DE19725801B4

DE19725801B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Jochs für Universalgelenke

Info

Publication number: DE19725801B4
Application number: DE19725801A
Authority: DE
Inventors: Yasushi Maebashi Watanabe; Kiyoshi Maebashi Okubo
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1997-06-18
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2017-06-19
Also published as: JPH102343A; JP3564875B2; US6049964A; DE19725801A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Joches (1) für Universalgelenke aus einem vorgestanzten flachen Blech (11a), wobei das Joch (1) eine Basis (2) zum Kuppeln mit einem Ende einer rotierenden Welle und ein Paar Arme (3) aufweist, die sich in der Axialrichtung der Basis (2) gegenüberliegend zueinander erstrecken und zueinander konzentrische kreisförmige Löcher (4) aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Stanzen vorgerichteter Löcher (20) mit einem Innendurchmesser (d₁), der ausreichend kleiner ist als ein Innendurchmesser der kreisförmigen Löcher (4), Formen des flachen Blechs (11a), um die Basis (2) und das Paar Arme (3) zu bilden,
Nachbearbeiten der vorgerichteten Löcher (20) um die kreisförmigen Löcher (4) zu bilden,
gekennzeichnet durch
eine Grobbearbeitung, wobei die vorgerichteten Löcher (20) durch Stanzen in einer nahezu kreisförmigen Gestalt gebracht werden, und das Paar Arme (3) durch einen Vorbearbeitungskern (30) abgestützt ist;
und nachfolgend
eine Fertigbearbeitung, wobei eine innere Umfangskante...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Jochs für Universalgelenke aus einem vorgestanzten flachen Blech gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines Jochs für Universalgelenke.
Zum Beispiel wird eine Lenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge aufgebaut, indem eine Mehrzahl von Wellen, die eine Lenkwelle, eine Zwischenwelle und dergleichen umfassen, durch ein Universalgelenk miteinander verbunden werden. Universalgelenke, genannt Kardangelenke, in jedem von denen eine Querwelle ein Paar Joche untereinander verbindet, um so ihre Verlagerung zu gestatten, werden bisher in solchen Fällen allgemein verwendet. Es wird bisher auch so verfahren, das Joch, das solch ein Universalgelenk bildet, herzustellen durch plastische Bearbeitung eines Bleches mit ausreichender Steifigkeit wie beispielsweise ein Stahlblech.
Die 11A bis 11C und die 15A bis 15C zeigen Beispiele von auf diese Weise hergestellten Jochen für Universalgelenke. Jedes der Joche 1 und 1c besteht aus einer Basis 2 und einem Paar Armen 3, 3 oder 41, 41, die sich von einer axialen Kante dieser Basis 2 erstrecken. Von diesen wird die Basis 2 in einer unvollständigen zylindrischen Gestalt geformt, die an einer Position in der Umfangsrichtung unterbrochen ist, zum Einfügen eines Endes einer rotierenden Welle, an der das Joch 1 zu befestigen ist. Ein Paar Flansche 5, 6 sind einander gegenüber bei dem unterbrochenen Teil vorgesehen. Ein Durchgangsloch 18 für den Schaftteil eines Bolzen (nicht gezeigt) zum Einfügen in dieses ist in dem einen Flansch 6 ausgebildet, während eine zu dem Durchgangsloch 18 konzentrische Gewindebohrung 8 in dem anderen Flansch 5 ausgebildet ist, so daß der Schaftteil des Bolzens mit dieser gekoppelt werden kann.
Andererseits erstrecken sich die Arme 3, 3 oder 41, 41 in der Axialrichtung der Ba sis 2 von gegenüberliegenden Positionen in der Durchmesserrichtung und an einer axialen Kante der Basis 2. Diese Arme 3, 3 oder 41, 41 weisen einander entgegengesetzte Oberflächen auf, die zylindrische, konkave Flächen (11A-11C) oder flache Flächen (15A-15C) umfassen. Ferner sind zueinander konzentrische kreisförmige Löcher oder Kreislöcher 4, 4 oder 42, 42 in den Spitzenabschnitten der jeweiligen Arme 3, 3 oder 41, 41 ausgebildet. Zum Aufbauen eines Universalgelenks in Kombination des obigen Joches 1 mit einer Querwelle 9 werden Lagerschalen 10, 10 in die zugeordneten Kreislöcher 4, 4 oder 42, 42 eingepreßt. Jede dieser Lagerschalen 10, 10 funktioniert als ein äußerer Ring eines Radialnadellagers und koppelt das Joch 1 oder 1c mit der Querwelle 9, um die Querwelle 9 so zu lagern, daß sie relativ zu dem Joch schwenkbar ist.
Das Joch 1 oder Joch 1c nach obiger Beschreibung wird bisher in dem Herstellprozeß erzeugt, der in den 12A bis 12D gezeigt ist. Zuerst wird ein Blech mit ausreichender Steifigkeit wie das Stahlblech durch Preßformen ausgestanzt, um einen flachen Blechzuschnitt 11 mit der in 12A gezeigten Form zu erhalten. Dieser Blechzuschnitt 11 weist einen nahezu rechteckigen Basisabschnitt 12 auf sowie ein Paar Zungen 13, 13, die in Kaninchenohrform von einer Kante des Basisabschnitts 12 vorragen. Dieser Blechzuschnitt 11 wird zwischen einem Paar Preßstempeln gepreßt, um einer plastischen Verformung zu der in 12B gezeigten Gestalt unterworfen zu werden, womit ein erstes Zwischenformteil 14 erhalten wird. Dieses Zwischenformteil 14 ist so geformt, daß jeder der Abschnitte von Zungen 13, 13, welche zu einem Paar Armen 3, 3 oder 41, 41 werden sollen (11A-11C oder 15A-15C), in einer teilweise zylindrischen Gestalt gekrümmt oder flach ist, und so, daß ein vorragender Abschnitt 15 durch Schaftführung bei einem Abschnitt gebildet wird, welcher Teil des Basisabschnitts 12 ist, der zur Basis 2 werden soll, und wo die Gewindebohrung 8 (11B oder 15B) zu bilden ist. Dann wird dieses Zwischenformteil gekrümmt, um den Mittelteil des Basisabschnitts 12 in der unvollständigen zylindrischen Gestalt zu formen, wie in den 12C und 12D gezeigt, wodurch ein zweites Zwischenformteil 16 erhalten wird.
In dem zweiten Zwischenformteil 16, das in der in 12D gezeigten Gestalt aufgebaut ist, werden Riffelungen 17 in den inneren Umfang des Abschnitts geschnitten, welcher der Basis 2 entspricht, und das Durchgangsloch 18 und die Gewindebohrung 8 (11A-11C oder 15A-15C) werden jeweils in den Abschnitten gebildet, die den Flanschen 5, 6 entsprechen. Ferner werden die Kreislöcher 4, 4 oder 42, 42 (11A-11C oder 15A-15C) in den zugeordneten Spitzenabschnitten der Abschnitte gebildet, die den jeweiligen Zungen 13, 13 entsprechen. Zum Bilden dieser Löcher 4, 4 oder 42, 42 wird der herkömmliche Prozeß so angeordnet, daß er Schritte umfaßt zum Bilden eines vorbereiteten Loches von kleinem Durchmesser durch einen Bohrer, dem anschließenden Erweitern des Innendurchmessers dieses vorbereiteten Loches durch einen Schaftfräser und dem Fertigbearbeiten der inneren Kante dieses Loches durch eine Reibahle, wodurch jedes kreisförmige Loch 4, 4 oder 42, 42 erhalten wird.
Die Joche für das bekannte Universalgelenk umfassen nicht nur diejenigen in den Konstruktionen, welche in den 11A-11C und den 15A-15C gezeigt sind, sondern auch diejenigen in den Konstruktionen, welche in den 13A-13C und den 14A-14C gezeigt sind. Zunächst weist das Joch 1a in dem zweiten Beispiel, gezeigt in den 13A-13C, die Basis 2a auf, die in einem U-förmigen Querschnitt geformt ist. Die mit dem Ende eines solchen Joches 1a zu koppelnde Welle wird wenigstens an ihrem Ende in einer gestreckten Gestalt des Querschnitts gebildet, wodurch verhindert wird, daß die Welle sich relativ zu dem Joch 1a dreht, wenn sie miteinander gekoppelt sind. In dem Fall der in den 13A-13C gezeigten Konstruktion wird eine Mutter 19 in das in dem Flansch 5 gebildete Durchgangsloch 18 gepreßt und darin fixiert, wodurch eine Gewindebohrung für einen damit zu koppelnden Bolzen gebildet wird. Ferner weist das Joch 1b in dem dritten Beispiel, gezeigt in den 14A-14C, die Basis 2b auf, die in einer zylindrischen Gestalt geformt ist. Zum Koppeln dieses Joches 1b mit dem Ende der Welle wird das Ende der Welle durch enge Passung in Eingriff mit der Basis 2b gepreßt. In dem Spitzenabschnitt jedes Armes 3, 3, die das Joch des zweiten oder dritten Beispiels bilden, befindet sich das Kreisloch 4, 4 zum Eingriff mit der Lagerschale 10 (11A) und zu ihrer Fixierung, ähnlich wie in dem Joch 1 des oben beschriebenen ersten Beispiels, wie gezeigt in den 11A-11C. Diese Kreislöcher 4, 4 werden auch in dem vorbestimmten Innendurchmesser fertigbearbeitet, indem der Reihe nach der Bohrer, der Schaftfräser und die Reibahle verwendet werden, ähnlich wie in dem Fall des Joches 1, das in den 11A-11C gezeigt ist.
In den Fällen der herkömmlich bekannten Joche 1, 1a, 1b und 1c ist, da die Kreislöcher 4, 4 oder 42, 42 in dem Spitzenabschnitt jedes Armes 3, 3 oder 41, 41 gebildet werden, indem der Reihe nach der Bohrer, der Schaftfräser und die Reibahle verwendet werden, die Bearbeitung der Kreislöcher 4, 4 oder 42, 42 mühsam und daher ein Grund für die Erhöhung der Herstellkosten der Joche 1, 1a, 1b oder 1c.
Es bestand die Idee, die Presse zum Bearbeiten von Kreislöchern 4, 4 oder 42, 42 zur Einfügung der Querwelle 9 anzuwenden, aber das Bearbeiten eines Loches durch die Presse ist in der Genauigkeit mäßig aus den folgenden Gründen und ist daher noch nicht praktisch verwendet worden:

(1) Wenn der Querschnitt der Arme 3, 3 gekrümmt ist, ist es nicht leicht, Stempel und Matrize zum Durchstoßen eng anzupassen an den gekrümmtem Abschnitt von Armen 3, 3.
(2) Da die Breite einer Brücke bei dem Spitzenabschnitt jedes Armes 3, 3 oder 41, 41 eng ist, gelingt es dem Brückenteil nicht, einer Bearbeitungslast bei dem Preßlochen zu widerstehen, so daß es zerdrückt wird.

Daher ist die Presse höchstens zum Bearbeiten eines vorbereiteten Loches verwendet worden, so daß eine Endbearbeitung unverzichtbar war.
Aus der Druckschrift DE 89 10 846 U1 ist ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines Jochs für Universalgelenke aus einem vorgestanzten Blech bekannt.
Insbesondere zeigt diese Druckschrift die verschiedenen Herstellungsphasen des Jochs aus einem vorgestanzten flachen Blech. Dieses Joch, das als Gelenkegabel bezeichnet wird, weist ein Paar Gelenkarme auf, die durch Biegen des flachen Blechs in die gewünschte gegenüberliegende Anordnung gebracht werden. Die entsprechenden Löcher sind bereits vor dem Biegen ausgebildet und die entsprechenden Öffnungen können nach dem Biegeprozeß nachbearbeitet werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Jochs für Universalgelenke aus einem vorgestanzten flachen Blech der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines Jochs für Universalgelenke zu schaffen, wobei das Joch mit hoher Genauigkeit in einfacher Weise hergestellt werden kann.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Jochs für Universalgelenke mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Weiterhin wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Joches für Universalgelenke mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 4. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Bei einem Joch für ein Universalgelenk und ein Herstellprozeß gemäß der vorliegenden technischen Lehre wird die Formungsarbeit von Kreislöchern 4, 4 oder 42, 42 vereinfacht, wodurch die Kosten des Joches für ein Universalgelenk vermindert werden.
Unter den Jochen für Universalgelenke und deren Herstellprozessen umfaßt gemäß der vorliegenden technischen Lehre ein Joch für ein Universalgelenk mit einer Basis, die dazu dient, es mit einem Ende einer rotierenden Welle zu kuppeln und es zu befestigen, ein Paar Arme, die sich in der Axialrichtung der Basis von gegenüberliegenden Positionen in der Durchmesserrichtung und an einer axialen Kante der Basis erstrecken und einander gegenüberliegende Flächen aufweisen oder zylindrische, konkave Flächen aufweisen oder flache Flächen aufweisen sowie zueinander konzentrische Kreislöcher, die jeweils in den Spitzenabschnitten dieser Arme ausgebildet sind, wie die herkömmlichen Joche für das oben beschriebene Universalgelenk.
Speziell umfassen in den Jochen für ein Universalgelenk gemäß der vorliegenden technischen Lehre die obigen Kreislöcher solche, die nur durch Stanzen oder Preßformen gebildet sind.
Ferner umfassen die Herstellprozesse eines Joches für ein Universalgelenk Prozesse zum Verwenden eines flachen Blechs, um ein Joch für ein Universalgelenk herzustellen, umfassend eine Basis, die dazu dient, es mit einem Ende einer rotierenden Welle zu kuppeln und es zu befestigen, ein Paar Arme, die sich in der Axialrichtung der Basis von gegenüberliegenden Positionen in der Durchmesserrichtung und an einer axialen Kante der Basis erstrecken und einander gegenüberliegende Flächen aufweisen oder zylindrische, konkave Flächen aufweisen oder flache Flächen aufweisen sowie zueinander konzentrische Kreislöcher, die jeweils in den Spitzenabschnitten dieser Arme ausgebildet sind, ebenfalls wie der herkömmliche Herstellprozeß eines Joches für das oben beschriebene Universalgelenk.
Insbesondere wird in dem Herstellprozeß des Joches für ein Universalgelenk gemäß der vorliegenden technischen Lehre zunächst das flache Blech durch Preßformen ausgestanzt, um vorgerichtete Löcher zu bilden mit einem inneren Durchmesser, der ausreichend kleiner ist als der Innendurchmesser dieser Kreislöcher, in Abschnitten des flachen Bleches, welche die jeweiligen Kreislöcher werden sollen. Danach wird das flache Blech gekrümmt, um die obige Basis und das Paar Arme zu formen, und dann wird eine Grobbearbeitung durchgeführt, um die obigen vorgerichteten Lochabschnitte durch Preßformen in nahezu kreisförmiger Gestalt zu stanzen. Danach wird ein Stanzen ausgeführt, um die innere Peripherie jedes Loches um einen kleinen Nachschabebetrag nachzuschneiden, wodurch jedes der obigen Kreislöcher gebildet wird.
Mit den Jochen für das Universalgelenk und seine Herstellprozesse, die gemäß der vorliegenden technischen Lehre angeordnet sind, wie oben beschrieben, kann die Arbeit zum Bilden der Kreislöcher in dem Armepaar leicht ausgeführt werden, so daß die Kosten des Joches für das Universalgelenk vermindert werden können.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1A-1C eine Ausführungsform der Erfindung, und zwar
1A eine Draufsicht des Joches,
1B eine Schnittansicht, betrachtet entlang der Linie A-A von 1A,
1C eine Seitenansicht, ähnlich betrachtet, wenn 1A von ihrer Unterseite betrachtet wird;
2A-2C Figuren zum Zeigen von Stadien des Preßformens (Stanzens) von dem Blech über das erste Zwischenformteil zu dem zweiten Zwischenformteil in der Reihenfolge seiner Schritte;
3 eine Schnittansicht eines Zustands, in welchem zum Krümmen eines Zungenteiles dieses Zungenteil zwischen einem oberen und unteren Preßstempel bei dem Formstanzen des ersten Zwischenformteiles gepreßt wird;
4A-4C einen Zustand, in welchem das zweite Zwischenformteil in eine Stanzpresse eingesetzt ist, um ein grobbearbeitetes Loch zu formen, und zwar
4A eine Draufsicht der Presse,
4B eine Seitenansicht bei Betrachtung von 4A von ihrer Un terseite,
4C eine ähnlich gesehene Ansicht, wenn 4A von rechts betrachtet wird und ein Teil davon weggelassen ist;
5 einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie B-B von 4B;
6 eine Ansicht in der gleichen Richtung wie 5 zum Anzeigen der Durchmesserbeziehung zwischen einem Grobbearbeitungsstempel und dem zweiten Zwischenformteil;
7A-7C das dritte Zwischenformteil, und zwar
7A eine Draufsicht,
7B eine Schnittansicht, betrachtet entlang der Linie C-C von 7A,
7C eine Seitenansicht bei Betrachtung von 7A von ihrer Unterseite;
8 eine der 5 ähnliche Ansicht einer Stanzmaschine zum Formen eines Fertigstanzloches;
9 eine Ansicht in der gleichen Richtung wie 8 zum Anzeigen der Durchmesserbeziehung zwischen einem Fertigstanzstempel und dem dritten Zwischenformteil;
10A-10C das vierte Zwischenformteil, und zwar
10A eine Draufsicht,
10B eine Schnittansicht, betrachtet entlang der Linie D-D von 10A,
10C eine Seitenansicht bei Betrachtung von 10A von ihrer Unterseite;
11A-11C das erste Beispiel des herkömmlich bekannten Joches, und zwar
11A eine Draufsicht,
11B eine Schnittansicht entlang der Linie E-E von 11A, und
11C eine Seitenansicht bei Betrachtung von 11A von ihrer Unterseite;
12A-12D Figuren zum Zeigen von Stadien der Herstellung des Joches des ersten Beispiels aus dem Blech durch Stanzen in der Reihenfolge der Schritte;
13A-13C das zweite Beispiel des herkömmlich bekannten Joches, und zwar
13A eine Draufsicht,
13B eine Ansicht bei Betrachtung von 13A von rechts, und
13C eine Seitenansicht bei Betrachtung von 13A von ihrer Unterseite;
14A-14C das dritte Beispiel des herkömmlich bekannten Joches, und zwar
14A eine Stirnansicht,
14B eine Seitenansicht bei Betrachtung von 14A von rechts, und
14C eine Seitenansicht bei Betrachtung von 14B von ihrer Oberseite; und
15A-15C das Beispiel des Joches, das Arme in dem flachen Querschnitt aufweist, und zwar
15A eine Stirnansicht,
15B eine Seitenansicht bei Betrachtung von 15A von rechts, und
15C eine Seitenansicht bei Betrachtung von 15B von ihrer Oberseite.
Die 1A-1C bis zu den 10A-10C zeigen eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden technischen Lehre. Das Joch 1 für ein Universalgelenk weist, wie in den 1A-1C gezeigt, eine Basis 2 auf sowie ein Paar Arme 3, 3, die sich von einer axialen Kante der Basis 2 erstrecken, ähnlich wie in dem Fall der herkömmlichen Konstruktionsbeispiele, die in den 11A-11C und 15A-15C gezeigt und oben beschrieben sind. Von diesen Teilen ist die Basis 2 in einer unvollständigen zylindrischen Gestalt geformt, die an einem Abschnitt in der Umfangsrichtung unterbrochen ist, um das Einfügen eines Endes einer rotierenden Welle zu gestatten, an der das Joch 1 zu befestigen ist, und ein Paar Flansche 5, 6 sind einander gegenüber bei dem unterbrochenen Teil vorgesehen. Dann wird ein Durchgangsloch 18 für den Schaftteil eines Bolzens (nicht gezeigt) zum Einfügen in dieses in dem einen Flansch 6 ausgebildet, während ein Durchgangsloch 7, in das eine Mutter 19 (13A-13C) für den Schaftteil des obigen Bolzens zur Kopplung mit diesem einzupressen ist, und das konzentrisch mit dem Durchgangsloch 18 ist, in dem anderen Flansch 5 ausgebildet wird.
Andererseits erstrecken sich die Arme 3, 3 oder 41, 41 in der Axialrichtung der Basis 2 von gegenüberliegenden Positionen in der Durchmesserrichtung und an einer axialen Kante der Basis 2. Diese Arme 3, 3 oder 41, 41 weisen einander entgegengesetzte Oberflächen auf, die kreisförmige, konkave Flächen oder flache Flächen umfassen. Ferner sind zueinander konzentrische kreisförmige Löcher oder Kreislöcher 4, 4 in den entsprechenden Spitzenabschnitten der jeweiligen Arme 3, 3 ausgebildet. Wenn ein Universalgelenk in Kombination des obigen Joches 1 mit der Querwelle 9 aufgebaut wird, werden die Lagerschalen 10, 10 (siehe 11A oder 15A) in die entsprechenden Kreislöcher 4, 4 eingepreßt. Jede dieser Lagerschalen 10, 10 funktioniert als ein äußerer Ring eines Radialnadellagers und koppelt das Joch 1 mit der Querwelle 9, um die Querwelle 9 so zu lagern, daß sie relativ zu dem Joch 1 schwenkbar ist. Insbesondere werden in dem Fall des Joches 1 gemäß der vorliegenden technischen Lehre die Kreislöcher 4, 4 nur durch Preßformen gebildet.
Das Joch 1 gemäß der vorliegenden technischen Lehre, das gemäß obiger Beschreibung aufgebaut ist, wird erzeugt, wie in den 2A bis 10C gezeigt. Zuerst wird ein Blech mit ausreichender Steifigkeit wie das Stahlblech dem Stanzen durch Preßformen unterworfen, um einen flachen Blechzuschnitt 11a mit der in 2A gezeigten Form zu erhalten. Dieser Blechzuschnitt 11a weist einen nahezu rechteckigen Basisabschnitt 12 auf sowie ein Paar Zungen 13, 13, die in Kaninchenohrform von einer Kante des Basisabschnitts 12 vorragen. In den Spitzenabschnitten dieser Zungen 13, 13 werden durch Stanzen vorgerichtete Löcher 20, 20 mit einem inneren Durchmesser, der ausreichend kleiner ist als der Innendurchmesser der Kreislöcher 4, 4, gestanzt, welche die Kreislöcher 4,4 (1A) werden sollen, die in den Spitzenabschnitten der Arme 3, 3 des Joches 1 ausgebildet sind. Da der Innendurchmesser d₁ der vorgerichteten Löcher 20, 20 ausreichend kleiner ist als der Innendurchmesser der Kreislöcher 4, 4 nach Fertigstellung, wird selbst in dem Fall, in dem die Zungen 13, 13 in dem nächsten Schritt in einer teilweise zylindrischen Gestalt gekrümmt werden, verhindert, daß die Gestalt der Umfangsabschnitte der vorgerichteten Löcher 20, 20 bei dem Spitzenabschnitt der Zungen 13, 13 deformiert werden.
Dieser Blechzuschnitt 11a wird zwischen einem Paar Preßstempel gepreßt, um einer plastischen Deformation in die in 2B gezeigte Gestalt unterworfen zu werden, womit das erste Zwischenformteil 14a erhalten wird. Dieses Zwischenformteil 14a ist so geformt, daß die Abschnitte der Zungen 13, 13, welche zu dem Paar Armen 3, 3 (1A-1C) werden sollen, in einer teilweise zylindrischen Gestalt gekrümmt sind. In dem Fall der Gestalt, wie sie in den 15A-15C gezeigt ist, können die Arme 3, 3 die flache Gestalt aufweisen. 3 zeigt den Zustand, in dem die Zunge 13 zusammengedrückt wird zwischen dem oberen Werkzeug 21 und dem unteren Werkzeug 22 in dem Fall, in dem die Zungen 13, 13 in der teilweise zylindrischen Gestalt gekrümmt werden. Von der unteren Fläche 21a des oberen Werkzeugs 21 und der oberen Fläche 22a des unteren Werkzeugs 22 ist die untere Fläche 21a eine konkave Fläche der teilweise zylindrischen Gestalt, während die obere Fläche 22a eine konvexe Fläche der teilweise zylindrischen Gestalt ist.
Der Krümmungsradius R_P1 des Querschnitts der unteren Fläche 21a ist kleiner als der Krümmungsradius R_O1 des Querschnitts der oberen Fläche 22a (R_P1 < R_O1). In dem Zustand, in dem das obere Werkzeug 21 und das untere Werkzeug 22 ganz nah zu einander eingestellt werden, um den obigen Abschnitt der Zunge 13, 13 in der teilweise zylindrischen Gestalt zu krümmen, wird der Abstand t zwischen dem in Breitenrichtung mittleren Abschnitt der oberen Fläche 22a so bestimmt, daß er gleich der Dicke t₀ des Blechzuschnitts 11a ist (2A) (das heißt t = t₀). Wenn jede Zunge 13 zwischen der unteren Fläche 21a des oberen Werkzeugs 21 und der oberen Fläche 22a des unteren Werkzeugs 22 gepreßt wird, wird dementsprechend diese Zunge 13 plastisch verformt in die teilweise zylindrische Gestalt, und ihre Dicken nehmen in Breitenrichtung zu beiden Kanten hin ab. Der Grund dafür, daß die Abmessungsbeziehung zwischen den Teilen auf diese Weise eingestellt wird, liegt darin, daß bei Berücksichtigung der Änderung der Dicken der Zungen 13, 13 ein großer Kontaktbereich gesichert wird zwischen der unteren Fläche jeder Zunge 13, 13 und der oberen Fläche 22a des unteren Werkzeugs 22, wodurch die Abmessungsgestalt der Arme 3, 3 (1A-1C) erhalten wird durch plastische Verformung jeder Zunge 13, 13. Diese Betrachtung ist überflüssig, falls die Zungen 13, 13 flach sind.
Das erste Zwischenformteil 14a wird dann zu der unvollständigen zylindrischen Gestalt in dem Mittelabschnitt des Basisabschnitts 12 gekrümmt, wie in den 2C und 2D gezeigt, wodurch das zweite Zwischenformteil 16a erhalten wird. Die Arbeit zum plastischen Verformen eines Teiles des ersten Zwischenformteiles 14a, um auf diese Weise das zweite Zwischenformteil 16a zu erhalten, wird auf die gleiche Art durchgeführt wie im Fall des Prozesses zum Erzeugen des vorher beschriebenen herkömmlichen Joches für das Universalgelenk.
Das zweite Zwischenformteil 16a, das gemäß obiger Beschreibung erhalten worden ist, wird dann einer Grobendbearbeitung unterworfen, um die Abschnitte der vorgerichteten Löcher 20, 20 in einer nahezu kreisförmigen Gestalt zu stanzen durch eine Stanzpresse 24, wie in den 4A-4C gezeigt, womit das in den 7A-7C gezeigte Zwischenformteil 23 erhalten wird. Die Stanzpresse 24 weist ein Paar linker und rechter Grobschnittstempel 25, 25, ein Paar linker und rechter Preßstempel 26, 26, V-Blöcke 27, 28 und einen Preßarm 29 zum Positionieren und Halten des dritten Zwischenformteiles 23 sowie einen Vorbearbeitungskern 30 auf.
In dem Fall, in dem die Querschnittsgestalt der Arme 3, 3 gekrümmt ist, sind die rechte und die linke Seitenfläche des Vorbearbeitungskernes 30 teilweise zylindrische Flächen mit dem Krümmungsradius R_O2 (≈ R_O1), die so gegen den Mittelpunkt des Vorbearbeitungskernes 30 versetzt sind, daß sie mit den Innenflächen der in dem zweiten Zwischenformteil 16a geformten gepaarten Arme 3, 3 zusammenpassen, wie in 4C und 5 gezeigt. Falls die Arme 3, 3 flach sind, können die linke und die rechte Seitenfläche des Kernes eine flache Form aufweisen. Ferner ist ein Grobstanzloch 31 in einem Abschnitt dieses Vorbearbeitungskernes 30 ausgebildet, das den in den Armen 3, 3 vorgerichteten Löchern 20, 20 entspricht. Der Innendurchmesser D_d2 dieses Grobstanzloches 31 ist größer als der Innendurchmesser d₁ der vorgerichteten Löcher 20, 20 und etwas kleiner als der Innendurchmesser d₃ der Kreislöcher 4, 4 (10C), die in den Armen 3, 3 zu bilden sind (das heißt d₁ < D_d2 < d₃).
Ferner ist der Außendurchmesser D_P2 eines Arbeitsabschnitts 32, der an dem Spitzenabschnitt jedes Grobschnittstempels 25, 25 vorgesehen ist, etwas kleiner als der Innendurchmesser D_d2 des Grobstanzloches 31 (D_P2 < D_d2), so daß ein Spiel C₂ eingestellt ist zwischen der Außenkante dieses Arbeitsabschnitts 32 und der inneren Umfangsfläche des Grobstanzloches 31. Der Wert dieses Spieles C₂ ist ein wenig kleiner als die in normalen Stanzbearbeitungen angewendeten Spielwerte. Der Krümmungsradius R_P2 (6) des Arbeitsabschnitts 32 ist nahezu gleich dem Krümmungsradius R_P1 der unteren Fläche 21a (3) des oberen Werkzeugs 21 (R_P2 ≈ R_P1) in dem Fall, in dem die Querschnittsgestalt der Arme 3, 3 gekrümmt ist, so daß die Endfläche dieses Arbeitsabschnitts 32 zu der Außenfläche jedes Armes 3, 3 paßt. Falls die Arme 3, 3 eine flache Gestalt aufweisen, kann der Krümmungsradius R_P2 unendlich sein, das heißt, die Gestalt kann flach sein. Ferner ist in dem Arbeitsabschnitt 32 ein Schneidwinkel (rake angle) α vorgesehen, und die Spitzenkante ist rund in dem kleinen Krümmungsradius R_S2. Der Schneidwinkel α liegt in dem Bereich von 5 bis 40°.
Der Grund dafür, daß der Schneidwinkel α des Arbeitsabschnitts 32 in den Bereich von 5 bis 40° eingestellt ist, liegt darin, daß bei der Stanzbearbeitung erzeugter Abfall 33 effizient nach vorn in der Stanzrichtung (oder nach rechts in 6) ausgeworfen werden kann. Durch die Anordnung, bei welcher der Abfall 33 effizient nach vorn in der Stanzrichtung ausgeworfen wird, indem der Schneidwinkel α vorgesehen wird und die Spitzenkante wie beschrieben abgerundet wird, kann der Deformationswiderstand bei dem Bilden von Grobfertiglöchern 34, 34 (7A-7B) in den Armen 3, 3 durch die Grobschnittstempel 25, 25 auf niedrigem Niveau gehalten werden, eine Deformation der Arme 3, 3 kann vermieden werden, und die Abmessungsgenauigkeit und Konfigurationsgenauigkeit der erhaltenen Grobfertiglöcher 34, 34 kann gesichert werden.
Ferner ist die Spitzenkante abgerundet, um eine Veränderung des Innendurchmessers der Grobfertiglöcher 34, 34 zu vermindern. Da die Verminderung δ₂ bei der Stanzbearbeitung der Grobfertiglöcher 34, 34 durch die Stanzpresse 24 relativ groß ist, tritt nämlich möglicherweise leicht ein Bruch des Arbeitsabschnitts auf dem Weg der Stanzbearbeitung auf, so daß der erhaltene Innendurchmesser der Grobfertiglöcher 34, 34 zu einer Veränderung in der Stanzrichtung (oder in 6 in der horizontalen Richtung) neigt. In dem dargestellten Beispiel ist die Spitzenkante des Arbeitsabschnitts 32 abgerundet und wird dazu verwendet, die innere Umfangsfläche des erhaltenen Grobfertigloches 34, 34 abzustrecken, wodurch verhindert wird, daß der Innendurchmesser jedes Grobfertigloches 34, 34 sich über die Stanzrichtung verändert.
Nach der Stanzbearbeitung jedes Grobfertigloches 34, 34 durch die Stanzpresse 24 wird das zweite Zwischenformteil 16a durch den Preßarm 29 gegen das Paar V-Blöcke 27, 28 gedrückt, während die Abschnitte des zweiten Zwischenformteiles 16a, welche die Flansche 5, 6 werden sollen, durch das Paar Preßstempel 26, 26 von links und von rechts gepreßt werden. Dann wird Flächenformstanzen der Abschnitte, welche diese Flansche 5, 6 werden sollen, ausgeführt zwischen den Stirnflächen dieser zwei Preßstempel 26, 26 und Abschnitten des Vorbearbeitungskernes 30, der eingesetzt ist zwischen die Abschnitte, welche die Flansche 5, 6 wer den sollen. Dieses Flächenformstanzen stellt die Abschnitte, welche diese Flansche 5, 6 werden sollen, zu der gewünschten Gestalt fertig und korrigiert auch bei dem Formen des zweiten Zwischenformteiles 16a vorgenommene Torsion oder dergleichen. Daher ist die Gestalt des in den 7A-7C gezeigten dritten Zwischenformteiles 23, erhalten nach Fertigstellen der Bearbeitung durch die Stanzpresse 24, angemessen ohne Deformation.
Das dritte Zwischenformteil 23, das erhalten worden ist durch die Bearbeitung mit der Stanzpresse 24, wie oben beschrieben, wird dann der Fertigbearbeitung durch Stanzen unterworfen. Speziell wird ein Fertigbearbeitungskern 35, der im wesentlichen die gleiche Gestalt wie der Vorbearbeitungskern 30 (5) aufweist, welcher bei dem Stanzen des zweiten Zwischenformteiles 16a zu dem dritten Zwischenformteil 23 verwendet worden ist, zwischen das Paar Arme 3, 3 eingeführt, welche das dritte Zwischenformteil 23 bilden. In dem Fall, in dem die Querschnittsgestalt der Arme 3, 3 gekrümmt ist, sind die linke und die rechte Seitenfläche des Fertigbearbeitungskernes 35 teilweise zylindrische Flächen mit dem Krümmungsradius R_O3 (≈ R_O1), die so gegen den Mittelpunkt des Fertigbearbeitungskernes 35 versetzt sind, daß sie mit den Innenflächen des in dem dritten Zwischenformteil 23 geformten Armpaar 3, 3 zusammenpassen, wie in 8 gezeigt. Falls die Arme 3, 3 eine flache Gestalt aufweisen, können die linke und die rechte Seitenfläche des Kernes eine flache Form aufweisen. Ein Fertigstanzloch 36 ist in einem Abschnitt dieses Fertigbearbeitungskernes 35 ausgebildet, das den in den Armen 3, 3 gebildeten Grobfertiglöchern 34, 34 entspricht. Der Innendurchmesser D_d3 dieses Fertigstanzloches 36 ist größer als der Innendurchmesser der Grobfertiglöcher 34, 34 und etwas weiter als der Innendurchmesser d₃ (10C) der Kreislöcher 4, 4, die in den Armen 3, 3 zu bilden sind (das heißt D_d3 > d₃).
Ferner ist der Außendurchmesser D_P3 (9) des Arbeitsabschnitts 38, der vorgesehen ist an dem Spitzenabschnitt jedes Fertigstanzstempels 37 zur Fertigbearbeitung des Innendurchmessers jedes Grobfertigloches 34, 34 zu dem gewünschten Wert, so festgelegt, daß er etwas kleiner ist als der Innendurchmesser D_d3 des Fertigstanzloches 36 (D_P3 < D_d3), so daß ein Spiel C₃ eingestellt wird zwischen der Außenkante dieses Arbeitsabschnitts 38 und der inneren Umfangsfläche des Fertigstanzloches 36. Dieses Spiel C₃ wird auch ein wenig kleiner gemacht als die in den normalen Stanzbearbeitungen. Der Außendurchmesser D_P3 des Arbeitsabschnitts 38 ist so eingestellt, daß er nahezu gleich dem Innendurchmesser der Kreislöcher 4, 4 ist, die in den Spitzenabschnitten der Arme 3, 3 des Joches 1 nach Fertigstellung gebildet sind. In dem Fall, in dem die Querschnittsgestalt der Arme 3, 3 gekrümmt ist, wird der Krümmungsradius R_P3 des Arbeitsabschnitts 38 so festgelegt, daß er nahezu gleich dem Krümmungsradius R_P1 der unteren Fläche 21a (3) des oberen Werkzeugs ist (R_P3 ≈ R_P1), so daß die Stirnfläche des Arbeitsabschnitts 38 zusammenpaßt mit der äußeren Seitenfläche jedes Armes 3, 3, ebenso wie der Arbeitsabschnitt 32 (4A bis 6) des Grobschnittstempels 25, 25. Falls die Arme 3, 3 eine flache Gestalt aufweisen, kann der Krümmungsradius R_P3 unendlich sein, das heißt, die Gestalt kann flach sein. Ferner ist in dem Arbeitsabschnitt 38 ein Schneidwinkel β vorgesehen. Dieser Schneidwinkel β ist in dem Bereich von 5 bis 40° bemessen. Im Unterschied zu dem Arbeitsabschnitt 32 der Grobschnittstempel 25, 25 umfaßt jedoch die Spitzenkante des Arbeitsabschnitts 38 eine scharfe Kante (das heißt, der Krümmungsradius R_S3 der Spitzenkante ist Null).
Um die Kreislöcher 4, 4 in den Spitzenabschnitten der Arme 3, 3 zu bilden, indem die Stanzbearbeitung durch die Presse an dem dritten Zwischenformteil 23 durch das Paar Fertigstanzstempel 37, 37 durchgeführt wird, wie oben beschrieben, werden die beiden Fertig-stanzstempel 37, 37 einander näher gebracht. Dann werden die an den Spitzenabschnitten dieser Fertigstanzstempel 37, 37 vorgesehenen Arbeitsabschnitte 38, 38 in das Fertigstanzloch 36 eingesetzt, das in dem Fertigbearbeitungskern 35 vorgesehen ist. Folglich werden die inneren Umfangskanten der Grobfertiglöcher 34, 34 um die Verminderung δ₃ nachgeschnitten, womit die Kreislöcher 4, 4 mit der gewünschten Größe (dem Innendurchmesser d₃) gebildet werden. Da die Verminderung δ₃ in dieser Endbearbeitung klein ist, kann die Bearbeitung zum Bilden der Kreislöcher 4, 4 durchgeführt werden, ohne eine Deformation in dem Joch 1 zu erzeugen. Während dieser Endbearbeitung wird das dritte Zwischenformteil 23 auch gehalten und fixiert, ähnlich wie während der obigen Grobfertigbearbeitung, wenn Veranlassung besteht. Gleichzeitig mit dieser Endbearbeitung werden auch die Durchgangslöcher 7, 18 gebildet durch Stanzbearbeitung durch die Presse in den Abschnitten der künftigen Flansche 5, 6, womit das vierte Zwischenformteil 39 erhalten wird, wie in den 10A-10C gezeigt.
Dann werden Riffelungen 17 in das vierte Zwischenformteil 39 geschnitten, die wie beschrieben durch Räumbearbeitung in dem Endschritt erhalten werden, womit das Joch 1 erhalten wird, wie in den 1A-1C gezeigt. Da in dem Joch für das Universalgelenk und seinem Herstellprozeß gemäß der vorliegenden technischen Lehre, wie oben beschrieben, die Schneidbearbeitung, die Arbeitsaufwand erfordert, nur die Räumarbeit zum Bilden der Riffelungen 17 in der inneren Umfangsfläche der Basis 2 umfaßt, kann die Bearbeitungseffizienz verbessert werden, und die Bearbeitungskosten können vermindert werden. Es ist offensichtlich, daß die vorliegende technische Lehre auch angewendet werden kann auf die Joche 1, 1a, 1b und 1c, wie in den 11A-11C, 13A-13C, 14A-14C und 15A-15C gezeigt, ohne daß sie auf das in den 1A-1C gezeigte Joch 1 beschränkt werden muß.
Beispiel
Als nächstes wird ein Beispiel spezieller Abmessungen beschrieben, in dem das in den 1A-1C gezeigte Joch 1 durch den Herstellprozeß gemäß der vorliegenden technischen Lehre hergestellt wird. Die Bedeutungen der entsprechenden Zeichen sind die in der obigen Ausführungsform verwendeten und in den 2A bis 10C gezeigten.

(1) Erster Schritt (der Schritt zum Erhalten des ersten Zwischenformteiles 14a) d₁ = 12 mm R_P1 = 20,5 mm R₀₁ = 22,7 mm t = 6 mm t₀ = 6 mm
(2) Zweiter Schritt (der Schritt zum Stanzen des Grobfertigloches 34) D_d2 = 14,84 mm R₀₂ = 22,7 mm D_P2 = 14,6 mm R_P2 = 20,75 mm α = 30° R_S2 = 0,4 mm δ₂ = 1,3 mm C₂ = 2%
(3) Dritter Schritt (der Schritt des Fertigstanzens des Kreisloches 4) D_d3 = 15,27 mm R₀₃ = 22,7 mm D_P3 = 15,03 R_P3 = 20,75 mm d₃ = 15,01 mm β = 30° R_S3 = 0 mm δ₃ = 0,2 mm C₃ = 2%

Die Abmessungsgenaugkeit bei Verwendung der obigen Bedingungen gemäß der vorliegenden technischen Lehre wird folgendermaßen verbessert im Vergleich zu dem Fall des herkömmlichen Pressstanzverfahrens durch nur eine Stanzung:
Wie beschrieben, ließ sich das Joch 1 mit der hohen Abmessungsgenauigkeit und der stabilen Qualität durch Verwenden des Prozesses gemäß der vorliegenden technischen Lehre erhalten. Die so erzielte Abmessungsgenauigkeit und Konfigurationsgenauigkeit sind fast denen vergleichbar, die bei dem Bilden der Kreislöcher 4, 4 durch Fräsbearbeitung erzielt werden. Zusätzlich war die Haltung des Werkstückes (jedes von dem ersten bis zu dem vierten Zwischenformteil) stabil bei der Bearbeitung der Kreislöcher 4, 4, was bestätigte, daß der Prozeß gemäß der vorliegenden technischen Lehre auf Massenfertigung anwendbar ist.
Bei Aufbau und Vorgehen, wie oben beschrieben, gestatten das Joch für das Universalgelenk und der Herstellprozeß dafür gemäß der vorliegenden technischen Lehre, Universalgelenke von guter Qualität billig herzustellen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Joches (1) für Universalgelenke aus einem vorgestanzten flachen Blech (11a), wobei das Joch (1) eine Basis (2) zum Kuppeln mit einem Ende einer rotierenden Welle und ein Paar Arme (3) aufweist, die sich in der Axialrichtung der Basis (2) gegenüberliegend zueinander erstrecken und zueinander konzentrische kreisförmige Löcher (4) aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Stanzen vorgerichteter Löcher (20) mit einem Innendurchmesser (d₁), der ausreichend kleiner ist als ein Innendurchmesser der kreisförmigen Löcher (4), Formen des flachen Blechs (11a), um die Basis (2) und das Paar Arme (3) zu bilden, Nachbearbeiten der vorgerichteten Löcher (20) um die kreisförmigen Löcher (4) zu bilden, gekennzeichnet durch eine Grobbearbeitung, wobei die vorgerichteten Löcher (20) durch Stanzen in einer nahezu kreisförmigen Gestalt gebracht werden, und das Paar Arme (3) durch einen Vorbearbeitungskern (30) abgestützt ist; und nachfolgend eine Fertigbearbeitung, wobei eine innere Umfangskante jedes der vorgerichteten kreisförmigen Löcher (20) um einen kleinen Nachschneidbetrag (δ₃) nachgeschnitten wird, um die kreisförmigen Löcher (4) zu bilden, und das Paar Arme (3) durch einen Fertigbearbeitungskern (35) abgestützt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Joches (1) für Universalgelenke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgerichteten Löcher (20) gleichzeitig durch ein Paar Grobstanzstempel (25), die gegeneinander in ein Grobstanzloch (31) des Vorbearbeitungskern (30) bewegbar sind ausgebildet werden.
Verfahren zur Herstellung eines Joches (1) für Universalgelenke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisförmigen Löcher (4) vorgegleichzeitig durch ein Paar Fertigstanzstempel (37), die gegeneinander in ein Fertigstanzloch (36) des Fertigbearbeitungskern (35) bewegbar sind, ausgebildet werden.
Vorrichtung zur Herstellung eines Joches (1) für Universalgelenke aus einem vorgestanzten flachen Blech (11a), wobei das Joch (1) eine Basis (2) zum Kuppeln mit einem Ende einer rotierenden Welle und ein Paar Arme (3) aufweist, die sich in der Axialrichtung der Basis (2) gegenüberliegend zueinander erstrecken und zueinander konzentrische kreisförmige Löcher (4) aufweisen, wobei Vorrichtung aufweist: – eine Stanzeinrichtung zum Stanzen vorgerichteter Löcher (20) mit einem Innendurchmesser (d₁), der ausreichend kleiner ist als ein Innendurchmesser der kreisförmigen Löcher (4), – eine Formeinrichtung zum Formen des flachen Blechs (11a), um die Basis (2) und das Paar Arme (3) zu bilden, – eine Einrichtung zur Grobbearbeitung, wobei die vorgerichteten Löcher (20) durch Stanzen in einer nahezu kreisförmigen Gestalt gebracht werden, und die Einrichtung zur Grobbearbeitung einen Vorbearbeitungskern (30) aufweist zum Abstützen des Paares Arme (3) während der Grobbearbeitung, und – eine Einrichtung zur Fertigbearbeitung, wobei eine innere Umfangskante jedes der vorgerichteten kreisförmigen Löcher (20) um einen kleinen Nachschneidbetrag (δ₃) nachgeschnitten wird, und um die kreisförmigen Löcher (4) zu bilden, und die Einrichtung zur Fertigbearbeitung einen Fertigbearbeitungskern (35) aufweist zum Abstützen des Paares Arme (3) während der Fertigbearbeitung.
Vorrichtung zur Herstellung eines Joches (1) für Universalgelenke nach Anspruch 4, wobei der Vorbearbeitungskern (30) ein Grobstanzloch (31) aufweist, und die Einrichtung zur Grobbearbeitung ein Paar Grobstanzstempel (25) aufweist, die gegeneinander in das Grobstanzloch (31) bewegbar sind.
Vorrichtung zur Herstellung eines Joches (1) für Universalgelenke nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Fertigbearbeitungskern (35) ein Fertigstanzloch (36) aufweist, und die Einrichtung zur Fertigbearbeitung ein Paar Fertigstanzstempel (37) aufweist, die gegeneinander in das Fertigstanzloch (36) bewegbar sind.