DE10106158B4

DE10106158B4 - Clamping device for a fork

Info

Publication number: DE10106158B4
Application number: DE2001106158
Authority: DE
Inventors: Hubert Kindsmiller; Wolfgang Streinz; Wilhelm Winzinger; Markus Wackerbauer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2001-02-10
Filing date: 2001-02-10
Publication date: 2013-12-24
Anticipated expiration: 2021-02-11
Also published as: DE10106158A1

Abstract

Spannvorrichtung für ein Gabelstück, in einer zu einer vorrichtungsfesten Bezugsachse koaxial ausgerichteten Einspannposition, wobei das Gabelstück an den sich endseitig verjüngenden Gabelstückarmen mit quer zur Gabelstückachse verlaufenden Durchgangsbohrungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung ein das Gabelstück (1) an dem den Gabelstückarmen (4) gegenüberliegenden Endabschnitt (6) zentrisch zur Bezugsachse (A) fixierendes Dreibackenfutter (7) und einen an diesem befestigten, zentralen Aufnahmekörper (8) mit stirnseitigen, formgleich zu den freiliegenden Flächenabschnitten (16) der Durchgangsbohrungen (2) ausgebildeten und mit diesen unter Ausrichtung des Gabelstücks zusammenwirkenden Anlageflächen (13) enthält.Tensioning device for a fork piece, in a clamping position coaxially aligned with a device-fixed reference axis, wherein the fork piece is provided at the end-tapered fork piece arms with through holes extending transversely to the fork piece axis, characterized in that the clamping device comprises a fork piece (1) on which the fork piece arms ( 4) opposite end portion (6) centrally to the reference axis (A) fixed three-jaw chuck (7) and attached to this, central receiving body (8) with frontal, the same shape to the exposed surface portions (16) of the through holes (2) formed and with these under Alignment of the fork piece cooperating abutment surfaces (13) contains.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung für ein Gabelstück und insbesondere für eine mit dem Wellenstück einer Gelenkwellenhälfte verschweißbare Kardangelenkgabel, in einer zu einer vorrichtungsfesten Bezugsachse koaxial ausgerichteten Einspannposition, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a tensioning device for a fork piece and in particular for a universal joint shaft which can be welded to the shaft piece of a cardan shaft half, in a clamping position coaxially aligned with a device-fixed reference axis, according to the preamble of patent claim 1.

Zur Herstellung von Kardangelenkwellen, also etwa Antriebswellen von Kraftfahrzeugen, aus getrennt vorgefertigten Gelenkgabeln und mit diesen jeweils verschweißten Wellenstücken müssen die Gabel- und Wellenstücke während des Schweißprozesses zur Vermeidung von Unwuchten in einer exakt koaxial zueinander ausgerichteten Lage gehalten werden. Während sich die Wellenstücke zumeist problemlos mit Hilfe einer Zentrierhülse in der vorgegebenen Einspannposition hochgenau fixieren lassen, ist eine exakte Einspannung des Gabelstücks, derart, dass das wellenseitige Gabelstückende für die Schweißverbindung freigehalten bleibt, mit einem erheblichen Arbeits- und Vorrichtungsaufwand verbunden. So müssen Spannvorrichtungen mit einem üblichen Dreibackenfutter in aufwändiger Weise auf ein speziell auf die Gabelstückgeometrie abgestimmtes und dementsprechend kostspieliges Vierbacken-Spannfutter umgerüstet werden, welches an zwei diametral gegenüberliegenden Spannbacken mit Zentrierbolzen versehen ist, die beim Aufspreizen des Spannbackenpaares in die Durchgangsbohrungen des Gabelstücks eingreifen, während das zweite Spannbackenpaar die Winkelpositionierung des Gabelstücks um die Achse der Zentrierbolzen übernimmt.For the production of cardan shafts, so as drive shafts of motor vehicles, from separately prefabricated joint forks and with these each welded shaft pieces, the fork and shaft pieces must be kept during the welding process to avoid imbalances in a precisely coaxial aligned position. While the shaft pieces can usually be fixed with high precision with the aid of a centering sleeve in the predetermined clamping position, exact clamping of the fork piece, such that the shaft-side fork piece end remains free for the welded connection, is associated with considerable labor and device complexity. So jigs must be converted with a conventional three-jaw chuck in a complex manner to a specially adapted to the fork geometry and therefore costly four-jaw chuck, which is provided on two diametrically opposed jaws with centering, which engage in the spreading holes of the fork during spreading of the jaw pair while the second jaw pair takes over the angular positioning of the fork about the axis of the centering pins.

Die JP H04-269 103 A betrifft eine Spannvorrichtung für ein Kardangelenk.The JP H04-269 103 A relates to a tensioning device for a universal joint.

Die JP 2000192985 A betrifft eine Gelenkhaltevorrichtung und eine Reibungsdruckkontaktmethode.The JP 2000192985 A relates to a joint holding device and a friction pressure contact method.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche mit geringem Kosten- und Arbeitsaufwand eine exakte Ausrichtung und Fixierung eines Schweißgabelstücks auf eine vorrichtungsfeste Bezugsachse bewirkt.The object of the invention is to provide a clamping device of the type mentioned, which causes a low alignment costs and labor and accurate alignment of a Schweißgabelstücks on a device-fixed reference axis.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Spannvorrichtung gelöst.This object is achieved by the characterized in claim 1 clamping device.

Erfindungsgemäß werden als Bezugspunkte für die Positionierung des Gabelstücks anstelle von Zentrierbolzen, die über einen zugeordneten Spreizmechanismus in die Gabelstückbohrungen eingefahren werden, feststehende Anlageflächen vorgesehen, die das Gabelstück beim Einsetzen in die Spannvorrichtung im Zusammenwirken mit den freiliegenden Flächenabschnitten der Gabelstückbohrungen in einer definierten, auf die Bezugsachse ausgerichteten Anschlagposition festlegen und in Verbindung mit einem kostengünstigen und zumeist ohnehin vorhandenen Dreibackenfutter eine hochgenaue Einspannung des Gabelstücks gewährleisten und sich darüber hinaus auf fertigungstechnisch einfache Weise an einem problemlos und ohne umständliches Umrüsten am Dreibackenfutter montierbaren Aufnahmekörper ausbilden lassen.According to the invention are provided as reference points for the positioning of the fork piece instead of centering, which are retracted via an associated spreading mechanism in the fork holes, fixed contact surfaces, the fork piece when inserted into the clamping device in cooperation with the exposed surface portions of the fork holes in a defined, on the Define reference axis aligned stop position and in conjunction with a cost-effective and usually already existing three-jaw chuck ensure a high-precision clamping of the fork and can be trained on manufacturing technology simple way to a easily and without laborious retooling on the three-jaw chuck mountable receiving body.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der einfachen Justiermöglichkeit der Spannvorrichtung. So erfolgt eine Justierung in der Einspannebene des Dreibackenfutters in üblicher Weise durch eine Einzeljustierung der Spannbacken, etwa mit Hilfe von Beilagblechen, und eine hiervon unabhängige Justierung der durch die Anlageflächen gebildeten Fixpunkte wird auf ebenfalls sehr einfache Weise dadurch erreicht, dass der mit den Anlageflächen versehene Aufnahmekörper nach Anspruch 2 vorzugsweise um eine zur Gabelstückachse und zur Achse der Gabelstückbohrungen senkrechte Achse kippbeweglich einstellbar und/oder, wie nach Anspruch 3 bevorzugt, in Richtung dieser Achse begrenzt linear justierbar am Dreibackenfutter befestigt ist.Another advantage of the invention lies in the simple adjustment possibility of the clamping device. Thus, an adjustment in the clamping plane of the three-jaw chuck in a conventional manner by a single adjustment of the clamping jaws, such as with the help of Beilagblechen, and an independent adjustment of the fixed points formed by the contact surfaces is also achieved in a very simple manner that provided with the contact surfaces Receiving body according to claim 2 preferably tiltable about an axis perpendicular to the fork axis and the axis of the Gabelstückbohrungen axis adjustable and / or, as preferred according to claim 3, limited linearly adjustable adjustable in the direction of this axis on the three jaw chuck.

Um das Einsetzen des Gabelstücks in die Spannvorrichtung zu erleichtern, ist der Aufnahmekörper nach Anspruch, 4 in besonders bevorzugter Weise mit seitlichen, mit den Gabelstückarmen zusammenwirkenden, entgegengesetzt zueinander gerichteten Führungsflächen zur Vorzentrierung des Gabelstücks in Achsrichtung der Gabelstückbohrungen versehen, und aus dem gleichen Grund sind nach Anspruch 5 am Aufnahmekörper zweckmäßigerweise Federelemente angebracht, die das Gabelstück beim Einsetzen in das Dreibackenfutter gegen die Anlageflächen andrücken. Nach Anspruch 6 sind die Federelemente vorzugsweise als die Gabelstückbohrungen nach außen abdeckende Blatffedern ausgebildet und schützen dadurch die Gabelstückbohrungen beim Schweißvorgang wirksam gegen ein Eindringen von Schweißperlen.In order to facilitate the insertion of the fork in the jig, the receiving body according to claim, 4 in a particularly preferred manner with lateral, cooperating with the fork arms, oppositely directed guide surfaces for pre-centering of the fork in the axial direction of the fork holes provided, and are for the same reason according to claim 5 on the receiving body expediently mounted spring elements which press the fork when inserting into the three-jaw chuck against the contact surfaces. According to claim 6, the spring elements are preferably designed as the fork piece holes outwardly covering leaf springs and thereby protect the forked holes during the welding process effectively against penetration of welding beads.

Die Erfindung wird nunmehr eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be explained in more detail in an embodiment schematically illustrated in the drawings. Show it:

1 eine perspektivische Darstellung einer Spannvorrichtung einschließlich eines Gabelstücks und eines damit zu verschweißenden Wellenstücks im zerlegten Zustand; 1 a perspective view of a clamping device including a fork piece and a shaft piece to be welded thereto in the disassembled state;

2 eine ebenfalls perspektivische Explosionsdarstellung des Aufnahmekörpers der Spannvorrichtung einschließlich der zugehörigen Federelemente; und 2 a likewise exploded perspective view of the receiving body of the clamping device including the associated spring elements; and

3a, b einen Schnitt (3a) und eine Seitenansicht (3b) des Einsatzteils des Aufnahmekörpers. 3a , b a section ( 3a ) and a side view ( 3b ) of the insert part of the receiving body.

1 zeigt das Gabelstück 1 einer Kardangelenk-Wellenhälfte, welches mit, senkrecht zur Gabelstückachse verlaufenden Durchgangsbohrungen 2 und seitlichen Führungsflächen 3 an den sich nach vorne verjüngenden Gabelstückarmen 4 getrennt von dem Wellenstück 5 der Wellenhälfte vorgefertigt und am hinteren Gabelstückende 6 mit diesem z. B. nach der Magnetarc-Methode verschweißt wird. Zu diesem Zweck müssen das Gabel- und das Wellenstück 1, 5 exakt koaxial zueinander eingespannt werden. Hierzu dient die in den 1–3 näher dargestellte Spannvorrichtung, die auf Seiten des Wellenstücks 5 in üblicher Weise eine Zentrierhülse (nicht gezeigt) enthält, mittels der das Wellenstück 5 unter genauer Ausrichtung auf eine vorrichtungsfeste Bezugsachse A-A festgespannt wird. 1 shows the fork piece 1 a cardan shaft half, which with, perpendicular to the fork axis axis through holes 2 and lateral guide surfaces 3 at the forwardly tapering fork arms 4 separated from the shaft piece 5 the shaft half prefabricated and the rear fork piece end 6 with this z. B. is welded by the Magnetarc method. For this purpose, the fork and the shaft piece must 1 . 5 be clamped exactly coaxial with each other. This is served in the 1 - 3 closer clamping device shown on the side of the shaft piece 5 in the usual way a centering sleeve (not shown), by means of which the shaft piece 5 is tightened to a fixture fixed reference axis AA under exact alignment.

Zum Einspannen des Gabelstücks 1 in einer zur Bezugsachse A-A koaxial ausgerichteten Einspannposition enthält die Spannvorrichtung ein herkömmliches – in 1 der Deutlichkeit halber nur in gestrichelten Umrisslinien dargestelltes – Dreibacken-Spannfutter 7 sowie einen mit diesem verschraubbaren, mehrteiligen Aufnahmekörper 8, bestehend aus einer mit einem Zentrierzapfen 9 in die Zentralbohrung des Dreibackenfutters 7 einsetzbaren Grundplatte 10, einer Zwischenplatte 11 und einem Einsatzteil 12 (siehe 2).For clamping the fork 1 in a to the reference axis AA coaxially aligned clamping position, the clamping device includes a conventional - in 1 for the sake of clarity only shown in dashed lines - three-jaw chuck 7 and a screwed with this, multi-part receiving body 8th consisting of one with a centering pin 9 in the central hole of the three-jaw chuck 7 usable base plate 10 , an intermediate plate 11 and an insert 12 (please refer 2 ).

Am Einsatzteil 12 befinden sich als Bezugspunkte für die exakte Achspositionierung des Gabelstücks 1 zwei konform zu den Gabelstückbohrungen 2 ausgebildete, symmetrisch zur Bezugsachse A angeordnete Anlageflächen 13 sowie zwei seitliche Führungsflächen 14, die beim Einschieben des Gabelstücks 1 in das Dreibackenfutter 7 im Zusammenwirken mit den seitlichen Führungsflächen 3 an den Gabelstückarmen 4 eine Vorzentrierung des Gabelstücks 1 in Achsrichtung der Gabelstückbohrungen 2 übernehmen. Gleichzeitig werden dabei die Gabelstückarme 4 zwischen die seitlich am Aufnahmekörper 8 befestigten, S-förmig gebogenen Blatffedern 15 eingeschoben, bis diese hinter die Gabelstückarme 4 greifen und das Gabelstück 1 weiter in das Dreibackenfutter 7 hineinziehen. Abgestoppt wird die Bewegung des Gabelstücks 1 durch den Flächenanschlag der Anlageflächen 13 an den radial nach innen vorstehenden, freiliegenden – in 1 schraffiert markierten – Flächenabschnitten 16 der Gabelstückbohrungen 2. Durch den Flächenanschlag werden einerseits Winkelverlagerungen des Gabelstücks 1 in einer durch die Gabelstückachse und die Achse der Durchgangsbohrungen 2 verlaufenden Ebene und andererseits ein Parallelversatz zwischen dieser Ebene und der Bezugsachse A zum Verschwinden gebracht. Durch das Festspannen der Spannfutterbacken 17 (von denen in 1 nur einer gezeigt ist) am hinteren Gabelstück-Endabschnitt 6 wird das Gabelstück 1 auch in den verbleibenden zwei Freiheitsgraden exakt koaxial zur Bezugsachse A ausgerichtet.On the insert 12 are used as reference points for the exact axis positioning of the fork 1 two compliant to the fork piece bores 2 trained, arranged symmetrically to the reference axis A contact surfaces 13 as well as two lateral guide surfaces 14 when inserting the fork 1 in the three-jaw food 7 in cooperation with the lateral guide surfaces 3 at the fork arms 4 a pre-centering of the fork piece 1 in the axial direction of the fork piece bores 2 take. At the same time while the fork arms 4 between the side of the receiving body 8th attached, S-shaped curved leaf feathers 15 pushed this until behind the fork arms 4 grab and the fork piece 1 continue into the three-jaw food 7 involve. Stopped is the movement of the fork 1 by the surface stop of the contact surfaces 13 to the radially inwardly protruding, exposed - in 1 hatched marked surface sections 16 the fork piece bores 2 , By the area stop on the one hand angular displacements of the fork 1 in a through the fork axis and the axis of the through holes 2 On the other hand, a parallel offset between this plane and the reference axis A disappeared. By tightening the chuck jaws 17 (of which in 1 only one is shown) on the rear fork piece end portion 6 becomes the fork piece 1 also aligned in the remaining two degrees of freedom exactly coaxial with the reference axis A.

In dieser Einspannposition werden das Gabel- und das Wellenstück 1, 5 zusammengefahren und an ihren einander zugekehrten Stirnflächen miteinander verschweißt. Dabei sind die Gabelstückbohrungen 2 durch die Blatffedern 15 vor eindringenden Schweißperlen geschützt.In this clamping position, the fork and the shaft piece 1 . 5 moved together and welded together at their facing faces. Here are the fork piece holes 2 through the leaf feathers 15 Protected against penetrating beads of sweat.

Eine Justierung der durch die Anlageflächen 13 definierten Bezugspunkte wird zum einen durch Zwischenlage von Ausgleichsblechen 18 (3a) zwischen Einsatzteil 12 und Zwischenplatte 11 und zum anderen durch eine senkrecht zur Zeichenebene begrenzt justierbare Befestigung des Einsatzteils 12 am Spannfutter 7, etwa mittels einer entsprechenden Übermaßbohrung 19, ermöglicht, während die Justierung der Spannbacken 17 bezüglich der Achse A in üblicher Weise durch entsprechende Beilagebleche erfolgt.An adjustment of the contact surfaces 13 defined reference points is on the one hand by interposition of compensation plates 18 ( 3a ) between insert 12 and intermediate plate 11 and on the other hand by a perpendicular to the plane limited adjustable attachment of the insert 12 on the chuck 7 , for example by means of a corresponding oversize bore 19 , allows while adjusting the jaws 17 with respect to the axis A in the usual way by appropriate side plates.

Claims

Clamping device for a fork piece, in a fixed to a device-fixed reference axis coaxially clamping position, wherein the fork piece is provided at the end-tapered fork arms with transverse to the fork piece axis through holes, characterized in that the clamping device a the fork piece ( 1 ) at which the fork arms ( 4 ) opposite end portion ( 6 ) centric to the reference axis (A) fixing three-jaw chuck ( 7 ) and attached to this, a central receiving body ( 8th ) with face-side, identical in shape to the exposed surface sections ( 16 ) of the through holes ( 2 ) formed and cooperating with these under alignment of the fork abutment surfaces ( 13 ) contains.

Clamping device according to claim 1, characterized in that the receiving body ( 8th ) about one to the reference axis (A) and the central axis of the contact surfaces ( 13 ) vertical axis is adjustable.

Clamping device according to claim 1 or 2, characterized in that the receiving body ( 8th ) in the direction of the reference axis (A) and the central axis of the contact surfaces ( 13 ) vertical axis is linearly adjustable.

Clamping device according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving body ( 8th ) lateral, when inserting the fork piece ( 1 ) with the fork piece arms ( 4 ) interacting, opposite to each other directed guide surfaces ( 14 ) for pre-centering the fork piece in the axial direction of the fork piece bores ( 2 ) having.

Clamping device according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving body ( 8th ) with the fork piece ( 1 ) when inserted into the three-jaw chuck ( 7 ) against the contact surfaces ( 13 ) pressing spring elements ( 15 ) is provided.

Clamping device according to claim 5, characterized in that the spring elements ( 15 ) as laterally on the fork arms ( 4 ), the fork piece bores ( 2 ) are formed to the outside covering leaf springs.