EP4323132A1 - Method for producing a component which has a toothing profile, and tool device - Google Patents

Method for producing a component which has a toothing profile, and tool device

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Publication number
EP4323132A1
EP4323132A1 EP22713861.7A EP22713861A EP4323132A1 EP 4323132 A1 EP4323132 A1 EP 4323132A1 EP 22713861 A EP22713861 A EP 22713861A EP 4323132 A1 EP4323132 A1 EP 4323132A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
press part
component blank
tool device
rotary body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22713861.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Patrick Hoferer
Michael Schlosser
Wilfried Schwenk
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.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4323132A1 publication Critical patent/EP4323132A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/76—Making machine elements elements not mentioned in one of the preceding groups
    • B21K1/767—Toothed racks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H5/00—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J9/00—Forging presses
    • B21J9/02—Special design or construction
    • B21J9/022—Special design or construction multi-stage forging presses

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a component/transmission component having a toothed profile, preferably a toothed rack.
  • the component is further preferably designed as a steering rod placed in a motor vehicle (for example in a steering gear).
  • a method for producing a component having a toothed profile wherein in a first step a) a component blank is placed in a holder of a tool device for absorbing a pressing force when a press part of the tool device moves in a vertical displacement direction, and in a second step b) the toothing profile is pressed into the component blank using a rotating body coupled to the press part via a connecting rod (in the sense of a connecting rod/a connecting rod), where the rotating body during the movement of the press part in the displacement direction in the direction of the component blank is pressed and rolls along the component blank so that the toothed profile is formed.
  • the object of a tool device is achieved by the subject matter of claim 9, wherein the claimed tool device is designed to produce a component having a toothed profile and a vertically displaceable press part, a holder prepared for receiving a component blank, a rotary body and a den
  • the rotary body has a link rod that couples the rotary body to the press part, the link rod connecting the rotary body to the press part in such a way that when the press part is moved vertically to form the toothing profile, the rotary body is pressed in the direction of the component blank and attaches to the component blank / an outer circumference of the Component blank rolls along.
  • Such a production of the toothed profile means that as few components as possible are required for the finished shaping of the component. On the one hand, this significantly simplifies the structure of the tool device and, on the other hand, the manufacturing process is implemented as efficiently as possible. In particular, in order to implement different toothings, preferably only the rotating body needs to be exchanged.
  • the rotating body (preferably on its radial outside) directly has a negative form of the toothed profile. This further simplifies the structure, with the toothed profile being pressed into the component blank by the direct pressing of the rotating body against the component blank.
  • the tool device is implemented as a progressive tool/a progressive press. As a result, particularly precise tooth profiles are formed.
  • the stepped tool is designed in such a way that the toothing profile is formed in several steps, the production efficiency is increased. Accordingly, it is also advantageous if the toothed profile is formed in a plurality of cold forming stages, each cold forming stage having a rotary body coupled to the press part via an articulated rod. This further increases manufacturing efficiency.
  • the rotary bodies of the various cold forming stages differ in terms of a toothing diameter and/or a toothing depth.
  • the rotary body can roll along the component blank with as little wear as possible.
  • the component blank (with respect to its longitudinal axis) is used in the first step a) at an angle of between 20° and 50°, preferably between 25° and 35°, approximately 30°, relative to a horizontal plane . That horizontal plane is in turn perpendicular to the vertical displacement direction of the press part. This results in the most wear-resistant mounting of the rotating body on the connecting rod.
  • the rotating body is guided in its rolling movement in a housing which is further preferably connected to a base accommodating the holder. This results in a robust bearing of the rota tion body.
  • the rotating body is connected to the connecting rod by means of a bearing shaft and/or is guided in the housing (preferably at an angle to the vertical displacement direction of the press part).
  • the rotational body which is preferably implemented as a roller, has the negative shape of the toothed profile on only part of its outer circumference, it can be supported as robustly as possible. More preferably, the body of revolution is designed to form irregular toothed profiles.
  • a cold-formed toothed rack is preferably produced in a multi-stage tool, with the toothing profile being produced by the rolling of a shaping roller (rotary body), and with the vertical movement of the press (press part) being controlled by a connecting rod (articulated rod) according to the invention. is converted into a rolling motion. There is thus a profile that is unrolled by a roller, so that the profile is pressed into the workpiece, the roller being moved via a kind of connecting rod.
  • FIG. 1 shows a side view of a partially illustrated tool device designed and used according to the invention according to a preferred exemplary embodiment, with a rotary body used in the tool device and a connecting rod coupling this rotary body to a vertically displaceable press part being clearly visible,
  • FIG. 2 shows a perspective detailed representation of the machine tool according to FIG. 1 in the area of the rotary body and a component blank to be machined with the aid of the rotary body,
  • Fig. 3 is a perspective view of a toothed rack produced by means of the tool device according to FIG.
  • FIG. 4 shows a schematic flow chart for the implementation of a fastening method according to the invention using the tool device according to FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a component 10 in the form of a toothed rack that has been completely manufactured using the method according to the invention.
  • the component 10 is implemented specifically as a steering rod and is therefore preferably used in a steering system of a motor vehicle.
  • the component 10 is also implemented as another component 10 embodied with a toothed profile 5, for example as a gear wheel.
  • the finished component 10 has a toothed profile 5 in a longitudinal section due to its design as a toothed rack, which is shown in this FIG. 3 as helical toothing.
  • the tooth profile 5 is shown as a spur tooth system, with a wide variety of gears/tooth profiles 5, preferably also irregular tooth profiles 5, being able to be implemented using the manufacturing process described below.
  • a tool device 4 designed to implement the method according to the invention is illustrated, by means of which the component 10 according to FIG. 3 can be produced.
  • the tool device 4 is realized as a step tool/ei ne step press. A manufacturing stage can be clearly seen in FIG.
  • the tool device 4 has a base 14 which defines a horizontal plane 12 / extends in this horizontal plane 12 .
  • a press part 3 is movable in a vertical displacement direction V, i.e. perpendicular to the horizontal plane 12.
  • V vertical displacement direction
  • a holder 2 designed to support a pressing force transmitted by the press part 3 is accommodated on the base 14 .
  • the holder 2 is also designed in such a way that a component blank 1 to be manufactured (here in the form of a rack blank) can be clamped at an angle to the displacement direction V and is also already clamped in this position in FIG.
  • a component blank 1 to be manufactured here in the form of a rack blank
  • clamped th state of the component blank 1 is this component blank 1 with respect to its Longitudinal axis 15 at an angle 11 of 30 ° relative to the horizontal plane 12 inclined clamped / used.
  • a rotary body 7 having a negative form 6 of the toothed profile 5 is provided in the form of a roller.
  • the rotating body 7 is rotatably supported at one end of a connecting rod 8 used according to a connecting rod.
  • the link rod 8 serves to couple the movement of the rotary body 7 to the press part 3 . Accordingly, the link rod 8 is rotatably attached to the press part 3 with its end facing away from the rotary body 7 .
  • the rotary body 7 is along a longitudinal axis 15 of the clamped component blank 1 in a housing 9 of the tool device 4 slidably ge leads.
  • the rotating body 7 is accommodated on a bearing shaft 13 .
  • This bearing shaft 13 is guided in the housing 9 with its areas protruding from the rotary body 7 and is also mounted on the connecting rod 8 .
  • the articulated rod 8 is designed with two arms and one arm is mounted on the bearing shaft 13 on either side of the rotary body 7 .
  • the rotary body 7 is held on the press part 3 via the connecting rod 8 in such a way that a vertical displacement movement of the press part 3 (movement along the displacement direction V) results in a direct pressing/pressing of the rotary body 7 with its negative mold 6 (also known as a negative profile referred) to / comes into the component blank 1 and thus the Verzah voltage profile 5 is pressed cold-forming.
  • the rotating body 7 rolls along the displacement direction V along the component blank 1 during the movement of the press part 3 .
  • a method according to the invention is illustrated schematically in FIG.
  • a first step a the component blank 1 is clamped/inserted into the holder 2 .
  • a second step b the tooth profile 5 on the already described manner formed.
  • the toothed profile 5 is formed by moving the press part 3 towards the component blank 1 and thus by pressing the rotary body 7 into the component blank 1 .
  • the toothed profile 5 is preferably formed in several individual manufacturing stages/cold forming stages.
  • rotating bodies 7 of different dimensions are preferably used at several stations/cold forming stages (located behind or in front of the plane of the drawing in FIG.
  • the toothed profile 5 is preferably produced with a first depth and in at least one further, second step the toothed profile 5 is further produced with a second depth formed / manufactured. Accordingly, any number of cold forming stages can be realized until finally the component 10 according to FIG. 3 is completed and is removed from the tool device 4 in a step c).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for producing a component (10) which has a toothing profile (5). In a first step, a component blank (1) is inserted into a mounting (2) of a tool device (4) for receiving a pressing force during a movement of a pressing part (3) of the tool device (4) in a vertical movement direction (V), and in a second step, the toothing profile (5) is pressed into the component blank (1) using a rotational body (7) which is coupled to the pressing part (3) via a joint rod (8), wherein when the pressing part (3) is moved in the movement direction (V), the rotational body (7) is pressed in the direction of the component blank (1) and rolls along the component blank (1) such that the toothing profile (5) is formed. The invention additionally relates to a tool device (4) for producing the component (10).

Description

Verfahren zur Herstellung eines ein Verzahnunqsprofil aufweisenden Bauteils; sowie Werkzeuqvorrichtunq Process for the production of a component having a toothed profile; as well as tool devices
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines ein Verzahnungsprofil auf weisenden Bauteils / Getriebebauteils, vorzugsweise einer Zahnstange. Das Bauteil ist weiter bevorzugt als eine in einem Kraftfahrzeug (etwa in einem Lenkgetriebe) ein gesetzte Lenkstange ausgebildet. The invention relates to a method for producing a component/transmission component having a toothed profile, preferably a toothed rack. The component is further preferably designed as a steering rod placed in a motor vehicle (for example in a steering gear).
Im Allgemeinen sind bereits verschiedene Kaltumformverfahren bekannt, in denen das zu bearbeitende Bauteil zwischen zumindest zwei beabstandeten Bestandteilen eines Rollwerkzeugs aufgenommen und entsprechend deren Geometrie formgebend bear beitet wird. Beispiele hierzu sind mit der DE 1 237051 A, der US 716241 A und der US 2782663 A bekannt. In general, various cold forming processes are already known, in which the component to be machined is received between at least two spaced components of a rolling tool and processed according to their geometry in a shaping process. Examples of this are known from DE 1 237051 A, US Pat. No. 716241 A and US Pat. No. 2,782,663 A.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren hat es sich jedoch heraus gestellt, dass die verwendeten Werkzeugvorrichtungen und die damit realisierten Her stellverfahren von verzahnten Bauteilen relativ aufwändig umgesetzt sind. In the case of the methods known from the prior art, however, it has been found that the tool devices used and the manufacturing methods used to manufacture toothed components are implemented in a relatively complex manner.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstellung eines Zahnprofils an einem Bauteil mit möglichst einfachen Mitteln durchzuführen. It is therefore the object of the present invention to produce a tooth profile on a component using the simplest possible means.
Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist ein Verfahren zur Herstellung eines ein Verzahnungsprofil aufweisenden Bauteils beansprucht, wobei in einem ersten Schritt a) ein Bauteilrohling in eine Halterung ei ner Werkzeugvorrichtung, zur Aufnahme einer Presskraft bei einer Bewegung eines Pressenteils der Werkzeugvorrichtung in einer vertikalen Verschieberichtung, einge setzt wird, und in einem zweiten Schritt b) das Verzahnungsprofil unter Verwendung eines über eine Gelenkstange (im Sinne eines Pleuels / einer Pleuelstange) mit dem Pressenteil gekoppelten Rotationskörpers in den Bauteilrohling eingedrückt wird, wo bei der Rotationskörper bei der Bewegung des Pressenteils in der Verschieberichtung in Richtung des Bauteilrohlings gedrückt wird und an dem Bauteilrohling entlangrollt, sodass das Verzahnungsprofils ausgebildet wird. Dem entsprechend wird die Aufgabe bei einer erfindungsgemäßen Werkzeugvorrich tung durch den Gegenstand des Anspruchs 9 gelöst, wobei die beanspruchte Werk zeugvorrichtung zum Herstellen eines ein Verzahnungsprofil aufweisenden Bauteils ausgebildet ist und ein vertikalverschiebbares Pressenteil, eine zur Aufnahme eines Bauteilrohlings vorbereitete Halterung, einen Rotationskörper und eine den Rotations körper mit dem Pressenteil koppelnde Gelenkstange aufweist, wobei die Gelenkstan ge den Rotationskörper derart mit dem Pressenteil verbindet, dass bei einer Vertikal verschiebung des Pressenteils zur Ausbildung des Verzahnungsprofils der Rotations körper in Richtung des Bauteilrohlings gedrückt wird und an dem Bauteilrohling / ei nem Außenumfangs des Bauteilrohlings entlangrollt. According to the invention, this is achieved by the subject matter of claim 1 . Accordingly, a method for producing a component having a toothed profile is claimed, wherein in a first step a) a component blank is placed in a holder of a tool device for absorbing a pressing force when a press part of the tool device moves in a vertical displacement direction, and in a second step b) the toothing profile is pressed into the component blank using a rotating body coupled to the press part via a connecting rod (in the sense of a connecting rod/a connecting rod), where the rotating body during the movement of the press part in the displacement direction in the direction of the component blank is pressed and rolls along the component blank so that the toothed profile is formed. Accordingly, the object of a tool device according to the invention is achieved by the subject matter of claim 9, wherein the claimed tool device is designed to produce a component having a toothed profile and a vertically displaceable press part, a holder prepared for receiving a component blank, a rotary body and a den The rotary body has a link rod that couples the rotary body to the press part, the link rod connecting the rotary body to the press part in such a way that when the press part is moved vertically to form the toothing profile, the rotary body is pressed in the direction of the component blank and attaches to the component blank / an outer circumference of the Component blank rolls along.
Durch eine derartige Herstellung des Verzahnungsprofils werden möglichst wenige Bauteile zum fertigen Ausformen des Bauteils benötigt. Dadurch wird zum einen der Aufbau der Werkzeugvorrichtung wesentlich vereinfacht, zum anderen das Herstell verfahren möglichst effizient umgesetzt. Insbesondere zum Realisieren unterschiedli cher Verzahnungen braucht bevorzugt lediglich der Rotationskörper ausgetauscht werden. Such a production of the toothed profile means that as few components as possible are required for the finished shaping of the component. On the one hand, this significantly simplifies the structure of the tool device and, on the other hand, the manufacturing process is implemented as efficiently as possible. In particular, in order to implement different toothings, preferably only the rotating body needs to be exchanged.
Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen bean sprucht und nachfolgend näher erläutert. Further advantageous embodiments are claimed with the dependent claims and explained in more detail below.
Demnach ist es auch von Vorteil, wenn der Rotationskörper (vorzugsweise an seiner radialen Außenseite) unmittelbar eine Negativform des Verzahnungsprofils aufweist. Dadurch wird der Aufbau weiter vereinfacht, wobei das Verzahnungsprofil über das unmittelbare Andrücken des Rotationskörpers an den Bauteilrohling in den Bauteilroh ling eingedrückt wird. Accordingly, it is also advantageous if the rotating body (preferably on its radial outside) directly has a negative form of the toothed profile. This further simplifies the structure, with the toothed profile being pressed into the component blank by the direct pressing of the rotating body against the component blank.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Werkzeugvorrichtung als ein Stufenwerkzeug / eine Stufenpresse umgesetzt ist. Dadurch werden besonders präzise Verzahnungs profile ausgebildet. Furthermore, it is expedient if the tool device is implemented as a progressive tool/a progressive press. As a result, particularly precise tooth profiles are formed.
Ist das Stufenwerkzeug in der Art ausgebildet, dass das Verzahnungsprofil in mehre ren Stufen ausgebildet wird, wird die Herstelleffizienz gesteigert. Demzufolge ist es auch vorteilhaft, wenn das Verzahnungsprofil in mehreren Kaltum- formstufen ausgebildet wird, wobei jede Kaltumformstufe einen über eine Gelenkstan ge mit dem Pressenteil gekoppelten Rotationskörper aufweist. Dadurch wird die Her stelleffizienz weiter gesteigert. If the stepped tool is designed in such a way that the toothing profile is formed in several steps, the production efficiency is increased. Accordingly, it is also advantageous if the toothed profile is formed in a plurality of cold forming stages, each cold forming stage having a rotary body coupled to the press part via an articulated rod. This further increases manufacturing efficiency.
Diesbezüglich ist es ebenfalls von Vorteil, wenn sich die Rotationskörper der ver schiedenen Kaltumformstufen in einem Verzahnungsdurchmesser und/oder einer Verzahnungstiefe unterscheiden. In this regard, it is also advantageous if the rotary bodies of the various cold forming stages differ in terms of a toothing diameter and/or a toothing depth.
Ist der Bauteilrohling länglich, etwa als Zahnstangenrohling, ausgebildet und in dem ersten Schritt (mit seiner Längsachse) schräg zu der vertikalen Verschieberichtung des Pressenteils eingesetzt, kann der Rotationskörper möglichst verschleißarm an dem Bauteilrohling entlangrollen. If the component blank is elongate, for example as a toothed rack blank, and is inserted in the first step (with its longitudinal axis) at an angle to the vertical displacement direction of the press part, the rotary body can roll along the component blank with as little wear as possible.
Von Vorteil ist es zudem, wenn der Bauteilrohling (in Bezug auf seine Längsachse) in dem ersten Schritt a) in einem Winkel zwischen 20° und 50°, bevorzugt zwischen 25° und 35°, etwa 30°, relativ zu einer Horizontalebene eingesetzt wird. Jene Horizontal ebene befindet sich wiederum senkrecht zu der vertikalen Verschieberichtung des Pressenteils. Dadurch ergibt sich eine möglichst verschleißarme Aufnahme des Rota tionskörpers an der Gelenkstange. It is also advantageous if the component blank (with respect to its longitudinal axis) is used in the first step a) at an angle of between 20° and 50°, preferably between 25° and 35°, approximately 30°, relative to a horizontal plane . That horizontal plane is in turn perpendicular to the vertical displacement direction of the press part. This results in the most wear-resistant mounting of the rotating body on the connecting rod.
Ebenfalls ist es zweckmäßig, wenn der Rotationskörper in seiner Abrollbewegung in einem Gehäuse, das weiter bevorzugt mit einem die Halterung aufnehmenden Sockel weiter verbunden ist, geführt ist. Dadurch ergibt sich eine robuste Lagerung des Rota tionskörpers. It is also expedient if the rotating body is guided in its rolling movement in a housing which is further preferably connected to a base accommodating the holder. This results in a robust bearing of the rota tion body.
Diesbezüglich ist es auch vorteilhaft, wenn der Rotationskörper mittels einer Lagerwel le mit der Gelenkstange verbunden ist und/oder in dem Gehäuse (vorzugsweise schräg zu der vertikalen Verschieberichtung des Pressenteils) geführt ist. In this regard, it is also advantageous if the rotating body is connected to the connecting rod by means of a bearing shaft and/or is guided in the housing (preferably at an angle to the vertical displacement direction of the press part).
Ist der vorzugsweise als Rolle umgesetzte Rotationskörper an lediglich einem Teil seines Außenumfangs die Negativform des Verzahnungsprofils auf, ist dieser mög lichst robust abstützbar. Weiter bevorzugt ist der Rotationskörper zum Ausformen unregelmäßiger Verzah nungsprofile ausgebildet. If the rotational body, which is preferably implemented as a roller, has the negative shape of the toothed profile on only part of its outer circumference, it can be supported as robustly as possible. More preferably, the body of revolution is designed to form irregular toothed profiles.
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird somit erfindungsgemäß in einem Stufenwerk zeug bevorzugt eine kaltumgeformte Zahnstange hergestellt, wobei das Verzah nungsprofil durch das Abrollen einer formgebenden Rolle (Rotationskörper) erzeugt wird, und wobei erfindungsgemäß die Vertikalbewegung der Presse (Pressenteil) über ein Pleuel (Gelenkstange) in eine Abrollbewegung umgewandelt wird. Es gibt somit ein Profil, das von einem Roller abgerollt wird, so dass das Profil in das Werkstück gedrückt wird, wobei der Roller über eine Art Pleuel bewegt wird. In other words, according to the invention, a cold-formed toothed rack is preferably produced in a multi-stage tool, with the toothing profile being produced by the rolling of a shaping roller (rotary body), and with the vertical movement of the press (press part) being controlled by a connecting rod (articulated rod) according to the invention. is converted into a rolling motion. There is thus a profile that is unrolled by a roller, so that the profile is pressed into the workpiece, the roller being moved via a kind of connecting rod.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. The invention will now be explained in more detail below with reference to figures.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer teilweise dargestellten, erfindungsgemäß ausgebil deten und eingesetzten Werkzeugvorrichtung nach einem bevorzugten Aus führungsbeispiel, wobei ein in der Werkzeugvorrichtung eingesetzter Rotati onskörper und eine diesen Rotationskörper mit einem vertikal verschiebba ren Pressenteil koppelnde Gelenkstange gut zu erkennen sind, 1 shows a side view of a partially illustrated tool device designed and used according to the invention according to a preferred exemplary embodiment, with a rotary body used in the tool device and a connecting rod coupling this rotary body to a vertically displaceable press part being clearly visible,
Fig. 2 eine perspektivische Detaildarstellung der Werkzeugmaschine nach Fig. 1 im Bereich des Rotationskörpers und eines mit Hilfe des Rotationskörpers zu bearbeitenden Bauteilrohlings, FIG. 2 shows a perspective detailed representation of the machine tool according to FIG. 1 in the area of the rotary body and a component blank to be machined with the aid of the rotary body,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer mittels der Werkzeugvorrichtung nach Fig. 1 hergestellten Zahnstange, sowie Fig. 3 is a perspective view of a toothed rack produced by means of the tool device according to FIG
Fig. 4 ein schematisches Flussdiagramm zum Umsetzen eines erfindungsgemäßen Fierstellverfahrens unter Verwendung der Werkzeugvorrichtung nach Fig. 1. FIG. 4 shows a schematic flow chart for the implementation of a fastening method according to the invention using the tool device according to FIG. 1.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Mit Fig. 3 ist ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren fertig hergestelltes Bauteil 10 in Form einer Zahnstange zu erkennen. Das Bauteil 10 ist konkret als Lenkstange umgesetzt und folglich bevorzugt in einem Lenksystem eines Kraftfahrzeuges einge setzt. In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungen ist das Bauteil 10 jedoch auch als ein anderes mit einem Verzahnungsprofil 5 ausgebildetes Bauteil 10, bspw. als ein Zahnrad, umgesetzt. The figures are only of a schematic nature and serve exclusively for understanding the invention. The same elements are provided with the same reference numbers. 3 shows a component 10 in the form of a toothed rack that has been completely manufactured using the method according to the invention. The component 10 is implemented specifically as a steering rod and is therefore preferably used in a steering system of a motor vehicle. In further embodiments according to the invention, however, the component 10 is also implemented as another component 10 embodied with a toothed profile 5, for example as a gear wheel.
Das fertig hergestellte Bauteil 10 weist in der vorliegenden Ausführung aufgrund sei ner Ausbildung als Zahnstange in einem Längsabschnitt ein Verzahnungsprofil 5 auf, das in dieser Figur 3 als Schrägverzahnung dargestellt ist. In den Figuren 1 und 2 ist das Verzahnungsprofil 5 hingegen als Geradverzahnung dargestellt, wobei prinzipiell unterschiedlichste Verzahnungen / Verzahnungsprofile 5, vorzugsweise auch unre gelmäßige Verzahnungsprofile 5, durch das nachfolgend beschriebene Herstellverfah ren umsetzbar sind. In the present embodiment, the finished component 10 has a toothed profile 5 in a longitudinal section due to its design as a toothed rack, which is shown in this FIG. 3 as helical toothing. In Figures 1 and 2, however, the tooth profile 5 is shown as a spur tooth system, with a wide variety of gears/tooth profiles 5, preferably also irregular tooth profiles 5, being able to be implemented using the manufacturing process described below.
Mit den Fign. 1 und 2 wird eine zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Werkzeugvorrichtung 4 veranschaulicht, mittels derer das Bauteil 10 nach Fig. 3 herstellbar ist. Die Werkzeugvorrichtung 4 ist als ein Stufenwerkzeug / ei ne Stufenpresse realisiert. Eine Herstellstufe ist in Fig. 1 anschaulich zu erkennen. With the Figs. 1 and 2, a tool device 4 designed to implement the method according to the invention is illustrated, by means of which the component 10 according to FIG. 3 can be produced. The tool device 4 is realized as a step tool/ei ne step press. A manufacturing stage can be clearly seen in FIG.
Mit Fig. 1 ist zu erkennen, dass die Werkzeugvorrichtung 4 einen Sockel 14 aufweist, der eine Horizontalebene 12 festlegt / sich in dieser Horizontalebene 12 erstreckt. Re lativ zu dem Sockel 14 ist ein Pressenteil 3 in einer vertikalen Verschieberichtung V, d.h. senkrecht zu der Horizontalebene 12, bewegbar. Durch eine Bewegung des Pressenteils 3 wird im Betrieb der Werkzeugvorrichtung 4 eine das Verzahnungsprofil 5 ausbildende Umformkraft erzeugt / übertragen. 1 shows that the tool device 4 has a base 14 which defines a horizontal plane 12 / extends in this horizontal plane 12 . Relative to the base 14, a press part 3 is movable in a vertical displacement direction V, i.e. perpendicular to the horizontal plane 12. When the tool device 4 is in operation, a movement of the press part 3 generates/transmits a forming force that forms the toothing profile 5 .
An dem Sockel 14 ist eine zur Abstützung einer durch das Pressenteil 3 übertragenen Presskraft ausgebildete Halterung 2 aufgenommen. Die Halterung 2 ist ferner derart ausgebildet, dass an ihr ein zu fertigender Bauteilrohling 1 (hier in Form eines Zahn stangenrohlings) schräg zu der Verschieberichtung V einspannbar ist und in Fig. 1 auch bereits in dieser Lage eingespannt ist. In dem in Fig. 1 dargestellten eingespann ten Zustand des Bauteilrohlings 1 ist dieser Bauteilrohling 1 in Bezug auf seine Längsachse 15 in einem Winkel 11 von 30° relativ zu der Horizontalebene 12 geneigt eingespannt / eingesetzt. A holder 2 designed to support a pressing force transmitted by the press part 3 is accommodated on the base 14 . The holder 2 is also designed in such a way that a component blank 1 to be manufactured (here in the form of a rack blank) can be clamped at an angle to the displacement direction V and is also already clamped in this position in FIG. In the shown in Fig. 1 clamped th state of the component blank 1 is this component blank 1 with respect to its Longitudinal axis 15 at an angle 11 of 30 ° relative to the horizontal plane 12 inclined clamped / used.
Zum kaltumformtechnischen Ausbilden des Verzahnungsprofils 5 ist ein eine Negativ form 6 des Verzahnungsprofils 5 aufweisender Rotationskörper 7 in Form einer Rolle vorgesehen. Der Rotationskörper 7 ist drehbar an einem Ende einer gemäß einem Pleuel eingesetzten Gelenkstange 8 gelagert. Die Gelenkstange 8 dient dabei zur Bewegungskoppelung des Rotationskörpers 7 mit dem Pressenteil 3. Demnach ist die Gelenkstange 8 ist mit ihrem dem Rotationskörper 7 abgewandten Ende drehbar an dem Pressenteil 3 angebracht. For forming the toothed profile 5 by cold forming, a rotary body 7 having a negative form 6 of the toothed profile 5 is provided in the form of a roller. The rotating body 7 is rotatably supported at one end of a connecting rod 8 used according to a connecting rod. The link rod 8 serves to couple the movement of the rotary body 7 to the press part 3 . Accordingly, the link rod 8 is rotatably attached to the press part 3 with its end facing away from the rotary body 7 .
Ferner ist der Rotationskörper 7 entlang einer Längsachse 15 des eingespannten Bauteilrohlings 1 in einem Gehäuse 9 der Werkzeugvorrichtung 4 verschiebbar ge führt. Wie diesbezüglich in Fig. 2 bspw. zu erkennen, ist der Rotationskörper 7 auf ei ner Lagerwelle 13 aufgenommen. Diese Lagerwelle 13 ist sowohl mit ihren aus dem Rotationskörper 7 hervorstehenden Bereichen in dem Gehäuse 9 geführt als auch an der Gelenkstange 8 gelagert. Furthermore, the rotary body 7 is along a longitudinal axis 15 of the clamped component blank 1 in a housing 9 of the tool device 4 slidably ge leads. As can be seen in this respect in FIG. 2, for example, the rotating body 7 is accommodated on a bearing shaft 13 . This bearing shaft 13 is guided in the housing 9 with its areas protruding from the rotary body 7 and is also mounted on the connecting rod 8 .
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Gelenkstange 8 doppel arm ig ausgebildet ist und zu je einer Seite des Rotationskörpers 7 ein Arm an der La gerwelle 13 gelagert. It has been found to be particularly advantageous if the articulated rod 8 is designed with two arms and one arm is mounted on the bearing shaft 13 on either side of the rotary body 7 .
Erfindungsgemäß ist der Rotationskörper 7 somit derart über die Gelenkstange 8 an dem Pressenteil 3 aufgenommen, dass es bei einer vertikalen Verschiebebewegung des Pressenteils 3 (Bewegung entlang der Verschieberichtung V) zu einem direkten Anpressen / Einpressen des Rotationskörpers 7 mit seiner Negativform 6 (auch als Negativprofil bezeichnet) an / in den Bauteilrohling 1 kommt und somit das Verzah nungsprofil 5 kaltumformtechnisch eingedrückt wird. Zugleich rollt der Rotationskörper 7 während der Bewegung des Pressenteils 3 entlang der Verschieberichtung V an dem Bauteilrohling 1 entlang. According to the invention, the rotary body 7 is held on the press part 3 via the connecting rod 8 in such a way that a vertical displacement movement of the press part 3 (movement along the displacement direction V) results in a direct pressing/pressing of the rotary body 7 with its negative mold 6 (also known as a negative profile referred) to / comes into the component blank 1 and thus the Verzah voltage profile 5 is pressed cold-forming. At the same time, the rotating body 7 rolls along the displacement direction V along the component blank 1 during the movement of the press part 3 .
Mit Fig. 4 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren schematisch veranschaulicht. In einem ersten Schritt a) wird der Bauteilrohling 1 in die Halterung 2 eingespannt / eingesetzt. Im Anschluss wird in einem zweiten Schritt b) das Verzahnungsprofil 5 auf die bereits beschriebene Art und Weise ausgeformt. Demnach wird das Verzahnungsprofil 5 durch ein Verschieben des Pressenteils 3 auf den Bauteilrohling 1 zu und damit durch das Eindrücken des Rotationskörpers 7 in den Bauteilrohling 1 ausgebildet. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass es bevorzugt in mehreren einzelnen Herstellstufen / Kaltumformstufen zum fertigen Ausbilden des Verzah nungsprofils 5 kommt. Hierbei werden dann bevorzugt an mehreren (hinter oder vor der Zeichnungsebene der Figur 1 befindlichen) Stationen / Kaltumformstufen unter schiedlich dimensionierte Rotationskörper 7 eingesetzt, die wiederum über eine ent- sprechende Gelenkstange 8 mit dem Pressenteil 3 verbunden sind. Die Rotationskör per 7 unterscheiden sich dabei insbesondere in ihrem Verzahnungsdurchmesser bzw. ihrer Verzahnungstiefe ihrer Negativform 6. Folglich wird bevorzugt in einem ersten Teilschritt das Verzahnungsprofil 5 mit einer ersten Tiefe hergestellt und in zumindest einem weiteren, zweiten Schritt das Verzahnungsprofil 5 mit einer zweiten Tiefe weiter ausgeformt / hergestellt. Dementsprechend lassen sich beliebig viele Kaltumformstu fen realisieren, bis schließlich das Bauteil 10 nach Fig. 3 fertiggestellt ist und in einem Schritt c) aus der Werkzeugvorrichtung 4 entnommen wird. A method according to the invention is illustrated schematically in FIG. In a first step a), the component blank 1 is clamped/inserted into the holder 2 . Subsequently, in a second step b), the tooth profile 5 on the already described manner formed. Accordingly, the toothed profile 5 is formed by moving the press part 3 towards the component blank 1 and thus by pressing the rotary body 7 into the component blank 1 . In this context, it should be pointed out that the toothed profile 5 is preferably formed in several individual manufacturing stages/cold forming stages. In this case, rotating bodies 7 of different dimensions are preferably used at several stations/cold forming stages (located behind or in front of the plane of the drawing in FIG. 1), which in turn are connected to the press part 3 via a corresponding connecting rod 8 . The rotary bodies 7 differ in particular in their toothing diameter or their toothing depth of their negative mold 6. Consequently, in a first partial step, the toothed profile 5 is preferably produced with a first depth and in at least one further, second step the toothed profile 5 is further produced with a second depth formed / manufactured. Accordingly, any number of cold forming stages can be realized until finally the component 10 according to FIG. 3 is completed and is removed from the tool device 4 in a step c).
Bezuqszeichenliste Reference character list
1 Bauteilrohling 1 component blank
2 Halterung 2 bracket
3 Pressenteil 3 press part
4 Werkzeugvorrichtung 4 tool device
5 Verzahnungsprofil 5 tooth profile
6 Negativform 6 negative mold
7 Rotationskörper 7 bodies of revolution
8 Gelenkstange 8 articulated rod
9 Gehäuse 9 housing
10 Bauteil 10 component
11 Winkel 11 angles
12 Horizontalebene 12 horizontal plane
13 Lagerwelle 13 bearing shaft
14 Sockel 14 sockets
15 Längsachse 15 longitudinal axis
V vertikale Verschieberichtung V vertical shift direction

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zur Herstellung eines ein Verzahnungsprofil (5) aufweisenden Bauteils (10), wobei in einem ersten Schritt ein Bauteilrohling (1) in eine Halterung (2) ei ner Werkzeugvorrichtung (4), zur Aufnahme einer Presskraft bei einer Be wegung eines Pressenteils (3) der Werkzeugvorrichtung (4) in einer vertika len Verschieberichtung (V), eingesetzt wird, und in einem zweiten Schritt das Verzahnungsprofil (5) unter Verwendung eines über eine Gelenkstange (8) mit dem Pressenteil (3) gekoppelten Rota tionskörpers (7) in den Bauteilrohling (1) eingedrückt wird, wobei der Rotati onskörper (7) bei der Bewegung des Pressenteils (3) in der Verschieberich tung (V) in Richtung (R) des Bauteilrohlings (1) gedrückt wird und an dem Bauteilrohling (1) entlangrollt, sodass das Verzahnungsprofils (5) ausgebildet wird. 1. A method for producing a component (10) having a toothed profile (5), wherein in a first step a component blank (1) is placed in a holder (2) of a tool device (4) for absorbing a pressing force when a press part is moved (3) of the tool device (4) in a vertical displacement direction (V), and in a second step, the toothed profile (5) using a rotating body (7 ) is pressed into the component blank (1), the rotating body (7) being pressed during the movement of the press part (3) in the displacement direction (V) in the direction (R) of the component blank (1) and being attached to the component blank (1st ) rolls along so that the toothed profile (5) is formed.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rotations körper (7) unmittelbar eine Negativform (6) des Verzahnungsprofils (5), be vorzugt an einem Außenumfang, aufweist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the rotary body (7) directly has a negative mold (6) of the toothed profile (5), preferably on an outer circumference.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugvorrichtung (4) als ein Stufenwerkzeug umgesetzt ist. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the tool device (4) is implemented as a step tool.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzahnungsprofil (5) in mehreren Kaltumformstufen ausgebildet wird, wobei jede Kaltumform stufe einen über eine Gelenkstange (8) mit dem Pressenteil (3) gekoppelten Rotationskörper (7) aufweist. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the toothed profile (5) is formed in several cold forming stages, each cold forming stage having a rotating body (7) coupled to the press part (3) via a connecting rod (8).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rota tionskörper (7) der verschiedenen Kaltumformstufen in einem Verzahnungs durchmesser und/oder einer Verzahnungstiefe unterscheiden. 5. The method according to claim 4, characterized in that the Rota tion body (7) of the various cold forming stages differ in a toothing diameter and / or toothing depth.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilrohling (1) länglich ausgebildet ist und in dem ersten Schritt schräg zu der vertikalen Verschieberichtung (V) des Pressenteils (3) einge setzt wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the component blank (1) is elongate and in the first step obliquely to the vertical displacement direction (V) of the press part (3) is set.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilrohling (1) in dem ersten Schritt in einem Winkel (11) zwi schen 20° und 50° relativ zu einer Horizontalebene (12) eingesetzt wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the component blank (1) is used in the first step at an angle (11) between 20's and 50 ° relative to a horizontal plane (12).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper (7) in seiner Abrollbewegung in einem Gehäuse (9) geführt ist. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the rotary body (7) is guided in its rolling movement in a housing (9).
9. Werkzeugvorrichtung (4) zum Herstellen eines ein Verzahnungsprofil (5) aufweisenden Bauteils (10), mit einem vertikalverschiebbaren Pressenteil (3), einer zur Aufnahme eines Bauteilrohlings (1) vorbereiteten Halterung (2), einem Rotationskörper (7) und einer den Rotationskörper (7) mit dem Press enteil (3) koppelnden Gelenkstange (8), wobei die Gelenkstange (8) den Ro tationskörper (7) derart mit dem Pressenteil (3) verbindet, dass bei einer Ver tikalverschiebung des Pressenteils (3) zur Ausbildung des Verzahnungspro fils (5) der Rotationskörper (7) in Richtung des Bauteilrohlings (1) gedrückt wird und an dem Bauteilrohling (1) entlangrollt. 9. Tool device (4) for producing a component (10) having a toothed profile (5), with a vertically displaceable press part (3), a holder (2) prepared for receiving a component blank (1), a rotary body (7) and a den Rotary body (7) with the joint rod (8) coupling the press part (3), the joint rod (8) connecting the rotary body (7) to the press part (3) in such a way that when the press part (3) is displaced vertically, the of the toothing profile (5), the rotating body (7) is pressed in the direction of the component blank (1) and rolls along the component blank (1).
10. Werkzeugvorrichtung (4) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper (7) mittels einer Lagerwelle (13) mit der Gelenkstange (8) verbunden ist und/oder in dem Gehäuse (9) geführt ist. 10. Tool device (4) according to claim 9, characterized in that the rotary body (7) is connected to the connecting rod (8) by means of a bearing shaft (13) and/or is guided in the housing (9).
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