DE3542672A1 - PRESSING DEVICE FOR PRODUCING A RACK - Google Patents
PRESSING DEVICE FOR PRODUCING A RACKInfo
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Abstract
Description
Pressvorrichtung zur Herstellung einer Zahnstange Pressing device for the production of a rack
Die Erfindung betrifft eine Pressvorrichtung zur Herstellung einer Zahnstange nach der im Oberbegriff des Anspruches 1 näher beschriebenen Art.The invention relates to a pressing device for producing a Rack according to the type described in more detail in the preamble of claim 1.
In der DE-AS 21 41 205 ist ein Lenkgetriebe für Fahrzeuge beschrieben, worin eine Zahnstange erläutert ist, deren Zähne im mittleren Bereich eine andere Profilform aufweisen, wie in den Außenteilen. Auf diese Weise wird eine veränderliche Übersetzung erreicht. Lenkgetriebe mit derartigen Zahnstangen können z.B. in vorteilhafter Weise für Personenkraftwagen verwendet werden. Dabei ändert sich die Untersetzung von der Zahnstangenmitte aus nach beiden Seiten relativ rasch, bis ein etwa konstantes Untersetzungsverhältnis erreicht wird. Die Zahnstange arbeitet dabei mit einem Ritzel zusammen, das mit schraubenförmigen Zähnen versehen ist und dessen Achse einen von 900 abweichenden Winkel mit der Zahnstangenachse einschließt. Im mittleren Bereich der Zahnstange schließen die Flankenlinien der Zähne mit der Ritzelachse einen Winkel ein, der gegenüber dem Winkel in den Aussenteilen der Zahnstange verändert ist. Mit einer derartigen Ausgestaltung lassen sich Untersetzungsverhältnisse von 2:1 ohne Schwierigkeiten erreichen.In DE-AS 21 41 205 a steering gear for vehicles is described, in which a rack is explained, the teeth of which are different in the middle area Have profile shape, as in the outer parts. In this way it becomes mutable Translation achieved. Steering gears with such racks can e.g. Way to be used for passenger cars. The reduction changes in the process from the center of the rack to both sides relatively quickly until an approximately constant one Reduction ratio is achieved. The rack works with a pinion together, which is provided with helical teeth and whose axis is one of 900 includes a different angle with the rack axis. In the middle area of the rack, the flank lines of the teeth form an angle with the pinion axis one that is changed compared to the angle in the outer parts of the rack. With such a configuration, reduction ratios of 2: 1 can be achieved achieve without difficulty.
Die wirtschaftliche Herstellung für eine Serienproduktion einer derartigen Za-hnstange ist jedoch mit Schwierigkeiten verbunden. So ist in der DE-AS 21 41 205 vorgeschlagen, die Zahnstange durch einen geradlinigen Räumvorgang für die Mehrzahl der Zähne herzustellen. Eine Anzahl von Zähnen im mittleren Bereich der Zahnstange muß jedoch auf besondere Weise gefertigt werden. Hierzu sollen in einer Spezialbehandlung diese Profile durch ein spezielles Räumverfahren entsprechend abgeändert werden. Nachteilig bei diesem Herstellungsverfahren ist jedoch, daß es sehr aufwendig und teuer ist, bzw. auf diese Art und Weise wirtschaftl.ich überhaupt nicht durchführbar ist.The economical production for a series production of such a However, rack is fraught with difficulties. So is in DE-AS 21 41 205 proposed the rack by a rectilinear broaching process for the majority of teeth. A number of teeth in the central area of the rack however, it must be manufactured in a special way. For this purpose, in a special treatment these profiles are modified accordingly using a special broaching process. Disadvantage of this manufacturing process however, that it is is very complex and expensive, or in this way economical in general is not feasible.
In der DE-OS 32 02 254 ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Zahnstange beschrieben, wobei diese durch einen Pressvorgang hergestellt wird. Hierzu wird ein Rohling in einer Presse mit einem Obergesenk und einem Untergesenk durch Kaltumformpressen behandelt, wobei ein Gesenkteil während des Pressvorganges eine Taumelbewegung über dem Rohling ausführt. Bei diesem Herstellungsverfahren ist die Fertigungszeit kürzer und der Materialbedarf ist niedriger. Weiterhin werden eine Erhöhung der Werkstofffestiykeit und glatte Oberflächen erreicht.In DE-OS 32 02 254 there is already a method and an apparatus for the production of a rack described, this being done by a pressing process will be produced. For this purpose, a blank is placed in a press with an upper die and a lower die treated by cold forming, with a die part during of the pressing process performs a tumbling movement over the blank. In this manufacturing process the production time is shorter and the material requirement is lower. Continue to be an increase in material strength and smooth surfaces are achieved.
Pressvorrichtungen zum Kaltflleßpressen mit einem taumelnden Gesenk sind auch in VDI-Berichte Nr. 266 (1976, S. 29 - 35 beschrieben.Pressing devices for cold extrusion with a tumbling die are also described in VDI reports No. 266 (1976, pp. 29-35.
Bei dem in der DE-OS 32 02 254 beschriebenen Herstellungsverfahren liegt zwischen den beiden Gesenkteilen zum seitlichen Abfließen von Material während des Pressvorganges ein Spalt vor. In diesen Spalt kann während des Pressvorganges das überflüssige Material einfließen und bildet damit an beiden Längsseiten der entstehenden Zahnstange verlaufende Leisten. Diese Leisten können nach dem Fertigungsvorgang entfernt werden.In the manufacturing process described in DE-OS 32 02 254 lies between the two die parts for lateral drainage of material during of the pressing process a gap. This gap can be used during the pressing process the superfluous material flow in and thus forms on both long sides of the resulting rack bars. These strips can after the manufacturing process removed.
Dieser Spalt hat jedoch den Nachteil, daß das an sich notwendige Abfließen von überflüssigem Werkstoff auf relativ einfache Weise möglich ist. Dies bedeutet, der Spalt wird sich während des Taumelpressens sehr schnell mit Material füllen. Die dabei entstehende Material leiste stellt damit dem weiteren Pressvorgang einen entsprechenden Widerstand entgegen. In den beiden Leisten tritt eine hohe Verdichtung ein und es besteht die Gefahr, daß ein weiteres Zusammenrükken der beiden Gesenkteile nicht mehr möglich ist. Dies bedeutet, das Hohlräume in der Negativform, insbesondere im Bereich der Zahnköpfe verbleiben können, bzw. die Zahnköpfe nicht genügend stark verdichtet und damit nicht widerstandsfähig genug und geometrisch nicht einwandfrei sind.However, this gap has the disadvantage that the drainage, which is necessary per se of superfluous material is possible in a relatively simple manner. This means, the gap will fill up with material very quickly during the tumbling process. The resulting strip of material represents a further pressing process corresponding resistance. A high degree of compression occurs in the two ridges one and there is a risk that another collapse the both die parts is no longer possible. This means that cavities in the negative mold, can remain in particular in the area of the tooth tips, or the tooth tips cannot compacted enough and therefore not resistant enough and geometrically are not flawless.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Pressvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der zwar ein Materialabfluß in ausreichendem Maße möglich ist, welcher jedoch die Herstellung der Zahnstange nicht negativ beeinflußt.The present invention is therefore based on the object of a To create pressing device of the type mentioned, in which, although a material drain is possible to a sufficient extent, which, however, the production of the rack not adversely affected.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das i kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannte Merkmal gelöst.According to the invention, this object is achieved by the i characterizing part of claim 1 mentioned feature solved.
Die beiden einander zugekehrten Flächen der Gesenkteile sind nun nicht mehr flächig bzw. eben verlaufend, sondern sie erweitern sich nach außen wenigstens teilweise. Auf diese Weise kann das taumelnde Gesenkteil, im allgemeinen das Obergesenk, in das zu Anfang des Pressvorganges ausgeflossene Material hineingeknetet werden. Während des weiteren Pressvorganges kann der Spalt dabei jedoch immer enger und weniger durchlässig werden, so daß der Pressvorgang ohne Störung durch das austretende Material durchgeführt werden kann.The two facing surfaces of the die parts are now not more flat or even, but at least they expand outwards partially. In this way the tumbling die part, generally the upper die, be kneaded into the material that has flowed out at the beginning of the pressing process. During the further pressing process, however, the gap can become narrower and narrower become less permeable, so that the pressing process without interference from the exiting Material can be carried out.
Dadurch daß das überflüssige Material nunmehr durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Spaltes ohne besondere Schwierigkeiten nach außen fließen kann, kann die Zahnstange aus einem Rohling ggf. ohne Vorpressung in einem Arbeitsgang hergestellt werden.Because the superfluous material is now by the invention Formation of the gap can flow to the outside without particular difficulties the rack made from a blank, possibly without pre-pressing, in one operation will.
Bezüglich der Erweiterung des Spaltes sind verschiedene Ausgestaltungen möglich. So kann sich der Spalt z.B. von den Rändern der Negativform aus nach außen erweitern, d.h. die einander zugekehrten Flächen der beiden Gesenkteile laufen ohne Übergang unmittelbar an den Rändern der Negati vformen auseinander.There are various configurations with regard to the widening of the gap possible. For example, the gap can extend outwards from the edges of the negative form expand, i.e. the facing surfaces of the two die parts run without Transition directly at the edges of the negative forms apart.
Der Spalt kann sich dabei kontinuierlich oder stufenförmig erweitern. Aufgrund der Taumelbewegung können in dem Spalt geringe Stufen auftreten.The gap can widen continuously or in stages. Because of the tumbling motion, small steps can occur in the gap.
Die Erweiterung des Spaltes kann dabei keilförmig erfolgen, d.h. der Rand längs der Gesenkform wird tiammerfinnenartig ausgebildet.The widening of the gap can be done in a wedge shape, i.e. the The edge along the die is designed like a tiammer fin.
Von Vorteil ist es, wenn der halbe Keilwinkel größer ist als der Taumel winkel des eine Taumelbewegung ausführenden Gesenkteiles. Dabei wird man im allgemeinen den Keilwinkel wesentlich größer als den Taumelwinkel ausbilden. Es entsteht dann eine ausreichend große Keilöffnung in der das durch die Engstelle am Gesenkrand ausgeflossene Material keine Berührung mehr mit dem Gesenkober- oder Unterteil hält. Der Preßvorgang kann durch das ausgeflossene Material nicht mehr wesentlich behindert werden.It is advantageous if half the wedge angle is greater than the wobble angle of the die part executing a wobbling movement. In general one will make the wedge angle much larger than the wobble angle. It then arises a sufficiently large wedge opening in the through the narrow point at the edge of the die The material that has flowed out no longer makes contact with the upper or lower part of the die. The pressing process can no longer be significantly hindered by the material that has flowed out will.
Die Spaltbreite an der engsten Stelle am Ende des Pressvorganges kann zwischen 0,2 bis 5 mm vorzugsweise 0,4 bis 1 Inm betragen. Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung jedoch auch noch andere Werte möglich. Dies hängt von den einzelnen Gegebenheiten, wie z.B. Größe und Material der Zahnstange ab.The gap width at the narrowest point at the end of the pressing process can between 0.2 to 5 mm, preferably 0.4 to 1 in. Of course are However, other values are also possible within the scope of the invention. This depends on the individual circumstances, such as the size and material of the rack.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzlpmäßlg beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is shown in principle below described.
Es zeigen: Fig. 1: die beiden Gesenkteile einer Pressvorrichtung mit der Zahnstange im Querschnitt nach dem Stand der Technik.They show: FIG. 1: the two die parts with a pressing device the rack in cross section according to the prior art.
Fig. 2: die beiden erfindungsgemäßen Gesenkteile mit einer Zahnstange im Querschnitt.Fig. 2: the two die parts according to the invention with a rack in cross section.
Fig. 3: Ausschnittsvergrößerung des Kreises A aus der Fig.Fig. 3: Detail enlargement of the circle A from Fig.
2 in anderer Ausgestaltung. 2 in a different configuration.
Von der Pressvorrichtung sind nur die beiden Gesenkteile nämlich ein Gesenkoberteil 1 und ein Gesenkunterteil 2 dargestellt, da die Pressvorrichtung selbst von herkömmlicher Bauart und damit ihr Aufbau und ihre Funktionsweise allgenein bekannt sind.Of the press device, only the two die parts are one Die upper part 1 and a die lower part 2 are shown as the pressing device even of conventional design and thus their structure and mode of operation in general are known.
Das Gesenkoberteil ist mit einer Negativform für das Verzahnungsprofil und das Gesenkunterteil 2 mit einer Negativform für den unteren Teil der aus einem Rohling herzustellenden Zahnstange 3 versehen. Der Rohling kann z.B. ein Rundstab sein. Die fertige Zahnstange 3 weist - im Querschnitt gesehen - im wesentlichen eine Y-Profilform auf. Auf der Unterseite ist die Zahnstange 3 dabei mit einem in der Symmetrieebene verlaufenden sich ungefähr über den zu verzahnenden Bereich in Längsrichtung erstreckenden Steg 4 versehen. Von den Steg 4 aus führen zwei Schrägflächen 5 und 6 zur Zahnstangenseite. Die beiden Schrägflächen 5 und 6 stellen die Auflageflächen für ein Druckstück nach dem Einbau in ein Lenkgetriebe dar. Das Gesenkoberteil 1 ist im allgemeinen in einer nicht dargestellten Glocke befestigt, welche in einer Lagerung verschwenkbar gelagert ist. Über einen nicht dargestellten Exzenter wird die Glocke und damit auch das Gesenkoberteil in eine Taumelbewegung gegenüber dem stationären Gesenkunterteil 2 versetzt. Die Umformkraft konzentriert sich damit nur auf eine Teilfläche des Werkstückes, wobei die Druckzone über die gesamte Werkstückoberfläche verlagert wird und damit die Umformung bewirkt wird.The upper die part has a negative shape for the tooth profile and the lower die part 2 with a negative mold for the lower part of the one To be produced blank toothed rack 3 is provided. The blank can, for example, be a round rod be. The finished rack 3 has - seen in cross section - essentially a Y-profile shape. On the underside, the rack 3 is here with an in of the plane of symmetry run approximately over the area to be toothed in Longitudinally extending web 4 is provided. Two inclined surfaces lead from the web 4 5 and 6 to the rack side. The two inclined surfaces 5 and 6 represent the bearing surfaces for a pressure piece after installation in a steering gear. The upper die part 1 is generally fixed in a bell, not shown, which in a Storage is pivotably mounted. About a not shown eccentric the bell and thus also the upper part of the die in a tumbling motion compared to the stationary lower die part 2 offset. The forming force is thus concentrated only on a partial surface of the workpiece, the pressure zone over the entire workpiece surface is shifted and thus the deformation is effected.
In der Fig. 1 sind ein Gesenkoberteil 1 und ein Gesenkunterteil 2 nach dem Stand der Technik dargestellt. Wie ersichtlich, liegt zwischen beiden Gesenkteilen ein Spalt 7 vor, in welchen während des Pressvorganges überflüssiges Material in Form von seitlichen Leisten 8 einfließen kann. Die beiden einander zugekehrten Flächen 10 und 11 des Gesenkoberteiles 1 bzw. des Gesenkunterteiles 2 sind flächig bzw. liegen parallel zueinander. Damit stellen die Leisten 8 einen erheblichenVerformungswiderstand dar und die beiden Gesenkteile könnensich unter Umständen nicht genügend nahe kommen. Dies bedeuta , daß im Bereich der Zahnköpfe der Zahnstange 4 Itohlranie 12 verbleiben können.1 shows an upper die part 1 and a lower die part 2 shown according to the state of the art. As can be seen, lies between the two die parts a gap 7 in which during the pressing process superfluous material in Form of side strips 8 can flow into it. The two facing surfaces 10 and 11 of the upper die part 1 and the lower die part 2 are flat or lie parallel to each other. The strips 8 thus provide considerable resistance to deformation and the two die parts may not come close enough. This means that itohlranie 12 remain in the area of the tooth tips of the toothed rack 4 can.
Aus der Fig. 2 ist die erflndungsgemäße Pressvorrichtung ersichtlich. Wie angegeben, sind die einander zugekehrten Flächen 10 und 11 des Gesenkoberteiles 1 bzw. des Gesenkunterteils 2 nicht parallel zueinander sondern sie streben auseinander. Damit ergibt sich ein keilförmiger Spalt 13. Die Spaltbreite an der engsten Stelle kann dabei zwischen 0,2 und 5 mm vorzugsweise zwischen 0,4 und 1 min betragen.The pressing device according to the invention can be seen from FIG. As indicated, the facing surfaces 10 and 11 of the die top 1 or the lower die part 2 are not parallel to one another but rather they diverge. This results in a wedge-shaped gap 13. The gap width at the narrowest point can be between 0.2 and 5 mm, preferably between 0.4 and 1 min.
Der Spalt 13 erweitert sich dabei nach außen kontinuierlich.The gap 13 widens continuously outwards.
Wie ersichtlich, entsteht damit - im Querschnitt gesehen -eine keilförmige Form der Leisten 8. Aufgrund der Formen der Spalte 13 kann während der Annäherung und während des Taumelvorganges des Gesenkoberteiles 1 das überflüssige Material leicht austreten. Da der Querschnitt der beiden Leisten 8 an den Längsseiten der Zahnstange sehr gering ist, können die beiden Leisten 8 nachträglich leicht abgestanzt werden.As can be seen, when viewed in cross-section, this creates a wedge-shaped Shape of the strips 8. Due to the shapes of the column 13 can be used during the approach and during the tumbling process of the upper die part 1, the superfluous material emerge easily. Since the cross section of the two strips 8 on the long sides of the Rack is very small, the two bars 8 can be easily punched afterwards will.
Der halbe Keilwinkel A ist wesentlich größer als der Taumelwinkel des Gesenkoberteiles 1.Half the wedge angle A is significantly larger than the wobble angle of the upper part of the die 1.
Die Zahnstange 4 ist im oberen Bereich, insbesondere im Bereich der Zähne 3 an beiden Seiten nach oben zu etwas abgeschrägt nach innen verlaufend ausgebildet, was in der Fig. 2.The rack 4 is in the upper area, in particular in the area of Teeth 3 on both sides, slightly sloping upwards, running inwards, what in Fig. 2.
durch den Winkel B dargestellt ist. Auf diese Weise findet auch während des Taumel vorganges zusätzlich noch eine Verdichtung von der Seite her statt.is represented by the angle B. This also takes place during of the tumbling process, there is also compression from the side instead.
Von Vorteil ist es auch, wenn die Negativform der Zahnstange im Gesenkoberteil 1 nicht nur wie bisher im wesentlichen zur Ausbildung der Zahnprofilformen dient, sondern mehr von der Zahnstange aufnimmt. Dies ist in der Fig. 2 durch die gestrichelte Linie 9 angedeutet. Durch diese Maßnahme wird die Herstellung aus einem Rundstab erleichtert, da dieser besser vom Gesenkoberteil 1 umfasst wird. Die zusätzliche Einformtiefe kann einige Millimeter betragen.It is also advantageous if the negative shape of the rack is in the upper part of the die 1 not only serves essentially to create the tooth profile shapes, as was previously the case, but takes more of the rack. This is shown in FIG. 2 by the dashed line Line 9 indicated. This measure enables the production from a round rod facilitated, since this is better encompassed by the upper die part 1. The additional The molding depth can be a few millimeters.
In der Fig. 3 ist im Ausschnitt eine Ausgestaltung der Gesenkteile 1 und 2 im Bereich neben der zu bildenden Zahnstange gezeigt. Wie ersichtlich besitzen die beiden Gesenkteile 1 und 2 dort scharfe Kanten, wobei die Kante des Gesenkoberteiles 1 die Kante des Gesenkunterteiles sogar etwas überlappen kann. Auf diese Weise kann am Ende des Preßvorganges die Leiste 8 unmittelbar abgesichert werden.In Fig. 3, an embodiment of the die parts is a detail 1 and 2 shown in the area next to the rack to be formed. As can be seen own the two die parts 1 and 2 there sharp edges, the edge of the die upper part 1 the edge of the lower part of the die can even slightly overlap. That way you can at the end of the pressing process, the bar 8 can be secured immediately.
Eine andere Möglichkeit oder in Ergänzung hierzu besteht darin, daß das Gesenkoberteil 1 eine Anlaufkante 14 (gestrichelt dargestellt) besitzt, geyen die das austretende Material anläuft und dort während des weiteren Preßvorganges nach unten umgebogen wird, wodurch die Leiste 8 ebenfalls abbricht. Selbstverständlich kann die Anlaufkante jedoch auch an dem Gesenkunterteil zum Abbrechen der Leiste 8 angeordnet sein. In diesem Falle wird diese nach oben umgebogen.Another possibility or in addition to this is that the upper die part 1 has a leading edge 14 (shown in dashed lines), geyen which the exiting material runs up and there during the further pressing process is bent downwards, whereby the bar 8 also breaks off. Of course however, the leading edge can also be attached to the lower part of the die to break off the bar 8 be arranged. In this case it is bent upwards.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |