DE19526769C2 - Verfahren zur Herstellung einer stoßabsorbierenden Lenkwelle - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer stoßabsorbierenden LenkwelleInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer stoßabsorbieren
den Lenkwelle, welche eine äußere Welle mit einem ersten Endabschnitt mit einem
Innendurchmesser und eine Innenverzahnung aufweist und eine innere Welle enthält,
die einem zweiten Endabschnitt mit einem Außendurchmesser und eine Außenver
zahnung aufweist, wobei der Innendurchmesser geringfügig größer als der Außen
durchmesser ist, so daß die beiden Endabschnitte unter gegenseitigem Eingreifen der
beiden Verzahnungen teleskopartig ineinander geschoben und miteinander verbun
den werden.
Ein derartiges Verfahren ist bekannt. So wird z. B. in einem Lenkmechanismus eines
Automobils ein in Fig. 9 gezeigter Mechanismus zum Übertragen der Bewegung eines
Lenkrades auf ein Lenkradgetriebe benutzt. An einer ersten Lenkwelle 1 ist am obe
ren Endabschnitt ein Lenkrad 2 einer Lenksäule 3 befestigt. Die Lenksäule 3 ist an
der Unterseite eines Armaturenträgers 6 mit unteren und oberen Bügeln festgelegt.
Die erste Lenkwelle 1 ist in die Lenksäule 3 drehbar eingesetzt.
Mittels eines ersten Universalgelenks 7 ist ein oberer Endab
schnitt einer zweiten Lenkwelle 8 mit dem unteren Endab
schnitt der ersten Lenkwelle l 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 erster Endabschnitt
(der linke Endabschnitt in den Fig. 10 und 14) wird einer Ziehbehandlung unterworfen,
so daß in diesem ersten Endabschnitt 14 ein kleindurchmeßriger Abschnitt bzw. ein Innen
durchmesser Do geformt wird. An der inneren Umfangsfläche des kleindurchmeßrigen
Abschnitts Do ist eine hauptsächlich längsverlaufende Verzahnung bzw. Innenver
zahnung 15 geformt. Die innere Welle 13 ist als Ganzes von rohrförmiger Gestalt. Ein
zweiter Endabschnitt 16 (in den Fig. 10 und 11 der rechte Endabschnitt) der inneren
Welle 13 ist aufgeweitet, so daß ein großdurchmeßriger Abschnitt bzw. ein Außen
durchmesser do entsteht. Eine Außenverzahnung 17 ist an der Außenumfangsfläche
des großdurchmeßrigen Abschnitts do angeformt, die sich mit der Innenverzahnung 15 in
Eingriff bringen läßt.
Ferner ist der vordere Endabschnitt 16 (in den Fig. 10 und 11
der rechte Endabschnitt) des großdurchmeßrigen Abschnitts do
ein wenig in diametraler Richtung zusammengequetscht, so daß
über eine Länge L ein erster deformierter Bereich 18 mit
elliptischem Querschnitt geformt ist. Die Hauptachse d1 die
ses ersten deformierten Bereichs 18 ist länger als der
Durchmesser d0 des Körperabschnitts des großdurchmeßrigen Ab
schnitts do. Die Nebenachse d2 des ersten deformierten Bereichs
18 ist hingegegen kleiner als der Durchmesser d0
(d1 < d0 ≧ d2). Die Durchmesser des großdurchmeßrigen Abschnittes
16, auf dem die 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 14 (der
linke Endabschnitt in den Fig. 10 und 14) des kleindurchmeß
rigen Abschnitts Do etwas in diametraler Richtung zusammenge
quetscht, so daß über eine Länge L eine zweiter deformierter
Bereich 19 mit elliptischem Querschnitt geformt ist. Die
Hauptachse D1 dieses zweiten deformierten Bereichs 19 ist
länger als der Durchmesser des Endabschnitts 14 des klein
durchmeßrigen Abschnitts Do. Die Nebenachse d2 des zweiten
deformierten Bereichs 19 ist hingegen kürzer als der Durch
messer D0 (D1 ≧ D0 < D2). Die Durchmesser des kleindurchmeßrigen
Abschnitts Do, auf denen die Verzahnung 15 geformt ist, wer
den insgesamt durch den Durchmessser (pcd) des Abschnittes
der Verzahnung repräsentiert, der mit deren Teilkreis korre
spondiert.
Ferner ist der Durchmesser des kleindurchmeßrigen Ab
schnitts Do geringfügig größer als der Durchmesser des
großdurchmeßrigen Abschnittes do (D0 < d0), so daß die Innenverzah
nung 15 und die Außenverzahnung 17 miteinander lose in dem anderen
Abschnitt als die ersten und zweiten deformierten Bereiche 18
und 19 miteinander in Eingriff bringbar sind. Jedoch ist die
Hauptachse d1 des ersten deformierten Bereichs 18 ein wenig
länger als der Durchmesser des Endabschnitts 14 des klein
durchmeßrigen Abschnitts Do (d1 < D0). Die Nebenachse D2 des
zweiten deformierten Bereichs 19 ist ein wenig kürzer als
der Durchmesser d0 des Bereichs Körperabschnitts des großdurchmeßrigen
Abschnitts do (D2 < d0).
Die äußere Welle 12 und die innere Walle 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 do, der an einem Endab
schnitt der inneren Welle 13 geformt ist, ist innerhalb des
kleindurchmeßrigen Abschnitts Do angeordnet, der an einem En
dabschnitt der äußeren Welle 12 geformt ist. Die Verzahnung
15 an der inneren Umfangsfläche des kleindurchmeßrigen Ab
schnitts Do und die Verzahnung 17 an den äußeren Umfangsflä
che des großdurchmeßrigen Abschnittes do sind miteinander in
Eingriff gebracht. In diesem Zustand wird der erste defor
mierte Bereich 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 Do geschoben, wobei eine ela
stische Deformation oder eine plastische Deformation ein
tritt. Der zweite deformierte Bereich 19 am vorderen Endab
schnitt des kleindurchmeßrigen Abschnitts Do wird in den Ba
sisendabschnitt (in den Fig. 10 und 11 den linken Endab
schnitt) des großdurchmeßrigen Abschnitts do 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 Bereichs 18 in Reibungseingriff mit der inneren Um
fangsfläche des Basisendabschnittes des kleindurchmeßrigen
Abschnittes Do. Die innere Umfangsfläche des zweiten defor
mierten Bereichs 19 steht in Reibungseingriff mit der äuße
ren Umfangsfläche des Basisendabschnitts des großdurchmeßri
gen Abschnitts do. 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 Bereichen 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
Bereiche 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 Bereiche 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
Bereiche 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 Do und
dem an einem Endabschnitt der inneren Welle 13 geformten
großdurchmeßrigen Abschnitt do. 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 Bereich 18 den kleindurchmeßrigen
Abschnitt Do und der zweite deformierte Bereich 19 den
großdurchmeßrigen Abschnitt do 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 Bereiche 18
und 19.
Zur Formung des zweiten deformierten Bereichs 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 Do ein wenig über den Basisen
dabschnitt (in Fig. 18 den linken Endabschnitt) des groß
durchmeßrigen Abschnittes do 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 do 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 Bereichs 19 an
der äußeren Welle 12 beim Herstellen dieser stoßabsorbieren
den Lenkwelle 11 und die Arbeit des Formens des zweiten de
formierten Bereichs 18 an der inneren Welle 13 jeweils ge
trennt durchgeführt wurden. Nachdem diese beiden deformierten
Bereiche 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 Bereiche 19 und 18 jeweils sepa rat geformt wurden, waren zwei Sehritte zum Formen der defor mierten Bereiche 19 und 18 erforderlich.
- 2. Da ferner die deformierten Bereiche 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 Bereiche 19 und 18 mühsam aus.
Aufgrund dieser Nachteile (1) und (2) sind die Herstellungs
kosten dieser stoßabsorbierenden Lenkwelle 11 verhältnismäßig
hoch.
Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren zur Herstellung einer stoßabsorbierenden Lenkwelle der
eingangs genannten Art anzugeben, das stets eine technisch
zuverlässige und vor allen Dingen kostengünstig herzustellen
de Verbindung einer äußeren Welle mit einer inneren Welle der
stoßabsorbierenden Lenkwelle ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Endab
schnitte derart zusammengeschoben werden, daß sich
die beiden Endabschnitte teilweise überlappen, die Endab
schnitte im Überlappungsbereich durch radiales Einwärt
spressen der äußeren Umfangsfläche des ersten Endabschnittes
plastisch verformt werden und daß daraufhin die beiden En
dabschnitte axial soweit ineinander geschoben werden, bis die
überlappenden Abschnitte voneinander freigekommen sind, wobei
die durch Einwärtspressen plastisch verformten Bereiche der
Endabschnitte die beim Einwärtspressen unverformten Bereiche
der Endabschnitte elastisch verformen und so einen Preßsitz
zwischen beiden Endabschnitten bilden.
Bei diesem Verfahren zum Herstellen einer stoßabsorbierenden
Lenkwelle gemäß der vorliegenden Erfindung und unter Anwen
dung der vorerwähnten Schritte werden der erste Endabschnitt
mit einem kleindurchmeßrigen Abschnitt bzw. einem Innendurch
messer Do und der zweite Endabschnitt mit einem großdurchmeß
rigen Abschnitt bzw. einem Außendurchmesser do 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.
Ausgestaltungen des Verfahrens sind den Unteransprüchen angegeben.
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand
der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt 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 Schnittsansicht zu wichtigen Teilen einer
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 eine Schnittsansicht wichtiger Teile einer fünf
ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 8 einen Schnitt mit wichtigen Teilen einer stoßab
sorbierenen Lenkwelle mit einem darauf montierten O-
Ring,
Fig. 9 eine Seitenansicht eines Lenkmechanismus mit einer
stoßabsorbierenden Lenkwelle,
Fig. 10 einen Schnitt 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 Schnitt 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
vorleigenden 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 ersten Endabschnitt 14 einer rohrförmigen äußeren
Welle 12 ist ein kleindurchmeßriger Abschnitt bzw. ein Innen
durchmesser Do vorgesehen, bei dem zumindest der innere
Durchmesser reduziert ist. Eine innenliegende Verzahnung 15
ist
an der inneren Umfangsfläche des kleindurchmeßrigen Ab
schnitts Do geformt. An einem zweiten Endabschnitt 16 einer
rohrförmigen inneren Welle 13 ist ein großdurchmeßriger Ab
schnitt bzw. ein Außendurchmesser do vorgesehen, der zumin
dest in seinem Außendurchmesser vergrößert ist. An der äußeren
Umfangsfläche des großdurchmeßrigen Abschnitts do ist eine
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 Do und das vordere Ende des großdurchmeßri
gen Abschnitts do.
Unter Beibehalt des gegenseitigen Eingriffs der Verzahnungen 15
und 17 wird die äußere Umfangsfläche des kleindurchmeßrigen Ab
schnittes Do in diametraler Richtung nach innen gepreßt. Zu
diesem Zweck wird ein Paar Preßstücke 20 um den vorderen Endab
schnitt des kleindurchmeßrigen Abschnitts Do und den vorderen
Endabschnitt des großdurchmeßrigen Abschnitts do positioniert.
Die Preßstücke 20 dieses Paares werden näher zueinander bewegt,
um die äußere Umfangsfläche des kleindurchmeßrigen Abschnitts
Do stark zu beaufschlagen. Die Innenseitenflächen (Fig. 2 und
3) der Preßstücke 20, die auf die äußere Umfangsfläche des
kleindurchmeßrigen Abschnitts Do 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 δ 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 Do 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 Do plastisch in eine elliptische Form
deformiert (Fig. 3). Weiterhin wird auch das vordere Ende des
großdurchmeßrigen Abschnittes do, der in das vordere Ende des
kleindurchmeßrigen Abschnittes Do eingesetzt ist, über die bei
den Verzahnungen 15 und 17 zusammengepreßt. Die Querschnitts
form des vorderen Endes des großdurchmeßrigen Abschnitts do
wird (Fig. 3) deshalb ebenfalls plastisch deformiert.
Auf diese Weise werden das vordere Ende des kleindurchmeßrigen
Abschnitts Do und das vordere Ende des großdurchmeßrigen Ab
schnitts do 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 Do mit einem Preßsitz im Ba
sisendabschnitt des großdurchmeßrigen Abschnittes do gehalten,
und auch das vordere Ende des großdurchmeßrigen Abschnitts do
mit einem Preßsitz am Basisendabschnitt des kleindurchmeßrigen
Abschnitts Do. Der Zwischenabschnitt des kleindurchmeßrigen Ab
schnitts Do und der Zwischenabschnitt des großdurchmeßrigen Ab
schnitts do, 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 Do und das vordere Ende des
großdurchmeßrigen Abschnitts do 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 17 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 Do
und des großdurchmeßrigen Abschnitts do, 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 Verzahungen 15 und
17 durch die vorderen Enden des kleindurchmeßrigen Abschnitts
Do und des großdurchmeßrigen Abschnitts do 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
do und des großdurchmeßrigen Abschnitts do, 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 Do und des großdurchmeßrigen Abschnitts do, 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 (3)
1. Verfahren zur Herstellung einer stoßabsorbierenden Lenkwelle (11), welche eine
äußere Welle (12) mit einem ersten Endabschnitt (14) mit einem Innendurchmesser
(Do) und eine Innenverzahnung (15) aufweist und eine innere Welle (13) enthält, die
einen zweiten Endabschnitt (16) mit einem Außendurchmesser (do) und eine Außen
verzahnung (17) aufweist, wobei der Innendurchmesser (Do) geringfügig größer als
der Außendurchmesser (do) ist, so daß die beiden Endabschnitte (14, 16) unter ge
genseitigem Eingreifen der beiden Verzahnungen (15, 17) teleskopartig ineinander
geschoben und miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Endabschnitte (14, 16) derart zusammengeschoben wer
den, daß sich die beiden Endabschnitte (14, 16) teilweise überlappen, die Endabschnit
te (14, 16) im Überlappungsbereich durch radiales Einwärtspressen der äußeren
Umfangsfläche des ersten Endabschnittes (14) plastisch verformt werden und daß
daraufhin die beiden Endabschnitte (14, 16) axial soweit ineinander geschoben wer
den, bis die überlappenden Abschnitte voneinander freigekommen sind, wobei die
durch Einwärtspressen plastisch verformten Bereiche (18, 19) der Endabschnitte
(14, 16) die beim Einwärtspressen unverformten Bereiche der Endabschnitte (14, 16)
elastisch verformen und so einen Preßsitz zwischen beiden Endabschnitten (14, 16)
bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Welle (13)
im wesentlichen massiv und nur an dem zweiten Endabschnitt (16) rohrförmig aus
gebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden En
dabschnitte (14, 16) axial soweit ineinander geschoben werden, bis die Endabschnitte
(14, 16) vollständig einander überlappen.
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