DE3312617A1 - Verfahren zum herstellen von achs- oder wellenzapfen - Google Patents

Description

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Verfahren zum Herstellen von Achs- oder Wellenzapfen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Achsoder Wellenzapfen, welche im wesentlichen einen elliptischen bzw. balligen Querschnitt aufweisen und mit ihrer kleineren Achse des Ellipsen-Querschnitts jeweils parallel zu einer in im wesentlichen konstanter Richtung auf den Zapfen einwirkenden Radialkraft angeordnet sind, insbesondere von Zapfen spanlos vorgeformter Zapfenkreuzkörper, welche dem Übertragen von Drehmomenten in Gelenkwellen oder dergleichen dienen.

Der DE-PS 12 51 595 läßt sich die Lehre entnehmen, bei Gleichlauf-Verschiebegelenken, insbesondere für Gelenkwellen mit schwimmender Verbindung, die Längsrillen zum Zwecke der Vermeidung von Zwängungen der Kugeln außer durch Anwendung der üblichen mechanischen Herstellungsverfahren, wie etwa Räumen, Bohren, Fräsen oder Schleifen, auch unter Ausnutzung oder auch

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alleiniger Anwendung des beim Härten der Längsrillen auftretenden Verzuges herzustellen, um auf diese Weise die Vorspannung der Laufkugeln längs der Verschiebestrecke in gewünschter Weise variieren zu können.

Bekannt (DE-PS IU 25 952) sind ferner Achs- oder Wellenzapfen für eine entlang einem Rollweg bewegbare Vorrichtung zum Tragen einer gegenüber dem Zapfen im wesentlichen nicht umlaufenden, aus einer oder mehreren im wesentlichen konstanten Richtungen wirkenden Last, insbesondere für Nockenablaufrollen. Der Zapfen oder ein auf diesem sitzender Lagerinnenring bildet dabei die innere Abwälzbahn für die Wälzkörper, welche einen äußeren, auf dem Rollweg abrollenden Laufring unmittelbar abstützen. Die Angriffszone für die bei der Lastabstützung auftretenden Drücke oder Kräfte am Zapfen weist dem Lösungsvorschlag zufolge einen gegenüber den von ihr außerhalb liegenden Zonen in kontinuierlichem Übergang örtlich vergrößerten Krümmungsradius auf.

Bei diesem Vorschlag wird zum Zwecke örtlicher Vergrößerung des Krümmungsradius' fertigungsmäßig u.a. vorgeschlagen, während der Bearbeitung in die Bohrung des Zapfens ein Hilfsstück einzusetzen, welches eine elastische Dehnung in Richtung eines Durchmessers des Ringes verursacht und welches nach erfolgter Bearbeitung wieder entfernt wird. Es liegt auf der Hand, daß ein derartiges Herstellungsverfahren aufwendig und hinsichtlich des angestrebten Erfolges mit Unwägbarkeiten behaftet ist. Es ist für eine industrielle Mengenfertigung mithin ungeeignet.

Die DE-PS 12 51 595 erwähnt außer konventionellen mechanischen Herstellungsverfahren, wie etwa Räumen, Bohren, Fräsen oder Schleifen, auch die Ausnutzung des beim Härten der Längsrillen

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auftretenden Verzuges, ohne hierfür indes praktikable Regeln anzugeben, so daß dieses Herstellungsverfahren nicht ohne tiefere Durchdringung sowohl in theoretischer als auch in praktischer Hinsicht Anwendung finden kann.

Angesichts dieser den insoweit bekannten Herstellungsverfahren anhaftenden Mängeln und Nachteilen hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, ein einfaches, unaufwendiges und in der industriellen Mengenfertigung jederzeit mit demselben Ergebnis reproduzierbares Herstellungsverfahren unter Anwendung des Gedankens zu schaffen, den beim Härten auftretenden Verzug zum Zwecke der Erzielung notwendiger Elliptizität bzw. Balligkeit von Zapfen oder dgl. auszunutzen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte:

(a) jeder Zapfen eines Zapfenkreuzkörpers wird einer hinreichenden, dem Anwendungszweck genügenden mechanischen Bearbeitung unterworfen,

(b) jeder mechanisch bearbeitete Zapfen wird einer Oberflächenhärtung definierter Tiefe und Härte unterworfen, derart, daß sich nach dem Härten an vorbestimmter Stelle des Zapfens eine Elliptizität bzw. Balligkeit ergibt, und

(c) jeder mechanisch bearbeitete und einer Oberflächenhärtung ausgesetzte elliptische bzw. ballige Zapfen wird entzundert und/oder entgratet.

In sinnvoller Ausgestaltung dieses die vorgeschlagene Erfindung tragenden Gedankens erfolgt nach einem wesentlichen Erfindungs-

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merkmal die mechanische Bearbeitung jedes Zapfens in an sich bekannter Weise spanend, etwa durch Runddrehen auf einer Drehmaschine oder dergleichen.

Ein weiteres wesentliches Erfindungsmerkmal besteht darin, daß die Härte der Zapfenoberfläche etwa 60...65 HRc (= 710...810 HV 30) beträgt. Abgerundet und vervollkommnet wird die vorgeschlagene Erfindung schließlich noch durch das für die Anwendung des Herstellungsverfahrens wesentliche Merkmal, daß das Entzundern mittels eines an sich bekannten Waschprozesses erfolgt.

Anstelle der Anwendung eines solchen Waschprozesses oder auch zusätzlich zu diesem läßt sich das Zapfenkreuz in an sich bekannter Weise auch entgraten.

Mit der vorgeschlagenen Erfindung geht eine Reihe von Vorteilen einher:

Durch geschickte Anwendung einzelner, an sich bekannter Herstellungsschritte und deren sinnvoller gegenseitiger Ablauf-Zuordnung ergibt sich ein einfaches, indes aber recht effektvolles Verfahren zum Herstellen von Achs- oder Wellenzapfen.

Von besonderem Vorteil zeigt sich hierbei u.a. daß die nach der Drehbearbeitung bisher zwingend erforderliche und auch entsprechend kostenaufwendige Schleifoperation entbehrlich ist. Unter bewußter Inkaufnahme der bei der Drehbearbeitung entstehenden Riefen auf der Oberfläche der Zapfen erweisen sich diese Riefen insofern als vorteilhaft, als sie eine Schrägstellung der Wälzkörper, beispielsweise Nadeln oder dgl., verhindern. Die Wälzkörper werden stets auf der Zapfenlaufbahn gehalten, ohne daß sie in Axialrichtung Bewegungen auszuführen vermögen. Hierdurch ist auch eine Beschädigung des Laufbuchsen-Bodens oder

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des Anschlages in Richtung der Zapfenkreuzmitte praktisch ausgeschlossen. Die von der Drehbearbeitung herrührenden Querriefen bewirken zudem eine bessere Schmierung der Zapfenoberfläche und auch eine bessere Lastverteilung entlang der Nadeln, wobei durch mikroskopische, plastische Verformung der Riefen der Zapfen unter Drehmoment eine ideale Form erhält und die Nadeln werden durch die Riefen in axialer Richtung besser geführt.

Vorteilhaft ist bei der insoweit vorgeschlagenen Erfindung auch, daß die Tiefe der Oberflächenhärtung verringert werden kann, weil das bisher erforderliche nachfolgende Fein- bzw. Fertigschleifen der Zapfen keinen weiteren Werkstoffabtrag erfordert. Die Zapfen-Oberfläche behält damit auch die erforderliche Härte, weil der vielfach eine schleifbedingte Härteminderung hervorrufende sog. "Blauschliff" nicht mehr aufzutreten vermag. Darüber hinaus bleiben auch die Oberflächenspann-ungen erhalten, wodurch letztlich die Lebensdauer erhöht wird.

In der Zeichnung ist die Erfindung und der dieser zugrundeliegende Verfahrensablauf schematisch anhand eines Block-Diagrammes dargestellt:

In Station 1, etwa eine Drehmaschine, werden die bereits spanlos vorgeformten Zapfen eines Zapfenkreuzkörpers mechanisch bearbeitet. Diese Bearbeitung besteht im wesentlichen in einer relativ groben Drehbearbeitung der einzelnen Zapfen. Hierbei entstehende Drehriefen können ohne weiteres inkauf genommen werden.

Nach erfolgter Drehoperation gelangen die Zapfenkreuzkörper zu einer Station 2, etwa eine Härtevorrichtung. In dieser werden die Oberflächen der drehbearbeitenden Zapfen einsatzgehärtet. Als zweckmäßig erweist sich hierbei eine Härtetiefe von etwa 0,4...0,6 mm bei einer Härte von etwa 60...65 HRc (=710...810 HV 30).

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In einer nachfolgenden Station 3, etwa ein chemisches Bad, wird der durch die Härteoperation entstandene Zunder beseitigt, so daß die Zapfenkreuze samt ihren in vorstehend beschriebener Weise bearbeiteten Zapfen nach Verlassen des Bades praktisch einbaufertig sind. Anstelle der Zunderbeseitigung oder zusätzlich lassen sich die Zapfenkreuze auch durchaus mechanisch entgraten.

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Leerseite -

Claims (1)

1. Uni-Cardan Aktiengesellschaft 01. Januar 1983

   Alte Lohmarer Str. 59 U0090.000

   Siegburg Hn/Nb

   P atentansprüche

   Verfahren zum Herstellen von Achs- oder Wellenzapfen,
   welche im wesentlichen einen elliptischen bzw. balligen Querschnitt aufweisen und mit ihrer kleineren Achse des Ellipsen-Querschnitts jeweils parallel zu einer in im
   wesentlichen konstanter Richtung auf den Zapfen einwirkenden Radialkraft angeordnet sind, insbesondere von
   Zapfen spanlos vorgeformter Zapfenkreuzkörper, welche
   dem Übertragen von Drehmomenten in Gelenkwellen oder
   dgl. dienen,

   gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

   a) jeder Zapfen eines Zapfenkreuzkörpers wird einer hinreichenden, dem Anwendungszweck genügenden mechanischen Bearbeitung unterworfen,

   b) jeder mechanisch bearbeitete Zapfen wird einer Oberflächenhärtung definierter Tiefe und Härte unterworfen, derart, daß sich nach dem Härten an vorbestimmter Stelle des Zapfens eine Elliptizität bzw.
   Balligkeit ergibt, und

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   c) jeder mechanisch bearbeitete und einer Oberflächenhärtung ausgesetzte elliptische bzw. ballige Zapfen wird entzundert und/oder entgratet.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß die mechanische Bearbeitung jedes Zapfens in an sich bekannter Weise spanend, etwa durch Runddrehen auf einer Drehmaschine oder dgl. erfolgt.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Härte der Zapfenoberfläche etwa 60...65 HRc (= 710...810 HV 30) beträgt.

   H. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Entzundern mittels eines an sich bekannten Waschprozesses oder dgl. erfolgt.

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   5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Entgraten in an sich bekannter Weise mittels eines Drehstahles erfolgt.