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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
kronenförmigen
Komponente für einen
Drehmomentsensor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
ein Verfahren zur Herstellung einer kronenförmigen Komponente, die mehrere
sich axial erstreckende Fortsätze
aufweist, die an einem Ende ihres zylindrischen Abschnitts gebildet
sind, unter Anwendung von Schmieden, Glühen, Schneiden, Abstrahlen
und dergleichen.
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Für gewöhnlich ist
ein Drehmomentsensor, der an einer elektrischen Servolenkung eines
Kraftfahrzeuges zum Erfassen eines Lenkmoments befestigt ist, wie
folgt konstruiert. Eine kronenförmige
Komponente 3 ist an einem Verbindungsabschnitt zwischen
den Eingangs- und Ausgangskomponenten einer Lenkspindel befestigt
und eine Erfassungsspule ist um diese angebracht. Die kronenförmige Komponente 3 weist
eine komplizierte Form auf, wie in 1 dargestellt
ist. Die kronenförmige
Komponente 3 hat mehrere sich axial erstreckende Fortsätze 2,
die an einem Ende ihres zylindrischen Abschnitts 1 gebildet
sind.
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In
einem der herkömmlichen
Herstellungsverfahren wird die kronenförmige Komponente
3 durch
ein Pulversinterverfahren hergestellt, wobei Pulver aus magnetischem
rostfreiem Stahl pressgeformt und gesintert wird. In den anderen
herkömmlichen
Herstellungsverfahren zur Herstellung der kronenförmigen Komponente werden
Schmieden und Schneiden angewendet, wie in der ungeprüften
Japanischen Patentschrift Nr. Hei. 8-240493 offenbart
ist.
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Das
herkömmliche
Pulversinterverfahren ist nachteilig, da die Herstellungskosten
erhöht
sind, da das Produkt dem komplizierten Herstellungsprozess unterzogen
wird, und da leicht Perforationen in dem Produkt gebildet werden,
eine Steifigkeit des Produkts unzureichend wird.
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Der
herkömmliche
Schmiede- und Schneideprozess hat auch Nachteile. Die kronenförmige Komponente,
die durch den herkömmlichen
Schmiede- und Schneideprozess hergestellt wird, leidet unvermeidlich unter
der Restverformung und der Bildung von Graten. Daher ist eine Variation
der magnetischen Eigenschaft hoch und eine hohe Erfassungsgenauigkeit
kann nicht garantiert werden. Dies ist ein Problem, da die magnetische
Eigenschaft der kronenförmigen
Komponente die Erfassungsfähigkeit
des magnetischen Sensors deutlich beeinflusst.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Daher
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung
einer kronenförmigen
Komponente für
einen Drehmomentsensor bereitzustellen, wobei die kronenförmige Komponente
eine stabile magnetische Eigenschaft aufweist. Zusätzlich ist
es auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
Herstellung einer solchen kronenförmigen Komponente mit geringen
Kosten bereitzustellen.
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Die
oben genannte Aufgabe kann gemäß der vorliegenden
Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung einer kronenförmigen Komponente
mit mehreren sich axial erstreckenden Fortsätzen gelöst werden, die an einem Ende
ihres zylindrischen Abschnitts gebildet sind. Das Herstellungsverfahren
umfasst folgende Schritte:
Formen und Verformen eines zylindrischen
Rohlings zu einem zylindrischen Element, das einen zylindrischen Abschnitt,
mehrere Fortsätze,
die an dem oberen Ende des zylindrischen Abschnitts gebildet sind,
ein ringförmiges
verbleibendes Teil, das mit dem zylindrischen Abschnitt verbunden
ist, umfasst, wobei die Fortsätze
an und entlang der inneren Umfangsfläche des verbleibenden Teils
angeordnet sind;
Glühen
des derart geformten und verformten zylindrischen Elements;
Schneiden
und Entfernen des verbleibenden Teils von dem derart geglühten zylindrischen
Element, so dass ein kronenförmiges
Element gebildet wird, das im Wesentlichen mit der kronenförmigen Komponente
in der Form übereinstimmt;
Trockenabstrahlen
des kronenförmigen
Elements, wobei der Glasdruck beim Trockenabstrahlen auf den Bereich
von 3 bis 5 kp/cm2 eingestellt ist, und
die Glasdauer auf den Bereich von 10 bis 30 Sekunden eingestellt ist.
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Ferner
ist das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
vorteilhaft, da der Formungs- und Verformungsschritt die folgenden
Schritte umfasst:
Formen des zylindrischen Rohlings zu einem
ersten zylindrischen Element, das einen zylindrischen Basisabschnitt,
die Fortsätze,
die von dem zylindrischen Basisabschnitt in dessen axialer Richtung
abstehen, und das verbleibende Teil, das sich in dessen Umfangsrichtung
erstreckt und mit dem zylindrischen Basisabschnitt verbunden ist,
enthält;
Tiefziehen
des derart geformten ersten zylindrischen Elements zu einem zweiten
zylindrischen Element, das die mehreren Fortsätze, das verbleibende Teil
und einen zylindrischen Basisabschnitt enthält, der ein Bodenteil und einen
C-förmigen
Querschnitt aufweist;
Stanzen und Entfernen des Bodenteils
des derart tiefgezogenen zweiten zylindrischen Elements, so dass
ein drittes zylindrisches Element geformt wird, das die mehreren
Fortsätze,
das verbleibende Teil und einen zylindrischen hohlen Basisabschnitt
als zylindrischen Abschnitt enthält.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine kronenförmige Komponente für einen
Drehmomentsensor zeigt, der gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruiert ist;
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2 ist ein Diagramm, das eine Sequenz von
Schmiedeprozessschritten der kronenförmigen Komponente zeigt;
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3 ist
eine Draufsicht, die einen Abstrahlungsprozess zur Bildung der kronenförmigen Komponente zeigt;
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4 ist
eine Seitenansicht, die den Abstrahlungsprozess von 3 zeigt;
und
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5 ist
eine Grafik, die eine Variation einer magnetischen Eigenschaft der
kronenförmigen
Komponente zeigt, die einem Abstrahlen unterzogen wurde.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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In
der Folge wird die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beschrieben. In der Erfindung wird ein zylindrischer Rohling
einem Schmiedeprozess, einem Glühprozess,
einem Schneideprozess und einem Abstrahlungsprozess unterzogen,
wodurch eine kronenförmige
Komponente hergestellt wird. Tabelle 1 zeigt eine Zusammensetzung
des Rohlings. Tabelle 1
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni |
| ≤ 0,03 | ≤ 1,5 | ≤ 0,3 | ≤ 0,04 | ≤ 0,03 | 11,5~13,5 | ≤ 0,6 |
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- nass%: verbleibendes Teil besteht im Wesentlichen aus Fe
~: "~" bedeutet einen Bereich
zwischen und einschließlich
beider Werte
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Zunächst wird
der oben stehende Prozess beschrieben. 2A bis 2D zeigen
eine Verformung eines zylindrischen massiven Rohlings 10a,
wenn dieser anschließend
durch einen Kaltschmiedeprozess verformt wird.
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In
einem ersten Schritt (2B) werden Teile 11,
die zu der Fortsätzen 2 der
kronenförmigen
Komponente werden, geschmiedet, während das Umfangsteil 12 erhalten
bleibt, wodurch der Rohling 10a in ein verformtes zylindrisches
Element 10b verformt wird. Das heißt, der Rohling 10a wird
einem Stauchschmieden unterzogen, wobei der Rohling 10a in
einen Schmiedegesenkapparat eingesetzt wird, der durch eine Stanze 20 und
ein Schmiedegesenk 30 definiert ist, so dass ein lockerer
Sitz gegenüber
der Stanze entsteht. Die Stanze 20 hat an der äußeren Umfangsposition
des Spitzenendabschnitts Vorsprünge/Vertiefungen 21,
die die Fortsätze
des verformten zylindrischen Elements 10b definieren und
diesen entsprechen. Mit anderen Worten, die Stanze 20 mit
den Vorsprüngen/Vertiefungen 21 wird
zur Bildung der Teile 11 verwendet, die zu den Fortsätzen 2 in
dem fertigen Produkt werden, das in 1 dargestellt
ist.
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Das
Formen des verbleibenden Teils 12 hat den Vorteil, dass
der Materialfluss zum Zeitpunkt des Schmiedens gleichmäßig wird.
Daher können
die Teile 11, die den Fortsätzen 2 entsprechen,
nur durch den ersten Schritt gebildet werden. Dadurch entfällt die
nachteilige Wirkung einer Prozesshärtung, wenn diese komplizierte
Konfiguration in einem zweiten Schritt, der in 2C dargestellt
ist, und den folgenden gebildet wird.
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Dann
wird im zweiten Schritt ein Bodenteil 13 an einem tiefen
Teil des zylindrischen Elements 10c durch ein vorbestimmtes
Schmiedegesenk durch eine Tiefziehmethode gebildet.
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In
einem dritten Schritt, der in 2D dargestellt
ist, wird das Bodenteil 13 durch Stanzen entfernt, um ein
zylindrisches Element 10d zu bilden.
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Dann
wird das zylindrische Element 10d in einen Ofen eingebracht
und auf 700 bis 800°C
erwärmt, um
eine Restverformung in dem zylindrischen Element 10d durch
Glühen
zu verringern. Das derart geglühte zylindrische
Element wird in eine Schneidemaschine, z. B. eine Drehmaschine,
eingebracht und das verbleibende Teil 12 wird ausgeschnitten.
Der Schneideprozess bildet die Fortsätze 2, die fertig
sind, wie in 1 dargestellt ist. Infolge des
Schneidens entstehen Grate an den Ecken der Fortsätze 2.
Diese Grate werden im folgenden Abstrahlungsprozess entfernt.
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In
dem Abstrahlungsprozess wird ein Trockenabstrahlen angewendet, in
dem die Strahlpartikel, z. B. Glaskugeln oder harte Kunststoffpartikel,
gegen das Werkstück
unter Verwendung von Druckluft geblasen werden. Insbesondere ist
die kronenförmige
Komponente 3 auf einem Drehtisch 15 befestigt,
wie in 3 und 4 dargestellt ist. Der Drehtisch
wird in die Richtung eines Pfeils gedreht. Eine Kanone 16 wird
mit einer Neigung in einem Winkel von 45° in Bezug auf den Drehtisch
eingerichtet, so dass die Kanone die Partikel gegen die kronenförmige Komponente
vom oberen Teil bläst.
In diesem Fall ist der Glasdruck etwa 3 bis 5 kp/cm2 und
die Glasdauer ist 10 bis 30 Sekunden. Die Grate wurden vollständig durch
den Abstrahlprozess entfernt.
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Wie
zuvor erwähnt,
kann die Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wie folgt zusammengefasst werden.
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Das
heißt,
ein Verfahren zur Herstellung einer kronenförmigen Komponente gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte:
Formen
und Verformen eines zylindrischen massiven Rohlings 10a zu
einem ersten zylindrischen Element 10b, das einen zylindrischen
Basisabschnitt 10x, mehrere Fortsätze 11, die von dem
zylindrischen Basisabschnitt 10x in dessen axiale Richtung
abstehen, und ein verbleibendes Teil 12 enthält, das
sich in eine Umfangsrichtung desselben erstreckt und mit dem zylindrischen
Basisabschnitt verbunden ist, wobei die mehreren Fortsätze an und
entlang einer inneren Umfangsfläche
des verbleibenden Teils angeordnet sind;
Tiefziehen des derart
geformten und verformten ersten zylindrischen Elements 10b zu
einem zweiten zylindrischen Element 10c, das die mehreren
Fortsätze 11,
das verbleibende Teil 12 und einen zylindrischen Basisabschnitt 10y enthält, der
ein Bodenteil 13 und einen C-förmigen Querschnitt aufweist;
Stanzen
und Entfernen des Bodenteils des derart tiefgezogenen zweiten zylindrischen
Elements 10c, so dass ein drittes zylindrisches Element 10d geformt
wird, das die mehreren Fortsätze 11,
das verbleibende Teil 12 und einen zylindrischen hohlen
Basisabschnitt 10z enthält;
Glühen des
dritten zylindrischen Elements 10c;
Schneiden und
Entfernen des verbleibenden Teils von dem derart geglühten dritten
zylindrischen Element 10c, so dass ein viertes zylindrisches
Element gebildet wird, das im Wesentlichen mit der kronenförmigen Komponente
in der Form übereinstimmt;
und
Abstrahlen des vierten zylindrischen Elements.
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Es
wurde ein Test durchgeführt,
um eine Verbesserung in der magnetischen Eigenschaft der kronenförmigen Komponente
durch das Abstrahlen zu bestätigen.
Das Testergebnis ist in 5 dargestellt. In dem Test wurden
die magnetischen Eigenschaften von fünfzehn kronenförmigen Komponenten
durch eine LCR-Messvorrichtung gemessen. In der Grafik stellt die
Abszisse zwei Arten von kronenförmigen
Komponenten vor und nach dem Abstrahlen dar und die Ordinate stellt
den Wert der magnetischen Eigenschaft dar. Die Daten zeigen, dass
eine Variation der magnetischen Eigenschaft nach dem Abstrahlen
0,5 Ω beträgt und auf etwa
30% verringert ist, da die Variation vor dem Abstrahlen 1,6 Ω beträgt. Somit
ist die Variation der magnetischen Eigenschaft nach dem Abstrahlen
deutlich verbessert.
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Wie
aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich ist, werden gemäß einem
Verfahren zur Herstellung einer kronenförmigen Komponente für einen
Drehmomentsensor die Grate der kronenförmigen Komponente entfernt,
und ferner ist eine Variation der magnetischen Eigenschaft derselben
deutlich verringert, da das Schmieden und Schneiden und ferner das
Glühen
und Abstrahlen angewendet werden. Infolgedessen wird die Erfassungsfähigkeit
des Drehmo mentsensors verbessert, um eine hohe Erfassungsgenauigkeit
zu erhalten. Zusätzlich
werden die Herstellungskosten gesenkt und eine Massenproduktion
der kronenförmigen
Komponenten wird erreicht.
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Zusammenfassend
wird ein Verfahren zur Herstellung einer kronenförmigen Komponente 3 mit
mehreren sich axial erstreckenden Fortsätzen 2 bereitgestellt,
die an einem Ende eines zylindrischen Abschnitts 1 gebildet
sind. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Formen des zylindrischen
Abschnitts zu einem zylindrischen Rohling 10a mit Fortsätzen, die
an und entlang der inneren Umfangsfläche eines verbleibenden Teils 12 angeordnet
sind; Glühen
des zylindrischen Rohlings; Entfernen des verbleibenden Teils durch
Schneiden; und Unterziehen des erhaltenen Rohlings einem Abstrahlungsprozess,
wodurch die magnetische Eigenschaft der erhalten kronenförmigen Komponente
verbessert wird.
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Während die
Beschreibung in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erfolgte, ist für
den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifizierungen
vorgenommen werden können,
ohne von der Erfindung abzuweichen. Der Umfang der Erfindung ist
durch die beiliegenden Ansprüche
definiert.