Es handelt sich hier um ein Verfahren, welches einen spanlosen Umformprozeß umfaßt, bei dem mit Hilfe von Umform-Werkzeugen an einem Rohling die gewünschte Ver- zahnung der Zahnstange geformt wird. Im Einzelnen ist dabei folgendes vorgesehen : Die Zähne der Zahnstange werden durch entsprechende Negativ-Zähne gebildet, die in einem der beiden Umform-Werkzeuge (z. B. im Oberge- senk) vorgesehen sind. Der Rücken der Zahnstange wird durch einen Negativ-Rücken gebildet, der in dem ande- ren Umform-Werkzeug (z. B. im Untergesenk) vorgesehen ist. Während des Umformprozesses bilden sich aus über- schüssigem Material zwischen den beiden Umform- Werkzeugen zwei seitliche Grate.

Gemäß DE 32 02 254 ist der im Untergesenk gebildete Negativ-Rücken derart geformt, daß der Querschnitt der fertigen Zahnstange angenähert eine y-Profilform auf- weist. Bekannt ist jedoch auch eine Zahnstange, die ein Rundprofil aufweist. Die hier vorliegende Erfin- dung ist bei beiden bekannten Profilformen und ebenso bei anderen möglichen Profilformen anwendbar.

Gemäß DE 32 02 254 ist im Obergesenk die Länge der Ne- gativ-Zähne gleich der in der fertigen Zahnstange ge- wünschten Zahnbreite. In der Praxis wurde zwar ver- sucht, durch Anwendung des Taumelpressens den Materi- alfluß derart zu beeinflussen, daß die Negativ-Zähne möglichst vollkommen mit Material ausgefüllt werden.

Man wollte hierdurch über die gesamte Zahnbreite eine saubere Profilform erhalten, möglichst ohne Nacharbei- tung. Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein solcher idealer Verlauf des Umformprozesses in der Regel nicht erzielbar ist. Insbesondere konnte nicht erreicht wer- den, daß das Material in dem einzelnen Negativ-Zahn vollkommen bis an die beiden Stirnflächen des Negativ- Zahns vordringt. Im Ergebnis konnte deshalb nur eine . verringerte wirksame Zahnbreite. erzielt werden. Mit anderen Worten : Die Verzahnung konnte seitlich nicht vollkommen ausgeformt werden. Dies hatte zur Folge (z. B. bei Anwendung der bekannten Zahnstange in einem Fahrzeug-Lenkgetriebe), daß sich auf den Zahnflanken die Flächenpressung unzulässig erhöhte und somit die Gefahr vorzeitigen Verschleißens bestand.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Zahnstan- ge anzugeben, bei dem es mit dem spanlosen Umform-Pro- zeß gelingt, die Zähne der Zahnstange vollkommen aus- zuformen ; d. h. die nutzbare Zahnbreite der Verzahnung soll sich möglichst über den gesamten zur Verfügung stehenden Querschnitt der fertigen Zahnstange erstrek- ken. Dabei soll wie bisher ein stangenförmiger Rohling in einem einzigen Arbeitsgang spanlos umgeformt wer- den.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.

Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung anzugeben, die zum Durchführen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens geeignet ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind für eine derartige Vorrichtung die im Anspruch 6 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Nach dem erfindungsgemäßen Lösungsprinzip ist der spanlos Umform-Prozeß derart gestaltet, daß ein grö- ßerer Materialfluß als bisher nach beiden Seiten hin \. in die seitlichen Grate hinein stattfindet. Wesentlich ist hierbei, daß eine ausreichende Materialmenge in Verlängerungen der Negativ-Zähne hineingepreßt wird.

Gegenüber bisher wird somit eine vergrößerte, bis in die Bereiche der seitlichen Grate reichende Zahnbreite gebildet. Wenn nun die verlängerten Negativ-Zähne nicht vollkommen bis an ihre Stirnflächen mit Material ausgefüllt werden, so ist dennoch die nutzbare Zahn- breite ausreichend groß ; in der Regel wird sie sich zumindest über den gesamten Querschnitt der Zahnstange erstrecken oder sogar darüberhinaus. Sollten die zwei Grate mit den überstehenden, nicht ausgeformten Ver- zahnungsbereichen bei der späteren Verwendung der Zahnstange stören, so können diese abgearbeitet wer- den, beispielsweise durch einen spanabhebenden Bear- beitungsvorgang.

Als wesentlicher Vorteil der Erfindung ergibt sich, daß im Betrieb die Flächenpressung auf den Zahnflanken der Zahnstange höchstens den normalen, zulässigen Wert annimmt und daß somit die bisher bestehende Gefahr vorzeitigen Verschleißens beseitigt ist.

Die zum Durchführen des zuvor beschriebenen erfin- dungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung weist gemäß'Anspruch 6 die Besonderheit auf, daß-im Quer- schnitt durch das Obergesenk gesehen-die Länge der Negativ-Zähne sich beidseitig bis in die Bereiche der sich bildenden seitlichen Grate hinein erstreckt.

Der gemäß der Erfindung erzielte freie Materialfluß (nach beiden Seiten in die Grate hinein) kann dadurch noch weiter verbessert werden, daß man (gemäß Anspruch 2) einen Teil des Materials in eine Verbreiterung des Negativ-Rückens hineinpreßt. Hierzu ist (gemäß. An- spruch 7) im Untergesenk vorgesehen, daß der Negativ- . Rücken im Bereich der Preßebene auf jeder Seite eine Ausnehmung aufweist, die sich in den Bereich des sich bildenden seitlichen Grates hinein erstreckt. Hier- durch bilden sich dickere seitliche Grate als bisher ; in erster Linie wird jedoch erreicht, daß das Material besser als bisher in die Negativ-Zähne eindringt. Zu diesem Zweck dient auch die im Anspruch 8 angegebene Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wo- nach im Untergesenk die Mittelachse der Zahnstange tiefer liegt als die Preßebene.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfah- rens sind in den Ansprüchen 3 bis 5 angegeben.

Es folgen nun weitere Erläuterungen der Erfindung an- hand der beigefügten Zeichnungen.

Es zeigt : Fig. 1A und 1B das Herstellen einer Zahnstange durch Umformen eines. Rohlings.

Fig. 2A einen Querschnitt entlang der Linie II-II der Fig. IB.

Fig. 2B die Zahnstange der Fig. 2A nach der Fertigbe- arbeitung.

Fig. 3A, 3B und 4A, 4B weitere unterschiedliche Aus- führungsbeispiele.

Der in Fig. 1 dargestellte stangenförmige Rohling 11 \ (mit Länge LI) wird gemäß den Figuren 1B und 2A zwi- schen zwei Umform-Werkzeugen, nämlich einem Obergesenk . 16 und einem Untergesenk 17 spanlos umgeformt. Im Ein- zelnen werden einerseits die Zähne 13 und andererseits der Rücken 14 der Zahnstange gebildet, wobei die Zahn- stange (jetzt mit 12 bezeichnet) eine Längung erfährt, gemäß Fig. 2 auf die Länge L2. Vorteilhaft ist es, die Zahnstange zwischen zwei Stirnformwerkzeugen 18 einzu- spannen ; diese formen an jedem Ende der Zahnstange ei- ne Zentrierung 19.

Zum Formen der Zähne 13 der Zahnstange 12 sind im Obergesenk 16 Negativ-Zähne vorgesehen. In ähnlicher Weise ist zum Formen des Rückens 14 der Zahnstange 12 im Untergesenk 17 ein Negativ-Rücken vorgesehen. Falls der Rohling 11 schon eine Form aufweist, die der ge- wünschten Form des Rückens 14 entspricht, so dient das Untergesenk 17 beim Formen der Zähne 13 im wesentli- chen nur zur Abstützung des Rohlings und gegebenen- falls zur Erhöhung-der Oberflächengüte des Zahnstan- gen-Rückens 14.

Die sich bei dem spanlosen Umform-Prozeß zwischen den Gesenken 16 und 17 bildenden seitlichen Grate sind in Fig. 2A mit 15 bezeichnet. Gemäß der Erfindung er- strecken sich die Negativ-Zähne 20 weit über das Kreisprofil des Rohlings hinaus bis in die Bereiche der seitlichen Grate 15. Die somit vergrößerte (z. B. am Zahnfuß gemessene) Zahnbreite B ist größer als die in der fertigen Zahnstange (gemäß Fig. 2B mit 22 be- zeichnet) benötigte Zahnbreite b. Hierdurch wird be- rücksichtigt., daß bei dem spanlosen Umformprozeß die Zähne 13 meistens nicht vollkommen ausgeformt werden ; d. h. die Negativ-Zähne füllen sich nicht vollständig \ mit Material. Die Grate 15 werden nach dem Umform-Pro- zeß durch spanabhebende Bearbeitung (z. B. durch Frä- sen) entfernt. Hierdurch erhält die fertige Zahnstange 22 vollkommen ausgeformte Zähne mit beispielsweise ebenen, schrägen Stirnflächen 23.

Der spanlose Umformprozeß findet vorzugsweise unter Anwendung des aus DE 32 02 254 bekannten Taumelpres- sens statt. Der Taumelwinkel ist in Fig. 2A mit w be- zeichnet.

Bei der Zahnstange 12a bzw. 22a gemäß den Figuren 3A und 3B ist wiederum vorgesehen, daß sich die zum Bil- den der Zähne 13a dienenden Negativ-Zähne 20 beidsei- tig bis in die Bereiche der seitlichen Grate 15 hinein erstrecken. Gegenüber'Fig. 2A ist nun aber in Fig. 3A eine zusätzliche Maßnahme getroffen : Im Untergesenk 17a weist der zum Bilden des Rückens 14a dienende Ne- gativ-Rücken im Bereich der Preßebene E auf beiden Seiten je eine Ausnehmung 24 auf. Diese Ausnehmungen 24 füllen sich beim Umformprozeß mit Material, so daß hier ein besser definiertes Bilden der seitlichen Gra- te 15a stattfindet. Vorzugsweise wird man bei diesem Ausführungsbeispiel die Anordnung derart treffen, daß im Untergesenk 17a die Mittelachse der Zahnstange um das Maß m tiefer liegt als die Preßebene E. Das Ober- gesenk 16a entspricht im wesentlichen dem Obergesenk 16 der Fig. 2A. Nach dem Umformprozeß werden wiederum die Grate 15a entfernt, beispielsweise durch Drehen, so daß man ein kreisrundes Profil erhält, wie in Fig.

3B dargestellt ist.

Das Herstellverfahren für die in den Figuren 4A und 4B dargestellte Zahnstange 12b bzw. 22b mit Zähnen 13b hat weitgehend Ähnlichkeit mit demjenigen der Figuren 2A und 2B. Nunmehr hat jedoch der Zahnrücken 14b an- stelle eines Rundprofiles ein in grober Annäherung dreieckiges Profil. Man nennt das Profil der gemäß Fig. 4B fertiggestellten Zahnstange auch"y-Profil".