DE19645410A1 - Verfahren zur Herstellung einer Traversenstange für ein Kraftfahrzeug-Lenkgestänge - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Traversenstange für ein Lenkgestänge eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Traversenstange mit einem Hohlraumaufbau, bei der als Material ein Stahlrohr, welches zu einer bestimmten Länge zu­ geschnitten ist, verwendet wird.

Als Traversenstange zur Verwendung bei einer Zahn­ stangen- und Ritzel-Lenkgestänge eines Kraftfahrzeugs ist bisher eine Traversenstange bekannt, wie diese beispielsweise in Fig. 10 gezeigt ist. Die bekannte Traversenstange 1 be­ sitzt einen Kugelabschnitt 2 an ihrem einen Endteil und einen Halsabschnitt 3, der sich an den Kugelabschnitt 2 anschließt, und außerdem einen Wellenabschnitt 4, der sich an dem Halsab­ schnitt 3 anschließt, wobei eine Muffennut im Wellenabschnitt 4 gebildet ist. Außerdem besitzt die bekannte Traversenstange 1 einen Schraubabschnitt 6 an ihrem anderen Endteil, die in eine Schraubbohrung 8B eingeschraubt ist, die an einem ver­ längerten Abschnitt 8A eines Zapfenlagers 8 eines Kugelge­ lenks 7 ausgebildet ist. Außerdem befestigt eine Mutter 9 den verlängerten Abschnitt 8A, damit verhindert wird, daß der Schraubabschnitt 6 verloren geht. Das Zapfenlager 8 besitzt eine Gehäuseausnehmung 8C, in welcher ein Kugelabschnitt 10A eines Kugelzapfens durch eine Lagerplatte untergebracht ist, so daß dieser gleiten kann. Außerdem ist eine Staubabdeckung zwischen dem Lagerzapfen 8 und dem Kugelzapfen 10 befestigt, und ein Bodenrandteil des Lagerzapfens 8 ist in bezug auf eine Endabdeckung 12 eingestemmt. Der Kugelabschnitt 2 der Traversenstange 1 ist innerhalb einer Gehäuseausnehmung 13A eines Lagerzapfens 13 durch eine Lagerplatte 14 unterge­ bracht, damit dieser gleiten kann, während ein Wellenab­ schnitt 15, der einen Schraubabschnitt 15A bildet, so gebil­ det ist, daß er sich aus dem Lagerzapfen 13 erstreckt. Zwi­ schen dem Lagerzapfen 13 und der Muffennut 5 des Wellenab­ schnitts 4 ist eine Muffe 16 befestigt.

Die Traversenstange 1 wird durch Formen eines kreis­ förmigen Stabmaterials durch Kaltschmieden oder Hämmern her­ gestellt und dann durch Durchführung einer mechanischen Bear­ beitung (Schneidbearbeitung). Außerdem ist seit einiger Zeit zur Reduzierung des Gewichtes die Traversenstange durch Ge­ senkbearbeitung hergestellt worden, wobei als Material ein Stahlrohr verwendet wird, welches zu einer bestimmten Länge zugeschnitten ist.

Wenn jedoch das bekannte Verfahren zur Herstellung der Traversenstange mit einer Hohlraumstruktur, wobei ein Stahlrohrmaterial verwendet wird, durch die Gesenkbearbeitung angewandt wird, verändert sich die Wanddicke ortsabhängig, so daß die Festigkeit eines dünnen Teils unzufriedenstellend wird. Da außerdem das Stahlrohrmaterial eine Last von beiden Seiten bei der Gesenkbearbeitung erhält, können Furchen auf seiner inneren Fläche entstehen, was das Auftreten von Rissen verursacht. Außerdem kann die Gesenkbearbeitung selbst keine zufriedenstellende Härte für das Material bereitstellen, mit dem Ergebnis, daß die Traversenstange keine zufriedenstel­ lende Festigkeit hat. Außerdem variiert die Festigkeit unter den Traversenstangen, so daß die Produktqualität nicht stetig ist.

Obwohl außerdem bei der bekannten Traversenstange die Muffennut durch Senkbearbeitung oder Walzbearbeitung gebildet wird, nimmt die Gesenkbearbeitung Zeit in Anspruch, um die Muffennut zu bilden, wodurch die Produktivität verschlechtert wird. Außerdem kann das Walzschmieden nicht auf einmal die Muffennut bilden, da die Muffennut eine gerade Form hat, d. h., es sind vier bis fünf Bearbeitungen erforderlich, wobei vier bis fünf Arten von Walzwerkzeugen verwendet werden. Wenn außerdem die Muffe in der Muffennut befestigt wird, ist der Kontaktflächendruck niedrig, da die Muffennut eine gerade Form besitzt, so daß die Luftdichtigkeit unzufriedenstellend ist. Außerdem neigen beide Eckenrandteile der Muffennut dazu, daß sie brechen, so daß es schwierig wird, ihre Formen einzu­ richten. Wenn die Form gewaltsam durch Walzen hergestellt wird, wird die Wanddicke reduziert, so daß die Schwierigkeit auftritt, ihre Festigkeit sicherzustellen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Traversenstange mit einer Hohlraumstruktur bereitzustellen, welches in der Lage ist, nicht nur die innere Oberflächengenauigkeit zu verbessern, um eine gleichmäßige Wanddicke anzubieten, sondern außerdem das Auftreten von Furchen zu verhindern und die Festigkeit stabil zu machen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren zur Herstellung einer Traversenstange die folgenden Schritte auf:
einen mehrstufigen Kaltschmiedeschritt, wobei als Ma­ terial ein Stahlrohr verwendet wird, welches zu einer vorge­ gebenen Länge geschnitten ist, und die Bildung eines Kugelab­ schnitts, eines Halsabschnitts, eines ersten Wellenab­ schnitts, eines zweiten Wellenabschnitts, der einen kleineren Durchmesser als der erste Wellenabschnitt besitzt, eines hexagonalen Abschnitts und eines dritten Wellenabschnitts, der einen kleineren Durchmesser als der zweite Wellenab­ schnitt hat, wodurch eine Traversenstange zwischen beiden Endteilen des Stahlrohrmaterials mittels eines mehrstufigen Kaltschmiedens gebildet wird;
einen Halsabschnitt-Bildungsschritt zur Bildung des Halsabschnitts an einem Teil eines ersten Wellenabschnitts, der einem proximalen Endteil des Kugelabschnitts entspricht;
einen Muffennut-Bildungsschritt zur Bildung einer Muffennut an einer vorgegebenen Position auf dem zweiten Wel­ lenabschnitt in der Nähe des Kugelabschnitts;
einen Schraubabschnitt-Bildungsschritt zur Bildung eines Schraubabschnitts im dritten Wellenabschnitt;
einen Wärmebehandlungsschritt zur Durchführung einer Wärmebehandlung zur Entfernung von Restspannungen von den Komponenten, die in den vorhergehenden Schritten gebildet wurden, wobei deren Festigkeit erhöht und deren Duktilität verbessert wird; und
einen Beschichtungsschritt zum Beschichten der wärme­ behandelten Komponenten zum Rostschutz.

Außerdem schließt der mehrstufige Kaltschmiedeschritt die folgenden fünf Schritte ein:
einen ersten Schritt zur Verformung des ersten Wel­ lenabschnitts durch Durchführen eines Kaltschmiedens in einem Zustand, wo ein Dorn in das Stahlrohrmaterial, welches in die bestimmten Länge zugeschnitten ist, eingeführt wird, so daß ein größerer Durchmesserteil in einer Endseite verbleibt, wo der Kugelabschnitt gebildet wird, während die andere Endseite schaftreduziert wird;
einen zweiten Schritt zur Schaftreduzierung des er­ sten Wellenabschnitts von seinem in etwa zentralen Teil zu einem Ende durch ein Kaltschmieden, um den zweiten Wellenab­ schnitt, der einen reduzierten Durchmesser hat, zu bilden;
einen dritten Schritt zur Schaftreduzierung des er­ sten Wellenabschnitts von seinem in etwa zentralen Teil durch ein Kaltschmieden, um einen Durchmesser bereitzustellen, der gleich dem des zweiten Wellenabschnitts ist, so daß sich der zweite Wellenabschnitt zum ersten Wellenabschnitt erstreckt;
einen vierten Schritt zur Schaftreduzierung an einem Ende des zweiten Wellenabschnitts durch ein Kaltschmieden, um den dritten Wellenabschnitt, der weiter bezüglich des Durch­ messers reduziert ist, zu bilden; und
einen fünften Schritt zur Verformung des Kugelab­ schnitts an dem Teil mit dem großen Durchmesser durch ein Kaltschmieden und außerdem Verformen des hexagonalen Ab­ schnitts mit einem hexagonalen Querschnittabschnitt an einem Teil des zweiten Wellenabschnitts, der auf den dritten Wel­ lenabschnitt folgt.

Außerdem sind ein Verbindungsbereich zwischen dem Teil mit dem großen Durchmesser und dem ersten Wellenab­ schnitt im ersten Schritt, ein Verbindungsbereich zwischen dem ersten Wellenabschnitt und dem zweiten Wellenabschnitt im zweiten und dritten Schritt, und ein Verbindungsbereich zwi­ schen dem zweiten Wellenabschnitt (27) und dem dritten Wel­ lenabschnitt im vierten Schritt jeweils so ausgebildet, daß diese einen abgeschrägten Aufbau haben. Gleichzeitig unter­ liegt beim Herstellungsschritt des Schraubabschnittes der Ku­ gelabschnitt einer Kugelwalzbearbeitung. Auf diese Kugelum­ steigbearbeitung kann unter gewissen Umständen jedoch ver­ zichtet werden. Außerdem verwendet der Halsabschnittbildungs­ schritt, der Muffennutbildungsschritt und der Schraubab­ schnittbildungsschritt die Walzbearbeitung. Der Halsab­ schnittbildungsschritt und der Muffennutbildungsschritt kann die Gesenkbearbeitung verwenden. Außerdem wird beim Wärmebe­ handlungsschritt die Blaufärbungs-Wärmebehandlung mit einer bestimmten Temperatur innerhalb eines Bereichs von 300 bis 400°C mehrere Minuten lang bis ungefähr bis zu einer Stunde durchgeführt.

Damit kann durch das Herstellungsverfahren nach der Erfindung das Auftreten von Furchen auf der Innenfläche der Form der Traversenstange vermieden werden, welche aus einem Stahlrohr hergestellt ist, sowie die Unregelmäßigkeit der Wanddicke durch den mehrstufigen Schritt einer Schaftreduzie­ rung des Stahlrohrs, da der Dorn darin eingeführt ist. Außer­ dem kann das mehrstufige Kaltschmieden einer Werkstückaushär­ tung liefern, um die Festigkeit zu erhöhen, gemeinsam mit dem Erzielen einer natürlichen Formgebung, wobei die Blaufärbungs-Wärmebehandlung schließlich Restspannungen beseitigt, die Festigkeit erhöht und die Duktilität verbessert, wodurch die notwendige Festigkeit und Stabilität der Qualität der Produkte sichergestellt und eine hohe Ausbeute erzielt wird.

Außerdem kann durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren bereitgestellt werden, mit welchem in einfacher Weise die Muffennut gebildet wird, mit der eine hohe Luft­ dichtigkeit erreicht werden kann. Beim Nutherstellungsverfah­ ren nach dieser Erfindung wird ein Paar ringförmiger Eckennu­ ten in einem ersten Walzschritt an beiden Endteilen des zwei­ ten Wellenabschnitts hergestellt, wobei die Mutfennut durch das Walzen durch eine erste Walze hergestellt wird und in ei­ nem zweiten Walzschritt ein ungleichmäßiger oder geriffelter Nutabschnitt mit einem unregelmäßigen Querschnitt, in welchem Höhen und Senken nacheinander auftreten, der zwischen dem Paar der ringförmigen Eckennuten gebildet ist, die im ersten Schritt gebildet wurden, durch das Walzen hergestellt wird, wobei eine zweite Walze verwendet wird. Da das Paar der ring­ förmigen Eckennuten an Bereichen in beiden Seiten der Muffen­ nut beim ersten Walzschritt gebildet wird, und dann ein un­ gleichmäßiger Nutabschnitt dazwischen hergestellt wird, wird das Walzen leicht. Der ungleichmäßige Nutabschnitt kann au­ ßerdem dadurch hergestellt werden, daß das Walzen einmal durchgeführt wird, mit dem Ergebnis, daß die Bearbeitungszeit kürzer wird, so daß die Produktivität verbessert wird. Da das Walzverfahren die Deformation bei der Bearbeitung erleich­ tert, wird ein ungleichmäßiger Nutabschnitt in einem Zustand hergestellt, wo beide Seiten des ersten Schaftabschnittes freie Endteile sind. Um weiter die Genauigkeit des unebenen Nutabschnitts zu erhöhen, werden beide Endteile oder ein End­ teil fixiert. Außerdem ist es möglich, daß der ungleichmäßige Nutabschnitt so hergestellt wird, daß eine Drucklast auf den ersten Wellenabschnitt von beiden Seiten in den axialen Rich­ tungen angelegt wird, so daß die Verformung beim Walzen er­ leichtert wird. Es ist vorteilhaft, daß der ungleichmäßige Nutabschnitt, der in der Muffennut vorzusehen ist, keilför­ mige asymmetrische Formen hat, bei denen der Neigungswinkel in der Richtung zum Lösen der Muffe größer ausgeführt wird als der Neigungswinkel in der Befestigungsrichtung der Muffe.

Durch diesen asymmetrischen ungleichmäßigen Nutabschnitt wird das Einführen der Muffe einfach und es wird für die Muffe schwierig, daß sie sich löst, und es wird außerdem der Kon­ taktflächendruck der Muffe erhöht, wodurch die Luftdichtig­ keit erhöht wird. Der ungleichmäßige Nutabschnitt besitzt eine Schraubennutform, eine Balgnutform oder eine durch beide kombinierte Form. Um weiter die Nutbearbeitung zu erleich­ tern, wird ein gerades Teil, welches keine Ungleichmäßigkeit besitzt, in einem zentralen Teil des ungleichmäßigen Nutab­ schnitts gebildet.

Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vor­ teile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung mit Hilfe der Zeichnungen deutlich.

Fig. 1A bis 1F sind Darstellungen eines Kaltschmiede­ verfahrens nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2A bis 2D sind Darstellungen zur Erklärung einer Walzbearbeitung oder einer Gesenkbearbeitung, die auf das Kaltschmiedeverfahren von Fig. 1A bis 1F folgt;

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht längs einer Linie III-III von Fig. 1F;

Fig. 4 ist eine Darstellung, die nützlich ist, um ei­ nen zusammengebauten und abgeschlossenen Zustand einer Tra­ versenstange zu beschreiben;

Fig. 5A und 5B sind Darstellungen, um den ersten und zweiten Walzprozeß zur Bildung einer Muffennut zu beschrei­ ben;

Fig. 6A bis 6D sind Darstellungen, um den ersten und zweiten Walzprozeß zur Bildung der Muffennut ausführlich zu erklären;

Fig. 7A bis 7D sind Darstellungen, um Muffennutarten zu erklären;

Fig. 8 ist eine Darstellung, um eine Muffennut mit einem asymmetrischen ungleichmäßigen Aufbau zu beschreiben;

Fig. 9 ist eine Darstellung, um die Befestigung einer Muffe in der Muffennut zu beschreiben; und

Fig. 10 ist eine Darstellung, um einen zusammengebau­ ten Zustand einer bekannten Traversenstange zu beschreiben.

Fig. 1A bis 1F sind Darstellungen eines mehrstufigen Schmiedeverfahrens durch Kaltschmieden bei einem Herstel­ lungsverfahren für eine Traversenstange gemäß der vorliegen­ den Erfindung. Zuerst wird, wie in Fig. 1A gezeigt ist, ein Stahlrohr 21, welches zu einer bestimmten Länge geschnitten ist, als Traversenstangenmaterial vorbereitet, und dann wird in einem ersten Verfahren oder Schritt, wie in Fig. 1B ge­ zeigt ist, ein Dorn 20 in das Stahlrohr 21 mittels des Kalt­ schmiedens durch eine mehrstufige Presse eingeführt, so daß an einem Endteil ein Bereich mit einem großen Durchmesser 22 verbleibt, während ein erster Wellenabschnitt 25 mit einem kleinen Durchmesser durch die Schaftreduzierung in Richtung auf den anderen Endteil gebildet wird. Dabei wird ein erster abgeschrägter Abschnitt 24, der allmählich im Durchmesser ab­ nimmt, im Verbindungsabschnitt zwischen dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser und dem Abschnitt 25 mit dem kleinen Durchmesser gebildet. Der Grund für die Einführung des Dorns 20 liegt darin, die Oberflächenrauhigkeit seiner inneren Oberfläche zu verbessern und seine unregelmäßige Wanddicke zu beseitigen.

In einem zweiten Verfahrensschritt, wird, wie in Fig. 1C gezeigt ist, die Schaftreduzierung durch das Kaltschmieden von einem Teil des ersten Schaftabschnittes 25 durchgeführt, und zwar leicht verschoben von einem in etwa zentralen Teil des ersten Schaftabschnittes 25 zum Abschnitt 22 mit dem gro­ ßen Durchmesser, um einen zweiten Wellenabschnitt 27 mit ei­ nem Durchmesser zu bilden, der kleiner ist als der des ersten Schaftabschnittes 25. Somit wird aus dem Stahlrohr 21 der Ab­ schnitt 22 mit dem großen Durchmesser, der erste abgeschrägte Abschnitt 24, der erste Wellenabschnitt 25, ein zweiter abge­ schrägter Abschnitt 26 und der zweite Wellenabschnitt 27 ge­ formt. Der zweite Wellenabschnitt 27 ist so ausgebildet, daß er eine Länge hat, die länger ist als die des ersten Wellen­ abschnitts 25. Eine Wellenbohrung 27A des zweiten Wellenab­ schnittes 27 ist so ausgebildet, daß sie einen Durchmesser hat, der kleiner ist als eine Bohrung 25A des ersten Wellen­ abschnitts 25.

In einem dritten Verfahrensschritt wird, wie in Fig. 1D gezeigt ist, das Kaltschmieden durchgeführt, um den ersten Wellenabschnitt 25 von seinem in etwa zentralen Bereich in Richtung auf den Wellenabschnitt 27 mit dem kleineren Durch­ messer bezüglich des Schaftes zu reduzieren. Somit nimmt die Länge des ersten Wellenabschnittes bezüglich seiner Länge ab, während die Länge des zweiten Wellenabschnittes 27 bezüglich seiner Länge ansteigt. Eine Bohrung 25A des ersten Wellenab­ schnitts 25 besitzt den gleichen Durchmesser wie die Bohrung 25A des ersten Wellenabschnitts 25 beim Verfahren nach Fig. 1C, und eine Bohrung 27A des zweiten Wellenabschnitts 27 be­ sitzt den gleichen Durchmesser wie die Bohrung 27A des zwei­ ten Wellenabschnitts beim Verfahren nach Fig. 1C. Da der er­ ste Wellenabschnitt 25 und der zweite Wellenabschnitt 27 in zwei getrennten Verfahren gebildet sind, wird das Entstehen von Stauchungen verhindert und die Veränderung der Gesamt­ länge wird unterdrückt.

In einem vierten Verfahrensschritt wird, wie in Fig. 1E gezeigt ist, das Kaltschmieden durchgeführt, um den zwei­ ten Wellenabschnitt 27 in Richtung auf den einen Wellenend­ teil zu reduzieren, um einen dritten Wellenabschnitt 29 zu bilden. Auch in diesem Fall wird ein dritter abgeschrägter Abschnitt 28 gebildet, der auf den zweiten Wellenabschnitt 27 folgt, mit dem Ergebnis, daß der dritte Wellenabschnitt 29 ohne das Auftreten einer Zwangsverformung gebildet wird. Eine Bohrung 29A des dritten Wellenabschnitts 29 wird so ausgebil­ det, daß sie einen Durchmesser hat, der kleiner ist als die Bohrung 27A des zweiten Wellenabschnitts 27.

In einem fünften Verfahrensschritt, wird, wie in Fig. 1F gezeigt ist, das Kaltschmieden durchgeführt, um den Ab­ schnitt 22 mit dem großen Durchmesser und den ersten ab­ schrägten Abschnitt 24 zu einem Kugelabschnitt 30 auszubil­ den. Dabei wird ein Loch 30A in einem Kopfteil des Kugelab­ schnittes 30 gebildet. Im gleichen Zeitpunkt wird ein hexago­ naler Abschnitt 31, der einen hexagonalen Querschnittsab­ schnitt hat und der ein Loch 31A hat, wie in Fig. 5 gezeigt ist, die eine Querschnittsansicht längs einer Linie III-III von Fig. 1F ist, an einem Bereich des zweiten Wellenabschnit­ tes 27 vor dem dritten abgeschrägten Abschnitt 28 gebildet.

Fig. 2A bis 2D sind Darstellungen, um ein Herstel­ lungsverfahren für einen Halsabschnitt, ein Herstellungsver­ fahren für eine Muffennut und ein Herstellungsverfahren für einen Schraubenabschnitt nach dem mehrstufigen Schmiedever­ fahren nach der vorliegenden Erfindung zu beschreiben. Fig. 2A ist eine Querschnittsansicht des Stahlrohrs 21, welches durch die mehrstufigen Schmiedeverfahren erhalten wird, die in Fig. 1A bis 1F gezeigt sind, wobei das Stahlrohr 21 mit dem Kugelabschnitt 30, dem ersten Wellenabschnitt 25, dem ab­ geschrägten Abschnitt 26, dem zweiten Wellenabschnitt 27, dem hexagonalen Abschnitt 31, dem dritten abgeschrägten Abschnitt 28 und dem dritten Wellenabschnitt 29 ausgerüstet ist.

Beim Herstellungsverfahren für den Halsabschnitt, wird, wie in Fig. 2B gezeigt ist, ein Halsabschnitt 32 an ei­ nem freien Endteil des Kugelabschnitts 30 durch eine Walzbe­ arbeitung oder eine Gesenkbearbeitung hergestellt. Zur Walz­ bearbeitung oder zur Gesenkbearbeitung des Halsabschnitts 32 wird eine Walze 300 verwendet. Die Walze 300 besitzt einen Ansatz 300A, der den Halsabschnitt 32 bildet. Die Bildung des Halsabschnitts 32 hat zur Folge, daß der Durchmesser der Boh­ rung 25A des ersten Wellenabschnitts 25 reduziert wird. Dabei wird der Dorn 20 eingeführt, um die Oberflächenrauhigkeit zu verbessern und außerdem das Auftreten von Furchen zu verhin­ dern. Der Halsabschnitt 32 besitzt eine Bohrung 32A mit einem kleinen Durchmesser, die wiederum in Richtung auf den ersten Wellenabschnitt 25 größer wird, um somit eine abgeschrägte Form anzunehmen.

Beim Herstellungsverfahren für die Muffennut wird, wie in Fig. 2C gezeigt ist, eine Muffennut 34 an einer be­ stimmten Position auf dem ersten Wellenabschnitt 25 mittels der Walzbearbeitung oder der Gesenkbearbeitung hergestellt. Da die Position der Muffennut 34 von den Einzelangaben bezüg­ lich der Abmessung vom Kugelabschnitt 30 abhängt, wird die Muffennut 30 mit einer Walze 33 hergestellt, die an der be­ stimmten Abmessung vom Kugelabschnitt 30 angeordnet ist. Die Walze 33 kann natürlich durch ein Werkzeug ersetzt werden.

Beim Herstellungsverfahren für den Schraubenabschnitt wird, wie in Fig. 2D gezeigt ist, die Walzbearbeitung durch­ geführt, um einen Schraubenabschnitt 29B auf dem dritten Wel­ lenabschnitt 29 zu bilden. Gleichzeitig damit wird der Kugel­ abschnitt 30 nochmals der Walzbearbeitung unterzogen. Es ist jedoch möglich, daß diese Walzbearbeitung für den Kugelab­ schnitt 30 entbehrbar ist. Wenn das Herstellungsverfahren für diesen Schraubenabschnitt zu Ende ist, ist die Bildung der Traversenstange beendet. Anschließend wird in einem Wärmebe­ handlungsverfahren die hergestellte Traversenstange einer Blaufärbe-Wärmebehandlung unterworfen. Bei dieser Blaufärbe-Wärmebehandlung wird die Wärmebehandlung mit einer bestimmten Temperatur innerhalb eines Bereich von 300 bis 400°C mehrere Minuten lang bis ungefähr zu einer Stunde durchgeführt. Da­ durch können die Restspannungen entfernt werden, die während der Schmiedebearbeitung und der Walzbearbeitung auftreten, es kann die Festigkeit vergrößert werden und die Duktilität verbessert werden. Schließlich wird in einem Beschichtungs­ verfahren eine Kation-Beschichtung als Rostverhinderungsbe­ schichtung auf der bearbeiteten Traversenstange vorgenommen.

Fig. 4 ist eine teilweise axiale Querschnittsansicht, welche einen Zusammenbauzustand eines Kugelgelenk-Zapfenlagers auf der Traversenstange zeigt, die gemäß der vorliegen­ den Erfindung hergestellt ist. In die Bohrung 29A des dritten Wellenabschnittes 29 der Traversenstange 41, die durch die Verfahren hergestellt wurde, wie in Fig. 1A bis 1F und Fig. 2A bis 2D gezeigt wurde, wird ein Blindstopfen 42 eingeführt. Außerdem ist der Kugelabschnitt 30 durch ein Kunststofflager innerhalb eines Gehäuseausschnitts 64A eines Zapfenlagers 64 gelagert, damit dieser gleiten kann. Eine Öffnung 64B des Zapfenlagers 64 ist nach innen eingestemmt, damit verhindert werden kann, daß der Kugelabschnitt 30 aus dem Zapfenlager 64 läuft. Ein Zapfenabschnitt 65 ist einstückig mit dem Zapfen­ lager 64 ausgebildet.

Fig. 5A und 5B zeigen das Herstellungsverfahren für eine Muffennut nach einer weiteren Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung. Obwohl die Muffennut eine gerade Form besitzen kann, wie in Fig. 2C gezeigt ist, ist bei dieser Ausführungsform eine Muffennut mit einer ungleichmäßigen Form mittels einer Walzbearbeitung gebildet. Fig. 5A zeigt eine erste Walzbearbeitung zur Bildung eines Paars von ringförmi­ gen Eckennuten 35-1 und 35-2 mittels der Verwendung einer er­ sten Walze 33-1, und Fig. 5B zeigt eine zweite Walzbearbei­ tung, um einen ungleichmäßigen Nutenabschnitt 36, welcher eine ungleichmäßige Form hat, zwischen den ringförmigen Ec­ kennuten 35-1 und 35-2 mittels der Verwendung einer zweiten Walze 33-2 herzustellen. Bei der ersten Walzbearbeitung, wie in Fig. 5A und wie in einer vergrößerten Darstellung von Fig. 6A gezeigt ist, wird das Paar der ringförmigen Eckennuten 35-1 und 35-2 im zweiten Wellenabschnitt 27 mittels eines An­ satzpaares 37-1 und 37-2 hergestellt, die auf beiden Seiten der ersten Walze 33-1 gebildet sind. Die Trennung zwischen dem Paar der ringförmigen Eckennuten 35-1 und 35-2 entspricht der Länge der Muffennut 34.

Die zweite Walzbearbeitung ist in Fig. 5B und vergrö­ ßert in Fig. 6B gezeigt. Bei der zweiten Walzbearbeitung wird der ungleichmäßige Nutabschnitt 36 zwischen den ringförmigen Eckennuten 35-1 und 35-2 des zweiten Wellenabschnitts 27 mit­ tels der zweiten Walze 33-2 gebildet, die Ungleichmäßigkeits-Herstellungsnuten 38 auf ihrer Umfangsfläche besitzt, durch die Muffennut 34 festgelegt werden. Während des Walzens durch die zweite Walze 33-2 ist der zweite Wellenabschnitt 27 in einem freien Zustand, mit der Folge, daß die Deformation des zweiten Wellenabschnitts 27 nicht beim Walzen beschränkt ist und daher die Bearbeitung leicht wird.

Fig. 6C zeigt eine Walzbearbeitung nach einer weite­ ren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist das zweite Ende des zweiten Wellenab­ schnittes 27 durch ein Fixierteil 40 fixiert, während das an­ dere Ende ein freies Endteil bildet, und es wird der un­ gleichmäßige Nutabschnitt 36 gebildet, wobei eine Walze 33-3 verwendet wird. In diesem Fall wird auf der Seite, die durch das Fixierteil 40 fixiert ist, die Genauigkeit des ungleich­ mäßigen Nutabschnittes 36 verbessert. Es ist außerdem von Vorteil, beide Endteile des zweiten Wellenabschnitts 27 zu fixieren.

Fig. 6D zeigt eine Walzbearbeitung nach einer weite­ ren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird eine Last an den zweiten Wellenabschnitt 27 von beiden Seiten in den axialen Richtungen angelegt, wie durch die Pfeile 48 und 49 angedeutet ist. Bei diesem Bei­ spiel nimmt der Teil des zweiten Wellenabschnitts 27, wo die Muffennut 34 hergestellt wird, leicht eine geriffelte Form an, d. h., daß die Herstellung einfach wird. Es ist außerdem möglich, daß eine Last nur von einem Ende aus angelegt wird. Nebenbei bemerkt kann bei der zweiten Walzbearbeitung das er­ ste Walzverfahren nach Fig. 5A ausgelassen werden, so daß die Bearbeitung anstelle davon unmittelbar durchgeführt werden kann. Die Fälle der Fig. 6C und 6D sind gleich bezüglich die­ ses Punktes.

Fig. 7A bis 7D sind Darstellungen von ungleichmäßigen Formgebungen der Muffennut 34, die durch das Muffennut-Herstellungsverfahren nach dieser Erfindung gebildet ist. Fig. 7A zeigt eine schraubenförmige Nut 52, Fig. 7B zeigt eine balgartige Nut 54, die durch laufende Herstellung von ring­ förmigen Nuten gebildet ist, Fig. 7C zeigt eine Ausbildung, bei der ein gerades Teil 41 mit keiner Ungleichmäßigkeit in einem zentralen Abschnitt angeordnet ist und balgartige Nuten auf beiden Seiten vom geraden Abschnitt 41 gebildet sind, und Fig. 7D zeigt eine Ausbildung, die eine Kombination einer schraubenförmigen Nut 52 und einer balgartigen Nut 54 ist. Da die Muffennut 34 ungleichmäßig ausgebildet ist, wird das Wal­ zen beim Walzbearbeiten einfach, und es kann daher das Walzen beendet werden, wobei das Walzen nur einmal durchgeführt wird, wodurch die Herstellungszeit abgekürzt kann, so daß die Produktivität verbessert wird. Außerdem steigt der Kontakt­ flächendruck für die Muffenabdichtung an, und zwar aufgrund der ungleichmäßigen Ausbildung, so daß die Luftdichtigkeit verbessert wird.

Fig. 8 zeigt eine Herstellung eines ungleichmäßigen Nutabschnitts in der Muffennut gemäß einer weiteren Ausfüh­ rungsform der Erfindung. Ein Merkmal dieser Ausführungsform besteht darin, daß ein asymmetrischer ungleichmäßiger Nutab­ schnitt gebildet wird. Die Walze 33-2 besitzt eine asymmetri­ sche ungleichmäßige Form 56 auf ihrer Walzoberfläche, so daß ein asymmetrischer ungleichmäßiger Nutabschnitt 58 auf dem zweiten Wellenabschnitt 27 durch den Walzbetrieb hergestellt wird. Die Länge L1 der gesamten Muffennut 34 wird beispiels­ weise auf 19 mm festgelegt, und die Länge L2 eines hohen Teils (niedrige zu niedrige Länge) wird beispielsweise auf 2 bis 3 mm festgelegt. Ein ringförmiges Eckennutteil 43, wel­ ches einen Nutanstiegseckenrand im Fixierteil 40 festlegt, kann so ausgebildet werden, daß der Eckenrandwinkel θ1 bei­ spielsweise 90° beträgt, während der Neigungswinkel θ2 eines ringförmigen Eckennutteils 44 auf dem freien Ende so einge­ stellt wird, daß er im Bereich 30 bis 50° liegt, da eine hohe Genauigkeit schwierig ist. Außerdem trägt die Walzabmessung L3 ungefähr 0,7 bis 1,0 mm, so daß die Bearbeitung mit einem einzigen Walzvorgang abgeschlossen werden kann.

Wenn man annimmt, daß die Muffe über der Nut 58 von einer Richtung, die durch einen Pfeil 50 angedeutet ist befe­ stigt wird, wird der schräge Winkel (Anstiegswinkel) α eines jeden hohen Teils des asymmetrischen ungleichmäßigen Nutab­ schnitts 58, der längs der Befestigungsrichtung auftritt, auf 10 bis 15° festgelegt, während der schräge Winkel β, der längs der entgegengesetzten Richtung auftritt, so festgelegt wird, daß er ungefähr 60° ist. Außerdem werden die Radien R1 und R2 der hohen und niedrigen Teile des asymmetrischen un­ ebenen Nutabschnitts 58 auf 0,3 bis 0,4 mm eingestellt. Wegen der Bildung des asymmetrischen ungleichmäßigen Nutabschnitts 58 kann die Muffe schnell befestigt werden und es ist schwie­ rig, daß sie sich löst. Außerdem steigt der Muffenkontakt-Oberflächendruck an, wodurch die Luftdichtigkeit verbessert wird.

Fig. 9 zeigt einen zusammengebauten Zustand einer Muffe über der Muffennut. Ein Stabbefestigungsabschnitt 46A einer Muffe 46 besitzt auf seiner inneren Fläche einen un­ gleichmäßigen Nutabschnitt 46B, der dem ungleichmäßigen Nut­ abschnitt 46 entspricht, der in der Muffennut 34 gebildet ist. Somit wird der ungleichmäßige Nutabschnitt 36 der Muf­ fennut 34 genau im ungleichmäßigen Nutabschnitt 46B der Muffe 46 beim Befestigen befestigt, so daß die Kontaktausdehnung verlängert wird, um die Luftdichtigkeit sicherzustellen. Es ist jedoch möglich, daß die Innenfläche des zylindrischen Ab­ schnittes 46A eine gerade Form besitzt. In diesem Fall steigt auf Grund des ungleichmäßigen Nutabschnitts 36 der Muffennut 34 der Kontaktflächendruck mit der Muffe 46 an, wodurch die Luftdichtigkeit erhöht wird.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben be­ schriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind Mo­ difikationen der Ausführungsformen möglich, wenn diese keine Abweichungen von den Aufgaben und Vorteilen der Erfindung bilden. Außerdem ist die Erfindung nicht auf die Werte be­ schränkt, die bei den oben beschriebenen Ausführungsformen angegeben sind.

Claims (17)

1. Verfahren zur Herstellung einer Traversenstange (1) zur Verwendung bei einem Lenkgestänge eines Kraftfahr­ zeugs, wobei das Verfahren aufweist:
einen mehrstufigen Kaltschmiedeschritt (Fig. 1A-1F), wobei als Material ein Stahlrohr (21) verwendet wird, welches zu einer vorgegebenen Länge geschnitten ist, und die Bildung eines Kugelabschnitts (30), eines Halsabschnitts (32), eines ersten Wellenabschnitts (25), eines zweiten Wellenabschnitts (27), der einen kleineren Durchmesser als der erste Wellenab­ schnitt (25) besitzt, eines hexagonalen Abschnitts (31) und eines dritten Wellenabschnitts (29), der einen kleineren Durchmesser als der zweite Wellenabschnitt (27) hat, wodurch eine Traversenstange (1) zwischen beiden Endteilen des Stahl­ rohrmaterials mittels eines mehrstufigen Kaltschmiedens ge­ bildet wird;
einen Halsabschnitt-Bildungsschritt (Fig. 2B) zur Bil­ dung des Halsabschnitts (32) an einem Teil eines ersten Wel­ lenabschnitts (25), der einem proximalen Endteil des Kugelab­ schnitts (30) entspricht;
einen Muffennut-Bildungsschritt (Fig. 2C) zur Bildung einer Muffennut (34) an einer vorgegebenen Position auf dem zweiten Wellenabschnitt (27) in der Nähe des Kugelabschnitts (30);
einen Schraubabschnitt-Bildungsschritt (Fig. 2D) zur Bildung eines Schraubabschnitts (29) im dritten Wellenab­ schnitt;
einen Wärmebehandlungsschritt zur Durchführung einer Wärmebehandlung zur Entfernung von Restspannungen von den Komponenten, die in den vorhergehenden Schritten gebildet wurden, wobei deren Festigkeit erhöht und deren Duktilität verbessert wird; und
einen Beschichtungsschritt zum Beschichten der wärme­ behandelten Komponenten zum Rostschutz.

2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der mehrstufige Schmiedeschritt aufweist:
einen ersten Schritt zur Verformung des ersten Wel­ lenabschnitts (25) durch Durchführen eines Kaltschmiedens in einem Zustand, wo ein Dorn (20) in das Stahlrohrmaterial, welches in die bestimmten Länge zugeschnitten ist, eingeführt wird, so daß ein größerer Durchmesserteil in einer Endseite verbleibt, wo der Kugelabschnitt (30) gebildet wird, während die andere Endseite schaftreduziert wird;
einen zweiten Schritt zur Schaftreduzierung des er­ sten Wellenabschnitts von seinem in etwa zentralen Teil zu einem Ende durch ein Kaltschmieden, um den zweiten Wellenab­ schnitt (27), der einen reduzierten Durchmesser hat, zu bil­ den;
einen dritten Schritt zur Schaftreduzierung des er­ sten Wellenabschnitts (25) von seinem in etwa zentralen Teil durch ein Kaltschmieden, um einen Durchmesser bereitzustel­ len, der gleich dem des zweiten Wellenabschnitts (27) ist, so daß sich der zweite Wellenabschnitt (27) zum ersten Wellenab­ schnitt (25) erstreckt;
einen vierten Schritt zur Schaftreduzierung an einem Ende des zweiten Wellenabschnitts (27) durch ein Kaltschmie­ den, um den dritten Wellenabschnitt (29), der weiter bezüg­ lich des Durchmessers reduziert ist, zu bilden; und
einen fünften Schritt zur Verformung des Kugelab­ schnitts (30) an dem Teil mit dem großen Durchmesser durch ein Kaltschmieden und außerdem Verformen des hexagonalen Ab­ schnitts (31) mit einem hexagonalen Querschnittabschnitt an einem Teil des zweiten Wellenabschnitts (27), der auf den dritten Wellenabschnitt (29) folgt.

3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Verbindungsbereich (24) zwischen dem Teil (24) mit dem großen Durchmesser und dem ersten Wellenab­ schnitt (25) im ersten Schritt, ein Verbindungsbereich (26) zwischen dem ersten Wellenabschnitt (25) und dem zweiten Wel­ lenabschnitt (27) im zweiten und dritten Schritt, und ein Verbindungsbereich (28) zwischen dem zweiten Wellenabschnitt (27) und dem dritten Wellenabschnitt (29) im vierten Schritt jeweils so ausgebildet sind, daß diese einen abgeschrägten Aufbau haben.

4. Herstellungsverfahren nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß beim Schraubenabschnitt-Bildungsschritt eine Kugelwalzenbearbeitung des Kugelabschnitts (30) nochmals im gleichen Zeitpunkt durchgeführt wird.

5. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Halsabschnitt-Verformungsschritt, beim Muffennuten-Verformungsschritt und der Schraubenabschnitt-Bildungsschritt eine Walzbearbeitung ver­ wendet wird.

6. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Halsabschnitt-Verformungsschritt und beim Muffennut-Verformungsschritt eine Ge­ senkbearbeitung durchgeführt wird.

7. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Wärmebehandlungsschritt eine Blaufärbe-Wärmebehandlung bei einer bestimmten Tempera­ tur innerhalb eines Bereichs von 300 bis 400°C mehrere Minu­ ten lang bis zu ungefähr einer Stunde durchgeführt wird.

8. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Muffenverformungs­ schritt aufweist:
einen ersten Walzschritt zur Bildung von ringförmigen Eckennuten (35-1, 35-2) an beiden Endteilen des zweiten Wel­ lenabschnitts (27), wobei die Muffennut (34) durch eine Walz­ bearbeitung durch eine erste Walze (33-1) hergestellt wird; und
einen zweiten Walzschritt zur Bildung eines ungleich­ mäßigen Nutabschnitts mit einem unregelmäßigen Querschnitt, bei dem hohe und niedrige Teile nacheinander zwischen den ringförmigen Eckennuten (35-1, 35-2) existieren, welche im ersten Schritt gebildet werden, mittels eines Walzbetriebs, wobei eine zweite Walze (33-2) verwendet wird.

9. Herstellungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf den ersten Walzschritt verzichtet wird, so daß die Muffennut (34) lediglich durch den zweiten Schritt hergestellt wird.

10. Herstellungsverfahren nach Anspruch 8 oder 9, da­ durch gekennzeichnet, daß beim zweiten Walzschritt der un­ gleichmäßige Nutabschnitt (36, 52) in einem Zustand herge­ stellt wird, daß beide Seiten des ersten Wellenabschnitts freie Endteile sind.

11. Herstellungsverfahren nach Anspruch 8 oder 9, da­ durch gekennzeichnet, daß beim zweiten Walzschritt der un­ gleichmäßige Nutabschnitt (36, Fig. 6C) in einem Zustand her­ gestellt wird, daß zumindest ein Endteil des ersten Wellenab­ schnitts (25) fixiert ist.

12. Herstellungsverfahren nach Anspruch 8 oder 9, da­ durch gekennzeichnet, daß beim zweiten Walzschritt der un­ gleichmäßige Nutabschnitt (36, Fig. 6D) in einem Zustand her­ gestellt wird, daß eine Drucklast (Pfeile 48, 49, Fig. 6D) auf den ersten Wellenabschnitt (25) von beiden Seiten in axialen Richtungen angelegt wird.

13. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Walzschritt der ungleichmäßige Nutabschnitt (58, Fig. 8) keilförmige un­ gleichmäßige Formen besitzt, die nacheinander angeordnet sind, bei denen ihr Neigungswinkel (β) in einer Loslös-Richtung einer Muffe (16) größer ausgebildet ist als ihr Nei­ gungswinkel (α) in einer Richtung zur Befestigung der Muffe (16).

14. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Walzschritt der ungleichmäßige Nutabschnitt so ausgebildet wird, daß er eine schraubenförmige Nutform (34, Fig. 7A) besitzt.

15. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Walzschritt der ungleichmäßige Nutabschnitt so ausgebildet ist, daß er eine balgartige (34, Fig. 7B) Nutform besitzt.

16. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Walzschritt der ungleichmäßige Nutabschnitt so ausgebildet ist, daß er eine Kombination (Fig. 7D) einer schraubenförmigen Nutausbil­ dung und einer balgartigen Nutausbildung besitzt.

17. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß beim zweiten Walzschritt ein gerades Teil (41), welches keine Ungleichmäßigkeit hat, in einem zentralen Teil des ungleichmäßigen Nutabschnitts ge­ bildet wird.