EP3223977A1 - Method for producing a profiled hollow shaft for a telescopic steering shaft and telescopic steering shaft - Google Patents

Method for producing a profiled hollow shaft for a telescopic steering shaft and telescopic steering shaft

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Publication number
EP3223977A1
EP3223977A1 EP15771894.1A EP15771894A EP3223977A1 EP 3223977 A1 EP3223977 A1 EP 3223977A1 EP 15771894 A EP15771894 A EP 15771894A EP 3223977 A1 EP3223977 A1 EP 3223977A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hollow shaft
shaft
rolling
roller
profile
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15771894.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Herbert Müntener
Werner GSTACH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Presta AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Presta AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Presta AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP3223977A1 publication Critical patent/EP3223977A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B62D1/02Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
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    • F16C2326/20Land vehicles
    • F16C2326/24Steering systems, e.g. steering rods or columns

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a profiled hollow shaft for a telescopic steering shaft of a motor vehicle, comprising providing a hollow shaft to be machined and at least one roller having rolling head, wherein the hollow shaft is moved relative to the rolling head to produce a groove in the hollow shaft , according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a steering shaft for a motor vehicle according to the preamble of claim 9. Telescopic steering shafts in motor vehicles allow adjustability
  • the steering column wherein the steering wheel position can be adjusted in the longitudinal direction of the steering shaft.
  • the steering shaft in the event of a crash can be pushed together, thereby effectively preventing the steering column penetrates further into the interior of the passenger compartment and leads to injury to the occupants.
  • This is generally achieved by the provision of two mutually telescopable shafts or hollow shafts, which together form a steering shaft which can be correspondingly shortened or extended by telescoping relative movement of the shafts.
  • US 8,460,116 discloses a roller thrust shaft consisting of an inner and outer shaft between which linear ball guides are arranged.
  • the outer shaft of the roller thrust shaft is formed from circular ring segments. This results in a relatively complicated structure of a plurality of individual components.
  • DE 10 2008 041 155 A1 proposes an outer tube for a telescopic steering shaft, which surrounds an inner shaft as the outer shaft. In the radial gap between the waves balls are arranged. These balls roll during telescoping parallel to the longitudinal axis of the steering shaft on the outside of the inner shaft and the inside of the outer shaft and thereby ensure a smooth adjustment.
  • the outer tube for this purpose axially extending in the longitudinal direction, groove-like ball raceways are formed with a part-circular cross-section.
  • the outer tube has a circumferentially varying wall thickness, whereby a relatively high production order wall for generating the contemplatrohrqueritessgeometrie arises.
  • a similarly designed telescopic steering shaft is described in EP 1 693 579 A2.
  • This likewise has balls which are arranged between the relatively telescopable shafts and which can be rolled in the direction of the longitudinal axis.
  • the inner and the outer shaft are provided with radially opposite, corresponding ball raceways.
  • the inner shaft is formed as a solid forging and the outer shaft has a complex cross-sectional geometry similar to the above-mentioned DE 10 2008 041 155 A1.
  • a method for the production of a profiled hollow shaft, a method is known from CH 579 427 A5, in which a hollow shaft is rotated about a longitudinal axis during processing by a rolling head with annularly profiled rollers or rollers so that successive single rolling operations on one helical zone of the hollow shaft surface can be juxtaposed.
  • profiled hollow shafts can be manufactured with high precision.
  • the required rotational feed motion and thereby rapidly following, sudden single rolling operations make the known method technically complex, time-consuming and correspondingly costly and thus not suitable for the production of steering shafts.
  • a disadvantage of the known in the art telescopic steering shafts is the relatively high production costs for the formation of serving as ball or WälzSystemterrorismen grooves.
  • a method for producing a profiled hollow shaft for a telescopic steering shaft of a motor vehicle comprising providing a hollow shaft to be machined and a roller having at least one roller head, wherein for producing a groove in the hollow shaft, the hollow shaft is moved relative to the rolling head, wherein is provided according to the invention that for forming a groove a Be movement of the hollow shaft relative to the rolling head exclusively in the direction of the longitudinal axis of the hollow shaft.
  • a special feature of the method according to the invention is that it completely dispenses with a complicated rotational movement during the rolling process.
  • a hollow shaft to be machined is moved by a rolling head in a purely linear feed movement, wherein at least one roller, preferably a plurality of rollers, acts mechanically on the outer jacket surface of the hollow shaft.
  • a roller thereby in each case a longitudinal direction parallel to the longitudinal axis of the hollow shaft extending groove-like recess is formed.
  • An advantage of the invention is that there is no need for a combined rotational feed movement of the workpiece as compared to the forming methods known in the prior art for producing profiled hollow shafts, whereby the production equipment can be less complex. In addition, significantly reduced cycle times are achieved, which allows a particularly efficient production. Only the resulting high productivity makes the use of a rolling process in the production of telescopic steering shafts for the automotive industry economically suitable.
  • the formed groove serves as a form element for torque transmission of a rotary movement of the telescopic steering shaft.
  • an outer hollow shaft and an inner hollow shaft arranged telescopically therein with mutually corresponding grooves is arranged.
  • the groove in the inner jacket surface of an outer hollow shaft is formed by the region of the hollow shaft which is not displaced inward by means of the method according to the invention.
  • the groove is formed in an outer shell surface of an inner hollow shaft by the inwardly displaced during rolling of the hollow shaft.
  • the base surface of the groove or groove base surface is understood to be the surface region spanned by the edge of the groove which, in the case of the inner hollow shaft, has not been displaced during the forming and correspondingly forms the largest radius region on both sides of the respective groove. In other words, it is the area of the free opening cross section of the groove.
  • the base surface of the groove is clamped by the edge of the groove, which is formed by the smallest radius region on both sides of the respective groove.
  • the core of a production plant for carrying out the method according to the invention is the burnishing head, which has at least one, as a rule, a plurality of rollers.
  • rollers are mounted on axes of rotation transversely to the machining direction, in which a hollow shaft to be machined is moved in the direction of its longitudinal axis linearly past the rollers.
  • the rollers in a roller burnishing head according to the invention can roll on the outer jacket surface of a hollow shaft introduced into the rolling head exclusively in the direction of the longitudinal axis.
  • the rollers are radially in the open cross-section of a processing passage. If a hollow-shaft blank in the form of a pipe section-for example a round or polygonal pipe-is linearly fed longitudinally into the machining passage, then rollers roll with their rolling profile exclusively in the direction of the longitudinal axis on the hollow shaft.
  • the radial feed of the rollers which indicates how far the roller burnishing profile protrudes into the machining passage, determines how deep according to the invention in the longitudinal direction grooves are formed when passing the rollers from the outside into the hollow shaft.
  • the grooves are formed in the method according to the invention by means of the rolling head in a cold deformation in the hollow shaft.
  • a continuous rolling process takes place exclusively in the longitudinal direction.
  • the nominal size of the hollow shaft profile is achieved in a single pass through the rolling head, for example, in a forward stroke in the longitudinal direction.
  • the profiling can be brought in a counter to the longitudinal direction to the final dimension in a following on the said advance stroke return stroke of the hollow shaft.
  • the rollers with a fixed axis of rotation whose distance is not variable, arranged in the rolling head.
  • the representation of the hollow shaft is to be made with several steps with different delivery of the rollers
  • several different rolling heads can be used, each with fixed mutually different, but per rolling head set, center distances of the axes of rotation of the rollers.
  • the method preferably provides that the generation of the at least one groove with a length on the hollow shaft is effected by a forward stroke of the hollow shaft passing along the length relative to the rolling head, wherein the roller of the rolling head unwinds continuously in the longitudinal direction on the hollow shaft.
  • a linear movement in a stroke direction without reversal of movement is called, preferably without movement interruption. Accordingly, the formation of an entire groove in an uninterrupted linear motion relative to the rollers over the entire length of the groove.
  • the linear movement can be done at a constant speed or with a given velocity profile.
  • a groove can be formed in a single, continuous linear movement.
  • the delivery of the rollers in the burnishing head can be carried out beforehand correspondingly to a final dimension, wherein the cross section of the processing passage set before the first preliminary stroke when the hollow shaft is inserted corresponds to the desired profiling.
  • the delivery of the rollers in the burnishing head is fixed, that is, the rolling head has no adjustment mechanism, with the aid of the distance of the roller axes can be changed.
  • the axes on which the rollers are mounted embedded in recesses in the rolling head.
  • the hollow shaft is retracted by a continuous return stroke relative to the rolling head.
  • the grooves extend in hollow shafts for use in steering shafts from one end over a predetermined groove length which is smaller than the wavelength, i. the respective total length of the inner or outer hollow shaft.
  • the rollers remain in their radial infeed position, so that during the return stroke due to the elastic springback of the hollow shaft in the radial direction, a rolling with low infeed is performed, whereby the dimensional accuracy and the surface quality of the rolling th grooves is improved.
  • the indentation of a groove in a continuous working stroke - for example, the forward or return stroke - has the advantage that particularly short cycle times can be realized, which benefits a rational production of steering columns.
  • a micro- Skopische surface structure are generated, which is optimally adapted to the relative longitudinal displacement of inner and outer shaft when telescoping a steering column.
  • the groove surface in the longitudinal direction is particularly smooth, which improves the sliding behavior of the shafts during adjustment and at the minimum displacements occurring during vehicle operation due to the elasticities of the motor vehicle.
  • the linear relative movement between the hollow shaft and the roller burnishing head can be realized with little effort in terms of manufacturing technology. It is possible, for example, to clamp a hollow-shaft blank onto a motor-driven linear feed unit which, in the longitudinal direction, pushes the hollow shaft through the rollers in a feed stroke into the machining passage of the roller burnishing head. By moving the feed unit counter to the longitudinal direction, a return stroke movement takes place with which the hollow shaft is pulled out of the roller burnishing head. Alternatively or additionally, it is possible to rotatably drive the rollers of the roller burnishing head.
  • a hollow shaft When inserted into the machining passage, a hollow shaft is caught by the rotating rollers and - when the direction of rotation corresponds to a circumferential movement in the longitudinal direction of the hollow shaft - conveyed in a Vorhubterrorism between the rollers.
  • the formed on the outer circumference of the rollers profile cross-section is formed in the outer periphery of the hollow shaft.
  • a possible embodiment of the method according to the invention provides that a profile mandrel is inserted into the hollow shaft and is moved together with the hollow shaft relative to the rolling head during the movement of the hollow shaft.
  • the profile mandrel forms an abutment with respect to the forces acting on the hollow shaft from the outside by the rollers in the formation of the grooves. Due to the joint movement of the hollow shaft and profile mandrel, no relative movement takes place in the longitudinal direction between the hollow shaft and profile mandrel during the indentation of the grooves through the rolling head, whereby friction losses are minimized.
  • the profile mandrel On its outer circumference of the profile mandrel is formed with a cross-sectional contour, which serves as a negative counter-mold or die for the grooved during radially radially from the outside into the wall of the hollow shaft groove profile.
  • the material is rolled into the outer profile of the profile mandrel, so that the inside of the outer hollow shaft is cold-deformed according to the groove geometry predetermined by the profile mandrel and receives a groove profile for positive reception of an inner hollow shaft.
  • the groove profile formed on the outside of an inner shaft is predetermined by the working profile on the outer circumference of the rollers. By cold deformation, the groove profile is introduced as an impression of the roller profile in the longitudinal direction in the outside of the hollow profile.
  • An alternative embodiment of the method according to the invention provides that a hollow shaft for generating at least one groove is passed empty by the rolling head on the rollers.
  • empty is meant that in the open passage cross section of a hollow shaft to be profiled no mandrel or other body is arranged, which would be suitable for supporting the wall of the hollow shaft during the cold forming in the production of the grooves or the formation of the grooves. It has surprisingly been found that both the production of grooves in the outer surface of an inner hollow shaft and in the inner surface of an outer hollow shaft with the required properties can take place without using a profile mandrel Way in hollow sections are introduced with a diameter smaller than 30 mm, based on the outer diameter of an inner hollow profile or the inner diameter of an outer hollow profile.
  • a particularly preferred embodiment of the method according to the invention provides that the steering shaft is linearly roller-mounted in the direction of the longitudinal axis, wherein a groove is formed in a hollow shaft as WälzSystemterrorismbahn for receiving at least one rollable rolling element.
  • a linearly roller-mounted steering shaft is understood to mean a design in which rolling bodies, for example balls, are arranged between the inner and outer hollow shafts, which roll on the mutually guided hollow shafts in the case of a telescopic movement on the peripheral surfaces facing each other. Examples of such roller bearing mounted steering shafts are mentioned in the prior art described above, for example in EP 1 693 579 A2 or DE 10 2008 041 155 A1.
  • the groove is shaped in such a way that a rolling body, for example a cylindrical roller or a ball, can be inserted, which can roll in the groove along the longitudinal axis, more than one-eighth of the largest diameter of the rolling element protrudes beyond the Nutbasis simulation, ie from the surface of the free slot opening.
  • the groove is produced such that it is designed as a raceway for a rolling element in the form of a sphere. This means that the groove is shaped so that a ball can be inserted along the
  • Rolling longitudinal axis in the groove can move out and more than one-eighth of the ball diameter protrudes beyond the Nutbasis simulation.
  • the rolling element protrudes - cylin- roller or ball - with more than half of the largest diameter out of Nutbasis simulation out, in other words by more than half out of the groove.
  • linearly roller-mounted steering shafts serve on the inner surface of the outer hollow shaft and / or the outer surface of the inner hollow shaft longitudinally extending grooves as WälzSystemterrorismmaschinebahnen, hereinafter also synonymous referred to as ball races, in which roll the balls or other rolling elements during telescoping.
  • WälzSystemterrorismmaschinebahnen hereinafter also synonymous referred to as ball races, in which roll the balls or other rolling elements during telescoping.
  • High demands are placed on the accuracy and surface quality of the profile geometry of such ball races as well as of the cross-sectional geometry of the telescoping shafts that can be telescoped into one steering column.
  • a rational and cost-efficient production method is required. Thanks to the method according to the invention for the first time grooves can be introduced into hollow shafts, which are suitable as ball raceways and optimally meet the aforementioned requirements.
  • a hollow shaft is formed as an inner hollow shaft and has on its outer circumference at least one WälzSystemlaufbahn, which is introduced from the outside of a rolling head, the rollers having a convex rolling profile corresponding to the negative WälzSystemlaufbahnquerites. Due to the rolling profile of the rollers, which is formed during rolling in direct contact with the surface of the hollow shaft, the cross-sectional geometry of the rolling body groove forming groove can be produced with high precision.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that a hollow shaft is formed as an outer shaft and has on its inner circumference at least one WälzSystemlaufbahn which is introduced from the outside of a rolling head, the rollers having a concave Rollierprofil following the WälzSystemlaufbahnquerites.
  • the generation of the grooves serving as ball tracks in the inner surface of the outer hollow profile takes place by the wall being deformed radially inwards by the edges of the concave rolling profile of the roller pressed from the outside against the hollow shaft.
  • the lying on the inside ball track is formed from the outside of the hollow shaft indirectly, without the role in the machining direct contact with the surface of the Ball track has. It has been found that, taking into account the predetermined parameters such as diameter, wall thickness, cross-sectional shape and material of the hollow shaft, the cross-sectional geometry of a ball track can also be rationally and precisely realized by the method according to the invention in the indirect molding.
  • At least one roller has a Gothic profile in cross-section.
  • a Gothic profile also referred to as pointed arch profile, is characterized by two arcuate sections which are inclined relative to each other at an angle, so that a tip or a kink is formed. This is achieved in that the first center point of the first arcuate section is offset relative to the second center point of the second arcuate section by a predetermined distance in the direction of the opposite arcuate section.
  • the gothic profile is mirror-symmetrical to a mirror axis passing through the top of the cross-section;
  • the abovementioned first and second center points are mirror-symmetrical, each with its half distance on both sides to said mirror axis.
  • the tip lies on the outermost circumference of the roller, and in the case of a groove formed by the roller directly into a surface of an (inner) hollow shaft corresponding to the lowest point of the groove.
  • the tip is in the innermost circumference of the roller cross section, which transforms the wall of an (outer) hollow shaft, so that on the inside of the hollow shaft, which faces away from the roller, a WälzSystemonnebahn is formed with gothic profile cross-section.
  • the fact that the radius of the arches of the gothic profile is dimensioned larger than the diameter of the balls, creates a point contact between the ball track and a ball in two places. As a result, particularly good running properties are achieved with precise guidance, uniform load distribution and high rigidity.
  • the generation of the total number of a plurality of grooves present in the hollow shaft takes place in a common working step with a continuous forward stroke movement.
  • the total number means all grooves that are formed in a hollow shaft.
  • a separate roller in the rolling head is provided for each groove in the hollow shaft, wherein the rollers for generating the grooves roll on the hollow shaft simultaneously.
  • the rollers for generating the grooves roll on the hollow shaft simultaneously.
  • a simultaneous formation of the grooves to be produced in the hollow shaft with a symmetrical arrangement of the grooves in the hollow shaft lead to a substantially symmetrical force of the rollers of the rolling head in the radial direction of the hollow shaft.
  • This is particularly advantageous for the design of the rolling head.
  • a symmetrical distribution of forces leads to lower demands on the supporting effect of the individual components of the roller burnishing head.
  • the symmetrical force curve significantly reduces the torques arising in a bearing of the roller burnishing head, which can lead to a reduction in the design and manufacturing costs of the rolling head.
  • a symmetrical force also has a positive effect on the properties of the profiled hollow shaft.
  • the hollow shaft undergoes uniform bending operations during cold forming, so that uniform grooves are formed on the hollow shaft.
  • the result is a symmetrical rotation body with a homogeneous material distribution.
  • a steering shaft for a motor vehicle comprising an inner hollow shaft and an outer hollow shaft, which are arranged coaxially to each other and telescopically telescoped, wherein the inner hollow shaft and the outer hollow shaft in the direction of the longitudinal axis extending rolling body tracks, each radially between lie opposite the waves, wherein between the inner hollow shaft and the outer hollow shaft at least one rolling element is arranged, which rolls on the radially opposite WälzSystemonnebahnen, wherein at least one of the two shafts of the steering shaft is produced by the method described above.
  • the hollow shafts with rolling body raceways produced by the method according to the invention are distinguished by properties that are particularly advantageous for telescoping, which are described above.
  • This form which is also known as an ogival profile, has two arches, preferably circular arcs, which merge into one another at an angled tip.
  • rolling element raceways can be formed both into the outer surface of an inner hollow shaft and into the inner surface of an outer hollow shaft.
  • a preferred embodiment of the invention provides that at least one rolling element is a ball, which is in contact with at least one of the rolling element rolling tracks at two circumferential points, at a pressure angle ⁇ which lies in the range between 70 and 110 °.
  • the profile of the rolling body raceway for example as gothic profile as described above, a ball is only in two points in contact with the surface of the respective rolling body raceway. As a result, the rolling friction is minimized, which benefits easy adjustment when telescoping the steering column. In addition, so the wear is minimized.
  • the specification of the pressure angle in the specified range is particularly favorable with regard to the distribution of the introduction of force into the rolling body raceway.
  • a sleeve is arranged between the inner hollow shaft and the outer hollow shaft, wherein this sleeve receives the at least one rolling element.
  • the sleeve forms a cage for the rolling elements, preferably a ball cage, in which one, usually a plurality of rolling elements, freely rotatable, but are held relative to the sleeve and each other in a defined position.
  • the hollow shafts are preferably rotationally symmetrical, both with regard to their basic cross-sectional shape, and - particularly adapted to this cross-sectional basic shape - with respect to the arrangement of serving as Wälz Eisenbahnen grooves.
  • the hollow shafts may have a quadrangular, preferably square, cross-section, wherein four rolling element raceways may be arranged symmetrically on all four sides, or else two rolling element tracks symmetrically on opposite sides.
  • hollow shafts having a triangular basic shape can have three rolling body raceways; in a hexagonal basic shape, it is conceivable to provide two, three, four or six rolling element raceways in a mirror-symmetrical or rotationally symmetrical arrangement. Description of the drawings
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a steering shaft
  • FIG. 2 shows a part of a steering shaft according to FIG. 1 in disassembled state
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of a steering shaft according to the preceding figures
  • FIG. 4 shows a detailed view of the sectional representation according to FIG. 3 in the region of a rolling body
  • FIG. 5 shows a further detail view of the sectional view according to FIG. 3 with the rolling element taken out
  • FIG. 6 shows a schematic perspective view of a roller burnishing head
  • FIG. 7 shows a schematic perspective view of a roller burnishing head in a second embodiment
  • Figure 8 is a schematic perspective view of the roller assembly of
  • FIG. 9 shows a cross-sectional view of the roller arrangement according to FIG. 7 in the area of the roller
  • Figure 10 is a schematic perspective view of the roller assembly of
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the roller arrangement according to FIG. 10 in the region of the rollers;
  • FIG. 12 shows a schematic view of a longitudinal section along the longitudinal axis of a roller burnishing head during a rolling process
  • FIG. 13 shows a cross-sectional view of a steering shaft in a second embodiment
  • FIG. 14 shows a schematic sectional view of a roller burnishing head when inserting a hollow shaft
  • FIG. 15 shows a schematic sectional view of the roller burnishing head according to FIG. 14 during a rolling process with a hollow shaft located therein during the preliminary stroke
  • FIG. 16 shows a schematic sectional view of the roller burnishing head according to FIG. 15 during a rolling operation with a hollow shaft located therein during the return stroke.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a schematically illustrated steering shaft 10, which has an outer hollow shaft 20 and an inner hollow shaft 30 which can be telescoped relative to one another in the direction of the longitudinal axis, that is to say in the longitudinal direction indicated by the double arrow.
  • the outer hollow shaft 20 has at its free end, which is remote with respect to the inner shaft 30 in the longitudinal direction, a fork 21, which forms part of a universal joint, with which the steering shaft 10 is connected in a torque-locking manner with the steering line. Accordingly, the inner hollow shaft 30 at its free end, which is remote with respect to the outer shaft 20 in the longitudinal direction, a fork 31, which forms part of another universal joint with which the steering shaft 10 is connected to the torque arm torque-fit.
  • the hollow shafts 20 and 30 are preferably made of good cold-formable steel.
  • Figure 2 shows a part of the steering shaft 1 according to Figure 1 in an exploded view, in which the individual components are shown in disassembled state.
  • the outer shaft 20 in its inner shaft 30 facing region, in which the inner hollow shaft 30 is telescopically inserted in the longitudinal direction is profiled.
  • the profiling of the outer shaft 20 includes grooves 22 which extend in the inner circumferential surface 23 of the outer shaft 20 in the longitudinal direction over a length A.
  • the length A extends from the inner shaft 30 facing end over a portion of the outer shaft 20 which is smaller than the total length.
  • the grooves 22 are formed with respect to the wall of the hollow shaft 20 outside opposite convex protruding bead-like formations 24 in the outer jacket surface 25.
  • These formations 24 are bounded on both sides in the circumferential direction by regions 26 formed in a groove-like manner from the outside.
  • regions 26 formed in a groove-like manner from the outside.
  • four grooves 22 are distributed uniformly over the circumference of the hollow shaft 20.
  • the grooves 22 are formed as WälzEffmaschinebahnen, or more specifically as ball raceways, as will be explained below.
  • the profiling comprises grooves 32 which extend from the insertable into the outer hollow shaft 20 in the outer end outer surface 33 of the hollow shaft 30 in the longitudinal direction over a length L.
  • the length L extends over the portion of the inner hollow shaft 30 which is inserted in the outer hollow shaft 20 in the longitudinal direction.
  • rolling elements namely balls 40
  • balls 40 are arranged radially between the grooves 22 and 32.
  • a plurality of balls 40 are arranged in the longitudinal direction with one behind the other in the grooves 22 and 32. They are freely rotatable in a sleeve 80 designed as a ball cage 80 and held at a defined distance relative to one another.
  • the sleeve 80 ensures that circumferentially adjacent balls 40 each remain in the same position relative to the longitudinal direction.
  • FIG. 3 shows a quadrangular, specifically a square base cross-section of the hollow shafts 20 and 30.
  • the grooves 22 and 32 are arranged symmetrically in each case centrally in one side of the square.
  • FIG. 13 A similar second embodiment is shown in FIG. 13 as shown in FIG. In contrast to the first embodiment, this only has a total of two rows of balls 40, which roll between an outer hollow shaft 201 and an inner hollow shaft 301 in grooves 22 and 32, which are symmetrically located on two opposite sides of the square.
  • a respective groove 22 and 32 from FIG. 3 are shown enlarged again. It can be seen that the grooves 22 and 32 each have a Gothic profile. This is formed by two circular arc sections 27 and 37, which meet at the groove bottom 28 and 38 at an angle, ie forming a peak analogous to a Gothic pointed arch.
  • the center radii M1 of K1 and M2 of K2 have a distance G from each other, wherein they are arranged mirror-symmetrically to a passing through the tip 28 mirror axis S.
  • the amount of K1 and K2 is greater than the radius R of a ball 40 inserted between the grooves 22 and 32.
  • each ball 40 abuts at exactly two contact points P1 and P2 at a groove 22 or 32, as shown in FIG.
  • the amount of the pressure angle ⁇ which is included between the contact points P1 and P2 with respect to the ball center with radius R, preferably in the range between 70 to 1 10 °.
  • the groove 22 has a groove base surface 29, the groove 32 has a groove base surface 39.
  • a ball 40 projects more than half of its diameter 2 * R across the respective groove base surface 29 and 32, respectively.
  • FIG. 6 shows a roller burnishing head 50 for producing an inner hollow shaft 30 described above.
  • the rolling head 50 has four rollers 52, which are arranged rotationally symmetrically around a machining passage 51.
  • the rollers 52 are each arranged at an angle of 90 °.
  • Each roller 52 is rotatably mounted on a frame 56 of the roller burnishing head 50.
  • the rolling head 501 shown in FIG. 7 for producing the outer hollow shaft 20 described above has an analogous construction to the rolling head 50 for producing the inner hollow shaft 30, with a machining passage 51 1, rollers 521 and a frame 561.
  • FIGS. 7, 8 and 9 show a profile mandrel 60, which is arranged in the machining passage 51 1 of a roller burnishing head 501 in the middle of the four rollers 521.
  • a gap is provided between the profile mandrel 60 and the rollers 521, so that the profile mandrel 60 along the Rollierachse, ie the longitudinal axis passing through the processing passage 51 1 longitudinal axis can be moved without the rollers 521 roll on the profile mandrel 60.
  • Figure 9 is an enlarged view of the profile mandrel 60 to take with projections 62, wherein between the profile mandrel 60 and the rollers 521, a gap is provided, which corresponds approximately to the profile of a hollow shaft to be produced by means of the Rollierkopfes 501.
  • FIG. 12 shows a section along the longitudinal axis of the machining situation illustrated in FIG. 10, wherein a hollow profile 30 for producing a groove 32 of length L is inserted between the rollers 52 by the amount of this length L.
  • the roller burnishing head 50 or 501 may also have one, two, three, six or more rollers 52 and 521, respectively, which are spaced apart from each other at a corresponding angle.
  • rollers 52, 521 are profiled and have a roller center profile 53, 531 and a roll edge profile 54, 541.
  • the roller center profile 53 has the shape of a convex Gothic profile.
  • the diameter of the roller center profile 53 is greater than the diameter of the roller edge profile 54.
  • the roller center profile 531 is formed in the shape of a concave Gothic profile.
  • the rollers 521 and the profiled mandrel 60 are arranged relative to one another such that a roller center profile 531 corresponds to a projection 62 of the profiled mandrel 60.
  • FIG. 9 shows a cross-section of a detailed view of a roller burnishing head 501, wherein the rollers 521 are in contact with an outer hollow shaft 20, which is pushed onto the profile mandrel 60.
  • the outer hollow shaft 20 is cold rolled, so that the outer shaft 20 assumes the profile of the profile mandrel 60 on its inner circumferential surface and is formed on its outer circumferential surface 25 by the rollers 521 and in particular the roller profile.
  • an inner hollow shaft 30 of a steering shaft 10 can be manufactured by means of a rolling head 50.
  • a difference of the burnishing head 50 to the rolling head 501 is that the machining of a hollow profile, for example an inner hollow profile 30, can take place without the use of a profiled mandrel.
  • a hollow profile 30 is empty, that is, without a counter tool is in the free passage, introduced into the processing passage 51 of the rolling head 50.
  • An alternative embodiment of the method described with reference to the roller burnishing head 501 in FIGS. 7, 8 and 9 provides that no profile mandrel 60 is used. This means that an outer hollow profile 20 is cold cold-formed, as described above for the preparation of an inner hollow profile 30 when using a burnishing head 50.
  • FIG. 14 shows a forward stroke movement of an outer hollow shaft 20 together with the profile mandrel 60.
  • the outer hollow shaft 20 is moved with the profile mandrel 60 relative to the rollers 521. There is no contact between the profile mandrel 60 and the rollers 521, so that the rollers 521 rest in a rest position.
  • the pushed onto the profile mandrel 60 outer hollow shaft 20 is not yet in Figure 14 with the rollers 521 in contact.
  • the return stroke movement shown in FIG. 16 begins.
  • the outer hollow shaft 20 and the profile mandrel 60 move together in relation to the Vorhubbe- movement in the opposite direction. There is still contact between the outer shaft 20 and the rollers 521, so that during the return stroke movement the rollers 521 also rotate in the opposite direction.
  • the return stroke movement can be maintained until the outer hollow shaft 20 and the profile mandrel 60 have left the roller burnishing head 501.
  • a renewed Vorhubterrorism may follow the return stroke, for example, to improve the quality of the profiling of the outer shaft 20.
  • the method illustrated in FIGS. 14, 15 and 16 can also be used to manufacture hollow shafts 20, 30 without the use of a profile mandrel 60.
  • the hollow shafts are inserted empty between the rollers 52, 521 of a rolling head 50, 501.
  • rollers 521 on the shaft To improve the rolling of the rollers 521 on the shaft to be profiled and to minimize seizure in the contact surfaces, it is conceivable and possible to wet the rollers or the shaft on the corresponding contact surface with a lubricant.

Abstract

The present invention relates to a method for producing a profiled hollow shaft (20, 30) for a telescopic steering shaft (10) of a motor vehicle, said method comprising the provision of a hollow shaft to be machined and of a roller forming head (50, 501) comprising at least one roller (52, 521), wherein a groove (22, 32) is produced in the hollow shaft (20, 30) by moving the hollow shaft (20, 30) in relation to the roller forming head (50, 501). In order to provide an improved and less expensive method for producing a profiled hollow shaft for a telescopic steering shaft of a motor vehicle, it is proposed according to the invention that, to form a groove (22, 32), the hollow shaft (20, 30) is moved in relation to the roller forming head (50, 501) exclusively in the direction of the longitudinal axis of the hollow shaft (20, 30). The invention likewise relates to a steering shaft (10) having rolling body raceways (22, 32) produced according to the invention.

Description

Verfahren zur Herstellung einer profilierten Hohlwelle für eine teleskopierbare Lenkwelle und teleskopierbare Lenkwelle  Method for producing a profiled hollow shaft for a telescopic steering shaft and telescopic steering shaft
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer profilierten Hohlwelle für eine teleskopierbare Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs, umfassend das Bereitstellen einer zu bearbei- tenden Hohlwelle und eines mindestens eine Rolle aufweisenden Rollierkopfes, wobei zur Erzeugung einer Nut in der Hohlwelle die Hohlwelle relativ zu dem Rollierkopf bewegt wird, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Weiterhin betrifft die Erfindung eine Lenkwelle für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9. Teleskopierbare Lenkwellen in Kraftfahrzeugen ermöglichen eine Verstellbarkeit The invention relates to a method for producing a profiled hollow shaft for a telescopic steering shaft of a motor vehicle, comprising providing a hollow shaft to be machined and at least one roller having rolling head, wherein the hollow shaft is moved relative to the rolling head to produce a groove in the hollow shaft , according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a steering shaft for a motor vehicle according to the preamble of claim 9. Telescopic steering shafts in motor vehicles allow adjustability
der Lenksäule, wobei die Lenkradposition in Längsrichtung der Lenkwelle eingestellt werden kann. Außerdem kann die die Lenkwelle im Fall eines Crashs zusammengeschoben werden, wodurch wirksam verhindert wird, dass die Lenksäule weiter in das Innere der Fahrgastzelle eindringt und zu Verletzungen der Insassen führt. Dies wird in der Regel durch die Bereitstel- lung zweier gegeneinander teleskopierbarer Wellen bzw. Hohlwellen erreicht, welche gemeinsam eine Lenkwelle bilden, die durch teleskopierende Relativbewegung der Wellen entsprechend verkürzt oder ausgefahren werden kann. the steering column, wherein the steering wheel position can be adjusted in the longitudinal direction of the steering shaft. In addition, the steering shaft in the event of a crash can be pushed together, thereby effectively preventing the steering column penetrates further into the interior of the passenger compartment and leads to injury to the occupants. This is generally achieved by the provision of two mutually telescopable shafts or hollow shafts, which together form a steering shaft which can be correspondingly shortened or extended by telescoping relative movement of the shafts.
Die US 8,460,1 16 offenbart eine Rollschiebewelle, bestehend aus einer inneren und äußeren Welle, zwischen denen Linear-Kugelführungen angeordnet sind. Zur Bereitstellung der äußeren Kugellaufbahnen wird die äußere Welle der Rollschiebewelle aus Kreisringsegmenten gebildet. Dadurch ergibt sich ein relativ komplizierter Aufbau aus einer Vielzahl von einzelnen Komponenten. Die DE10 2008 041 155 A1 schlägt ein Außenrohr für eine teleskopierbare Lenkwelle vor, welches als äußere Welle eine innere Welle umgibt. Im radialen Zwischenraum zwischen den Wellen sind Kugeln angeordnet. Diese Kugeln wälzen sich beim Teleskopieren parallel zur Längsachse der Lenkwelle auf der Außenseite der inneren Welle und der Innenseite der äußeren Welle ab und sorgen dadurch für eine leichtgängige Verstellbarkeit. Im Außenrohr sind hierzu axial in Längsrichtung verlaufende, nutartige Kugellaufbahnen mit teilkreisförmigem Querschnitt ausgebildet. Zur Ausbildung der Kugellaufbahnen weist das Außenrohr eine sich über den Umfang ändernde Wandstärke auf, wodurch ein relativ hoher Fertigungsauf- wand zur Erzeugung der Außenrohrquerschnittsgeometrie entsteht. US 8,460,116 discloses a roller thrust shaft consisting of an inner and outer shaft between which linear ball guides are arranged. To provide the outer raceways, the outer shaft of the roller thrust shaft is formed from circular ring segments. This results in a relatively complicated structure of a plurality of individual components. DE 10 2008 041 155 A1 proposes an outer tube for a telescopic steering shaft, which surrounds an inner shaft as the outer shaft. In the radial gap between the waves balls are arranged. These balls roll during telescoping parallel to the longitudinal axis of the steering shaft on the outside of the inner shaft and the inside of the outer shaft and thereby ensure a smooth adjustment. In the outer tube for this purpose axially extending in the longitudinal direction, groove-like ball raceways are formed with a part-circular cross-section. To form the ball tracks, the outer tube has a circumferentially varying wall thickness, whereby a relatively high production order wall for generating the Außenrohrquerschnittsgeometrie arises.
Eine ähnlich ausgebildete teleskopierbare Lenkwelle wird in der EP 1 693 579 A2 beschrieben. Diese weist ebenfalls zwischen den relativ zueinander teleskopierbaren Wellen ange- ordnete, in Richtung der Längsachse abwälzbare Kugeln auf. Bei dieser Ausführung sind die innere und die äußere Welle mit radial gegenüberliegenden, korrespondierenden Kugellaufbahnen versehen. Dabei ist die Innenwelle als massives Schmiedeteil ausgebildet und die Außenwelle weist eine komplexe Querschnittsgeometrie ähnlich wie in der vorgenannten DE 10 2008 041 155 A1 auf. A similarly designed telescopic steering shaft is described in EP 1 693 579 A2. This likewise has balls which are arranged between the relatively telescopable shafts and which can be rolled in the direction of the longitudinal axis. In this embodiment, the inner and the outer shaft are provided with radially opposite, corresponding ball raceways. The inner shaft is formed as a solid forging and the outer shaft has a complex cross-sectional geometry similar to the above-mentioned DE 10 2008 041 155 A1.
Zur Herstellung einer profilierten Hohlwelle ist aus der CH 579 427 A5 ein Verfahren bekannt, bei dem eine Hohlwelle bei der Bearbeitung durch einen Rollierkopf mit ringartig profilierten Walzen bzw. Rollen um ihre Längsachse gedreht wird, so dass durch jeweils eine Walze aufeinander folgende Einzelwalzvorgänge auf einer schraubenlinienförmigen Zone der Hohlwellenoberfläche nebeneinander gesetzt werden. Dadurch lassen sich profilierte Hohlwellen mit hoher Präzision fertigen. Die erforderliche Dreh-Vorschubbewegung und die dabei rasch aufeinander folgenden, schlagartigen Einzelwalzvorgänge machen das bekannte Verfahren jedoch technisch aufwendig, zeitintensiv und entsprechend kostenspielig und damit für die Herstellung von Lenkwellen nicht geeignet. For the production of a profiled hollow shaft, a method is known from CH 579 427 A5, in which a hollow shaft is rotated about a longitudinal axis during processing by a rolling head with annularly profiled rollers or rollers so that successive single rolling operations on one helical zone of the hollow shaft surface can be juxtaposed. As a result, profiled hollow shafts can be manufactured with high precision. However, the required rotational feed motion and thereby rapidly following, sudden single rolling operations make the known method technically complex, time-consuming and correspondingly costly and thus not suitable for the production of steering shafts.
Nachteilig bei den im Stand der Technik bekannten teleskopierbaren Lenkwellen ist der relativ hohe Fertigungsaufwand zur Ausbildung der als Kugel- bzw. Wälzkörperlaufbahnen dienenden Nuten. Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes und kostengünstigeres Verfahren zur Herstellung einer profilierten Hohlwelle für eine teleskopierbare Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen. A disadvantage of the known in the art telescopic steering shafts is the relatively high production costs for the formation of serving as ball or Wälzkörperlaufbahnen grooves. Starting from the known prior art, it is an object of the present invention to provide an improved and cheaper method for producing a profiled hollow shaft for a telescopic steering shaft of a motor vehicle.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteil- hafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. This object is achieved by a method having the features of claim 1. Advantageous developments emerge from the subclaims.
Entsprechend wird ein Verfahren zum Herstellen einer profilierten Hohlwelle für eine teleskopierbare Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, umfassend das Bereitstellen einer zu bearbeitenden Hohlwelle und eines mindestens eine Rolle aufweisenden Rollierkopfes, wobei zur Erzeugung einer Nut in der Hohlwelle die Hohlwelle relativ zu dem Rollierkopf bewegt wird, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass zur Ausbildung einer Nut eine Be- wegung der Hohlwelle relativ zu dem Rollierkopf ausschließlich in Richtung der Längsachse der Hohlwelle erfolgt. Accordingly, a method for producing a profiled hollow shaft for a telescopic steering shaft of a motor vehicle is proposed, comprising providing a hollow shaft to be machined and a roller having at least one roller head, wherein for producing a groove in the hollow shaft, the hollow shaft is moved relative to the rolling head, wherein is provided according to the invention that for forming a groove a Be movement of the hollow shaft relative to the rolling head exclusively in the direction of the longitudinal axis of the hollow shaft.
Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass auf eine komplizierte Rotati- onsbewegung während des Rollierens vollkommen verzichtet wird. Eine zu bearbeitende Hohlwelle wird in einer rein linearen Vorschubbewegung durch einen Rollierkopf bewegt, wobei mindestens eine Rolle, bevorzugt mehrere Rollen mechanisch auf die äußere Manteloberfläche der Hohlwelle einwirken. Durch eine Rolle wird dadurch jeweils eine in Längsrichtung parallel zur Längsachse der Hohlwelle verlaufende nutartige Vertiefung eingeformt. A special feature of the method according to the invention is that it completely dispenses with a complicated rotational movement during the rolling process. A hollow shaft to be machined is moved by a rolling head in a purely linear feed movement, wherein at least one roller, preferably a plurality of rollers, acts mechanically on the outer jacket surface of the hollow shaft. By a roller thereby in each case a longitudinal direction parallel to the longitudinal axis of the hollow shaft extending groove-like recess is formed.
Ein Vorteil der Erfindung ist, dass im Vergleich zu den im Stand der Technik bekannten Umformverfahren zur Herstellung profilierter Hohlwellen keine kombinierte Rotations-Vorschub- bewegung des Werkstücks erfolgen muss, wodurch die Fertigungsanlagen weniger komplex sein können. Außerdem werden deutlich reduzierte Taktzeiten erreicht, was eine besonders rationelle Fertigung ermöglicht. Erst die dadurch erreichte hohe Produktivität macht den Einsatz eines Rollierverfahrens in der Produktion von teleskopierbaren Lenkwellen für die Automobilindustrie wirtschaftlich geeignet. An advantage of the invention is that there is no need for a combined rotational feed movement of the workpiece as compared to the forming methods known in the prior art for producing profiled hollow shafts, whereby the production equipment can be less complex. In addition, significantly reduced cycle times are achieved, which allows a particularly efficient production. Only the resulting high productivity makes the use of a rolling process in the production of telescopic steering shafts for the automotive industry economically suitable.
Beim Erzeugen einer Nut wird Werkstoff von einem Umfangsbereich mit einem Ausgangsra- dius in einen Umfangsbereich mit einem im Vergleich zum Ausgangsradius kleineren Radius verlagert. Die gebildete Nut dient als Formelement zur Drehmomentübertragung einer Drehbewegung der teleskopierbaren Lenkwelle. When creating a groove, material is displaced from a peripheral region having an output radius to a peripheral region having a smaller radius than the starting radius. The formed groove serves as a form element for torque transmission of a rotary movement of the telescopic steering shaft.
Zur Ausbildung einer teleskopierbaren Lenkwelle wird eine äussere Hohlwelle und eine darin teleskopierbar angeordnete innere Hohlwelle mit zueinander korrespondierenden Nuten angeordnet. Die Nut in der inneren Manteloberfläche einer äusseren Hohlwelle wird dabei durch den mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht nach innen verlagerten Bereich der Hohlwelle gebildet. Im Gegensatz hierzu wird die Nut in einer äußeren Manteloberfläche einer inneren Hohlwelle durch den beim Rollieren nach innen verlagerten Bereich der Hohl- welle gebildet. To form a telescopic steering shaft, an outer hollow shaft and an inner hollow shaft arranged telescopically therein with mutually corresponding grooves is arranged. In this case, the groove in the inner jacket surface of an outer hollow shaft is formed by the region of the hollow shaft which is not displaced inward by means of the method according to the invention. In contrast, the groove is formed in an outer shell surface of an inner hollow shaft by the inwardly displaced during rolling of the hollow shaft.
Als Basisfläche der Nut bzw. Nutbasisfläche wird der vom Rand der Nut aufgespannte Flächenbereich verstanden, der im Fall der inneren Hohlwelle nicht bei der Umformung verlagert wurde und entsprechend den grössten Radienbereich beidseits der jeweiligen Nut bildet. Anders ausgedrückt handelt es sich um die Fläche des freien Öffnungsquerschnitts der Nut. Im Fall der äusseren Hohlwelle wird die Basisfläche der Nut durch den Rand der Nut aufgespannt, der durch den kleinsten Radienbereich beidseits der jeweiligen Nut gebildet ist. Das Kernstück einer Fertigungsanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Rollierkopf, der mindestens eine, in der Regel mehrere Rollen aufweist. Die Rollen sind auf Drehachsen quer zur Bearbeitungsrichtung gelagert, in der eine zu bearbeitende Hohlwelle in Richtung ihrer Längsachse linear an den Rollen vorbei bewegt wird. Mit ihrem Außenumfang können die Rollen in einem erfindungsgemäßen Rollierkopf auf der äußeren Manteloberfläche einer in den Rollierkopf eingeführten Hohlwelle ausschließlich in Richtung der Längsachse abrollen. Mit ihrem als Rollierprofil ausgebildeten Außenumfang stehen die Rollen radial in den offenen Querschnitt eines Bearbeitungsdurchgangs vor. Wird ein Hohl- wellen-Rohling in Form eines Rohrabschnitts - beispielsweise ein Rund- oder Mehrkantrohr - in Längsrichtung in den Bearbeitungsdurchgang linear vorgeschoben, wälzen sich sie Rollen mit ihrem Rollierprofil ausschließlich in Richtung der Längsachse auf der Hohlwelle ab. Die radiale Zustellung der Rollen, die angibt, wie weit das Rollierprofil in den Bearbeitungsdurchgang vorsteht, bestimmt, wie tief erfindungsgemäß in Längsrichtung verlaufende Nuten beim Passieren der Rollen von außen in die Hohlwelle eingeformt werden. The base surface of the groove or groove base surface is understood to be the surface region spanned by the edge of the groove which, in the case of the inner hollow shaft, has not been displaced during the forming and correspondingly forms the largest radius region on both sides of the respective groove. In other words, it is the area of the free opening cross section of the groove. In the case of the outer hollow shaft, the base surface of the groove is clamped by the edge of the groove, which is formed by the smallest radius region on both sides of the respective groove. The core of a production plant for carrying out the method according to the invention is the burnishing head, which has at least one, as a rule, a plurality of rollers. The rollers are mounted on axes of rotation transversely to the machining direction, in which a hollow shaft to be machined is moved in the direction of its longitudinal axis linearly past the rollers. With their outer circumference, the rollers in a roller burnishing head according to the invention can roll on the outer jacket surface of a hollow shaft introduced into the rolling head exclusively in the direction of the longitudinal axis. With their designed as a rolling profile outer circumference, the rollers are radially in the open cross-section of a processing passage. If a hollow-shaft blank in the form of a pipe section-for example a round or polygonal pipe-is linearly fed longitudinally into the machining passage, then rollers roll with their rolling profile exclusively in the direction of the longitudinal axis on the hollow shaft. The radial feed of the rollers, which indicates how far the roller burnishing profile protrudes into the machining passage, determines how deep according to the invention in the longitudinal direction grooves are formed when passing the rollers from the outside into the hollow shaft.
Die Nuten werden beim erfindungsgemäßen Verfahren mittels des Rollierkopfes in einer Kaltverformung in die Hohlwelle eingeformt. Im Unterschied zum Stand der Technik, in dem eine Nut durch eine Vielzahl schlagartiger Einzelwalzvorgänge in radialer und axialer Rich- tung ausgeformt wird, erfolgt erfindungsgemäß ein ausschließlich in Längsrichtung durchgehender Walzvorgang. Abhängig vom Material und der Materialstärke der Hohlwelle und der radialen Tiefe der Profilierung, d.h. der Nuten, ist es denkbar, dass das Sollmaß des Hohlwellen-Profils in einem einzigen Durchgang durch den Rollierkopf erreicht wird, beispielsweise bei einem Vorhub in Längsrichtung . Dadurch lassen sich besonders kurze Taktzeiten realisieren. Es ist ebenfalls möglich, das Endmaß der Profilierung in mehreren Durchgängen zu erreichen, wobei zwischen den einzelnen Durchgängen jeweils eine radiale Zustellung der Rollen erfolgt. Beispielsweise kann die Profilierung in einem auf den genannten Vorhub folgenden Rückhub der Hohlwelle entgegen der Längsrichtung auf das Endmaß gebracht werden. Bevorzugt sind die Rollen mit einer festen Drehachse, deren Abstand nicht variabel ist, in dem Rollierkopf angeordnet. Dadurch sinken die Anlagenkosten erheblich, da keine komplizierte Zustell- und Justierbewegung der Rollenachsen dargestellt werden muss. Im Fall, dass die Darstellung der Hohlwelle mit mehreren Schritten mit unterschiedlicher Zustellung der Rollen erfolgen soll, können mehrere verschiedene Rollierköpfe mit jeweils festgelegten voneinander verschiedenen, aber je Rollierkopf fest eingestellten, Achsabständen der Dreh- achsen der Rollen eingesetzt werden. Es ist dabei auch denkbar und möglich, verschiedene Rollenkonturen in den verschiedenen Rollierköpfen zur Ausbildung der Nuten vorzusehen, um die Umformung gezielt zu beeinflussen. Bevorzugt sieht das Verfahren vor, dass die Erzeugung der mindestens einen Nut mit einer Länge auf der Hohlwelle durch eine entlang der Länge durchgehenden Vorhubbewegung der Hohlwelle relativ zu dem Rollierkopf erfolgt, wobei die Rolle des Rollierkopfes auf der Hohl- welle durchgehend in Längsrichtung abrollt. Mit einer durchgehenden Hubbewegung wird eine lineare Bewegung in einer Hubrichtung ohne Bewegungsumkehr bezeichnet, bevorzugt ohne Bewegungungsunterbrechung. Demgemäß erfolgt die Einformung einer gesamten Nut in einer unterbrechungsfreien linearen Bewegung relativ zu den Rollen über die Gesamtlänge der Nut. Die lineare Bewegung kann mit gleichbleibender Geschwindigkeit oder mit einem vorgegebenen Geschwindigkeitsprofil erfolgen. Im Unterschied zum Stand der Technik, der mehrere diskontinuierliche Einzelbewegungen vorsieht, kann erfindungsgemäß eine Nut in einer einmaligen, kontinuierlichen Linearbewegung ausgebildet werden. Die Zustellung der Rollen im Rollierkopf kann vorab entsprechend auf ein Endmaß erfolgen, wobei der vor dem ersten Vorhub beim Einführen der Hohlwelle eingestellte Querschnitt des Bearbeitungs- durchgangs der angestrebten Profilierung entspricht. Bevorzugt ist die Zustellung der Rollen im Rollierkopf fest eingestellt, das heisst der Rollierkopf hat keine Einstellmechanik, mit deren Hilfe der Abstand der Rollenachsen verändert werden kann. Im einfachsten Fall die die Achsen, auf denen die Rollen gelagert sind, fest in Aussparungen im Rollierkopf eingelassen. The grooves are formed in the method according to the invention by means of the rolling head in a cold deformation in the hollow shaft. In contrast to the prior art, in which a groove is formed by a plurality of sudden single rolling operations in the radial and axial directions, according to the invention, a continuous rolling process takes place exclusively in the longitudinal direction. Depending on the material and the material thickness of the hollow shaft and the radial depth of the profiling, ie the grooves, it is conceivable that the nominal size of the hollow shaft profile is achieved in a single pass through the rolling head, for example, in a forward stroke in the longitudinal direction. As a result, particularly short cycle times can be realized. It is also possible to achieve the final dimension of the profiling in several passes, wherein between the individual passes in each case a radial delivery of the rollers takes place. For example, the profiling can be brought in a counter to the longitudinal direction to the final dimension in a following on the said advance stroke return stroke of the hollow shaft. Preferably, the rollers with a fixed axis of rotation whose distance is not variable, arranged in the rolling head. As a result, the system costs are significantly reduced, since no complicated delivery and adjustment movement of the roller axes must be displayed. In the case that the representation of the hollow shaft is to be made with several steps with different delivery of the rollers, several different rolling heads can be used, each with fixed mutually different, but per rolling head set, center distances of the axes of rotation of the rollers. It is also conceivable and possible to provide different roller contours in the different rolling heads for the formation of the grooves in order to influence the forming targeted. The method preferably provides that the generation of the at least one groove with a length on the hollow shaft is effected by a forward stroke of the hollow shaft passing along the length relative to the rolling head, wherein the roller of the rolling head unwinds continuously in the longitudinal direction on the hollow shaft. With a continuous stroke movement a linear movement in a stroke direction without reversal of movement is called, preferably without movement interruption. Accordingly, the formation of an entire groove in an uninterrupted linear motion relative to the rollers over the entire length of the groove. The linear movement can be done at a constant speed or with a given velocity profile. In contrast to the prior art, which provides several discontinuous individual movements, according to the invention a groove can be formed in a single, continuous linear movement. The delivery of the rollers in the burnishing head can be carried out beforehand correspondingly to a final dimension, wherein the cross section of the processing passage set before the first preliminary stroke when the hollow shaft is inserted corresponds to the desired profiling. Preferably, the delivery of the rollers in the burnishing head is fixed, that is, the rolling head has no adjustment mechanism, with the aid of the distance of the roller axes can be changed. In the simplest case, the axes on which the rollers are mounted, embedded in recesses in the rolling head.
Bevorzugt wird vorgesehen, dass nach einer Vorhubbewegung die Hohlwelle durch eine durchgehende Rückhubbewegung relativ zu dem Rollierkopf zurückgezogen wird. Die Nuten erstrecken sich bei Hohlwellen zum Einsatz in Lenkwellen von einem Ende über eine vorgegebene Nutlänge, die kleiner ist als die Wellenlänge, d.h. die jeweilige Gesamtlänge der in- neren oder äußeren Hohlwelle. Die daher nach einer Vorhubbewegung zur Entnahme einer Hohlwelle aus dem Rollierkopf erforderliche Rückhub- oder Rückzugbewegung wird wie die Vorhubbewegung ebenfalls bevorzugt in einer kontinuierlich durchgehenden Linearbewegung ausgeführt. Falls das Endmaß der Profilierung bereits im Vorhub eingestellt worden ist, verbleiben die Rollen in ihrer radialen Zustellposition, so dass beim Rückhub aufgrund der elastischen Rückfederung der Hohlwelle in radialer Richtung eine Rollierung mit geringer Zustellung durchgeführt wird, wodurch die Maßhaltigkeit und die Oberflächengüte der rollier- ten Nuten verbessert wird. It is preferably provided that after a Vorhubbewegung the hollow shaft is retracted by a continuous return stroke relative to the rolling head. The grooves extend in hollow shafts for use in steering shafts from one end over a predetermined groove length which is smaller than the wavelength, i. the respective total length of the inner or outer hollow shaft. The therefore required after a Vorhubbewegung for removing a hollow shaft from the rolling head Rückhub- or retraction movement is like the Vorhubbewegung also preferably carried out in a continuous continuous linear motion. If the final dimension of the profiling has already been set in the preliminary stroke, the rollers remain in their radial infeed position, so that during the return stroke due to the elastic springback of the hollow shaft in the radial direction, a rolling with low infeed is performed, whereby the dimensional accuracy and the surface quality of the rolling th grooves is improved.
Die Einformung einer Nut in einem kontinuierlich durchgehenden Arbeitshub - zum Beispiel beim Vor- oder Rückhub - hat den Vorteil, dass besonders kurze Taktzeiten realisiert werden können, was einer rationellen Fertigung von Lenksäulen zugute kommt. Außerdem kann durch die ausschließlich kontinuierlich in Längsrichtung erfolgende Bearbeitung eine mikro- skopische Oberflächenstruktur erzeugt werden, die optimal an die relative Längsverschiebung von innerer und äußerer Welle beim Teleskopieren einer Lenksäule angepasst ist. Beispielsweise ist die Nutoberfläche in Längsrichtung besonders glatt, wodurch das Gleitverhalten der Wellen beim Verstellen und bei den durch die Elastizitäten des Kraftfahrzeugs auftre- tenden minimalen Verschiebebewegungen während des Fahrzeugbetriebs verbessert wird. The indentation of a groove in a continuous working stroke - for example, the forward or return stroke - has the advantage that particularly short cycle times can be realized, which benefits a rational production of steering columns. In addition, due to the exclusively continuous longitudinal processing, a micro- Skopische surface structure are generated, which is optimally adapted to the relative longitudinal displacement of inner and outer shaft when telescoping a steering column. For example, the groove surface in the longitudinal direction is particularly smooth, which improves the sliding behavior of the shafts during adjustment and at the minimum displacements occurring during vehicle operation due to the elasticities of the motor vehicle.
Die lineare Relativbewegung zwischen der Hohlwelle und dem Rollierkopf ist fertigungstechnisch mit geringem Aufwand realisierbar. Es ist beispielsweise möglich, einen Hohlwellen- Rohling auf eine motorisch antreibbare lineare Vorschubeinheit aufzuspannen, die beim Ver- fahren in Längsrichtung die Hohlwelle in einer Vorhubbewegung in den Bearbeitungsdurchgang des Rollierkopfes zwischen den Rollen durchschiebt. Durch Verfahren der Vorschubeinheit entgegen der Längsrichtung erfolgt eine Rückhubbewegung, mit der die Hohlwelle aus dem Rollierkopf herausgezogen wird. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Rollen des Rollierkopfes motorisch drehbar anzutreiben. Beim Einführen in den Bearbeitungsdurch- gang wird eine Hohlwelle von den sich drehenden Rollen erfasst und - wenn die Drehrichtung mit einer Umfangsbewegung in Längsrichtung der Hohlwelle korrespondiert - in einer Vorhubbewegung zwischen den Rollen hindurch befördert. Der am Außenumfang der Rollen ausgebildete Profilquerschnitt wird dabei in den Außenumfang der Hohlwelle eingeformt. Durch eine Umkehrung der Drehrichtung gegen die Längsrichtung kann die bereits vollstän- dig oder teilweise profilierte Hohlwelle in einer Rückhubbewegung aus dem Rollierkopf heraus befördert werden. The linear relative movement between the hollow shaft and the roller burnishing head can be realized with little effort in terms of manufacturing technology. It is possible, for example, to clamp a hollow-shaft blank onto a motor-driven linear feed unit which, in the longitudinal direction, pushes the hollow shaft through the rollers in a feed stroke into the machining passage of the roller burnishing head. By moving the feed unit counter to the longitudinal direction, a return stroke movement takes place with which the hollow shaft is pulled out of the roller burnishing head. Alternatively or additionally, it is possible to rotatably drive the rollers of the roller burnishing head. When inserted into the machining passage, a hollow shaft is caught by the rotating rollers and - when the direction of rotation corresponds to a circumferential movement in the longitudinal direction of the hollow shaft - conveyed in a Vorhubbewegung between the rollers. The formed on the outer circumference of the rollers profile cross-section is formed in the outer periphery of the hollow shaft. By reversing the direction of rotation against the longitudinal direction, the already completely or partially profiled hollow shaft can be conveyed out of the roller burnishing head in a return stroke movement.
Eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass ein Profildorn in die Hohlwelle eingeschoben wird und während der Bewegung der Hohlwelle relativ zu dem Rollierkopf mit der Hohlwelle gemeinsam bewegt wird. Der Profildorn bildet ein Widerlager bezüglich der von außen durch die Rollen auf die Hohlwelle einwirkenden Kräfte bei der Einformung der Nuten. Durch die gemeinsame Bewegung von Hohlwelle und Profildorn findet während der Einformung der Nuten durch den Rollierkopf keine Relativbewegung in Längsrichtung zwischen Hohlwelle und Profildorn auf, wodurch Reibungsverluste minimiert werden. A possible embodiment of the method according to the invention provides that a profile mandrel is inserted into the hollow shaft and is moved together with the hollow shaft relative to the rolling head during the movement of the hollow shaft. The profile mandrel forms an abutment with respect to the forces acting on the hollow shaft from the outside by the rollers in the formation of the grooves. Due to the joint movement of the hollow shaft and profile mandrel, no relative movement takes place in the longitudinal direction between the hollow shaft and profile mandrel during the indentation of the grooves through the rolling head, whereby friction losses are minimized.
Auf seinem Außenumfang ist der Profildorn mit einer Querschnittskontur ausgebildet, welche als negative Gegenform bzw. Matrize für das beim Rollieren radial von außen in die Wandung der Hohlwelle eingeformte Nutprofil dient. Bei der Herstellung einer äußeren Hohlwelle wird das Material in das Außenprofil des Profildorns eingewalzt, so dass die Innenseite der äußeren Hohlwelle entsprechend der durch den Profildorn vorgegebenen Nutgeometrie kalt- verformt wird und ein Nutprofil zur formschlüssigen Aufnahme einer inneren Hohlwelle erhält. Das auf der Außenseite einer inneren Welle ausgebildete Nutprofil wird durch das Arbeitsprofil am Außenumfang der Rollen vorgegeben. Durch Kaltverformung wird das Nutprofil als Abformung des Rollenprofils in Längsrichtung in die Außenseite des Hohlprofils eingebracht. On its outer circumference of the profile mandrel is formed with a cross-sectional contour, which serves as a negative counter-mold or die for the grooved during radially radially from the outside into the wall of the hollow shaft groove profile. In the production of an outer hollow shaft, the material is rolled into the outer profile of the profile mandrel, so that the inside of the outer hollow shaft is cold-deformed according to the groove geometry predetermined by the profile mandrel and receives a groove profile for positive reception of an inner hollow shaft. The groove profile formed on the outside of an inner shaft is predetermined by the working profile on the outer circumference of the rollers. By cold deformation, the groove profile is introduced as an impression of the roller profile in the longitudinal direction in the outside of the hollow profile.
Eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass eine Hohlwelle zur Erzeugung mindestens einer Nut leer durch den Rollierkopf an den Rollen vorbeigeführt wird. In diesem Zusammenhang ist mit„leer" gemeint, dass im offenen Durchgangsquerschnitt einer zu profilierenden Hohlwelle kein Dorn oder sonstiger Körper angeord- net ist, der geeignet wäre, die Wandung der Hohlwelle während der Kaltumformung bei der Erzeugung der Nuten abzustützen oder die Ausbildung der Nuten zu unterstützen. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass sowohl die Erzeugung von Nuten in der äußeren Oberfläche einer inneren Hohlwelle als auch in der inneren Oberfläche einer äußeren Hohlwelle mit den geforderten Eigenschaften erfolgen kann, ohne einen Profildorn zu verwenden. Besonders bevorzugt können Nuten auf diese Weise in Hohlprofile mit einem Durchmesser kleiner als 30 mm eingebracht werden, bezogen auf den Außendurchmesser eines inneren Hohlprofils bzw. den Innendurchmesser eines äußeren Hohlprofils. An alternative embodiment of the method according to the invention provides that a hollow shaft for generating at least one groove is passed empty by the rolling head on the rollers. In this context, by "empty" is meant that in the open passage cross section of a hollow shaft to be profiled no mandrel or other body is arranged, which would be suitable for supporting the wall of the hollow shaft during the cold forming in the production of the grooves or the formation of the grooves It has surprisingly been found that both the production of grooves in the outer surface of an inner hollow shaft and in the inner surface of an outer hollow shaft with the required properties can take place without using a profile mandrel Way in hollow sections are introduced with a diameter smaller than 30 mm, based on the outer diameter of an inner hollow profile or the inner diameter of an outer hollow profile.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Lenkwelle in Richtung der Längsachse linear wälzgelagert ist, wobei eine Nut in einer Hohlwelle als Wälzkörperlaufbahn zur Aufnahme mindestens eines abwälzbaren Wälzkörpers ausgebildet ist. Unter einer linear wälzgelagerten Lenkwelle wird eine Ausführung verstanden, bei der zwischen der inneren und der äußeren Hohlwelle Wälzkörper, beispielsweise Kugeln, angeordnet sind, die bei einer teleskopierenden Bewegung auf den gegenein- ander gerichteten Umfangsflächen der ineinander geführten Hohlwellen abrollen. Beispiele für derartige wälzgelagerte Lenkwellen sind im eingangs beschriebenen Stand der Technik genannt, beispielsweise in der EP 1 693 579 A2 oder der DE 10 2008 041 155 A1. A particularly preferred embodiment of the method according to the invention provides that the steering shaft is linearly roller-mounted in the direction of the longitudinal axis, wherein a groove is formed in a hollow shaft as Wälzkörperlaufbahn for receiving at least one rollable rolling element. A linearly roller-mounted steering shaft is understood to mean a design in which rolling bodies, for example balls, are arranged between the inner and outer hollow shafts, which roll on the mutually guided hollow shafts in the case of a telescopic movement on the peripheral surfaces facing each other. Examples of such roller bearing mounted steering shafts are mentioned in the prior art described above, for example in EP 1 693 579 A2 or DE 10 2008 041 155 A1.
Zur Ausbildung als Wälzkörperlaufbahn ist die Nut derart geformt , dass ein Wälzkörper, bei- spielsweise eine Zylinderrolle oder eine Kugel, eingelegt werden kann, der sich entlang der Längsachse rollend in der Nut geführt bewegen kann, wobei mehr als ein Achtel des gröss- ten Durchmessers des Wälzkörpers über die Nutbasisfläche herausragt, also aus der Fläche der freien Nutöffnung. Speziell bevorzugt erfolgt die Erzeugung der Nut derart, dass sie als Laufbahn für einen Wälzkörper in Form einer Kugel ausgebildet ist. Das bedeutet, dass die Nut derart geformt ist, dass eine Kugel eingelegt werden kann, die sich entlang der For formation as a rolling body raceway, the groove is shaped in such a way that a rolling body, for example a cylindrical roller or a ball, can be inserted, which can roll in the groove along the longitudinal axis, more than one-eighth of the largest diameter of the rolling element protrudes beyond the Nutbasisfläche, ie from the surface of the free slot opening. Especially preferably, the groove is produced such that it is designed as a raceway for a rolling element in the form of a sphere. This means that the groove is shaped so that a ball can be inserted along the
Längsachse rollend in der Nut geführt bewegen kann und mehr als ein Achtel des Kugeldurchmessers über die Nutbasisfläche herausragt. Bevorzugt ragt der Wälzkörper - Zylin- derrolle oder Kugel - mit mehr als der Hälfte des grössten Durchmessers aus der Nutbasisfläche heraus, mit anderen Worten um mehr als die Hälfte aus der Nut hervorsteht. Rolling longitudinal axis in the groove can move out and more than one-eighth of the ball diameter protrudes beyond the Nutbasisfläche. Preferably, the rolling element protrudes - cylin- roller or ball - with more than half of the largest diameter out of Nutbasisfläche out, in other words by more than half out of the groove.
In linear wälzgelagerten Lenkwellen dienen auf der Innenfläche der äußeren Hohlwelle und / oder der Außenfläche der inneren Hohlwelle in Längsrichtung verlaufende Nuten als Wälzkörperlaufbahnen, im Folgenden auch gleichbedeutend als Kugellaufbahnen bezeichnet, in denen die Kugeln oder anderen Wälzkörper beim Teleskopieren abrollen. An die Profilgeometrie derartiger Kugellaufbahnen sowie an die Querschnittsgeometrie der ineinander tele- skopierbaren Wellen eine Lenksäule werden hohe Anforderungen bezüglich der Genauigkeit und Oberflächengüte gestellt. Gleichzeitig wird eine rationelle und kosteneffiziente Fertigungsweise gefordert. Dank des erfindungsgemäßen Verfahrens können erstmals Nuten in Hohlwellen eingebracht werden, die als Kugellaufbahnen geeignet sind und die vorgenannten Forderungen optimal erfüllen. Besonders bemerkenswert ist dabei, dass die Wälzkörperlaufbahnen in der oben beschriebenen Ausgestaltung des Verfahrens realisiert werden kön- nen, welches die Rollierung einer leeren Hohlwelle vorsieht, ohne Verwendung eines in die Hohlwelle eingeführten Profildorns. Insbesondere für die Fertigung wälzgelagerter Lenksäulen mit kleinerem Durchmesser bringt es fertigungstechnische, funktionale und wirtschaftliche Vorteile, die innere und die äußere Hohlwelle nach dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens herzustellen. In linearly roller-mounted steering shafts serve on the inner surface of the outer hollow shaft and / or the outer surface of the inner hollow shaft longitudinally extending grooves as Wälzkörperlaufbahnen, hereinafter also synonymous referred to as ball races, in which roll the balls or other rolling elements during telescoping. High demands are placed on the accuracy and surface quality of the profile geometry of such ball races as well as of the cross-sectional geometry of the telescoping shafts that can be telescoped into one steering column. At the same time, a rational and cost-efficient production method is required. Thanks to the method according to the invention for the first time grooves can be introduced into hollow shafts, which are suitable as ball raceways and optimally meet the aforementioned requirements. It is particularly noteworthy that the Wälzkörperlaufbahnen can be realized in the above-described embodiment of the method NEN, which provides the rolling of an empty hollow shaft, without the use of an inserted into the hollow shaft profile mandrel. In particular for the manufacture of roller-mounted steering columns with a smaller diameter, it brings production engineering, functional and economic advantages to produce the inner and the outer hollow shaft according to this embodiment of the method according to the invention.
Vorzugsweise ist eine Hohlwelle als innere Hohlwelle ausgebildet und weist auf ihrem Außenumfang mindestens eine Wälzkörperlaufbahn auf, die von außen von einem Rollierkopf eingebracht wird, dessen Rollen ein konvexes Rollierprofil entsprechend dem negativen Wälzkörperlaufbahnquerschnitt aufweist. Durch das Rollierprofil der Rollen, welches dem beim Abrollen in direktem Kontakt in die Oberfläche der Hohlwelle eingeformt wird, kann die Querschnittsgeometrie der die Wälzkörperlaufbahn bildenden Nut mit hoher Präzision erzeugt werden. Preferably, a hollow shaft is formed as an inner hollow shaft and has on its outer circumference at least one Wälzkörperlaufbahn, which is introduced from the outside of a rolling head, the rollers having a convex rolling profile corresponding to the negative Wälzkörperlaufbahnquerschnitt. Due to the rolling profile of the rollers, which is formed during rolling in direct contact with the surface of the hollow shaft, the cross-sectional geometry of the rolling body groove forming groove can be produced with high precision.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass eine Hohlwelle als äußere Welle ausgebildet ist und auf ihrem Innenumfang mindestens eine Wälzkörperlaufbahn aufweist, die von außen von einem Rollierkopf eingebracht wird, dessen Rollen ein konkaves Rollierprofil dem Wälzkörperlaufbahnquerschnitt folgend aufweist. Die Erzeugung der als Kugellaufbahnen dienenden Nuten in der inneren Oberfläche des äußeren Hohlprofils erfolgt, indem die Wandung durch die Ränder des von der Außenseite an die Hohlwelle an- gepressten konkaven Rollierprofils der Rolle radial nach innen verformt wird. Dadurch wird die auf der Innenseite liegende Kugellaufbahn von der Außenseite der Hohlwelle indirekt eingeformt, ohne dass die Rolle bei der Bearbeitung direkten Kontakt mit der Oberfläche der Kugellaufbahn hat. Es hat sich gezeigt, dass unter Berücksichtigung der vorgegebenen Parameter wie Durchmesser, Wandstärke, Querschnittsform und Material der Hohlwelle die Querschnittsgeometrie einer Kugellaufbahn durch das erfindungsgemäße Verfahren bei der indirekten Einformung ebenfalls rationell und präzise realisiert werden kann. A further preferred embodiment of the invention provides that a hollow shaft is formed as an outer shaft and has on its inner circumference at least one Wälzkörperlaufbahn which is introduced from the outside of a rolling head, the rollers having a concave Rollierprofil following the Wälzkörperlaufbahnquerschnitt. The generation of the grooves serving as ball tracks in the inner surface of the outer hollow profile takes place by the wall being deformed radially inwards by the edges of the concave rolling profile of the roller pressed from the outside against the hollow shaft. As a result, the lying on the inside ball track is formed from the outside of the hollow shaft indirectly, without the role in the machining direct contact with the surface of the Ball track has. It has been found that, taking into account the predetermined parameters such as diameter, wall thickness, cross-sectional shape and material of the hollow shaft, the cross-sectional geometry of a ball track can also be rationally and precisely realized by the method according to the invention in the indirect molding.
Besonders vorteilhaft ist es, dass mindestens eine Rolle im Querschnitt ein gotisches Profil aufweist. Ein gotisches Profil, auch als Spitzbogenprofil bezeichnet, zeichnet sich durch zwei Bogenabschnitte aus, die relativ zueinander geneigt winklig miteinander verbunden sind, so dass eine Spitze bzw. eine Knickstelle gebildet wird. Das wird dadurch erreicht, dass der erste Mittelpunkt des ersten Bogenabschnitts relativ zum zweiten Mittelpunkt des zweiten Bogenabschnitts versetzt ist, und zwar um einen vorgegebenen Abstand in Richtung zum gegenüberliegenden Bogenabschnitt hin. Das gotische Profil ist spiegelsymmetrisch zu einer durch die Spitze des Querschnitts gehende Spiegelachse; entsprechend liegen die vorgenannten ersten und zweiten Mittelpunkte spiegelsymmetrisch jeweils mit ihrem halben Ab- stand beiderseits zu besagter Spiegelachse. Bei einem konvexen Profilquerschnitt liegt die Spitze auf dem äußersten Umfang der Rolle, und bei einer durch die Rolle direkt in eine Oberfläche einer (inneren) Hohlwelle eingeformten Nut entsprechend am tiefsten Punkt der Nut. Bei einem konkaven Profilquerschnitt der Rolle liegt die Spitze im innersten Umfang des Rollenquerschnitts, der die Wandung einer (äußeren) Hohlwelle umformt, so dass auf der Innenseite der Hohlwelle, die der Rolle abgewandt ist, eine Wälzkörperlaufbahn mit gotischem Profilquerschnitt ausgebildet wird. Dadurch, dass der Radius der Bögen des gotischen Profils größer bemessen wird als der Durchmesser der Kugeln, entsteht jeweils an zwei Stellen ein Punktkontakt zwischen der Kugellaufbahn und einer Kugel. Dadurch werden besonders gute Laufeigenschaften mit exakter Führung, gleichmäßiger Lastverteilung und hoher Steifigkeit erreicht. It is particularly advantageous that at least one roller has a Gothic profile in cross-section. A Gothic profile, also referred to as pointed arch profile, is characterized by two arcuate sections which are inclined relative to each other at an angle, so that a tip or a kink is formed. This is achieved in that the first center point of the first arcuate section is offset relative to the second center point of the second arcuate section by a predetermined distance in the direction of the opposite arcuate section. The gothic profile is mirror-symmetrical to a mirror axis passing through the top of the cross-section; Correspondingly, the abovementioned first and second center points are mirror-symmetrical, each with its half distance on both sides to said mirror axis. In the case of a convex profile cross-section, the tip lies on the outermost circumference of the roller, and in the case of a groove formed by the roller directly into a surface of an (inner) hollow shaft corresponding to the lowest point of the groove. In a concave profile cross section of the roller, the tip is in the innermost circumference of the roller cross section, which transforms the wall of an (outer) hollow shaft, so that on the inside of the hollow shaft, which faces away from the roller, a Wälzkörperlaufbahn is formed with gothic profile cross-section. The fact that the radius of the arches of the gothic profile is dimensioned larger than the diameter of the balls, creates a point contact between the ball track and a ball in two places. As a result, particularly good running properties are achieved with precise guidance, uniform load distribution and high rigidity.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Erzeugen der Gesamtzahl einer Mehrzahl von in der in der Hohlwelle vorhandenen Nuten in einem gemeinsamen Arbeitsschritt mit einer durchgehenden Vorhubbewegung erfolgt. Die Gesamtzahl meint alle Nuten, die in eine Hohlwelle eingeformt werden. It is preferably provided that the generation of the total number of a plurality of grooves present in the hollow shaft takes place in a common working step with a continuous forward stroke movement. The total number means all grooves that are formed in a hollow shaft.
Vorzugsweise ist für jede Nut in der Hohlwelle eine separate Rolle in dem Rollierkopf bereitgestellt, wobei die Rollen zur Erzeugung der Nuten gleichzeitig auf der Hohlwelle abrollen. Auf diese Weise ist es möglich, mehrere Nuten in Richtung der Längsachse der Hohlwelle in der Hohlwelle in einem Arbeitsgang zu erzeugen. Auf diese Weise kann mittels einer axialen Relativbewegung der Hohlwelle gegenüber den Rollen des Rollierkopfes der gesamte Umformvorgang zur Erzeugung der Nuten in der Hohlwelle ausgeführt werden. Dadurch ergibt sich eine deutliche Zeitersparnis, so dass gegenüber herkömmlichen Herstellungsverfahren deutlich kürzere Taktzeiten zur Profilierung der Hohlwelle beziehungsweise zur Ausbildung der Nuten in der Hohlwelle möglich sind. Preferably, a separate roller in the rolling head is provided for each groove in the hollow shaft, wherein the rollers for generating the grooves roll on the hollow shaft simultaneously. In this way it is possible to produce a plurality of grooves in the direction of the longitudinal axis of the hollow shaft in the hollow shaft in one operation. In this way, by means of an axial relative movement of the hollow shaft relative to the rollers of the rolling head, the entire forming process for producing the grooves in the hollow shaft can be performed. This results in a significant time savings, so compared to conventional manufacturing processes significantly shorter cycle times for profiling the hollow shaft or for forming the grooves in the hollow shaft are possible.
Darüber hinaus kann eine gleichzeitige Ausbildung der in der Hohlwelle zu erzeugenden Nuten bei einer symmetrischen Anordnung der Nuten in der Hohlwelle zu einer im Wesentlichen symmetrischen Krafteinwirkung der Rollen des Rollierkopfes in radialer Richtung auf die Hohlwelle führen. Dies ist besonders vorteilhaft für die Ausgestaltung des Rollierkopfes. Ein symmetrischer Kräfteverlauf führt dazu, dass geringere Anforderungen an die Stützwirkung der einzelnen Komponenten des Rollierkopfes bestehen. Außerdem reduziert der sym- metrische Kräfteverlauf die in einer Lagerung des Rollierkopfes entstehenden Momente erheblich, was zu einer Reduktion der Konstruktions- und Fertigungskosten des Rollierkopfes führen kann. In addition, a simultaneous formation of the grooves to be produced in the hollow shaft with a symmetrical arrangement of the grooves in the hollow shaft lead to a substantially symmetrical force of the rollers of the rolling head in the radial direction of the hollow shaft. This is particularly advantageous for the design of the rolling head. A symmetrical distribution of forces leads to lower demands on the supporting effect of the individual components of the roller burnishing head. In addition, the symmetrical force curve significantly reduces the torques arising in a bearing of the roller burnishing head, which can lead to a reduction in the design and manufacturing costs of the rolling head.
Ferner wirkt sich eine symmetrische Krafteinwirkung auch positiv auf die Eigenschaften der profilierten Hohlwelle aus. So erfährt die Hohlwelle gleichmäßige Biegevorgänge während der Kaltumformung, so dass auf der Hohlwelle gleichmäßige Nuten entstehen. Das Ergebnis ist ein symmetrischer Rotationskörper mit einer homogenen Materialverteilung. Furthermore, a symmetrical force also has a positive effect on the properties of the profiled hollow shaft. Thus, the hollow shaft undergoes uniform bending operations during cold forming, so that uniform grooves are formed on the hollow shaft. The result is a symmetrical rotation body with a homogeneous material distribution.
Die Bereitstellung einer separaten Rolle in dem Rollierkopf für jede zu erzeugende Nut in der Hohlwelle macht somit eine erneute Winkelpositionierung der Hohlwelle relativ zum Rollierkopf überflüssig. Dadurch kann zum einen die Bearbeitungszeit zur Erzeugung einer profilierten Hohlwelle und zum anderen die Komplexität des Verfahrens zum Herstellen der profilierten Hohlwelle reduziert werden. Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine Lenkwelle mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. The provision of a separate roller in the rolling head for each groove to be produced in the hollow shaft thus makes a new angular positioning of the hollow shaft relative to the rolling head superfluous. As a result, on the one hand, the processing time for producing a profiled hollow shaft and, on the other hand, the complexity of the method for producing the profiled hollow shaft can be reduced. The object of the present invention is also achieved by a steering shaft with the features of claim 9. Advantageous developments emerge from the dependent claims.
Entsprechend wird eine Lenkwelle für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, umfassend eine in- nere Hohlwelle und eine äußere Hohlwelle, welche koaxial zueinander angeordnet und gegeneinander teleskopierbar sind, wobei die innere Hohlwelle und die äußere Hohlwelle in Richtung der Längsachse verlaufende Wälzkörperlaufbahnen aufweisen, die sich jeweils radial zwischen den Wellen gegenüberliegen, wobei zwischen der inneren Hohlwelle und der äußeren Hohlwelle zumindest ein Wälzkörper angeordnet ist , der auf den radial gegenüber- liegenden Wälzkörperlaufbahnen abwälzt, wobei zumindest eine der beiden Wellen der Lenkwelle nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt ist. Accordingly, a steering shaft for a motor vehicle is proposed, comprising an inner hollow shaft and an outer hollow shaft, which are arranged coaxially to each other and telescopically telescoped, wherein the inner hollow shaft and the outer hollow shaft in the direction of the longitudinal axis extending rolling body tracks, each radially between lie opposite the waves, wherein between the inner hollow shaft and the outer hollow shaft at least one rolling element is arranged, which rolls on the radially opposite Wälzkörperlaufbahnen, wherein at least one of the two shafts of the steering shaft is produced by the method described above.
Dadurch ist es möglich, eine linear wälzgelagerte Lenkwelle für ein Kraftfahrzeug mit geringerem Fertigungsaufwand und kürzeren Taktzeiten, und damit kostengünstiger als im Stand der Technik herzustellen. Dabei zeichnen sich die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Hohlwellen mit Wälzkörperlaufbahnen durch für das Teleskopieren besonders vorteilhafte Eigenschaften aus, die oben beschrieben sind. Besonders bevorzugt weist zumindest einer der Wälzkörperlaufbahnen der inneren Hohlwelle und/oder der äußeren Hohlwelle im Querschnitt gesehen ein gotisches Profil auf. Diese auch als Spitzbogenprofil bekannte Form weist zwei Bögen, bevorzugt Kreisbögen auf, die in einer winklig abknickenden Spitze ineinander übergehen. Dadurch, dass der Radius der Bögen des gotischen Profils größer ist als der Durchmesser der als Wälzkörper eingesetzen Kugeln, entsteht jeweils an zwei Stellen ein Punktkontakt zwischen der Kugellaufbahn (Wälzkörperlaufbahn) und einer Kugel. Dadurch werden besonders gute Laufeigenschaften mit exakter Führung, gleichmäßiger Lastverteilung und hoher Steifigkeit erreicht. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können Wälzkörperlaufbahnen sowohl in die äußere Oberfläche einer inneren Hohlwelle als auch in die innere Oberfläche einer äußeren Hohlwelle ein- geformt werden. This makes it possible, a linear roller bearing mounted steering shaft for a motor vehicle with lower production costs and shorter cycle times, and thus more cost-effective than in the state to produce the technique. In this case, the hollow shafts with rolling body raceways produced by the method according to the invention are distinguished by properties that are particularly advantageous for telescoping, which are described above. Particularly preferably, at least one of the rolling element raceways of the inner hollow shaft and / or the outer hollow shaft seen in cross section on a Gothic profile. This form, which is also known as an ogival profile, has two arches, preferably circular arcs, which merge into one another at an angled tip. Due to the fact that the radius of the arches of the Gothic profile is greater than the diameter of the balls used as rolling elements, there is a point contact between the ball track (rolling element track) and a ball at two points. As a result, particularly good running properties are achieved with precise guidance, uniform load distribution and high rigidity. By means of the method according to the invention, rolling element raceways can be formed both into the outer surface of an inner hollow shaft and into the inner surface of an outer hollow shaft.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass mindestens ein Wälzkörper eine Kugel ist, die mit mindestens einer der Wälzkörperlaufbahnen an zwei Umfangspunkten in Kontakt steht, unter einem Druckwinkel φ, der im Bereich zwischen 70 bis 1 10° liegt. A preferred embodiment of the invention provides that at least one rolling element is a ball, which is in contact with at least one of the rolling element rolling tracks at two circumferential points, at a pressure angle φ which lies in the range between 70 and 110 °.
Durch die Ausgestaltung des Profils der Wälzkörperlaufbahn, beispielsweise als gotisches Profil wie vorangehend beschrieben, steht eine Kugel jeweils nur in zwei Punkten in Kontakt mit der Oberfläche der jeweiligen Wälzkörperlaufbahn. Dadurch wird die Rollreibung minimiert, was einer leichten Verstellbarkeit beim Teleskopieren der Lenksäule zugute kommt. Außerdem wird so der Verschleiß minimiert. Die Vorgabe des Druckwinkels in dem angege- benen Bereich ist im Hinblick auf die Verteilung der Krafteinleitung in die Wälzkörperlaufbahn besonders günstig. Due to the configuration of the profile of the rolling body raceway, for example as gothic profile as described above, a ball is only in two points in contact with the surface of the respective rolling body raceway. As a result, the rolling friction is minimized, which benefits easy adjustment when telescoping the steering column. In addition, so the wear is minimized. The specification of the pressure angle in the specified range is particularly favorable with regard to the distribution of the introduction of force into the rolling body raceway.
Es ist vorteilhaft, dass zwischen der inneren Hohlwelle und der äußere Hohlwelle eine Hülse angeordnet ist, wobei diese Hülse den zumindest einen Wälzkörper aufnimmt. Die Hülse bildet einen Käfig für die Wälzkörper, bevorzugt einen Kugelkäfig, in dem ein, üblicherweise mehrere Wälzkörper, frei drehbar, jedoch relativ zur Hülse und zueinander in definierter Position gehalten werden. Dieser Wälzkörperkäfig sorgt dafür, dass die Wälzkörper unverlierbar zwischen den Hohlwellen gehalten werden. Außerdem können mehrere Wälzkörper für eine Mehrzahl von Wälzkörperlaufbahnen auf der gleichen Position in Längsrichtung geführt wer- den, und mehrere Wälzkörper innerhalb einer Wälzkörperlaufbahn auf konstantem Abstand zueinander in Längsrichtung gehalten werden. Die mittels der Hülse erfolgende Positionierung der Wälzkörper relativ zueinander und zu den Wälzkörperlaufbahnen gewährleistet eine jederzeit optimale Anordnung der Wälzkörper, und zwar im Hinblick auf die Stabilität der Lenksäule, die Krafteinleitung ins Lager und eine geringe Reibung. It is advantageous that a sleeve is arranged between the inner hollow shaft and the outer hollow shaft, wherein this sleeve receives the at least one rolling element. The sleeve forms a cage for the rolling elements, preferably a ball cage, in which one, usually a plurality of rolling elements, freely rotatable, but are held relative to the sleeve and each other in a defined position. This Wälzkörperkäfig ensures that the rolling elements are held captive between the hollow shafts. In addition, a plurality of rolling elements for a plurality of Wälzkörperlaufbahnen can be performed in the same position in the longitudinal direction, and a plurality of rolling elements are held within a Wälzkörperlaufbahn at a constant distance from one another in the longitudinal direction. The taking place by means of the sleeve positioning of the rolling elements relative to each other and to the Wälzkörperlaufbahnen ensures a optimal arrangement of the rolling elements at any time, with regard to the stability of the steering column, the introduction of force into the bearing and low friction.
Im Querschnitt sind die Hohlwellen bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebildet, und zwar sowohl im Hinblick auf ihre Querschnitts-Grundform, als auch - besonders bevorzugt an diese Querschnitts-Grundform angepasst - hinsichtlich der Anordnung der als Wälzkörperlaufbahnen dienenden Nuten. Beispielsweise können die Hohlwellen einen viereckige, hier bevorzugt quadratischen Querschnitt haben, wobei vier Wälzkörperlaufbahnen symmetrisch auf allen vier Seiten angeordnet sein können, oder auch zwei Wälzkörperlaufbahnen symme- trisch auf gegenüberliegenden Seiten. Entsprechend können Hohlwellen mit einer dreieckigen Grundform drei Wälzkörperlaufbahnen aufweisen; bei einer sechseckigen Grundform ist es denkbar, zwei, drei, vier oder sechs Wälzkörperlaufbahnen in spiegel- oder rotationssymmetrischer Anordnung vorzusehen. Beschreibung der Zeichnungen In cross-section, the hollow shafts are preferably rotationally symmetrical, both with regard to their basic cross-sectional shape, and - particularly adapted to this cross-sectional basic shape - with respect to the arrangement of serving as Wälzkörperlaufbahnen grooves. For example, the hollow shafts may have a quadrangular, preferably square, cross-section, wherein four rolling element raceways may be arranged symmetrically on all four sides, or else two rolling element tracks symmetrically on opposite sides. Correspondingly, hollow shafts having a triangular basic shape can have three rolling body raceways; in a hexagonal basic shape, it is conceivable to provide two, three, four or six rolling element raceways in a mirror-symmetrical or rotationally symmetrical arrangement. Description of the drawings
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen: Figur 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Lenkwelle, Advantageous embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. 1 shows a schematic perspective view of a steering shaft,
Figur 2 einen Teil einer Lenkwelle gemäß Figur 1 in auseinander genommenen Zustand,  FIG. 2 shows a part of a steering shaft according to FIG. 1 in disassembled state;
Figur 3 eine Querschnittansicht einer Lenkwelle gemäß der vorangehenden Figuren,  3 shows a cross-sectional view of a steering shaft according to the preceding figures,
Figur 4 eine Detailansicht der Schnittdarstellung gemäß Figur 3 im Bereich eines Wälzkörpers,  FIG. 4 shows a detailed view of the sectional representation according to FIG. 3 in the region of a rolling body,
Figur 5 eine weitere Detailansicht der Schnittdarstellung gemäß Figur 3 mit herausgenommenem Wälzkörper,  FIG. 5 shows a further detail view of the sectional view according to FIG. 3 with the rolling element taken out,
Figur 6 eine schematische perspektivische Ansicht eines Rollierkopfes, Figur 7 eine schematische perspektivische Ansicht eines Rollierkopfes in einer zweiten Ausführungsform,  6 shows a schematic perspective view of a roller burnishing head, FIG. 7 shows a schematic perspective view of a roller burnishing head in a second embodiment,
Figur 8 eine schematische perspektivische Ansicht der Rollenanordnung des  Figure 8 is a schematic perspective view of the roller assembly of
Rollierkopfes gemäß Figur 7,  Rolling head according to Figure 7,
Figur 9 eine Querschnittansicht der Rollenanordnung gemäß Figur 7 im Be- reich der Rolle,  FIG. 9 shows a cross-sectional view of the roller arrangement according to FIG. 7 in the area of the roller,
Figur 10 eine schematische perspektivische Ansicht der Rollenanordnung des  Figure 10 is a schematic perspective view of the roller assembly of
Rollierkopfes gemäß Figur 6, Figur 1 1 eine Querschnittansicht der Rollenanordnung gemäß Figur 10 im Bereich der Rollen, Rolling head according to Figure 6, FIG. 11 is a cross-sectional view of the roller arrangement according to FIG. 10 in the region of the rollers;
Figur 12 eine schematische Ansicht eines Längsschnittes entlang der Längsache eines Rollierkopfes während eines Rolliervorgangs,  FIG. 12 shows a schematic view of a longitudinal section along the longitudinal axis of a roller burnishing head during a rolling process,
Figur 13 eine Querschnittansicht einer Lenkwelle in einer zweiten Ausführungsform,  13 shows a cross-sectional view of a steering shaft in a second embodiment,
Figur 14 eine schematische Schnittansicht eines Rollierkopfes beim Einführen einer Hohlwelle,  FIG. 14 shows a schematic sectional view of a roller burnishing head when inserting a hollow shaft,
Figur 15 eine schematische Schnittansicht des Rollierkopfes gemäß Figur 14 während eines Rolliervorgangs mit einer darin befindlichen Hohlwelle beim Vorhub,  FIG. 15 shows a schematic sectional view of the roller burnishing head according to FIG. 14 during a rolling process with a hollow shaft located therein during the preliminary stroke,
Figur 16 eine schematische Schnittansicht des Rollierkopfes gemäß Figur 15 während eines Rolliervorgangs mit einer darin befindlichen Hohlwelle beim Rückhub.  FIG. 16 shows a schematic sectional view of the roller burnishing head according to FIG. 15 during a rolling operation with a hollow shaft located therein during the return stroke.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele Description of preferred embodiments
In den Figuren werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, wobei nachfolgend gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt werden. In the figures, preferred embodiments of the invention are shown, wherein subsequently the same parts always provided with the same reference numerals and therefore usually named or mentioned only once in each case.
Figur 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine schematisch dargestellte Lenkwelle 10, die eine äußere Hohlwelle 20 und eine innere Hohlwelle 30 aufweist, die gegeneinander telesko- pierbar sind in Richtung der Längsachse, d.h in der mit dem Doppelpfeil angedeuteten Längsrichtung. FIG. 1 shows a perspective view of a schematically illustrated steering shaft 10, which has an outer hollow shaft 20 and an inner hollow shaft 30 which can be telescoped relative to one another in the direction of the longitudinal axis, that is to say in the longitudinal direction indicated by the double arrow.
Die äußere Hohlwelle 20 weist an ihrem freien Ende, welches bezüglich der inneren Welle 30 in Längsrichtung abgewandt ist, eine Gabel 21 auf, welche einen Teil eines Universalgelenks bildet, mit dem die Lenkwelle 10 momentschlüssig mit dem Lenkstrang verbunden ist. Entsprechend weist die innere Hohlwelle 30 an ihrem freien Ende, welches bezüglich der äußeren Welle 20 in Längsrichtung abgewandt ist, eine Gabel 31 auf, welche einen Teil eines weiteren Universalgelenks bildet, mit dem die Lenkwelle 10 momentschlüssig mit dem Lenkstrang verbunden ist. Die Hohlwellen 20 und 30 sind bevorzugt aus gut kaltumformba- rem Stahl gefertigt. The outer hollow shaft 20 has at its free end, which is remote with respect to the inner shaft 30 in the longitudinal direction, a fork 21, which forms part of a universal joint, with which the steering shaft 10 is connected in a torque-locking manner with the steering line. Accordingly, the inner hollow shaft 30 at its free end, which is remote with respect to the outer shaft 20 in the longitudinal direction, a fork 31, which forms part of another universal joint with which the steering shaft 10 is connected to the torque arm torque-fit. The hollow shafts 20 and 30 are preferably made of good cold-formable steel.
Figur 2 zeigt einen Teil der Lenkwelle 1 gemäß Figur 1 in einer Explosionsdarstellung, bei der die einzelnen Bestandteile in auseinander genommenem Zustand dargestellt sind. Dar- aus geht hervor, dass die äußere Welle 20 in ihrem der inneren Welle 30 zugewandten Bereich, in den die innere Hohlwelle 30 teleskopierend in Längsrichtung einschiebbar ist, profiliert ist. Die Profilierung der äußeren Welle 20 umfasst Nuten 22, die sich in der inneren Manteloberfläche 23 der äußeren Welle 20 in Längsrichtung über eine Länge A erstrecken. Die Länge A erstreckt sich von dem der inneren Welle 30 zugewandten Ende über einen Teilabschnitt der äußeren Welle 20, der kleiner ist als deren Gesamtlänge. Den Nuten 22 sind bezüglich der Wandung der Hohlwelle 20 außen gegenüberliegend konvex vorstehende wulstartige Ausformungen 24 in der äußeren Manteloberfläche 25 ausgebildet. Diese Ausformungen 24 sind in Umfangsrichtung beiderseits durch von außen nutartig eingeformte Berei- che 26 begrenzt. In der dargestellten Ausführung sind vier Nuten 22 gleichmäßig über den Umfang der Hohlwelle 20 verteilt angeordnet. Die Nuten 22 sind als Wälzkörperlaufbahnen, bzw. konkreter als Kugellaufbahnen ausgebildet, wie weiter unten noch erläutert wird. Figure 2 shows a part of the steering shaft 1 according to Figure 1 in an exploded view, in which the individual components are shown in disassembled state. representation it can be seen that the outer shaft 20 in its inner shaft 30 facing region, in which the inner hollow shaft 30 is telescopically inserted in the longitudinal direction, is profiled. The profiling of the outer shaft 20 includes grooves 22 which extend in the inner circumferential surface 23 of the outer shaft 20 in the longitudinal direction over a length A. The length A extends from the inner shaft 30 facing end over a portion of the outer shaft 20 which is smaller than the total length. The grooves 22 are formed with respect to the wall of the hollow shaft 20 outside opposite convex protruding bead-like formations 24 in the outer jacket surface 25. These formations 24 are bounded on both sides in the circumferential direction by regions 26 formed in a groove-like manner from the outside. In the illustrated embodiment, four grooves 22 are distributed uniformly over the circumference of the hollow shaft 20. The grooves 22 are formed as Wälzkörperlaufbahnen, or more specifically as ball raceways, as will be explained below.
Der Endabschnitt der inneren Hohlwelle 30, welcher der äußeren Hohlwelle 20 zugewandt und in diese teleskopierend einschiebbar ist, wie in Figur 1 dargestellt, ist ebenfalls profiliert. Die Profilierung umfasst Nuten 32, die sich von dem in die äußere Hohlwelle 20 einsteckbaren Ende in der äußeren Manteloberfläche 33 der Hohlwelle 30 in Längsrichtung über eine Länge L erstrecken. Die Länge L erstreckt sich über den Teilabschnitt der inneren Hohlwelle 30, der in die äußere Hohlwelle 20 in Längsrichtung einsteckbar ist. The end portion of the inner hollow shaft 30, which faces the outer hollow shaft 20 and telescoping in this, as shown in Figure 1, is also profiled. The profiling comprises grooves 32 which extend from the insertable into the outer hollow shaft 20 in the outer end outer surface 33 of the hollow shaft 30 in the longitudinal direction over a length L. The length L extends over the portion of the inner hollow shaft 30 which is inserted in the outer hollow shaft 20 in the longitudinal direction.
Aus Figur 2 ist in der Zusammenschau mit der Querschnittsdarstellung in Figur 3 gut erkennbar, wie radial zwischen den Nuten 22 und 32 Wälzkörper, nämlich Kugeln 40, angeordnet sind. Jeweils eine Mehrzahl von Kugeln 40 sind in Längsrichtung mit hintereinander in den Nuten 22 und 32 angeordnet. Dabei werden sie in einer als Kugelkäfig 80 ausgebildeten Hül- se 80 frei drehbar, mit definiertem Abstand relativ zueinander gehalten. Gleichzeitig sorgt die Hülse 80 dafür, dass in Umfangsrichtung benachbarte Kugeln 40 bezüglich der Längsrichtung jeweils in der gleichen Position bleiben. From FIG. 2, in conjunction with the cross-sectional illustration in FIG. 3, it is readily apparent how rolling elements, namely balls 40, are arranged radially between the grooves 22 and 32. In each case a plurality of balls 40 are arranged in the longitudinal direction with one behind the other in the grooves 22 and 32. They are freely rotatable in a sleeve 80 designed as a ball cage 80 and held at a defined distance relative to one another. At the same time, the sleeve 80 ensures that circumferentially adjacent balls 40 each remain in the same position relative to the longitudinal direction.
Die in Figur 3 gezeigte Ausführung zeigt einen viereckigen, konkret einen quadratischen Grundquerschnitt der Hohlwellen 20 und 30. Die Nuten 22 und 32 sind symmetrisch jeweils mittig in einer Seite des Quadrats angeordnet. The embodiment shown in Figure 3 shows a quadrangular, specifically a square base cross-section of the hollow shafts 20 and 30. The grooves 22 and 32 are arranged symmetrically in each case centrally in one side of the square.
Eine ähnliche, zweite Ausführungsform ist wie in der Darstellung von Figur 3 in Figur 13 gezeigt. Im Unterschied zur ersten Ausführung weist diese nur insgesamt zwei Reihen von Ku- geln 40 auf, die zwischen einer äußeren Hohlwelle 201 und einer inneren Hohlwelle 301 in Nuten 22 und 32 abwälzen, die sich symmetrisch auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Quadrats befinden. In den Figuren 4 und 5 sind jeweils eine Nut 22 und 32 aus Figur 3 noch einmal vergrößert dargestellt. Daraus geht hervor, dass die Nuten 22 und 32 jeweils ein gotisches Profil haben. Dieses wird gebildet durch zwei Kreisbogenabschnitte 27 bzw. 37, die sich am Nutboden 28 bzw. 38 winklig treffen, d.h. unter Bildung einer Spitze analog zu einem gotischen Spitzbogen. A similar second embodiment is shown in FIG. 13 as shown in FIG. In contrast to the first embodiment, this only has a total of two rows of balls 40, which roll between an outer hollow shaft 201 and an inner hollow shaft 301 in grooves 22 and 32, which are symmetrically located on two opposite sides of the square. In FIGS. 4 and 5, a respective groove 22 and 32 from FIG. 3 are shown enlarged again. It can be seen that the grooves 22 and 32 each have a Gothic profile. This is formed by two circular arc sections 27 and 37, which meet at the groove bottom 28 and 38 at an angle, ie forming a peak analogous to a Gothic pointed arch.
Die Kreisbogenabschnitte 27 und 37 haben jeweils einen Radius K1 und K2, wobei K1 = K2. Die Radienmittelpunkte M1 von K1 und M2 von K2 haben einen Abstand G voneinander, wobei sie spiegelsymmetrisch zu einer durch die Spitze 28 gehenden Spiegelachse S angeordnet sind. Der Betrag von K1 und K2 ist größer als der Radius R einer Kugel 40, die zwischen die Nuten 22 und 32 eingesetzt ist. Dadurch liegt jede Kugel 40 an genau zwei Kontaktpunkten P1 und P2 an einer Nut 22 bzw. 32 an, wie dies in Figur 4 gezeigt ist. Dabei liegt der Betrag des Druckwinkels φ, der zwischen den Kontaktpunkten P1 und P2 bezüglich des Kugelmittelpunkts mit Radius R eingeschlossen wird, bevorzugt im Bereich zwischen 70 bis 1 10°. The circular arc sections 27 and 37 each have a radius K1 and K2, where K1 = K2. The center radii M1 of K1 and M2 of K2 have a distance G from each other, wherein they are arranged mirror-symmetrically to a passing through the tip 28 mirror axis S. The amount of K1 and K2 is greater than the radius R of a ball 40 inserted between the grooves 22 and 32. As a result, each ball 40 abuts at exactly two contact points P1 and P2 at a groove 22 or 32, as shown in FIG. In this case, the amount of the pressure angle φ, which is included between the contact points P1 and P2 with respect to the ball center with radius R, preferably in the range between 70 to 1 10 °.
Die Nut 22 hat eine Nutbasisfläche 29, die Nut 32 hat eine Nutbasisfläche 39. Wie aus Figur 4 deutlich hervorgeht, steht eine Kugel 40 jeweils mit mehr als der Hälfte ihres Durchmes- sers 2*R über die jeweilige Nutbasisfläche 29 bzw. 32 vor. Damit ist für die Nuten 22 und 32 die weiter oben angegebene Definition einer Wälzkörperlaufbahn erfüllt, d.h. sie bilden Kugellaufbahnen für die Kugeln 40. The groove 22 has a groove base surface 29, the groove 32 has a groove base surface 39. As clearly shown in Fig. 4, a ball 40 projects more than half of its diameter 2 * R across the respective groove base surface 29 and 32, respectively. Thus, for the grooves 22 and 32, the above definition of a rolling element raceway is fulfilled, i. they form ball raceways for the balls 40.
Figur 6 zeigt einen Rollierkopf 50 zur Herstellung einer oben beschriebenen inneren Hohl- welle 30. Der Rollierkopf 50 weist vier Rollen 52 auf, welche rotationssymmetrisch um einen Bearbeitungsdurchgang 51 herum angeordnet sind. Die Rollen 52 sind zueinander jeweils unter einem Winkel von 90° angeordnet. Jede Rolle 52 ist einem Rahmen 56 des Rollierkop- fes 50 drehbar gelagert. Der in Figur 7 dargestellte Rollierkopf 501 zur Herstellung der oben beschriebenen äußeren Hohlwelle 20 weist einen analogen Aufbau zu dem Rollierkopf 50 zur Herstellung der inneren Hohlwelle 30 auf, mit einem Bearbeitungsdurchgang 51 1 , Rollen 521 und einem Rahmen 561 . Den Figuren 7, 8 und 9 ist ein Profildorn 60 zu entnehmen, welcher in dem Bearbeitungsdurchgang 51 1 eines Rollierkopfes 501 inmitten der vier Rollen 521 angeordnet ist. Zwischen dem Profildorn 60 und den Rollen 521 ist ein Spalt bereitgestellt, so dass der Profildorn 60 entlang der Rollierachse, d.h. die durch den Bearbeitungsdurchgang 51 1 hindurchgehende Längsachse bewegt werden kann, ohne dass die Rollen 521 auf dem Profildorn 60 abrollen. FIG. 6 shows a roller burnishing head 50 for producing an inner hollow shaft 30 described above. The rolling head 50 has four rollers 52, which are arranged rotationally symmetrically around a machining passage 51. The rollers 52 are each arranged at an angle of 90 °. Each roller 52 is rotatably mounted on a frame 56 of the roller burnishing head 50. The rolling head 501 shown in FIG. 7 for producing the outer hollow shaft 20 described above has an analogous construction to the rolling head 50 for producing the inner hollow shaft 30, with a machining passage 51 1, rollers 521 and a frame 561. FIGS. 7, 8 and 9 show a profile mandrel 60, which is arranged in the machining passage 51 1 of a roller burnishing head 501 in the middle of the four rollers 521. Between the profile mandrel 60 and the rollers 521, a gap is provided, so that the profile mandrel 60 along the Rollierachse, ie the longitudinal axis passing through the processing passage 51 1 longitudinal axis can be moved without the rollers 521 roll on the profile mandrel 60.
Figur 9 ist eine vergrößerte Ansicht des Profildorns 60 mit Vorsprüngen 62 zu entnehmen, wobei zwischen dem Profildorn 60 und den Rollen 521 ein Spalt bereitgestellt ist, welcher etwa dem Profil einer mittels des Rollierkopfes 501 herzustellenden Hohlwelle entspricht. Figure 9 is an enlarged view of the profile mandrel 60 to take with projections 62, wherein between the profile mandrel 60 and the rollers 521, a gap is provided, which corresponds approximately to the profile of a hollow shaft to be produced by means of the Rollierkopfes 501.
Figur 12 zeigt einen Schnitt entlang der Längsachse der in Figur 10 dargestellten Bearbeitungssituation, wobei ein Hohlprofil 30 zur Erzeugung einer Nut 32 der Länge L um den Be- trag dieser Länge L zwischen die Rollen 52 eingeschoben ist. FIG. 12 shows a section along the longitudinal axis of the machining situation illustrated in FIG. 10, wherein a hollow profile 30 for producing a groove 32 of length L is inserted between the rollers 52 by the amount of this length L.
Alternativ kann der Rollierkopf 50 oder 501 auch ein, zwei, drei, sechs oder mehr Rollen 52 beziehungsweise 521 aufweisen, welche unter einem entsprechenden Winkel voneinander beabstandet, umlaufend angeordnet sind. Alternatively, the roller burnishing head 50 or 501 may also have one, two, three, six or more rollers 52 and 521, respectively, which are spaced apart from each other at a corresponding angle.
Den Figuren 9 und 1 1 ist zu entnehmen, dass die Rollen 52, 521 profiliert sind und ein Rollenmittenprofil 53, 531 sowie ein Rollenrandprofil 54, 541 aufweisen. Figures 9 and 1 1 it can be seen that the rollers 52, 521 are profiled and have a roller center profile 53, 531 and a roll edge profile 54, 541.
Zur Ausbildung einer Kugellaufbahn hat das Rollenmittelprofil 53 die Form eines konvexen gotischen Profils. Dabei ist der Durchmesser des Rollenmittenprofils 53 größer als der Durchmesser des Rollenrandprofils 54. To form a ball track, the roller center profile 53 has the shape of a convex Gothic profile. The diameter of the roller center profile 53 is greater than the diameter of the roller edge profile 54.
Bei den Rollen 521 ist das Rollenmittelprofil 531 in Form eines konkaven gotischen Profils ausgebildet. Die Rollen 521 und der Profildorn 60 sind derart zueinander angeordnet, dass ein Rollenmittenprofil 531 mit einem Vorsprung 62 des Profildorns 60 korrespondiert. In the rollers 521, the roller center profile 531 is formed in the shape of a concave Gothic profile. The rollers 521 and the profiled mandrel 60 are arranged relative to one another such that a roller center profile 531 corresponds to a projection 62 of the profiled mandrel 60.
Figur 9 zeigt einen Querschnitt einer Detailansicht eines Rollierkopfes 501 , wobei die Rollen 521 mit einer äußeren Hohlwelle 20 in Kontakt stehen, welche auf den Profildorn 60 aufgeschoben ist. Dabei wird die äußere Hohlwelle 20 kaltgewalzt, so dass die äußere Welle 20 auf ihrer inneren Manteloberfläche das Profil des Profildorns 60 annimmt und auf ihrer äußeren Manteloberfläche 25 durch die Rollen 521 und insbesondere das Rollenprofil umgeformt wird. FIG. 9 shows a cross-section of a detailed view of a roller burnishing head 501, wherein the rollers 521 are in contact with an outer hollow shaft 20, which is pushed onto the profile mandrel 60. In this case, the outer hollow shaft 20 is cold rolled, so that the outer shaft 20 assumes the profile of the profile mandrel 60 on its inner circumferential surface and is formed on its outer circumferential surface 25 by the rollers 521 and in particular the roller profile.
Da das Rollenmittelprofil 531 im Querschnitt mit dem Vorsprung 62 des Profildorns 60 korre- spondiert, wird das Material der äußeren Hohlwelle 20 durch das Rollenmittelprofil 531 auf den Vorsprung 62 des Profildorns 60 gedrückt. Entsprechend kann eine innere Hohlwelle 30 einer Lenkwelle 10 mittels eines Rollierkopfes 50 gefertigt werden. Ein Unterschied des Rollierkopfes 50 zum Rollierkopf 501 ist, dass die Bearbeitung eines Hohlprofils, beispielsweise eines inneren Hohlprofils 30, ohne Verwendung eines Profildorns erfolgen kann. Hierzu wird ein Hohlprofil 30 leer, d.h. ohne dass sich ein Gegenwerkzeug im freien Durchgang befindet, in den Bearbeitungsdurchgang 51 des Rollierkopfes 50 eingeführt. Zur Verdeutlichung ist dies in Figur 10 schematisch dargestellt, wobei nur die Rollen 52 eingezeichnet sind, und die übrigen Elemente des Rollierkopfes 50 weggelassen sind. Das Hohlprofil 30 wird in Pfeilrichtung zwischen den Rollen 52 hindurchgeschoben, wobei die äußere Manteloberfläche 33 durch den Profilquerschnitt der Rollen 52 zur Bildung von Nuten 32 kalt verformt wird. Die Situation ist in Figur 1 1 noch einmal im Querschnitt dargestellt. Since the roller center profile 531 corresponds in cross section to the projection 62 of the profile mandrel 60, the material of the outer hollow shaft 20 is pressed by the roller center profile 531 onto the projection 62 of the profile mandrel 60. Accordingly, an inner hollow shaft 30 of a steering shaft 10 can be manufactured by means of a rolling head 50. A difference of the burnishing head 50 to the rolling head 501 is that the machining of a hollow profile, for example an inner hollow profile 30, can take place without the use of a profiled mandrel. For this purpose, a hollow profile 30 is empty, that is, without a counter tool is in the free passage, introduced into the processing passage 51 of the rolling head 50. For clarity, this is shown schematically in Figure 10, wherein only the rollers 52 are shown, and the remaining elements of the roller burnishing head 50 are omitted. The hollow profile 30 is pushed in the direction of arrow between the rollers 52, wherein the outer lateral surface 33 is cold-formed by the profile cross section of the rollers 52 to form grooves 32. The situation is again shown in cross-section in FIG.
Eine alternative Ausgestaltung des anhand des Rollierkopfes 501 in den Figuren 7, 8 und 9 beschriebenen Verfahrens sieht vor, dass kein Profildorn 60 verwendet wird. Das bedeutet, dass ein äußeres Hohlprofil 20 leer kaltverformt wird, wie dies für die Herstellung eines inneren Hohlprofils 30 vorangehend bei Einsatz eines Rollierkopfes 50 beschrieben ist. Insbesondere bei relativ kleinem Hohlprofilquerschnitt ist es so möglich, als Wälzkörperlaufbahnen geeignete Nuten 22 in der inneren Manteloberfläche durch Rollieren von außen einzuformen Figuren 14 bis 16 zeigen den Bewegungsablauf einer Doppelhubbewegung zur Profilierung einer äußeren Hohlwelle 20 mittels eines Rollierkopfes 501 . Dabei handelt es sich um Querschnittansichten, welche jeweils zwei gegenüberliegende Rollen 521 zeigen, wobei zwischen den Rollen 521 ein Profildorn 60 angeordnet ist, auf weichen eine äußere Hohlwelle 20 geschoben ist. An alternative embodiment of the method described with reference to the roller burnishing head 501 in FIGS. 7, 8 and 9 provides that no profile mandrel 60 is used. This means that an outer hollow profile 20 is cold cold-formed, as described above for the preparation of an inner hollow profile 30 when using a burnishing head 50. Especially with a relatively small hollow profile cross-section, it is possible to form suitable Wälzkörperlaufbahnen 22 in the inner shell surface by rolling from the outside Figures 14 to 16 show the sequence of movements of a Doppelhubbewegung for profiling an outer hollow shaft 20 by means of a Rollierkopfes 501st These are cross-sectional views, each showing two opposing rollers 521, wherein between the rollers 521, a profile mandrel 60 is arranged on soft an outer hollow shaft 20 is pushed.
Figur 14 zeigt eine Vorhubbewegung einer äußeren Hohlwelle 20 zusammen mit dem Profildorn 60. Die äußere Hohlwelle 20 wird mit dem Profildorn 60 relativ zu den Rollen 521 bewegt. Zwischen dem Profildorn 60 und den Rollen 521 besteht kein Kontakt, so dass die Rollen 521 in einer Ruheposition verweilen. Die auf den Profildorn 60 aufgeschobene äußere Hohlwelle 20 steht in Figur 14 noch nicht mit den Rollen 521 in Kontakt. FIG. 14 shows a forward stroke movement of an outer hollow shaft 20 together with the profile mandrel 60. The outer hollow shaft 20 is moved with the profile mandrel 60 relative to the rollers 521. There is no contact between the profile mandrel 60 and the rollers 521, so that the rollers 521 rest in a rest position. The pushed onto the profile mandrel 60 outer hollow shaft 20 is not yet in Figure 14 with the rollers 521 in contact.
In Figur 15 ist die äußere Hohlwelle 20 mitsamt dem Profildorn 60 nach wie vor in der Vorhubbewegung, mit dem Unterschied, dass nun die äußere Hohlwelle 20 mit den Rollen 521 in Kontakt steht. Der Spalt zwischen dem Profildorn 60 und den Rollen 521 ist nun von der äußeren Welle 20 ausgefüllt. Durch die Vorhubbewegung der äußeren Welle 20 gemeinsam mit dem Profildorn 60 werden die Rollen 521 in Rotation versetzt. Sie walzen auf der äußeren Umfangsoberfläche der äußeren Welle 20 ab, wodurch die äußere Hohlwelle 20 die oben beschriebene Profilierung erfährt, da die Rollen 521 im Rollenmittelprofil 531 einen geringen Abstand zum Profildorn 60 aufweisen als die noch nicht umgeformte äußere Hohlwelle 20. In Figure 15, the outer hollow shaft 20 together with the profile mandrel 60 is still in the Vorhubbewegung, with the difference that now the outer hollow shaft 20 is in contact with the rollers 521. The gap between the profile mandrel 60 and the rollers 521 is now filled by the outer shaft 20. By the Vorhubbewegung the outer shaft 20 together with the profile mandrel 60, the rollers 521 are rotated. They roll on the outer peripheral surface of the outer shaft 20, whereby the outer hollow shaft 20, the top described profiling undergoes because the rollers 521 in the roller center profile 531 have a small distance from the profile mandrel 60 as the not yet formed outer hollow shaft 20th
Ist die gewünschte Länge der Profilierung und die damit verbundene Nutenlänge A der äuße- ren Welle 20 erreicht, setzt die in Figur 16 gezeigte Rückhubbewegung ein. Die äußere Hohlwelle 20 und der Profildorn 60 bewegen sich dabei gemeinsam in Bezug auf die Vorhubbe- wegung in entgegengesetzte Richtung. Zwischen der äußeren Welle 20 und den Rollen 521 besteht nach wie vor Kontakt, so dass während der Rückhubbewegung auch die Rollen 521 in entgegengesetzte Richtung rotieren. Die Rückhubbewegung kann solange aufrechterhal- ten werden, bis die äußere Hohlwelle 20 und der Profildorn 60 den Rollierkopf 501 verlassen haben. Alternativ kann sich an die Rückhubbewegung eine erneute Vorhubbewegung anschließen, um beispielsweise die Güte der Profilierung der äußeren Welle 20 zu verbessern. Once the desired length of the profiling and the associated groove length A of the outer shaft 20 have been reached, the return stroke movement shown in FIG. 16 begins. The outer hollow shaft 20 and the profile mandrel 60 move together in relation to the Vorhubbe- movement in the opposite direction. There is still contact between the outer shaft 20 and the rollers 521, so that during the return stroke movement the rollers 521 also rotate in the opposite direction. The return stroke movement can be maintained until the outer hollow shaft 20 and the profile mandrel 60 have left the roller burnishing head 501. Alternatively, a renewed Vorhubbewegung may follow the return stroke, for example, to improve the quality of the profiling of the outer shaft 20.
Das in den Figuren 14, 15 und 16 dargestellte Verfahren lässt sich ebenfalls zur Fertigung von Hohlwellen 20, 30 einsetzen, ohne Verwendung eines Profildorns 60. In diesem Fall werden die Hohlwellen leer zwischen die Rollen 52, 521 eines Rollierkopfes 50, 501 eingeführt. The method illustrated in FIGS. 14, 15 and 16 can also be used to manufacture hollow shafts 20, 30 without the use of a profile mandrel 60. In this case, the hollow shafts are inserted empty between the rollers 52, 521 of a rolling head 50, 501.
Zur Verbesserung des Abrollens der Rollen 521 auf der zu profilierenden Welle und zur Minimierung von Fressen in den Kontaktflächen ist es denkbar und möglich, die Rollen oder die Welle auf der entsprechenden Kontaktfläche mit einem Schmierstoff zu benetzen. To improve the rolling of the rollers 521 on the shaft to be profiled and to minimize seizure in the contact surfaces, it is conceivable and possible to wet the rollers or the shaft on the corresponding contact surface with a lubricant.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den einzelnen Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Where applicable, all individual features illustrated in the individual embodiments may be combined and / or interchanged without departing from the scope of the invention.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Lenkwelle 40 Kugel  10 steering shaft 40 ball
20, 201 äußere Hohlwelle 50, 501 Rollierkopf  20, 201 outer hollow shaft 50, 501 Rolling head
5 21 Gabel 51 , 51 1 Bearbeitungsdurchgang 5 21 Fork 51, 51 1 machining pass
22 Nut 52, 521 Rolle 22 groove 52, 521 roll
23 innere Manteloberfläche 25 53, 531 Rollenmittenprofil 23 Inner surface 25 53, 531 Roller center profile
24 Ausformungen 54, 541 Rollenrandprofil24 formations 54, 541 Roll edge profile
25 äußere Manteloberfläche 56, 561 Rahmen 25 outer shell surface 56, 561 frame
10 26 eingeformte Bereiche 60 Profildorn 10 26 molded areas 60 profile mandrel
27 Kreisbogenabschnitt 80 Hülse  27 circular arc section 80 sleeve
28 Nutboden (Spitze) 30 A Länge einer Nut 22 28 groove bottom (tip) 30 A length of a groove 22
29 Nutbasisfläche L Länge einer Nut 32 30, 301 innere Hohlwelle G Abstand 29 Nutbasisfläche L length of a groove 32 30, 301 inner hollow shaft G distance
15 31 Gabel K1 . K2 Radius  15 31 fork K1. K2 radius
32 Nut M1 , M2 Mittelpunkt  32 slot M1, M2 center
33 äußere Manteloberfläche 35 P1 . P2 Kontaktpunkt  33 outer jacket surface 35 P1. P2 contact point
37 Kreisbogenabschnitt S Spiegelachse  37 circular arc section S mirror axis
38 Nutboden (Spitze) φ Druckwinkel  38 groove bottom (tip) φ pressure angle
20 39 Nutbasisfläche 20 39 groove base surface

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Verfahren zum Herstellen einer profilierten Hohlwelle (20, 30) für eine teleskopierbare Lenkwelle (10) eines Kraftfahrzeugs, umfassend das Bereitstellen einer zu bearbeitenden Hohlwelle und eines mindestens eine Rolle (52, 521 ) aufweisenden Rollier- kopfes (50, 501 ), wobei zur Erzeugung einer Nut (22, 32) in der Hohlwelle (20, 30) die Hohlwelle (20, 30) relativ zu dem Rollierkopf (50, 501 ) bewegt wird, 1 . Method for producing a profiled hollow shaft (20, 30) for a telescopic steering shaft (10) of a motor vehicle, comprising providing a hollow shaft to be machined and a roller burnishing head (50, 501) having at least one roller (52, 521), wherein Producing a groove (22, 32) in the hollow shaft (20, 30), the hollow shaft (20, 30) relative to the rolling head (50, 501) is moved,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zur Ausbildung einer Nut (22, 32) eine Bewegung der Hohlwelle (20, 30) relativ zu dem Rollierkopf (50, 501 ) ausschließlich in Richtung der Längsachse der Hohlwelle (20, 30) erfolgt.  in that, in order to form a groove (22, 32), the hollow shaft (20, 30) moves relative to the rolling head (50, 501) exclusively in the direction of the longitudinal axis of the hollow shaft (20, 30).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwelle (10) in Richtung der Längsachse linear wälzgelagert ist, wobei eine Nut (22, 32) in einer Hohlwelle (20, 30) als Wälzkörperlaufbahn zur Aufnahme mindestens eines abwälzbaren Wälzkörpers (40) ausgebildet ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the steering shaft (10) is linearly roller-mounted in the direction of the longitudinal axis, wherein a groove (22, 32) in a hollow shaft (20, 30) as Wälzkörperlaufbahn for receiving at least one rollable rolling element (40 ) is trained.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hohlwelle als innere Hohlwelle (30) ausgebildet ist und auf ihrem Außenumfang (33) mindestens eine Wälzkörperlaufbahn (32) aufweist, die von außen von dem Rollierkopf (50) eingebracht wird, dessen Rolle (52) ein konvexes Rollierprofil entsprechend dem negativen Wälzkörperlaufbahnquerschnitt aufweist. 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a hollow shaft is formed as an inner hollow shaft (30) and on its outer periphery (33) has at least one Wälzkörperlaufbahn (32) which is introduced from the outside of the Rollierkopf (50), whose roller (52) has a convex rolling profile corresponding to the negative Wälzkörperlaufbahnquerschnitt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hohlwelle als äußere Hohlwelle (20) ausgebildet ist und auf ihrem Innenumfang (23) mindestens eine Wälzkörperlaufbahn (22) aufweist, die von außen von einem Rollierkopf (501 ) eingebracht wird, dessen Rolle (521 ) ein konkaves Rollierprofil aufweist. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a hollow shaft is formed as an outer hollow shaft (20) and on its inner circumference (23) at least one Wälzkörperlaufbahn (22), which is introduced from the outside of a rolling head (501), whose roller (521) has a concave rolling profile.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rolle (52, 521 ) im Querschnitt ein gotisches Profil aufweist. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one roller (52, 521) has a Gothic profile in cross section.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung der mindestens einen Nut (22, 32) mit einer Länge (A, L) auf der Hohlwelle (20, 30) durch eine entlang der Länge (A, L) durchgehenden Vorhubbewe- gung der Hohlwelle (20, 30) relativ zu dem Rollierkopf (50, 501 ) erfolgt, wobei die Rolle (52, 521 ) des Rollierkopfes (50, 501 ) auf der Hohlwelle (20, 30) durchgehend in Längsrichtung abrollt. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the generation of the at least one groove (22, 32) having a length (A, L) on the hollow shaft (20, 30) by a along the length (A, L) continuous Vorhubbewe- movement of the hollow shaft (20, 30) relative to the Rollierkopf (50, 501) takes place, wherein the Roller (52, 521) of the rolling head (50, 501) on the hollow shaft (20, 30) rolls continuously in the longitudinal direction.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Vorhubbewegung die Hohlwelle (20, 30) durch eine durchgehende Rückhubbewegung relativ zu dem Rollierkopf (50, 501 ) zurückgezogen wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after a Vorhubbewegung the hollow shaft (20, 30) by a continuous return stroke relative to the Rollierkopf (50, 501) is withdrawn.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen der Gesamtzahl einer Mehrzahl von in der in der Hohlwelle (20, 30) vorhandenen Nuten (22, 32) in einem gemeinsamen Arbeitsschritt mit einer durchgehenden Vorhubbewegung erfolgt. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the generation of the total number of a plurality of in the hollow shaft (20, 30) existing grooves (22, 32) takes place in a joint step with a continuous Vorhubbewegung.
9. Lenkwelle (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine innere Hohlwelle (30) und eine äußere Hohlwelle (20), welche koaxial zueinander angeordnet und gegeneinander te- leskopierbar sind, wobei die innere Hohlwelle (30) und die äußere Hohlwelle (20) in Richtung der Längsachse verlaufende Wälzkörperlaufbahnen (22, 32) aufweisen, die sich jeweils radial zwischen den Wellen (20, 30) gegenüberliegen, wobei zwischen der inneren Hohlwelle (30) und der äußeren Hohlwelle (20) zumindest ein Wälzkörper (40) angeordnet ist , der auf den radial gegenüberliegenden Wälzkörperlaufbahnen (22, 32) abwälzt, 9. steering shaft (10) for a motor vehicle, comprising an inner hollow shaft (30) and an outer hollow shaft (20), which are arranged coaxially to one another and telescopically te-, wherein the inner hollow shaft (30) and the outer hollow shaft (20) in the direction of the longitudinal axis extending rolling body raceways (22, 32), each radially between the shafts (20, 30) facing each other, wherein between the inner hollow shaft (30) and the outer hollow shaft (20) at least one rolling body (40) is arranged rolling on the radially opposite rolling body raceways (22, 32),
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zumindest eine der beiden Wellen (20, 30) der Lenkwelle (10) nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.  in that at least one of the two shafts (20, 30) of the steering shaft (10) is produced by a method according to one of the preceding claims.
10. Lenkwelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest einer der Wälzkörperlaufbahnen (22, 32) der inneren Welle (30) und/oder der äußeren Welle (20) im Querschnitt gesehen ein gotisches Profil aufweist. 10. Steering shaft according to claim 9, characterized in that the at least one of the Wälzkörperlaufbahnen (22, 32) of the inner shaft (30) and / or the outer shaft (20) seen in cross-section has a Gothic profile.
1 1. Lenkwelle (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wälzkörper eine Kugel (40) ist, die mit mindestens einer der Wälzkörperlaufbahnen (22, 32) an zwei Umfangspunkten (P1 , P2) in Kontakt steht, unter einem Druckwinkel (φ), der im Bereich zwischen 70 bis 1 10° liegt. 1, steering shaft (10) according to any one of claims 9 to 10, characterized in that at least one rolling element is a ball (40) with at least one of the Wälzkörperlaufbahnen (22, 32) at two circumferential points (P1, P2) in contact stands, under a pressure angle (φ), which is in the range between 70 to 1 10 °.
12. Lenkwelle nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der innere Hohlwelle (30) und der äußere Hohlwelle (20) eine Hülse (80) angeordnet ist, wobei diese Hülse (80) den zumindest einen Wälzkörper (40) aufnimmt. 12. Steering shaft according to one of claims 9 to 1 1, characterized in that between the inner hollow shaft (30) and the outer hollow shaft (20) has a sleeve (80) is arranged, said sleeve (80) the at least one rolling body (40 ).
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