DE102016216833A1 - CV joint outer part - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleichlaufgelenkaußenbauteil (1) dessen Kugellaufbahnen (31, 32) jeweils zwei sich längs der Kugellaufbahn (31, 32) erstreckende und zum Hohlraum (4) weisende längliche Kugellaufflächen (34) aufweisen, welche sich in Längsrichtung (L1) gesehen im Querschnitt auf dem Umfang desselben Kreises (K) mit definiertem Radius (r) erstrecken, wobei der Kreis (K) entlang der Kugellaufbahn (31, 32) von dem Mantel (3) nicht geschnitten wird. Ferner betrifft die Vorliegende Erfindung ein Gleichlaufgelenk mit einem erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenkaußenbauteil (1), ein Verfahren zur Herstellung des Gleichlaufgelenkaußenbauteils (1) sowie ein Kalibrierwerkzeug (1) zum Kalibrieren des erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenkaußenbauteils (1).The present invention relates to a constant velocity joint outer member (1) whose ball raceways (31, 32) each have two along the ball raceway (31, 32) extending and to the cavity (4) facing elongated ball raceways (34) seen in the longitudinal direction (L1) extend in cross-section on the circumference of the same circle (K) of defined radius (r), wherein the circle (K) along the ball raceway (31, 32) of the jacket (3) is not cut. Furthermore, the present invention relates to a constant velocity joint with a constant velocity joint outer component (1) according to the invention, a method for producing the constant velocity joint outer component (1) and a calibration tool (1) for calibrating the constant velocity joint outer component (1) according to the invention.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleichlaufgelenkaußenbauteil eines Gleichlaufgelenks sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung und ein für dieses Verfahren einzusetzendes Kalibrierwerkzeug.The present invention relates to a constant velocity universal joint outer part of a constant velocity joint and to a method for the production thereof and to a calibration tool to be used for this method.
Aus dem Stand der Technik sind Gleichlaufgelenke grundsätzlich bekannt. Gleichlaufgelenke werden insbesondere im Maschinenbau zur Verbindung zweier Antriebswellen eingesetzt. Eine besondere Form von Gleichlaufgelenken bilden die Gleichlaufverschiebegelenke mit zur Funktionsrichtung schräg verlaufenden Kugellaufbahnen; sogenannte Cross-Grooves. Bei sogenannten Verschiebegelenken ermöglicht es das Gleichlaufgelenk, die über diese verbundene Antriebswelle in ihrer Länge zu ändern. Hierzu weist das Gleichlaufgelenk ein Gleichlaufgelenkaußenbauteil auf, welches an einem der zu verbindenden Wellenenden angeordnet ist und eine zu dem anderen Wellenende hin offene Tasche aufweist. In dieser Tasche wiederum ist ein Gleichlaufgelenkinnenbauteil des Gleichlaufgelenks längsverschieblich angeordnet, welches wiederum mit dem anderen zu verbindenden Wellenende verbunden ist. Durch die längsverschieblich miteinander verbundenen Gleichlaufgelenkbauteile kann somit eine Änderung der Länge der Antriebswelle bereitgestellt werden. Um die Gleichlaufgelenkbauteile relativ zueinander zu führen, weisen diese Bauteile sich im Wesentlichen in Funktionsrichtung erstreckende Laufbahnen auf, in denen Kugeln geführt aufgenommen sind. Bei einer relativen längsverschieblichen Bewegung der Gleichlaufgelenkbauteile zueinander rollen folglich die Kugeln in diesen Laufbahnen ab, während gleichzeitig eine Drehmomentübertragung ermöglicht wird. Die Kugeln in dem Gleichlaufgelenk sind in der Regel in einem Kugelkäfig gehalten.Constant velocity joints are known in principle from the prior art. Constant velocity joints are used in particular in mechanical engineering for connecting two drive shafts. A special form of constant velocity joints form the constant velocity sliding joints with ball raceways that run obliquely to the direction of operation; so-called cross-grooves. In so-called sliding joints allows the constant velocity joint to change over this connected drive shaft in its length. For this purpose, the constant velocity joint has a constant velocity universal joint outer component which is arranged on one of the shaft ends to be connected and has a pocket which is open towards the other shaft end. In this pocket, in turn, a constant velocity joint inner component of the constant velocity joint is longitudinally displaceable, which in turn is connected to the other shaft end to be connected. By the longitudinally displaceable interconnected constant velocity joint components thus a change in the length of the drive shaft can be provided. In order to guide the constant velocity joint components relative to each other, these components have substantially extending in the direction of function raceways, in which balls are added guided. Thus, with relative longitudinally displaceable movement of the constant velocity joint components relative to each other, the balls will roll in these raceways while permitting torque transfer. The balls in the constant velocity joint are usually held in a ball cage.
Die Kugellaufbahnen sind in der Regel derart ausgebildet, dass sie in Draufsicht im Querschnitt eine im Wesentlichen elliptische oder pagodische Form aufweisen, wobei die Kugeln dadurch je Höhe nur zwei Punkte der Kugellaufbahn – in Draufsicht rechts und links gesehen – berühren. Der durch den Kugelmittelpunkt mit den beiden Berührpunkten sich ergebende Kontaktwinkel ist dabei bevorzugt über die gesamte Funktionshöhe konstant. Die Kugeln rollen somit über ihre Funktionshöhe entlang zweier Linienberührungsbahnen in den Kugellaufbahnen ab. Während des Betriebes des Gleichlaufgelenks kommt es über die Höhe der Kugellaufbahn gesehen insbesondere in stark beanspruchten Bereichen der Linienberührung zu einer Deformation derselben, welche entlang der Kugellaufbahn sich in der Regel nicht gleichmäßig ergib. Durch die ungewünschte ungleichmäßige Deformation ergibt sich ein nicht gleichmäßig laufendes Bauteil, welches insbesondere im Hinblick auf Schmierung und Abnutzung desselben nachteilig beeinflusst wird, was wiederum die Lebensdauer des Bauteils einschränkt.The ball raceways are usually designed such that they have a substantially elliptical or pagodal shape in plan view in cross section, the balls thereby each height only two points of the ball track - seen in plan view right and left - touch. The contact angle resulting from the center of the sphere with the two contact points is preferably constant over the entire functional height. The balls thus roll over their function height along two line contact tracks in the ball raceways. During operation of the constant velocity joint, it is seen over the height of the ball track, especially in heavily used areas of line contact to a deformation of the same, which do not give evenly along the ball raceway in the rule. The unwanted non-uniform deformation results in a non-uniform component, which is adversely affected, in particular with regard to lubrication and wear of the same, which in turn limits the life of the component.
Zur Herstellung der so gebildeten Kugellaufbahnen und insbesondere der Kugellaufbahnen des Gleichlaufgelenkaußenbauteils wird letzteres zunächst umformtechnisch bereitgestellt, während in einem abschließenden Fertigungsschritt die Kugellaufbahnen mittels spanender Fertigungsverfahren endbearbeitet werden, um eben die vorbezeichnete elliptische bzw. pagodische Form zu erzielen. Insbesondere sind hier Fräsen und Schleifen und dergleichen zu nennen. Dabei ergeben sich die vorbezeichneten Linienberührungsbahnen. Insbesondere bei Gleichlaufgelenkaußenbauteilen mit sich kreuzenden Laufbahnen (Cross-Groove) war eine spanende Endbearbeitung der Kugellaufbahnen nach dem umformtechnischen Herstellungsprozess des Bauteils aus Entformungssicht bisher erforderlich.For the production of the ball raceways thus formed and in particular the ball raceways of the constant velocity joint outer component, the latter is initially provided by forming technology, while in a final manufacturing step, the ball raceways are finished by means of machining manufacturing process to achieve just the aforementioned elliptical or pagodal shape. In particular, milling and grinding and the like can be mentioned here. This results in the aforementioned line contact tracks. Particularly in the case of constant velocity joint outer components with intersecting raceways (cross groove), a final machining of the ball raceways after the forming process of the component from the demoulding view was hitherto necessary.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gleichlaufgelenkaußenbauteil – insbesondere dessen (Kugel-)Laufbahnen – sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung mit einem entsprechenden Kalibrierwerkzeug bereitzustellen, welche bevorzugt mittels Umformverfahren und ohne spanende Endbearbeitung bereitgestellt werden können.It is thus an object of the present invention to provide a constant velocity universal joint outer component - in particular its (ball) raceways - as well as a method for its production with a corresponding calibration tool, which can preferably be provided by means of forming processes and without machining finish.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.This object is solved by the subject matter of the independent claims. The dependent claims further form the central idea of the invention in a particularly advantageous manner.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Gleichlaufgelenkaußenbauteil mit einer Längsachse, aufweisend einen Bodenbereich, und einen sich axial erstreckenden Mantel, welcher einen im Wesentlichen zylindrischen Hohlraum seitlich umgibt. Der Hohlraum weist an einem axialen Ende eine Öffnung aufweist, um ein Gleichlaufgelenkinnenbauteil wenigstens teilweise – insbesondere dessen Kugellagerbereich – axial verschieblich aufzunehmen, und ist an dem der Öffnung gegenüberliegenden axialen Ende durch den Bodenbereich verschlossen. Der Mantel weist auf seiner den Hohlraum begrenzenden inneren Oberfläche wenigstens zwei sich zwischen der Öffnung und dem Bodenbereich erstreckende Kugellaufbahnen zur Führung von bevorzugt zwischen dem Gleichlaufgelenkaußenbauteil und dem Gleichlaufgelenkinnenbauteil radial angeordneten Kugeln auf. Die Kugellaufbahnen weisen jeweils zwei sich längs der Kugellaufbahn erstreckende und zum Hohlraum weisenden, vorzugsweise vorstehende längliche Kugellaufflächen auf, welche sich in Längsrichtung gesehen – und somit über die gesamte (Funktions-)Höhe der Kugellaufbahn – im Querschnitt auf dem Umfang (also Außenumfang) desselben Kreises mit definiertem Radius erstrecken und somit dem Kreis folgend gekrümmt ausgebildet sind. Der Kreis wird entlang der Kugellaufbahn von dem Mantel nicht geschnitten. Die definierten Kugellaufflächen sind rein mittels Umformverfahren bereitgestellt. Der Kreis berührt also über die gesamte (Funktions-)Höhe der Kugellaufbahn einzig die Kugellaufflächen, wobei die übrigen Bereiche des Mantels bzw. der Kugellaufflächen grundsätzlich beliebig – zurückversetzt – ausgebildet sein können. Die Kugellaufflächen bilden die einzigen Auflageflächen einer Kugel eines mit dem erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenkaußenbauteil ausgestatteten Gleichlaufgelenks.According to a first aspect, the present invention relates to a constant velocity universal joint outer member having a longitudinal axis, comprising a bottom portion, and an axially extending shell laterally surrounding a substantially cylindrical cavity. The cavity has an opening at one axial end for axially slidably receiving a constant velocity joint inner component, in particular its ball bearing region, and is closed by the bottom region at the axial end opposite the opening. The jacket has on its inner surface bounding the cavity at least two ball raceways extending between the opening and the bottom region for guiding balls arranged radially preferably between the constant velocity joint outer component and the constant velocity joint inner component. The ball raceways each have two along the ball track extending and pointing to the cavity, preferably projecting elongated ball raceways, which seen in the longitudinal direction - and thus over the entire (functional) height of the ball track - in cross-section on the circumference (ie outer circumference) thereof Circle extend with a defined radius and thus formed following the circle curved. The circle is along the ball track of the Coat not cut. The defined ball treads are provided purely by means of forming processes. Thus, the circle only touches the ball raceways over the entire (functional) height of the ball raceway, wherein the remaining areas of the shell or the ball race surfaces can in principle be configured arbitrarily - set back. The ball treads form the only bearing surfaces of a ball of a constant velocity joint equipped with the constant velocity universal joint outer member according to the invention.
Durch die vorliegende Erfindung wird somit ein Gleichlaufgelenkaußenbauteil bereitgestellt, welches eine definierte Kugellauffläche über seine gesamte Funktionshöhe aufweist. Folglich wird eine definierte Stützfläche für die Kugeln bereitgestellt, um einen gleichmäßigen Betrieb eines mit dem Gleichlaufgelenkaußenbauteil bereitgestellten Gleichlaufgelenks zu ermöglichen. Dies wird dadurch erzielt, dass die Wirk- bzw. Auflagefläche (also die Kugellauffläche) der Kugeln in den Laufbahnen, im Vergleich zu den bisher spanend hergestellten Bauteilen, nicht mehr linienförmig sondern flächig und bevorzugt mit der Kontur der verwendeten Kugel korrespondierend ausgebildet ist. Die definierten Kugellaufflächen sind dabei (rein) umformtechnisch bereitgestellt.The present invention thus provides a constant velocity universal joint outer member having a defined ball tread over its entire functional height. Thus, a defined support surface for the balls is provided to enable smooth operation of a constant velocity joint provided with the constant velocity universal joint outer member. This is achieved in that the active or contact surface (ie the ball raceway) of the balls in the raceways, in comparison to the previously machined components, no longer linear but flat and preferably formed with the contour of the ball used corresponding. The defined ball treads are (purely) forming technology provided.
Vorzugsweise umfassen die Kugellaufbahnen jeweils ein Paar von Kugellaufbahnen, wobei die Kugellaufbahnen eines Paares in Umfangsrichtung gesehen bezüglich der Längsachse gegenläufig orientiert geneigt sind, wobei die Kugellaufbahnen eines Paares V-förmig ausgerichtet ist. Alle Kugellaufbahnen, vorzugsweise wenigstens jeweils gleich orientiert geneigte Kugellaufbahnen von mehreren Paare von Kugellaufbahnen, sind bevorzugt um denselben Winkelbetrag α bezüglich der Längsachse geneigt. Somit kann das erfindungsgemäße Gleichlaufgelenkaußenbauteil bevorzugt auch als Cross-Groove bereitgestellt werden.Preferably, the ball raceways each comprise a pair of ball raceways, wherein the ball raceways of a pair are inclined in the opposite directions oriented in the circumferential direction with respect to the longitudinal axis, wherein the ball raceways of a pair is aligned in a V-shape. All ball raceways, preferably at least in each case identically oriented inclined ball tracks of several pairs of ball raceways, are preferably inclined by the same angle α with respect to the longitudinal axis. Thus, the constant velocity universal joint outer component according to the invention can preferably also be provided as a cross groove.
Der Mantel kann wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei über den Umfang vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordnete Kugellaufbahnen oder Paare von Kugellaufbahnen aufweisen. Durch die gleichmäßig verteilte Anordnung wird eine gleichmäßige – vorzugsweise radial kraftneutrale – Abstützung der Bauteile eines mit dem Gleichlaufgelenkaußenbauteil bereitgestellten Gleichlaufgelenks erzielt.The jacket may have at least two, preferably at least three ball raceways or pairs of ball races which are preferably distributed uniformly over the circumference. Due to the uniformly distributed arrangement, a uniform - preferably radial power neutral - support the components of a provided with the constant velocity universal joint outer part constant velocity joint is achieved.
Die Kugellaufbahnen können in axialer Richtung gesehen im Querschnitt spiegelsymmetrisch ausgebildet sein, vorzugsweise – ausgenommen der Kugellaufflächen – eine elliptische oder pagodenförmige Form aufweisen, in die die Kugellaufflächen bevorzugt vorstehen. Somit können umformtechnisch einfach herzustellenden Formen für die Kugellaufbahnen bereitgestellt werden.Seen in the axial direction, the ball raceways can be mirror-symmetrical in cross-section, preferably-except for the ball running surfaces-have an elliptical or pagoda-shaped shape into which the ball raceways preferably project. Thus, molds which are easy to produce can be provided for the ball raceways.
Die Kugellauffläche kann in axialer Richtung gesehen im Querschnitt eine Breite von 1 bis 5 mm, vorzugsweise 3 mm aufweisen. Die Kugellauffläche kann in axialer Richtung gesehen im Querschnitt einen Winkel γ bezüglich des Kugel- bzw. Kreismittelpunktes von 3 bis 15°, vorzugsweise 5–10° einschließen. Der Kontaktwinkel β der Kugellaufflächen (hier gemessen von dem Mittelpunkt der Kugellauffläche in Umfangsrichtung) beträgt vorzugsweise 90 bis 140°, besonders bevorzugt 125°. Dies ermöglicht eine einerseits ausreichend große Auflagefläche für die Kugeln eines Gleichlaufgelenks, während andererseits die Umformung zur Bereitstellung dieser Kugellaufflächen eine vergleichsweise geringe Umformkraft und Werkzeugbelastung erfordert, was wiederum eine hohe Genauigkeit der Kugellauffläche zur Folge hat.The ball raceway can have a width of 1 to 5 mm, preferably 3 mm, viewed in the axial direction in cross-section. The ball raceway can, viewed in the axial direction, in cross-section form an angle .gamma. With respect to the ball or circle center point of 3 to 15.degree., Preferably 5-10.degree. The contact angle β of the ball treads (measured here from the center of the ball tread in the circumferential direction) is preferably 90 to 140 °, particularly preferably 125 °. This allows on the one hand sufficiently large contact surface for the balls of a constant velocity joint, while on the other hand, the deformation to provide these ball treads requires a relatively low forming force and tool load, which in turn has a high accuracy of the ball tread result.
Vorzugsweise weist das Gleichlaufgelenkaußenbauteil, insbesondere dessen Mantel, auf seiner Außenfläche – also der dem Hohlraum abgewandten Seite – eine Ausrichtkontur auf, um das Gleichlaufgelenkaußenbauteil bezüglich seiner Längsachse eindeutig auszurichten; insbesondere umfangsseitig und/oder axial und/oder radial. Die Ausrichtkontur kann dabei eine von der Öffnung abgewandt offene (oder auch umgekehrt) V-Form aufweisen. Auch andere Formen sind denkbar, die eine wiederholgenau eindeutige Ausrichtung des Bauteils ermöglichen. Die Ausrichtkontur kann dabei gleichzeitig der Gewichtsersparnis dienen. Es ist jedoch auch denkbar, dass sie einzig der Ausrichtung des Bauteils bei Einlegen in ein entsprechendes (Kalibrier-)Werkzeug dient. Bevorzugt weist sie dazu im Außenbereich Kanten auf, welche beispielsweise beim umformtechnischen Herstellen des Bauteils – also beispielsweise beim Einklappvorgang – so mitkalibriert werden, dass Sie sich als zentriergenaue Aufnahme vorzugsweise sowohl radial als auch axial eignen.Preferably, the constant velocity joint outer component, in particular its jacket, on its outer surface - that is, the side facing away from the cavity - an alignment contour in order to align the constant velocity joint outer member with respect to its longitudinal axis clearly; in particular circumferentially and / or axially and / or radially. The alignment contour may have an open (or vice versa) V-shape away from the opening. Other shapes are conceivable that allow a repeatable unique orientation of the component. The Ausrichtkontur can serve at the same time the weight savings. However, it is also conceivable that it serves only the orientation of the component when inserted into a corresponding (calibration) tool. Preferably, it has edges in the outer area, which are for example during the forming of the component - so for example when Einklappvorgang - so calibrated that you are suitable as a centering recording preferably both radially and axially.
Ferner kann das Gleichlaufgelenkaußenbauteil eine vorzugsweise integral ausgebildete Welle aufweisen, welche sich von einer der Öffnung abgewandten Seite des Bodenbereichs axial weg erstreckt. Somit kann ein bevorzugt integrales Bauteil zur Bereitstellung einer Gleichlaufgelenkwelle bereitgestellt werden.Further, the constant velocity universal joint outer member may comprise a preferably integrally formed shaft extending axially away from a side of the bottom portion remote from the opening. Thus, a preferred integral member for providing a constant velocity universal joint shaft can be provided.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ferner ein Gleichlaufgelenk gemäß Anspruch 30. Durch die Bereitstellung der definierten, flächigen Kugellaufflächen wird eine sichere und gleichmäßige Führung der Kugel in dem Gleichlaufgelenk ermöglicht. Die Kugeln sind dabei bevorzugt in einem Kugelkäfig gehalten.According to a second aspect, the present invention further relates to a constant velocity joint according to
Zur Bereitstellung eines wie oben bezeichneten Gleichlaufgelenkaußenbauteils betrifft ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Kalibrierwerkzeug gemäß Anspruch 1. Das Kalibrierwerkzeug weist vorzugsweise eine der Anzahl der zu kalibrierenden Kugellaufbahnen entsprechende Anzahl an Kalibrierstempeln auf. Die Kalibrierkonturen der Kalibrierstempel weisen in Längsrichtung gesehen jeweils einem Kreis entsprechende exponierte Teilkreiskonturen (bevorzugt zwei oder auch mehr Teilkreiskonturbereiche) auf, welche sich in Längsrichtung gesehen – und somit über die gesamte (Funktions-)Höhe der Kugellaufbahn – im Querschnitt auf dem Umfang (also Außenumfang) desselben Kreises mit definiertem Radius erstrecken, und somit dem Kreis folgend gekrümmt ausgebildet sind, wobei der Kreis derart gewählt ist, dass er entlang der Kugellaufbahn von dem Mantel nicht geschnitten wird.In particular, to provide a constant velocity universal joint outer member as described above, another aspect of the present invention relates to a calibration tool according to
Mittels dieses Kalibrierwerkzeuges wird es ermöglicht, ein Gleichlaufgelenkaußenbauteil mit rein durch Umformverfahren hergestellte Kugellaufflächen bereitzustellen. Auf diese Weise können zusätzliche spanende Fertigungsverfahren eingespart werden. Da die Umformung der Kugellaufbahn lediglich auf die Kugellauffläche beschränkt ist, kann bei geringer Umformkraft und Werkzeugbelastung eine hohe Genauigkeit der Kugellaufflächen erzielt werden. Folglich ist auch nur eine geringe Abstreifkraft notwendig, um die Kalibrierstempel zu entformen. Durch entsprechend ausgebildete Kalibrierstempel kann durch die exponierten Bereiche (Kalibrierkonturen) derselben auf einfache Weise eine definierte Umformung der Werkstoffvorhaltung (also der Vorsprünge) erfolgen.By means of this calibration tool, it is possible to provide a constant velocity universal joint outer member with ball treads made purely by forming processes. In this way, additional machining processes can be saved. Since the forming of the ball raceway is limited only to the ball raceway, high accuracy of the ball treads can be achieved with low forming force and tool load. Consequently, only a small stripping force is necessary to demould the Kalibrierstempel. By appropriately trained Kalibrierstempel can be done by the exposed areas (Kalibrierkonturen) the same in a simple manner a defined deformation of the material provision (ie the projections).
Die Kalibrierstempel können entlang einer radialen Führungsrichtung längsverschieblich in dem Kalibrierwerkzeug aufgenommen sein, um die Kalibrierstempel zwischen einer zurückgefahrenen Ruheposition und einer herausgefahrenen (also radial vorstehenden) Kalibrierposition zu bewegen. Auf diese Weise kann eine einfache Entformung des mittels des Kalibrierwerkzeuges hergestellten Bauteils ermöglicht werden. Zudem kann das Kalibrierwerkzeug zur Herstellung bzw. Kalibrierung von Bauteilen mit unterschiedlichen Durchmessern eingesetzt werden.The calibration punches can be accommodated along a radial guide direction so as to be longitudinally displaceable in the calibration tool in order to move the calibration punches between a retracted rest position and a retracted (thus radially protruding) calibration position. In this way, a simple demolding of the component produced by means of the calibration tool can be made possible. In addition, the calibration tool can be used for the production or calibration of components with different diameters.
Die Kalibrierstempel können entlang ihrer Führungsrichtung zum Kalibrierwerkzeug hin in die Ruheposition vorgespannt sein, vorzugsweise mittels einer Feder, wie einer Schraubenfeder, welche bevorzugt die Kalibrierstempel außen umfangsseitig umgibt und somit aufeinander zu in eine kollabierte Richtung der Kalibrierstempel vorspannt. Dies erleichtert bzw. automatisiert das Entformen am Ende eines Kalibriervorganges.The Kalibrierstempel may be biased along its direction of the calibration towards the rest position, preferably by means of a spring, such as a coil spring, which preferably surrounds the outside of the Kalibrierstempel circumferentially and thus biasing each other in a collapsed direction of the Kalibrierstempel. This facilitates or automates demolding at the end of a calibration process.
Die Kalibrierstempel können radial innen jeweils eine erste schräge Betätigungsfläche aufweisen, welche mit einer korrespondierend ausgebildeten zweiten schrägen Betätigungsfläche eines mehrteiligen Betätigungselements zusammenwirkt, um bei axialer Bewegung des Betätigungselements auf die ersten schrägen Betätigungsflächen zu die Kalibrierstempel radial nach außen zu bewegen. Somit kann die zur Umformung erforderliche Kraft bevorzugt über eine leicht zugängliche Seite des Kalibrierwerkzeugs – also axial in Längsrichtung der Kalibrierstempel – aufgebracht werden, welche dann über die Betätigungsflächen in eine radiale Kalibrierrichtung zur Deformation der Vorsprünge in einfacher Weise umgewandelt wird. Durch die vorbezeichnete Umwandlung der Kraftrichtung kann auf einfache Weise eine axial eingebrachte Kraft gleichmäßig auf alle Kalibrierstempel übertragen werden. Dies sorgt für eine kompakte Ausgestaltung des Werkzeugs und zudem für einen vereinfachten Kalibriervorgang.The Kalibrierstempel may radially inwardly each have a first oblique actuating surface which cooperates with a correspondingly formed second oblique actuating surface of a multi-part actuator to move in axial movement of the actuating element on the first oblique actuating surfaces to the Kalibrierstempel radially outward. Thus, the force required for forming preferably over an easily accessible side of the calibration - so axially in the longitudinal direction of the Kalibrierstempel - are applied, which is then converted via the actuating surfaces in a radial direction of calibration for deformation of the projections in a simple manner. By the aforementioned conversion of the direction of force can be transmitted in a simple manner, an axially introduced force evenly on all Kalibrierstempel. This ensures a compact design of the tool and also for a simplified calibration.
Das Kalibrierwerkzeug kann ein Unterwerkzeug zur bevorzugt gefederten Aufnahme des zu kalibrierenden Gleichlaufgelenkaußenbauteils sowie ein Oberwerkzeug zur Aufnahme und vorzugsweise auch Führung der Kalibrierstempel aufweisen, wobei mittels des Oberwerkzeugs die Kalibrierstempel vorzugsweise gemeinsam verfahrbar (bspw. axial in den Hohlraum des Gleichlaufgelenkaußenbauteils eintauchbar) und jeweils radial nach außen bewegbar (also bevorzugt in die Kalibrierposition bewegbar) sind, um somit bevorzugt die Kugellaufbahnen durch Umformung der Vorsprünge zu kalibrieren. Das Oberwerkzeug kann dabei vorzugsweise das Betätigungselement aufweisen. Diese mehrteilige Ausgestaltung des Kalibrierwerkzeugs sorgt für eine sichere Aufnahme des Bauteils und Ausrichtung/Zentrierung desselben bezüglich der Kalibrierstempel.The calibration tool may comprise a lower tool for preferably spring-loaded receiving the constant velocity joint outer component to be calibrated and an upper tool for receiving and preferably also guiding the Kalibrierstempel, wherein by means of the upper tool, the Kalibrierstempel preferably jointly movable (eg. Plunging axially into the cavity of the constant velocity joint outer member) and each radially to can be moved externally (that is, preferably movable into the calibration position) in order to thus preferably calibrate the ball raceways by forming the projections. The upper tool may preferably have the actuating element. This multi-part design of the calibration tool ensures a secure recording of the component and alignment / centering of the same with respect to the Kalibrierstempel.
Das Oberwerkzeug und das Unterwerkzeug weisen bevorzugt miteinander korrespondierende Ausrichtelemente auf, um das Oberwerkzeug und das Unterwerkzeug relativ zueinander auszurichten. Hierunter ist insbesondere die radiale Zentrierung sowie radiale und axiale Fixierung von Ober- und Unterwerkzeug relativ zueinander zu verstehen. Die korrespondierenden Ausrichtelemente weisen vorzugsweise korrespondierende Formschlusselemente auf. Die korrespondierenden Ausrichtelemente sind ferner bevorzugt paarweise bezüglich der Längsachse radial einander gegenüberliegend vorgesehen. Mittels der Ausrichtelemente kann durch einfaches Zusammenführen der Kalibrierwerkzeugelemente automatisch eine definierte Ausrichtung des umzuformenden Bauteils zum Kalibrierwerkzeug erfolgen, um letztlich eine besonders hohe Umformgenauigkeit zu erzielen.The upper tool and the lower tool preferably have mutually corresponding alignment elements in order to align the upper tool and the lower tool relative to each other. This is in particular the radial centering and radial and axial fixation of upper and lower tool to understand relative to each other. The corresponding alignment elements preferably have corresponding form-fitting elements. The corresponding alignment elements are furthermore preferably provided in pairs opposite one another radially with respect to the longitudinal axis. By means of the alignment elements can be carried out by simply merging the Kalibrierwerkzeugelemente automatically a defined orientation of the reshaped component to the calibration, in order to ultimately achieve a particularly high dimensional accuracy.
Das Kalibrierwerkzeug, insbesondere das Oberwerkzeug, kann ein zentrales Stempelelement zum Tragen der Kalibrierstempel aufweisen, auf dem bevorzugt ferner die Teile des mehrteiligen Betätigungselements jeweils axial geführt sind. Ebenso kann das Kalibrierwerkzeug, insbesondere das Oberwerkzeug, einen Auflagebereich zum axialen Tragen und radialen Führen der Kalibrierstempel aufweisen, wobei der Auflagebereich bevorzugt an einem distalen Ende des zentralen Stempelelements vorgehsehen ist. Diese mehrteilige Ausgestaltung insbesondere des Oberwerkzeugs ermöglicht es, das Bauteil zusammen mit dem Unterwerkzeug zunächst sicher ausgerichtet und zentriert festzulegen, um anschließend die Kalibrierstempel mit hoher Genauigkeit zur Umformung in Wirkkontakt mit den Vorsprüngen zu bringen. Insbesondere werden die Kalibrierstempel auf einfach Weise bereitgestellt, können einfach gehandhabt werden und lassen sich zudem einfach und definiert platzieren und bewegen.The calibration tool, in particular the upper tool, may have a central punch element for carrying the Kalibrierstempel, on which preferably further preferably the parts of the multi-part actuating element are axially guided. Likewise, the calibration tool, in particular the Upper tool, a support area for axial support and radial guiding of the Kalibrierstempel, wherein the support area is preferably vorgehsehen at a distal end of the central punch member. This multi-part design, in particular of the upper tool makes it possible to set the component together with the lower tool first securely aligned and centered in order then to bring the Kalibrierstempel with high accuracy for forming in operative contact with the projections. In particular, the Kalibrierstempel be provided in a simple manner, can be easily handled and can also be easily and defined place and move.
Vorzugsweise weist das Kalibrierwerkzeug, insbesondere das Unterwerkzeug, eine Ausrichtkontur auf, welche mit einer Ausrichtkontur des Gleichlaufgelenkaußenbauteils derart zusammen wirken kann, um das Gleichlaufgelenkaußenbauteil bezüglich seiner Längsachse zum Kalibrierwerkzeug eindeutig auszurichten, vorzugsweise umfangsseitig und/oder radial und/oder axial. Die Ausrichtkontur kann als radialer Vorsprung oder radiale Ausnehmung ausgebildet sein. Die Ausrichtkontur kann ferner eine von dem Oberwerkzeug abgewandt offene (oder auch umgekehrt) V-Form aufweisen. Auch andere Formen sind denkbar, die eine wiederholgenau eindeutige Ausrichtung des Bauteils zum Kalibrierwerkzeug ermöglichen.The calibration tool, in particular the lower tool, preferably has an alignment contour which can interact with an alignment contour of the constant velocity joint outer component in order to unambiguously align the constant velocity joint outer component relative to its longitudinal axis to the calibration tool, preferably peripherally and / or radially and / or axially. The alignment contour may be formed as a radial projection or radial recess. The alignment contour may also have a V-shape that is open away from the upper tool (or vice versa). Other shapes are conceivable, which allow a repeatable unique orientation of the component to the calibration tool.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Gleichlaufgelenkaußenbauteils gemäß Anspruch
Durch das Bereitstellen eines umzuformenden Gleichlaufgelenkaußenbauteils mit einer (kleinen) Werkstoffvorhaltung in Form der beschriebenen Erhebungen bzw. Vorsprüngen im Bereich der Kontaktwinkel von in den Kugellaufbahnen zu führenden Kugeln bzw. des Kreises, kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einfache Weise rein durch „Mikroumformung” dieser Vorsprünge eine definierte Kugellauffläche eines Gleichlaufgelenkaußenbauteils hergestellt werden. Somit kann auf zusätzliche spanende Fertigungsverfahren, wie sie bisher üblich waren, verzichtet werden. Die Vorsprünge werden beispielsweise einfach durch Aufdornen und Plattdrücken umgeformt, wodurch die tragende Form auf definierte Flächen – also die Kugellaufflächen – reduziert wird. Diese tragenden Flächen unterliegen zudem, Im Vergleich zu den bisher herstellungstechnisch bedingten Linienberührungsbahnen, keiner bzw. keiner nennenswerten Umformung während des Betriebes des Bauteils und ermöglichen somit eine gleichmäßige Lauffläche während seiner Betriebsdauer. Durch die Werkstoffvorhaltung in Form der Vorsprünge, die nur eine geringe Deformation erfordert, sind aufgrund dieser „Mikroumformung” die eigentliche Umformkraft und die Werkzeugbelastung sowie Werkzeugdeformation sehr gering. Hierdurch wiederum können hohe Genauigkeiten der Geometrie erzielt werden. Diese Geometrie kann beispielsweise durch weitere Formelemente wie Schmiernuten, die wiederum die Notlaufeigenschaften verbessern, erweitert werden.By providing a reshaped jointed joint outer component with a (small) material provision in the form of the described projections or projections in the range of contact angles of leading in the ball raceways balls or the circle, by means of the inventive method in a simple manner purely by "micro-forming" this Projections a defined ball raceway of a constant velocity joint outer member are made. Thus, it is possible to dispense with additional machining methods of manufacture, which were previously customary. For example, the protrusions are simply deformed by spiking and flattening, thereby reducing the load-bearing shape to defined areas - that is, the ball treads. These bearing surfaces are also subject, in comparison to the hitherto production-related line contact tracks, no or no significant deformation during operation of the component and thus allow a smooth running surface during its service life. Due to the material provision in the form of the projections, which requires only a small deformation, the actual forming force and the tool load and tool deformation are very low due to this "micro-forming". In turn, high accuracy of the geometry can be achieved. This geometry can be extended, for example, by further form elements such as lubrication grooves, which in turn improve the emergency running properties.
Die Umformung erfolgt bevorzugt über die gesamte (Funktions-)Höhe der Kugellaufbahn(en) und bevorzugt in einem einzigen Umformschritt. Dies wird insbesondere durch die geringen Umformkräfte bedingt, welche lediglich aufgrund der „Mikroumformung” aufzubringen sind. Somit kann in einfacher Weise die gesamte Kugellaufbahn über seine gesamte (Funktions-)Höhe auf einmal kalibriert werden.The deformation preferably takes place over the entire (functional) height of the ball track (s) and preferably in a single forming step. This is due in particular to the low forming forces, which are only due to the "micro-forming" are applied. Thus, in a simple manner, the entire ball track over its entire (functional) height can be calibrated at once.
Das Gleichlaufgelenkaußenbauteil wird vorzugsweise ausschließlich mittels Umformverfahren bereitgestellt. Hier sind insbesondere Warm- und Halbwarmumformvorgänge denkbar.The constant velocity universal joint outer member is preferably provided exclusively by the forming process. Warm and warm forging operations are particularly conceivable here.
Die Kugellaufbahnen können jeweils ein Paar von Kugellaufbahnen umfassen, wobei die Kugellaufbahnen eines Paares in Umfangsrichtung gesehen vorzugsweise bezüglich der Längsachse gegenläufig orientiert geneigt sind. Alle Paare von Kugellaufbahnen lassen sich mit demselben Kalibrierwerkzeug und bevorzugt gleichzeitig kalibrieren. Das Verfahren lässt sich somit in einfacher Weise auch bei Bauteilen mit Cross-Groove anwenden, ohne dass beispielsweise Kalibriersegmente (bspw. Kalibrierstempel) miteinander kollidieren. Dies wird insbesondere durch die radial voneinander weg verfahrenden Segmente (hier bspw. Kalibrierstempel) des Kalibrierwerkzeugs ermöglicht, wie im Weiteren beschrieben.The ball raceways may each comprise a pair of ball tracks, wherein the ball raceways of a pair are inclined in the circumferential direction, preferably oriented in opposite directions with respect to the longitudinal axis. All pairs of ball raceways can be calibrated with the same calibration tool and preferably at the same time. The method can thus be applied in a simple manner even with components with cross-groove, without, for example, colliding segments (eg Kalibrierstempel) with each other. This is made possible in particular by the segments moving away from each other radially (in this case, for example, a calibration punch) of the calibration tool, as described below.
Das Kalibrierwerkzeug weist bevorzugt Kalibrierstempel auf. Beispielsweise kann es sich hierbei um ein erfindungsgemäßes Kalibrierwerkzeug wie zuvor beschrieben handeln. Die Kalibrierstempel können axial in den Hohlraum des Gleichlaufgelenkaußenbauteils eingetaucht werden. Anschließend können die Kalibrierstempel dann durch radiale Bewegung nach außen insbesondere mit einer radialen Kalibrierkontur der jeweiligen Kalibrierstempel in Kontakt mit den Vorsprüngen gebracht werden, um die Vorsprünge definiert umzuformen. Die Kalibrierkonturen weisen bevorzugt jeweils einem Kreis entsprechende exponierte Teilkreiskonturen auf, welche sich in Längsrichtung gesehen im Querschnitt auf dem Umfang desselben Kreises mit definiertem Radius erstrecken, wie dies zuvor bereits dargestellt wurde. Somit kann auf einfache Weise gezielt eine definierte Mikroumformung der Vorsprünge durchgeführt werden, um sehr genaue Kugellaufflächen zu bilden.The calibration tool preferably has calibration punches. For example, this may be a calibration tool according to the invention as described above. The Kalibrierstempel can be immersed axially into the cavity of the constant velocity joint outer member. The calibration punches can then be brought into contact with the projections by radial movement outwards, in particular with a radial calibration contour of the respective calibration punches, in order to deform the projections in a defined manner. The calibration contours preferably each have a circle corresponding exposed part circle contours, which seen in the longitudinal direction in cross section extend the circumference of the same circle of defined radius, as previously shown. Thus, a defined micro-forming of the projections can be carried out in a simple manner targeted to form very accurate ball treads.
Die Kalibrierstempel sind vorzugsweise radial längsverschieblich in dem Kalibrierwerkzeug aufgenommen und werden zum Kalibrieren bevorzugt von einer zurückgefahrenen Ruheposition in eine herausgefahrenen Kalibrierposition bewegt, wobei die Kalibrierstempel ferner vorzugsweise entlang ihrer radialen Führungsrichtung in die Ruheposition vorgespannt sind, um nach dem Kalibrieren wieder in die Ruheposition zu fahren. Dies erleichtert eine Entformung des Bauteils nach dem Kalibriervorgang. Zudem können Bauteile mit unterschiedlich großem Innendurchmesser kalibriert werden. Die Vorspannung kann dabei durch eine die Kalibrierstempel außen umfangsseitig umgebende Feder, insbesondere eine Schraubenfeder, auf die Kalibrierstempel ausgeübt werden. Somit kann eine konstruktiv einfache, aber effektive Zurückführung der Kalibrierstempel in die Ruheposition bereitgestellt werden. Dies ermöglicht ferner eine bevorzugt automatisierte Entformung.The Kalibrierstempel are preferably radially longitudinally displaceable incorporated in the calibration and are moved for calibration preferably from a retracted rest position in a retracted calibration position, wherein the Kalibrierstempel are also preferably biased along its radial guide direction to the rest position to go back to the rest position after calibration , This facilitates demoulding of the component after the calibration process. In addition, components with different inner diameters can be calibrated. The bias voltage can be exercised by the calibration stamp outside circumferentially surrounding spring, in particular a coil spring on the Kalibrierstempel. Thus, a structurally simple, but effective return of the Kalibrierstempel be provided in the rest position. This also allows a preferably automated demolding.
Die Kalibrierstempel können radial innen jeweils eine erste schräge Betätigungsfläche aufweisen, welche mit einer korrespondierend ausgebildeten zweiten schrägen Betätigungsfläche eines mehrteiligen Betätigungselements zusammenwirkt. Die Vorsprünge werden dann bevorzugt umgeformt, wenn bei axialem Einfahren des Betätigungselements in das Gleichlaufgelenkaußenbauteil die Kalibrierstempel über die Betätigungsflächen radial nach außen bewegt werden. Somit kann eine axiale eingebrachte Kraft auf einfache Weise zum Ausfahren der/aller Kalibrierstempel verwendet werden.The Kalibrierstempel may radially inwardly each have a first oblique actuating surface, which cooperates with a correspondingly formed second oblique actuating surface of a multi-part actuating element. The projections are then preferably deformed, when the calibration punches are moved radially outwardly beyond the actuating surfaces during axial retraction of the actuating element into the constant velocity universal joint outer component. Thus, an axial introduced force can be used in a simple manner for extending the / all Kalibrierstempel.
Vorzugsweise weist das Kalibrierwerkzeug ein Unterwerkzeug auf, in das das zu kalibrierenden Gleichlaufgelenkaußenbauteil bevorzugt gefedert aufgenommen wird, sowie ein Oberwerkzeug, in dem die Kalibrierstempel radial geführt aufgenommen sind, wobei mittels des Oberwerkzeugs die Kalibrierstempel vorzugsweise gemeinsam axial in den Hohlraum des Gleichlaufgelenkaußenbauteils eingetaucht und anschließend radial nach außen bewegt werden, um die Kugellaufbahnen durch Umformung der Vorsprünge zu kalibrieren. Das Oberwerkzeug weist dabei vorzugsweise das Betätigungselement auf. Diese mehrteilige Ausgestaltung ermöglicht ein einfaches und sicheres definiert positioniertes Einsetzen des Bauteils in das Kalibrierwerkzeug zur einfachen und genauen Kalibrierung desselben.Preferably, the calibration tool has a lower tool, in which the calibrated joint outer component to be calibrated is preferably received sprung, and an upper tool, in which the Kalibrierstempel are radially guided, said means of the upper tool, the Kalibrierstempel preferably dipped together axially into the cavity of the constant velocity joint outer member and then radially are moved outwardly to calibrate the ball tracks by forming the projections. The upper tool preferably has the actuating element. This multi-part design allows a simple and secure defined positioned insertion of the component in the calibration tool for easy and accurate calibration of the same.
Das Oberwerkzeug und das Unterwerkzeug können mittels miteinander korrespondierender Ausrichtelemente relativ zueinander ausgerichtet werden, vorzugsweise radial zentriert sowie radial und axial fixiert werden. Somit kann eine insgesamt sehr genaue Positionierung der Kalibrierwerkzeugelemente untereinander und in Verbindung zu dem umzuformenden Bauteil erzielt werden.The upper tool and the lower tool can be aligned relative to one another by means of alignment elements which correspond to one another, preferably radially centered and fixed radially and axially. Thus, an overall very accurate positioning of the Kalibrierwerkzeugelemente can be achieved with each other and in connection with the component to be formed.
Das Kalibrierwerkzeug, insbesondere das Oberwerkzeug, kann ein zentrales Stempelelement aufweisen, welches die Kalibrierstempel trägt, und auf dem bevorzugt die Teile des mehrteiligen Betätigungselements jeweils axial geführt werden. Zudem kann das Kalibrierwerkzeug, insbesondere das Oberwerkzeug, einen Auflagebereich aufweisen, auf dem die Kalibrierstempel axial getragen und radial geführt werden, wobei der Auflagebereich bevorzugt an einem distalen Ende des zentralen Stempelelements bewegbar getragen wird. Diese mehrteilige Ausgestaltung ermöglicht, wie zuvor bereits erläutert, eine besonders einfache, aber genaue Umformung.The calibration tool, in particular the upper tool, may have a central punch element, which carries the Kalibrierstempel, and on which preferably the parts of the multi-part actuating element are each guided axially. In addition, the calibration tool, in particular the upper tool, have a bearing area on which the Kalibrierstempel are axially supported and guided radially, wherein the support area is preferably carried on a distal end of the central punch member movable. This multi-part design allows, as already explained, a particularly simple, but accurate deformation.
Eine Ausrichtkontur des Gleichlaufgelenkaußenbauteils kann derart mit einer Ausrichtkontur des Kalibrierwerkzeugs, insbesondere des Unterwerkzeugs, zusammenwirken, dass das Gleichlaufgelenkaußenbauteil bezüglich seiner Längsachse zum Kalibrierwerkzeug eindeutig ausgerichtet wird, vorzugsweise umfangsseitig und/oder radial und/oder axial ausgerichtet wird. Somit kann jedes Gleichlaufgelenkaußenbauteil in gleicher Weise in das Kalibrierwerkzeug eingesetzt werden, was die Wiederholgenauigkeit des Verfahrens erhöht. Auch kann eine gleichmäßige und genaue Umformung in mehreren Umformstufen mit hoher Genauigkeit erzielt werden.An alignment contour of the constant velocity universal joint outer component can cooperate with an alignment contour of the calibration tool, in particular of the lower tool, such that the constant velocity joint outer component is uniquely aligned relative to its longitudinal axis relative to the calibration tool, preferably aligned circumferentially and / or radially and / or axially. Thus, each constant velocity joint outer member can be equally inserted into the calibration tool, which increases the repeatability of the method. Also, a uniform and accurate deformation in several forming stages can be achieved with high accuracy.
Im Folgenden werden weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung im Rahmen von Ausführungsbeispielen der Figuren der begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:In the following, further features and advantages of the present invention will be described in the context of embodiments of the figures of the accompanying drawings. Show it:
Danach wird zunächst ein Stangenrohling R1 bereitgestellt (
Das zu kalibrierende Gleichlaufgelenkaußenbauteil
Der Mantel
Die Kugellaufbahnen
Nach dem Bereitstellen eines/r solchen Vorform bzw. zu kalibrierenden Gleichlaufgelenkaußenbauteils
Im Ergebnis weist das fertig kalibrierte Gleichlaufgelenkaußenbauteil
Wie in
Der Mantel
Die Kugellaufbahnen
Die Kugellaufflächen
Wie ebenso in
Wie insbesondere
Mittels eines derart hergestellten Gleichlaufgelenkaußenbauteils
Folglich ist es möglich, ein erfindungsgemäßes Gleichlaufgelenkaußenbauteil
Das Kalibrieren der Kugellaufbahnen
Das Kalibrierwerkzeug
Hierzu weisen die Kalibrierkonturen
Um die Kugellaufbahnen
Die Kalibrierstempel
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform sind die Kalibrierstempel
Die Kalibrierstempel
Die Kalibrierstempel
Das Kalibrierwerkzeug
Ferner kann das Kalibrierwerkzeug
Das Oberwerkzeug
Das Kalibrierwerkzeug
Das Kalibrierwerkzeug
Das Kalibrierwerkzeug
Ein bevorzugter Kalibriervorgang kann wie folgt durchgeführt werden: Zum Kalibrieren wird folglich das Gleichlaufgelenkaußenbauteil
Anschließend wird das Betätigungselement
Nach dem Kalibrieren, also wenn die Kalibrierstempel
Hier dargestellt sind insgesamt drei Paare P von Kugellaufbahnen
Ein so mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestelltes Gleichlaufgelenkaußenbauteil
Die Erfindung ist auf die vorbezeichneten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. Insbesondere sind alle vorbezeichneten Merkmale in beliebiger Weise mit- und untereinander kombinierbar und austauschbar. Beispielsweise sind die geometrische Form, Erstreckungsrichtung und Neigungswinkel der Kugellaufbahnen
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