DE4130557A1 - Lenkwelle und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft eine stoßdämpfende Lenkwelle zum Lenken der Vorderräder eines Fahrzeugs durch Umwandeln der Drehung eines Lenkrades in eine Hin- und Herbewegung einer Spurstange, und ein Verfahren zur Herstellung der Lenk­ welle.

Die Lenkwelle weist energieabsorbierende Einrichtungen auf, die durch Einfüllen eines Kunstharzes zwischen die Welle und eine äußere Hülse gebildet sind. Diese Lenkwelle weist ein plastisches Metallrohr auf, das in einen Bereich fern vom Lenkrad einen flachen Abschnitt für die Drehmomentüber­ tragung auf die äußere Hülse aufweist, sowie eine Anzahl ringförmiger Nuten, die mit Kunstharz zu füllen sind. In einem Bereich nahe dem Lenkrad weist das plastische Metall­ rohr eine obere Lagerhalterung auf, eine Schraube zum Ein­ griff mit einer Lager-Haltemutter, eine gerillte Welle zum Eingriff mit dem Lenkrad sowie eine Schraube zum Eingriff mit einer Haltemutter, die alle als einstückige Teile des plastischen Metallrohrs gebildet und in der erwähnten Rei­ henfolge zum äußersten Ende des Rohres hin angeordnet sind. Diese Lenkwelle weist ein geringes Gewicht auf und kann in einer verkürzten Formgebungszeit sowie unter niedrigen Kosten hergestellt werden.

Herkömmliche Lenkwellen umfassen die folgende stoßdämpfende Lenkwelle.

Eine Lenkwelle mit einem stoßdämpfenden Aufbau ist aus einer massiven runden Stange gebildet und weist ein Lenkrad auf, das mit dem oberen Ende verbunden ist, sowie eine äußere Hülse, die mit deren unterem Ende verbunden ist. Eine energieabsorbierende Einrichtung ist zwischen der von einer massiven Stange gebildeten Lenkwelle und der äußeren Hülle dadurch gebildet, daß ein Kunstharz in Ringnuten ein­ gefüllt ist, die an der Welle gebildet sind. Die Eingriffs­ struktur, die aus dem Harz zwischen der Welle und der äuße­ ren Hülle besteht, wird infolge einer Kollision des Fahr­ zeugs aufgebrochen. Auf diese Weise wird Kollisionsenergie absorbiert, um zu verhindern, daß sich die Lenkwelle nach hinten und in den Brust des Fahrers hineinbewegt.

Die bekannte Lenkwelle mit dem obigen Aufbau bildet einen flachen Abschnitt für die Drehmomentübertragung auf die äußere Hülse. Der flache Abschnitt ist dadurch gebildet, daß ein Einschnitt in einen vom Lenkrad ferngelegenen Be­ reich der massiven runden Stange vorgenommen ist. In ähnli­ cher Weise sind zwei ringförmige Harz-Einfüllnuten in die massive Stange beispielsweise eingeschnitten. In einem Bereich nahe dem Lenkrad umfaßt die massive runde Stange eine obere Lagerhalterung, einen Aufnahmeabschnitt für eine Lagerhaltemutter, eine Lenkradhalterung und einen Aufnahme­ abschnitt für eine Haltemutter, die alle in der genannten Reihenfolge zum äußersten Ende der Stange hin angeordnet sind. Die Lenkwelle wird durch weitere Schritte des Ein­ schneidens von Schraubgewinden in die Mutter-Aufnahmeab­ schnitte und durch Anbringen von Rillen in der Lenkradhal­ terung hergestellt. Es ist für diese Lenkwelle schwierig, leicht ausgebildet zu sein. Außerdem weist diese Lenkwelle die Nachteile auf, eine lange Bearbeitungs- bzw. Schneide­ zeit zu erfordern, schlecht für die Massenfertigung ge­ eignet zu sein und hohe Herstellungskosten mit sich zu bringen.

Ein Hauptziel dieser Erfindung ist es, eine Lenkwelle vor­ zusehen, die aus einem plastischen Metallrohr gebildet ist, die ein leichtes Gewicht, eine verringerte Formgebungszeit und niedrige Herstellungskosten realisiert.

Ein anderes Ziel dieser Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Lenkwelle aus einem plastischen Metall­ rohr vorzusehen, das eine leichte Lenkwelle, eine verrin­ gerte Formgebungszeit und niedrige Herstellungskosten realisiert.

Andere Ziele dieser Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich.

In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenan­ sicht einer erfindungsgemäßen Lenkwelle,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines plastischen Metallrohrs vor dem Verformen,

Fig. 3 eine erläuternde Ansicht eines ersten Herstellungsschrittes,

Fig. 4 ein Schnitt, der ein erstes bewegliches Gesenk und ein festes Gesenk in getrenntem Zustand zeigt,

Fig. 5 eine erläuternde Ansicht eines zweiten Herstellungsschritts,

Fig. 6 ein vergrößerter Schnitt durch das erste bewegliche Gesenk,

Fig. 7 eine erläuternde Ansicht eines zweistu­ figen Wellenabschnitts, der sich aus dem zweiten Herstel­ lungsschritt ergibt,

Fig. 8 ein Schnitt durch ein zweites bewegli­ ches Gesenk,

Fig. 9 eine erläuternde Ansicht eines dreistu­ figen Wellenabschnitts, der sich aus einem dritten Herstel­ lungsschritt ergibt und vorgeformte Abmessungen aufweist,

Fig. 10 ein Schnitt durch ein drittes bewegli­ ches Gesenk,

Fig. 11 eine erläuternde Ansicht eines dreistu­ figen Wellenabschnitts, der sich aus einem vierten Herstel­ lungsschritt ergibt und halbfertig geformte Abmessungen aufweist,

Fig. 12 ein Schnitt durch ein viertes bewegli­ ches Gesenk,

Fig. 13 eine erläuternde Ansicht eines vierstu­ figen Wellenabschnitts, der sich aus einem fünften Herstel­ lungsschritt ergibt und Abmessungen aufweist, die den Endabmessungen nahekommen,

Fig. 14 ein Schnitt durch ein fünftes bewegli­ ches Gesenk,

Fig. 15 eine erläuternde Ansicht eines vierstu­ figen Wellenabschnitts, der sich aus einem sechsten Her­ stellungsschritt ergibt und die endgültigen Abmessungen aufweist, und

Fig. 16 eine erläuternde Teilansicht der Lenk­ welle, die sich aus einem siebten Herstellungsschritt er­ gibt.

Es erfolgt nun die detaillierte Beschreibung eines bevor­ zugten Ausführungsbeispiels, das im einzelnen nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben wird.

Die Zeichnungen zeigen eine Lenkwelle und ein Verfahren für deren Herstellung. In Fig. 1 weist die Lenkwelle 1 ein plastisches Metallrohr 2 auf, das in einem von einem Lenkrad abgelegenen Bereich (rechte Seite in Fig. 1) einen flachen Abschnitt 4 für die Drehmomentübertragung auf eine äußere Hülse 3 aufweist, sowie zwei Ringnuten 5, die mit einem Kunstharz zu füllen sind. In einem Bereich nahe dem Lenkrad (linke Seite Fig. 1) umfaßt das plastische Metall­ rohr 2 einen gekrümmten Abschnitt 6, eine obere Lagerhalte­ rung 7, einen Konus 8, ein Außengewinde 9 zum Eingriff mit einer Lagerhaltemutter, einen Konus 10, einen Schaft 11, einen Konus 12, eine gerillte Welle 13 zum Eingriff mit dem Lenkrad, einen Konus 14 und ein Außengewinde 15 zum Ein­ griff mit einer Haltemutter, die als integrierte Teile hiervon ausgebildet und in der erwähnten Reihenfolge zum äußersten Ende des Rohres 2 hin angeordnet sind.

Die äußere Hülse 3 weist Harz-Einspritzöffnungen 16 zum Einspritzen eines Kunstharzes 17 auf, um die Räume auf zu­ füllen, die zwischen den Ringnuten 5 und der äußeren Hülse 3 gebildet sind. Das hierin ausgehärtete Kunstharz bildet energieabsorbierende Einrichtungen 18 und 19 zwischen der Lenkwelle 1 und der äußeren Hülle 3.

Das Verfahren zur Herstellung der obigen Lenkwelle 1 und ein Gesenkaufbau, der bei der Herstellung benutzt wird, werden als nächstes unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 16 beschrieben.

Fig. 2 zeigt ein plastisches Metallrohr 2, das ein unver­ formter Rohling mit einer vorbestimmten Länge ist. Dieses Rohr 2 weist beispielsweise eine Wandstärke von 2 bis 3 mm und einen äußeren Durchmesser D1 von etwa 22 mm auf.

Wie in Fig. 3 gezeigt, werden Ringnuten 5 mit einem Außen­ durchmesser von 18 bis 19 mm an den Stellen des obigen pla­ stischen Metallrohrs 2 gebildet, die den energieabsorbie­ renden Einrichtungen 18 und 19 entsprechen. Dieser Formge­ bungsprozeß wird mittels einer durch Walzen- bzw. Rollen­ druck erfolgenden plastischen Verformung ausgeführt (erster Herstellungsschritt).

Als Ergebnis des obigen Walzen- bzw. Rollen-Formgebungsvor­ ganges werden gleichförmige Ringspalte von 1,5 bis 2 mm über den gesamten Umfang hinweg zwischen dem Außendurchmes­ ser des Rohres 2 und dem Außendurchmesser der Ringnuten 5 gebildet.

Fig. 4 zeigt den Gesenkaufbau, in dem ein festliegendes Gesenk 20 ein erstes festes Gesenk 21 und ein zweites festes Gesenk 22 umfaßt, die starr miteinander verbunden sind. Das erste feste Gesenk 21 bildet eine Aussparung 24 zum Führen eines ersten beweglichen Gesenks 23 und anderer beweglicher Gesenke 37, 51, 65 und 83, die noch später zu beschreiben sind, sowie eine Bohrung 25 zum Halten des äußeren Durchmessers des den Rohling bildenden Rohres 2. Das zweite feste Gesenk 22 bildet eine Formfläche 26 an mindestens einer Seite, bevorzugt an beiden Seiten, einer Rohr-Aufnahmebohrung 27, um den flachen Abschnitt 4 in dem vom Lenkrad abgelegenen Bereich des Rohres 2 zu formen, der mit der äußeren Hülse 3 zu verbinden ist. Die Rohr-Aufnah­ mebohrung 27 steht an ihrem einen Ende mit der Bohrung 25 des ersten festen Gesenks 21 in Verbindung, während das andere Ende der Rohr-Aufnahmebohrung 27 ein mit einem Boden versehenes Ende ist.

Wie in Fig. 6 gezeigt, weist das erste bewegliche Gesenk 23 von einem vorderen Ende (rechtes Ende in Fig. 6) nach innen (linke Seite in Fig. 6) eine konische Fläche 28 mit einem bestimmten Winkel R1, eine zylindrische Fläche 29 zum Preß­ formen des Bereiches des Rohres 1 nahe dem Lenkrad, eine konische Fläche 30 mit einem bestimmten Winkel R2 und eine zylindrische Fläche 31 zum Preßformen des Bereiches des Rohres 1 nahe dem Lenkrad auf. Die verschiedenartigen Abschnitte, die in Fig. 6 gezeigt sind, haben beispiels­ weise die folgenden Abmessungen und Winkel:

D1 = 22 mmΦ
D2 = 20,1 mmΦ
D3 = 18,2 mmΦ
R1 = 15 Grad
R2 = 15 Grad
L1 = 21 mm

Somit sind die Abmessungen so festgesetzt, daß sie die fol­ gende Zuordnung herstellen: D3 < D2 < D1.

Das Rohr 2, das sich aus dem ersten Herstellungsschritt ergibt, wie in Fig. 3 gezeigt, wird in das feste Gesenk 20 eingesetzt und durch das feste Gesenk 20 und das bewegliche Gesenk 23 durch Pressen bearbeitet. Als Ergebnis wird, wie in Fig. 5 und 7 gezeigt, das Rohr an seinem vom Lenkrad abgelegenen Bereich zur Bildung des flachen Abschnitts 4 und am Endbereich nahe dem Lenkrad zur Bildung eines zwei­ stufigen Wellenabschnitts 32 umgepreßt, der kleinere Durch­ messer aufweist als der Außendurchmesser des Rohres 2 (zweiter Herstellungsschritt).

Der zweistufige Wellenabschnitt 32 umfaßt einen Konus 33 mit einem Winkel R1, einen zylindrischen Abschnitt 34 mit dem Außendurchmesser D2, einen Konus 35 mit dem Winkel R2 und einen zylindrischen Abschnitt 36 mit dem Außendurchmes­ ser D3. Diese Abschnitte sind in der erwähnten Reihenfolge zum äußersten Ende hin so angeordnet, daß sie der Formober­ flächenanordnung des ersten beweglichen Gesenks 23 entspre­ chen.

Fig. 8 zeigt ein zweites bewegliches Gesenk 37, um den zweistufigen Wellenabschnitt 32 (Fig. 7) zu einem dreistu­ figen Wellenabschnitt 44 umzuformen, der vorgeformte Abmes­ sungen aufweist (Fig. 9). Wie in Fig. 8 gezeigt, weist das zweite bewegliche Gesenk 37 von einem vorderen Ende aus nach innen eine konische Fläche 38 mit einem bestimmten Winkel R3, eine zylindrische Fläche 39, eine konische Flä­ che 40 mit einem bestimmten Winkel R4, eine zylindrische Fläche 41, eine konische Fläche 42 mit einem bestimmten Winkel R5 und eine zylindrische Fläche 43 auf, um den Bereich des Rohres 1 nahe dem Lenkrad durch Pressen zu ver­ formen. Die verschiedenartigen Abschnitte, die in Fig. 8 gezeigt sind, haben beispielsweise die folgenden Abmessun­ gen und Winkel:

D1 = 22 mmΦ
D2 = 20,1 mmΦ
D3 = 18,2 mmΦ
D4 = 15,1 mmΦ
L1 = 21 mm
L2 = 20 mm
R3 = 30 Grad
R4 = 25 Grad
R5 = 13 Grad

Somit sind die Abmessungen und Winkel so festgesetzt, daß sie die folgenden Zuordnungen herstellen: D4 < D3 < D2 < D1, R3 < R1 und R4 < R2.

Das Rohr 2, das sich aus dem zweiten Herstellungsschritt ergibt, wie in Fig. 7 gezeigt, wird in das feste Gesenk 20 (Fig. 4) eingelegt und durch das feste Gesenk 20 und das zweite bewegliche Gesenk 37 durch Fressen bearbeitet. Als Ergebnis wird das Rohr 2 so umgepreßt, daß es einen drei­ stufigen Wellenabschnitt 44 mit den vorgeformten Abmessun­ gen aufweist, der in Fig. 9 gezeigt ist (dritter Herstel­ lungsschritt).

Der dreistufige Wellenabschnitt 44 umfaßt einen Konus 45 mit einem Winkel R3, einen zylindrischen Abschnitt 46 mit einem Außendurchmesser D2, einen Konus 47 mit einem Winkel R4, einen zylindrischen Abschnitt 48 mit dem Außendurchmes­ ser D3, einen Konus 49 mit dem Winkel R5 und einen zylin­ drischen Abschnitt 50 mit dem Außendurchmesser D4. Diese Abschnitte sind in der erwähnten Reihenfolge zum äußersten Ende hin so angeordnet, daß sie der Formoberflächenstruktur des zweiten beweglichen Gesenks 37 entsprechen.

Fig. 10 zeigt ein drittes bewegliches Gesenk 51 zum Umfor­ men des dreistufigen Wellenabschnitts 44 mit den vorgeform­ ten Abmessungen (Fig. 9) zu einem dreistufigen Wellenab­ schnitt 58 mit den halbfertig geformten Abmessungen (Fig. 11). Das dritte bewegliche Gesenk 51 weist vom vorderen Ende nach innen eine gekrümmte Oberfläche 52, eine zylin­ drische Oberfläche 53, eine konische Fläche 54 mit dem bestimmten Winkel R4, eine zylindrische Fläche 55, eine konische Fläche 56 mit einem bestimmten Winkel R6 und eine zylindrische Fläche 57 auf, um den Bereich des Rohres 1 nahe dem Lenkrad umzupressen. Die verschiedenartigen Abschnitte, die in Fig. 10 gezeigt sind, haben beispiels­ weise die folgenden Abmessungen und Winkel:

D1 = 22 mmΦ
D2 = 20,1 mmΦ
D3 = 18,2 mmΦ
D5 = 14,97 mmΦ
L1 = 21 mm
L2 = 20 mm
R4 = 25 Grad
R6 = 7 Grad
R1 = 1 mm

Somit sind die Abmessungen und Winkel so festgesetzt, daß sie die folgenden Zuordnungen aufweisen: D5 < D3 < D2 < D1 und R6 < R5.

Das Rohr 2, das sich aus dem dritten Herstellungsschritt ergibt, wie in Fig. 9 gezeigt, wird in das feste Gesenk 20 eingesetzt und durch Fressen mittels des festen Gesenks 20 und des dritten beweglichen Gesenks 51 verarbeitet. Als Ergebnis wird das Rohr 2 so umgepreßt, daß es die dreistu­ fige Welle 58 mit den halbfertigen Abmessungen aufweist, die in Fig. 11 gezeigt ist (vierter Herstellungsschritt).

Der dreistufige Wellenabschnitt 58 mit den halbfertigen Abmessungen umfaßt einen gekrümmten Abschnitt 59, einen zylindrischen Abschnitt 60 mit dem Außendurchmesser D2, einen Konus 61 mit dem Winkel R4, einen zylindrischen Abschnitt 62 mit dem Außendurchmesser D3, einen Konus 63 mit dem Winkel R6 und einen zylindrischen Abschnitt 64 mit dem Außendurchmesser D5. Diese Abschnitte sind in der ge­ nannten Reihenfolge zum äußersten Ende hin so angeordnet, daß sie der Formoberflächenstruktur des dritten beweglichen Gesenks 51 entsprechen.

Fig. 12 zeigt ein viertes bewegliches Gesenk 65 zum Umfor­ men des dreistufigen Wellenabschnitts 58 mit den halbferti­ gen Abmessungen (Fig. 11) zu einem vierstufigen Wellenab­ schnitt 74 mit Abmessungen, die nahe den Endabmessungen liegen (Fig. 13). Das vierte bewegliche Gesenk 65 weist vom vorderen Ende nach innen eine gekrümmte Fläche 66 auf, eine zylindrische Fläche 67, eine konische Fläche 68 mit einem bestimmten Winkel R7, eine zylindrische Fläche 69 zum Umpressen des Bereiches des Rohres 1 nahe dem Lenkrad, eine konische Fläche 70 mit dem bestimmten Winkel R8, eine zylindrische Fläche 71, eine konische Fläche 72 mit einem bestimmten Winkel R9 und eine zylindrische Fläche 73 zum Umpressen des Bereiches des Rohres 1 nahe dem Lenkrad. Die verschiedenartigen Abschnitte, die in Fig. 12 gezeigt sind, haben beispielsweise die folgenden Abmessungen und Winkel:

D1 = 22 mmΦ
D2 = 20,1 mmΦ
D6 = 19,23 mmΦ
D5 = 14,97 mmΦ
D7 = 12,9 mmΦ
L3 = 8 mm
L4 = 33 mm
L5 = 14 mm
R1 = 1 mm
R7 = 15 Grad
R8 = 5,7 Grad
R9 = 15 Grad

Somit sind die Abmessungen und Winkel so festgesetzt, daß sie die folgenden Zuordnungen herstellen: D7 < D5 < D6 < D2 < D1, R7 < R4 und R8 < R6.

Das Rohr 2, das sich aus dem vierten Herstellungsschritt ergibt, wie in Fig. 11 gezeigt, wird in das feste Gesenk 20 eingesetzt und durch Fressen mittels des festen Gesenks 20 und des vierten beweglichen Gesenks 65 verarbeitet. Als Ergebnis wird das Rohr 2 so umgepreßt, daß der vierstufige Wellenabschnitt 74 die Abmessungen aufweist, die nahe den Endabmessungen liegen, wie in Fig. 13 gezeigt (fünfter Her­ stellungsschritt).

Der vierstufige Wellenabschnitt 74 umfaßt einen gekrümmten Abschnitt 75, einen zylindrischen Abschnitt 76 mit dem Außendurchmesser D2, einen Konus 77 mit dem Winkel R7, einen zylindrischen Abschnitt 78 mit dem Außendurchmesser D6, einen Konus 79 mit dem Winkel R8, einen zylindrischen Abschnitt 80 mit dem Außendurchmesser D5, einen Konus 81 mit dem Winkel R9 und einen zylindrischen Abschnitt 82 mit dem Außendurchmesser D7. Diese Abschnitte sind in der genannten Reihenfolge zum äußersten Ende hin so angeordnet, daß sie der Formoberflächenstruktur des vierten beweglichen Gesenks 65 entsprechen.

Fig. 14 zeigt ein fünftes bewegliches Gesenk 83 zum Umfor­ men des vierstufigen Wellenabschnitts 74 mit den Endabmes­ sungen näherkommenden Abmessungen (Fig. 13) zu einem vier­ stufigen Wellenabschnitt 94 mit den endgültigen Abmessungen (Fig. 15). Das fünfte bewegliche Gesenk 83 weist von einem vorderen Ende aus nach innen eine gekrümmte Oberfläche 84 auf, eine zylindrische Oberfläche 85, eine konische Fläche 86 mit dem bestimmten Winkel R7, eine zylindrische Fläche 87, eine konische Fläche 88 mit dem bestimmten Winkel R10, eine zylindrische Fläche 89, eine konische Fläche 90 mit dem bestimmten Winkel R8, eine zylindrische Fläche 91, eine konische Fläche 92 mit dem bestimmten Winkel R11 und eine zylindrische Fläche 93. Die verschiedenartigen Abschnitte, die in Fig. 14 gezeigt sind, haben beispielsweise die fol­ genden Abmessungen und Winkel:

D1 = 22 mmΦ
D8 = 20 mmΦ
D6 = 19,23 mmΦ
D5 = 14,97 mmΦ
D7 = 12,9 mmΦ
L3 = 8 mm
L6 = 12 mm
L7 = 19,65 mm
L8 = 13,35 mm
R2 = 0,2 mm
R7 = 25 Grad
R10 = 15 Grad
R8 = 5,7 Grad
R11 = 25 Grad

Somit sind die Abmessungen und Winkel so festgesetzt, daß sie die folgenden Zuordnungen herstellen: D7 < D5 < D6 < D8, D8 < D2 und R2 < R1.

Das Rohr 2, das sich aus dem fünften Herstellungsschritt ergibt, wie er in Fig. 13 gezeigt ist, wird in das feste Gesenk 20 eingesetzt und durch Pressen mittels des festen Gesenks 20 und des fünften beweglichen Gesenks 83 verarbei­ tet. Als Ergebnis wird das Rohr 2 so umgepreßt, daß es die vierstufige Welle 94 aufweist, die die endgültigen Abmes­ sungen hat, die in Fig. 15 gezeigt sind (sechster Herstel­ lungsschritt).

Der vierstufige Wellenabschnitt 94 umfaßt den gekrümmten Abschnitt 6, die obere Lagerhalterung 7 mit dem Außendurch­ messer D8, den Konus 8 mit dem Winkel R7, einen Abschnitt 95 zur Aufnahme der Lagerhaltemutter mit dem Außendurchmes­ ser D6, den Konus 10 mit dem Winkel R10, den Schaft 11, den Konus 12 mit dem Winkel R8, eine Steuerradhalterung 96 mit dem Außendurchmesser D5, den Konus 14 mit dem Winkel R11 und einen Haltemutterträger 97 mit dem Außendurchmesser D7. Die obigen Abschnitte sind in der genannten Reihenfolge zum äußersten Ende hin so angeordnet, daß sie der Formoberflä­ chenstruktur des fünften beweglichen Gesenks 83 entspre­ chen.

Als nächstes wird das Rohr 2, das in Fig. 15 gezeigt ist, aus dem festen Gesenk 20 und dem fünften beweglichen Gesenk 83 herausgezogen. Ein äußeres Ende wird um eine bestimmte Abmessung von etwa 3 mm am Haltemutterträger 97 abgeschnit­ ten, wie mit einer strichpunktierten Linie in Fig. 16 gezeigt. Nachfolgend wird der Haltemutterträger 97 mit einem Gewinde versehen, so daß sie das Außengewinde 9 zum Eingriff mit der Lagerhaltemutter bildet. In ähnlicher Weise wird der Haltemutterträger 97 mit einem Gewinde ver­ sehen, so daß er das Außengewinde 15 zum Eingriff mit einer Haltemutter bildet. Die Lenkradhalterung 96 wird gerillt, um die gerillte Welle 13 zu bilden. Dementsprechend wird die Lenkwelle 1 so fertiggestellt, wie in ausgezogenen Linien in Fig. 16 und in Fig. 1 gezeigt (siebter Herstel­ lungsschritt).

Die auf die obige Weise hergestellte Lenkwelle 1 umfaßt den flachen Abschnitt 4 für die Verbindung, die Ringnuten 5, die obere Lagerhalterung 7, das Außengewinde 9 zum Eingriff mit einer Lagerhaltemutter, die gerillte Welle 13 zum Ein­ griff mit dem Lenkrad und ein Außengewinde 15 zum Eingriff mit einer Haltemutter, also Ausbildungen, die hauptsächlich durch Preßverarbeitung und als einstückige Teile der Lenk­ welle 1 ausgebildet sind. Verglichen mit einer herkömmli­ chen Lenkwelle, die aus einer massiven runden Stange gebil­ det ist, weist die Lenkwelle 1 gemäß dieser Erfindung die Vorzüge auf, ein leichtes Gewicht aufzuweisen und in einer verringerten Formgebungszeit sowie unter niedrigen Kosten hergestellt worden zu sein.

Bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren wird die Lenk­ welle 1 dadurch hergestellt, daß man durch aufeinanderfol­ gende Preßvorgänge das plastische Metallrohr 2 verformt. Verglichen mit einer herkömmlichen Lenkwelle, die aus einer massiven Stange gebildet ist, weist die Lenkwelle 1, die durch das Verfahren dieser Erfindung hergestellt ist, ein leichtes Gewicht auf. Unterschiedlich zum herkömmlichen Herstellungsverfahren, das hauptsächlich spanende Vorgänge umfaßt, umfaßt das Herstellungsverfahren gemäß dieser Erfindung hauptsächlich die Verarbeitung durch Preßvor­ gänge, was die Vorzüge einer wesentlichen Verringerung in der Formgebungszeit und niedriger Herstellungskosten lie­ fert.

Da ferner die Lenkwelle 1 einen hohlen Aufbau aufweist, können Schwingungen, die vom Fahrzeugaufbau her übertragen werden, durch die Höhlung absorbiert werden, und Mikro­ schwingungen der Lenkwelle 1 können ebenfalls verhindert werden. Da die Lenkwelle 1 ein Preßerzeugnis ist, weist die Lenkwelle 1 glatte Oberflächen und eine hohe Abmessungs­ genauigkeit auf und erfordert nach der Formgebung keine spezielle Endbearbeitung.

Diese Erfindung umfaßt eine stoßdämpfende Lenkwelle 1 zum Lenken der Vorderräder eines Fahrzeugs durch Umwandeln der Drehung eines Lenkrades in die Hin- und Herbewegung einer Spurstange sowie ein Verfahren zur Herstellung der Lenk­ welle.

Die Lenkwelle 1 weist energieabsorbierende Einrichtungen 18, 19 auf, die dadurch gebildet sind, daß man ein Kunst­ harz 17 zwischen die Welle 1 und eine äußere Hülse 3 ein­ füllt. Diese Lenkwelle 1 umfaßt ein plastisches Metallrohr 2, das in einem vom Lenkrad fernen Bereich einen flachen Abschnitt 4 zur Verbindung mit der äußeren Hülse 3 und meh­ rere ringförmige Nuten 5 aufweist, die mit dem Kunstharz 17 zu füllen sind. In einem Bereich nahe dem Lenkrad umfaßt das plastische Metallrohr 2 eine obere Lagerhalterung 7, ein Außengewinde 9 zum Eingriff mit einer Lagerhaltemutter, eine gerillte Welle 13 zum Eingriff mit dem Lenkrad und ein Außengewinde 15 zum Eingriff mit einer Haltemutter, die alle als integrierte Teile des plastischen Metallrohrs 2 gebildet und in der genannten Reihenfolge zum äußersten Ende des Rohres 2 hin angeordnet sind. Diese Lenkwelle 1 weist ein leichtes Gewicht auf und kann in einer verkürzten Formgebungszeit sowie unter niedrigen Kosten hergestellt werden.

Claims (2)

1. Lenkwelle mit energieabsorbierenden Einrichtungen (18, 19), die durch Einfüllen eines Kunstharzes (17) zwischen die Welle und eine äußere Hülse (3) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkwelle (1) ein plastisches Metallrohr (2) aufweist, das in einem von einem Lenkrad ferngelegenen Bereich einen flachen Abschnitt (4) zur Verbindung mit einer äußeren Hülse (3) und mehrere Ringnuten (5) aufweist, die mit dem Kunstharz zu füllen sind, sowie in einem Bereich nahe dem Lenkrad eine obere Lagerhalterung (7), ein Außengewinde (9) zum Eingriff mit einer Lagerhaltemutter, eine gerillte Welle (13) zum Ein­ griff mit dem Lenkrad sowie ein Außengewinde (15) zum Ein­ griff mit einer Haltemutter, und daß alle diese Elemente als integrierte Teile des plastischen Metallrohres (2) aus­ gebildet und in der genannten Reihenfolge zum äußeren Ende des genannten Rohres (2) hin angeordnet sind.

2. Verfahren zur Herstellung einer Lenkwelle (1) mit energieabsorbierenden Einrichtungen (18, 19), die durch Einfüllen eines Kunstharzes (17) zwischen die Welle und eine äußere Hülse (3) gebildet sind, gekenn­ zeichnet durch die folgenden Schritte:

• - ein erster Schritt, bei dem man durch Einwalzen bzw. Einrollen Ringnuten (5) an Stellen eines plastischen Metallrohres (2) mit einer vorbestimmten Länge einformt, die den energieabsorbierenden Einrichtungen entsprechen,
• - ein zweiter Schritt, bei dem man das Rohr (2) einer Preßverarbeitung unterzieht, und zwar durch ein festes Gesenk (20) mit einer Formfläche (26) zum Formen eines fla­ chen Abschnitts (4) in einem von einem Lenkrad ferngelege­ nen Bereich des Rohres (2) zur Verbindung mit der genannten äußeren Hülse (3) und einem ersten beweglichen Gesenk (23), das Formflächen (29, 31) zum Formen eines zweistufigen Wel­ lenabschnitts (32) in einem Bereich des Rohres (2) nahe dem Lenkrad aufweist, um hierbei das Rohr (2) so umzupressen, daß man den flachen Abschnitt (4) in dem vom Lenkrad fern­ gelegenen Bereich des Rohres (2) und den zweistufigen Wel­ lenabschnitt (32) in dem Bereich des Rohres (2) nahe dem Lenkrad formt, wobei der zweistufige Wellenabschnitt (32) kleinere Durchmesser als der Außendurchmesser des Rohres (2) aufweisen,
• - ein dritter Schritt, bei dem man das Rohr (2) der Preßverarbeitung unterzieht, durch das feste Gesenk (20) und ein zweites bewegliches Gesenk (37) zum Formen eines dreistufigen Wellenabschnitts (44) mit vorgeformten Abmes­ sungen, um hierbei den Bereich des Rohres (2) nahe dem Lenkrad so umzupressen, daß man den zweistufigen Wellenab­ schnitt (32) in den genannten dreistufigen Wellenabschnitt (44) mit den vorgeformten Abmessungen umformt,
• - ein vierter Schritt, bei dem man das Rohr (2) der Preßverarbeitung unterzieht, durch das feste Gesenk (20) und ein drittes bewegliches Gesenk (51), um den dreistufi­ gen Wellenabschnitt (44) mit den vorgeformten Abmessungen zu einem dreistufigen Wellenabschnitt (58) mit halbfertig geformten Abmessungen umzuformen und hierbei den Bereich des Rohres (2) nahe dem Lenkrad so umzupressen, daß man den dreistufigen Wellenabschnitt (44) mit den vorgeformten Abmessungen zu dem dreistufigen Wellenabschnitt (58) mit den halbfertig geformten Abmessungen umformt,
• - ein fünfter Schritt, bei dem man das Rohr (2) der Preßverarbeitung unterzieht, durch das feste Gesenk (20) und ein viertes bewegliches Gesenk (65) zum Umformen des dreistufigen Wellenabschnitts (58) mit den halbfertig ge­ formten Abmessungen zu einem vierstufigen Wellenabschnitt (74) mit Abmessungen, die den Endabmessungen einer Lager­ halterung (7), eines Mutter-Aufnahmeabschnitts (95), eines Lenkrad-Aufnahmeabschnitts (96) und eines Mutter-Aufnahme­ abschnitts (97) nahekommen, wobei man den Bereich des Roh­ res (2) nahe dem Lenkrad so umpreßt, daß man den dreistufi­ gen Wellenabschnitt (58) mit den halbfertig geformten Abmessungen zu dem vierstufigen Wellenabschnitt (74) mit Abmessungen umformt, die den endgültigen Abmessungen nahe­ kommen,
• - ein sechster Schritt, bei dem man das Rohr (2) der Preßverarbeitung unterzieht, durch das feste Gesenk (20) und ein fünftes bewegliches Gesenk (83), um den vierstufi­ gen Wellenabschnitt (74) mit den Abmessungen, die den Endabmessungen nahekommen, so umzuformen, daß er die end­ gültigen Abmessungen der Lagerhalterung (7), des Mutter- Aufnahmeabschnitts (95), des Lenkrad-Aufnahmeabschnitts (96) und des Mutter-Aufnahmeabschnitts (97) aufweist, um hierbei den Bereich des Rohres (2) nahe dem Lenkrad so umzupressen, daß man den vierstufigen Wellenabschnitt (74) mit den Abmessungen nahe den endgültigen Abmessungen zu einem vierstufigen Wellenabschnitt (94) umformt, der die endgültigen Abmessungen aufweist, und
• - ein siebter Schritt, bei dem man ein äußeres Ende mit einer vorbestimmten Abmessung des Mutter-Aufnahmeab­ schnitts (97) abschneidet und danach die Mutter-Aufnahmeab­ schnitte (95, 97) mit einem Gewinde versieht und den Lenkrad-Aufnahmeabschnitt (96) mit einer Rillung versieht.