Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Zahnstangenwelle für den Einsatz in Lenkgetrieben für Fahrzeuge, sowie auf eine Maschine zur Herstellung derselben.

Herkömmlicherweise wurden als Lenkeinheiten für Fahrzeuge Zahnstangen-Lenkgetriebe vorgesehen. Das Zahnstangen-Lenkgetriebe ist in der Weise angeordnet, dass ein Ritzel mit einer Zähnung, die auf einer Zahnstangenwelle ausgefräst ist, auf der Zahnstange in der Weise in Eingriff steht, dass es die Zahnstangenwelle in axialer Richtung bewegt, wenn es durch Betätigung eines Lenkrades gedreht wird, wodurch es möglich wird, ein Fahrzeug zu lenken.

Gemäß der Darstellung in 12 und 13 wird zur Verringerung des Gewichts die Zahnstangenwelle für den Einsatz bei einem solchen Zahnstangen-Lenkgetriebe aus einem Stahlrohr P gebildet. Dabei sind in dem in axialer Richtung liegenden mittleren Abschnitt auf dem Stahlrohr P Schaltzähne 90 ausgefräst, die mit dem Ritzel in Eingriff gebracht werden. Die Zahnstangenzähne 90 werden durch ein Verfahren gebildet, das die folgenden Arbeitsschritte umfasst: Bearbeiten eines flachen Abschnitts 92 durch plastische Verformung eines Teils des Stahlrohres P mit einem gebogenen Abschnitt 91, der intakt gehalten wird, und Ausführen eines Fräsvorgangs an dem flachen Abschnitt 92 zur Bildung der Zähnung. Der Abschnitt mit der Zahnstangen-Zähnung 90 wird mittels eines Verfahrens zur Induktionshärtung auf einen vorbestimmten Härtegrad gehärtet.

Als Verfahren zur Bildung des vorgenannten flachen Abschnitts 92 der Zahnstangenwelle wurde ganz allgemein die Druckformung eingeführt, wobei hier das Stahlrohr P mittels eines Formstempels 94 mit einer flachen Unterseite unter Druck geformt wird, während es von einem Gesenkteil 93 mit einem Obergesenk 93a und einem Untergesenk 93b gehalten wird, wie dies in 14 und 15 dargestellt ist. Leider führt jedoch dieses Verfahren zu einer plötzlichen plastischen Verformung des Stahlrohres P und somit kommt es leicht zu zahnähnlichen Verformungen an Stellen, die in axialer und peripherer Richtung in der Mitte des flachen Abschnitts 92 liegen, wie dies in den Figuren durch strichpunktierte Linien angegeben ist, oder es bilden sich leicht Risse an Stellen aus, an denen es zu einer Verformung in großem Ausmaß kommt, wie zum Beispiel an den innen liegenden Eckbereichen Pa, wo sich eine Innenseite des flachen Abschnitts 92 an eine Innenseite des gebogenen Abschnitts 91 anschließt.

Als Abhilfe bei diesem Nachteil wurde ein Arbeitsverfahren in der Form vorgeschlagen, dass eine stangenartige Vorrichtung 95, die schräg relativ zur Achse des Stahlrohrs P positioniert ist, gegen das Stahlrohr P angedruckt wird und in diesem Zustand die Vorrichtung in axialer Richtung des Stahlrohres P zur Bildung des flachen Abschnitts 92 bewegt wird (vgl. japanische Auslegeschrift Nr. 5(1993)88662).

Das Verfahren, bei dem die stangenähnliche Vorrichtung 95 zum Einsatz kommt, bringt jedoch insofern ein Problem mit sich, als die Vorrichtung 95 und das Stahlrohr P sich unter hohem Druck in Gleitkontakt mit einander befinden und deshalb gelegentlich ein Reibungswiderstand während der Gleitbewegung trotz Schmierung dazu führt, das die beiden Teile sich mit dem so genannten „Festfressen" mit einander verschweißen. Dementsprechend besteht die Notwendigkeit, das Stahlrohr P vorher einem Schmiervorgang zu unterziehen, beispielsweise einer Verbindungsschmierung, um das vorgenannte Festfressen zu verhindern. Dies führt zu erhöhten Herstellungskosten.

In der britischen Patentschrift GB 23,124 wird eine Maschine für den Einsatz bei der Herstellung von Gegenständen mit unterschiedlichen Formen aus Metallstangen beschrieben. Bei dieser Maschine wird in Verbindung mit einer Gleitmulde, in der sich die zu bearbeitende Stange befindet, ein Rollwerkzeug mit einer peripheren Ausbildung eingesetzt, welches einer Seite des herzustellenden Gegenstands entspricht. Das Rollwerkzeug und die Mulde sind so mit einander verbunden, dass sie sich synchron bewegen. Das erwärmte Ende der zu bearbeitenden Stange wird in die Mulde so weit eingeschoben, bis sie gegen einen Anschlag anliegt, und dann wird während eines Arbeitshubs der Maschine die Mulde linear unter dem Rollwerkzeug bewegt, während dieses sich dreht, so dass sich die periphere Ausbildung auf dem Rollwerkzeug in die Stange eingedrückt wird, um diese nach Wunsch zu formen.

In der japanischen Patentschrift JP-A-05 329513 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnstangen-Stahlrohres unter Verwendung einer Streckvorrichtung mit drei Rollwerkzeugen beschrieben. Ein abschließendes Gerüst der Streckvorrichtung ist in der Weise ausgebildet, dass es zwei Rollwerkzeuge aufweist, von denen das eine ein Kaliber aufweist, dessen unterer Abschnitt flach erhaben ist. Führt man das Stahlrohr zwischen diesen Rollwerkzeugen hindurch, wird auf dem Rohr eine abgeflachte Oberfläche gebildet, auf welcher dann eine Zahnstangen-Zähnung gebildet werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Zahnstangenwelle und eine Maschine zu deren Herstellung anzuregen, bei welchem bzw. welcher die Notwendigkeit für die Schmierung des Rohres entfällt und welches bzw. welche die Möglichkeit zur Ausbildung des flachen Abschnitts ohne Risse mit hoher Präzision bietet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Zahnstangenwelle aus einem Stahlrohr mit rundem Querschnitt vorgesehen, welches die folgenden Schritte umfasst:

Aufmontieren des Rohres auf einem Schiebeteil, das hin und her gehend beweglich ist; Aufsetzen einer Arbeitsrolle bzw. eines Rollgesenks, das um eine zur Längsachse des Rohres senkrechte Drehachse drehbar angebracht ist und eine Außenfläche aufweist, die einen gebogenen Formabschnitt mit glatter Oberfläche aufweist; Ausführen einer Bewegung des Rohres und des Schiebeteils in axialer Richtung mittels einer Antriebseinrichtung, während das Rollgesenk gleichzeitig synchron mit der axialen Bewegung des Rohres so in Drehung versetzt wird, dass sich der Formabschnitt des Rollgesenks mit derselben Geschwindigkeit wie das Rohr bewegt und in Eingriff mit der Außenfläche des Rohres kommt, um zur Bildung einer flachen Rohroberfläche, die sich über die Länge des Rohres erstreckt, einen Abschnitt des Rohres nach innen zu verformen; wobei das Schiebeteil ein Halteteil aufweist, welches eine zylinderförmige Öffnung mit einem Durchmesser definiert, der im Wesentlichen gleich einem Außendurchmesser des Rohres ist, wobei in die Öffnung ein Ende des Rohres eingesetzt wird und wobei das Halteteil auch eine lang gestreckte Öffnung mit einer Breite definiert, die im Wesentlichen gleich der Breite des gebogenen Abschnitts des Rollgesenks ist, und wobei in die lang gestreckte Öffnung der gebogene Abschnitt des Rollgesenks so eingeführt wird, dass er mit der Außenfläche des Rohres in Eingriff kommt; und wobei die Antriebseinrichtung ein Stoßteil aufweist, das gegen ein Ende des Schiebeteils und gegen das Ende des in das Halteteil eingesetzten Rohres anliegt, wobei das Stoßteil von der Antriebseinrichtung in der Weise angetrieben wird, dass es das Rohr in axialer Richtung zusammen mit dem Schiebeteil bewegt;

sowie Einführen eines Dorns in den Innenraum des Rohres in der Weise, dass er den Abschnitt des Rohres unter der flachen Rohroberfläche ausfüllt; Aufsetzen eines zweiten Rollwerkzeugs anstelle des Rollgesenks zur Drehung um die gleiche Drehachse wie das Rollgesenk, welches einen gebogenen Abschnitt mit von einander beabstandeten Zähnen auf einer bogenförmigen äußeren Umfangslinie aufweist; und Ausführen einer Bewegung des Rohres und des Schiebeteils in axialer Richtung mittels der Antriebseinrichtung, während gleichzeitig das zweite Rollwerkzeug synchron mit der axialen Bewegung des Rohres in der Weise in Umlauf gebracht wird, dass die Zähne des zweiten Rollwerkzeugs sich mit derselben Geschwindigkeit wie das Rohr bewegen und mit der flachen Rohroberfläche so in Eingriff kommen, dass Teile der flachen Oberfläche nach innen verformt werden, um so eine Zahnstange zu bilden.

Entsprechend diesem Verfahren zur Herstellung einer Zahnstangenwelle wird ein Teil des Stahlrohrs plastisch in den flachen Abschnitt hinein verformt, während das erste Rollgesenk in Rollkontakt mit dem Stahlrohr gehalten wird. Somit kann der Reibungswiderstand zwischen den beiden Teilen während der Gleitbewegung auf ein Mindestmaß verringert werden. Damit entfällt die Notwendigkeit der Schmierung des Stahlrohrs, um auf diese Weise ein Festfressen des ersten Rollgesenks mit dem Stahlrohr zu verhindern, auch wenn nach dem Stand der Technik eine solche Schmierung erforderlich ist. Da außerdem die plastische Verformung des Stahlrohrs in axialer Richtung des Rohres sich fortschreitend fortsetzt, wird das Auftreten einer zahnähnlichen Verformung im flachen Abschnitt und von Rissen in einem Abschnitt, auf den eine starke Verformungskraft einwirkt, verhindert, wobei diese Fehler bei der Pressformung auftreten.

Entsprechend diesem Verfahren wird das Rollgesenk synchron zur relativen Bewegung zwischen dem Stahlrohr und dem Rollgesenk gedreht. Dies wirkt sich dahingehend aus, dass das Auftreten eines Schlupfes zwischen dem Stahlrohr und dem Rollgesenk während der relativen Bewegung zwischen beiden Teilen verhindert wird, wodurch noch wirksamer dafür gesorgt wird, dass ein Festfressen zwischen dem Stahlrohr und dem ersten Rollgesenk verhindert wird.

Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zur Herstellung einer Zahnstangenwelle einen Schritt, bei dem nach der Bildung des flachen Bereichs in dem Stahlrohr ein zweites Rollwerkzeug zur Bildung einer Zahnstangen-Zähnung, die mit Zähnen auf dem Außenumfang gebildet wird, gegen den flachen Abschnitt des Stahlrohrs gedrückt wird und in diesem Zustand zwischen dem Stahlrohr und dem zweiten Rollwerkzeug eine relative Bewegung in axialer Richtung des Stahlrohres herbeigeführt wird, so dass das zweite Rollwerkzeug den flachen Abschnitt des Stahlrohres zur Bildung von Zahnstangen-Zähnungen auf diesem plastisch verformt, während es in Drehung gehalten wird.

Bei der Erfindung wird das zweite Rollwerkzeug zur plastischen Verformung des flachen Abschnitts zur Bildung der Zahnstangen-Zähnung darauf eingesetzt und deshalb wirkt sich die Restspannung, die sich während der Bildung des flachen Bereichs durch plastische Verformung in dem flachen Bereich aufbaut, nicht nachteilig auf die Bildung der Zahnstangen-Zähnung aus. Dies sorgt für eine Bildung der Zahnstangen-Zähnung mit hoher Präzision.

Eine Maschine zur Herstellung einer Zahnstangenwelle aus einem Stahlrohr mit rundem Querschnitt gemäß der Erfindung weist dabei folgendes auf: ein Schiebeteil, das entlang einer linearen Bahn hin und her gehend beweglich ist und in dem ein Rohr eingesetzt werden kann; ein Rollgesenk, das um eine zur linearen Bahn des Rohres senkrechte Drehachse drehbar angebracht ist und eine Außenfläche aufweist, die einen gebogenen Formabschnitt mit glatter Oberfläche aufweist; eine Antriebseinrichtung, welche zur Vornahme einer Bewegung des Schiebeteils entlang der linearen Bahn und zur gleichzeitigen Drehung des Rollgesenks synchron mit der axialen Bewegung des Schiebeteils in der Weise geeignet ist, dass sich der Formabschnitt des Rollgesenks mit derselben Geschwindigkeit wie das Rohr bewegt und in Eingriff mit der Außenfläche des Rohres bringbar ist, welches in dem Schiebeteil eingesetzt ist, um zur Bildung einer flachen Rohroberfläche, die sich über die Länge des Rohres erstreckt, einen Abschnitt des Rohres nach innen zu verformen; und bei welcher das Schiebeteil ein Halteteil aufweist, welches eine zylinderförmige Öffnung mit einem Durchmesser definiert, der im Wesentlichen gleich einem Außendurchmesser des Rohres ist, wobei in die Öffnung ein Ende des Rohres einsetzbar ist, wobei das Halteteil auch eine lang gestreckte Öffnung mit einer Breite definiert, die im Wesentlichen gleich der Breite des gebogenen Abschnitts des Rollgesenks ist, und wobei in die lang gestreckte Öffnung der gebogene Abschnitt des Rollgesenks so einführbar ist, dass er mit der Außenfläche des Rohres in Eingriff kommt; und wobei die Antriebseinrichtung ein Stoßteil aufweist, das gegen ein Ende des Schiebeteils anliegt und in Anlage gegen das Ende eines in das Halteteil eingesetzten Rohres bringbar ist, wobei das Stoßteil von der Antriebseinrichtung in der Weise antreibbar ist, dass es das Rohr und das Schiebeteil in axialer Richtung entlang der linearen Bahn bewegt, wobei sich die Maschine dadurch auszeichnet, dass sie des Weiteren folgendes aufweist: einen Dorn, der in den Innenraum des Rohres in der Weise eingesetzt werden kann, dass er den Abschnitt des Rohres unter der flachen Rohroberfläche ausfüllt; ein zweites Rollwerkzeug, das anstelle des Rollgesenks einsetzbar und um die gleiche Drehachse wie das Rollgesenk drehbar ist und welches einen gebogenen Abschnitt mit von einander beabstandeten Zähnen auf einer bogenförmigen äußeren Umfangslinie aufweist; und wobei die Antriebseinrichtung im Betrieb eine Bewegung des Rohres und des Schiebeteils in axialer Richtung unter gleichzeitiger Drehung des zweiten Rollwerkzeugs synchron mit der axialen Bewegung des Rohres in der Weise veranlasst, dass die Zähne des zweiten Rollwerkzeugs sich mit derselben Geschwindigkeit wie das Rohr bewegen und mit der flachen Rohroberfläche so in Eingriff kommen, dass zur Bildung einer Zahnstange Teile der flachen Oberfläche eine Verformung nach innen erfahren.

Bei dieser Maschine wird das Rollgesenk gegen das Stahlrohr angedrückt, welches von dem Halteteil festgehalten wird, während die Bewegungsvorrichtung die relative Bewegung zwischen dem Rollgesenk und dem Stahlrohr in axialer Richtung des Stahlrohres in der Weise herbeiführt, dass das Rollgesenk einen Teil des Stahlrohres in den flachen Bereich plastisch verformen kann, während dieser in Rollkontakt mit dem Stahlrohr gehalten wird. Dadurch wird ein Reibungswiderstand zwischen dem Stahlrohr und dem darauf gleitenden ersten Rollgesenk auf ein Mindestmaß verringert, wodurch die Notwendigkeit entfällt, das Stahlrohr zu schmieren, um das Festfressen der beiden Teile zu verhindern. Somit werden die Kosten für die Herstellung der Zahnstangenwelle verringert. Zusätzlich ist die Maschine so ausgelegt, dass sie die plastische Verformung des Stahlrohres fortschreitend in der Weise herbeiführt, dass sich das Auftreten einer zahnähnlichen Verformung in dem flachen Bereich und von Rissen in einem Bereich mit sehr starker Verformung verhindern lässt, auch wenn solche Fehler bei der Pressformarbeit auftreten können.

Die Maschine weist außerdem eine Antriebseinrichtung für das Rollgesenk auf, um das Rollgesenk synchron zur relativen Bewegung zwischen dem Stahlrohr und dem Rollgesenk zu drehen. Dies ist eine wirksame Möglichkeit, um das Auftreten von einem Schlupf zwischen dem Stahlrohr und dem Rollgesenk während der zwischen beiden herbeigeführten relativen Bewegung zu verhindern. Damit wird noch wirksamer dafür gesorgt, dass ein Festfressen des Stahlrohres mit dem ersten Rollgesenk verhindert wird.

Eine Maschine zur Herstellung einer Zahnstangenwelle zeichnet sich gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dadurch aus, dass der Antrieb des Rollgesenks eine Zahnstange auf, die integral mit dem Halteteil ausgebildet und parallel zur Achse des Stahlrohres ausgerichtet ist, sowie ein Ritzel, das mit einer Stützwelle des ersten Rollgesenks zur integralen Drehung mit diesem und im Eingriff mit der Zahnstange gekoppelt ist.

Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel kann die Bewegung des Stahlrohres mit der Drehbewegung des ersten Rollgesenks mit Hilfe des Zahnstangentriebs gekoppelt werden kann. Damit wird es möglich, dass sich die in Bewegung befindliche Vorrichtung und der Antrieb für das Rollgesenk eine Quelle für die Antriebskraft teilen. Somit vereinfacht sich der Aufbau der Herstellungsmaschine und werden die dafür anfallenden Kosten gesenkt.

Eine Maschine zur Herstellung einer Zahnstangenwelle zeichnet sich gemäß einem noch anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dadurch aus, dass das erste Rollgesenk ein Basisteil aufweist, das um eine Stützwelle gepasst ist, sowie einen fächerförmigen Formabschnitt, welcher von einer äußeren Umfangslinie des Basisteils vorsteht und eine Umfangslänge aufweist, die im Wesentlichen gleich der Gesamtlänge des flachen Abschnitts ist.

Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel drückt das sich drehende erste Rollgesenk den Formabschnitt in einem Oberflächenabschnitt des Stahlrohres und verformt dabei plastisch einen Teil des Stahlrohres in eine flache Oberfläche. Da das erste Rollgesenk in den Oberflächenabschnitt des Stahlrohres eingedrückt wird, ist eine Mechanik zum Verändern eines relativen Abstands zwischen dem ersten Rollgesenk und dem Stahlrohres nicht erforderlich. Infolgedessen vereinfacht sich der Aufbau der Maschine.

1 ist eine vertikale Schnittansicht mit der Darstellung einer Maschine zur Herstellung einer Zahnstangenwelle entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

2 zeigt eine horizontale Schnittansicht mit der Darstellung der Maschine zur Herstellung der Zahnstangenwelle;

3 ist eine wesentliche Schnittansicht mit der Darstellung der Maschine zur Herstellung einer Zahnstangenwelle;

4 zeigt ein Stahlrohr, in dem ein flacher Abschnitt ausgebildet ist, in perspektivischer Ansicht;

5 ist eine vertikale Schnittansicht mit der Darstellung eines Zustands, in welchem gerade der flache Bereich geformt wird;

6 zeigt eine vertikale Schnittansicht, die einen weiteren flachen Abschnitt darstellt, der gerade geformt wird;

7 stellt einen Zustand mit dem fertig gestellten flachen Abschnitt in vertikaler Schnittansicht dar;

8 zeigt eine Zahnstangenwelle in perspektivischer Ansicht;

9 stellt einen Zustand in vertikaler Schnittansicht dar, bei welchem gerade die Zahnstangen-Zähnung geformt wird;

10 stellt einen weiteren Zustand in vertikaler Ansicht dar, in dem gerade die Zahnstangen-Zähnung geformt wird;

11 ist eine vertikale Schnittansicht mit der Darstellung eines anderen Formverfahrens für die Herstellung der Zahnstangen-Zähnung, welches nicht der Erfindung entspricht;

12 ist eine Vorderansicht mit der Darstellung der Zahnstangenwelle;

13 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XIII-XIII in 12;

14 ist eine vertikale Schnittansicht mit der Darstellung eines Beispiels nach dem Stand der Technik;

15 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XV-XV in 14, und

16 ist eine vertikale Schnittansicht mit der Darstellung eines anderen Beispiels nach dem Stand der Technik.

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen deren bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind.

1 zeigt einen vertikalen Schnitt mit der Darstellung einer Maschine zur Herstellung einer Zahnstangenwelle gemäß der Erfindung, wohingegen 2 die gleiche Maschine im Querschnitt zeigt. Die Maschine zur Herstellung einer Zahnstangenwelle ist so ausgelegt, dass sie eine plastische Verformung einer in Achsrichtung in der Mitte liegenden Abschnitts des Stahlrohrs P mit runder Querschnittsform herbeiführt, um darauf eine flache Oberfläche zu bilden, so dass der Teil des Stahlrohres eine D-förmige Querschnittsform annehmen kann (vgl. 4). Die Maschine zur Herstellung weist im Wesentlichen ein Halteteil 1 auf, in welches das Stahlrohr P zum Halten eingesetzt werden kann, sowie ein erstes Rollgesenk 2, das gegen den mittleren Abschnitt des Stahlrohres P angedrückt werden soll, um einen flachen Abschnitt darauf zu bilden, und ferner ein Schiebeteil 3 als Bewegungsvorrichtung, welche eine relative Bewegung zwischen dem Stahlrohr P und dem Halteteil 1 entlang der axialen Erstreckung des Stahlrohres P herbeiführt, wobei das erste Rollgesenk 2 dagegen angedrückt ist, sowie einen Rollgesenkantrieb 4, um das erste Rollgesenk 2 synchron mit der Bewegung des Stahlrohres P in Drehung zu versetzen, ein Schiebeteil 5 zum Abstützen des Halteteils 1 und einen Rahmen 6, in welchem die vorgenannten Bauelemente integral untergebracht sind.

Das Halteteil 1 ist wie ein Zylinder geformt und weist ein Einführloch 11 auf, welches das Einschieben des Stahlrohres P ermöglicht. An einem oberen Abschnitt des Halteteils 1 ist eine lang gestreckte Öffnung 12 zum Einführen des ersten Rollgesenks 2 ausgebildet. Die lang gestreckte Öffnung 12 besitzt eine axiale Länge, die etwas größer als die Gesamtlänge eines flachen Abschnitts P1 des Stahlrohres P ist, sowie eine Breite, die im Wesentlichen gleich der Breite eines Formabschnitts 22 des ersten Rollgesenks 2 ist, wobei der Formabschnitt nachstehend noch erläutert wird. Das Einführloch 11 besitzt einen Innendurchmesser, der im Wesentlichen gleich einem Außendurchmesser des Stahlrohres P ist.

Das Halteteil 1 ist integral mit dem Schiebeteil 5 so ausgebildet, dass es in seiner axialen Bewegung eingeschränkt ist. Das Schiebeteil 5 wird von einer unteren Platte 61 und einem Paar seitlicher Platten 62 so gehalten, dass eine Schiebebewegung in Richtung der Achse des Stahlrohres P möglich wird. Im oberen Teil des Schiebeteils 5 ist eine Öffnung 51 zum Einführen des ersten Rollgesenks 2 ausgebildet. Die seitlichen Platten 62 des Rahmens 6 sind mittels der unteren Platte 61 und einer oberen Platte 63 jeweils mit einander gekoppelt.

Das erste Rollgesenk 2 zur Bildung des flachen Abschnitts weist ein ringförmiges Basisteil 21 auf, das um eine Stützwelle 23 gepasst ist, sowie einen fächerartigen Formabschnitt 22, der aus einem Außenumfang des Basisteils 21 vorsteht. Das Basisteil 21 ist an einem Abschnitt 23a mit großem Durchmesser auf der Stützwelle 23 angeschraubt. Das Basisteil 21 ist so ausgebildet, dass es sich mit Hilfe einer Feder integral mit der Stützwelle 23 dreht, die zwischen dem Basisteil und der Stützwelle 23 eingepasst ist.

Der Formabschnitt 22 weist eine Umfangslänge auf, die im Wesentlichen gleich der Gesamtlänge des flachen Bereichs P1 des Stahlrohres P ist, und eine Breite, die im Wesentlichen gleich der Breite des flachen Bereichs P1 ist. Der Formabschnitt 22 ist in die lang gestreckte Öffnung 12 des Halteteils 1 eingesetzt und so ausgelegt, dass er seinen Außenumfang in das Einführloch 11 des Halteteils 1 um einen vorgegebenen Betrag vorschiebt.

Die Stützwelle 23 wird drehbar von dem Paar seitlicher Platten 62 des Rahmens 6 mit Hilfe eines Gleitlagers 25 abgestützt.

Das Schiebeteil 3 weist einen Anschlagbereich 31 auf, der gegen eine Endfläche des Schiebeteils 5, des Halteteils 1 und des von dem Halteteil 1 gehaltenen Stahlrohres P in Anlage gebracht wird, sowie einen Hydraulikzylinder 32, welcher über den Anschlagbereich 31 gleichzeitig das Schiebeteil 5, das Halteteil 1 und das Stahlrohr P schiebt. Das Schiebeteil 3 ist so ausgebildet, dass es das Halteteil 1 um einen Abstand bewegt, der gleich der Gesamtlänge des flachen Abschnitts P1 des Stahlrohres P ist.

Der Antrieb 4 für das Rollgesenk weist eine Zahnstange 41 auf, die an dem Schiebeteil 5 verschraubt ist, sowie ein Ritzel 42, das mit dieser Zahnstange 41 in Eingriff steht. Die Zahnstange 41 erstreckt sich parallel zur Achse des Stahlrohres P, wobei ihre Zahnstangen-Zähnungen 41a nach oben ausgerichtet sind (vgl. 3). Die Zahnstange 41 besitzt eine größere Gesamtlänge als der flache Bereich P1 des Stahlrohres P.

Das Ritzel 42 ist an dem Abschnitt 23a der Stützwelle 23 angeschraubt, der einen großen Durchmesser aufweist. Das Ritzel 42 ist so ausgelegt, dass es sich integral mit der Stützwelle 23 mittels einer (hier nicht dargestellten) Feder dreht, die zwischen der Stützwelle 23 und dem Ritzel eingepasst ist. Damit ist eine Bewegung des Schiebeteils 5 möglich, welche mittels des Schiebeteils 3 herbeigeführt wird, damit diese mit der Drehbewegung des ersten Rollgesenks 2 über das Ritzel 42 und die Stützwelle 23 gekoppelt wird. Ein Steigungsradius des Ritzels 42 fällt dabei mit einem Radius des Formabschnitts 22 des ersten Rollgesenks 2 zusammen, wodurch die Bewegung des Schiebeteils 5 mit der Drehbewegung des ersten Rollgesenks 2 synchronisiert wird. Da der Antrieb 4 für das Rollgesenk in der Weise ausgelegt ist, dass er das erste Rollgesenk 2 in Kopplung mit der Bewegung des Schiebeteils 5 in Drehung versetzt, ist eine Quelle für die Antriebskraft nicht erforderlich, die dazu dienen soll, das erste Rollgesenk 2 anzutreiben. Dementsprechend wird der Aufbau der Maschine noch stärker vereinfacht, was zu einer Kostensenkung führt.

Dabei ist zu beachten, dass der Formabschnitt 22 des ersten Rollgesenks 2 von dem Einführloch 11 des Halteteils 1 zurückgezogen wird, das in eine Ausgangsstellung (am rechten Ende, wie in 1 dargestellt) bewegt wird, so dass sich das Stahlrohr P leicht in das Halteteil 1 eingeführt werden kann.

Als nächstes wird nun ein Verfahren zum Ausbilden des flachen Abschnitts P1 in dem Stahlrohr P unter Einsatz der in vorstehend beschriebener Weise aufgebauten Maschine zur Herstellung einer Zahnstangenwelle beschrieben.

Gemäß 1 wird das Stahlrohr P in das Einführloch 11 des Halteteils 1 so eingeführt, dass es in seiner Stellung eingestellt wird, wobei das Halteteil 1 in seine Ausgangs- bzw. Ruhestellung bewegt wurde.

Anschließend wird ein Hydraulikzylinder 32 des Schiebeteils 3 so angetrieben, dass er das Stahlrohr P zusammen mit dem Halteteil 1 und dem Schiebeteil 5 nach links – wie in 1 zu sehen ist – bewegt. Im Ansprechen darauf versetzt der Antrieb 4 für das Rollgesenk synchron zur Bewegung des Stahlrohres P das erste Rollgesenk 2 im Uhrzeigersinn in Drehung, wie in dieser Figur dargestellt ist. Damit kann das erste Rollgesenk 2 eine außenliegende Umfangskante ihres Formabschnitts 22 in einen Oberflächenabschnitt des Stahlrohres P um einen vorgegebenen Betrag eindrücken (vgl. 5). In diesem Zustand, im Zusammenhang mit der weiteren Bewegung des Stahlrohres P in gleicher Richtung wie zuvor, veranlasst der Formabschnitt 22 fortschreibend eine plastische Verformung eines Teils des Stahlrohres P, das in Abrollkontakt damit verbleibt (vgl. 5), wodurch schließlich der flache Abschnitt P1 mit einer Länge geformt wird, die einer Umfangslänge des Formabschnitts 22 entspricht (vgl. 7).

Auf diese Weise verformt der Formabschnitt 22 des ersten Rollgesenks 2 einen Teil des Stahlrohres P plastisch in der flachen Oberfläche und bleibt dabei in Abrollkontakt mit dem Stahlrohr P, weshalb sich der Reibungswiderstand zwischen dem Stahlrohr P und dem darauf gleitenden ersten Rollgesenk 2 auf einen im Wesentlichen vernachlässigbaren kleinen Betrag verringern lässt. Dies sorgt dafür, dass ein Festfressen des Stahlrohres P und des ersten Rollgesenks 2 verhindert wird und deshalb ist eine vorherige Schmierung des Stahlrohres P nicht erforderlich.

Außerdem zwingt der Rollgesenk-Antrieb 4 dem ersten Rollgesenk 2 eine Drehbewegung synchron zur Bewegung des Stahlrohres P auf, so dass sich das Auftreten eines Schlupfes zwischen dem Stahlrohr P und dem ersten Rollgesenk 2 während dessen Bewegung wirksam verhindern lässt. Dies führt zu einer noch wirksameren Verhinderung des Festfressens des Stahlrohres P und des ersten Rollgesenks 2 sowie zu einer glatt bearbeiteten Oberfläche des flachen Bereichs P1.

Da außerdem die plastische Verformung des Stahlrohres P progressiv in dessen axialer Streckung fortschreitet, wird das Auftreten einer zahnähnlichen Verformung in dem flachen Bereich P und von Rissen in einem Abschnitt eines Abschnitt eines Innenumfangs des Stahlrohres P verhindert, an welchem sich der flache Abschnitt P1 an den gebogenen Abschnitt P2 anschließt, auch wenn die Pressformarbeit solche Fehler nach sich zieht.

Des Weiteren ist die vorgenannte Maschine zur Herstellung einer Zahnstangenwelle so ausgelegt, dass infolge der Drehung des ersten Rollgesenks 2 dessen Formabschnitt 22 in den Oberflächenbereich des Stahlrohres P gedrückt wird und somit ist eine Mechanik für die vertikale Bewegung des ersten Rollgesenks 2 bzw. des Stahlrohrs P zum Andrücken des ersten Rollgesenks 2 in den Oberflächenbereich des Stahlrohres P nicht erforderlich. Damit vereinfacht sich der Aufbau der Maschine mit dem Ergebnis, dass die Kosten gesenkt werden.

Als nächstes wird nun ein Verfahren zur Ausbildung der Zahnstangen-Zähnung P3 gemäß 8 in dem Stahlrohr P beschrieben, an dem der vorgenannte flache Abschnitt P1 ausgebildet ist.

Die vorgenannte Maschine zur Herstellung einer Zahnstangenwelle ist so ausgelegt, dass sie die Zahnstangen-Zähnung P3 dadurch ausbildet, dass sie das erste Rollgesenk 2 zur Bildung des flachen Bereichs gegen ein zweites Rollwerkzeug 7 zur Ausbildung der Zahnstangen-Zähnung auswechselt. Gemäß der Darstellung in 9 weist das zweite Rollwerkzeug ein ringförmiges Basisteil 71 auf, das um die Stützwelle 23 gepasst ist, sowie einen fächerartigen Formabschnitt 72, der von einem Außenumfang des Basisteils 71 aus vorsteht. Auf einer Außenumfangslinie des Formabschnitts 72 sind Zähne 73 ausgebildet, die in Entsprechung zu der Zahnstangen-Zähnung P3 geformt sind.

Zur Ausformung der Zahnstangen-Zähnung P3 wird nach der Bewegung des Halteteils 1 in die Ausgangsstellung das Stahlrohr P, auf dem der flache Bereich P1 ausgeformt ist, in das Einführloch 11 des Halteteils 1 eingesetzt, um es in die richtige Position zu bringen. Zu diesem Zeitpunkt ist der flache Abschnitt P1 nach oben ausgerichtet, während ein Dorn 74 in das Stahlrohr P so eingeführt wird, dass er über mindestens einem Innenabschnitt desselben liegt, welcher dem flachen Bereich P1 entspricht, und dass er dazu dient, eine Belastung, die auf den flachen Bereich P1 aufgebracht wird, aufzunehmen. Anschließend wird der Hydraulikzylinder 32 des Schiebeteils 3 so angetrieben, dass es das Stahlrohr P zusammen mit dem Halteteil 1 und dem Schiebeteil 5 bewegt, und zwar in 9 nach links. Damit wird es möglich, dass das sich drehende zweite Rollwerkzeug 7 fortschreitend die plastische Verformung in dem flachen Bereich P1 des Stahlrohres P mit Hilfe der Zähne 73 des zweiten Rollwerkzeugs 7 herbeiführt (vgl. 10). Damit wird die Ausformung der Zahnstangen-Zähnung P3 in dem flachen Bereich P1 erreicht.

Eine derartige Ausformung der Zahnstangen-Zähnung P3 durch plastische Verformung des flachen Abschnitts P1 des Stahlrohres P sorgt für eine hochpräzise Formung der Zahnstangen-Zähnung P3 ohne Beeinträchtigung durch eine Restspannung in dem flachen Abschnitt P1. Mit anderen Worten baut sich dann, wenn das erste Rollgesenk 2 zur Bildung des flachen Bereichs den flachen Abschnitt P1 des Stahlrohres P plastisch verformt, in dem flachen Abschnitt P1 eine Restspannung auf. Falls dementsprechend an dem flachen Abschnitt P1 eine Gewindeschneidarbeit mit Einsatz der Schneidkante eines Ausdorn- bzw. Räumwerkzeugs zur Bildung der Zahnstangen-Zähnung P3 vorgenommen wird, verringert sich die Präzision der Zahnstangen-Zähnung P3 wegen einer nachteiligen Auswirkung der vorgenannten Restspannung. Wenn jedoch das zweite Rollwerkzeug 7 eingesetzt wird, um die Zahnstangen-Zähnung P3 zu bilden, lassen sich ohne nachteilige Beeinträchtigung durch die Restspannung die Zahnstangen-Zähne P3 mit hoher Präzision erhalten. Wenn außerdem die hochpräzise Bildung der Zahnstangen-Zähnung P3 mit der vorgenannten Gewindeschneidarbeit erreicht werden soll, ist es notwendig, das Profil der Schneidkante des Räumwerkzeugs zu verändern, die Vorrichtung neu auszulegen, und ähnliche Schritte zu unternehmen, was somit zu einer Erhöhung der Kosten für die Ausbildung der Zahnstangen-Zähnung P3 führt. Dur die Bildung der Zahnstangen-Zähnung P3 mit Hilfe des zweiten Rollwerkzeugs 7 dagegen werden die vorstehend umrissenen Probleme in vorteilhafter Weise umgangen.

Die Ausbildung der Zahnstangen-Zähnung P3 kann außerdem sowohl durch Kaltbearbeitung wie auch durch Warmbearbeitung vorgenommen werden.

11 ist eine wesentliche Schnittansicht zur Darstellung eines Verfahrens zur Pressformung der Zahnstangen-Zähnung P3. Bei diesem Verfahren wird ein Pressstempel 8 verwendet, auf dem Zähne 81 in einer Reihe in Entsprechung zu der Zahnstangen-Zähnung P3 als Gesenk zur Bildung der Zahnstangen-Zähnung ausgebildet sind. Das Stahlrohr P wird dabei von einem Haltegesenk 82 gehalten, während ein Dorn 83 darin eingeführt und über mindestens einen innen liegenden Bereich desselben platziert wird, welcher dem flachen Abschnitt P1 entspricht und dazu dient, eine auf den flachen Bereich P1 aufgebrachte Belastung aufzunehmen. In diesem Zustand wird der Pressstempel 8 von einer Maschinenpresse so gegen den flachen Abschnitt P1 gedrückt, dass dieser flache Bereich P1 plastisch verformt wird, wodurch man die Zahnstangen-Zähnung P3 erhält.

Bei diesem Verfahren wird auch eine plastische Verformung des flachen Bereichs P1 des Stahlrohrs zur Bildung der Zahnstangen-Zähnung P3 herbeigeführt und deshalb erreicht man eine hochpräzise Ausformung der Zahnstangen-Zähnung P3, ohne dass der Vorgang durch die Restspannung in dem flachen Bereich P1 beeinträchtigt wird. Außerdem sind geringere Bearbeitungskosten als bei der Ausformung der Zahnstangen-Zähnung durch einen Gewindeschneid-Vorgang ein Merkmal dieses Verfahrens.

Daneben kann die Ausbildung der Zahnstangen-Zähnung P3 sowohl durch Kaltbearbeitung als auch durch Warmbearbeitung durchgeführt werden.

Die vorgenannte Produktionsmaschine zur Herstellung einer Zahnstangen-Welle kann so angeordnet sein, dass das erste Rollgesenk 2 relativ zum Stahlrohr P bewegbar ist und zu einer Bewegung entlang des Stahlrohres P unter Einwirkung des Schiebeteils veranlasst wird. In diesem Fall kann der Hydraulikzylinder als Quelle der Antriebskraft dienen, um das erste Rollgesenk 2 zu schieben. Ansonsten kann ein ölhydraulischer Motor oder ein Getriebemotor als Quelle der Antriebskraft dienen, um die Stützwelle 23 oder das Ritzel 42 in Drehung zu versetzen.