DE3004400C2 - Method of manufacturing a hinge pin - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Gelenkbolzens gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a method for producing a hinge pin according to the features of the preamble of claim 1.

Die Raumform der heute bei Scheibenwischeranlagen verwendeten Kugelgelenkbolzen ist im wesentlichen durch die folgenden Faktoren bestimmt. Der Durchmesser des kugelartigen Abschnittes wird unter Berücksichtigung der notwendigen Festigkeit möglichst klein gewählt, damit das mit diesem Gelenkbolzen zusammenwirkende Gestängeteil nicht unnötig breit ausgeführt werden muß. Auch der Durchmesser des sich an den kugelartigen Abschnitt anschließenden Befestigungszapfens wird unter Berücksichtigung der zu erwartenden Belastung möglichst gering gehalten. Auch die Länge des Zapfens soll möglichst klein sein, damit an der Gelenkverbindung keine unnötig hohen Kippmomente entstehen. Maßgebend für die Auslegung der Raumform eines solchen Kugelgelenkbolzens ist natürlich auch ein möglichst geringer Materialverbrauch. Da der Befestigungszapfen üblicherweise in dem Getriebegestängeteil vernietet wird, haben derartige Gelenkbolzen einen umlaufenden Auflageflansch, der einen bestimmten Durchmesser nicht unterschreiten darf. Der Durchmesser des Befestigungszapfens im Bereich zwischen dem Befestigungsflansch und dem kugelartigen Abschnitt soll andererseits nicht zu groß sein, damit die Schwenkbewegung des auf den Kugelbolzen aufgeknöpften Gestängeteils nicht unnötig eingeschränkt wird. Derartige Kugelgelenkbolzen haben deshalb eine Raumform etwa entsprechend der Ausführung nach dem deutschen Gebrauchsmuster 70 43 855 mit einem Einschnitt zwischen dem Flansch und dem kugelartigen Abschnitt.The three-dimensional shape of the ball joint bolts used today in windshield wiper systems is essentially determined by the following factors. The diameter of the spherical section is below Consideration of the necessary strength chosen to be as small as possible so that the one that interacts with this hinge pin Rod part does not have to be made unnecessarily wide. Also the diameter of the itself the spherical section adjoining fastening pin is taking into account the expected Load kept as low as possible. The length of the pin should also be as small as possible, so that on the articulated connection does not generate any unnecessarily high tilting moments. Relevant for the interpretation of the The three-dimensional shape of such a ball-and-socket joint bolt is, of course, also the lowest possible material consumption. There the fastening pin is usually riveted in the transmission linkage part, have such hinge pins a circumferential support flange, which must not be less than a certain diameter. Of the Diameter of the fastening pin in the area between the fastening flange and the spherical On the other hand, the section should not be too large so that the pivoting movement of the buttoned onto the ball pin Boom part is not unnecessarily restricted. Such ball joint pins therefore have a Spatial shape roughly corresponding to the execution according to the German utility model 70 43 855 with a Incision between the flange and the spherical section.

Derartige Kugeigelenkbolzen wurden bisher in aufwendiger Weise auf einem Mehrspindel-Drehautomaten gefertigt. Dieses Verfahren ist sehr zeitraubend und auch teuer, weil der Durchmesser des verwendeten Rohlings mindestens dem Durchmesser des kugelartigen Abschnittes entsprechen muß und daher verhältnismäßig viel Material verloren geht.Such ball pivot pins have been used in a complex manner on a multi-spindle automatic lathe manufactured. This procedure is very time consuming and also expensive because of the diameter of the used Blank must correspond at least to the diameter of the spherical section and therefore proportionate a lot of material is lost.

ίο Es ist auch bekannt, daß man Gelenkbolzen durch Pressen in einer Preßform herstellen kann. In der FR-PS 13 74 200 wird die Herstellung eines Gelenkbolzens mit einem Preßwerkzeug mit senkrecht durch den Mittelpunkt des kugelartigen Abschnitts laufender Trennebene beschrieben. Dabei handelt es sich aber nicht um einen Gelenkbolzen mit einem Einschnitt zwischen dem kugelartigen Abschnitt und einem Auflageflansch. Ein solcher Einschnitt könnte bei Verwendung einer solchen Preßform nur auf aufwendige Weise hergestellt werden. Außerdem würde der Herstellungsaufwand noch erhöht durch die erforderliche Beseitigung des zu erwartenden Grates in der Trennebene.ίο It is also known to have pivot pins through Can produce pressing in a mold. In FR-PS 13 74 200, the production of a hinge pin with a pressing tool with a parting plane running vertically through the center of the spherical section described. But this is not a hinge pin with an incision between the spherical section and a support flange. Such an incision could be made when using such a The mold can only be produced in a complex manner. In addition, the manufacturing costs further increased by the necessary elimination of the burr to be expected in the parting line.

Aus der DE-PS 9 08 213 ist bekannt, daß man einen Gelenkbolzen auch durch Pressen in einer längsgeteilten Preßform herstellen kann. Nachteilig ist dabei, daß der zu erwartende G^at eine Nachbearbeitung erforderlich macht, zumal zu berücksichtigen ist, daß dieser Grat in der Meridionalebene des kugelartigen Abschnitts auftritt, wo er noch störender wirkt als in der Äquatorebene.From DE-PS 9 08 213 it is known that a hinge pin can also be split longitudinally by pressing Can produce mold. The disadvantage here is that the G ^ at to be expected requires post-processing makes, especially since it has to be taken into account that this ridge is in the meridional plane of the spherical section occurs where it is even more disruptive than in the equatorial plane.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Gelenkbolzen der erwähnten, bestimmten Raumform unter Anwendung eines einfach ausführbaren Preßvorganges so herzustellen, daß keine eine Nachbearbeitung erforderliche Gratausbildung erfolgt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The present invention is therefore based on the object of providing a hinge pin of the specific type mentioned Three-dimensional shape using a simple pressing process to produce so that no one Post-processing required burr formation takes place. This object is achieved according to the invention with the characterizing Features of claim 1 solved.

Die Erfindung beruht dabei wesentlich auf dem Gedanken, daß auch bei einem Gelenkbogen der eingangs erwähnten Art mit einem Einschnitt zwischen dem Auflageflansch und dem kugelartigen Abschnitt eine einfache quergeteilte Preßform verwendet werden kainn, wenn zunächst eine Zwischenform ohne Flansch gepreßt wird und der Flansch danach durch einen an der Zwischenform vorgenommenen Stauchvorgang herausgebildet wird. Es wird also zunächst eine Zwischenform gepreßt, die bereits den kugelartigen Abschnitt und den Befestigungszapfen aufweist, wobei der Durchmessers dieses Befestigungszapfens größer ist als das Nennmaß.The invention is based essentially on the idea that even in the case of an articulated arch, the initially mentioned type with an incision between the support flange and the spherical section a simple one Cross-split mold can not be used if an intermediate mold is first pressed without a flange and the flange is then formed by an upsetting process carried out on the intermediate mold will. So it is first pressed an intermediate form that already has the spherical section and the Has fastening pin, the diameter of this fastening pin being greater than the nominal dimension.

so Anschließend wird der äußere Ringbereich des Zapfens von der Stirnseite her angestaucht und dadurch der A.uflageflansch aufgestellt.so The outer ring area of the pin is then upset from the front side and thus the support flange set up.

Der andere wesentliche Gedanke besteht darin, daß man eine Gratbildung im Bereich der Trennebene der Werkzeughälften dann vermeiden kann, wenn man das Volumen des Rohlings, aus dem der Gelenkbolzen gefertigt wird, geringfügig kleiner wählt als das Volumen der Preßform. In diesem Fall ist zwar der Durchmesser der Schnittfläche, die senkrecht zur Zapfenachse durch den Mittelpunkt des kugelartigen Abschnittes gelegt wird, geringfügig kleiner als das Nennmaß, doch hat die Praxis gezeigt, daß gleichwohl eine genügend spielfreie Auflage zwischen dem kugelartigen Abschnitt und der aufgeknöpften Kugelschale erreicht wird.The other essential idea is that you have a burr in the area of the parting plane Tool halves can then be avoided if the volume of the blank from which the hinge pin is made is selected slightly smaller than the volume of the mold. In this case it is the diameter the cut surface, which is placed perpendicular to the pin axis through the center of the spherical section is slightly smaller than the nominal size, but practice has shown that a sufficiently backlash-free Support between the spherical section and the unbuttoned spherical shell is achieved.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch einen Gelenkbolzen, inThe invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. It shows
F i g. 1 shows a section through a hinge pin, in

vergrößerter Darstellung,enlarged view,

Fig.2 einen Schnitt durch das Preßwerkzeug, mit eingelegtem Rohling,2 shows a section through the pressing tool, with the blank inserted,

F i g. 3 einen Schnitt durch die Zwischenform des Gelenkbolzens, undF i g. 3 shows a section through the intermediate shape of the hinge pin, and

Fig.4 einen Schnitt durch den Gelenkbolzen während des Anstauchens des Zapfens.4 shows a section through the hinge pin during the upsetting of the pin.

Der Gelenkbolzen nach F i g. 1 hat einen kugelartigen Abschnitt 10 und einen sich daran anschließenden Zapfen 11 zur Befestigung in der Bohrung eines Getriebegestängeteils sowie einen Anschlag 12 auf der gegenüberliegenden Seite, der in bekannter Weise zur Schwenkbegrenzung der auf den kugelartigen Abschnitt aufgeknöpften, in dir Zeichnung nicht näher dargesteiften Gelenkpfanne dientThe hinge pin according to FIG. 1 has a spherical section 10 and an adjoining pin 11 for fastening in the bore of a transmission linkage part and a stop 12 on the opposite Page, which in a known manner to limit the pivoting of the spherical section unbuttoned, not shown in detail in the drawing Joint socket is used

An den Befestigungszapfen 11 ist ein Aufiageflansch 13 angeformt, dessen untere Fläche eben ist Der Durchmesser des Befestigungszapfens im Bereich zwischen dem Aufiageflansch 13 und der freien Stirnseite ist auf den Durchmesser der Bohrung in dem Getriebegestängetei! abgestimmt. Dieser Durchmesser B ist kleiner als der Durchmesser des Befestigungszapfens iir- Bereich zwischen den Befestigungsflanschen 13 und dem kugelartigen Abschnitt 10, der mit A bezeichnet ist Aus F i g. 1 geht deutlich hervor, daß der Durchmesser des Befestigungsflansches 13 größer ist als der Durchmesser A des Befestigungszapfens. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß zwischen dem Befestigungsflansch und dem kugelartigen Abschnitt 10 eine halsartige Verengung vorgesehen ist, so daß die Schwenkbewegung der Kugelpfanne nicht wesentlich eingeschränkt ist Es ist klar, daß ein solcher Gelenkbolzen in einem einfachen Werkzeug ohne Seitenschieber nicht hergestellt werden kann, wenn man die Trennebene der Werkzeughälften quer zur Achsrichtung des Zapfens vorsieht.A support flange 13 is integrally formed on the fastening pin 11, the lower surface of which is flat. Voted. This diameter B is smaller than the diameter of the fastening pin iir area between the fastening flanges 13 and the spherical section 10, which is denoted by A from FIG. 1 clearly shows that the diameter of the fastening flange 13 is larger than the diameter A of the fastening pin. In other words, this means that a neck-like constriction is provided between the fastening flange and the ball-like section 10, so that the pivoting movement of the ball socket is not significantly restricted the parting plane of the tool halves is provided transversely to the axial direction of the pin.

Dennoch ist gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen solchen Gelenkbolzen durch ein Fließ-Preß-Verfahren herzustellen. Dieses Verfahren wird anhand der F i g. 2 bis 4 näher erläutertNevertheless, according to the present invention, it is possible to produce such a hinge pin by an extrusion process to manufacture. This method is illustrated in FIG. 2 to 4 explained in more detail

Ausgangsn;aterial ist ein Rohling 20, der von einem Draht abgeschert wird. Das Volumen dieses Rohlings 20 wird so gewählt, daß es geringfügig kleiner ist als dasjenige der Preßform. Ein solcher zylindrischer Rohling wird zwischen die Matrize 21 und die Patrize 22 einer in Pfeilrichtung P, also in Längsrichtung des Zapfens 11 arbeitenden Presse eingelegt. Die Preßform der Matrize 21 entspricht dabei der einen Hälfte des kugelartigen Abschnittes und dem Anschlagbund 12. Die Preßform der Patrize 22 entspricht der anderen Hälfte des kugelartigen Abschnittes sowie dem Befestigungszapfen 11 in einer Zwischenform. Beim Schließen der Preßform wird der Rohling abfallos so verrormt, daß er schließlich die Raumform nach F i g. 3 einnimmt. Bei dieser Gelegenheit wird darauf hingewiesen, daß die Preßform im Endstadium geschlossen ist, daß aber zwei Auswerfstempel 23 vorgesehen sind, die gegebenenfalls federnd abgestützt sein können, damit bei Verwendung eines Rohlings mit zu großem Volumen der Befestigungszapfen bzw. der Anschlagbund geringfügig größer ist als das Nennmaß, aber kein Material im Bereich der Trennebene zwischen Matrize und Patrize gedrückt wird, was zu einer Gratbildung führen würde.The starting material is a blank 20 which is sheared off from a wire. The volume of this blank 20 is chosen so that it is slightly smaller than that of the mold. Such a cylindrical blank is inserted between the die 21 and the male die 22 of a press operating in the direction of the arrow P, that is to say in the longitudinal direction of the pin 11. The mold of the die 21 corresponds to one half of the spherical section and the stop collar 12. The mold of the male mold 22 corresponds to the other half of the spherical section and the fastening pin 11 in an intermediate form. When the mold is closed, the blank is deformed without waste so that it finally has the three-dimensional shape according to FIG. 3 occupies. On this occasion it is pointed out that the die is closed in the final stage, but that two ejector punches 23 are provided, which can optionally be resiliently supported so that when using a blank with too large a volume, the fastening pin or the stop collar is slightly larger than that Nominal size, but no material is pressed in the area of the parting line between the die and the patrix, which would lead to the formation of burrs.

Die Zwischenform nach F i g. 3 hat folgende wesentliche Merkmale:The intermediate form according to FIG. 3 has the following essential characteristics:

- Der Durchmesser A des Befestigungszapfens 11 ist größer als der Nenndurchmesser des Befestigungszapfens in dem Abschnitt, cu· später in die Bohrung der Gelenkstange eintaucht. Außerdem ist in Fig.3 dargestellt, daß der Durchmesser D₁ einer Schnittfläche S, die senkrecht zur Zapfenachse durch den kugelartigen Abschnitt in einem geringen Bereich beidseitig des Mittelpunktes M gelegt ist, geringfügig kleiner ist als der vorgeschriebene Durchmesser D des kugelartigen Abschnittes. Auf diese Weise wird mit großer Sicherheit ein schädlicher Grat in dieser Schnittebene S, die auch als Äquatorebene bezeichnet werden kann, vermieden.The diameter A of the fastening pin 11 is greater than the nominal diameter of the fastening pin in the section which later dips into the bore of the joint rod. In addition, it is shown in Figure 3 that the diameter D _{1 of} a cut surface S, which is perpendicular to the pin axis through the spherical section in a small area on both sides of the center M , is slightly smaller than the prescribed diameter D of the spherical section. In this way, a damaging ridge in this cutting plane S, which can also be referred to as the equatorial plane, is avoided with great certainty.

In einem weiteren Verformungsvorgang wird nun aus der Zwischenform nach F i g. 3 die endgültige Form des Gelenkbolzens nach F i g. 1 hergestellt. Dazu ist ein Werkzeug 30 vorgesehen, das eine Bohrung 31 aufweist, deren Durchmesser B dem Durchmesser des Endabschnitts des Zapfens entspricht Dieses Werkzeug 30 wird zentrisch auf die Stirnseite des Zapfens 11 aufgesetzt, der einen geringfügig größeren Durchmesser hat als die Bohrung 31. Durch Druck in Pfeilrichtung P in F i g. 4 wird der äußere Ringbereich des Zapfens 11 von der Stirnseite her angestaucht und dadurch der Auflageflansch 13 aufgestellt. Auf diese We^e wird also ein genügend breiter Auflageflansch 13 fiwgestellt, der aus der Mantelfläche des Zapfens 11 hervorsteht Zugleich wird bei diesem Stauchvorgang der Durchmesser des Endstückes des Zapfens 11 auf Nennmaß gebrachtIn a further deformation process, the intermediate shape according to FIG. 3 the final shape of the hinge pin according to FIG. 1 manufactured. For this purpose a tool 30 is provided which has a bore 31, the diameter B of which corresponds to the diameter of the end section of the pin Arrow direction P in F i g. 4, the outer ring area of the pin 11 is upset from the front side and the support flange 13 is thereby set up. In this way, a sufficiently wide support flange 13 is provided, which protrudes from the outer surface of the pin 11. At the same time, the diameter of the end piece of the pin 11 is brought to the nominal size during this upsetting process

Das beschriebene Herstellungsverfahren bietet alle von der Kaltformtechnik her bekannten Vorteile. Es handelt sich um ein abfalloses Herstellungsverfahren, d. h. das Volumen des Rohlings entspricht dem Volumen des Gelenkbolzens. Dadurch wird eine beachtliche Ersparnis von Werkstoff gegenüber den bisher bekannten Verfahren erreicht. Die absolut exakte Formtreue des Gelenkbolzens macht ein Nacharbeiten überflüssig. Die Herstellungszeit ist wesentlich kürzer als beim spanabhebenden Herstellungsverfahren. Es ist damit ein Gelenkbolzen geschaffen, der sich kostengünstig und einfach herstellen läßt, aber dennoch allen Anforderungen voll gerecht wird.The manufacturing process described offers all of the advantages known from cold forming technology. It is a waste-free manufacturing process, d. H. the volume of the blank corresponds to the volume of the hinge pin. This results in a considerable saving of material compared to the previously known Procedure achieved. The absolutely exact dimensional accuracy of the hinge pin makes reworking superfluous. the Manufacturing time is significantly shorter than with the machining manufacturing process. It is thus a hinge pin created that can be inexpensive and easy to manufacture, but still meet all requirements is fully fair.

Abschließend wird noch darauf hingewiesen, daß man natürlich — insbesondere bei größeren Gelenkbolzen — eine Mehrstufenpresse verwenden wird, die zugleich auch so ausgestattet ist, daß der Rohling 20 von einem einfachen Runddraht abgeschert wird.Finally, it should be pointed out that you can of course - especially with larger hinge pins - Will use a multi-stage press, which is also equipped so that the blank 20 of a simple round wire is sheared off.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung eines Gelenkbolzens, insbesondere für ein Getriebe einer Scheibenwischanlage an Kraftfahrzeugen, wobei der Gelenkbolzen einen kugelartigen Abschnitt einen sich daran an einer Seite anschließenden Zapfen mit einem aus dessen Mantelfläche vorstehenden Auflageflansch sowie wahlweise einen dem Zapfen auf der anderen Seite des kugelartigen Abschnitts axial gegenüberliegenden zapfenförmigen Anschlag zur Schwenkbegrenzung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst von einem Draht ein Rohling abgetrennt wird, dann dieser Rohling in wenigstens einem Preßwerkzeug mit einer senkrecht zur Zapfenachse durch den Mittelpunkt des kugelartigen Abschnittes laufenden Trennebene zwischen Matrize und Patrize in einer oder in mehreren Stufen in eine Z^iischenform fließgepreßt wird, wobei bei dieser Zwischenform der Zapfendurchmesser größer ist als das Nennmaß, daß anschließend der äußere Ringbereich des Zapfens von der Stirnseite her angestaucht und dadurch der Auflageflansch aufgestellt wird, und daß das Volumen des verwendeten Rohlings geringfügig kleiner ist als das Volumen der im Endstadium geschlossenen Preßform, so daß bei der fließgepreßten Zwischenform der kugelartige Abschnitt in einem geringen Bereich beidseitig der senkrecht zur Zapfenachse gelegten Äquatorebene einen etwas kleineren Durchmesser als den für den kugelartigen Abschnitt ijnst vorgeschriebene Durchmesser aufweist.Method for producing a hinge pin, in particular for a transmission of a windshield wiper system on motor vehicles, the hinge pin a spherical section a pin adjoining it on one side with a its outer surface protruding support flange and optionally one of the pin on the other Side of the spherical section axially opposite peg-shaped stop for pivoting limitation has, characterized in, that first a blank is cut off from a wire, then this blank in at least a pressing tool with a perpendicular to the pin axis through the center of the spherical Section running dividing line between die and patrix in one or more stages is extruded into a Z ^ iischenform, wherein In this intermediate form, the pin diameter is larger than the nominal dimension that then the outer ring area of the pin upset from the front side and thereby the support flange is set up, and that the volume of the blank used is slightly smaller than the volume the die closed in the final stage, so that in the extruded intermediate form the spherical Section in a small area on both sides of the equatorial plane perpendicular to the pin axis a slightly smaller diameter than that prescribed for the spherical section Has diameter.