DE102010003238B4

DE102010003238B4 - Verfahren zur Herstellung eines Bodens mit einem Gelenkauge

Info

Publication number: DE102010003238B4
Application number: DE102010003238.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas HARTUNG; Dr. Völkl Ralf
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2016-09-01
Anticipated expiration: 2030-03-26
Also published as: DE102010003238A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Bodens (3) mit einem Gelenkauge (17) in einteiliger Form mittels Umformung, wobei – in einem ersten Verfahrensschritt ein Rohling (1) erzeugt wird, der mindestens das Volumen des Fertigteils aufweist, – in einem zweiten Verfahrensschritt aus dem Rohling (1) der Boden (3) mit mindestens einem Fortsatz (5) geformt wird, wobei der Fortsatz (5) ein Volumen aufweist, das mindestens so groß ist wie das des Gelenkauges (17), jedoch eine maximale Breite aufweist wie der Boden (3), dadurch gekennzeichnet, dass – in einem dritten Verfahrensschritt in dem Fortsatz (5) eine von der kreisrunden Form abweichende Öffnung (11) eingebracht wird, wobei die die Öffnung (11) einen Umfang aufweist, der dem Umfang der Öffnung des Gelenkauges (17) im Fertigzustand angepasst ist und die umschließende Wandstärke (13) etwa so groß ist wie beim vorgesehenen Fertigteil, – in einem vierten Verfahrensschritt die Öffnung (11) mit einem in die Öffnung (11) einzuführenden Werkzeug auf den vorbestimmten Querschnitt des Gelenkauges (17) aufgeweitet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bodens mit einem Gelenkauge gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, vergl. GB 2 056 329 A .
Es ist schon lange bekannt, dass man einen Zylinder mit einem Boden durch Umformverfahren einteilig ausführt. Diese Technik bietet gegenüber einer Schweißverbindung zwischen Zylinder und Boden eine deutlich höhere Festigkeit. Ein grundsätzliches Problem besteht jedoch darin, dass dann, wenn auch ein Gelenkauge mit dem Boden einteilig ausgeführt sein soll, der Durchmesser des Gelenkauges begrenzt ist. Die DE 199 09 404 C2 zeigt einen einteiligen Zylinder mit Boden und Gelenkauge. Wenn man ein Gelenkauge anschmieden will, dann besteht das Risiko, dass der Zylinder deformiert wird und die geforderten Toleranzgrenzen nicht eingehalten werden. Zur Lösung des Problems ist z. B. aus der DE 100 04 124 C1 bekannt, dass man die Verbindung zweier Stege mit dem Boden einstückig erzeugt und anschließend die beiden Stege zu einem Ring verformt und verschweißt. Die Schwachstelle bei dieser Konstruktion liegt in der Schweißnaht, die zudem in der Ebene der größten Last liegt.
In der DE 199 51 574 A1 wird ein Zylinder mit einem einteiligen Boden beschrieben. Zur besseren Schweißanbindung mit einem separaten Gelenkauge wird der Boden mit einem Ringprofil ausgeführt. Zwar liegt hier im Vergleich zur DE 100 04 124 C1 eine großflächige Anbindung für die Schweißnaht zur Verfügung, doch ist die Schweißnaht, insbesondere wenn der Zylinder nicht aus Stahl gefertigt werden soll, relativ aufwendig.
Darüber hinaus ist es bei der Umformung von Metallblechen bekannt, eine kreisrunde Form durch Aufweiten einer als Langloch ausgeführten Öffnung mittels eines einzuführenden Werkzeugs herzustellen, vergl. DE U3169M AZ.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Boden mit einem Gelenkauge einteilig mittels Umformen bereitzustellen, wobei das Gelenkauge einen größeren Durchmesser aufweist, als eine Breite des Bodens in der selben Ebene.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Durch die nachträgliche Aufweitung der Öffnung in dem Fortsatz am Boden kann ein Gelenkauge realisiert werden, das über die Querschnittsfläche des Bodens übersteht. Damit kann das Gelenkauge im Hinblick auf den Bodenquerschnitt unabhängig dimensioniert werden. Man kann ein besonders großes Gelenkauge ausführen, aber auch ein zur Querschnittsfläche des Bodens exzentrisches Gelenkauge ist möglich. Denkbar sind auch mehrere Fortsätze, die zu mehreren Gelenkaugen führen, insbesondere bei besonders hoch belasteten Böden.
Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch wird in einem Zwischenschritt aus einem überschüssigen Volumenanteil des Bodens ein Zylinder geformt. Der Zylinder wird fertig gestellt, bevor die radiale Aufweitung des Fortsatzes vorgenommen wird. Es können sehr einfache Umformwerkzeuge am Boden und am Zylinder eingesetzt werden, da der Fortsatz für das Gelenkauge den Zugriff auf den Boden und Zylinder nicht behindert.
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die in einem Zwischenschritt erzeugte Öffnung des Gelenkauges die Form eines Langlochs aufweist. Es können beliebig große Öffnungen eingebracht werden und die Wandstärke des Gelenkauges lässt sich genau einhalten. Die Öffnung kann spanend oder durch ein Schneid- bzw. Umformverfahren hergestellt werden. Hinsichtlich der Öffnung im Gelenkauge dienen Länge des Fortsatzes, Form der Öffnung und Wandstärke als Parameter.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass ein radiales Ende der Öffnung im Gelenkauge in einem Abstand zum Boden eingebracht wird, der unabhängig ist von der Wandstärke des Gelenkauges. Man erhält hierdurch z. B. eine besonders große und dickwandige Verbindung zwischen dem Gelenkauge und dem Boden.
Um Spannungsspitzen zwischen dem Boden und dem Gelenkauge zu minimieren, wird zwischen dem Boden und dem Fortsatz für das Gelenkauge ein Übergangsprofil angeformt.
Je nach den geforderten Fertigungstoleranzen kann in einem Verfahrensschritt das Gelenkauge spanend nachbearbeitet werden. Ein entsprechender Wandstärkezuschlag ist beim Umformen des Fortsatzes vorzusehen.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
1a–1c Darstellung des Rohling für das Umformverfahren
2a u. 2b Rohling mit Durchgangsöffnung
3 Zwischenstufe mit Zylinder
4a–4c Ansichten vom Fertigprodukt
Die Figurengruppe 1a; 1b; 1c zeigt einen in einem ersten Verfahrenschritt mittels Massivumformung hergestellten einteiligen Rohling 1 mit einem Boden 3 und einem axialen Fortsatz 5, dessen Volumen für die Herstellung eines Gelenkauges bemessen ist. Der Fortsatz 5 weist in einer zum Boden parallelen Ebene über seine gesamte axiale Erstreckung keinen größeren Querschnitt auf, als der Boden 3 selbst. Auf der dem Fortsatz 5 gegenüberliegenden Seite des Bodens 3 ist optional ein hohler Zylinder 7 angeformt. Der Zylinder 7 ist kürzer als ein vorgesehenes Fertigmaß und er weist eine größere Wandstärke auf als das spätere Fertigmaß.
Wie man aus der Zusammenschau der 1a; 1b erkennt, liegt zwischen der Unterseite des Bodens in Richtung des Fortsatzes ein Übergangsprofil 9 in der Form einer Hohlkehle vor.
In einem weiteren Verfahrenschritt wird in dem Fortsatz 5 eine Öffnung 11 eingeformt, die von der angestrebten kreisrunden Form abweicht. Die Öffnung 11 weist einen Umfang auf, der im Wesentlichen dem späteren Fertigmaß entspricht. Die die Öffnung 11 begrenzende Wandstärke 13 des Fortsatzes liegt ebenfalls im Bereich des späteren Fertigmaßes. Bevorzugt ist die Öffnung 11 als Langloch ausgeführt, wobei die Öffnung im Fortsatz in einem Abstand 15 zum Boden eingebracht wird, der unabhängig ist von der Wandstärke 13 des angestrebten Gelenkauges 17 (4a).
Wie die Figurengruppe 2a, 2b zeigt, ist der Fortsatz 5 in seiner Querschnittsfläche in der Ebene parallel zum Boden 3 unverändert geblieben. Folglich ist der Querschnitt des Fortsatzes 5 immer noch kleiner als der dazu parallele Boden 3.
Die 3 zeigt den fertig bearbeiteten Zylinder 7, der mittels Abstreckziehen seine endgültige Wandstärke und eine Überlänge erreicht hat. Die Überlänge ist als Bearbeitungszuschlag anzusehen, die dann auf das Nennmaß gekürzt wird. Durch den Querschnitt des Fortsatzes 5, der maximal dem Querschnitt des Bodens 3 entspricht, auf jeden Fall nicht über die Querschnittsfläche des Bodens hinausragt, kann der Zylinder 7 in einer Matrize bearbeitet werden, ohne dass der Fortsatz 5 hinderlich ist.
Die Figurengruppe 4a–4d zeigt das fertige Gelenkauge 17, wobei ausgehend von der 3 ein nicht dargestelltes dornähnliches Werkzeug mit einem vorbestimmten Profil in die Öffnung 11 eingepresst wird. Dabei wird die langlochförmige Öffnung 11 radial aufgeweitet und axial zu dem vorbestimmten Querschnitt umgeformt. Der vorbestimmte Querschnitt kann kreisrund sein, aber auch von der kreisrunden Form abweichen. Der Querschnitt wird von den Anforderungen an das Gelenkauge bestimmt, ob z. B. eine darin eingespannte Buchse durch die Form der Öffnung verdrehgesichert sein soll. Der erreichte Durchmesser des Gelenkauges 17 ist größer als der Durchmesser des Bodens 3. Je nach gewünschter Qualität des Gelenkauges 17 kann es sinnvoll sein, dass die Innenkontur des Gelenkauges in einem weiteren Verfahrensschritt spanend nachbearbeitet wird, um z. B. Form- und Maßabweichungen der Durchgangsöffnung 11 zu beheben.
Bezugszeichenliste

1: Rohling
3: Boden
5: Fortsatz
7: Zylinder
9: Übergangsprofil
11: Öffnung
13: Wandstärke
15: Abstand
17: Gelenkauge

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Bodens (3) mit einem Gelenkauge (17) in einteiliger Form mittels Umformung, wobei – in einem ersten Verfahrensschritt ein Rohling (1) erzeugt wird, der mindestens das Volumen des Fertigteils aufweist, – in einem zweiten Verfahrensschritt aus dem Rohling (1) der Boden (3) mit mindestens einem Fortsatz (5) geformt wird, wobei der Fortsatz (5) ein Volumen aufweist, das mindestens so groß ist wie das des Gelenkauges (17), jedoch eine maximale Breite aufweist wie der Boden (3), dadurch gekennzeichnet, dass – in einem dritten Verfahrensschritt in dem Fortsatz (5) eine von der kreisrunden Form abweichende Öffnung (11) eingebracht wird, wobei die die Öffnung (11) einen Umfang aufweist, der dem Umfang der Öffnung des Gelenkauges (17) im Fertigzustand angepasst ist und die umschließende Wandstärke (13) etwa so groß ist wie beim vorgesehenen Fertigteil, – in einem vierten Verfahrensschritt die Öffnung (11) mit einem in die Öffnung (11) einzuführenden Werkzeug auf den vorbestimmten Querschnitt des Gelenkauges (17) aufgeweitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zwischenschritt aus einem überschüssigen Volumenanteil des Bodens (5) ein Zylinder (7) geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in einem Zwischenschritt erzeugte Öffnung (11) des Gelenkauges die Form eines Langlochs aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein radiale Ende der Öffnung (11) im Gelenkauge (17) in einem Abstand zum Boden (3) eingebracht wird, der unabhängig ist von der Wandstärke (13) des Gelenkauges (17).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Boden (3) und dem Fortsatz (5) für das Gelenkauge (17) ein Übergangsprofil (9) angeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Verfahrensschritt das Gelenkauge (17) spanend nachbearbeitet wird.