in axialer Richtung einen Querschnitt mit Bogenform, bei der der axiale Mittelbereich nach innen in diametraler Richtung eingeschnürt ist. Sobald nach dem plastischen Deformieren der vorderen Endabschnitte die äußere Welle 12 und die innere Welle 13 nahe zueinander gebracht sind, resultiert daraus, daß die axialen Endränder der plastisch deformierten Bereiche die Ver zahnungen 17 oder 15 nicht einkerben. Damit wird erreicht, daß die zum Näherbringen der äußeren und inneren Wellen 12 und 13 erforderliche Belastung klein sein kann. Weiterhin fällt die Kollapsbelastung während eines Kollisionsunfalls klein und sta bil aus.

Bei dieser Ausführungsform ist eine Eingriffsnut 24 geformt, indem die Innenumfangsfläche des vorderen Endes der äußeren Welle 12 über den gesamten Umfang ausgeschnitten ist. Die äuße re Welle 12 und die innere Welle 13 werden bis in diese Ein griffsnut 24 nahe ineinander geführt, damit die in Fig. 8 ge zeigte, stoßabsorbierende Lenkwelle 11 geschaffen wird. Danach wird ein O-Ring 25 (Fig. 8) eingepaßt. Dieser O-Ring 25 verhin dert das Eintreten von Regenwasser oder ähnlichem in den Ein griffsbereich zwischen den Verzahnungen 17 und 15. Er verhin dert ferner, daß der Eingriffsbereich zwischen den Verzahnungen 15 und 17 rostet. Damit wird erreicht, daß auch dann die volle Länge der stoßabsorbierenden Lenkwelle 11 zuverlässig während eines Kollisionsunfalls verkürzt wird, wenn sich die Lenkwelle 11 außerhalb oder frei zugänglich am Fahrzeug befindet. In an deren Aspekten sind der Aufbau und die Funktion dieser Ausfüh rungsform ähnlich denen der beschriebenen ersten Ausführungs form.

Das Verfahren zum Herstellen einer stoßabsorbierenden Lenkwelle gemäß der vorliegenden Erfindung, ist aufgebaut und funktio niert wie vorstehend erläutert. Dieses Verfahren ermöglicht die kostengünstige Herstellung einer stoßabsorbierenden Lenkwelle, die ausreichende Wärmestandfestigkeit und Steifigkeit hat und trotzdem die Kollapsbelastung ausreichend niedrig stabilisiert und auf diese Weise den Sicherheitseffekt für den Fahrer im Falle eines Kollisionsunfalls gewährleistet.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer stoßabsorbierenden Lenkwelle mit eine rohrförmigen äußeren Welle, die einen kleindurchmeßri gen Abschnitt aufweist, der zumindest mit seinem Innendurchmes ser an einem Endabschnitt reduziert ist und bei dem an der In nenumfangsfläche dieses kleindurchmeßrigen Abschnitts eine in nenliegende Verzahnung geformt ist, und mit einer inneren Welle mit einem großdurchmeßrigen Abschnitt, der zumindest in seinem Außendurchmesser an einem Endabschnitt des großdurchmeßrigen Abschnittes vergrößert ist und an seiner äußeren Umfangsfläche eine außenliegende Verzahnung eingeformt hat, die mit der in nenliegenden Verzahnung in Eingriff steht, gekennzeichnet durch
Einwärtspressen der äußeren Umfangsfläche des kleindurchmeßri gen Abschnitts in dessen diametraler Richtung mit dem vorderen Endabschnitt des kleindurchmeßrigen Abschnitts der äußeren Wel le und dem vorderen Endabschnitt des großdurchmeßrigen Ab schnitts der inneren Welle in gegenseitigem Eingriff, um damit den vorderen Endabschnitt des kleindurchmeßrigen Abschnittes und den vorderen Endabschnitt des großdurchmeßrigen Abschnittes in deren diametralen Richtungen plastisch zu deformieren; und
darauffolgendes Verschieben der äußeren Welle und der inneren Welle relativ zueinander und ineinander in deren axialen Rich tungen, Einbringen des vorderen Endabschnittes des kleindurch meßrigen Abschnittes in den Basisendabschnitt des großdurchmeß rigen Abschnitts und Einbringen des vorderen Endabschnitts des großdurchmeßrigen Abschnitts in den Basisendabschnitt des kleindurchmeßrigen Abschnitts, jeweils mit einem Preßsitz, und Überführen des Zwischenabschnitts des kleindurchmeßrigen Ab schnitts und des Zwischenabschnitts des großdurchmeßrigen Ab schnitts in einem gegenseitigen losen Eingriff.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Welle im wesentlichen massiv und nur mit einem rohrför migen vorderen Endabschnitt im großdurchmeßrigen Abschnitt aus gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem ersten Arbeitsschritt die Abschnitte des vorderen Endab schnitts des kleindurchmeßrigen Abschnitts der äußeren Welle und der vordere Endabschnitt des großdurchmeßrigen Abschnitts der inneren Welle, die einander in diametraler Richtung gegen überliegen, in diametraler Richtung zusammengepreßt und pla stisch deformiert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Endabschnitte zur gleichen Zeit und in einem einzigen Preß- Schritt plastisch deformiert werden.