专利名称：制造齿条的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及制造齿条的一种方法和一种设备，特别用于机动车转向机。本发明的基础参见已有技术DE 32 02 254 C2。
背景技术：
在此涉及一种包括无切削成形加工的方法，在所述加工中，借助于成形模具在一个毛坯上形成出齿条所需的齿。特别是，在加工中提供以下措施通过在两个成形模具之一(例如在上冲模中)中设置的相应的负齿对齿条的齿进行形成。通过一个设置在另一个成形模具(例如在底模中)中的相应的负背部对齿条的背部进行形成。在成形加工过程中，在两个成形模具之间由多余的材料形成两个侧毛边。
根据DE 32 02 254形成在底模上的负背部的形状是这样的，即制成的齿条的横截面轮廓是一个大约为Y形截面轮廓。然而，具有圆形截面轮廓的齿条也同样是已知的。本发明可以应用于两种已知的截面轮廓形状，并且可以应用于其它可能的截面轮廓形状。
根据DE 32 02 254，上冲模中负齿的长度等于制成齿条所需的齿宽。实际上，已经通过应用摆动压制(Taumelpressen)尝试影响材料的流动，使负齿尽可能完全地充满材料。以这种方法，其要求就是在没有随后操作的条件下，在整个齿宽上尽可能地获得一个光滑的截面轮廓形状。然而，成形加工的这种理想轮廓通常明显是不可达到的。特别是，不可能发生这种情况，即在各个负齿中的材料完全进入到负齿的两个端面处。结果，只可以因此达到减小的有效齿宽。换句话说，齿不可以在侧向上完全成形。这导致了(例如当已知的齿条用于机动车的转向机时)这样的情况，即齿边缘上单位面积上的挤压载荷增加到不可接受的程度，并且因此产生了过早磨损的危险。
发明内容
因此本发明的目的在于提出一种制造齿条的方法，其中，可以完全采用无切削成形加工来成形齿条的齿，也就是说，啮合可用的齿宽应尽可能在制成的齿条的整个可用横截面上延伸。在此，如同迄今所用的方式那样，在一个单独的加工步骤中以无切削方式对一根条状毛坯进行成形。
本发明的目的通过权利要求1所述的方法达到。
本发明的目的还在于提出一种用于执行权利要求1所述方法的设备。根据本发明，这种设备具有权利要求6所述的特征。
根据本发明解决问题的原则，所述的无切削成形加工是这样设置的，即在两侧发生了较过去更大的向侧毛边的材料流动。在此一个基本的特征是充足量的材料被压入到了负齿的延长部分中。与过去相比，这样就形成了一个一直延伸到侧毛边区域内的扩大的齿宽。如果延长的负齿没有完全让材料充满至其端面处，可用的齿宽仍然足够大；通常，齿至少在齿条的整个横截面上或超过该横截面延伸。如果带有未完全形成的伸出的齿啮合区域的两个毛边在齿条后期的使用中发生破裂，可以借助于例如切削加工步骤将其除去。
本发明的一个基本优点是，在操作过程中，在齿条的齿边缘上的单位挤压载荷最多也只会呈现正常的、可接受的值，因此前述的早期磨损的危险被消除。
根据权利要求6，用于执行前述本发明方法的设备具有特别的特征，即从通过上冲模的横截面上看，负齿的长度在两侧一直延伸到形成了侧毛边的区域内。
通过将一些材料压入到负背部中的加宽部分中(根据权利要求2)，根据本发明所达到的材料的自由流动(在两侧流入毛边)可以进一步得到改善。为此目的，在底模上有一个构造(根据权利要求7)，使负背部在压制平面区域内在每侧都具有一个凹槽，该凹槽延伸到形成了侧毛边的区域内。结果，形成了较从前更厚的侧毛边，但是根本上材料较从前更好地进入负齿中。在权利要求8中所述的本发明设备所作的改进也用于上述目的，其中所述改进是使齿条的中心轴线在底模中低于所述压制平面。
权利要求3到5描述了本发明的方法所作的其它构成。
下面将参考附图对本发明作进一步的说明，其中图1A和1B通过成形一个毛坯进行的齿条制造；图2A沿图1B中II-II线的横截面；图2B精加工后的图2A的齿条；图3A、3B和4A、4B其他不同的实施例。
具体实施例方式
在图1中所示的条状毛坯11(具有长度L1)按照图1B和图2A在两个成形模具之间，即在一个上冲模16和一个底模17之间进行无切削形式。具体地，一方面形成了齿条的齿13，另一方面形成了齿条的背部14，其中，根据图2，齿条(现在由12表示)被拉长至长度L2。有利的是，将齿条夹在两个端部模具18之间；所述端部模具在齿条的每一端形成有一个对中装置19。
为了成形齿条12的齿13，在上冲模16中设置有一些负齿。以类似的方式，为了成形齿条12的背部14，在底模17中设置有一个负背部。如果毛坯11已经具有与所需的背部14形状相对应的形状，则在齿13的成形过程中，底模17基本上仅用于支承所述毛坯，并且必要时用于增进齿条背部14的表面质量。
在无切削成形加工过程中，在模具16和17之间形成的侧毛边在图2A中用标记15表示。根据本发明，负齿20在从毛坯的圆形截面轮廓直到侧毛边15的区域的宽度上延伸。由此增加了的齿宽B(例如在齿根处测量的)大于制成的齿条上所需的齿宽b(根据图2B用标记22表示)。结果，要考虑的是，在无切削成形加工过程中，齿13通常没有被完全形成；也就是说，负齿没有完全被材料充满。在成形加工之后，由切削加工步骤(例如通过铣削)除去毛边15。由此制成的齿条22具有带有例如平面的、倾斜的端面23的完全成形的齿。
所述的无切削成形加工最好采用从DE 32 02 254已知的摆动压制来进行。在图2A中，摆动角度用w表示。
根据图3A和3B，在齿条12a和22a中，再次规定，用于形成齿13a的负齿20在两侧一直延伸到侧毛边15的区域。但与图2A相比，在图3A中采取了一项额外的措施在底模17a中用于形成背部14a的负背部在压制平面E区域中在两侧各具有一个凹槽24。在成形加工过程中，这些凹槽24充满了材料，因此在此侧毛边15a以一个更加令人满意的确定方式形成。在本实施例中最好这样配置，以使得在底模17a中，齿条的中心轴线低于压制平面E一个尺寸m。上冲模16a基本上与图2A中的上冲模相对应。在成形加工之后，再例如通过车削将毛边15a除去，这样如图3B所示，就获得了一个圆形截面轮廓。
用于在图4A和4B中显示的、带有齿13b的齿条12b或22b的制造方法，大体上与图2A和2B所示的方法类似。然而，代替圆形截面轮廓，齿条14b现在具有一个基本上为三角形的截面轮廓。根据图4B制成的齿条的截面轮廓也被称为“Y形截面轮廓”。
数字标记一览表11毛坯12、12a、12b 齿条13、13a、13b 齿14、14a、14b 背部15、15a、15b 毛边16、16a 上冲模17、17a 底模18端成形模具19对中装置20负齿22、22a、22b 制成的齿条
权利要求
1.一种制造齿条(12、22)的方法，其中，借助两个相互压靠的模具(16、17)以无切削方式对一根条状毛坯(11)进行成形，具体步骤如下a)通过在两个成形模具之一(例如在上冲模16中)中设置的相应的负齿对齿条(12)的齿(13)进行形成；b)通过在另一个成形模具(例如在底模17中)中设置的负背部对齿条(12)的背部(14)进行形成；c)在两个成形模具之间由多余的材料形成两个侧毛边(15)；d)其特征在于在无切削成形加工中，将材料压入到所述负齿(20)的延长部分中，以致形成一个一直延伸到侧毛边(15)区域内的扩大的齿宽(B)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将材料压入到设置在底模(17a)的压制平面(E)的区域中的各凹槽(24)中，使得侧毛边(15a)在所述凹槽(24)中形成。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于采用本身已知的摆动压制来进行所述成形加工。
4.根据权利要求1到3之一所述的方法，其特征在于借助成形加工使毛坯伸长。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于在毛坯伸长过程中，在其两个端面的至少之一的区域内形成一个对中装置(19)(内中心或外中心)。
6.一种用于执行权利要求1所述方法的设备，包括两个相互压靠的成形模具，即，一个具有一种负齿的模具(例如上冲模16)和一个具有负背部的模具(例如底模17)，其特征在于-在通过上冲模(16)的横截面上看-负齿(20)的长度(B)在两侧一直延伸到形成了侧毛边(15)的区域内。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于-在通过底模的横截面上看-负背部(也就是用于齿条的背部14a的基床)在压制平面(E)区域内在每侧都具有一个凹槽(24)，该凹槽容纳形成的侧毛边(15a)。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于在底模(17a)中，齿条的中心轴线低于压制平面(E)(图3A)。
全文摘要
本发明涉及制造齿条的方法。通过对一根条状毛坯进行无切削成形而形成一根齿条(12)。为此，设置了两个成形模具，即，一个上冲模(16)和一个底模(17)。在所述上冲模(16)中设置有负齿(20)，而在底模中设置有一个负背部，该负背部是一个用于齿条的具有一个圆形截面轮廓的背部(14)的基床。在通过上冲模(16)的横截面上看，负齿(20)的长度(B)在两侧一直延伸到形成了侧毛边(15)的区域内。结果，在成形加工之后，没有完全成形的齿端部可以连同侧毛边(15)一起被除去(例如通过铣削)。
文档编号B21K1/00GK1642673SQ02825392
公开日2005年7月20日 申请日期2002年11月28日 优先权日2002年1月31日
发明者阿尔弗雷德·布伦纳 申请人:Zf操作系统有限公司