DE19544786A1 - Vorrichtung zur Herstellung einer Automobilsteuerungszahnstange - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Automobilsteuerungszahnstange durch Formen von Zahnstangenzähnen auf einer Seitenfläche eines hohlen rohrähnlichen Materials.

Eine gewöhnliche Zahnstange, die für einen Automobilsteuerungsmechanismus oder ähnliches verwendet wird, wird von einer runden Stange durch Abflachen eines Abschnittes des äußeren Umfangs der Stange und dann Formen von Zahnstangenzähnen auf dem abgeflachten Abschnitt hergestellt.

Als das bevorzugte Zahnstangenmaterial wird ein hohles Rohr verwendet, um die Forderung nach leichtem Gewicht zu erfüllen.

Die japanische Patentveröffentlichung (JP-B2) Nr. SHO 58- 31257/1983 zeigt ein Verfahren zum Formen von Zahnstangenzähnen durch plastische Bearbeitung eines Zahnstangenmaterials. Bei diesem Verfahren wird ein Zahnstangenzähneformungsabschnitt des Materials in eine Richtung, die rechtwinklig zu der Achse des Materials ist mit einem Prägestempel, der eine Zahnform aufweist, die komplementär zu der Zahnstange ist, gedrückt.

Die japanische Patentveröffentlichung (JP-B2) Nr. Hei3- 5892/1991 zeigt ein Verfahren zum Formen eines Zugs von Zähnen auf einem flachen Abschnitt eines hohlen rohrähnlichen Zahnstangenmaterials, durch Anwendung eines Formstempels, der die gleiche Konkavität und Konvexität wie die Zahnstangenzähne aufweist auf dem flachen Abschnitt, und dann Druckpassen einer Stanzmatrize in den Hohlraum des Rohres. Der flache Abschnitt des Materials wird in die Konkavität und Konvexität des Formstempels gezwungen.

Beide dieser vorbekannten Techniken schließen jedoch den einleitenden Schritt des Bildens eines Formabschnitts für Seitenzahnstangenzähne auf einem Rohr ein, das eine flache Fläche hat. Dies ist vom Standpunkt der Produktivität unerwünscht. Außerdem erfordert der Formvorgang eine hohe Druckkraft (d. h. eine hohen Preßdruck), wobei Grate leicht um die neugeformten Zahnstangenzähne gebildet werden.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Zahnstangenherstellung zur Verfügung zu stellen, die den Formvorgang der Zahnstangenzähne vereinfacht. Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, Zahnstangenzähne mit vergleichsweise niedrigen Kräften und mit geringerer Erzeugung von Graten zu bilden.

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, die eine Haltevorrichtung für Zahnstangenmaterial zum Halten eines hohlen rohrähnlichen Zahnstangenmaterials mit einer darin eingeführten Kernstange, eine Formwalze mit einem Außenumfang, der mit einer Zahnstangenzahnform gebildet ist, eine gegenseitige Bewegungseinrichtung zum Bewirken einer gegenseitigen Bewegung der Halteeinrichtung des Zahnstangenmaterials und der Formwalze gegeneinander in einer tangentialen Richtung zu der Ausrichtung der Formwalze und eine Zuführeinrichtung zum Einstellen des Abstandes zwischen dem Zahnstangenmaterial, das durch die Halteeinrichtung des Zahnstangenmaterials gehalten wird, und der Formwalze aufweist. Die Halteeinrichtung des Zahnstangenmaterials weist eine Winkeleinstelleinrichtung zum Variieren des Haltewinkels des Zahnstangenmaterials gegen die Formwalze auf.

Die Halteeinrichtung des Zahnstangenmaterials kann auch zwei Zahnstangenmaterialien in Seite an Seite Beziehung auf genau gegenüberliegenden Seiten der Formwalze halten, wobei die gegenseitige Bewegungseinrichtung eine Bewegung der einzelnen Zahnstangenmaterialien in entgegengesetzten Richtungen verursacht.

Da die Formwalze gegen jedes der Zahnstangenmaterialien gedrückt wird, und das Zahnstangenmaterial gezwungen wird, sich in einer tangentialen Richtung zur Ausrichtung der Formwalze über die Formwalze zu bewegen, wird die Rolle durch die tangentialen Kräfte gedreht, die während des Aufkeilens des Zahnstangenmaterials gegen die Form der Zahnstangenzähne in der Formwalze verursacht werden.

Die vorliegende Erfindung vermeidet die Notwendigkeit zuerst eine flache Fläche auf dem Material zu bilden, wo die Zahnstangenzähne geformt werden, was es möglich macht, Zahnstangenzähne direkt in das runde Rohr zu formen. Das Verfahren wird daher vereinfacht, wobei dabei die Produktivität verbessert wird.

Auch kann der innere Achsenabschnitt zwischen der Formwalze und dem Zahnstangenmaterial durch eine Zuführeinrichtung für jede vorbestimmte Anzahl von Zyklen (z. B. jeden Zyklus) gegenseitigen Rollens der Formwalze und des Zahnstangenmaterials reduziert werden. Daher keilt sich die Formwalze selbst zunehmend jede vorbestimmte Anzahl von Zyklen in das Material, was es möglich macht, Zahnstangenzähne ohne das Erfordernis hoher Kräfte bei jedem Durchgang zu formen, vielmehr können vergleichsweise niedrige Kräfte verwendet werden. Vorteilhafterweise bedeutet dies, die Zahnstangenzähne können frei von Graten geformt werden und daher ist es möglich, Zahnstangenzähne mit exzellenter mechanischer Festigkeit zu bilden.

Eine Winkeleinstelleinrichtung zum Variieren eines Haltewinkels des Zahnstangenmaterials zu der Formwalzeneinrichtung bedeutet, daß das Zahnstangenmaterial mit Zahnstangenzähnen in rechten Winkeln zu der axialen Richtung des Zahnstangenmaterials versehen werden kann, oder daß sie auch leicht mit Zahnstangenzähnen in einem Winkel zur axialen Richtung des Zahnstangenmaterials versehen werden können.

Durch Halten zweier Zahnstangenmaterialien, so daß sie einander auf genau entgegengesetzt gegenüberliegenden Seiten der Formwalze einander zugewandt sind, während beide Zahnstangenmaterialien sich in entgegengesetzten Richtungen bewegen, heben sich die Berührkräfte, die durch die Zahnstangenmaterialien auf die Formwalze ausgeübt werden, gegenseitig entlang jedes Symmetriepunktes entlang der Walzenachse auf. Daher besteht dort kein Bedarf zum Vergrößern des Formwalzendurchmessers, um die axiale Biegesteifigkeit der Formwalze zu sichern. Als ein Ergebnis ist es möglich, die Größe der Vorrichtung zu reduzieren.

Selbst wenn der Formwalzendurchmesser reduziert wird, kann die Formwalze schwer gebogen werden, was es ermöglicht, den Formdruck ohne Verringerung der Bearbeitungsgenauigkeit der geformten Zahnstangenzähne zu vergrößern.

Da der Formwalzendurchmesser reduziert werden kann, kann das Berührgebiet zwischen der Formwalze und dem Werkstück ebenfalls reduziert werden, wobei die Druckkraft pro Flächeneinheit vergrößert wird, wobei dadurch das Aufbauen des gedrückten Abschnitts pro Drehzyklus der Formwalze vergrößert wird, was die Verfahrenszeit reduziert. Das weiteren kann, da zwei Zahnstangen gleichzeitig geformt werden können, die Verfahrenskapazität verdoppelt werden.

Die vorliegende Erfindung kann besser von der detaillierten Beschreibung, die hiernach gegeben wird, und von den beigelegten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verstanden werden, welche nur rein beispielhaft und ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken, gegeben werden.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht, die eine Ausführungsform der Formvorrichtung der Zahnstange der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Draufsicht von Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht entlang der Linie III-III aus Fig. 2;

Fig. 4 eine schematische Ansicht, die die Halteeinrichtung des Zahnstangenmaterials zeigt;

Fig. 5 eine detaillierte schematische Ansicht eines wesentlichen Teils der in Fig. 4 gezeigt wird;

Fig. 6A einen Schnitt entlang der Linie VI-VI aus Fig. 4;

Fig. 6B eine detaillierte Ansicht, die einen Teil aus Fig. 6A zeigt;

Fig. 7A und 7B Schnitte einer Kernstange;

Fig. 8 eine schematische Ansicht der Verfahrensstellung des Zahnstangenmaterials relativ zu der Formwalze; und

Fig. 9 eine schematische Ansicht, die eine Steuerungszahnstange zeigt, die durch die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung geformt worden ist.

Gemäß der Erfindung wird eine Zahnstange 10 aus einem hohlen runden Rohr gewonnen, das als Zahnstangenmaterial 11 verwendet wird, wie in Fig. 9 gezeigt, und das eine Anzahl von Zahnstangenzähnen 12 aufweist, die auf einem Abschnitt auf dem Außenumfang des Materials gebildet werden, die die axiale Richtung des Zahnstangenmaterials 11 überqueren.

Fig. 1 bis 6 stellt eine Vorrichtung zur Herstellung einer derartigen Zahnstange 10 dar. Wie gezeigt, weist die Vorrichtung 20 ein Bett 21, eine Materialklemme (d. h. Materialhalteinrichtung) 22, einen Kernstangensetzer 23, einen Materialantrieb (d. h., gegenseitige Bewegungseinrichtung) 24 und einen Zahntiefeneinsteller (d. h., Zuführeinrichtung) 25 auf. Mit einer Kernstange 26, die in das Zahnstangenmaterial 11 eingeführt wird, wird gegenseitige Bewegung des Zahnstangenmaterials 11 und der Formwalze 27 in der tangentialen Richtung der Formwalze 27 verursacht, wodurch das Zahnstangenmaterial 11 mit Zahnstangenzähne 10 geformt wird. Die Formwalze 27 weist ihren äußeren Umfang auf, der mit einer Zahnstange komplementärer Zähnen zu den Zähnen 12 versehen ist.

Die Materialklemme 22 weist einen Winkeleinsteller (d. h. Winkeleinstelleinrichtung) 28 zum Variieren des Haltewinkels (d. h., Fertigungswinkels) des Zahnstangenmaterials 11 zu der Formwalze 27 auf.

Das Bett 21, die Materialklemme 22, der Kernstangensetzer 23, der Materialantrieb 24, der Zahntiefeneinsteller 25 und der Winkeleinsteller 28 werden nun nacheinander in größerem Detail beschrieben.

(A) Bett 21 (Fig. 1 bis 3)

Das Bett 21 hat eine linke und eine rechte Seitenplatte 21A und 21B und eine obere und eine untere Platte 21C und 21D. Das Bett 21 weist des weiteren ein Paar von Unterstützungsstützen 21E und 21F auf, die zwischen den oberen und unteren Platten 21C und 21D vorgesehen sind. Die Formwalze 27 hat ihre gegenüberliegenden Wellenenden drehbar über Lager (nicht gezeigt) an den zwei Unterstützungsstützen 21E und 21F gelagert.

(B) Materialklemme 22 (Fig. 1 bis 6)

Die Materialklemme 22, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, hat ein linkes und ein rechtes Klemmengehäuse 31 und 32, die an genau entgegengesetzt gegenüberliegenden Seiten der Formwalze 27 vorgesehen sind, so daß sie punktsymmetrisch zu einem Punkt auf Walzenwellenachse der Formwalze 27 sind. Das linke und das rechte Klemmengehäuse 31 und 32 sind durch Setzbolzen 28B an den linken und rechten Klemmenhaltern 33 und 34 gesichert, wie in Fig. 1, 2 und 4 gezeigt.

Der linke und rechte Klemmenhalter 33 und 34 weisen jeder eine Vertiefung 35 auf, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt, in der obere und untere Klemmenteile 36A und 36B zum Dazwischenhalten eines Zahnstangenmaterials 11 angeordnet sind. Die oberen und unteren Klemmenteile 36A und 36B sind in der Vertiefung 35 in jedem der Klemmenhalter 33 und 34 vertikal beweglich. Eine Öffnungsfeder 37 ist zwischen den Klemmenteilen 36A und 36B vorgesehen. Paarklemmennocken 38A und 38B sind auf der Außenseite der Klemmenteile 36A und 36B vorgesehen. Die Klemmenhalter 33 und 34 haben jeder ölhydraulische Öffnungskammern 41A und 41B für Druckkolben 39A und 39B, die an die Klemmnocken 38A und 38B geschraubt sind. Die Ölhydraulikbetriebskammern 41A und 41B haben jede eine erste und eine zweite Kammer 42 und 43, die auf den gegenüberliegenden Seiten jedes der Druckkolben 39A und 39B gebildet sind. Die zwei ersten Kammern 42, 42 sind miteinander durch eine Kanallinie 44 verbunden und die zwei zweiten Kammern 43, 43 sind miteinander durch eine Kanallinie 45 verbunden.

Daher wird für jeden der linken und rechten Klemmenhalter 33 und 34 eine Absenkung der Klemmennocken 38A und 38B bewirken, daß Ölhydraulikbetriebsflüssigkeit in die Ölhydraulikbetriebskammern 41A und 41B (Fig. 6A) zugeführt wird, wobei die Klemmenteile 36A und 36B zusammengeschlossen sind, um das Zahnstangenmaterial 11 zu halten. Daher wird ein einzelnes Zahnstangenmaterial 11 durch einen jeweiligen linken und rechten Klemmenhalter 33 oder 34 gehalten, die in einer Seite an Seite Beziehung auf genau entgegengesetzt gegenüberliegenden Seiten der Formwalze 27, in punktsymmetrischer Anordnung, bereit sind den Zahnstangenformvorgang zu starten. Wenn der Zahnstangenformvorgang an jedem der Zahnstangenmaterialien 11 vorüber ist, hat jeder der linken und rechten Klemmenhalter 33 und 34 hydraulische Betriebsflüssigkeit zu den jeweiligen zweiten Kammern 43, 43 von den Ölhydraulikbetriebskammern 41A und 41B betriebsmäßig zugeführt, was ein Aufsteigen der Klemmennocken 38A und 38B bewirkt (Fig. 6A). Dadurch werden die Klemmenteile 36A und 36B durch die Federkraft der Feder 37 voneinander weg geöffnet, wodurch das Zahnstangenmaterial 11 von jedem Halter 33, 34 gelöst wird.

Die Klemmenteile 36A und 36B haben jedes einen jeweiligen unteren Klemmenflächenabschnitt 46A, 46B, wie in Fig. 6A und 6B gezeigt. Jeder untere Klemmenflächenabschnitt erstreckt sich über die Gesamtheit jeder jeweiligen Klemme 36A und 36B in der Längsrichtung dieser und hat eine Form, die im wesentlichen komplementär zu dem rohrähnlichen Zahnstangenmaterial 11 ist, so daß er über die gesamte untere Hälfte und einen kleinen Abschnitt über dem Aquator 11A des Zahnstangenmaterials 11 klemmen kann.

(C) Kernstangensetzer 23 (Fig. 2 und 4)

Jeder Kernstangensetzer 23A, 23B hat einen jeweiligen Kernstangenzylinder 62A, 62B, der an einer rückwärtigen Seite der linken und rechten Klemmenhalter 33 und 34 vorgesehen ist. Jeder Kernstangenzylinder 62A, 62B hat eine jeweilige Stange 26A, 26B, an der eine Kernstangenmontageklammer 63A, 63B befestigt ist. Jede obenerwähnte Kernstange 26A, 26B ist an ihrer jeweiligen Kernstangenmontageklammer 63A, 63B montiert.

Daher wird jede Kernstange 26A, 26B mit Vorrücken jeder Kernstangenmontageklammer 63A, 63B durch die jeweiligen Kernstangenzylinder 62A, 62B in eine Materialeinsetzposition zwischen den Klemmenteilen 36A und 36B gesetzt. Jetzt ist die Vorrichtung 20 bereit, den Zahnstangenformvorgang an jedem Zahnstangenmaterial 11, 11 mit der jeweiligen darin eingeführten Kernstange 26A, 26B zu beginnen. Wenn der Zahnstangenformvorgang an dem jeweiligen Zahnstangenmaterial 11, 11 vorüber ist, bewirkt der jeweilige Kernstangenzylinder 62A, 62B das Zurückziehen der jeweiligen Kernstangenmontageklammer 63A, 63B. Als Ergebnis wird jede Kernstange 26A, 26B von dem jeweiligen Zahnstangenmaterial 11, 11 entfernt.

In dieser Ausführungsform wird die Kernstange zu einer vorbestimmten Position für jeden Vorgang gesetzt. Jedoch ist es möglich, die Kernstange an einer vorbestimmten Position befestigt zu haben.

(D) Materialantrieb 24 (Fig. 1, 2 und 4)

Der Materialantrieb 24 hat eine Basis 70, die an der oberen Platte 21C des Bettes 21 befestigt ist. Die Basis 70 unterstützt einen linken und einen rechten Material hin- und herbeweglichen Zylinder 71 und 72. Das linke Klemmengehäuse 31 ist über eine linke Kupplungswelle 71A mit der Stange des linken Material hin- und herbewegenden Zylinders 71 gekoppelt und das rechte Klemmengehäuse 32 ist über eine rechte Kupplungswelle 73A mit der Stange des rechten sich hin- und herbewegenden Materialzylinders 73 gekoppelt. Die linken und rechten Kupplungswellen 71A und 72A haben jeweils Zahnstangen 71B und 72B, zwischen denen ein Ritzel 73 vorgesehen ist. Die linken und rechten Kupplungswellen 71A und 72A werden synchron zueinander und in entgegengesetzten Richtungen angetrieben. Das Ritzel 73 wird an der Basis 70 gelagert.

Auf diese Weise wird durch Synchronisieren des Absenkens oder Anhebens der linken Kupplungswelle 71A durch Betrieb des linken Material hin- und herbewegenden Zylinders 71 mit dem Anheben oder Absenken der rechten Kupplungswelle 72A durch Betrieb des rechten Material hin- und herbewegenden Zylinders 73 das in jedem der jeweiligen Klemmenhalter 33 und 34 des linken und rechten Klemmengehäuses 31 und 32 gehaltenen Materials 11 in entgegengesetzten Richtungen bewegt, während es gleichzeitig in Kontakt mit entgegengesetzt gegenüberliegenden Seitenflächen der Formwalze 27 gezwungen wird, wodurch das Zahnstangenmaterial in tangentialer Richtung sich über die Formwalze bewegt. Zu dieser Zeit wird die Formwalze 27 gegen den Uhrzeigersinn oder mit dem Uhrzeigersinn gedreht. Die linken und rechten Zahnstangenmaterialien 11 werden gezwungen, sich in entgegengesetzten Richtungen, wie oben erwähnt, zu drehen. Es ist klar, daß wenn sich die linke Kupplungswelle 71A hebt, die rechte Kupplungswelle 72A abgesenkt wird, um Drehung gegen den Uhrzeigersinn der Formwalze 27 zu bewirken.

(E) Zahntiefeneinsteller 25 (Fig. 1 und 2)

Der Zahntiefeneinsteller 25 hat eine linke und eine rechte Gewindewelle 81 und 82, die drehbar an den linken und rechten Seitenplatten 21A und 21B des Bettes 21 gelagert sind. Die Gewindewellen 81 und 82 können durch Motoren 83 und 84 angetrieben werden. Des weiteren weist das Bett 21 eine linke und eine rechte Gleitbasis 85A und 86A auf, die gleitbar eine linke und eine rechte diagonal gleitbare Basis 85 und 86 unterstützt. Die linken und rechten diagonal bewegbaren Basen 85 und 86 haben Muttern 85B und 86B in die die linken und rechten Gewindestangen 81 und 82 jeweils eingeschraubt sind. Die linke diagonale gleitbare Basis 85 unterstützt das linke Klemmengehäuse 31, um einstückig in bezug auf die linke und rechte Richtung, d. h. in bezug auf die Zahntiefenrichtung zu sein, und zu Relativbewegung in den vertikalen Richtungen entlang der axialen Richtung der linken Kupplungswelle 71A in der Lage zu sein. Die rechte diagonal gleitbare Basis 86 unterstützt das rechte Klemmgehäuse 32, um einstückig in bezug auf die linke und rechte Richtung, d. h. mit Bezug auf die Zahntiefenrichtung zu sein, und zu Relativbewegung in der vertikalen Richtung entlang der axialen Richtung der rechten Kupplungswelle 72A in der Lage zu sein. Die linke diagonal gleitbare Basis 85 und das linke Klemmengehäuse 81 und die rechte diagonal gleitbare Basis 86 und das rechte Klemmengehäuse 32, sind miteinander durch Eingriff einer Rille und einer Ausstülpung zur Bewegung nur in der einen oben erwähnten Richtung verbunden.

Der Zahntiefeneinsteller 25 bezieht sich auf den Bewegungszyklus der Material hin- und herbewegenden Zylinder 71 und 72 für die Steuerung der Motoren 83 und 84, welche im Gegenzug die Rotation der linken und rechten Gewindewellen 81 und 82 um einen vorbestimmten Winkel für jeden Zyklus der Hin- und Herbewegung des linken und rechten Zahnstangenmaterials 11 verursacht, durch den Materialantrieb 24, bewirkt wird. Auf diese Weise werden die linken und rechten diagonalen Gleitbasen 85 und 86 gleichzeitig in Richtung der Formwalze 27 in Einheiten gleicher Ausdehnung vorrücken. Das Vorrücken der linken und rechten diagonalen Gleitbasen 85 und 86 wird synchron zu der vertikalen Bewegung der linken und rechten Klemmengehäuse 31 und 82 mit Bezug auf die Formwalze 27 bewirkt. Daher wird bei jedem Bewegungszyklus des linken und rechten Zahnstangenmaterials 11 relativ zu der Formwalze 27 der Zwischenachsenabstand zwischen jedem der linken und rechten Zahnstangenmaterialien 11 und der Formwalze 27 verringert, wodurch sich allmählich die Tiefe der Zahnstangenzähne 12 vergrößert, die in die linken und rechten Zahnstangenmaterialien 11 geformt werden.

(F) Winkeleinsteller 28 (Fig. 4 und 5)

Der Winkeleinsteller 28 weist Klemmenhalter 33 und 34 auf, die zur Umdrehung an den linken und rechten Klemmengehäusen 31 und 32 der Materialklemme 22 unterstützt werden. Die Klemmenhalter 33 und 34 sind kreisförmig und in Umdrehungsführungsöffnungen 31A und 32A (Fig. 2) befestigt, die in den Klemmengehäusen 31 und 32 vorgesehen sind und jeder Klemmenhalter 33 und 34 weist eine Kreisbogen geformte lange Öffnung 28A auf beiden Seiten der Vertiefung 35 auf, wobei die Klemmenteile 36A und 36B und die Klemmennocken 30A und 38B vorgesehen sind. Sie sind durch Setzbolzen 28B an den Klemmengehäusen 31 und 32 an einer vorbestimmten Umdrehungsposition in den Umdrehungsführungsöffnungen 31A und 32A befestigt. So wird jedes Zahnstangenmaterial 11 in der Materialklemme 22 gehalten werden und wie in Fig. 8 gezeigt, wird jedes Zahnstangenmaterial um einen vorbestimmten Winkel mit Bezug die axiale Richtung der Formwalze 27 geneigt werden, so daß die Zahnstange 10 Zahnstangenzähne 12 unter einem Winkel zu der axialen Richtung des Zahnstangenmaterials 11 haben kann.

In der Vorrichtung zur Zahnstangenherstellung 20 weist das Schnittprofil der Kernstange 26 eine Materialunterstützungsfläche 90 auf, die von den Zahnstangenzähnen die einen Abschnitt des Zahnstangenmaterials 11 bilden, beabstandet ist, wie in Fig. 7A gezeigt, wobei die Materialunterstützungsfläche 90 angehoben wird. Geeigneterweise wird die Materialunterstützungsfläche 90 durch eine zentrale flache Fläche 91 und gegenüberliegende spitz zulaufende Flächen 92, 92 gebildet. Der Widerstand gegen Verformung, der durch die Kernstange 26 auf die innere Fläche des Grenzabschnitts zwischen der flachen Seite, auf der die Zahnstangenzähne 12 des Zahnstangenmaterials 11 geformt werden und den Umfang bewirkt wird, ist gering da der Spalt 101 (clearens) zwischen der inneren Fläche und dem Grenzabschnitt des Zahnstangenmaterials 11 und der Materialunterstützungsfläche 90 der Kernstange 26 gebildet wird). Dann kann die flache Fläche des Zahnstangenmaterials 11 weich flach durch die Druckkraft der Formwalze 27 deformiert werden und keine Vertiefung wird auf den Formabschnitt der Zahnstangenzähne des Zahnstangenmaterials 11 gebildet (Fig. 7B). Daher wird die Tiefe der Zahnstangenzähne 12 gleichmäßig in der Zahnbreitenrichtung.

Der Vorgang der Zahnstangenherstellung 10 mit der Vorrichtung 20 zur Zahnstangenherstellung wird nun beschrieben.

Mit dem jeweiligen Kernstangensetzer 23A, 23B, wird eine Kernstange 26A, 26B in die Materialeinführposition zwischen den Klemmenteilen 36A und 36B in jedem der rechten und linken Klemmenhalter 33 und 34 gesetzt.

Ein linkes und ein rechtes Zahnstangenmaterial 11 wird in die Materialeinführposition zwischen den Klemmenteilen 36A und 36B jedes der linken und rechten Klemmenhalter 33 und 34 gesetzt. Zu dieser Zeit wird dann die Kernstange 26 in das Zahnstangenmaterial 11 eingeführt und jedes Zahnstangenmaterial 11 wird dann in seiner Halteposition in der Längsrichtung durch Anschlagen seiner Endseiten an jeweiligen Stopper positioniert, die an jedem der Klemmenhalter 33 und 34 vorgesehen sind.

Mit der Materialklemme 22 werden die linken und rechten Zahnstangenmaterialien 11 jede zwischen den Klemmenteilen 36A und 36B von jedem der linken und rechten Klemmenhalter 33 und 34 eingeklemmt. Die linken und rechten Zahnstangenmaterialien 11 werden Seite zu Seite auf genau entgegengesetzt gegenüberliegenden Seiten der Formwalze 27 derart gehalten, daß sie punktsymmetrisch in bezug auf einen Punkt auf der Walzenwellenachse der Formwalze 27 sind.

Die linken und rechten diagonal gleitenden Basen 85 und 86 der Zahntiefeneinstellung 25 werden in einer geeigneten Vorrückposition mit Bezug auf die Formwalze 27 gesetzt. Dann werden die linken und rechten Klemmenhalter 33 und 34 mit dem Materialantrieb 24 vertikal bewegt. So werden die Materialien 11, die in den linken und rechten Klemmenhaltern 33 und 34 geklemmt gehalten werden, in den äußeren Umfang der Formwalze 27 gekeilt, während die Innenseite des Rohres durch die Materialunterstützungsfläche 90 der Kernstange 26 unterstützt wird. Auf diese Weise werden oberflächliche Zahnstangenzähne 12 durch Kaltverarbeitung (Kaltverformung) auf jedem der linken und rechten Zahnstangenmaterialien 11 geformt, wenn sich diese über den äußeren Umfang der Formwalze 27 in entgegengesetzten Richtungen bewegen, während sie sich in punktsymmetrischer Beziehung mit Bezug auf einen Punkt auf der Walzenwellenachse der Formwalze 27 befinden.

Danach werden bei jedem Gleitzyklus der linken und rechten Zahnstangenmaterialien 11 relativ zu der Formwalze 27 die linken und rechten diagonalen Gleitbasen 85 und 86 in Richtung der Formwalze 27 in Einheiten von konstanter Erstreckung durch den Zahntiefeneinsteller 25 vorgerückt. Auf diese Weise wird der Zwischenachsenabstand zwischen jedem der linken und rechten Zahnstangenmaterialien 11 und der Formwalze 27 reduziert, wobei allmählich die Tiefe der Zahnstangenzähne 12 vergrößert wird, bis die Zahnstangenzähne 12 der vorbestimmten Tiefe geformt werden können.

Diese oben beschriebene Ausführungsform hat die folgenden vorteilhaften Wirkungen.

Gemäß der Erfindung können die Zahnstangenzähne 12 in ein Zahnstangenmaterial 11 geformt werden, mit dem Materialantrieb 24, der gegenseitige Bewegung des Zahnstangenmaterials 11 und der Formwalze 27 in der tangentialen Richtung der Formwalze 27 verursacht. Zu dieser Zeit wird die Formwalze 27 durch die tangentiale Kraft, die während des Verkeilens des Zahnstangenmaterials 11 darin verursacht wird, um die Zahnstangenzähne 12 zu formen, gedreht, da die Formwalze 27 gegen das Zahnstangenmaterial 11 gedrückt wird, aber das Zahnstangenmaterial 11 gezwungen wird, sich über die Formwalze 27 in der tangentialen Richtung dieser zu bewegen.

Das bedeutet, daß dabei keine Notwendigkeit für den Schritt besteht zuerst eine flache Zähneformoberfläche auf dem Zahnstangenmaterial 11 zu bilden, vielmehr ist es möglich, Zahnstangenzähne 12 direkt in das runde Rohr zu formen. Der Vorgang wird vereinfacht, wobei die Produktivität verbessert wird.

Der Zwischenachsenabstand zwischen der Formwalze 27 und dem Zahnstangenmaterial 11 kann durch die Zahntiefeneinstellung 25 für jede vorbestimmte Anzahl von Zyklen (z. B. jeden Zyklus) der gegenseitigen Bewegung der Formwalze 27 und des Zahnstangenmaterials 11 reduziert werden. Daher verkeilt sich die Formwalze 27 immer mehr in das Material 11 bei jeder vorbestimmten Anzahl von Zyklen der gegenseitigen Bewegung, was es möglich macht, Zahnstangenzähne 12 zu formen, ohne hohen Kräfte bei jedem Durchgang zu erfordern, sondern vielmehr kann dies mit vergleichsweise niedrigen Kräften geschehen. Des weiteren werden die Zahnstangenzähne 12 derart geformt, daß sie frei von Graten sind, die sich bilden, wenn hohe Kräfte verwendet werden und es ist möglich, Zahnstangenzähne 12 mit exzellenter mechanischer Festigkeit zu bilden.

Da die Materialklemme 12 den Winkeleinsteller 28 zum Variieren des Haltewinkels des Zahnstangenmaterials 11 gegen die Formwalze 27 einschließt, kann das Zahnstangenmaterial 11 mit Zahnstangenzähnen 12 unter rechten Winkeln zu der axialen Richtung des Zahnstangenmaterials 11 vorgesehen werden oder es kann mit Zahnstangenzähnen 12 unter einem Winkel zu der axialen Richtung des Zahnstangenmaterials 11 vorgesehen werden.

Mit dem Zahnstangenmaterial 11, das Seite an Seite auf genau entgegengesetzt gegenüberliegenden Seiten der Formwalze 27 angeordnet ist, heben sich die Druckkräfte, die auf die Formwalze 27 durch jedes der Zahnstangenmaterialien 11 ausgeübt werden, gegenseitig aufgrund der Punktsymmetrie mit Bezug auf einen Punkt auf der Walzenwellenachse der Formwalze auf, da sie sich in entgegengesetzten Richtungen bewegen. Es ist daher unnötig, den Formwalzendurchmesser zu vergrößern, so daß die Biegesteifigkeit der Formwalze 27 sicher ist, wobei dies erlaubt, die Größe der Vorrichtung 20 zu reduzieren.

Selbst mit der Verringerung des Durchmessers der Formwalze ist es schwierig, die Walzenwelle der Formwalze 27 zu biegen, daher ist es möglich, den Formdruck zu erhöhen, ohne die Genauigkeit des Zahnstangenzahnvorgangs zu opfern.

Da der Formwalzendurchmesser reduziert werden kann, kann das Kontaktgebiet zwischen der Formwalze 27 und dem Werkstück reduziert werden, um die Druckkraft pro Flächeneinheit zu vergrößern. Konsequenterweise kann das Aufziehen des Werkstückes pro Bewegungszyklus der Formwalze 27 vergrößert werden, um die Fertigungszeit zu verkürzen. Da zwei Zahnstangen gleichzeitig gefertigt werden können, kann die Fertigungskapazität verdoppelt werden.

Während die Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen im Detail beschrieben worden ist, ist die spezifische Struktur der Erfindung in keiner Weise auf die Ausführungsform beschränkt, sondern Änderungen und Modifikationen können vorgenommen werden, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann die Zahntiefeneinstellung den Zwischenachsenabstand zwischen der Formwalze und dem Zahnstangenmaterial für jeden halben Zyklus oder jedes mehrfache von Zyklen (d. h. jeden vorbestimmten Rollzyklus) von umgekehrter Bewegung des Zahnstangenmaterials reduzieren.

Des weiteren muß die gegenseitige Bewegungseinrichtung nicht nur auf dem Materialantrieb 24 basieren, was es ermöglicht, die Formwalze mit einem Formwalzenantrieb zu bewegen.

Während die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen im Detail beschrieben worden sind, beschränken sie in keinster Weise und es ist klar, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne von dem Umfang und dem Geist der Erfindung abzuweichen, der in den folgenden Ansprüchen dargelegt wird.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Herstellung einer Automobilsteuerungszahnstange mit Zahnstangenzähnen, die auf einer Seitenfläche gebildet sind, die folgendes aufweist:
eine Halteeinrichtung für Zahnstangenmaterial zum Halten eines hohlen rohrähnlichen Zahnstangenmaterials mit einer darin eingeführten Kernstange, wobei die Halteeinrichtung eine vertikale Achse aufweist;
eine Formwalze mit einer vertikalen Achse und einem äußeren Umfang, wobei der Formwalzenumfang mit einer Zahnstangenzahnform ausgebildet ist;
eine wechselseitige Bewegungseinrichtung zum Bewirken einer wechselseitigen Bewegung der Halteeinrichtung für Zahnstangenmaterial und der Formwalze, wobei die Halteeinrichtung sich in einer tangentialen Richtung zu einer Ausrichtung der Formwalze bewegt, wenn das Material und die Walze sich während des Formens der Steuerungszahnstange gegenseitig berühren; und
eine Zuführeinrichtung zum Einstellen eines Abstandes zwischen der Achse der Halteeinrichtung für Zahnstangenmaterial und der Achse der Formwalze.

2. Vorrichtung zur Zahnstangenherstellung nach Anspruch 1, wobei die Halteeinrichtung für Zahnstangenmaterial eine Winkeleinstelleinrichtung zum Variieren eines Haltewinkels des Zahnstangenmaterials gegen die Formwalze aufweist.

3. Vorrichtung zur Zahnstangenherstellung nach Anspruch 1, wobei die Halteeinrichtung für Zahnstangenmaterial in der Lage ist, zwei Zahnstangenmaterialien, jede der Zahnstangen Seite an Seite zueinander auf genau entgegengesetzt gegenüberliegenden Seiten der Formwalze, zu halten und wobei die gegenseitige Bewegungseinrichtung das Bewegen der jeweiligen Zahnstangenmaterialien in entgegengesetzten Richtungen zueinander bewirkt.

4. Vorrichtung zur Zahnstangenherstellung nach Anspruch 2, wobei die Halteeinrichtung für Zahnstangenmaterial in der Lage ist, zwei Zahnstangenmaterialien gleichzeitig, jede der Zahnstangen Seite an Seite zueinander auf genau entgegengesetzt gegenüberliegenden Seiten der Formwalze zu halten, und wobei die gegenseitige Bewegungseinrichtung das Bewegen der einzelnen Zahnstangenmaterialien in entgegengesetzten Richtungen zueinander bewirkt.