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齿轮齿条和用于生产用于机动车辆的转向装置的齿轮齿条的方法

阅读：824发布：2021-02-26

IPRDB可以提供齿轮齿条和用于生产用于机动车辆的转向装置的齿轮齿条的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种用于生产用于机动车辆的转向装置的齿轮齿条(2)的方法，该齿轮齿条包括具有一组齿部(22)的至少一个带齿部段(21)和具有至少一个功能部段的至少一个轴部段(24)，其中，提供了包括至少一个杆状带齿区段(61，611，622)和一个轴区段(62)的分开的区段(61，611，612，62，63)，所述分开的区段在共用的纵向轴线(L)对准并且在接合部处连接至彼此。本发明的目的在于使组装的齿轮齿条的生产过程更有效。该目的通过下述步骤来实现：提供具有为轴区段长度(ls)的倍数的件长度的轴原材料件(36)；在轴区段长度(ls)的倍数长度上对轴原材料件(36)的圆周面的至少一部分进行贯穿进给磨削，以便生产轴区段半成品产品(33)；从轴区段半成品产品(33)按长度切割出轴区段(62)；提供带齿区段(61，611，612)；将轴区段(62)接合至带齿区段(61)。，下面是齿轮齿条和用于生产用于机动车辆的转向装置的齿轮齿条的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于生产用于机动车辆的转向装置的齿条(2)的方法，所述齿条(2)包括具有齿部(22)的至少一个带齿部分(21)和具有至少一个功能部分的至少一个轴部分(24)，其中，提供了分开的区段(61，611，612，62，63)，所述分开的区段(61，611，612，62，63)在每种情况下包括至少一个杆状带齿区段(61，611，612)和一个轴区段(62)，所述分开的区段(61，611，612，62，63)在共用的纵向轴线(L)上对准并且在接合部处连接至彼此，其特征在于下述步骤：-提供具有件长度的轴原材料件(36)，所述件长度为轴区段长度(ls)的倍数；

-在所述轴区段长度(ls)的倍数长度上对所述轴原材料件(36)的圆周面的至少一部分进行连续磨削，以便生产轴区段半成品(33)；

-从所述轴区段半成品(33)按长度切割出轴区段(62)；

-提供带齿区段(61，611，612)；

-将所述轴区段(62)接合至所述带齿区段(61)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在连续磨削中，至少部分地构造轴部分的具有预先确定的最终尺寸的一个功能部分。

3.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述轴原料件(36)提供为热成形材料部分和/或冷成形材料部分和/或减材机加工材料部分。

4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述轴原料件(36)提供为杆或管、优选地提供为圆形材料。

5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，在连续磨削之前对所述轴原材料件(36)进行热处理。

6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，为了构造接合面，通过按长度切割来提供所述轴区段(62)的至少一个端侧部端面(28)。

7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述带齿区段(61)和所述轴区段(62)被焊接至彼此。

8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述功能部分包括另外的齿条部分(213)和/或带螺纹部分(24)和/或连接部分。

9.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，提供至少一个另外的功能区段并将所述另外的功能区段接合至所述带齿区段(61，611，612)和/或所述轴区段(62)。

10.一种用于机动车辆的转向装置的齿条(2)，所述齿条包括具有齿部(22)的至少一个带齿部分(21)和具有至少一个功能部分的至少一个轴部分(24)，其特征在于，所述轴部分的端部区域具有磨削表面，并且所述带齿部分(21)具有完全成形表面。

说明书全文

齿轮齿条和用于生产用于机动车辆的转向装置的齿轮齿条的

方法

技术领域

[0001] 本发明涉及用于生产用于机动车辆的转向装置的齿条的方法，所述齿条包括具有齿部的至少一个带齿部分和具有至少一个功能部分的至少一个轴部分，其中，提供了分开的区段，所述分开的区段在每种情况下包括至少一个杆状带齿区段和一个轴区段，所述分开的区段在共用的纵向轴线上对准并且在接合部处连接至彼此。

[0002] 本发明还涉及用于机动车辆的转向装置的齿条，所述齿条包括具有齿部的至少一个带齿部分和具有至少一个功能部分的至少一个轴部分。

背景技术

[0003] 在车辆转向机构中，作为旋转运动的转向指令通过方向盘被引入转向轴中，与转向装置中的齿条的齿部进行啮合的小齿轮附接至所述转向轴。齿条在转向装置中安装成能够沿轴向方向、即沿所述齿条的纵向轴线的方向移位，使得小齿轮的旋转被转换成齿条在齿条的轴向纵向方向上的平移运动。连接至要被转向的轮的转向节的系杆被紧固至齿条，齿条的平移运动在所述轮处被转换成转向运动。

[0004] 齿条具有至少一个带齿部分，在带齿部分中构造有用于在预定轴向长度上接合小齿轮的齿部。在通用齿条的情况下，至少一个轴部分在纵向轴线的方向上邻接带齿区域，所述轴部分以与带齿部分类似的方式构造成在纵向方向上呈杆状形状、优选地具有柱形基本形状，并且具有至少一个功能部分。带螺纹部分或第二带齿部分例如可以构造为功能部分，以便将用于转向的动力辅助单元联接在其中。此外，可以提供支承部分来实现轴向方向上的平移安装，所述支承部分可以至少部分地构造成柱状部。用于连接至拉杆的连接元件可以在每种情况下在于纵向方向上背对彼此的自由端部处附接至带齿部分和轴部分。

[0005] 为了能够更好地使材料特性适应在操作中产生的应力并且为了优化用于构造功能区域的生产，在现有技术中已知的是，带齿部分最初构造在带齿区段上并且轴部分设置为与所述带齿区段分开的轴区段。最初分开的区段就其各自的功能而言可以通过材料的选择、热处理过程例如连续或部分热回火以及工艺优化的加工方法、比如说冷成形或热成形、铣削、磨削等来设计。区段，至少带齿区段和轴区段，随后在共用的纵向轴线上同轴对准，并且带齿区段和轴区段在它们的于端侧部处、连接或接合端部处轴向地指向朝向彼此的端部彼此连接至接合部处。因此，该构造模式也被称为构造的齿条。区段的连接可以如在DE 10 2007 018 919A1中所描述的借助于连接元件实现或者如在JP 2006 46423A或DE 10 2013
007 072A1中所述描述的通过物质-物质接合方法、优选地通过焊接来进行。轴区段和/或带齿区段可以可选地连接有其他区段。

[0006] 在生产构造的齿条时，区段，至少带齿区段和轴区段，各自经历多个机加工步骤。下述轴区段的制造针对每个单独的轴区段特别地需要在先的借助于磨削机的重新夹持和设定而进行的复杂且耗时的生产过程：所述轴区段由杆状轴原材料、优选地由圆柱形或管状轴原材料制成并且针对最终机加工必须在所述轴区段的轴向长度上以高尺寸精度被磨削。

[0007] 在上述一组问题的背景下，本发明的目的在于使构造的齿条的制造过程更高效、特别是在提供以尺寸精确的方式被磨削的轴区段方面使构造的齿条的制造过程更高效。还提供了改进的齿条。

发明内容

[0008] 该目的通过根据权利要求1的方法和根据权利要求10的齿条来实现。有利的改进从相应的从属权利要求得出。

[0009] 为了解决上述一组问题，根据本发明提出了包括下述步骤的方法：

[0010] -提供具有件长度的轴原材料件，所述件长度为轴区段长度的倍数；

[0011] -在轴区段长度的倍数长度上对轴材料件的圆周面的至少一部分进行连续磨削，以便生产轴区段半成品；

[0012] -从轴区段半成品按长度切割出轴区段；

[0013] -提供带齿区段；

[0014] -将轴区段接合至带齿区段。

[0015] 根据本发明，用于生产构造的齿条的制造过程被优化，因为在上游方法步骤中已经于对轴原材料上至少部分地进行了尺寸精确的精加工，而在现有技术中对根据长度定制的轴区段坯件进行尺寸精确的精加工。轴原材料在本文中可以在每种情况下作为例如呈由圆形材料或异型材料制成的长杆形式的轴原材料件或者作为呈优选地由钢制成的长形原材料形式的中空型材来获得。轴原材料件的轴向长度仅由原材料的生产方法决定，原材料的生产方法通常提供在纵向方向上连续的机加工处理，比如连续铸造、压制、轧制、剥离、牵拉等。由此，轴原材料件原则上可以具有任意件长度，然而在实践中，出于物流和运输的原因，轴原材料件通常被预先确定为数米、例如2米至10米的大小。

[0016] 这种类型的轴原材料件的件长度为轴区段长度的倍数，轴区段长度大致由轴区段的沿轴向纵向方向从接合部至自由端部测得的长度来限定，并且在实践中，轴区段长度在大多数情况下例如低于一米并且通常可以例如在0.1米与0.5米之间，这取决于转向装置的实施方式。

[0017] 在现有技术中，从轴原材料按长度切割出与轴区段长度相对应的部分并对这些部分进行精加工，特别将表面圆形磨削或轮廓磨削至所需的最终尺寸，以便产生功能部分。最终尺寸由转向装置中的功能配合面、例如支承面来限定或者由下游生产过程拉力限定，并且因此具有严格的公差。由此，产生了如上所述的高生产复杂性。

[0018] 根据本发明，已经将轴部分原材料精加工至最终尺寸，这是相应的转向装置的结构所要求的并且因此需要遵守严格的公差限制。为此，根据本发明的方法提供：借助于连续磨削对轴原材料件的圆周面的至少一部分进行机加工。连续磨削在本文中是一种有效的连续加工处理，其使得轴原材料件的在其整个原材料长度上的轮廓横截面能够以尺寸精确的方式呈现在允许公差内的所需最终尺寸，所述最终尺寸由相应的转向装置的结构模式预先确定。以此方式，能够在单个工作步骤中获得延伸横过相应的轴区段长度或轴部分长度的倍数长度的轴区段半成品，其中省去了耗时的重新夹持和对准。

[0019] 根据本发明的方法的一个优点从下述事实得出：通过连续磨削能够获得下述轴区段半成品，在该轴区段半成品中，已经在轴部分原材料上将轴部分的功能部分至少部分地构造成预定最终尺寸，这是转向装置中的功能或下游生产过程所要求的。这种类型的功能部分可以包括例如支承面，该支承面用于将齿条安装在转向机构中。

[0020] 根据本发明借助于连续磨削被机加工的表面可以可选地在下游处理步骤中被进一步机加工。例如，一个或多个其他形状元件——例如，齿部的齿、凹槽、螺纹圈、形状配合元件和/或力配合元件等可以结合在已经以尺寸精确的方式被磨削的型材中。该实现方式可以例如借助于铣削、磨削或其他合适的形状赋予生产方法来进行。

[0021] 根据本发明，可以通过从轴区段半成品按长度切割而以简单的方式产生轴区段。为此，从轴区段半成品切出部件，所述部件具有与轴区段长度相对应的轴向长度，轴区段长度又通常大致对应于所需的轴部分长度且可选地同时加上额外的机加工长度。按长度切割优选地通过锯切或激光切割来进行。对于可选地需要制备接合面或者考虑到由于所使用的接合方法——如在比如摩擦焊接等的热接合方法中的轴向压缩——造成的缩短并对所述缩短进行补偿而言，可能需要额外的机加工长度。由此，根据本发明，轴原材料件的件长度还相应地总是轴部分长度的倍数。

[0022] 在用于制造齿条的下游方法步骤中，提供了带齿区段，并且带齿区段与根据本发明通过从轴区段半成品按长度切割而产生的轴区段在共用的纵向轴线上共同对准。这意味着轴区段轴线对准成以同轴或平行的方式相互偏移。在本文中，带齿区段和轴区段的相互相对的接合面——所述接合面相对于纵向轴线位于端侧部处——随后借助于接合方法接合至彼此，其中，构造出接合部，其中，接合后的区段具有共用的纵向轴线。原理上，通过形状配合、力配合和/或材料一体配合的实现永久的固定连接的接合方法是适合的。可以优选地使用焊接方法，如例如摩擦焊接，这保证了有效的生产和可靠的连接。

[0023] 可以提出的是，轴部分原料件提供为热成形材料部分和/或冷成形材料部分和/或减材机加工材料部分。例如，原材料件可以提供为由实心材料轧制成形的杆或者提供为焊接管或无缝管。在连续磨削之前，轴部分原材料件还可以借助于产生特定形状、表面特性或材料特性的适合的方法相应地通过例如定尺寸轧制、压制、牵拉、校准、剥离或增材机加工方法或替代性机加工方法以减材方式和/或非减材方式来形成。

[0024] 此外，可以设想并且可能的是，在连续磨削之前对轴部分原材料件进行热处理。原材料例如可以通过热处理被连续硬化或部分硬化，以便可选地使所述原材料适应操作时预期的应力。根据本发明，连续磨削在本文中具有的优点在于，可以以经济的方式精密机加工出具有高表面质量和尺寸精确度的硬化表面。

[0025] 另外的方法步骤可以包括：通过按长度切割提供轴区段的至少一个端侧部端面，以便构造接合面。

[0026] 另外的方法步骤可以包括：在按长度切割之后，对轴区段的至少一个端侧部端面进行机加工，以构造接合面。可以针对要使用的接合方法借助于相对应的减材机加工方法或塑料机加工方法来制备设置用于连接至带齿元件的连接端部；例如，可以产生适合于焊接方法的表面光洁度和/或表面形状，或者可以对带齿元件的对应的接合面进行任何其他调整。

[0027] 带齿区段和轴区段优选地焊接至彼此、优选地通过摩擦焊接焊接至彼此。在搅拌摩擦焊接中，要接合至彼此的区段在所述区段的共用纵向轴线上对准并且设置成绕所述纵向轴线相对于彼此旋转，并且所述区段在本文中通过所述区段的指向彼此且分别形成或包括接合面的端面而在纵向方向上彼此压在一起。本文中产生的摩擦热使得接合面熔融，从而使得建立材料一体的焊接连接。

[0028] 可以提供至少一个另外的功能区段并将所述至少一个另外的功能区段接合至带齿区段和/或轴区段。另外的功能区段可以例如包括用于将带齿部分或轴部分连接至拉杆的连接部分，或者包括于轴向方向上插置在带齿区段与轴区段之间的中间部分。可以使用与上面针对带齿区段和轴区段所描述接合技术相同的接合技术来紧固功能区段。与这些区段一样，可以在接合之前按照根据本发明的方法对一个或多个功能区段进行机加工。

[0029] 除了轴区段之外，还可以设想并且可能的是，通常可以按照根据本发明的方法来制造其他区段，例如带齿区段或功能段。因此，这些方法步骤为：

[0030] -提供具有件长度的区段原材料件，其中，件长度为区段长度的倍数；

[0031] -在区段长度的倍数长度上对区段原材料件的圆周面的至少一部分进行连续磨削，以便生产区段半成品；

[0032] -从区段半成品按长度切割出区段；

[0033] -提供另外的区段；

[0034] -将所述区段接合至所述另外的区段。

[0035] 上述进一步的说明可以以与轴区段类似的方式应用于其他区段，以例如高效地生产带齿区段。

[0036] 所述目的也通过用于机动车辆的转向装置的齿条来实现，所述齿条包括具有齿部的至少一个带齿部分和具有至少一个功能部分的至少一个轴部分，其中，轴部分的至少一个端部区域具有磨削表面，并且带齿部分具有完全成形表面。

[0037] 带齿部分的完全成形表面应理解为带齿部分的带齿区域的表面通过固有成形——即，通过材料的塑性变形如例如锻造、压制、混炼等——以完全塑性方式形成。这些在本文中可以是冷成形或热成形方法。带齿部分的封围纵向轴线的面优选仅通过成形来形成。然而，这并不排除可以将用于联接至拉杆的螺纹结合在带齿部分的自由端部的端面中。此外，可以相应地通过机械加工或减材加工将斜切部附接至带齿部分的自由端部。

[0038] 轴部分优选地具有螺纹，其中，螺纹圈具有与磨削表面的表面光洁度不同的表面光洁度。

[0039] 不同的表面光洁度是由于在磨削操作之后才将螺纹圈结合在轴部分中而引起的。表面光洁度可以通过相应的表面的也被称为承载面积曲线的Abbott-Firestone曲线来确定。

[0040] 轴部分的端部区域优选地设置在轴部分的自由端部上，其中，在端部区域与轴部的自由端部之间可以设置有斜切部。根据本发明，端部区域由于连续磨削而具有不需要任何进一步的后机加工的精确的表面粗糙度。

[0041] 经连续磨削的端部区域优选地具有值小于或等于6.3μm的平均粗糙度深度Rz。经连续磨削的端部区域的平均粗糙度深度Rz的值优选地小于或等于3.2μm。由于所述粗糙度深度，可以实现对齿条的精确且可靠的引导，而不会使所述齿条在其使用寿命期间经受任何功能上的损害磨损。

附图说明

[0042] 下面将通过附图更详细地说明本发明的有益实施方式，在附图中：

[0043] 图1示出了用于机动车辆的转向系统；

[0044] 图2示出了根据本发明生产的齿条；

[0045] 图3示出了处于连续硬化的轴区段半成品；

[0046] 图4示出了处于连续磨削的轴区段半成品；

[0047] 图5示出了正在旋转以用于生产带螺纹半成品时的轴区段半成品；

[0048] 图6示出了从根据图5的带螺纹半成品按长度切割的带螺纹区段；

[0049] 图7示出了处于连续磨削的带齿部分半成品；

[0050] 图8示出了处于连续剥离的带齿部分半成品；

[0051] 图9示出了从根据图7或图8的带齿区段半成品按长度切割的带齿区段坯件；

[0052] 图10示出了在成形之前横向于处于打开状态的模具的纵向轴线的示意图；

[0053] 图11示出了在后续方法步骤中处于部分关闭状态的图10中的模具；

[0054] 图12示出了在后续方法步骤中处于关闭状态的图11中的模具；

[0055] 图13示出了在成形之后在后续方法步骤中处于重新打开状态的图12中的模具；

[0056] 图14以横向于纵向方向的在齿部的宽度方向上(在齿部宽度的方向上)的视图示出了根据图13的完成的带齿区段；

[0057] 图15以(在高度方向上)朝向齿部的视图示出了根据图13的完成的带齿区段，所述视图横向于纵向方向；

[0058] 图16示出了穿过根据图11的模具的横截面X1-X1；

[0059] 图17示出了穿过根据图12的模具的横截面X2-X2；

[0060] 图18示出了穿过根据图13的模具的横截面X3-X3；

[0061] 图19示出了穿过根据图13的模具的横截面Y3-Y3；

[0062] 图20以齿部的宽度的方向上的视图示出了第二实施方式中的带齿区段，所述视图横向于纵向方向并且与图19的视图类似；

[0063] 图21示出了穿过根据图20的模具的横截面C-C；

[0064] 图22以齿部的宽度上的方向的视角示出了第三实施方式中的带齿区段，所述视图横向于纵向方向并且与图19的视图类似；

[0065] 图23示出了穿过根据图22的模具的横截面D-D；

[0066] 图24示出了处于连续硬化中的带齿区段；

[0067] 图25示出了被夹持在夹持装置中之前的带螺纹区段和带齿区段；

[0068] 图26示出了在摩擦焊接之前处于夹持装置中的带螺纹区段和带齿区段；

[0069] 图27示出了摩擦焊接之后处于夹持装置中的带螺纹区段和带齿区段；

[0070] 图28示出了根据本发明的摩擦焊接连接的示意性硬度分布图；

[0071] 图29以立体图示出了带齿区段；

[0072] 图30示出了替代性实施方式中的构造的齿条；

[0073] 图31示出了另一替代性实施方式中的具有V形背部的齿条；

[0074] 图32以立体截面图示出了根据图31的齿条；

[0075] 图33示出替代性实施方式中的具有V形轮廓的齿条；

[0076] 图34以与图16类似的方式示出了在锻造之前穿过具有插入的半成品的模具的横截面；

[0077] 图35示出了穿过锻造之后的根据图34的模具的横截面；

[0078] 图36以立体图示出了另一实施方式中的根据本发明生产的齿条；

[0079] 图37以沿齿部的宽度的方向的视图示出了根据图36的齿条，所述视图横向于纵向方向；以及

[0080] 图38示出了替代性实施方式中的与图37的齿条类似的齿条。

具体实施方式

[0081] 在各个附图中，相同的部件始终具有相同的附图标记，因此，所述相同的部件通常在每种情况下也分别仅被标识或提及一次。

[0082] 图1示出了机动车辆转向机构1的示意性立体图，其中，作为转向扭矩的扭矩可以由驾驶员通过方向盘102引入转向轴101中。转向扭矩通过转向轴101传递至与齿条2啮合的转向小齿轮104，齿条2接着又通过相应的拉杆108将预定的转向角传递至机动车辆的可转向轮110。转向小齿轮104与齿条2一起形成转向装置105。转向装置105具有壳体(此处未示出)，在该壳体中，转向小齿轮104安装成能够旋转，并且齿条2安装成能够沿也被称为轴向方向A的纵向方向A在由双箭头指示的两个方向上纵向移位。

[0083] 分别呈动力辅助单元112、替代性地也可以呈动力辅助单元114或116形式的电动动力辅助单元和/或液压动力辅助单元可以分别联接至转向轴1、转向小齿轮104或齿条2。相应的动力辅助单元112、114或116将辅助扭矩引入转向轴1、转向小齿轮104中并且/或者将辅助力引入齿条2中，由此辅助驾驶员操作转向。图1中所示的三个不同的动力辅助单元
112、114和116示出了用于设置所述动力辅助单元的替代性位置。所示位置中的仅一个位置通常由动力辅助单元占据。借助于相应的动力辅助单元112、114或116施加的用于支援驾驶员的辅助扭矩或辅助力在考虑了由可以设置在动力辅助单元112或114中的扭矩传感器118检测到的输入扭矩的情况下确定。

[0084] 转向轴1具有连接至方向盘102的输入轴103和连接至转向小齿轮104的输出轴106。

[0085] 输出轴106通过构造为万向接合部或万向节的铰接接合部107连接至轴109，轴109形成转向轴101的中间轴，并且轴109通过另外的具有相同结构的铰接接合部107连接至转向装置105的输入轴119。

[0086] 转向装置105的齿条2在图2中单独示出。因此可以得出的是，齿条2构造成呈杆状形状并且具有在轴向方向A上是长形的柱形基本形状并且具有纵向轴线L。轴向方向A定位成与纵向轴线L平行，齿条2安装成能够在转向装置105中沿轴向方向A纵向移位。

[0087] 齿条2具有带齿部分21，带齿部分21在一个侧部上设置有沿纵向方向A延伸的齿部22。关于纵向轴线L而与齿部在直径上相反的侧部构造为齿条背部23，齿条背部23在下文中简称为背部23。

[0088] 齿条2还具有轴部分24，轴部分24在图2中所示的示例中具有螺纹25，并且轴部分24也被称为带螺纹部分24。在转向装置105中螺纹25旋拧配合有主轴螺母(未示出)，所述主轴螺母通过动力辅助单元116能够被驱动成绕纵向轴线L旋转，由此，用于支承转向的力可以沿纵向方向A被施加至齿条2。

[0089] 为了形成其中主轴螺母构造为往复循环滚珠螺母的滚珠丝杠传动装置，螺纹25在螺纹轮廓和材料特性方面可以例如通过对制造轴部分24的钢进行硬化来针对使滚珠滚动进行优化。

[0090] 带齿部分21和轴部分24具有外部自由端26，所述外部自由端26在纵向方向上背对彼此并且形成齿条2的可以连接拉杆108的端部。

[0091] 根据本发明的齿条2为构造的齿条，其中，具有齿部22的带齿部分21和具有螺纹25的轴部分24在带齿部分21和轴部分24的于纵向方向上面对彼此的端部处通过所述带齿部分21的端面和所述轴部分24的端面而在接合部27处例如通过焊接方法比如摩擦焊接而连接至彼此，所述端面在下文中被称为接合面28。

[0092] 图2中所示的处于成品状态的齿条2在沿着纵向轴线L测量时具有在每种情况下从自由端部26直至接合部27测量的长度Z，该长度Z由轴部分长度S和带齿部分长度V构成。带齿部分21和轴部分24可以优选地由实心材料制成。

[0093] 借助于由单个区段形成的齿条2的构型，轴部分和带齿部分的未经机加工部分的直径可以设想成是不同的。由此，在不使用中空的未经机加工材料(管)的情况下也可以实现材料方面的节省。

[0094] 轴部分和带齿部分有利地由实心材料形成，因为最初产品更具成本效益、制造更简单并且包括硬化在内的后加工涉及更少的风险。

[0095] 此外，借助于由单个区段形成的齿条的构型，带齿部分和轴部分可以由不同的材料形成。例如，带齿部分优选地由根据DIN EN 10083的钢种SAE1040或37CrS4形成，并且轴部分优选地由根据DIN EN 10083的可热处理钢C45形成。

[0096] 为了生产构造的齿条2，首先必须提供预制区段，所述预制区段随后通过其接合面28在接合部27处接合在一起。下面将说明如何可以通过加工根据本发明的区段来执行、特别是经济地执行通过根据本发明的方法生产构造的齿条2。

[0097] 区段的生产从未经机加工区段材料件3开始来进行，未经机加工区段材料件3也被简称为未经机加工材料件3或者鉴于进一步的预期用途而被称为例如未经机加工轴材料件或未经机加工带齿材料件。未经机加工材料件3可以作为例如通过轧制或挤出钢制成的例如具有圆形横截面的杆状材料来提供。未经机加工材料件3的件长度G原则上可以为任意尺寸；在实践中，在直径的大小为20mm至40mm时提供为2m至10m范围内的件长度G。件长度G分别是齿条2的长度Z的倍数、或轴部分24的长度S的倍数、或带齿部分21的长度V的倍数，齿条2的长度Z、或轴部分24的长度S、或带齿部分21的长度V在约0.1m与0.5m之间。

[0098] 当对材料硬度设定有特殊要求时，使用硬化钢来生产轴部分或带齿部分。根据本发明的硬化可以如图3中示意性地示出的进行。提供由可硬化钢制成的未经机加工材料件3、例如未经机加工轴材料件，并且未经机加工材料件3在纵向轴线L上对准。所述未经机加工材料件3沿加工方向D以与纵向轴线L平行的方式纵向移动，如图3中的箭头所指示的。所述未经机加工材料件3在本文中被导引通过连续加热装置41、例如通过感应加热装置的线圈组件。连续加热在连续加热装置41中进行，其中，钢被加热超过钢的奥氏体化温度。在加工方向D上邻接有连续冷却装置42，加热的未经机加工材料件3同样连续地移动通过所述连续冷却装置42。本文中通过例如气态冷却液和/或液态冷却液进行受控连续冷却，由此钢被硬化，因此实现连续硬化。加工参数，比如，温度以及加热及冷却时间和速率，是根据所述使用的钢种和硬化所针对的材料特征而预定义的。在连续冷却装置42中进行连续冷却之后，能够获得硬化的区段半成品31，所述硬化的区段半成品31能够被供给至其他处理步骤。如图3的示例中所示，硬化操作之后的区段半成品优选地具有柱形芯部区域311，该柱形芯部区域311相对于未经机加工材料件3的最初材料未被赋予任何硬度增加。

[0099] 连续硬化的优点在于提供了硬化的轴区段半成品31，该硬化的轴区段半成品31大致具有未经机加工材料件3的件长度G，所述件长度G相应地对应于齿条的长度Z的倍数或轴部分的长度S的倍数或带齿部分的长度V的倍数。由此，可以进行与现有技术相比更经济的制造，其中，在现有技术中通常将硬化之前的未经机加工材料切割成一个区段长度ls的长度。

[0100] 借助于分割装置43，可以以简单的方式从具有件长度G的硬化的轴区段半成品31按长度切割出具有区段长度ls的硬化区段32。这在图9中示意性地示出。由于件长度G是硬化区段32的区段长度ls的倍数，因而可以经济地产生对应大量的区段32。硬化的区段32可以连接至其他区段或者可以用作区段坯件，区段坯件可以根据所述区段的预期用途——例如，作为轴区段、连接区段或其他功能区段——而在其他处理步骤中被机加工。

[0101] 为了生产齿条2，可能需要提供在轮廓方面具有高尺寸精度的区段。如现有技术中常见的那样，对已经缩短至区段长度ls的区段坯件的磨削是繁琐且复杂的。

[0102] 为了将生产设计成更经济，提出了在图4中示意性示出的根据本发明的方法。在本文中提供具有件长度G的未经机加工轴材料件3、例如一个未经机加工轴材料件并且未经机加工轴材料件3在纵向轴线L上对准。所述未经机加工轴材料件3沿加工方向D以与纵向轴线L平行的方式纵向移动，如由图4中的箭头所指示的。在本文中，所述未经机加工轴材料件3在所述未经机加工轴材料件3如由弯曲箭头所指示的那样绕纵向轴线L旋转的同时被引导通过连续磨削装置44。由此，未经机加工材料件3在其整个件长度G上通过连续磨削以尺寸精确的方式被连续地磨削成圆形，所述未经机加工材料件3在区段半成品33以尺寸精确的方式被磨削的同时沿加工方向D离开连续磨削装置44。

[0103] 以尺寸精确的方式磨削的区段半成品33具有与已被供给至连续磨削的原始未经机加工材料件3相同的件长度G。借助于图9中已经示出的用于硬化的区段半成品31的分离装置43，以尺寸精确的方式被磨削成圆形的区段34可以以简单的方式从所述磨削的半成品33按长度切割。由于区段半成品33的件长度G为经磨削的区段34的区段长度ls的倍数，因而可以经济地产生相应大量的区段34。区段34可以用作区段坯件，区段坯件可以根据所述区段的预期用途——例如，作为轴区段、连接区段或其他功能区段——而在其他处理步骤中被机加工。

[0104] 作为未经机加工区段材料件3的替代，可以设想并且可能的是，根据图4中所示的连续硬化通过连续磨削来对硬化的区段半成品31进行机加工。因此，产生以尺寸精确的方式被磨削的、具有件长度G的硬化的区段半成品33，从所述硬化的区段半成品33可以经济地按长度切割出多个区段34。

[0105] 在图5和图6中示意性地示出了如何通过根据本发明的方法经济地生产构造为带螺纹区段35的轴区段。为此，提供了未经机加工轴材料件36，如针对前面实施方式所描述的，未经机加工的轴材料件36具有与轴部分长度S的倍数相对应的件长度G。当轴部分24构造为具有在所述轴部分24的长度上连续的螺纹25的带螺纹部分时，轴向方向A上的螺纹长度对应于轴部分长度S。

[0106] 在图5中示出了旋转加工装置45，具有件长度G的未经机加工区段材料件3沿加工方向D插入到旋转加工装置45中。借助于快速旋转的旋转加工头在未经机加工区段材料件3中逐渐切削出在整个件长度G上沿轴向方向A连续延伸的螺纹25，所述未经机加工区段材料件3沿加工方向D移动并且在本文中在旋转加工装置中缓慢地旋转。通过以连续方式的该螺纹旋转加工、也被简称为连续旋转加工产生了具有与未经机加工区段材料件3相同的件长度G的带螺纹半成品37。

[0107] 在每种情况下具有区段长度ls的带螺纹区段35在每种情况下可以借助于分割装置43从带螺纹半成品37按长度切割。由于带螺纹半成品37的件长度G为带螺纹区段35的区段长度ls的倍数，因而可以经济地产生相应大量的带螺纹区段35。带螺纹区段35可以连接至其他区段段例如连接至齿区段或者用作区段坯件，区段坯件根据所述区段坯件的预期用途而在其他加工步骤中被机加工。

[0108] 图7示出了如何借助于连续磨削装置44在连续磨削过程中将例如用于生产带齿部分21的未经机加工区段材料件3在所述未经机加工区段材料件3的整个件长度G上磨削成圆形尺寸。替代性地，也可以借助于如图8中所示的剥离装置46将未经机加工区段材料件3在所述未经机加工区段材料件3的整个件长度G上连续地机加工成一定尺寸，以便产生尺寸精确的区段半成品33。通过与未经机加工轴材料件3的图示相对比，未经机加工的带齿材料件32未被硬化，以便不使任何后续成形复杂化。因此，未经机加工的带齿材料件32在借助于磨削(图7)或剥离(图8)的机加工之后优选地借助于锯切被直接切割成所需的长度ls。

[0109] 图10至图13示意性地示出了在根据本发明的方法的连续步骤中的模具5的快照。视图、即观察方向在本文中沿垂直于高度方向H的宽度方向B横向于纵向轴线L(轴向轴线L与纵向方向A平行)。宽度方向B由与齿部22的端部截面SE正交对准的方向限定。在直齿部的情况下，宽度方向B由齿部22以齿部宽度b横向于纵向轴线L延伸的方向限定。高度方向H由径向方向限定，所述径向方向以垂直于纵向轴线L且垂直于宽度方向B的方式从背部23垂直地延伸穿过齿条2的齿部22。

[0110] 模具5包括带齿模具部件51和后部模具部件53，带齿模具部件51具有齿部模制间隙52，齿部模制间隙52形成为齿部22的阴模腔，后部模具部件53具有后部模制间隙54。模具5在沿宽度方向B平行于纵向轴线L延伸的分离平面T中分离。背部模制间隙54构造为背部23的阴模并且如图所示的成形为具有如在图16的横截面图中可以清楚的观察到的背部半径R的大致半柱形。同样可以设想并且可能的是，背部具有哥特式横截面轮廓，即具有相互成角度的两个凸出弯曲的部分。上保持装置55(在图示的底部处)沿纵向方向A、即平行于纵向轴线L设置，以便在两侧与带齿模具部件51相邻，并且下保持装置56(在图示的顶部处)设置成与后部模具部件53相邻。在沿纵向方向背对模具部52、53的一侧上于保持装置55、56的旁边设置有端部止动件57。

[0111] 为了实施根据本发明的方法，提供具有区段长度lz的柱形的未经机加工区段材料件3，未经机加工区段材料件3在下文中也被简称为坯件3，根据该方法，未经机加工区段材料件3被加热至750℃至1250℃的锻造温度，并且被插入带齿模制间隙52和背部模制间隙53中，带齿模制间隙和背部模制间隙在打开位置彼此间隔开。通过保持装置55与56之间的夹持来进行坯件3的纵向轴线L相对于模具5的限定的径向固定。通过自由端部26在纵向方向A上使坯件3停在端部止动件57上，由此，坯件3被轴向定位，即，坯件3在纵向轴线L的方向上定位。

[0112] 背部模具部件53从根据图10的打开状态与高度方向H相反地移动，如由图10中箭头所指示的，直到背部模制间隙54(从图中的上方)支承在坯件3上的后侧部上为止，如图11和图16中所示。可以从图16的截面图得知的是，柱形坯件3具有坯件半径r，根据本发明所需要的，坯件半径r比后部模制间隙54的半径、即背部半径R小。因此，背部模制间隙54最初仅以线性方式支承在坯件3的背部区域中的外圆周上。背部模具部件53现在位于锻造位置中。

[0113] 锻造行程在下一步骤中进行，其中，带齿模具部件51沿垂直于纵向轴线L的高度方向H(图中的向上)朝向坯件3的齿部侧移动，如由图11和图12中的箭头所指示的。坯件3的成形在本文中由下述方式进行：使使处于锻造温度的材料、优选地钢塑性变形，其中，材料流动并填充在背部模具部件53与带齿模具部件51之间的腔。由此，背部模制间隙54被压印在坯件3的后侧部中，使得构造成具有背部半径R的背部23，并且在关于纵向轴线L相反的侧上，齿部22由带齿模制间隙51压印在带齿侧部上，使得构造成带齿部分21。以此方式，坯件3已经形成为带齿区段61，带齿区段61具有带齿部分21以及与带齿部分21邻接的过渡部分210和211，其中，带齿部分21具有齿部22和背部23。齿部22包括齿根平面ZFE。过渡部分210和211在锻造中未变形并且因此保持与坯件3相同的坯件半径r和纵向轴线L。可以与例如呈带螺纹区段35形式的轴区段接合的接合面28位于过渡部分210的自由端部处的端侧部处。

[0114] 锻造行程的终点位置在图17中以穿过带齿部分21的横截面X2-X2的横截面图示出。本文中可以看出，在锻造时，在垂直于纵向轴线L的高度方向H上的压力大到使得带齿模具部件51与后部模具部件53之间的带齿部分21中的材料在分离平面T中在宽度方向B上被侧向向外挤出，同时形成相对于宽度B突出的毛边29，毛边29相对于纵向轴线L具有毛边宽度GB。毛边29在高度方向H上以毛边间隔Z与齿根平面ZFE间隔开。毛边间隔Z是在高度方向H上测量的在齿根平面ZFE与相应的毛边29的周缘区域之间的最小间隔。相应的毛边29的周缘区域由自由形成的区域形成。为了在成形时特别确定地构造齿部22，毛边间隔Z具有的值优选地小于背部半径R的20％。毛边间隔Z具有的值特别优选地小于背部半径R的15％。毛边间隔Z具有的值最优选地小于背部半径R的5％。由于自由形成的毛边构造成靠近齿根平面ZFE，因而实现了成形时的改善的流动特性和齿部22的结构的改善构型。

[0115] 带齿部分21中的背部半径R限定背部轴线Q，背部23以其相应的半柱形或部分柱形形状绕该后部轴线以同轴方式延伸。由于在成形时引起的压缩和与压缩相关联的在宽度方向B上的流动，在宽度方向B上测量时，背部被赋予与背部半径R的两倍相对应的背部宽度(2×R)。与背部23相反的齿部22由于成形而在宽度方向B上被赋予齿部宽度b。优选地产生与背部宽度(2×R)大致相对应的可利用的齿部宽度b，可利用的齿部宽度b也被称为齿根宽度。由背部23实现对齿部22的最优径向支承并由此实现高抗弯性。

[0116] 由于根据本发明的方法，背部宽度(2×R)以及齿部宽度b两者可以大于坯件3的未经机加工直径(2×r)，所述未经机加工直径(2×r)对应于未经机加工半径的两倍。由此，改善了从转向小齿轮104引入齿部22中的力。此外，可以实现背部23在转向装置105中的优化安装，所述背部23相对于坯件3被加宽。

[0117] 在锻造行程之后，背部模具部件53和带齿模具部件51再次以与锻造行程相反的反向行程运动分开，如图13中所示的以及由箭头所指示的。由此，模具5再次打开，如图10中所示。完成的带齿区段61可以从处于该位置的模具5移除，并且可以插入新的坯件3，如图10中所示。

[0118] 完成的带齿区段61在图14中以横向于纵向轴线L的宽度方向B上的并且因此在齿部宽度b的方向上与齿部22平行的侧视图示出，并且完成的带齿区段61在图15中以齿部21上的横向于纵向轴线L并且因此与高度方向H相反的平面图示出。

[0119] 从图16至图19、特别是从图19中所示的横截面可以得出，形成坯件3的轴线并且在成形之后对应地形成过渡部分210的轴线的纵向轴线L与背部轴线Q一致，背部轴线Q由于背部半径R被背部23以同轴的方式环绕。在图19中可以清楚地看到这种同轴布置，其中，未经机加工半径r和背部半径R分别与相同的轴线L和Q相关。

[0120] 根据本发明的带齿区段611的第二实施方式在图20中以与图14的侧视图相对应的侧视图示出，并且以与图19的截面类似方式以穿过过渡部分210的截面C-C示出。与带齿区段61相反，背部轴线Q在本文中相对于纵向轴线L以平行方式沿朝向齿部21的方向径向偏移、具体地偏移了被称为偏移量的间隔c1。偏移量c1在所示示例中对应于半径与之间的差R-r并且因此大于零并且可以称为正偏移量。当以横截面观察时，背部23在径向方向上终止于过渡部分210的圆周最低点。因此，齿部22以差(R-r)而在径向方向更靠近过渡部分210的外圆周，或者换言之，齿部22与根据图14的第一实施方式中的情况下相比被不太深地模制到带齿区段611的横截面中。

[0121] 根据本发明的带齿区段612的第三实施方式在图22中以与图14的侧视图相对应的侧视图示出，并且在图23中以与图18的截面图类似的方式以穿过带齿部分21的截面D-D示出。与带齿区段611的上个描述的实施方式一样，后部轴线Q同样相应地相对于纵向轴线L偏移、具体地偏移了间隔或偏移量c2。偏移量c2在该实施方式中比半径差(R-r)大，使得过渡部分210的横截面突出超过背部23，如在图23的截面图中可以观察到的。偏移量c2在所示的示例中选择成使得齿部22在高度方向H上与过渡部分210的圆周齐平地终止。与带齿区段611的第二实施方式的情况相比，齿部22相对于纵向轴线L位于较高的位置。

[0122] 由于根据本发明的方法，可以根据需要通过模具5的相应设计以简单的方式来实现偏移量c1或c2。详细地，这可以通过下述方式实现：根据半径差(R-r)来设定对纵向轴线L的位置、带齿模具部件分51和背部模具部件分53进行固定的保持装置55与56之间的径向偏移，带齿模具部件51和背部模具部件53通过对背部23进行成形来确定背部轴线Q的位置。以此方式，齿部22的深度可以根据转向装置105中的相应要求借助于具有相对简单结构的模具5来实现。

[0123] 根据本发明的方法的另一优点还在于，齿条特别地还可以通过较少的材料输入来实现，因为半径差不会导致任何浪费。由此，材料输入可以减少，甚至在坯件由实心材料形成的情况下亦会如此。

[0124] 用于机动车辆的转向装置的齿条优选地以该方法实现，所述齿条具有沿着纵向轴线L延伸的带齿部分21，并且关于纵向轴线L与带齿部分21相反地设置有具有背部半径R的扇形形状的背部23，其中，在带齿部分21上构造有另外的柱形过渡部分201、211，所述另外的柱形过渡部分201、211的半径r小于背部半径R。半径差相对于背部半径R在3％至7％的范围内是优选的。半径差特别优选地在4.5％至6.5％的范围内。可以在同时实现良好成形的情况下实现有利的材料节省。

[0125] 根据本发明的方法还提供了又一显著的优点。为了将具有示例中所示的带齿部分的齿条插入转向装置中，必须依附于多个参数。例如，齿条的具体直径应尽可能小，以便节省安装空间。特别地保持限制在齿部宽度的两侧构造的毛边宽度GB。此处期望限制机械后处理。特别地，通过所提出的方法，所述两个毛边29可以被实施为具有小于齿部宽度b的25％的相应的毛边宽度GB，而不必进行任何机械后处理。小于齿部宽度的18％的相应的毛边宽度是优选的。可以通过优化工具的参数实现小于齿部宽度b的10％、或特别优选地至多为齿部宽度b的5％的相应的毛边宽度GB。因此，不需要去除在齿部的两侧形成的毛边29，由此可以减少对带齿部分21的机械后处理。

[0126] 在锻造之后，带齿区段61(或相应的611或612)可以以连续方法被硬化，如图24中所示的。带齿区段61在本文中平行于纵向轴线L移动通过连续加热装置41并通过在加工方向D上位于所述连续加热装置41下游的连续冷却装置42。可以通过对应地选择热参数和时间参数来使钢硬化，如上面结合图3针对轴区段半成品31在原理上已经描述的。由此，可以针对操作中预期的应力来设定最优硬度。

[0127] 图32示出了具有V形形状的背部231的带齿区段63，V形形状的背部231被简称为V形背部231。V形形状由两个V形支腿面232形成，当从齿部22观察时，这两个V形支腿面232以一角度朝向背部231汇聚。

[0128] V形背部231的横截面由具有背部半径R1的包络圆封围，如可以从图35的截面图得出的。V形支腿面232包括包络圆的割线，包络圆在图35中用虚线画出来。

[0129] 与上面结合图10至图24所描述的D形形状实施方式的情况一样，过渡部分210邻接齿部22。过渡部分210具有半径r1，该半径r1对应于根据图34的坯件3的未经机加工半径r1。

[0130] 锻造可以根据本发明的方法在模具50中进行，如以与图16的截面类似的方式在图34中的截面中所示的，并且如以与图18或图23的截面类似的方式在图35中所示的。模具50的带齿模具部件51构造为上述模具5的D形形状实施方式。与模具5不同的是，背部模具部件
531具有横截面为V形形状的背部模制间隙541。

[0131] 从图34可以得出如何将具有未经机加工r1的坯件3插入背部模具部件531与带齿模具部件51之间。具有背部半径R1的背部模制间隙541的包络圆用虚线绘制。可以观察到的是，在未成形的未经机加工状态下具有与背部半径R1相比较小的未经机加工半径r1的坯件3在宽度方向B上没有填满模具5，并且坯件3并非以同轴的方式定位在包络圆中。

[0132] 图35示出了从坯件3锻造出的完成的带齿区段63。在该示例性实施方式中，背部231通过其包络圆和过渡部分210设置成与纵向轴线L同轴，即，半径r1和R1与纵向轴线L相关，这与根据图10至图19的示例性实施方式中的D形形状的背部23一样。然而，还可以设想并且可能的是，与根据图20、图21或图22、图23的实施方式一样，根据转向装置的要求来限定用于V形背部231的偏移。

[0133] 图31和图32示出了带齿部分21和轴部分24具有不同直径条件的齿条2的实施方式，其中，根据图31的轴部分24具有较大的直径。

[0134] 根据本发明的用于生产带齿区段61、611、612或63的锻造方法的优点在于，与如现有技术中的未经机加工半径对应于背部半径的情况相比，用于形成具有与背部半径R(或相应的R1)相比较小的未经机加工半径r(或相应的r1)的坯件3所需的锻造力较低。

[0135] 以与如上面在D形形状背部的背景下所论述的内容相同方式在毛边宽度和背部半径R1与未经机加工半径r1的比率条件方面得出的相同优点。

[0136] 用于机动车辆的转向装置的齿条优选地以这种方法实现，所述齿条具有沿纵向轴线L延伸的带齿部分21，并且所述齿条关于纵向轴线L与带齿部分21相反地设置有具有背部半径R1的扇形形状的背部23，其中，在带齿部分21上构造有另一柱形过渡部分201、211，所述另一柱形过渡部分201、211的半径r1小于背部半径R1。半径差优选地在背部半径R1的3％至7％的范围内。半径差特别优选地在4.5％至6.5％的范围内。

[0137] 在具有V形背部的该实施方式中也可以实施小于齿部宽度b的25％的相应的毛边宽度GB，而不必进行任何机械后处理。因此，此处优选的是，实现小于齿部宽度的20％、或更优选地小于齿部宽度b的15％或特别优选地至多为齿部宽度b的10％的相应的毛边宽度。

[0138] 在图25至图27中示出根据本发明的用于生产齿条2的方法，其中，此处作为带螺纹区段35的轴区段借助于摩擦焊接接合至带齿区段61。

[0139] 带螺纹区段35可以例如如上面结合图5和图6所描述的那样制成。带螺纹区段35在纵向轴线L的方向上具有区段长度ls并且在一个端侧部处具有接合面28。

[0140] 带齿区段61可以例如通过借助于图10至图23或图36至图40所描述的方法获得。带齿区段61具有区段长度lz并且同样在一个端侧部处具有接合面28。

[0141] 带螺纹区段35夹持在夹持装置70中并且在纵向轴线L上以同轴的方式对准，如图26中所示的。夹持装置70具有夹持元件701、702和703以及配对轴承74。夹持元件701、702和
703从外部支承在螺纹25的螺纹项之间，使得在纵向轴线L上保证限定的对准。螺纹25在本文中形成参考面。带螺纹区段35通过其自由端部26沿轴向方向支撑在配对轴承704上，由此实现了纵向轴线L的方向上的精确轴向定位。

[0142] 带齿区段61夹持在夹持装置71中并且在纵向轴线L上以同轴方式对准。夹持装置71具有夹持元件711、712和713。夹持元件711和712支承在齿部22上；夹持元件713支承在背部23上。由此，齿部22的功能面或背部23的功能面分别形成在纵向轴线L上精确对准的参考面。

[0143] 带齿区段61通过其接合面28支承在带螺纹区段35的接合面28上。带齿区段61通过其自由端部26沿轴向方向支撑在压缩件714上，压缩件714通过连接元件715刚性地连接至夹持装置71的夹持元件711、712和713，并且压缩元件714相对于纵向轴线L以不相对旋转的方式被连接。

[0144] 夹持装置71能够由驱动装置(未示出)驱动成绕纵向轴线L旋转，如由弯曲箭头所指示的。纵向轴线L的方向上的接触压力F可以借助于接触压力装置(同样未示出)被施加在夹持装置71上，如由力箭头所指示的，并且被夹持的带齿区段61的接合面28通过所述接触压力F能够沿纵向轴线L的方向以轴向方式压靠夹持在夹持装置70中的带螺纹区段35的接合面28。由此，接合面28彼此进行摩擦接触。

[0145] 进行夹持之后的夹持装置71相对于夹持装置70定位成使得带螺纹区段35和带齿区段61通过其接合面28相互支承，带螺纹区段35轴向支承在配对轴承704上，并且带齿区段61支承在压缩件714上。因此，压缩件714与配对轴承704之间的总间距、即所谓的初始间隔L1等于区段长度ls与lz的总和，因此：L1＝ls+lz(带螺纹区段35的长度ls+带齿区段61的长度lz)。

[0146] 根据本发明，夹持装置71设置成旋转以进行摩擦焊接，使得接合面28在摩擦作用下相对于彼此旋转。本文中，释放的摩擦热取决于旋转速度和接触压力F。

[0147] 首先施加处于初始摩擦力F1水平的接触压力F，以便执行初始摩擦，所述初始摩擦力可能在例如10kN与30kN之间。由此导致接合面28的表面的均匀化。初始摩擦可以进行少于3秒的持续时间。

[0148] 接触压力F随后增大至输入力F2，以便进行热输入摩擦，所述输入力F2可能是初始摩擦力F1的大约5倍至12倍、优选地为6倍至11倍。进行热输入摩擦直到在接合面28处达到用于焊接钢的期望处理温度。在本文中可以预先确定固定的持续时间，或者通过测得的温度来调节时间。在本文中优选地遵循小于15秒的持续时间。

[0149] 在达到处理温度时，接触压力F增大至初始摩擦力F1的10倍至20倍、优选地增大至初始摩擦力F1的17倍。由于接合部27处的接合面28之间的材料熔融而进行压缩，其中，在所述压缩中，带齿区段61和带螺纹区段35在形成所述压缩的同时在接合部27处朝向彼此移动，使得开始长度L1缩短。根据本发明的路径控制方法，仅允许有限的缩短，直到达到预定目标长度L2。缩短了所谓的接合路径X，该接合路径X对应于开始长度L1与目标长度L2之间的差：X＝L1-L2。

[0150] 在图27中示出了达到总体长度L2的最终状态。目标长度L2例如对应于比如图2或图41中所示的齿条2的齿条长度Z，其中，轴部分24具有轴部分长度S，轴部分长度S由于焊接而相对于区段长度ls缩短，并且带齿部分21具有比区段长度lz短的带齿部分长度V。

[0151] 当焊接时，材料在接合部27处被以径向方式挤出，所述材料形成环绕的焊珠271。

[0152] 在图28中示意性地示出了可以通过根据本发明的摩擦焊接在接合部27处产生的硬度分布。由于摩擦焊接而进行与改变钢结构相关的热输入，所述热输入在纵向轴线L的方向上被相应地输入到轴部分24的热影响区域91和带齿部分21的热影响区域92中。根据本发明，焊接参数比如旋转速度和接触压力F优选地限定成使得热影响区91和92被加热到至多250℃。在根据本发明的方法的情况下，热影响区91和92优选地具有0.25×ds的最大宽度，其中，ds相应地表示区段21的直径或区段24的直径。

[0153] 紧邻接合部27的径向向外圆周区域中的加热最强。在该同轴环绕的周缘区域93中允许相对于基础材料硬度增大至多200HV1。对于在周缘区域93内居中定位的芯部区域94允许硬度增大至多250HV1。由于周缘区域93中的硬度增大低于芯部区域94中的硬度增大，因而避免了冶金凹口的形成且实现了更大的承载能力。

[0154] 用于机动车辆转向机构的齿条有利地通过方法管理实现，所述齿条由两个区段——例如带齿区段61或带齿区段63和轴区段62——形成，带齿区段61或带齿区段63和轴区段62借助于摩擦焊接连接至彼此，其中，在纵向轴线L上的在从焊缝的中心测量并且大于具有较小直径的区段的区段直径ds乘以0.3的第一间距中的最大显微硬度，比在纵向轴线上的在为具有较小直径的区段的区段直径ds的1.5倍的间距处的显微硬度大最多200HV1。硬度的增加优选地小于120HV1。

[0155] 本文中特别优选的是，从焊缝中心测量并且大于具有较小直径的区段的区段直径ds乘以0.3的间距中的表面中的最大显微硬度，比处于为相应区段的区段直径ds的1.5倍的间距处的表面中的显微硬度大最多250HV1。硬度的增加优选地小于180HV1。

[0156] 图29以立体图示出了带齿区段61。所述带齿区段61具有定位元件220，所述定位元件220设置成相对于齿部22的功能面、背部23的功能面、接合面28等的功能面在位置和尺寸方面是精确的。定位元件220可以在锻造带齿区段61时以简单的方式共同成形。此外，定位元件220可以通过适合的机加工方法比如磨削、刻蚀等构造为精确的参考面，并且定位元件220可以在形状和布置方面被优化为夹持装置——例如以形状配合的方式接合的夹持元件比如根据图26和图27的夹持元件701、702、703、711、712或713——中的用于夹持的夹持面。

[0157] 图30示出了构造的齿条20的实施方式，构造的齿条20具有带齿部分21和作为轴部分连接至所述带齿部分21的第二带齿部分213。带齿部分21和带齿部分213借助于摩擦焊接在接合部27处连接。带齿部分21以及带齿部分213两者都具有齿部，所述齿部通过机械加工、例如通过铣削被结合。同样可以设想并且可能的是，具有铣削的齿部的带齿部分借助于摩擦焊接连接至锻造的带齿部分。

[0158] 图36和图37示出了另一实施方式中的根据本发明制造的齿条。齿条2具有带齿部分21，带齿部分21在一个侧部上设置有沿纵向方向A延伸的齿部22。齿条2还具有轴部分24，轴部分24在图41中所示的示例中具有螺纹25，并且轴部分24也被称为带螺纹部分24。带齿部分21具有过渡区域210，过渡区域210在过渡区域210的自由端部处包括直径减小部分217。直径减小部分214的直径D5比过渡部分210的直径D2小。轴部分22具有过渡区域215，过渡区域215在过渡部分215的自由端部处包括直径减小部分216。直径减小部分216的直径D4比过渡部分216的直径D1小。带齿部分21和轴部分22在带齿部分21的直径减小部分217和轴部分22的直径减小部分216的在轴向方向上面向彼此的这些端部处借助于带齿部分21的接合面28和轴部分22的接合面28而通过摩擦接合在接合部27中连接至彼此。在焊接时，材料在接合部27处被以径向的方式挤出，所述材料形成具有包络圆直径D3的环绕焊珠271。焊珠
271的所述包络圆直径D3小于直径减小部分216的直径D1且小于直径减小部分214的直径D2。包络圆直径D3大于直径减小部分216的直径D4且大于直径减小部分的直径D5。由于包络圆直径D3小于直径D1、D2，因而不需要对焊珠217进行机械后处理，因为焊珠271以径向向外的方式突出得没有过渡部分210、215以径向向外的方式突出得远。

[0159] 在图38的详细视图中示出了与图41和42的齿条类似的齿条2的替代性实施方式。包络圆直径D3构造成大于直径减小部分217的直径D5和过渡部分210的直径D2。根据本发明的包络圆直径D3小于轴部分24的过渡区域215的直径D1。轴部分24的过渡区域215具有螺纹
25，在该实施方式中，螺纹25在轴部分24的整个长度上延伸。因此，过渡部分表示轴部分的与接合部27相邻的部分。由于焊珠271的包络圆直径D3小于过渡区域215的直径D1，因而可以实现的是，焊珠271不以径向向外进行干涉的方式突出并且不需要对焊珠2进行任何附加的减材机加工，因为根据本发明的焊珠271以径向向外的方式突出得没有过渡区域215以径向向外的方式突出得远。

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齿轮齿条和用于生产用于机动车辆的转向装置的齿轮齿条的方法

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