本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于生產(chǎn)機(jī)動(dòng)車輛的伸縮轉(zhuǎn)向軸的異型中空軸的方法，該方法包括提供要被加工的中空軸和具有至少一個(gè)輥的輥成型頭，其中，通過(guò)使中空軸相對(duì)于輥成型頭移動(dòng)而在中空軸中產(chǎn)生凹槽。此外，本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求9的前序部分的用于機(jī)動(dòng)車輛的轉(zhuǎn)向軸。

背景技術(shù)：

機(jī)動(dòng)車輛中的伸縮轉(zhuǎn)向軸使轉(zhuǎn)向軸能夠調(diào)節(jié)，使得可以在轉(zhuǎn)向軸的縱向方向上調(diào)節(jié)方向盤的位置。此外，在碰撞的情況下，轉(zhuǎn)向軸能夠被推在一起，這有效地防止了轉(zhuǎn)向軸進(jìn)一步移動(dòng)到乘客艙室的內(nèi)部并造成乘客受傷。這通常通過(guò)設(shè)置兩個(gè)相互伸縮的軸或中空軸來(lái)實(shí)現(xiàn)，這兩個(gè)相互伸縮的軸或中空軸一起形成可以通過(guò)軸的相對(duì)伸縮運(yùn)動(dòng)而適當(dāng)?shù)乜s短或伸長(zhǎng)的轉(zhuǎn)向軸。

us8,460,116公開(kāi)了一種滾動(dòng)滑動(dòng)軸，該滾動(dòng)滑動(dòng)軸包括內(nèi)軸和外軸，在內(nèi)軸與外軸之間布置有線性的滾珠導(dǎo)軌。為了設(shè)置外滾珠滾道，滾動(dòng)滑動(dòng)軸的外軸由圓環(huán)部段形成。這導(dǎo)致多個(gè)單獨(dú)部件的相對(duì)復(fù)雜的設(shè)計(jì)。

de102008041155a1提出了一種用于伸縮轉(zhuǎn)向軸的外管，該外管是圍繞內(nèi)軸的外軸。在軸之間的徑向空間中布置有滾珠。在平行于轉(zhuǎn)向軸的縱向軸線的伸縮期間，這些滾珠抵靠?jī)?nèi)軸的外側(cè)部和外軸的內(nèi)側(cè)部滾動(dòng)，從而確保了容易的調(diào)節(jié)性。為此，在外管中形成具有截面形狀為圓形部段的凹槽狀的滾珠滾道，該滾珠滾道沿縱向方向軸向延伸。為了形成滾珠滾道，外管包括在圓周上變化的壁厚，從而導(dǎo)致產(chǎn)生外管的橫截面幾何形狀需要相對(duì)較大的制造成本。

在ep1693579a2中描述了類似地形成的伸縮轉(zhuǎn)向軸。該伸縮轉(zhuǎn)向軸同樣包括布置在相互伸縮的軸之間并且能夠在縱向軸線的方向上滾動(dòng)的滾珠。在該設(shè)計(jì)中，內(nèi)軸和外軸設(shè)置有徑向相對(duì)的相應(yīng)的滾珠滾道。內(nèi)軸形成為大塊鍛件，外軸包括與上述de102008041155a1中的外軸類似的復(fù)雜的橫截面幾何形狀。

根據(jù)ch579427a5已知一種制造異型中空軸的方法，其中中空軸在其通過(guò)具有環(huán)狀的異型滾軸或輥的輥成型頭的加工期間圍繞中空軸的縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，使得由相應(yīng)的滾軸進(jìn)行的連續(xù)的單次滾壓過(guò)程沿著中空軸表面的螺旋區(qū)域彼此相鄰地進(jìn)行。以這種方式，可以高精度地制造異型中空軸。然而，所需的轉(zhuǎn)動(dòng)和前進(jìn)運(yùn)動(dòng)以及快速跟隨的突然的單個(gè)滾壓過(guò)程使得已知的方法技術(shù)上復(fù)雜且費(fèi)時(shí)，因此昂貴而不適合于制造轉(zhuǎn)向軸。

現(xiàn)有技術(shù)中已知的伸縮轉(zhuǎn)向軸的缺點(diǎn)是形成用作滾珠或滾動(dòng)體滾道的凹槽的制造費(fèi)用相對(duì)較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

從已知的現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明提出要解決的一個(gè)問(wèn)題是提供一種用于生產(chǎn)機(jī)動(dòng)車輛的伸縮轉(zhuǎn)向軸的異型中空軸的改進(jìn)且更經(jīng)濟(jì)的方法。

該問(wèn)題通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的方法來(lái)解決。有利的改型將從從屬權(quán)利要求顯現(xiàn)出。

因此，提出了一種用于生產(chǎn)機(jī)動(dòng)車輛的伸縮轉(zhuǎn)向軸的異形中空軸的方法，該方法包括提供要被加工的中空軸和具有至少一個(gè)輥的輥成型頭，其中，通過(guò)使中空軸相對(duì)于輥成型頭移動(dòng)而在中空軸中產(chǎn)生凹槽，其中，根據(jù)本發(fā)明提出為形成凹槽而使中空軸僅在中空軸的縱向軸線的方向上相對(duì)于輥成型頭移動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)特殊特征在于在輥成形期間不需要復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。被加工的中空軸以純線性的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)移動(dòng)穿過(guò)輥成型頭，同時(shí)至少一個(gè)輥、優(yōu)選地幾個(gè)輥機(jī)械地作用在中空軸的外套筒表面上。以這種方式，每次，輥在與中空軸的縱向軸線平行的縱向方向上行進(jìn)而使凹槽狀凹陷部成形。

本發(fā)明的一個(gè)益處在于，與用于生產(chǎn)異型中空軸的現(xiàn)有技術(shù)中已知的成型方法相比，不需要工件的任何組合的旋轉(zhuǎn)前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，使得制造布局可以不那么復(fù)雜。此外，實(shí)現(xiàn)了顯著縮短的周期時(shí)間，從而使得能夠進(jìn)行特別流線化的生產(chǎn)。只有以這種方式實(shí)現(xiàn)的高生產(chǎn)率使得輥成型方法的使用在經(jīng)濟(jì)上適用于對(duì)汽車工業(yè)的伸縮轉(zhuǎn)向軸的生產(chǎn)。

當(dāng)產(chǎn)生凹槽時(shí)，材料從具有起始半徑的圓周區(qū)域移動(dòng)到具有比起始半徑小的半徑的圓周區(qū)域。所形成的凹槽用作用于傳遞伸縮轉(zhuǎn)向軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩的形狀元件。

為了生產(chǎn)伸縮轉(zhuǎn)向軸，外中空軸和伸縮地位于外中空軸內(nèi)的內(nèi)中空軸以凹槽彼此對(duì)應(yīng)的方式布置。根據(jù)本發(fā)明的方法，外中空軸的內(nèi)套筒表面中的凹槽借助于中空軸的不向內(nèi)移位的區(qū)域形成。相反地，內(nèi)中空軸的外套筒表面中的凹槽在輥成型期間由中空軸的向內(nèi)移位的區(qū)域形成。

凹槽的基部區(qū)域或凹槽基部區(qū)域理解為由凹槽的邊緣包圍的表面區(qū)域，在內(nèi)中空軸的情況下凹槽的邊緣在成型過(guò)程中沒(méi)有被移位且因此形成位于相應(yīng)凹槽兩側(cè)的最大半徑區(qū)域。換句話說(shuō)，凹槽的基部區(qū)域或凹槽基部區(qū)域是凹槽的自由開(kāi)口橫截面的區(qū)域。在外中空軸的情況下，凹槽的基部區(qū)域由凹槽的由相應(yīng)凹槽兩側(cè)的最小半徑區(qū)域形成的邊緣包圍。

用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的制造布局的關(guān)鍵是具有至少一個(gè)、但通常是多個(gè)輥的輥成型頭。輥以旋轉(zhuǎn)軸線橫向于加工方向的方式安裝，其中被加工的中空軸以線性方式沿其縱向軸線的方向移動(dòng)經(jīng)過(guò)輥。根據(jù)本發(fā)明的輥成型頭中的輥可以用輥的外周抵靠引入到輥成型頭中的中空軸的外套筒表面僅在縱向軸線的方向上滾動(dòng)。其中，輥的外周設(shè)計(jì)為輥成型輪廓，輥徑向突出到加工通道的開(kāi)放橫截面中。如果諸如圓形或多邊形管的管段形式的中空軸坯料在縱向方向上以線性方式前進(jìn)到加工通道中，則輥僅在縱向軸線的方向上以輥的輥成型輪廓抵靠中空軸的方式滾動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，指示輥成形輪廓突出到加工通道中的距離的輥的徑向進(jìn)給確定了當(dāng)輥從外部經(jīng)過(guò)時(shí)在中空軸中沿縱向方向形成的凹槽的深度。

根據(jù)本發(fā)明的方法，凹槽借助于輥成型頭在冷成形過(guò)程中形成在中空軸中。與通過(guò)在徑向和軸向方向上的多個(gè)不連貫的單獨(dú)滾壓過(guò)程來(lái)形成凹槽的現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明，僅在縱向方向上進(jìn)行連續(xù)滾壓過(guò)程。根據(jù)中空軸的材料和材料厚度以及成型(即凹槽)的徑向深度，可以想到通過(guò)輥成型頭在單次行程中實(shí)現(xiàn)中空軸輪廓的有關(guān)尺寸，例如，在沿縱向方向的向前行程期間實(shí)現(xiàn)中空軸輪廓的有關(guān)尺寸。以這種方式，可以實(shí)現(xiàn)特別短的周期時(shí)間。同樣可以在多次行程中實(shí)現(xiàn)成型的最終尺寸，每次，輥在各個(gè)行程之間進(jìn)行徑向進(jìn)給。例如，在所提到的向前行程之后進(jìn)行的反向行程中的成型可以達(dá)到關(guān)于縱向方向的最終尺寸。優(yōu)選地，輥以固定的旋轉(zhuǎn)軸線布置在輥成型頭中，其間距是不可變的。這顯著地降低了裝置成本，因?yàn)椴恍枰M(jìn)行輥的軸的復(fù)雜的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和調(diào)整運(yùn)動(dòng)。在通過(guò)采用輥的不同進(jìn)給的若干步驟來(lái)生產(chǎn)中空軸的情況下，可以使用若干不同的輥成型頭，這些輥成型頭各自具有軸向間距彼此不同的輥旋轉(zhuǎn)軸線，但是每個(gè)輥成型頭仍然牢固地建立。此處還可以想到并且能夠在不同的輥成型頭中設(shè)置不同的輥輪廓以形成凹槽，以便具體影響成形過(guò)程。

優(yōu)選地，該方法要求通過(guò)使中空軸相對(duì)于輥成型頭沿著一定長(zhǎng)度進(jìn)行連續(xù)的向前行程而在中空軸上產(chǎn)生具有所述長(zhǎng)度的至少一個(gè)凹槽，其中，輥成型頭的輥沿著中空軸在縱向方向上連續(xù)滾動(dòng)。連續(xù)的行程是指在一個(gè)行程方向上進(jìn)行線性運(yùn)動(dòng)，而不進(jìn)行反向運(yùn)動(dòng)，優(yōu)選地沒(méi)有運(yùn)動(dòng)中斷。因此，整個(gè)凹槽的形成以相對(duì)于輥在凹槽的整個(gè)長(zhǎng)度上進(jìn)行不間斷的線性運(yùn)動(dòng)而發(fā)生。線性運(yùn)動(dòng)可以以均勻的速度或給定的速度曲線發(fā)生。與需要若干不連續(xù)的單獨(dú)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)有技術(shù)不同，通過(guò)本發(fā)明的方法可以以一次連續(xù)的線性運(yùn)動(dòng)形成凹槽。輥成型頭中的輥的進(jìn)給可以預(yù)先設(shè)定為最終尺寸，其中，當(dāng)引入中空軸時(shí)在第一向前行程之前對(duì)加工通道的橫截面進(jìn)行調(diào)整，從而對(duì)應(yīng)于所需的成型。優(yōu)選地，輥成型頭中的輥的進(jìn)給被預(yù)設(shè)，即輥成型頭不具有可以改變輥的軸線的間隔的調(diào)整機(jī)構(gòu)。在最簡(jiǎn)單的情況下，輥所安裝的軸被固定在輥成型頭的凹部中。

優(yōu)選地，在向前行程之后，通過(guò)進(jìn)行連續(xù)的反向行程來(lái)使中空軸相對(duì)于輥成型頭退回。在中空軸用在轉(zhuǎn)向軸中的情況下，凹槽從一個(gè)端部延伸比軸長(zhǎng)度——即內(nèi)中空軸或外中空軸的相應(yīng)總長(zhǎng)度——小的預(yù)定的凹槽長(zhǎng)度。因此，在向前行程之后以與向前行程類似的連續(xù)的線性運(yùn)動(dòng)來(lái)同樣優(yōu)選地完成所需的將中空軸從輥成型頭移除的反向行程或退回運(yùn)動(dòng)。如果在向前行程中已經(jīng)建立了成型的最終尺寸，則輥保持在其徑向進(jìn)給位置，使得在反向行程期間輥成型由于中空軸在徑向方向上的彈性反沖而以較少的進(jìn)給執(zhí)行，從而提高輥成型凹槽的尺寸精度和表面質(zhì)量。

在連續(xù)的工作行程中——例如在向前行程或反向行程期間——形成凹槽具有能夠?qū)崿F(xiàn)特別短的周期時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)，這有益于合理地制造轉(zhuǎn)向軸。此外，由于僅在縱向方向上連續(xù)進(jìn)行加工，因此會(huì)產(chǎn)生微觀的表面結(jié)構(gòu)，該微觀的表面結(jié)構(gòu)最佳地適于在轉(zhuǎn)向軸的伸縮期間內(nèi)軸和外軸的相對(duì)縱向位移。例如，凹槽表面在縱向方向上特別光滑，使得在位置改變期間以及在車輛運(yùn)行期間由于機(jī)動(dòng)車輛的彈性而發(fā)生的最小移位運(yùn)動(dòng)期間，軸的滑動(dòng)特性得到改善。

中空軸與輥成型頭之間的線性相對(duì)運(yùn)動(dòng)在制造技術(shù)上可以以很小的成本實(shí)現(xiàn)。例如，可以將中空軸坯料夾持在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的線性進(jìn)給單元上，該馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的線性進(jìn)給單元在向前行程中沿縱向方向的行進(jìn)期間將中空軸推入輥成型頭的位于輥之間的加工通道中。通過(guò)進(jìn)給單元的與縱向方向相反的行進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了反向行程，通過(guò)該反向行程將中空軸從輥成型頭拉出。替代性地或附加地，可以通過(guò)馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)輥成型頭的輥進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)被引入加工通道時(shí)，中空軸被正旋轉(zhuǎn)的輥捕獲，并且如果旋轉(zhuǎn)方向與中空軸的縱向方向上的周向運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)，則中空軸在向前行程中在輥之間傳送。以這種方式，形成在輥的外周上的輪廓橫截面形成為中空軸的外周。通過(guò)使轉(zhuǎn)動(dòng)方向與縱向方向反向，已經(jīng)完全或部分成型的中空軸可以在反向行程中被傳送離開(kāi)輥成型頭。

根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)可能的實(shí)施方式要求將型材心軸推入中空軸并在中空軸相對(duì)于輥成型頭的運(yùn)動(dòng)期間將型材心軸與中空軸共同移動(dòng)。型材心軸在形成凹槽期間由于通過(guò)輥從外部作用在中空軸上的力而形成支座。由于中空軸和型材心軸的共同運(yùn)動(dòng)，因此在通過(guò)輥成型頭形成凹槽期間，中空軸和型材心軸之間不會(huì)在縱向方向上發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這使摩擦損失最小化。

型材心軸在其外周上形成有橫截面輪廓，該橫截面輪廓用作用于與在輥從外部進(jìn)行徑向成形期間而在中空軸的壁中形成的凹槽輪廓相配對(duì)的凹鑄模或壓模。在外中空軸的制造期間，材料被滾壓到型材心軸的外輪廓中，使得外中空軸的內(nèi)部根據(jù)由型材心軸決定的凹槽幾何形狀而冷成形，并且獲得用于以外形配合的形式接納內(nèi)中空軸的凹槽輪廓。形成在內(nèi)軸的外部上的凹槽輪廓由輥的外周上的工作輪廓決定。通過(guò)冷成型，凹槽輪廓作為輥輪廓在縱向方向上的壓印而引入中空型材的外部。

根據(jù)本發(fā)明的方法的替代性實(shí)施方式要求使中空軸中空地移動(dòng)穿過(guò)輥成型頭而經(jīng)過(guò)輥，以產(chǎn)生至少一個(gè)凹槽。在該上下文中，“中空”意味著在被成型的中空軸的敞開(kāi)的連續(xù)橫截面中不布置可能在冷成型期間易于支撐中空軸的壁上而產(chǎn)生凹槽或支持凹槽的形成的心軸或其他本體。令人驚奇的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在不使用型材心軸的情況下，可以實(shí)現(xiàn)在內(nèi)中空軸的外表面和外中空軸的內(nèi)表面中產(chǎn)生具有所需性能的凹槽。特別優(yōu)選地，可以以這種方式在直徑——以內(nèi)中空型材的外徑或外中空型材的內(nèi)徑為基礎(chǔ)——小于30mm的中空型材中形成凹槽。

根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方式要求轉(zhuǎn)向軸在縱向軸線的方向上線性安裝成滾子軸承，其中，中空軸中的凹槽形成為滾動(dòng)體滾道以接納能夠滾動(dòng)的至少一個(gè)滾動(dòng)體。線性地安裝成滾子軸承的轉(zhuǎn)向軸是指在內(nèi)中空軸與外中空軸之間布置有諸如滾珠的滾動(dòng)體的設(shè)計(jì)，這些滾動(dòng)體在伸縮運(yùn)動(dòng)期間抵靠所嵌套的中空軸的指向相反的圓周表面滾動(dòng)。在上述現(xiàn)有技術(shù)比如ep1693579a2或de102008041155a1中提及了安裝成滾子軸承的這種轉(zhuǎn)向軸的示例。

對(duì)于形成為滾動(dòng)體滾道，凹槽形成為使得：諸如圓柱滾子或滾珠的滾動(dòng)體可以插入凹槽并且可以沿著縱向軸線被引導(dǎo)移動(dòng)、可以在凹槽中滾動(dòng)，其中，多于滾動(dòng)體最大直徑的八分之一突出超過(guò)凹槽基部區(qū)域，即從自由的凹槽開(kāi)口的區(qū)域突出。特別優(yōu)選地，凹槽形成為使得凹槽設(shè)計(jì)成用于呈滾珠形式的滾動(dòng)體的滾道。這意味著凹槽形成為使得滾珠可以插入凹槽、滾珠可以沿著縱向軸線被引導(dǎo)移動(dòng)、可以在凹槽中滾動(dòng)，并且多于滾珠直徑的八分之一突出超過(guò)凹槽基部區(qū)域。優(yōu)選地，滾動(dòng)體——圓柱滾子或滾珠——從凹槽基部突出最大直徑的一半以上，換句話說(shuō)，從凹槽伸出多于一半。

在線性地安裝成滾子軸承的轉(zhuǎn)向軸中，在外中空軸的內(nèi)表面和/或內(nèi)中空軸的外表面上沿縱向方向延伸的凹槽用作滾動(dòng)體滾道，在下文也稱為滾珠滾道，在伸縮期間滾珠或其他滾動(dòng)體在該滾動(dòng)體滾道中滾動(dòng)。精度和表面質(zhì)量方面的高要求取決于這種滾珠滾道的輪廓幾何形狀以及轉(zhuǎn)向柱的嵌套的伸縮軸的橫截面幾何形狀。同時(shí)，需要合理且低成本的制造。由于本發(fā)明的方法，凹槽首先可以在中空軸中制成，其適于作為滾珠滾道且最佳地滿足前述要求。特別值得指出的是，滾動(dòng)體滾道可以在上述需要對(duì)空的中空軸進(jìn)行輥成形而不需要使用引入中空軸中的型材心軸的方法的實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)。特別是對(duì)于直徑較小的輥安裝式轉(zhuǎn)向柱的制造，根據(jù)本發(fā)明的方法的該實(shí)施方式使得該方法在生產(chǎn)內(nèi)中空軸和外中空軸時(shí)具有制造技術(shù)上的、功能上的和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)。

優(yōu)選地，中空軸設(shè)計(jì)為內(nèi)中空軸并且在內(nèi)中空軸的外周上包括由輥成型頭從外部形成的至少一個(gè)滾動(dòng)體滾道，該輥成型頭的輥包括與滾動(dòng)體滾道的凹橫截面對(duì)應(yīng)的凸形的輥成型輪廓。由于形成為在滾壓過(guò)程期間直接接觸中空軸的表面的輥的輥成型輪廓，因此可以以高精度產(chǎn)生形成滾動(dòng)體滾道的凹槽的橫截面幾何形狀。

本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式要求將中空軸形成為外軸并且在外軸的內(nèi)周上具有由輥成型頭從外部形成的至少一個(gè)滾動(dòng)體滾道，該輥成型頭的輥包括遵循滾動(dòng)體滾道的橫截面的凹形的輥成型輪廓。在外中空型材的內(nèi)表面中生成用作滾珠滾道的凹槽通過(guò)用輥的凹形的輥成型輪廓的邊緣從外部抵靠中空軸進(jìn)行按壓而使壁徑向向內(nèi)變形來(lái)實(shí)現(xiàn)。以這種方式，位于內(nèi)側(cè)的滾珠滾道由中空軸的外部間接地形成，而在加工過(guò)程期間輥與滾珠滾道的表面不直接接觸。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，考慮前述參數(shù)比如直徑、壁厚、橫截面形狀和中空軸的材料，同樣都可以通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法在間接成形期間合理且精確地實(shí)現(xiàn)滾珠滾道的橫截面幾何形狀。

特別有利的是，至少一個(gè)輥的橫截面包括哥特式輪廓。哥特式輪廓——也稱為尖形輪廓——的特征在于兩個(gè)弧形部段，這兩個(gè)弧形部段以相對(duì)于彼此成一角度傾斜的方式接合在一起，使得形成尖部或扭折部。該輪廓得以實(shí)現(xiàn)在于第一弧形部段的第一中心點(diǎn)相對(duì)于第二弧形部段的第二中心點(diǎn)偏移，并且在相對(duì)的弧形部段的方向上具有給定間隔。哥特式輪廓相對(duì)于穿過(guò)橫截面的尖部的鏡像軸線是鏡像對(duì)稱的；因此，前述第一中心點(diǎn)和第二中心點(diǎn)各自以其在所述鏡像軸線的兩側(cè)具有相應(yīng)的一半的間隔鏡像對(duì)稱。對(duì)于凸形的輪廓橫截面，該尖部位于輥的最外的圓周上，并且因此對(duì)于通過(guò)輥直接在(內(nèi))中空軸的表面中形成的凹槽，該尖部位于凹槽的最低點(diǎn)處。對(duì)于形成(外)中空軸的壁的輪廓橫截面為凹形的輥，該尖部位于輥的橫截面的最內(nèi)的圓周上，使得在中空軸的遠(yuǎn)離輥的內(nèi)側(cè)上形成橫截面具有哥特式輪廓的滾動(dòng)體滾道。由于哥特式輪廓的弧的半徑在尺寸上大于滾珠的直徑，因此每次在滾珠滾道與滾珠之間在兩個(gè)位置處產(chǎn)生點(diǎn)接觸。以這種方式，可以實(shí)現(xiàn)具有精確的引導(dǎo)性、均勻的載荷分布和很大的剛度的特別良好的運(yùn)行性能。

優(yōu)選地，中空軸中生成全部數(shù)目的多個(gè)凹槽以連續(xù)的向前行程在單個(gè)共同的工作步驟中完成。全部數(shù)目指的是在中空軸中形成的所有凹槽。

優(yōu)選地，在輥成型頭中為中空軸中的每個(gè)凹槽設(shè)置單獨(dú)的輥，同時(shí)用于產(chǎn)生凹槽的輥同時(shí)抵靠中空軸進(jìn)行滾動(dòng)。以這種方式，可以在單個(gè)工作步驟中沿中空軸的縱向軸線的方向在中空軸中產(chǎn)生多個(gè)凹槽。以這種方式，借助于中空軸相對(duì)于輥成型頭的輥的軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可以執(zhí)行在中空軸中產(chǎn)生凹槽的整個(gè)成形過(guò)程。這節(jié)省了大量的時(shí)間，使得與用于中空軸的成型或用于在中空軸中形成凹槽的傳統(tǒng)制造方法相比可以實(shí)現(xiàn)短得多的周期時(shí)間。

此外，在中空軸中的凹槽為對(duì)稱配置的情況下，在中空軸中同時(shí)形成凹槽會(huì)使得輥成型頭的輥在徑向方向上以基本上對(duì)稱的力作用在中空軸上。這對(duì)于輥成型頭的設(shè)計(jì)是特別有利的。對(duì)稱的力形式意味著對(duì)輥成型頭的各個(gè)部件的支持作用的要求更少。此外，對(duì)稱的力形式顯著地減少了在輥成型頭的軸承中產(chǎn)生的力矩，這會(huì)降低輥成型頭的設(shè)計(jì)和制造成本。

此外，對(duì)稱的力作用也對(duì)異型中空軸的性能產(chǎn)生積極的影響。因此，中空軸在冷成形期間經(jīng)受均勻的彎曲加工，使得在中空軸上產(chǎn)生均勻的凹槽。結(jié)果是具有均質(zhì)材料分布的對(duì)稱回轉(zhuǎn)體。

在輥成型頭中為要在中空軸中生成的每個(gè)凹槽設(shè)置單獨(dú)的輥使得不需要重新定位中空軸相對(duì)于輥成型頭的角度。以這種方式，一方面可以減少生產(chǎn)異型中空軸的加工時(shí)間，另一方面可以減小用于生產(chǎn)型材中空軸的方法的復(fù)雜性。

本發(fā)明提出的要解決的問(wèn)題還通過(guò)具有權(quán)利要求9的特征的轉(zhuǎn)向軸來(lái)解決。有利的改型將從從屬權(quán)利要求顯現(xiàn)出。

因此，提出了一種用于機(jī)動(dòng)車輛的轉(zhuǎn)向軸，該轉(zhuǎn)向軸包括彼此同軸布置且相對(duì)于彼此可伸縮的內(nèi)中空軸和外中空軸，其中，內(nèi)中空軸和外中空軸包括沿縱向軸線的方向延伸的滾動(dòng)體滾道，滾動(dòng)體滾道各自在軸之間彼此徑向相對(duì)，同時(shí)在內(nèi)中空軸與外中空軸之間布置有至少一個(gè)滾動(dòng)體，所述至少一個(gè)滾動(dòng)體抵靠徑向相對(duì)的滾動(dòng)體滾道滾動(dòng)，并且轉(zhuǎn)向軸的兩個(gè)軸中的至少一者根據(jù)上述方法來(lái)生產(chǎn)。

以這種方式，可以以低制造成本和更短的周期時(shí)間并且因此比現(xiàn)有技術(shù)更經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)用于機(jī)動(dòng)車輛的線性的滾子支承的轉(zhuǎn)向軸。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)的具有滾動(dòng)體滾道的中空軸的特征在于上文所描述的特別有利的伸縮性能。

特別優(yōu)選地，內(nèi)中空軸和/或外中空軸的滾動(dòng)體滾道中的至少一個(gè)滾動(dòng)體滾道包括在橫截面中觀察的哥特式輪廓。這種形狀——也稱為尖形輪廓——包括兩個(gè)弧、優(yōu)選地是圓弧，這兩個(gè)弧以成角度的尖部彼此相接。由于哥特式輪廓的弧的半徑的尺寸大于用作滾動(dòng)體的滾珠的直徑，因此每次滾珠滾道(滾動(dòng)體滾道)與滾珠之間在兩個(gè)位置處產(chǎn)生點(diǎn)接觸。以這種方式，可以實(shí)現(xiàn)具有精確的引導(dǎo)性、均勻的載荷分布和很大的剛度的特別良好的運(yùn)行性能。借助于根據(jù)本發(fā)明的方法，可以在內(nèi)中空軸的外表面和外中空軸的內(nèi)表面兩者中形成滾動(dòng)體滾道。

本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式要求至少一個(gè)滾動(dòng)體是滾珠，滾珠以按壓角在70°至110°的范圍內(nèi)的兩個(gè)圓周點(diǎn)處與滾動(dòng)體滾道中的至少一個(gè)滾動(dòng)體滾道接觸。由于滾動(dòng)體滾道的輪廓的構(gòu)型，例如如上文描述的哥特式輪廓，因此滾珠每次只在兩個(gè)點(diǎn)處與相應(yīng)滾動(dòng)體滾道的表面接觸。這使?jié)L動(dòng)摩擦最小化，從而有益于在轉(zhuǎn)向柱的伸縮過(guò)程期間的易于調(diào)節(jié)性。此外，磨損因此被最小化。將按壓角設(shè)定在指定范圍內(nèi)對(duì)于引導(dǎo)到滾動(dòng)體滾道中的力的分布方面是特別有利的。

有利的是在內(nèi)中空軸與外中空軸之間布置護(hù)套，該護(hù)套接納至少一個(gè)滾動(dòng)體。護(hù)套形成滾動(dòng)體的保持架，優(yōu)選地是滾珠保持架，通常在該保持架中保持有若干滾動(dòng)體，這些滾動(dòng)體能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)但處于相對(duì)于護(hù)套及相對(duì)于彼此的限定位置。該滾動(dòng)體保持架確保滾動(dòng)體以俘獲方式被保持在中空軸之間。此外，若干滾動(dòng)體可以被引導(dǎo)處于多個(gè)滾動(dòng)體滾道的縱向方向上的相同位置處，并且滾動(dòng)體滾道內(nèi)的若干滾動(dòng)體可以在縱向方向上彼此以恒定間距保持。通過(guò)護(hù)套實(shí)現(xiàn)的滾動(dòng)體相對(duì)于彼此及相對(duì)于滾動(dòng)體滾道的定位確保滾動(dòng)體在任何時(shí)候都處于最佳布置，即在轉(zhuǎn)向柱的穩(wěn)定性方面、將力引導(dǎo)到軸承方面和低摩擦方面都處于最佳。

在橫截面方面，中空軸優(yōu)選地是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，對(duì)于中空軸的基本橫截面形狀以及同樣對(duì)于用作滾動(dòng)體滾道的凹槽的布置均是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，用作滾動(dòng)體滾道的凹槽的布置特別優(yōu)選地適于該基本橫截面形狀。例如，中空軸可以具有四邊形橫截面、此處優(yōu)選地是正方形的橫截面，同時(shí)可以在所有四個(gè)邊上對(duì)稱地布置四個(gè)滾動(dòng)體滾道，或者也可以在相反的邊上對(duì)稱地布置兩個(gè)滾動(dòng)體滾道。因此，具有三角形基本形狀的中空軸可以包括三個(gè)滾動(dòng)體滾道；可以想到具有六邊形基本形狀的中空軸設(shè)置有鏡像對(duì)稱或旋轉(zhuǎn)對(duì)稱布置的兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或六個(gè)滾動(dòng)體滾道。

附圖說(shuō)明

下面將借助于附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的有利實(shí)施方式。附圖具體示出了：

圖1是轉(zhuǎn)向軸的示意性立體圖，

圖2是根據(jù)圖1的處于拆開(kāi)狀態(tài)的轉(zhuǎn)向軸的一部分，

圖3是根據(jù)前述附圖的轉(zhuǎn)向軸的橫截面圖，

圖4是在滾動(dòng)體區(qū)域中的根據(jù)圖3的截面圖示的詳細(xì)視圖，

圖5是根據(jù)圖3的截面圖示的另一詳細(xì)視圖，其中，滾動(dòng)體被移除，

圖6是輥成型頭的示意性立體圖，

圖7是第二實(shí)施方式中的輥成型頭的示意性立體圖，

圖8是根據(jù)圖7的輥成型頭的輥布置的示意性立體圖，

圖9是在輥的區(qū)域中的根據(jù)圖7的輥布置的橫截面圖，

圖10是根據(jù)圖6的輥成型頭的輥布置的示意性立體圖，

圖11是在輥的區(qū)域中的根據(jù)圖10的輥布置的橫截面圖，

圖12是在輥成型過(guò)程期間沿著輥成型頭的縱向軸線的縱向截面的示意圖，

圖13是第二實(shí)施方式中的轉(zhuǎn)向軸的橫截面圖，

圖14是在引入中空軸時(shí)輥成型頭的示意性截面圖，

圖15是在輥成形過(guò)程中根據(jù)圖14的輥成型頭的示意性截面圖，其中中空軸在向前行程期間位于輥成型頭中，

圖16是在輥成形過(guò)程中根據(jù)圖15的輥成型頭的示意性截面圖，其中中空軸在反向行程期間位于輥成型頭中。

具體實(shí)施方式

附圖示出了本發(fā)明的優(yōu)選的示例性實(shí)施方式，相同的部件總是具有相同的附圖標(biāo)記，并且因此相同的部件一般只被提及或指定一次。

圖1以立體圖示出了示意性地表示的轉(zhuǎn)向軸10，轉(zhuǎn)向軸10具有外中空軸20和內(nèi)中空軸30，外中空軸20和內(nèi)中空軸30在縱向軸線方向上相對(duì)于彼此伸縮，即在由雙箭頭指示的縱向方向上相對(duì)于彼此伸縮。

外中空軸20在其沿縱向方向背向內(nèi)軸30的自由端部處包括叉狀部21，叉狀部21形成萬(wàn)向接頭的一部分，轉(zhuǎn)向軸10通過(guò)該萬(wàn)向接頭以扭矩鎖定的方式連接至轉(zhuǎn)向系。因此，內(nèi)中空軸30在其沿縱向方向背向外軸20的自由端部處包括叉狀部31，叉狀部31形成另一萬(wàn)向接頭的一部分，轉(zhuǎn)向軸10通過(guò)該萬(wàn)向接頭以扭矩鎖定的方式連接至轉(zhuǎn)向系。中空軸20、30優(yōu)選地由優(yōu)異的冷成型鋼制成。

圖2以分解圖示出了根據(jù)圖1的轉(zhuǎn)向軸1的一部分，其中各個(gè)部件被示出為處于彼此拆卸的狀態(tài)。如可以看出的，外軸20在其面向內(nèi)軸30的區(qū)域中成型，內(nèi)中空軸30能夠沿縱向方向被伸縮地推到外軸20的面向內(nèi)軸30的區(qū)域中。外軸20的成型包括凹槽22，凹槽22在外軸20的內(nèi)套筒表面23上沿縱向方向延伸長(zhǎng)度a。長(zhǎng)度a從面向內(nèi)軸30的端部沿著外軸20的小于外軸20的整個(gè)長(zhǎng)度的部段延伸。凹槽22與位于中空軸20的壁的外部的外套筒表面25中的相對(duì)的凸形的突出隆起狀的形成部24相匹配。這些形成部24沿周向方向在兩側(cè)處由位于外側(cè)的凹槽形區(qū)域26界定。在示出的實(shí)施方式中，四個(gè)凹槽22布置成圍繞中空軸20的圓周均勻分布。凹槽22形成為滾動(dòng)體滾道、或者更具體地形成為滾珠滾道，如下面將進(jìn)一步說(shuō)明的。

內(nèi)中空軸30的面向外中空軸20并能夠被伸縮地推到外中空軸20中的端部部段同樣成型為如圖1中所示出的。該成型包括凹槽32，凹槽32在中空軸30的外套筒表面33上從能夠被推到外中空軸20中的端部沿縱向方向延伸長(zhǎng)度l。長(zhǎng)度l沿著內(nèi)中空軸30的被推到外中空軸20中的部段在縱向方向上延伸。

通過(guò)對(duì)圖2和圖3的橫截面圖示進(jìn)行比較，可以看出，滾動(dòng)體、即滾珠40徑向地布置在凹槽22與凹槽32之間。多個(gè)滾珠40各自沿縱向方向一個(gè)接一個(gè)地布置在凹槽22和32中。這些滾珠以彼此具有限定間距且自由旋轉(zhuǎn)的方式保持在護(hù)套80中，其中，護(hù)套80形成為滾珠保持架80。同時(shí)，護(hù)套80確保在周向方向上相鄰的滾珠40各自關(guān)于縱向方向保持在相同的位置。

圖3示出的實(shí)施方式示出了四邊形、特別是正方形的基本橫截面的中空軸20和30。凹槽22和32各自對(duì)稱地布置在正方形的一個(gè)邊的中央處。

與圖3的圖示類似的第二實(shí)施方式在圖13中示出。與第一實(shí)施方式相比，該實(shí)施方式總共僅包括兩排滾珠40，這些滾珠在外中空軸201與內(nèi)中空軸301之間位于凹槽22和32中，兩排滾珠40對(duì)稱地位于正方形的兩個(gè)相反的邊上。

圖4和圖5各自再次以放大圖示出了根據(jù)圖3的凹槽22和32。將認(rèn)識(shí)到的是，凹槽22和32各自都具有哥特式(gothic)輪廓。這由兩個(gè)圓弧部段27和兩個(gè)圓弧部段37形成，圓弧部段在凹槽底部28或38處以一定角度相接，即形成了與哥特式尖拱類似的尖部。

圓弧部段27和37各自具有半徑k1和k2，其中，k1＝k2。k1的半徑中心點(diǎn)m1和k2的半徑中心點(diǎn)m2彼此相隔間距g并且以關(guān)于穿過(guò)點(diǎn)28的鏡像軸線s鏡像對(duì)稱的方式布置。k1和k2的量值比插入在凹槽22與凹槽32之間的滾珠40的半徑r大。因此，每個(gè)滾珠40正好抵靠凹槽22和32上的兩個(gè)接觸點(diǎn)p1和p2，如圖4中所示。關(guān)于滾珠的半徑r的中心點(diǎn)在接觸點(diǎn)p1與接觸點(diǎn)p2之間圍出的按壓角的量值優(yōu)選地在70°和110°的范圍內(nèi)。

凹槽22具有凹槽基部區(qū)域29，凹槽32具有凹槽基部區(qū)域39。如可以從圖4清楚地看出的，每個(gè)滾珠40的大于其直徑2*r的一半的部分突出超過(guò)相應(yīng)的凹槽基部區(qū)域29或32。這符合以上給定的凹槽22和32的滾動(dòng)體滾道的定義，即凹槽22和32形成滾珠40的滾珠滾道。

圖6示出了用于制造如以上所描述的內(nèi)中空軸30的輥成型頭50。輥成型頭50包括四個(gè)輥52，四個(gè)輥52圍繞加工通道51以旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的方式布置。輥52以90°的角度相對(duì)于彼此布置。每個(gè)輥52安裝成能夠在輥成型頭50的框架56中轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖7中示出的用于制造上述外中空軸20的輥成型頭501包括與用于制造內(nèi)中空軸30的輥成型頭50相似的布局，輥成型頭501具有加工通道511、輥521和框架561。

圖7、圖8和圖9示出了型材心軸60，型材心軸60布置在輥成型頭501的位于四個(gè)輥521中間的加工通道511中。在型材心軸60與輥521之間設(shè)置有間隙，使得型材心軸60可以沿著輥成型軸線移動(dòng)，即沿著穿過(guò)加工通道511的縱向軸線移動(dòng)，而輥521不會(huì)抵靠型材心軸60滾動(dòng)。

圖9是具有突出部62的型材心軸60的放大視圖，在型材心軸60與輥521之間形成有間隙，型材心軸60與借助于輥成型頭501生產(chǎn)的中空軸的輪廓大致對(duì)應(yīng)。

圖12示出了沿著圖10中示出的加工情形的縱向軸線的截面，其中中空型材30在輥52之間已經(jīng)推入長(zhǎng)度l，以產(chǎn)生長(zhǎng)度為l的凹槽32。

替代性地，輥成型頭50或501也可以包括一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、六個(gè)或更多個(gè)輥52或521，所述輥52或521布置成圍繞圓周以相應(yīng)的角度彼此間隔開(kāi)。

圖9和圖11示出了用于成型的輥52、521，并且輥52、521包括輥中央輪廓53、531和輥邊緣輪廓54、541。

為了形成滾珠滾道，輥中央輪廓53具有凸形的哥特式輪廓的形狀。此處的輥中央輪廓53的直徑大于輥邊緣輪廓54的直徑。

對(duì)于輥521，輥中央輪廓531的形狀為凹形的哥特式輪廓。輥521和型材心軸60相對(duì)于彼此布置成使得輥中央輪廓531與型材心軸60的突出部62對(duì)應(yīng)。

圖9示出了輥成型頭501的詳細(xì)視圖的橫截面，其中，輥521與已被推到型材心軸60上的外中空軸20接觸。外中空軸20被冷軋，使得外軸20在其內(nèi)套筒表面上接收型材心軸60的輪廓，并且外軸20的外套筒表面25由輥521、具體是由輥的輪廓形成。

由于輥中央輪廓531的橫截面與型材心軸60的突出部62對(duì)應(yīng)，因此外中空軸20的材料被輥中央輪廓531迫壓到型材心軸60的突出部62上。

因此，轉(zhuǎn)向軸10的內(nèi)中空軸30可以借助于輥成型頭50制成。輥成型頭50與輥成型頭501之間的一個(gè)區(qū)別在于中空型材比如內(nèi)中空型材30的加工可以在不使用型材心軸的情況下完成。為此，中空型材30被引入輥成型頭50的空的加工通道51，即沒(méi)有配對(duì)工具位于自由通道中。作為說(shuō)明，這在圖10中示意性地示出，其中僅指示出輥52，輥成型頭50的其它元件已被省略。在輥52之間沿箭頭方向推動(dòng)中空型材30，從而外套筒表面33因輥52的異型橫截面而冷變形以形成凹槽32。該情形在圖11中的橫截面中再次示出。

借助于圖7、圖8和圖9中的輥成型頭501描述的方法的替代性實(shí)施方式不需要使用型材心軸60。這意味著外中空型材20在內(nèi)部為空的情況下冷變形，如以上所描述的通過(guò)使用輥成型頭50來(lái)制造內(nèi)中空型材30那樣。特別地，當(dāng)中空型材的橫截面相對(duì)較小時(shí)，則可以通過(guò)從外部輥成型而在內(nèi)套筒表面上形成合適的凹槽22來(lái)作為滾動(dòng)體滾道。

圖14至圖16示出了用于借助于輥成型頭501對(duì)外中空軸20進(jìn)行成型的雙行程的運(yùn)動(dòng)順序。這些橫截面視圖各自示出了兩個(gè)相對(duì)的輥521，同時(shí)在輥521之間布置有型材心軸60，外中空軸20被推在型材心軸60上。

圖14示出了外中空軸20與型材心軸60一起的向前行程。外中空軸20與型材心軸60一起相對(duì)于輥521移動(dòng)。型材心軸60不與輥521接觸，使得輥521保持在靜置位置。在圖14中，被推到型材心軸60上的外中空軸20還沒(méi)有與輥521接觸。

在圖15中，外中空軸20與型材心軸60一起仍處于向前行程，區(qū)別在于現(xiàn)在外中空軸20與輥521接觸。型材心軸60與輥521之間的間隙現(xiàn)在由外軸20填充。由于外軸20與型材心軸60一起的向前行程，因此輥521被旋轉(zhuǎn)。輥521沿著外軸20的外周表面滾動(dòng)，使得外中空軸20經(jīng)受上述成型，這是因?yàn)檩?21中的輥中央輪廓531距型材心軸60的間隔比距尚未成形的外中空軸20的間隔小。

一旦已經(jīng)達(dá)到外軸20所需的成型長(zhǎng)度和相關(guān)聯(lián)的凹槽長(zhǎng)度a，就開(kāi)始進(jìn)行圖16中示出的反向行程。外中空軸20和型材心軸60沿相對(duì)于向前行程相反的方向共同移動(dòng)。外軸20與輥521繼續(xù)接觸，使得輥521同樣在反向行程期間沿相反的方向旋轉(zhuǎn)。反向行程可以持續(xù)直到外中空軸20和型材心軸60離開(kāi)輥成型頭501。替代性地，可以在反向行程之后進(jìn)行新的向前行程，例如為了提高外軸20的成型質(zhì)量。

圖14、圖15和圖16中示出的方法同樣可以用來(lái)在不使用型材心軸60的情況下制造中空軸20、30。在這種情況下，中空軸在中空的情況下引入輥成型頭50、501的輥52、521之間。

為了改善輥521抵靠被成型的軸的滾動(dòng)并且為了使接觸表面中的點(diǎn)蝕最小化，可以想到并且能夠在相應(yīng)的接觸表面處用潤(rùn)滑劑潤(rùn)濕輥或軸。

在適用的范圍內(nèi)，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，各個(gè)示例性實(shí)施方式中所描繪的所有單個(gè)特征可以彼此組合以及/或者彼此互換。

附圖標(biāo)記列表：

10轉(zhuǎn)向軸

20、201外中空軸

21叉狀部

22凹槽

23內(nèi)套筒表面

24形成部

25外套筒表面

26成型區(qū)域

27圓弧部段

28凹槽底部(梢部)

29凹槽基部區(qū)域

30、301內(nèi)中空軸

31叉狀部

32凹槽

33外套筒表面

37圓弧部段

38凹槽底部(梢部)

39凹槽基部區(qū)域

40滾珠

50、501輥成型頭

51、511加工通道

52、521輥

53、531輥中央輪廓

54、541輥邊緣輪廓

56、561框架

60型材心軸

80護(hù)套

a凹槽22的長(zhǎng)度

l凹槽32的長(zhǎng)度

g間距

k1、k2半徑

m1、m2中心點(diǎn)

p1、p2接觸點(diǎn)

s鏡像軸線

按壓角