DE4214444B4 - Process for the production of spherical shells for constant velocity joints and profile mandrel for use in the process - Google Patents

Process for the production of spherical shells for constant velocity joints and profile mandrel for use in the process Download PDF

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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.Process for the production of spherical shells for constant velocity joints with ball raceways alternately open on different sides, in particular for constant velocity fixed joints, in which a tubular blank (32) with non-cutting cross-section reduction and shaping of its inner shape against a wave-shaped in the circumferential direction and segment-wise in the axial direction over the circumference profile mandrel (18) with different convex curvatures, the axial convex curvature of which ends axially parallel at opposite ends, is gradually and radially reshaped locally over time by circular kneading with oscillating and radially adjustable tools (10), the workpiece blank (32) between springs (12 ) is clamped axially until its inner surface hooks with the profile mandrel in the course of forming.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kugelschalen für Gleichlaufgelenke, insbesondere für Gleichlauf-Festgelenke, sowie einen Profildorn zur Verwendung in dem Verfahren.The invention relates to a method for the production of spherical shells for constant velocity joints, in particular for constant velocity joints, and a profile mandrel for use in the process.

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.Constant velocity joints are joints, which are used in motor vehicles with front-wheel drive. This Joints need Allow the wheels to deflect and rebound as well as their steering angle. The wheels should preferably uniform are driven. In the case of ball joints designed as constant velocity joints the ball cup sits on the wheel drive shaft while on a spherical star with ball cage and Balls is arranged. The spherical shell has just like the spherical star curved Ball tracks on which the balls can move. Between The ball raceways also have curved guide sections for the ball cage.

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.In the manufacture of spherical shells for constant velocity fixed joints it is known to forge a preform and then die Ball tracks and the cage guides cutting by milling and introduce loops. After heat treatment there are more machining operations required. This manufacturing process is quite labor and time-consuming. Next the big bout of chips as felt disadvantageous. Finally the material properties through the machining especially adversely affected in the area of ball races. In addition, for the more recently known designs of constant velocity joints, their spherical shells alternately open raceways on opposite sides exhibit, because of the geometric complications present there manufacturing with additional difficulties connected is.

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.It is also known per se in a method for producing spherical shells for constant velocity joints ( US 4601191 and US 4610155 ), a cup-shaped blank with non-cutting cross-section reduction and shaping of its inner shape against a corrugated in the circumferential direction and in the axial direction over the circumference segmentally different shaped mandrel without cutting.

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.The invention is based on this based on the task of developing a method and a profile mandrel, with which the production of spherical cups for constant velocity joints also with Complicated designed ball tracks simplified and improved becomes.

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.To solve this problem the in the claims 1 and 3 specified combinations of features proposed. Further advantageous refinements and developments result from the subclaims.

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.The solution according to the invention is based on the idea from that the Inner shape of the spherical shell to be produced from a tubular blank is formed without cutting. To make this possible according to the invention suggested that the blank with non-cutting cross-section reduction and shaping of its inner shape against a wave-shaped in the circumferential direction and in the axial Direction over the circumference of the profile mandrel with different convex curvatures, its axial convex curvature at axially opposite ends, progressing locally over time through circular kneading with oscillating and radially adjustable tools is formed radially, the workpiece blank at least as long is clamped axially between springs until its inner surface in the train of forming hooked with the profile mandrel. Forming can be done with full or partly with small sections around closing rotating tools, preferably by means of puncture or feed kneading. A preferred one Design of the method according to the invention stipulates that the composed of at least two axially separated sections or in segment-parallel radial planes segmented mandrel for workpiece change between the forming processes is separated axially.

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.The one for the implementation of the inventive method provided profile mandrel is expediently wave-shaped in the circumferential direction and Different convex curves in segments in the axial direction. He is composed of alternating different segments, their axial convex curvature at axially opposite ends.

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.A preferred embodiment of the Invention provides that the Profile mandrel composed of segments that can be divided in the axial direction is. It is particularly advantageous if the profile mandrel is along the circumferential wave valleys divided into segments to form axially aligned parting lines is. The profile mandrel can consist of the same training Segments.

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.In order to be able to clamp the multi-part profile mandrel with a precise fit in a forming machine, it is expedient to provide the mandrel segments with protruding end parts which complement one another and form a closed holding pin which is rotationally symmetrical with respect to the mandrel axis and can be clamped in a segment holder. The holding pins composed of the pin parts advantageously have a coni in their entirety cal surface and the segment holder a corresponding conical receptacle for the retaining pin.

Grundsätzlich ist es auch möglich, den Profildorn aus mindestens zwei in axial voneinander getrennten Abschnitten zusammenzusetzen.Basically, it is also possible Profile mandrel made of at least two axially separated sections reassemble.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigenThe invention is explained below an embodiment shown in the drawing in a schematic manner explained in more detail. It demonstrate

1 einen Ausschnitt aus einer Umformeinrichtung mit Profildorn in längsgeschnittener Darstellung; 1 a section of a forming device with profile mandrel in a longitudinal section;

2 einen Schnitt durch den Profildorn entlang der Schnittlinie II-II der 1. 2 a section through the profile mandrel along the section line II-II of 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.The forming device shown in the drawing has several, preferably four, in a machine housing, not shown, radially oscillating te, distributed over the circumference arranged molds 10 , one out of two axially by springs 12 supported bell-shaped holders 14 existing workpiece holder and one in a mandrel holder 16 arranged mandrel 18 on. The profile mandrel 18 is on a central shaft, which is preferably rotatable about its axis during the forming process 20 arranged and between the end holding members 22 clamped.

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.On its surface, the mandrel has a profile which is wavy in the circumferential direction and curved in different segments in the axial direction. How out 2 can be seen, it is on axially parallel radial separating surfaces 24 in the area of the troughs in the circumferential direction in six separate segments 18 ' . 18 '' divided, which are at their end pin parts 26 ' to a rotationally symmetrical holding pin 26 complete. The holding pins 26 have an overall conical surface and engage in the correspondingly conically shaped receptacle 28 one each on the wave 20 arranged segment holder 30 on.

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.The workpiece blank initially having a tubular shape 32 is through the oscillating molds 10 with relative rotation around the workpiece axis radially from the outside against the profile mandrel 18 pressed and radially formed while reducing the cross-section. The molding tools 10 are expediently radially adjustable, so that an exact shaping of the workpiece inner surface on the profile mandrel 18 is guaranteed. How especially out 1 you can see the profile mandrel 18 on different segments 18 ' . 18 '' alternately curved convexly on one and the other end and runs axially parallel to the other end.

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.To demold the finished workpiece, first the in 1 mandrel holder shown on the left 22 together with the left segment holder 30 to decrease. Further in are 1 right-curved mandrel segments 18 '' remove before the workpiece is left of the remaining mandrel segments 18 ' can be deducted. Through a suitable design of the mandrel holder 16 it is possible to carry out workpiece demolding fully automatically.

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.In summary, the following can be stated: The invention relates to a method for producing Ball cups for Constant velocity fixed joints, as in front wheel drive vehicles are used. The method according to the invention provides that a tubular or cup-shaped blank with non-cutting cross-section reduction of a tubular part and shaping its inner shape against a wave-shaped in the circumferential direction and in the axial direction the circumference variable, preferably different convex segments curved Profile mandrel is formed radially.

Claims (9)

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.Method for producing spherical shells for constant velocity joints with ball raceways alternately open on different sides, in particular for constant velocity fixed joints, in which a tubular blank ( 32 ) with non-cutting cross-section reduction and shaping of its inner shape against a profiled mandrel which is wave-shaped in the circumferential direction and curved in different segments in the axial direction over the circumference ( 18 ), whose axial convex curvature ends axially parallel at opposite ends, progressing locally over time through rotary kneading with oscillating and radially adjustable tools ( 10 ) is radially formed, the workpiece blank ( 32 ) between springs at least as long ( 12 ) is clamped axially until its inner surface hooks with the profile mandrel in the course of forming. 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.Method according to claim 1, characterized in that the profile mandrel (at least two axially separated sections or segmented in axially parallel radial planes) 18 ) is axially separated to change the workpiece between the forming processes. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Umformen durch Einstich- oder Vorschubrundkneten durchgeführt wird.A method according to claim 1 to 2, characterized in that that this Forming is carried out by puncture or feed kneading. 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.Profile mandrel for use in the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is wave-shaped in the circumferential direction and in the axial direction over the circumference is segmentally differently convexly curved and that it consists of alternately different segments ment ( 18 ' . 18 '' ) is composed, the axial convex curvature of which runs axially parallel at opposite ends. Profildorn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er aus in längs verlaufenden Radialebenen teilbaren Segmenten (18', 18'') zusammengesetzt ist.Profile mandrel according to claim 4, characterized in that it consists of segments (() which can be divided into longitudinal radial planes ( 18 ' . 18 '' ) is composed. Profildorn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er längs der Umfangswellentäler unter Bildung von in axial ausgebildeten Radialebenen verlaufenden Trennflächen (24) segmentweise unterteilt ist.Profile mandrel according to claim 5, characterized in that it extends along the circumferential shaft troughs with the formation of separating surfaces (in axially formed radial planes) ( 24 ) is divided into segments. 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.Profile mandrel according to one of claims 4 to 6, characterized in that the segments projecting at the ends, in a closed, rotationally symmetrical with respect to the mandrel axis, in a segment holder ( 30 ) clampable holding pin ( 26 ) additional pin parts ( 26 ' ) exhibit. 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.Profile mandrel according to claim 7, characterized in that the to the retaining pin ( 26 ) additional pin parts ( 26 ' ) in its entirety a conical surface and the segment holder ( 30 ) a correspondingly conical receptacle for the holding pins ( 26 ) exhibit. Profildorn nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er aus mindestens zwei axial voneinander getrennten Abschnitten zusammengesetzt ist.Profile mandrel according to one of claims 4 to 8, characterized in that he composed of at least two axially separate sections is.
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