生产伸缩转向轴的异型中空轴的方法和伸缩转向轴与流程
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于生产机动车辆的伸缩转向轴的异型中空轴的方法，该方法包括提供要被加工的中空轴和具有至少一个辊的辊成型头，其中，通过使中空轴相对于辊成型头移动而在中空轴中产生凹槽。此外，本发明涉及根据权利要求9的前序部分的用于机动车辆的转向轴。
背景技术：
机动车辆中的伸缩转向轴使转向轴能够调节，使得可以在转向轴的纵向方向上调节方向盘的位置。此外，在碰撞的情况下，转向轴能够被推在一起，这有效地防止了转向轴进一步移动到乘客舱室的内部并造成乘客受伤。这通常通过设置两个相互伸缩的轴或中空轴来实现，这两个相互伸缩的轴或中空轴一起形成可以通过轴的相对伸缩运动而适当地缩短或伸长的转向轴。
us8,460,116公开了一种滚动滑动轴，该滚动滑动轴包括内轴和外轴，在内轴与外轴之间布置有线性的滚珠导轨。为了设置外滚珠滚道，滚动滑动轴的外轴由圆环部段形成。这导致多个单独部件的相对复杂的设计。
de102008041155a1提出了一种用于伸缩转向轴的外管，该外管是围绕内轴的外轴。在轴之间的径向空间中布置有滚珠。在平行于转向轴的纵向轴线的伸缩期间，这些滚珠抵靠内轴的外侧部和外轴的内侧部滚动，从而确保了容易的调节性。为此，在外管中形成具有截面形状为圆形部段的凹槽状的滚珠滚道，该滚珠滚道沿纵向方向轴向延伸。为了形成滚珠滚道，外管包括在圆周上变化的壁厚，从而导致产生外管的横截面几何形状需要相对较大的制造成本。
在ep1693579a2中描述了类似地形成的伸缩转向轴。该伸缩转向轴同样包括布置在相互伸缩的轴之间并且能够在纵向轴线的方向上滚动的滚珠。在该设计中，内轴和外轴设置有径向相对的相应的滚珠滚道。内轴形成为大块锻件，外轴包括与上述de102008041155a1中的外轴类似的复杂的横截面几何形状。
根据ch579427a5已知一种制造异型中空轴的方法，其中中空轴在其通过具有环状的异型滚轴或辊的辊成型头的加工期间围绕中空轴的纵向轴线转动，使得由相应的滚轴进行的连续的单次滚压过程沿着中空轴表面的螺旋区域彼此相邻地进行。以这种方式，可以高精度地制造异型中空轴。然而，所需的转动和前进运动以及快速跟随的突然的单个滚压过程使得已知的方法技术上复杂且费时，因此昂贵而不适合于制造转向轴。
现有技术中已知的伸缩转向轴的缺点是形成用作滚珠或滚动体滚道的凹槽的制造费用相对较大。
技术实现要素：
从已知的现有技术出发，本发明提出要解决的一个问题是提供一种用于生产机动车辆的伸缩转向轴的异型中空轴的改进且更经济的方法。
该问题通过具有权利要求1的特征的方法来解决。有利的改型将从从属权利要求显现出。
因此，提出了一种用于生产机动车辆的伸缩转向轴的异形中空轴的方法，该方法包括提供要被加工的中空轴和具有至少一个辊的辊成型头，其中，通过使中空轴相对于辊成型头移动而在中空轴中产生凹槽，其中，根据本发明提出为形成凹槽而使中空轴仅在中空轴的纵向轴线的方向上相对于辊成型头移动。
根据本发明的方法的一个特殊特征在于在辊成形期间不需要复杂的旋转运动。被加工的中空轴以纯线性的前进运动移动穿过辊成型头，同时至少一个辊、优选地几个辊机械地作用在中空轴的外套筒表面上。以这种方式，每次，辊在与中空轴的纵向轴线平行的纵向方向上行进而使凹槽状凹陷部成形。
本发明的一个益处在于，与用于生产异型中空轴的现有技术中已知的成型方法相比，不需要工件的任何组合的旋转前进运动，使得制造布局可以不那么复杂。此外，实现了显著缩短的周期时间，从而使得能够进行特别流线化的生产。只有以这种方式实现的高生产率使得辊成型方法的使用在经济上适用于对汽车工业的伸缩转向轴的生产。
当产生凹槽时，材料从具有起始半径的圆周区域移动到具有比起始半径小的半径的圆周区域。所形成的凹槽用作用于传递伸缩转向轴的旋转运动的转矩的形状元件。
为了生产伸缩转向轴，外中空轴和伸缩地位于外中空轴内的内中空轴以凹槽彼此对应的方式布置。根据本发明的方法，外中空轴的内套筒表面中的凹槽借助于中空轴的不向内移位的区域形成。相反地，内中空轴的外套筒表面中的凹槽在辊成型期间由中空轴的向内移位的区域形成。
凹槽的基部区域或凹槽基部区域理解为由凹槽的边缘包围的表面区域，在内中空轴的情况下凹槽的边缘在成型过程中没有被移位且因此形成位于相应凹槽两侧的最大半径区域。换句话说，凹槽的基部区域或凹槽基部区域是凹槽的自由开口横截面的区域。在外中空轴的情况下，凹槽的基部区域由凹槽的由相应凹槽两侧的最小半径区域形成的边缘包围。
用于实施根据本发明的方法的制造布局的关键是具有至少一个、但通常是多个辊的辊成型头。辊以旋转轴线横向于加工方向的方式安装，其中被加工的中空轴以线性方式沿其纵向轴线的方向移动经过辊。根据本发明的辊成型头中的辊可以用辊的外周抵靠引入到辊成型头中的中空轴的外套筒表面仅在纵向轴线的方向上滚动。其中，辊的外周设计为辊成型轮廓，辊径向突出到加工通道的开放横截面中。如果诸如圆形或多边形管的管段形式的中空轴坯料在纵向方向上以线性方式前进到加工通道中，则辊仅在纵向轴线的方向上以辊的辊成型轮廓抵靠中空轴的方式滚动。根据本发明，指示辊成形轮廓突出到加工通道中的距离的辊的径向进给确定了当辊从外部经过时在中空轴中沿纵向方向形成的凹槽的深度。
根据本发明的方法，凹槽借助于辊成型头在冷成形过程中形成在中空轴中。与通过在径向和轴向方向上的多个不连贯的单独滚压过程来形成凹槽的现有技术相比，根据本发明，仅在纵向方向上进行连续滚压过程。根据中空轴的材料和材料厚度以及成型(即凹槽)的径向深度，可以想到通过辊成型头在单次行程中实现中空轴轮廓的有关尺寸，例如，在沿纵向方向的向前行程期间实现中空轴轮廓的有关尺寸。以这种方式，可以实现特别短的周期时间。同样可以在多次行程中实现成型的最终尺寸，每次，辊在各个行程之间进行径向进给。例如，在所提到的向前行程之后进行的反向行程中的成型可以达到关于纵向方向的最终尺寸。优选地，辊以固定的旋转轴线布置在辊成型头中，其间距是不可变的。这显著地降低了装置成本，因为不需要进行辊的轴的复杂的进给运动和调整运动。在通过采用辊的不同进给的若干步骤来生产中空轴的情况下，可以使用若干不同的辊成型头，这些辊成型头各自具有轴向间距彼此不同的辊旋转轴线，但是每个辊成型头仍然牢固地建立。此处还可以想到并且能够在不同的辊成型头中设置不同的辊轮廓以形成凹槽，以便具体影响成形过程。
优选地，该方法要求通过使中空轴相对于辊成型头沿着一定长度进行连续的向前行程而在中空轴上产生具有所述长度的至少一个凹槽，其中，辊成型头的辊沿着中空轴在纵向方向上连续滚动。连续的行程是指在一个行程方向上进行线性运动，而不进行反向运动，优选地没有运动中断。因此，整个凹槽的形成以相对于辊在凹槽的整个长度上进行不间断的线性运动而发生。线性运动可以以均匀的速度或给定的速度曲线发生。与需要若干不连续的单独运动的现有技术不同，通过本发明的方法可以以一次连续的线性运动形成凹槽。辊成型头中的辊的进给可以预先设定为最终尺寸，其中，当引入中空轴时在第一向前行程之前对加工通道的横截面进行调整，从而对应于所需的成型。优选地，辊成型头中的辊的进给被预设，即辊成型头不具有可以改变辊的轴线的间隔的调整机构。在最简单的情况下，辊所安装的轴被固定在辊成型头的凹部中。
优选地，在向前行程之后，通过进行连续的反向行程来使中空轴相对于辊成型头退回。在中空轴用在转向轴中的情况下，凹槽从一个端部延伸比轴长度——即内中空轴或外中空轴的相应总长度——小的预定的凹槽长度。因此，在向前行程之后以与向前行程类似的连续的线性运动来同样优选地完成所需的将中空轴从辊成型头移除的反向行程或退回运动。如果在向前行程中已经建立了成型的最终尺寸，则辊保持在其径向进给位置，使得在反向行程期间辊成型由于中空轴在径向方向上的弹性反冲而以较少的进给执行，从而提高辊成型凹槽的尺寸精度和表面质量。
在连续的工作行程中——例如在向前行程或反向行程期间——形成凹槽具有能够实现特别短的周期时间的优点，这有益于合理地制造转向轴。此外，由于仅在纵向方向上连续进行加工，因此会产生微观的表面结构，该微观的表面结构最佳地适于在转向轴的伸缩期间内轴和外轴的相对纵向位移。例如，凹槽表面在纵向方向上特别光滑，使得在位置改变期间以及在车辆运行期间由于机动车辆的弹性而发生的最小移位运动期间，轴的滑动特性得到改善。
中空轴与辊成型头之间的线性相对运动在制造技术上可以以很小的成本实现。例如，可以将中空轴坯料夹持在马达驱动的线性进给单元上，该马达驱动的线性进给单元在向前行程中沿纵向方向的行进期间将中空轴推入辊成型头的位于辊之间的加工通道中。通过进给单元的与纵向方向相反的行进而实现了反向行程，通过该反向行程将中空轴从辊成型头拉出。替代性地或附加地，可以通过马达来驱动辊成型头的辊进行旋转。当被引入加工通道时，中空轴被正旋转的辊捕获，并且如果旋转方向与中空轴的纵向方向上的周向运动对应，则中空轴在向前行程中在辊之间传送。以这种方式，形成在辊的外周上的轮廓横截面形成为中空轴的外周。通过使转动方向与纵向方向反向，已经完全或部分成型的中空轴可以在反向行程中被传送离开辊成型头。
根据本发明的方法的一个可能的实施方式要求将型材心轴推入中空轴并在中空轴相对于辊成型头的运动期间将型材心轴与中空轴共同移动。型材心轴在形成凹槽期间由于通过辊从外部作用在中空轴上的力而形成支座。由于中空轴和型材心轴的共同运动，因此在通过辊成型头形成凹槽期间，中空轴和型材心轴之间不会在纵向方向上发生相对运动，这使摩擦损失最小化。
型材心轴在其外周上形成有横截面轮廓，该横截面轮廓用作用于与在辊从外部进行径向成形期间而在中空轴的壁中形成的凹槽轮廓相配对的凹铸模或压模。在外中空轴的制造期间，材料被滚压到型材心轴的外轮廓中，使得外中空轴的内部根据由型材心轴决定的凹槽几何形状而冷成形，并且获得用于以外形配合的形式接纳内中空轴的凹槽轮廓。形成在内轴的外部上的凹槽轮廓由辊的外周上的工作轮廓决定。通过冷成型，凹槽轮廓作为辊轮廓在纵向方向上的压印而引入中空型材的外部。
根据本发明的方法的替代性实施方式要求使中空轴中空地移动穿过辊成型头而经过辊，以产生至少一个凹槽。在该上下文中，“中空”意味着在被成型的中空轴的敞开的连续横截面中不布置可能在冷成型期间易于支撑中空轴的壁上而产生凹槽或支持凹槽的形成的心轴或其他本体。令人惊奇的是，已经发现在不使用型材心轴的情况下，可以实现在内中空轴的外表面和外中空轴的内表面中产生具有所需性能的凹槽。特别优选地，可以以这种方式在直径——以内中空型材的外径或外中空型材的内径为基础——小于30mm的中空型材中形成凹槽。
根据本发明的方法的一个特别优选的实施方式要求转向轴在纵向轴线的方向上线性安装成滚子轴承，其中，中空轴中的凹槽形成为滚动体滚道以接纳能够滚动的至少一个滚动体。线性地安装成滚子轴承的转向轴是指在内中空轴与外中空轴之间布置有诸如滚珠的滚动体的设计，这些滚动体在伸缩运动期间抵靠所嵌套的中空轴的指向相反的圆周表面滚动。在上述现有技术比如ep1693579a2或de102008041155a1中提及了安装成滚子轴承的这种转向轴的示例。
对于形成为滚动体滚道，凹槽形成为使得：诸如圆柱滚子或滚珠的滚动体可以插入凹槽并且可以沿着纵向轴线被引导移动、可以在凹槽中滚动，其中，多于滚动体最大直径的八分之一突出超过凹槽基部区域，即从自由的凹槽开口的区域突出。特别优选地，凹槽形成为使得凹槽设计成用于呈滚珠形式的滚动体的滚道。这意味着凹槽形成为使得滚珠可以插入凹槽、滚珠可以沿着纵向轴线被引导移动、可以在凹槽中滚动，并且多于滚珠直径的八分之一突出超过凹槽基部区域。优选地，滚动体——圆柱滚子或滚珠——从凹槽基部突出最大直径的一半以上，换句话说，从凹槽伸出多于一半。
在线性地安装成滚子轴承的转向轴中，在外中空轴的内表面和/或内中空轴的外表面上沿纵向方向延伸的凹槽用作滚动体滚道，在下文也称为滚珠滚道，在伸缩期间滚珠或其他滚动体在该滚动体滚道中滚动。精度和表面质量方面的高要求取决于这种滚珠滚道的轮廓几何形状以及转向柱的嵌套的伸缩轴的横截面几何形状。同时，需要合理且低成本的制造。由于本发明的方法，凹槽首先可以在中空轴中制成，其适于作为滚珠滚道且最佳地满足前述要求。特别值得指出的是，滚动体滚道可以在上述需要对空的中空轴进行辊成形而不需要使用引入中空轴中的型材心轴的方法的实施方式中实现。特别是对于直径较小的辊安装式转向柱的制造，根据本发明的方法的该实施方式使得该方法在生产内中空轴和外中空轴时具有制造技术上的、功能上的和经济上的优点。
优选地，中空轴设计为内中空轴并且在内中空轴的外周上包括由辊成型头从外部形成的至少一个滚动体滚道，该辊成型头的辊包括与滚动体滚道的凹横截面对应的凸形的辊成型轮廓。由于形成为在滚压过程期间直接接触中空轴的表面的辊的辊成型轮廓，因此可以以高精度产生形成滚动体滚道的凹槽的横截面几何形状。
本发明的另一优选实施方式要求将中空轴形成为外轴并且在外轴的内周上具有由辊成型头从外部形成的至少一个滚动体滚道，该辊成型头的辊包括遵循滚动体滚道的横截面的凹形的辊成型轮廓。在外中空型材的内表面中生成用作滚珠滚道的凹槽通过用辊的凹形的辊成型轮廓的边缘从外部抵靠中空轴进行按压而使壁径向向内变形来实现。以这种方式，位于内侧的滚珠滚道由中空轴的外部间接地形成，而在加工过程期间辊与滚珠滚道的表面不直接接触。结果发现，考虑前述参数比如直径、壁厚、横截面形状和中空轴的材料，同样都可以通过根据本发明的方法在间接成形期间合理且精确地实现滚珠滚道的横截面几何形状。
特别有利的是，至少一个辊的横截面包括哥特式轮廓。哥特式轮廓——也称为尖形轮廓——的特征在于两个弧形部段，这两个弧形部段以相对于彼此成一角度倾斜的方式接合在一起，使得形成尖部或扭折部。该轮廓得以实现在于第一弧形部段的第一中心点相对于第二弧形部段的第二中心点偏移，并且在相对的弧形部段的方向上具有给定间隔。哥特式轮廓相对于穿过横截面的尖部的镜像轴线是镜像对称的；因此，前述第一中心点和第二中心点各自以其在所述镜像轴线的两侧具有相应的一半的间隔镜像对称。对于凸形的轮廓横截面，该尖部位于辊的最外的圆周上，并且因此对于通过辊直接在(内)中空轴的表面中形成的凹槽，该尖部位于凹槽的最低点处。对于形成(外)中空轴的壁的轮廓横截面为凹形的辊，该尖部位于辊的横截面的最内的圆周上，使得在中空轴的远离辊的内侧上形成横截面具有哥特式轮廓的滚动体滚道。由于哥特式轮廓的弧的半径在尺寸上大于滚珠的直径，因此每次在滚珠滚道与滚珠之间在两个位置处产生点接触。以这种方式，可以实现具有精确的引导性、均匀的载荷分布和很大的刚度的特别良好的运行性能。
优选地，中空轴中生成全部数目的多个凹槽以连续的向前行程在单个共同的工作步骤中完成。全部数目指的是在中空轴中形成的所有凹槽。
优选地，在辊成型头中为中空轴中的每个凹槽设置单独的辊，同时用于产生凹槽的辊同时抵靠中空轴进行滚动。以这种方式，可以在单个工作步骤中沿中空轴的纵向轴线的方向在中空轴中产生多个凹槽。以这种方式，借助于中空轴相对于辊成型头的辊的轴向相对运动，可以执行在中空轴中产生凹槽的整个成形过程。这节省了大量的时间，使得与用于中空轴的成型或用于在中空轴中形成凹槽的传统制造方法相比可以实现短得多的周期时间。
此外，在中空轴中的凹槽为对称配置的情况下，在中空轴中同时形成凹槽会使得辊成型头的辊在径向方向上以基本上对称的力作用在中空轴上。这对于辊成型头的设计是特别有利的。对称的力形式意味着对辊成型头的各个部件的支持作用的要求更少。此外，对称的力形式显著地减少了在辊成型头的轴承中产生的力矩，这会降低辊成型头的设计和制造成本。
此外，对称的力作用也对异型中空轴的性能产生积极的影响。因此，中空轴在冷成形期间经受均匀的弯曲加工，使得在中空轴上产生均匀的凹槽。结果是具有均质材料分布的对称回转体。
在辊成型头中为要在中空轴中生成的每个凹槽设置单独的辊使得不需要重新定位中空轴相对于辊成型头的角度。以这种方式，一方面可以减少生产异型中空轴的加工时间，另一方面可以减小用于生产型材中空轴的方法的复杂性。
本发明提出的要解决的问题还通过具有权利要求9的特征的转向轴来解决。有利的改型将从从属权利要求显现出。
因此，提出了一种用于机动车辆的转向轴，该转向轴包括彼此同轴布置且相对于彼此可伸缩的内中空轴和外中空轴，其中，内中空轴和外中空轴包括沿纵向轴线的方向延伸的滚动体滚道，滚动体滚道各自在轴之间彼此径向相对，同时在内中空轴与外中空轴之间布置有至少一个滚动体，所述至少一个滚动体抵靠径向相对的滚动体滚道滚动，并且转向轴的两个轴中的至少一者根据上述方法来生产。
以这种方式，可以以低制造成本和更短的周期时间并且因此比现有技术更经济地生产用于机动车辆的线性的滚子支承的转向轴。通过根据本发明的方法生产的具有滚动体滚道的中空轴的特征在于上文所描述的特别有利的伸缩性能。
特别优选地，内中空轴和/或外中空轴的滚动体滚道中的至少一个滚动体滚道包括在横截面中观察的哥特式轮廓。这种形状——也称为尖形轮廓——包括两个弧、优选地是圆弧，这两个弧以成角度的尖部彼此相接。由于哥特式轮廓的弧的半径的尺寸大于用作滚动体的滚珠的直径，因此每次滚珠滚道(滚动体滚道)与滚珠之间在两个位置处产生点接触。以这种方式，可以实现具有精确的引导性、均匀的载荷分布和很大的刚度的特别良好的运行性能。借助于根据本发明的方法，可以在内中空轴的外表面和外中空轴的内表面两者中形成滚动体滚道。
本发明的一个优选实施方式要求至少一个滚动体是滚珠，滚珠以按压角
有利的是在内中空轴与外中空轴之间布置护套，该护套接纳至少一个滚动体。护套形成滚动体的保持架，优选地是滚珠保持架，通常在该保持架中保持有若干滚动体，这些滚动体能够自由转动但处于相对于护套及相对于彼此的限定位置。该滚动体保持架确保滚动体以俘获方式被保持在中空轴之间。此外，若干滚动体可以被引导处于多个滚动体滚道的纵向方向上的相同位置处，并且滚动体滚道内的若干滚动体可以在纵向方向上彼此以恒定间距保持。通过护套实现的滚动体相对于彼此及相对于滚动体滚道的定位确保滚动体在任何时候都处于最佳布置，即在转向柱的稳定性方面、将力引导到轴承方面和低摩擦方面都处于最佳。
在横截面方面，中空轴优选地是旋转对称的，对于中空轴的基本横截面形状以及同样对于用作滚动体滚道的凹槽的布置均是旋转对称的，用作滚动体滚道的凹槽的布置特别优选地适于该基本横截面形状。例如，中空轴可以具有四边形横截面、此处优选地是正方形的横截面，同时可以在所有四个边上对称地布置四个滚动体滚道，或者也可以在相反的边上对称地布置两个滚动体滚道。因此，具有三角形基本形状的中空轴可以包括三个滚动体滚道；可以想到具有六边形基本形状的中空轴设置有镜像对称或旋转对称布置的两个、三个、四个或六个滚动体滚道。
附图说明
下面将借助于附图更详细地说明本发明的有利实施方式。附图具体示出了：
图1是转向轴的示意性立体图，
图2是根据图1的处于拆开状态的转向轴的一部分，
图3是根据前述附图的转向轴的横截面图，
图4是在滚动体区域中的根据图3的截面图示的详细视图，
图5是根据图3的截面图示的另一详细视图，其中，滚动体被移除，
图6是辊成型头的示意性立体图，
图7是第二实施方式中的辊成型头的示意性立体图，
图8是根据图7的辊成型头的辊布置的示意性立体图，
图9是在辊的区域中的根据图7的辊布置的横截面图，
图10是根据图6的辊成型头的辊布置的示意性立体图，
图11是在辊的区域中的根据图10的辊布置的横截面图，
图12是在辊成型过程期间沿着辊成型头的纵向轴线的纵向截面的示意图，
图13是第二实施方式中的转向轴的横截面图，
图14是在引入中空轴时辊成型头的示意性截面图，
图15是在辊成形过程中根据图14的辊成型头的示意性截面图，其中中空轴在向前行程期间位于辊成型头中，
图16是在辊成形过程中根据图15的辊成型头的示意性截面图，其中中空轴在反向行程期间位于辊成型头中。
具体实施方式
附图示出了本发明的优选的示例性实施方式，相同的部件总是具有相同的附图标记，并且因此相同的部件一般只被提及或指定一次。
图1以立体图示出了示意性地表示的转向轴10，转向轴10具有外中空轴20和内中空轴30，外中空轴20和内中空轴30在纵向轴线方向上相对于彼此伸缩，即在由双箭头指示的纵向方向上相对于彼此伸缩。
外中空轴20在其沿纵向方向背向内轴30的自由端部处包括叉状部21，叉状部21形成万向接头的一部分，转向轴10通过该万向接头以扭矩锁定的方式连接至转向系。因此，内中空轴30在其沿纵向方向背向外轴20的自由端部处包括叉状部31，叉状部31形成另一万向接头的一部分，转向轴10通过该万向接头以扭矩锁定的方式连接至转向系。中空轴20、30优选地由优异的冷成型钢制成。
图2以分解图示出了根据图1的转向轴1的一部分，其中各个部件被示出为处于彼此拆卸的状态。如可以看出的，外轴20在其面向内轴30的区域中成型，内中空轴30能够沿纵向方向被伸缩地推到外轴20的面向内轴30的区域中。外轴20的成型包括凹槽22，凹槽22在外轴20的内套筒表面23上沿纵向方向延伸长度a。长度a从面向内轴30的端部沿着外轴20的小于外轴20的整个长度的部段延伸。凹槽22与位于中空轴20的壁的外部的外套筒表面25中的相对的凸形的突出隆起状的形成部24相匹配。这些形成部24沿周向方向在两侧处由位于外侧的凹槽形区域26界定。在示出的实施方式中，四个凹槽22布置成围绕中空轴20的圆周均匀分布。凹槽22形成为滚动体滚道、或者更具体地形成为滚珠滚道，如下面将进一步说明的。
内中空轴30的面向外中空轴20并能够被伸缩地推到外中空轴20中的端部部段同样成型为如图1中所示出的。该成型包括凹槽32，凹槽32在中空轴30的外套筒表面33上从能够被推到外中空轴20中的端部沿纵向方向延伸长度l。长度l沿着内中空轴30的被推到外中空轴20中的部段在纵向方向上延伸。
通过对图2和图3的横截面图示进行比较，可以看出，滚动体、即滚珠40径向地布置在凹槽22与凹槽32之间。多个滚珠40各自沿纵向方向一个接一个地布置在凹槽22和32中。这些滚珠以彼此具有限定间距且自由旋转的方式保持在护套80中，其中，护套80形成为滚珠保持架80。同时，护套80确保在周向方向上相邻的滚珠40各自关于纵向方向保持在相同的位置。
图3示出的实施方式示出了四边形、特别是正方形的基本横截面的中空轴20和30。凹槽22和32各自对称地布置在正方形的一个边的中央处。
与图3的图示类似的第二实施方式在图13中示出。与第一实施方式相比，该实施方式总共仅包括两排滚珠40，这些滚珠在外中空轴201与内中空轴301之间位于凹槽22和32中，两排滚珠40对称地位于正方形的两个相反的边上。
图4和图5各自再次以放大图示出了根据图3的凹槽22和32。将认识到的是，凹槽22和32各自都具有哥特式(gothic)轮廓。这由两个圆弧部段27和两个圆弧部段37形成，圆弧部段在凹槽底部28或38处以一定角度相接，即形成了与哥特式尖拱类似的尖部。
圆弧部段27和37各自具有半径k1和k2，其中，k1＝k2。k1的半径中心点m1和k2的半径中心点m2彼此相隔间距g并且以关于穿过点28的镜像轴线s镜像对称的方式布置。k1和k2的量值比插入在凹槽22与凹槽32之间的滚珠40的半径r大。因此，每个滚珠40正好抵靠凹槽22和32上的两个接触点p1和p2，如图4中所示。关于滚珠的半径r的中心点在接触点p1与接触点p2之间围出的按压角
凹槽22具有凹槽基部区域29，凹槽32具有凹槽基部区域39。如可以从图4清楚地看出的，每个滚珠40的大于其直径2*r的一半的部分突出超过相应的凹槽基部区域29或32。这符合以上给定的凹槽22和32的滚动体滚道的定义，即凹槽22和32形成滚珠40的滚珠滚道。
图6示出了用于制造如以上所描述的内中空轴30的辊成型头50。辊成型头50包括四个辊52，四个辊52围绕加工通道51以旋转对称的方式布置。辊52以90°的角度相对于彼此布置。每个辊52安装成能够在辊成型头50的框架56中转动。
图7中示出的用于制造上述外中空轴20的辊成型头501包括与用于制造内中空轴30的辊成型头50相似的布局，辊成型头501具有加工通道511、辊521和框架561。
图7、图8和图9示出了型材心轴60，型材心轴60布置在辊成型头501的位于四个辊521中间的加工通道511中。在型材心轴60与辊521之间设置有间隙，使得型材心轴60可以沿着辊成型轴线移动，即沿着穿过加工通道511的纵向轴线移动，而辊521不会抵靠型材心轴60滚动。
图9是具有突出部62的型材心轴60的放大视图，在型材心轴60与辊521之间形成有间隙，型材心轴60与借助于辊成型头501生产的中空轴的轮廓大致对应。
图12示出了沿着图10中示出的加工情形的纵向轴线的截面，其中中空型材30在辊52之间已经推入长度l，以产生长度为l的凹槽32。
替代性地，辊成型头50或501也可以包括一个、两个、三个、六个或更多个辊52或521，所述辊52或521布置成围绕圆周以相应的角度彼此间隔开。
图9和图11示出了用于成型的辊52、521，并且辊52、521包括辊中央轮廓53、531和辊边缘轮廓54、541。
为了形成滚珠滚道，辊中央轮廓53具有凸形的哥特式轮廓的形状。此处的辊中央轮廓53的直径大于辊边缘轮廓54的直径。
对于辊521，辊中央轮廓531的形状为凹形的哥特式轮廓。辊521和型材心轴60相对于彼此布置成使得辊中央轮廓531与型材心轴60的突出部62对应。
图9示出了辊成型头501的详细视图的横截面，其中，辊521与已被推到型材心轴60上的外中空轴20接触。外中空轴20被冷轧，使得外轴20在其内套筒表面上接收型材心轴60的轮廓，并且外轴20的外套筒表面25由辊521、具体是由辊的轮廓形成。
由于辊中央轮廓531的横截面与型材心轴60的突出部62对应，因此外中空轴20的材料被辊中央轮廓531迫压到型材心轴60的突出部62上。
因此，转向轴10的内中空轴30可以借助于辊成型头50制成。辊成型头50与辊成型头501之间的一个区别在于中空型材比如内中空型材30的加工可以在不使用型材心轴的情况下完成。为此，中空型材30被引入辊成型头50的空的加工通道51，即没有配对工具位于自由通道中。作为说明，这在图10中示意性地示出，其中仅指示出辊52，辊成型头50的其它元件已被省略。在辊52之间沿箭头方向推动中空型材30，从而外套筒表面33因辊52的异型横截面而冷变形以形成凹槽32。该情形在图11中的横截面中再次示出。
借助于图7、图8和图9中的辊成型头501描述的方法的替代性实施方式不需要使用型材心轴60。这意味着外中空型材20在内部为空的情况下冷变形，如以上所描述的通过使用辊成型头50来制造内中空型材30那样。特别地，当中空型材的横截面相对较小时，则可以通过从外部辊成型而在内套筒表面上形成合适的凹槽22来作为滚动体滚道。
图14至图16示出了用于借助于辊成型头501对外中空轴20进行成型的双行程的运动顺序。这些横截面视图各自示出了两个相对的辊521，同时在辊521之间布置有型材心轴60，外中空轴20被推在型材心轴60上。
图14示出了外中空轴20与型材心轴60一起的向前行程。外中空轴20与型材心轴60一起相对于辊521移动。型材心轴60不与辊521接触，使得辊521保持在静置位置。在图14中，被推到型材心轴60上的外中空轴20还没有与辊521接触。
在图15中，外中空轴20与型材心轴60一起仍处于向前行程，区别在于现在外中空轴20与辊521接触。型材心轴60与辊521之间的间隙现在由外轴20填充。由于外轴20与型材心轴60一起的向前行程，因此辊521被旋转。辊521沿着外轴20的外周表面滚动，使得外中空轴20经受上述成型，这是因为辊521中的辊中央轮廓531距型材心轴60的间隔比距尚未成形的外中空轴20的间隔小。
一旦已经达到外轴20所需的成型长度和相关联的凹槽长度a，就开始进行图16中示出的反向行程。外中空轴20和型材心轴60沿相对于向前行程相反的方向共同移动。外轴20与辊521继续接触，使得辊521同样在反向行程期间沿相反的方向旋转。反向行程可以持续直到外中空轴20和型材心轴60离开辊成型头501。替代性地，可以在反向行程之后进行新的向前行程，例如为了提高外轴20的成型质量。
图14、图15和图16中示出的方法同样可以用来在不使用型材心轴60的情况下制造中空轴20、30。在这种情况下，中空轴在中空的情况下引入辊成型头50、501的辊52、521之间。
为了改善辊521抵靠被成型的轴的滚动并且为了使接触表面中的点蚀最小化，可以想到并且能够在相应的接触表面处用润滑剂润湿辊或轴。
在适用的范围内，在不脱离本发明的范围的情况下，各个示例性实施方式中所描绘的所有单个特征可以彼此组合以及/或者彼此互换。
附图标记列表：
10转向轴
20、201外中空轴
21叉状部
22凹槽
23内套筒表面
24形成部
25外套筒表面
26成型区域
27圆弧部段
28凹槽底部(梢部)
29凹槽基部区域
30、301内中空轴
31叉状部
32凹槽
33外套筒表面
37圆弧部段
38凹槽底部(梢部)
39凹槽基部区域
40滚珠
50、501辊成型头
51、511加工通道
52、521辊
53、531辊中央轮廓
54、541辊边缘轮廓
56、561框架
60型材心轴
80护套
a凹槽22的长度
l凹槽32的长度
g间距
k1、k2半径
m1、m2中心点
p1、p2接触点
s镜像轴线
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！