DE1908729A1

DE1908729A1 - Verfahren zur Herstellung der Gehaeuse fuer Kraftfahrzeughinterachsen

Info

Publication number: DE1908729A1
Application number: DE19691908729
Authority: DE
Inventors: Masanobu Nakamura
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-02-23
Filing date: 1969-02-21
Publication date: 1969-09-18
Also published as: JPS4832903B1; FR2002549A1

Description

Verfahren zur Herstellung der Gehäuse für Kraftfahrzeughinterachsen.

Die für die Hinterachsen von Kraftfahrzeugen bestimmten Gehäuse werden im allgemeinen Inder Weise hergestellt, dass zwei Stahlrohre entsprechend gepresst und dann derart zueinander verschweisst werden, dass sie ein einziges zusammenhängendes rohr-. förmiges (Gehäuse bilden. Eine andere Möglichkeit zur Herstellung aerartiger Gehäuse besteht aber auch darin, dass ein grosser ausgebildeter Hauptteil zur Aufnahme des Differentials in einem entspreeiheaid-en Gussverfahren hergestellt wird, und dass dieses dann entsprechend mit zwei Stahlrohren verbunden wird * Diese Art von (Gehäusen ist äedGcih verhäli;nismässig kostspielig und es sind für e HeristeHuaig komplizierte und aufwendige Verfahren zur Por- izmc Maselhinenbearbeitung und zur endgültigen JPeinbearbei- !und JParttiigstslliing dieser Produkte notwendig.

wmpä® €©slialib^ !bereits ein drittes Verfahren vorgeschlagen, maelh d<em idas SeihaiiBe neater Anwendung eines plastisehei] Verf or

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mungsverfahrens aus einem einzigen und zusammenhängenden Stahlrohr hergestellt v/erden soll. Dieses letztgenannte Verfahren war jedoch noch mit zahlreichen technischen Schwierigkelten verbunden, für die bisher noch keine Lösung gefunden worden ist. Da beispielsweise eine Verformung eines Stahlrohres im Wege äe±i Kaltverarbeitung nur innerhalb bestimmter Grenzen vorgenommen; werden kann, konnten Teile mit der für das Hinterachsengehäuse erforderlichen Grosse, Form und Festigkeit stets nur mit Schwierigkeiten erhalten werden. Aus diesem Grunde wird auch die Her-P stellung des Hinterachsengehäuses aus einem einzigen zusammenhängenden Stahlrohr in der Industrie noch immer nicht kommerziell vorgenommen.

Der Erfindung liegt demnach die Auf gäbe zugrunde, ein wirt™· schaftlicheres und wirksameres Verfahren zur Herstellung der Gehäuse für die Hinterachsen von Kraftfahrzeugen aus einem zusammenhängenden rohrförmigen Material zu schaffen.

Bei den Gehäusen für die Hinterachsen von Kraftfahrzeugen ist

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im mittleren Bereich derselben jeweils ein breiter bzw. wei— ■■----. ter ausgebildeter Abschnitt vorgesehen, der zur Aufnahme des Differentials bestimmt ist. Endseitig wird das Gehäuse am Kraftfahrzeugrahmen jeweilgfunter Zuhilfenahme einer Feder gehalten. Das heisst also', dass das Biegemoment des als eine Art Querträger wirkenden Gehäuses durch die.Federn im wesentlichen im gleichen Masse zwischen den Halterungen verteilt wird. Die Siegebeanspruchung eine β Trägers läset sich.durch folgende Gleichung wiedergeben:

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wobei M für das Biegemoment und Z für den Querschnittsmodul steht. Im Falle eines Metallhohlrohres mit dünner Wandungsdicke · lässt sich der Querschnittsmodul annähernd wie folgt wiedergeben:

Z = 0,8 d² t

Dabei steht d für den mittleren Durchmesser des Rohres und t für die Wandungsstärke. Wenn also ein Metallrohr einen ausgebauchten Bereich mit grösserem Durchmesser besitzt und die Wandungsstärke gleich ist, ist der.Querschnittsmodul dem Quadrat des Durchmessers proportional. Es sei einmal davon ausgegangen, dass der Mittelteil des Hinterachsengehäuses einen Durchmesser besitzt, welcher das dreifache des Durchmessers des Gehäuses auf beiden Seiten beträgt, so ist die Biegebeanspruchung im Mittelteil wie folgt: .

Cj = M/Z., = M / 0,8 χ 1² χ 1 = M/0,8

während die Biegebeanspruchungen/an beiden Seiten wie folgt errechnet wird:

2 = M / 0,8 χ 3 x,1 = M/7>2.

bedeutet also, dass für die Wandungsstärke im ausgebauchten xvittelteil des Gehäuses ein Neuntel der Wandungsstärke zu beiden Seiten des Gehäuses für den gleichen Querschnittsmodul anzusetzen

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Nach der Erfindung wird nunmehr in der Weise vorgegangen, dass bei einem Stahlrohrmaterial zunächst einmal der !Durchmesser desselben verringert wird, und zwar mit Ausnahme des Mitteibereiches dieses Stahlrohres, wobei dieVerringerung Ms ,auf den er- .' forderlichen Durchmesser für die Achsgehäuseteile vorgenommen wird, die zur Aufnahme der Hinterachsen eines Kraftfahrzeuges bestimmt sind. Als zweites wird dann das Rohrma'terial. der Einwirkung einer Ausbauchungskraft ausgesetzt, wodurch die Van- .: dungsstärke im mittleren Bereich des Rohres entsprechend ver-,.-...-_ ringert wird und als drittes und letztes wird dem Material seine IOrm verliehen, indem es von aussen her entsprechend gepresst wird, wobei der Druck im Rohrmaterial erhalten bleibt. Der dritte Pressvorgang wird unter Zuhilfenahme einer entsprechenden Pressform vorgenommen, so dass damit die ans chile's sende Formgestaltung für das für die Hinterachsen-von Eraftfahrzeu— ; gen bestimmte Gehäuse erzielt wird» Ein .derart ausgebildetes Gehäuse besitzt ausgehend von seinen einander gegenüberliegenden Enden in Richtung auf den ausgebauchten Mittelbereich des Gehäuses eine allmählich immer geringer werdende Wandstärke., so. dass der Querschnittsmodul von einem Ende des Gehäuses zum andern im wesentlichen gleichbleibend ist. Bei dem erfitidungs^;., gemäss ausgebildeten Gehäuse ist keinerlei Maschinenbearbeltung oder Härtung erforderlich. Nachdem das erfindungsgemässe Gehäu«. se durch eine plastische Verformung eines SthlrohEes-bei Umgebungstemperatur hergestellt wird, kommt ein erhöhter Yerformungswiderstand:*1zur: Wirkung* ^der, als ^sogenanntem r-BearbeäJtungs·=«- ί härtungabezeiehnet;;w±rdi Λ Infolge; dieser Bearbeitungshärtung _9t.-^c

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d. h. also der Erhöhung der Fliessgrenze durch die Werkstückverformung wird"das so erhaltene Produkt sehr fest und kann damit auch Aussenbelastungen standhalten, so wie sie beim Hinterachsengehäuse vorkommen.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung seien nachstehend anhand der ""das erfindungsgemässe Verfahren mehr oder weniger schematisch darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen ■'·;■■ ■-...·

Figur 1 eine Ausführungsform eines als Material verwendeten -

Stahlrohres im Schnitt gesehen; ·

Figur 2 das gleiche Material nach seiner Verformung in der

ersten Verfahrensstufe;
Figur 3 wiederum das gleiche Material nach der Verformung in

der zweiten Verfahrensstufe; .

Figur 4 eine Darstellung des gleichen Materials nach seiner

Verformung in der drittenVerfahrensstufe; Figur 5 eine schematische Querschnittsdarstellung nach der"ii-

nie 5-5 der Figur 3»
Figur 6 eine schematisch gezeigte Quergchnittsdarstellung nach

der Linie 6-6 der Figur 4; und ' .

Figur 7 das fertige Hinterachsengehäuse, gleichfalls im Schnitt

gesehen. ^: .

In der Figur 1 ist mit dem Bezugzeichen 10 ein Stahlrohr-Hohling bezeichnet. DieserRohrrohling 10 wird zunächst eiamal

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in einem ersten Verformungsgang, beispielsweise unter Zuh'ilfe-'..-nähme einer Drehgesenkschmiede verformt.· Bei dieser ersten Verformung werden die beiden Seitenstücke 11 des rohrförmigen'-Rohlings 10 jeweils in ihrem Durchmesser verringert "bzw. eingezogen. Der mittlere Bereich 12 des Rohlings 10 behält jedoch seinen ursprünglichen Durchmesser bei (Figur 2).

Anschliessend wird der rohrförmige. Rohling 10 im Zuge der zweiten, in Figur 3 veranschaulichten Verfahrensstufe ausgewölbt

P oder ausgebaucht. Diese Ausbauchung kann in der Weise erfüllt werden, dass in die Bohrung des rohrförmigen Rohrstüekes 10 ein hydraulischer Druck eingeschickt wird. In der zweiten Verfahrensstufe wird der rohrförmige Rohling 10 an seinen beiden Enden durch entsprechende Futtervorrichtungen 13 gehalten«, Die beiden Stirnöffnungen des rohrförmigen Rohlings 10 sind jeweils durch entsprechende Stopfen 14 bzw. 15 hermetisch ver- _v schlossen. In einer dieser Stopfenanordnungen ₉ beispielsweise im Stopfen 15 ist ein Strömungsmitteldurchlass 16 vorgesehen^

_fe über welchen die Bohrung des Rohlings 10 mit einer nicht gezeigten Hydräulikquelle in Verbindung gebracht werden kann. , Gegebenenfalls kann die Auswölbung bzw. Ausbauchung auch unter Zuhilfenahme-einer entsprechenden Form vorgenommen werden. .

Infolge der so veranlassten Ausbauchung wird die Wandstärke xles rohrförmigen Rohlings im mittleren Bereich 12 in Richtung auf - die Mitte des Rohlings zu allmählich vermindert.

Anschliessend wird der ausgebauqhte rohrförmige Rohling der :

letzten Verformungsstufe zugeführt, in welche er Unter Zuhilfenahme entsprechender Formstüde 17 bzw. -18 in seine endgültige Eorm gebracht wird, wie dies in Figur 4 veranschaulicht ist. Hierbei wird der hydraulische Druck innerhalb des rohrförmigen Rohlings jeweils entsprechend genau gesteuert. Die Formen 17 und 18 besitzen jeweils genau die erforderliche Form, so wie sie für die endgültige Gestaltung des Fertigproduktes, d.h. also in diesem Falle des·Hinterachsengehäuses notwendig ist*

Dag zwischen der zweiten Verfahrensstufe (Figur 3) und. der dritten Verfahrensstufe (Figur 4) gegebene Verformungsverhältr nis ist nicht kritisch, jedoch wird hierbei vorzugsweise in der Weise vorgegangen, dass die abschliessende Formgebung ■des Produktes derart vorgenommen und gesteuert wird, dass die umfangsseitige Länge & des Querschnittes im Mittelpunkt des . Gehäuses (Figur 6) im wesentlichen gleich oder kleiner ist als der UmfangTt Pdes Querschnitts in der Mitte des ausgeoauchten Mittelbereiches 12(Figur 5) des Rohlings während der ^zeiten Verfahrensstufe.

Auf jeden Fall wird die abschliessende Formgebung durch die . Formen 17 und 18 entgegen der Wirkung eines Gegendruckes vorgenommen, welcher von den in den rohrförmigen Rohling 10 eingeführten Strömungsmittel verursacht wird. Damit ist also die Möglichkeit gegeben, das Gehäuse in genau derjenigen Form herzustellen, wie dies für ;das Fertigprodukt notwendig ist. Im .^: Zuge der 'abschliessenden Verformung wird das Gehäuse Vorzugs-

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weise derart ausgebildet, dass es eine flache Seite 1,9 aufweist, Diese flache Seite 19 wird nach der Entnahme des Formstückes aus den Formen 17 und 18 derart maschinenbearbeitet, dass eine · Öffnung 20 mit einem nach innen gerichteten Flansch 21 entsteht, der mit dem Rand des Differentialträgers 22 (Figur 7) zusammen- . passt.

Der innerhalb des rohrförmigen Rohlings herrschende Gegendruck bzw. hydraulische Druck erlaubt einerseits eine ganz genaue Ausarbeitung des Werkstückes und verhindert andererseits die Bildung von irgendwelchen Falten od. dgl. im Produkt. Der Gegendruck wird dabei in Abhängigkeit von dem zwischen dem zweiten und dem dritten Verfahrensschrit gegebenen Verformungsverhält- · nis gesteuert. Die Erfindung wird dabei vorzugsweise, in der Weise verwirklicht, dass in bezug auf den Querschnitt in der Mitte des Gehäuses ein Verhältnis von jL^TCQ erhalten wird. Je ictner dabei die maximale Umfangslänge H des Produkte dem Umfang \ JCD des ausgebauchten rohrförmigen Rohlings kommt, umso geringer kann der Gegendruck sein, durch welchen die endgültige Verformung des Produktes erzielt wird. In der Praxis richtet sich der . 3-egendruck dabei jeweils nach der gegebenen Gestalt der Fofmvöücke. Besitzt nämlich beispielsweise das Endprodukt eine oder mehrere scharfe Kanten, so muss der Gegendruck entsprechend er-

höht werden, damit das Material einwandfrei tiefgezogen wird.

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Claims

Patentansprüche

1. J Verfahren zur Herateilung eines Gehäuses für die Hinterachsen von Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass

der Durchmesser eines als Ausgangsmaterial verwendeten Stahlrohres mit Ausnahme des Mittelbereiches des Stahlrohres entsprechend vermindert und dann das Rohr von aussen her entgegen einem innerhalb des Rohres wirksam werdenden gesteuerten Druck einer derartigen Presswirkung unterworfen wird, dass das Rohrmaterial entsprechend plastisch verformt und damit die Gestalt des gewünschten Produktes als Hinterachsengehäuse erhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die plastische Verformung im Wege eines Kaltverarbeitungsverfahrens vorgenommen wird. .

.5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Bereich des Rohres vor der abschliessenden !Formgebung derart ausgebaucht wird, dass dadurch die. WanduaagBstäasfce dieses .Kittelbereiches entsprechend vermindert msä. vom einen Ende des Gehäuses zum anderen ein im weseiaifclAelben gleichbleibender Querschnittsmodul erhalten wird« . ■ : . ■ _m: .

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

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im Rahmen einer ersten Verformungsstufe der Durchmesser des Rohres mit Ausnahme des mittleren Bereiches desselben bis auf den erforderlichen Durchmesser für die Verwendung als Achsgehäuse zur Aufnahme der Hinterachsen vermindert wird, dass in einer zweiten Verformungsstufe der Mittelbereich des Rohres unter gleichzeitiger /erminderung der Wandstärke desselben ausgebaucht wird und dass W in einer dritten Stufe das Material von aussen her unter Zuhilfenahme'einer Pressform entgegen der Wirkung eines gesteuerten Gegendruckes verpresst wird, der durch in das Rohr eingeführtes Strömungsmittel verursacht .ird, 30 dass das Rohr entsprechend der Formgebung der formteile verformt wird.

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