EP1107840B1 - Method for producing a gear rack, and a stamping device for carrying out the method - Google Patents

Method for producing a gear rack, and a stamping device for carrying out the method Download PDF

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EP1107840B1
EP1107840B1 EP99946006A EP99946006A EP1107840B1 EP 1107840 B1 EP1107840 B1 EP 1107840B1 EP 99946006 A EP99946006 A EP 99946006A EP 99946006 A EP99946006 A EP 99946006A EP 1107840 B1 EP1107840 B1 EP 1107840B1
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EP
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rack
symmetry
plane
another
forming
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EP99946006A
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ZF Lenksysteme GmbH
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    • Y10T29/49462Gear making
    • Y10T29/49467Gear shaping
    • Y10T29/49474Die-press shaping

Definitions

  • US-A-4 715 210 which forms the basis for the preamble of claim 1, describes a die for forming a Y-shaped rack part by forging, in which the die has a group of four shaped elements which are symmetrical about the plane of symmetry of the longitudinal plane corresponding to the toothed rack part is arranged and at least three of these shaped elements are movable relative to one another.
  • the starting material 7 with an essentially circular cross section is inserted into the embossing device between the molds 1, 2 and 3.
  • a force is exerted on the molding tool 2 in the direction of the arrow 11.
  • the molding tool 3, which is coupled to the molding tool 2 in the manner described above, is moved such that the starting material 7 is at least in an axial region 12 receives a shape deviating from a circular cylinder.
  • the axial region 12 is located in FIG. 6 where the toothing of a toothed rack made from the blank 10 lies.

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  • Forging (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Slide Fasteners (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Prägevorrichtung zum Herstellen eines Rohlings für eine Zahnstange für Zahnstangenlenkungen von Kraftfahrzeugen.The invention relates to an embossing device for producing a blank for a rack for rack and pinion steering of motor vehicles.

Allgemein bekannt ist, daß der Rohling für die Herstellung einer Zahnstange wenigstens im Bereich von deren Verzahnung eine von einem Kreiszylinder abweichende Form besitzt Ein solcher Rohling konnte bisher beispielsweise durch ein spanabhebendes Verfahren, durch Fließpressen oder durch ein anderes umformtechnisches Verfahren hergestellt werden. Bei einem solchen umformtechnischen Herstellverfahren konnten in dem Rohling in verschiedenen Bereichen größere Kaltverfestigungen auftreten. Durch eine solche Kaltverfestigung werden jedoch nachfolgende spanlose Umformprozesse erheblich erschwert. Eine Abhilfe war dadurch möglich, daß zwischen die einzelnen Umformprozesse zusätzliche Glühprozesse eingeschaltet werden. Derartige Wärmebehandlungsprozesse bedeuten jedoch eine Unterbrechung in der Kaltumformung von dem Ausgangsmaterial über den Rohling zu der fertigen Zahnstange.It is generally known that the blank for the manufacture of a toothed rack has a shape deviating from a circular cylinder, at least in the area of its toothing. Such a blank has hitherto been able to be produced, for example, by a machining process, by extrusion molding or by another shaping process. With such a metal-forming manufacturing process, greater strain hardening could occur in the blank in various areas. Such strain hardening, however, makes subsequent non-cutting forming processes considerably more difficult. A remedy was possible by switching additional annealing processes between the individual forming processes. However, such heat treatment processes mean an interruption in the cold forming from the starting material via the blank to the finished rack.

Eine Weiterbearbeitung in einem spanlosen Verfahren ist beispielsweise bekannt aus der DE-C2-32 02 254. Bei diesem Verfahren wird aus einem zylindrischen Ausgangsmaterial zwischen einem Ober- und einem Unterwerkzeug eine Zahnstange durch Taumelschmieden hergestellt Auch bei diesem Verfahren können im Bereich der Verzahnung der Zahnstange Kaltverfestigungen auftreten, die die Herstellung der Zahnstange erschweren.Further processing in a non-cutting process is known, for example, from DE-C2-32 02 254. In this process, a toothed rack is produced by tumbling from a cylindrical starting material between an upper and a lower tool. This process can also be used in the area of the toothing of the toothed rack Strain hardening occurs, which make the manufacture of the rack difficult.

Aus der JP-A-57 206546 ist eine Prägevorrichtung bekannt, die aus einem während der Verformung mit einer inhärenten Substanz gefüllten Hohlstabrohling eine Zahnstange formt, die wenigstens partiell eine Verzahnung erhält. Hierzu weist die Prägevorrichtung mehrere Formwerkzeuge auf, die relativ zueinander bewegbar sind und durch die dabei auftretenden Kräfte und Reaktionskräfte formend auf den Hohlstabrohling einwirken.From JP-A-57 206546 an embossing device is known which consists of a substance filled with an inherent substance during the deformation Hollow bar blank forms a rack that is at least partially toothed. For this purpose, the embossing device has a plurality of shaping tools which can be moved relative to one another and act on the hollow bar blank in a shaping manner due to the forces and reaction forces which occur.

Weiterhin ist in der US-A- 4 715 210, die die Basis für den Oberbegrifft des Anspruchs 1 bildet, ein Gesenk zur Bildung eines Y-förmigen Zahnstangenteils durch Schmieden beschrieben, bei dem das Gesenk eine Gruppe von vier Formelementen besitzt, die symmetrisch um die Symmetrieebene des zu bildenden Zahnstangenteils entsprechenden Längsebene angeordnet sind und mindestens drei dieser Formelemente relativbeweglich zueinander sind.Furthermore, US-A-4 715 210, which forms the basis for the preamble of claim 1, describes a die for forming a Y-shaped rack part by forging, in which the die has a group of four shaped elements which are symmetrical about the plane of symmetry of the longitudinal plane corresponding to the toothed rack part is arranged and at least three of these shaped elements are movable relative to one another.

Bei Prägevorrichtungen nach der JP-A-57 206546 und der US-A- 4 715 210 wirken die zur Verformung notwendigen Formwerkzeuge aus unterschiedlichen Richtungen auf den Zahnstangenrohling ein und damit müssen durch die Vorrichtung auch Kräfte aus unterschiedlichen Richtungen kompensiert werden. Gehäuseteile der Prägevorrichtung müssen aufgrund dieser Kräfte höher dimensioniert werden und die Antriebseinrichtungen für die Formelemente sind kompliziert aufgebaut und kostenintensiv, was gleichzeitig negative Auswirkungen auf die Abmaße der Prägevorrichtung hat.In the case of embossing devices according to JP-A-57 206546 and US-A-4 715 210, the shaping tools required for the deformation act on the toothed rack blank from different directions, and therefore forces from different directions must also be compensated for by the device. Housing parts of the embossing device must be dimensioned higher due to these forces and the drive devices for the shaped elements are of complex construction and cost-intensive, which at the same time has negative effects on the dimensions of the embossing device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rohling für eine Zahnstange derart herzustellen, daß - vor allem im Bereich der nachfolgend herzustellenden Verzahnung der Zahnstange - nur eine geringe Kaltverfestigung auftritt. Dieser Bereich ist deshalb von so großer Bedeutung, weil hier bei dem nachfolgenden Umformprozeß, beispielsweise einem Taumelprozeß, große Fließbewegungen des Materials auftreten. Durch die Vorrichtung sollen insgesamt die Herstellkosten stark reduziert werden und die Vorrichtung selbst soll einfach und kleinbauend aufgebaut sein.The object of the invention is to produce a blank for a toothed rack in such a way that - especially in the area of the toothing of the toothed rack to be subsequently produced - only a slight strain hardening occurs. This area is of such great importance because large flow movements of the material occur here in the subsequent forming process, for example a tumbling process. Through the device Overall, the manufacturing costs are greatly reduced and the device itself should be simple and small.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 offenbarte Prägevorrichtung gelöstThis object is achieved by the embossing device disclosed in claim 1

Die erfindungsgemäße Prägevorrichtung zum Herstellen eines Rohlings für eine Zahnstange enthält wenigstens drei relativ zueinander bewegliche Formwerkzeuge, von denen eines fest steht, während die anderen beiden relativ zueinander und zu dem feststehenden Formwerkzeug bewegbar sind. Zwei der Formwerkzeuge weisen gegeneinander geneigte, wirksame Flächen auf, die symmetrisch zu einer Symmetrieebene der Zahnstange liegen. Diese Symmetrieebene steht senkrecht zu der späteren Verzahnung der Zahnstange und enthält die Längsachse der Zahnstange. Das dritte der Formwerkzeuge weist eine wirksame Fläche auf, die senkrecht zu der genannten Symmetrieebene der Zahnstange liegt.The embossing device according to the invention for producing a blank for a toothed rack contains at least three shaping tools which are movable relative to one another, one of which is fixed, while the other two are moveable relative to one another and to the stationary shaping tool. Two of the shaping tools have effective surfaces which are inclined towards one another and which lie symmetrically to a plane of symmetry of the toothed rack. This plane of symmetry is perpendicular to the later toothing of the rack and contains the longitudinal axis of the rack. The third of the molding tools has an effective surface that is perpendicular to the plane of symmetry of the rack mentioned.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß das Ausgangsmaterial in einen Rohling für die Zahnstange umgeformt wird, der wenigstens im axialen Bereich der Zahnstangenverzahnung eine von einem Kreiszylinder abweichende Form erhält Durch die Einleitung einer Kraft in wenigstens eines der drei relativ zueinander beweglichen Formwerkzeuge kann das Ausgangsmaterial ohne größere Kaltverfestigung in diejenigen Bereiche des Rohlings geformt werden, die im weiteren Verlauf der Herstellung der Zahnstange größere Verformungen erfahren. Ein zusätzlicher Vorteil eines durch die erfindungsgemäße Vorrichtung anwendbaren Verfahrens liegt darin, daß auf einfache Weise eine Rohlingsform erreicht werden kann, mit der bei einem nachfolgenden Umformprozeß, insbesondere bei einem Taumelverfahren, eine Gratbildung vermieden wird. Auch kann mit einer solchen Prägevorrichtung ein Rohling für eine Zahnstange hergestellt werden, onhe daß beim Umformen aus dem Ausgangsmaterial größere Reibkräfte zu überwinden wären und ohne daß in kritischen Bereichen eine zu starke Kaltverfestigung auftreten würde.The advantages achieved by the invention are, in particular, that the starting material is formed into a blank for the toothed rack, which is given a shape deviating from a circular cylinder at least in the axial region of the toothed rack teeth the starting material can be molded into the areas of the blank that undergo major deformations in the course of the production of the toothed rack without major strain hardening. An additional advantage of a method that can be used by the device according to the invention is that a blank shape can be achieved in a simple manner, with which burr formation is avoided in a subsequent forming process, in particular in a wobble process. A blank for a toothed rack can also be produced with such an embossing device, without that being formed greater friction forces would have to be overcome in the starting material and without excessive strain hardening occurring in critical areas.

Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten. Bei der Prägevorrichtung ist es vorteilhaft, wenn nur eines der drei Formwerkzeuge feststeht. Das feststehende Formwerkzeug ist eines der beiden symmetrisch zu der Symmetrieebene angeordneten Formwerkzeuge. Das Formwerkzeug, dessen wirksame Fläche senkrecht zu der Symmetrieebene der Zahnstange liegt wird derart mit dem anderen Formwerkzeug gekoppelt, daß es sich mit der halben Geschwindigkeit des anderen bewegbaren Formwerkzeuges bewegt.Appropriate and advantageous developments of the invention are contained in the subclaims. With the embossing device, it is advantageous if only one of the three shaping tools is stationary. The fixed mold is one of the two molds arranged symmetrically to the plane of symmetry. The mold, the effective surface of which is perpendicular to the plane of symmetry of the rack, is coupled to the other mold in such a way that it moves at half the speed of the other movable mold.

Dadurch wird erreicht, daß die Symmetrieebene der Zahnstange in ihrer Lage gegenüber dem Formwerkzeug, dessen wirksame Fläche senkrecht zu der Symmetrieebene liegt, unverändert bleibt. Da in diesem Formwerkzeug zweckmäßigerweise das Gegenstück zu dem konkaven bzw. konvexen Längsprofil des Rohlings enthalten ist, so bleibt dieses Längsprofil stets in der Symmetrieebene der Zahnstange.It is thereby achieved that the plane of symmetry of the toothed rack remains unchanged in its position in relation to the molding tool, the effective surface of which is perpendicular to the plane of symmetry. Since this mold advantageously contains the counterpart to the concave or convex longitudinal profile of the blank, this longitudinal profile always remains in the plane of symmetry of the rack.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1
die erfindungsgemäße Prägevorrichtung in schematischer Darstellung in ihrer Ausgangsstellung;
Fig. 2
die Prägevorrichtung nach Fig. 4 in einer Stellung, die dem Ende des Herstellungsverfahrens entspricht;
Fig. 3 bis 5
drei Ausführungsbeispiele einer mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Rohlings für eine Zahnstange im Querschnitt und
Fig. 6
eine perspektivische Ansicht des Rohlings.
The invention is explained in more detail below with reference to several exemplary embodiments shown in the drawing.
Show it:
Fig. 1
the embossing device according to the invention in a schematic representation in its initial position;
Fig. 2
the embossing device of Figure 4 in a position corresponding to the end of the manufacturing process.
3 to 5
three embodiments of a blank produced with the device according to the invention for a rack in cross section and
Fig. 6
a perspective view of the blank.

Die erfindungsgemäße Prägevorrichtung enthält drei relativ zueinander bewegbare Formwerkzeuge 1, 2, und 3. Eines der Formwerkzeuge, in diesem Fall das Formwerkzeug 1, steht fest. Die beiden anderen Formwerkzeuge 2 und 3 sind relativ zueinander und zu dem Formwerkzeug 1 bewegbar. Die Formwerkzeuge 1 und 2 weisen gegeneinander geneigte, wirksame Flächen 4 und 5 auf, die symmetrisch zueinander in bezug auf eine Symmetrieebene 6 liegen. Die Symmetrieebene 6 gehört zu einem Ausgangsmaterial 7, das einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Die Symmetrieebene 6 ist derart definiert, daß sie senkrecht zu der Verzahnung der aus dem Ausgangsmaterial 7 geformten, späteren Zahnstange liegt. Außerdem enthält die Symmetrieebene 6 die Längsachse des Ausgangsmaterial 7 und damit der späteren Zahnstange. Das Formwerkzeug 3 weist eine wirksame Fläche 8 auf, die senkrecht zu der Symmetrieebene 6 steht.The embossing device according to the invention contains three molds 1, 2 and 3 which can be moved relative to one another. One of the molds, in this case the mold 1, is fixed. The two other molds 2 and 3 are movable relative to one another and to the mold 1. The molds 1 and 2 have effective surfaces 4 and 5 which are inclined relative to one another and which are symmetrical to one another with respect to a plane of symmetry 6. The plane of symmetry 6 belongs to a starting material 7, which has an essentially circular cross section. The plane of symmetry 6 is defined in such a way that it lies perpendicular to the toothing of the later toothed rack formed from the starting material 7. In addition, the plane of symmetry 6 contains the longitudinal axis of the starting material 7 and thus the later rack. The molding tool 3 has an effective surface 8 which is perpendicular to the plane of symmetry 6.

Die Bewegungsrichtung desjenigen Formwerkzeuges 3, dessen wirksame Fläche 8 senkrecht zu der genannten Symmetrieebene 6 der Zahnstange steht ebenso die Bewegungsrichtung des bewegbaren Formwerkzeug 2, das eines der beiden Formwerkzeuge 1 oder 2 ist, deren wirksame Flächen 4, 5 symmetrisch zu der Symmetrieebene 6 der Zahnstange liegen, verlaufen in einen Winkel von 90 Grad zu der Symmetrieebene 6 und der Bewegungsablauf der beiden bewegbaren Formwerkzeuge 3 und 2 erfolgt in einem Abstand voneinander und parallel zueinander.The direction of movement of the mold 3 whose effective surface 8 is perpendicular to the said plane of symmetry 6 of the rack is also the direction of movement of the movable mold 2, which is one of the two molds 1 or 2, the effective surfaces 4, 5 of which are symmetrical to the plane of symmetry 6 of the rack lie at an angle of 90 degrees to the plane of symmetry 6 and the movement of the two movable molds 3 and 2 takes place at a distance from one another and parallel to one another.

An der wirksamen Fläche 8 des Formwerkzeuges 3 ist ein konvexes Längsprofil 9 ausgebildet Das Längsprofil 9 besitzt in dem Ausführungsbeispiel einen etwa halbkreisförmigen Querschnitt. Der Querschnitt kann jedoch mit gleicher Wirkung durch ein Dreieck, ein Rechteck oder eine Kombination aus allen diesen Formen gebildet sein.A convex longitudinal profile 9 is formed on the effective surface 8 of the molding tool 3. The longitudinal profile 9 has an approximately semicircular cross section in the exemplary embodiment. However, the cross section can be formed with the same effect by a triangle, a rectangle or a combination of all of these shapes.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 sind die beiden relativ zueinander bewegbaren Formwerkzeuge 2 und 3 derart miteinander gekoppelt, daß das Formwerkzeug 3 während des eigentlichen Umformprozesses mit der halben Geschwindigkeit des Formwerkzeuges 2 bewegbar ist. Der eigentliche Umformprozeß beginnt dann, sobald die wirksame Fläche 4 mit der Außenkontur des Ausgangsmaterials 7 in Kontakt kommt.In the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2, the two molding tools 2 and 3 which are movable relative to one another are coupled to one another in such a way that the molding tool 3 can be moved at half the speed of the molding tool 2 during the actual shaping process. The actual forming process begins as soon as the effective surface 4 comes into contact with the outer contour of the starting material 7.

In Fig. 2 ist das Ende des Umformprozesses dargestellt Sowohl das Formwerkzeug 2 als auch das Formwerkzeug 3 befinden sich in ihrer jeweiligen Endstellung, in der aus dem Ausgangsmaterial 7 ein Rohling 10 geformt ist.2 shows the end of the forming process. Both the molding tool 2 and the molding tool 3 are in their respective end positions, in which a blank 10 is formed from the starting material 7.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Prägevorrichtung zum Herstellen eines Rohlings für eine Zahnstange für eine Zahnstangenlenkung für Kraftfahrzeuge funktionell beschrieben.The embossing device according to the invention for producing a blank for a toothed rack for a rack and pinion steering for motor vehicles is described functionally below.

In einem ersten Schritt wird das Ausgangsmaterial 7 mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt in die Prägevorrichtung zwischen die Formwerkzeuge 1, 2 und 3 eingelegt. In einem zweiten Schritt wird auf das Formwerkzeug 2 eine Kraft in der Richtung des Pfeiles 11 ausgeübt Dabei wird das Formwerkzeug 3, das in der oben beschriebenen Art mit dem Formwerkzeug 2 gekoppelt ist, derart bewegt, daß das Ausgangsmaterial 7 wenigstens in einem axialen Bereich 12 eine von einem Kreiszylinder abweichende Form erhält. Der axiale Bereich 12 befindet sich in der Fig. 6 dort, wo bei einer aus dem Rohling 10 hergestellten Zahnstange deren Verzahnung liegt.In a first step, the starting material 7 with an essentially circular cross section is inserted into the embossing device between the molds 1, 2 and 3. In a second step, a force is exerted on the molding tool 2 in the direction of the arrow 11. The molding tool 3, which is coupled to the molding tool 2 in the manner described above, is moved such that the starting material 7 is at least in an axial region 12 receives a shape deviating from a circular cylinder. The axial region 12 is located in FIG. 6 where the toothing of a toothed rack made from the blank 10 lies.

Während des zweiten Schrittes wird zweckmäßigerweise in das Ausgangsmaterial 7 durch das konvexe Längsprofil 9 ein konkaves Längsprofil 13 eingearbeitet Das Längsprofil 13 befindet sich in dem Rohling 10 zweckmäßigerweise in der Symmetrieebene 6, und zwar an der Seite, die der späteren Verzahnung der Zahnstange gegenüberliegt Bei diesem zweiten Verfahrensschritt wird die Symmetrieebene 6 um den halben Weg des Formwerkzeuges 2 in Richtung auf das Formwerkzeug 1 verschoben.During the second step, a concave longitudinal profile 13 is expediently incorporated into the starting material 7 by the convex longitudinal profile 9. The longitudinal profile 13 is expediently located in the blank 10 in the plane of symmetry 6, on the side opposite the later toothing of the rack second method step, the plane of symmetry 6 is shifted half the way of the molding tool 2 in the direction of the molding tool 1.

In einem weiteren Verfahrensschritt, der nicht Gegenstand dieser Anmeldung ist, wird die Zahnstange durch Taumelschmieden aus dem Rohling 10 umgeformt Das Längsprofil 13 ist in den Rohling 10 eingearbeitet, um den Rohling 10 während des Taumelschmiedens gegenüber den Taumelmomenten abstützen zu können.In a further process step, which is not the subject of this application, the toothed rack is formed from the blank 10 by wobble forging. The longitudinal profile 13 is incorporated into the blank 10 in order to be able to support the blank 10 against the wobble moments during the wobble forging.

Anstelle des einen Längsprofils 13 kann der Rohling auch zwei oder mehr entsprechend kleinere Längsprofile aufweisen.Instead of the one longitudinal profile 13, the blank can also have two or more correspondingly smaller longitudinal profiles.

Bei dem zweiten Verfahrensschritt erhält der Rohling 10 wenigstens im Verzahnungsbereich der Zahnstange zwei im wesentlichen symmetrisch zueinander angeordnete, zueinander geneigte Abflachungen 14 und 15, die von den zueinander geneigten wirksamen Flächen 4 und 5 der Formwerkzeuge 2 und 1 herrühren. Werden die wirksamen Flächen 4 und 5 nicht eben ausgebildet, sondern mit verschiedenen Teilflächen, die unter einem Winkel zueinander stehen, so erhalten die Abflachungen 14 und 15 polygonartige Oberflächen. Ebenso können die Abflachungen 14 und 15 leicht ballig ausgebildet werden.In the second process step, the blank 10 receives at least in the toothing region of the toothed rack two substantially symmetrically arranged, mutually inclined flats 14 and 15, which originate from the mutually inclined effective surfaces 4 and 5 of the molding tools 2 and 1. If the effective surfaces 4 and 5 are not formed flat, but with different partial surfaces that are at an angle to one another, the flattened areas 14 and 15 are given polygon-like surfaces. Likewise, the flats 14 and 15 can be made slightly spherical.

Bei der Ausführungsform des Rohlings 10A nach Fig. 4 besitzen die wirksamen Flächen 4 und 5 ebenfalls keine ebenen Flächen, sondern sind gewölbt ausgebildet. Dadurch erhält der Rohling 10A zwei im wesentlichen symmetrisch zueinander angeordnete Einschnürungen 16 und 17, die zweckmäßigerweise auf den Verzahnungsbereich der zukünftigen Zahnstange beschränkt sind.In the embodiment of the blank 10A according to FIG. 4, the effective surfaces 4 and 5 likewise do not have any flat surfaces, but are curved. This gives the blank 10A two substantially symmetrical Constrictions 16 and 17 arranged relative to one another, which are expediently limited to the toothing region of the future toothed rack.

Der Winkel zwischen den Abflachungen 14 und 15 und der Symmetrieebene 6 liegt zweckmäßigerweise in einem Bereich zwischen 12 Grad und 30 Grad, insbesondere im Bereich von 20 plus/minus 5 Grad. Diese Werte gelten auch dann, wenn die Abflachungen 14 und 15 nicht als ebene Flächen sondern als polygonartige Oberflächen oder als Einschnürungen 16 und 17 ausgeführt sind. In diesen Fällen gelten die Bereiche für die gemittelten Winkel.The angle between the flats 14 and 15 and the plane of symmetry 6 is expediently in a range between 12 degrees and 30 degrees, in particular in the range of 20 plus / minus 5 degrees. These values also apply if the flats 14 and 15 are not designed as flat surfaces but as polygon-like surfaces or as constrictions 16 and 17. In these cases, the ranges apply to the averaged angles.

In den Ausführungsformen des Rohlings nach den Fig. 3 und 4 ist das Längsprofil 13 jeweils konkav ausgebildet In Fig. 3 ist das Längsprofil 13 als Kreissegment, in Fig. 4 als Dreieck-Querschnitt ausgebildet.In the embodiments of the blank according to FIGS. 3 and 4, the longitudinal profile 13 is concave in each case. In FIG. 3, the longitudinal profile 13 is designed as a circular segment, in FIG. 4 as a triangular cross section.

Fig. 5 zeigt einen Zahnstangen-Rohling 10B, dessen Längsprofil konvex ausgebildet ist, so daß der Rohling einen sogenannten Y-Querschnitt erhält.Fig. 5 shows a rack blank 10B, the longitudinal profile of which is convex, so that the blank is given a so-called Y cross-section.

Wesentlich bei allen Rohlingsformen ist, daß in dem Verzahnungsbereich der zukünftigen Zahnstange ausreichend viel Material vorhanden ist, um die Umformung der Verzahnung zu erleichtern. Das Ausgangsmaterial 7 wird deshalb nahezu ohne Kaltverfestigung derart umgeformt, daß Werkstoff aus der Mitte primär in den Verzahnungsbereich verdrängt wird. Dadurch ergibt sich der in den Fig. 3 bis 5 dargestellte, von der Kreisform abweichende Querschnitt der Rohlinge 10, 10A, 10B.It is essential for all blank shapes that there is sufficient material in the toothing area of the future toothed rack to facilitate the reshaping of the toothing. The starting material 7 is therefore formed almost without strain hardening in such a way that material is primarily displaced from the center into the toothing area. This results in the cross-section of the blanks 10, 10A, 10B shown in FIGS. 3 to 5, deviating from the circular shape.

Andere Variationen und Kombinationen von unterschiedlichen Längsprofilen 13, Abflachungen 14, 15 und Einschnürungen 16, 17 liegen im Rahmen der Erfindung.Other variations and combinations of different longitudinal profiles 13, flats 14, 15 and constrictions 16, 17 are within the scope of the invention.

Anstelle einer Koppelung der beiden Formwerkzeuge 2 und 3 können zwei unabhängig voneinander wirkende Kräfte auf die beiden Formwerkzeuge aufgebracht werden.Instead of coupling the two molding tools 2 and 3, two forces acting independently of one another can be applied to the two molding tools.

Bezugszeichenreference numeral

11
Formwerkzeugmold
22
Formwerkzeugmold
33
Formwerkzeugmold
44
wirksame Flächeeffective area
55
wirksame Flächeeffective area
66
Symmetrieebeneplane of symmetry
77
Ausgangsmaterialstarting material
88th
wirksame Flächeeffective area
99
Längsprofillongitudinal profile
1010
Rohlingblank
1111
Pfeilarrow
1212
axialer Bereichaxial area
1313
Längsprofillongitudinal profile
1414
Abflachungflattening
1515
Abflachungflattening
1616
Einschnürungconstriction
1717
Einschnürungconstriction

Claims (5)

  1. Stamping device for producing a blank for a rack for rack-and-pinion steering systems of motor vehicles, having the following features:
    - the stamping device contains at least three forming dies (1, 2, 3) moveable relative to one another,
    - one of the forming dies (1, 2, 3) is stationary and the other two are moveable relative to one another and to the one forming die,
    - two of the forming dies (1, 2, 3) have active surfaces (4, 5) which are inclined relative to one another and lie symmetrically to a plane of symmetry (6) of the subsequent rack, the plane of symmetry (6) being perpendicular to the toothing of the subsequent rack and containing the longitudinal axis of the rack,
    - the third of the forming dies (1, 2, 3) has an active surface (8) which is perpendicular to said plane of symmetry (6) of the rack,
    characterized in that
    - one of the two forming dies (1, 2, 3) moveable relative to one another and to the one forming die is one of the two forming dies (1, 2), the active surfaces (4, 5) of which lie symmetrically to the plane of symmetry (6) of the rack, and
    - the other of the two forming dies (1, 2, 3) moveable relative to one another and to the one forming die is that forming die (3), the active surface (8) of which is perpendicular to said plane of symmetry (6) of the rack,
    and in that
    - the direction of movement of that forming die (3), the active surface (8) of which is perpendicular to said plane of symmetry (6) of the rack, and the direction of movement of the one moveable forming die (1 or 2) which is one of the two forming dies (1 or 2), the active surfaces (4, 5) of which lie symmetrically to the plane of symmetry (6) of the rack, run at an angle of 90 degrees to the plane of symmetry (6), and in that
    - the cycle of movement of the two moveable forming dies (3 and 1 or 2) takes place at a distance from one another and parallel to one another.
  2. Stamping device according to Claim 1, characterized in that the two forming dies (2, 3) moveable relative to one another and to the one forming die (1) are coupled to one another in such a way that that forming die (3), the active surface (8) of which is perpendicular to said plane of symmetry (6) of the rack, is moveable at half the speed of the other moveable forming die (2).
  3. Stamping device according to one of Claims 1 and 2, characterized in that the angle between the active surfaces (4, 5), inclined relative to one another, of the two forming dies (1, 2) and the plane of symmetry (6) is in a range of between 12 degrees and 30 degrees.
  4. Stamping device according to Claim 3, characterized in that the angle between the active surfaces (4, 5), inclined relative to one another, of the two forming dies (1, 2) and the plane of symmetry (6) is in the range of 20 plus/minus 5 degrees.
  5. Stamping device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the active surface (8) of the forming die (3) is designed as a convex or concave longitudinal profile (9) which possesses a circular-segmental, triangular or rectangular cross section or a cross section which is composed of a combination of a circular segment, rectangle and triangle as elements.
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