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.

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.

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.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstellung eines Zahnprofils an einem Bauteil mit möglichst einfachen Mitteln durchzuführen.

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.

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.

Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen bean sprucht und nachfolgend näher erläutert.

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.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Werkzeugvorrichtung als ein Stufenwerkzeug / eine Stufenpresse umgesetzt ist. Dadurch werden besonders präzise Verzahnungs profile ausgebildet.

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.

Diesbezüglich ist es ebenfalls von Vorteil, wenn sich die Rotationskörper der ver schiedenen Kaltumformstufen in einem Verzahnungsdurchmesser und/oder einer Verzahnungstiefe unterscheiden.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

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,

Fig. 2 eine perspektivische Detaildarstellung der Werkzeugmaschine nach Fig. 1 im Bereich des Rotationskörpers und eines mit Hilfe des Rotationskörpers zu bearbeitenden Bauteilrohlings,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer mittels der Werkzeugvorrichtung nach Fig. 1 hergestellten Zahnstange, sowie

Fig. 4 ein schematisches Flussdiagramm zum Umsetzen eines erfindungsgemäßen Fierstellverfahrens unter Verwendung der Werkzeugvorrichtung nach 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Bezuqszeichenliste

1 Bauteilrohling

2 Halterung

3 Pressenteil

4 Werkzeugvorrichtung

5 Verzahnungsprofil

6 Negativform

7 Rotationskörper

8 Gelenkstange

9 Gehäuse

10 Bauteil

11 Winkel

12 Horizontalebene

13 Lagerwelle

14 Sockel

15 Längsachse

V vertikale Verschieberichtung