DE4214444B4

DE4214444B4 - Verfahren zur Herstellung von Kugelschalen für Gleichlaufgelenke sowie Profildorn zur Verwendung in dem Verfahren

Info

Publication number: DE4214444B4
Application number: DE4214444A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr.-Ing. Müller
Original assignee: HMP ENGINEERING GmbH
Current assignee: HMP ENGINEERING GMBH, 75179 PFORZHEIM, DE
Priority date: 1992-05-06
Filing date: 1992-05-06
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: DE4214444A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Kugelschalen für Gleichlaufgelenke mit abwechselnd nach unterschiedlichen Seiten offenen Kugellaufbahnen, insbesondere für Gleichlauf-Festgelenke, bei welchem ein rohrförmiger Rohling (32) unter spanloser Querschnittsreduzierung und Ausformung seiner Innenform gegen einen in Umfangsrichtung wellenförmig ausgebildeten und in axialer Richtung über den Umfang segmentweise unterschiedlich konvex gekrümmten Profildorn (18), dessen axiale konvexe Krümmung an entgegengesetzten Enden achsparallel ausläuft, im Zeitverlauf örtlich fortschreitend durch Rundkneten mit oszillierenden und radial verstellbaren Werkzeugen (10) radial umgeformt wird, wobei der Werkstückrohling (32) zumindest so lange zwischen Federn (12) axial eingespannt wird, bis sich seine Innenfläche im Zuge des Umformens mit dem Profildorn verhakt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kugelschalen für Gleichlaufgelenke, insbesondere für Gleichlauf-Festgelenke, sowie einen Profildorn zur Verwendung in dem Verfahren.
Gleichlauf-Festgelenke sind Gelenke, die in Kraftfahrzeugen bei Vorderradantrieb eingesetzt werden. Diese Gelenke müssen sowohl das Ein- und Ausfedern der Räder als auch deren Lenkeinschlag zulassen. Dabei sollen die Räder möglichst gleichförmig angetrieben werden. Bei den als Gleichlauf-Festgelenken ausgebildeten Kugelgelenken sitzt auf der Radantriebswelle die Kugelschale, während auf dem radseitigen Achswellenende ein Kugelstern mit Kugelkäfig und Kugeln angeordnet ist. Die Kugelschale hat ebenso wie der Kugelstern gekrümmte Kugellaufbahnen, auf denen sich die Kugeln bewegen können. Zwischen den Kugellaufbahnen befinden sich außerdem gekrümmte Führungsabschnitte für den Kugelkäfig.

Bei der Herstellung von Kugelschalen für Gleichlauf-Festgelenke ist es bekannt, einen Vorformling im Gesenk zu schmieden und anschließend die Kugellaufbahnen und die Käfigführungen spanabhebend durch Fräsen und Schleifen einzubringen. Nach einer Wärmebehandlung sind weitere spanabhebende Arbeitsgänge erforderlich. Dieses Herstellungsverfahren ist recht arbeits- und zeitaufwendig. Weiter wird der große Anfall an Spänen als nachteilig empfunden. Schließlich werden die Materialeigenschaften durch die spanabhebende Bearbeitung vor allem im Bereich der Kugellaufbahnen nachteilig beeinflusst. Hinzu kommt, daß für die neuerdings bekannt gewordenen Bauformen von Gleichlaufgelenken, deren Kugelschalen abwechselnd nach entgegengesetzten Seiten offene Kugellaufbahnen aufweisen, wegen der dort vorhandenen geometrischen Komplikationen die Fertigung mit zusätzlichen Schwierigkeiten verbunden ist.

Weiter ist es bei einem Verfahren zur Herstellung von Kugelschalen für Gleichlaufgelenke an sich bekannt ( US-4601191 und US-4610155 ), einen napfförmigen Rohling unter spanloser Querschnittsreduzierung und Ausformung seiner Innenform gegen einen in Umfangsrichtung wellenförmig ausgebildeten und in axialer Richtung über den Umfang segmentweise unterschiedlich ausgebildeten Profildorn spanlos umzuformen.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Profildorn zu entwickeln, womit die Herstellung von Kugelschalen für Gleichlaufgelenke auch mit kompliziert gestalteten Kugellaufbahnen vereinfacht und verbessert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Ansprüchen 1 und 3 angegebenen Merkmalskombinationen vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Lösung geht von dem Gedanken aus, daß die zu erzeugende Innenform der Kugelschale aus einem rohrförmigen Rohling spanlos geformt wird. Um dies zu ermöglichen wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der Rohling unter spanloser Querschnittsreduzierung und Ausformung seiner Innenform gegen einen in Umfangsrichtung wellenförmig ausgebildeten und in axialer Richtung über den Umfang segmentweise unterschiedlich konvex gekrümmten Profildorn, dessen axiale konvexe Krümmung an entgegengesetzten Enden achsparallel ausläuft, im Zeitverlauf örtlich fortschreitend durch Rundkneten mit oszillierenden und radial verstellbaren Werkzeugen radial umgeformt wird, wobei der Werkstückrohling zumindest so lange zwischen Federn axial eingespannt wird, bis sich seine Innenfläche im Zuge des Umformens mit dem Profildorn verhakt. Das Umformen kann mit vollumschließenden oder mit teilweise an kleinen Abschnitten um schließenden drehenden Werkzeugen erfolgen, vorzugsweise durch Einstich- oder Vorschubrundkneten. Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß der aus mindestens zwei axial voneinander getrennten Abschnitten zusammengesetzte oder in achsparallelen Radialebenen segmentweise unterteilte Profildorn zum Werkstückwechsel zwischen den Umformvorgängen axial getrennt wird.

Der für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehene Profildorn ist zweckmäßig in Umfangsrichtung wellenförmig ausgebildet und in axialer Richtung segmentweise unterschiedlich konvex gekrümmt. Er ist aus abwechselnd unterschiedlichen Segmenten zusammengesetzt, deren axiale konvexe Krümmung an entgegengesetzten Enden achsparallel ausläuft.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Profildorn aus in axialer Richtung teilbaren Segmenten zusammengesetzt ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Profildorn entlang der Umfangswellentäler unter Bildung von axial ausgerichteten Trennfugen segmentweise unterteilt ist. Der Profildorn kann dabei aus jeweils gleich ausgebildeten Segmenten zusammengesetzt sein.

Um den mehrteiligen Profildorn in einer Umformmaschine passungsgenau einspannen zu können, ist es zweckmäßig, die Dornsegmente mit endseitig überstehenden, sich zu einem geschlossenen, bezüglich der Dornachse rotationssymmetrischen, in einem Segmenthalter einspannbaren Haltezapfen ergänzenden Zapfenteilen zu versehen. Vorteilhafterweise weisen die aus den Zapfenteilen zusammengesetzten Haltezapfen in ihrer Gesamtheit eine konische Mantelfläche und die Segmenthalter eine entsprechen konische Aufnahme für die Haltezapfen auf.

Grundsätzlich ist es auch möglich, den Profildorn aus mindestens zwei in axial voneinander getrennten Abschnitten zusammenzusetzen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
1 einen Ausschnitt aus einer Umformeinrichtung mit Profildorn in längsgeschnittener Darstellung;
2 einen Schnitt durch den Profildorn entlang der Schnittlinie II-II der 1.
Die in der Zeichnung dargestellte Umformeinrichtung weist mehrere, vorzugsweise vier, in einem nicht dargestellten Maschinengehäuse radial oszillierend gelager te, über den Umfang verteilt angeordnete Formwerkzeuge 10, eine aus zwei axial durch Federn 12 unterstützten glockenförmigen Haltern 14 bestehende Werkstückhalterung sowie einen in einer Dornaufnahme 16 angeordneten Profildorn 18 auf. Der Profildorn 18 ist auf einer zentralen, beim Umformvorgang vorzugsweise um ihre Achse drehbaren Welle 20 angeordnet und zwischen den stirnseitigen Halteorganen 22 eingespannt.
Der Dorn weist an seiner Oberfläche ein in Umfangsrichtung wellenförmiges und in axialer Richtung segmentweise unterschiedlich konvex gekrümmtes Profil auf. Wie aus 2 zu ersehen ist, ist er an achsparallel ausgerichteten radialen Trennflächen 24 im Bereich der Wellentäler in Umfangsrichtung in sechs voneiander getrennte Segmente 18', 18'' unterteilt, die sich an ihren endseitigen Zapfenteilen 26' zu einem rotationssymmetrischen Haltezapfen 26 ergänzen. Die Haltezapfen 26 weisen eine insgesamt konische Mantelfläche auf und greifen in die entsprechend konisch ausgebildete Aufnahme 28 je eines auf der Welle 20 angeordneten Segmenthalters 30 ein.
Der anfänglich eine rohrförmige Gestalt aufweisende Werkstück-Rohling 32 wird durch die oszillierenden Formwerkzeuge 10 unter Relativdrehung um die Werkstückachse radial von außen her gegen den Profildorn 18 gedrückt und dabei unter Querschnittsreduzierung radial umgeformt. Die Formwerkzeuge 10 sind zweckmäßig radial verstellbar, so daß eine exakte Ausformung der Werkstückinnenfläche am Profildorn 18 gewährleistet ist. Wie insbesondere aus 1 zu ersehen ist, ist der Profildorn 18 an unterschiedlichen Segmenten 18', 18'' abwechselnd zum einen und zum anderen Ende hin konvex gekrümmt und läuft zum anderen Ende hin achsparallel aus.
Zum Entformen des fertiggestellten Werkstücks ist zunächst der in 1 links gezeigte Dornhalter 22 zusammen mit dem linken Segmenthalter 30 abzunehmen. Weiter sind die in 1 nach rechts gekrümmten Dornsegmente 18'' zu entfernen, bevor das Werkstück nach links von den übrigen Dornsegmenten 18' abgezogen werden kann. Durch eine geeignete Gestaltung der Dornaufnahme 16 ist es möglich, die Werkstückentformung vollautomatisch durchzuführen.
Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kugelschalen für Gleichlauf-Festgelenke, wie sie bei Kraftfahrzeugen mit Vorderradantrieb zum Einsatz kommen. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, daß ein rohr- oder napfförmiger Rohling unter spanloser Querschnittsreduzierung eines rohrförmigen Teils und Ausformung seiner Innenform gegen einen in Umfangsrichtung wellenförmig ausgebildeten und in axialer Richtung über den Umfang variabel, vorzugsweise segmentweise unterschiedlich konvex gekrümmten Profildorn radial umgeformt wird.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Kugelschalen für Gleichlaufgelenke mit abwechselnd nach unterschiedlichen Seiten offenen Kugellaufbahnen, insbesondere für Gleichlauf-Festgelenke, bei welchem ein rohrförmiger Rohling (32) unter spanloser Querschnittsreduzierung und Ausformung seiner Innenform gegen einen in Umfangsrichtung wellenförmig ausgebildeten und in axialer Richtung über den Umfang segmentweise unterschiedlich konvex gekrümmten Profildorn (18), dessen axiale konvexe Krümmung an entgegengesetzten Enden achsparallel ausläuft, im Zeitverlauf örtlich fortschreitend durch Rundkneten mit oszillierenden und radial verstellbaren Werkzeugen (10) radial umgeformt wird, wobei der Werkstückrohling (32) zumindest so lange zwischen Federn (12) axial eingespannt wird, bis sich seine Innenfläche im Zuge des Umformens mit dem Profildorn verhakt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus mindestens zwei axial voneinander getrennten Abschnitten zusammengesetzte oder in achsparallelen Radialebenen segmentweise unterteilte Profildorn (18) zum Werkstückwechsel zwischen den Umformvorgängen axial getrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Umformen durch Einstich- oder Vorschubrundkneten durchgeführt wird.
Profildorn zur Verwendung in dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er in Umfangsrichtung wellenförmig ausgebildet und in axialer Richtung über den Umfang segmentweise unterschiedlich konvex gekrümmt ist und daß er aus abwechselnd unterschiedlichen Segmenten (18', 18'') zusammengesetzt ist, deren axiale konvexe Krümmung an entgegengesetzten Enden achsparallel ausläuft.
Profildorn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er aus in längs verlaufenden Radialebenen teilbaren Segmenten (18', 18'') zusammengesetzt ist.
Profildorn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er längs der Umfangswellentäler unter Bildung von in axial ausgebildeten Radialebenen verlaufenden Trennflächen (24) segmentweise unterteilt ist.
Profildorn nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente endseitig überstehende, sich zu einem geschlossenen, bezüglich der Dornachse rotationssymmetrischen, in einem Segmenthalter (30) einspannbaren Haltezapfen (26) ergänzende Zapfenteile (26') aufweisen.
Profildorn nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die sich zu dem Haltezapfen (26) ergänzenden Zapfenteile (26') in ihrer Gesamtheit eine konische Mantelfläche und die Segmenthalter (30) eine entsprechend konische Aufnahme für die Haltezapfen (26) aufweisen.
Profildorn nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er aus mindestens zwei axial voneinander getrennten Abschnitten zusammengesetzt ist.