DE19805093A1 - Gabel für Kardangelenk und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gabel für ein Kardangelenk sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Die Offenbarung der JP 9-26676-A ist hiermit durch Lite­ raturhinweis eingefügt.

Es werden eine Kardangelenk-Gabel und ein Verfahren zu deren Herstellung geschaffen, wobei das Kardangelenk beispielsweise in einen Verbindungsabschnitt zwischen einem Paar von Lenkwellen eingebaut ist, die dadurch einen Lenkmechanismus bilden. Die Gabel wird durch einfa­ che und billige Preßbearbeitung hergestellt.

In einem Verbindungsabschnitt zwischen den einen Lenkme­ chanismus für Kraftfahrzeuge bildenden Lenkwellen ist ein Kardangelenk 1, wie es schematisch in Fig. 7 gezeigt ist, vorgesehen, wodurch die nicht in einer geraden Linie aufeinander ausgerichteten Lenkwellen 2 miteinander verbunden werden können, um eine Übertragung einer Dreh­ kraft zwischen diesen beiden Lenkwellen zu ermöglichen. Ein solches Kardangelenk 1 wird durch Verbinden zweier Gabeln 3 durch eine Kreuzwelle 4 gebildet, um während der Drehung eine Schwenkbewegung zuzulassen. Diese Gabeln 3 besitzen jeweils ein Paar von U-förmigen Armen 5, die einander gegenüber angeordnet sind. An den äußeren Enden dieser Arme 5 sind zueinander konzentrische kreisförmige Löcher 6 ausgebildet. In jedem dieser kreisförmigen Löcher 6 ist ein Endabschnitt der Kreuzwelle 4 über ein radiales Nadellager unterstützt, um die Schwenkbewegung zu ermöglichen.

Um die Kosten des obenbeschriebenen Kardangelenks zu senken, wird jede der Gabeln 3 mittels Preßbearbeitung eines Stahlblechs hergestellt. Bei der Herstellung der Gabel 3 mittels Preßbearbeitung wird ein Stahlblech, das in eine vorgegebene Form gestanzt worden ist, in eine U-Form gebogen, um die beiden Arme 5 zu bilden, anschlie­ ßend werden die obenerwähnten kreisförmigen Löcher 6 in den äußeren Enden jedes dieser Arme 5 gebildet. Um die Kosten der Gabeln 3 ausreichend zu reduzieren, werden die kreisförmigen Löcher an den äußeren Enden jedes Arms 5 zweckmäßig durch Preßstanzen und nicht etwa durch spanab­ hebende Bearbeitung unter Verwendung eines Bohrprozesses hergestellt.

Um andererseits die Funktionsfähigkeit des Kardangelenks 1 aufrechtzuerhalten, müssen die Koaxialität, die Kreis­ förmigkeit, die Neigung, die Größengenauigkeit ein­ schließlich derjenigen des Innendurchmessers sowie die Konfigurationsgenauigkeit der kreisförmigen Löcher 6 ausreichend erhöht werden. Das bedeutet, daß in jedes dieser kreisförmigen Löcher 6 ein Lagerbecher für die Bildung des radialen Nadellagers eingepaßt und darin befestigt werden muß. Falls daher die Genauigkeit irgend­ eines der obigen Elemente des kreisförmigen Lochs 6 nicht ausreichend hoch ist, kann der Unterstützungsabschnitt der Kreuzwelle 4 rattern, alternativ kann der Unterstüt­ zungsabschnitt 4 nicht gleichmäßig schwenken oder wird die Dichtungseigenschaft des radialen Nadellagerab­ schnitts verschlechtert, was nicht wünschenswert ist, da die Funktionsfähigkeit und/oder die Lebensdauer des das Kardangelenk 1 enthaltenden Lenkmechanismus verschlechtert werden.

Beispielsweise zeigt Fig. 8 eine Gabel 3, bei der die kreisförmigen Löcher 6 an den äußeren Enden (den oberen Endabschnitten in Fig. 8) der Arme 5 durch eine normale Preßbearbeitung hergestellt worden sind. Die Bildung dieser kreisförmigen Löcher 6 durch Pressen wird durch Einstechen zweier Lochstanzer (Stanzeisen) in die äußeren Enden dieser Arme in einem Zustand ausgeführt, in dem ein Stempel (Gegenstanzelement) zwischen die beiden Arme 5 eingeschoben gehalten wird. An den äußeren Halbflächen der durch eine solche normale Preßbearbeitung hergestell­ ten kreisförmigen Löcher 6 werden zylindrische Flächen 8 mit verhältnismäßig hoher Genauigkeit ausgebildet, in die die Lochstanzer eingeführt werden. Andererseits sind an den inneren Halbflächen, die sich gegenüber dem Stempel befinden, konische, konkave Bruchebenen 9 vorhanden, die eine instabile Konfiguration und instabile Abmessungen sowie eine Rauheit aufweisen. Die Funktionalität des Kardangelenks, das die Gabel 3 enthält, in der die kreis­ förmigen Löcher 6 die Bruchebenen 9 (mit geringer Genau­ igkeit) enthalten, ist gering, wie oben beschrieben worden ist.

Um andererseits mittels Preßbearbeitung genaue Löcher auszubilden, ist bisher der Lochstanzer gegen den Stempel gepreßt worden, wobei die Umgebungen der auszubildenden kreisförmigen Löcher durch einen Teil des zu bearbeiten­ den Stahlblechs in Dickenrichtung festgehalten werden. Weiterhin ist bekannt, daß die Genauigkeit der kreisför­ migen Löcher, die mittels Preßbearbeitung hergestellt werden sollen, durch Einstellen eines Zwischenraums zwischen dem Lochstanzer und dem Stempel oder durch die Schaffung von bestimmten Konfigurationen der Kantenab­ schnitte des Lochstanzers und des Stempels sicher erhal­ ten werden kann.

Falls jedoch das Kardangelenk 1 in einen Lenkmechanismus für Fahrzeuge eingebaut werden soll, ist die Breite W₇ der zwischen dem äußeren Umfang des äußeren Endes des Arms 5 und dem Umfangsabschnitt des kreisförmigen Lochs 6 vorhandenen Wände 7 gering, um die Größe und das Gewicht des Gelenks zu reduzieren. Aus diesem Grund ist es schwierig, eine ausreichende Kraft zum Festhalten der Umfangsabschnitte dieser kreisförmigen Löcher 6 sicher zu erhalten, wenn die kreisförmigen Löcher 6 gestanzt wer­ den. Mit anderen Worten, wenn diese Kraft erhöht wird, wirkt in Richtung der Dicke jeder der Trennwände 7 mit der geringen Breite W₇ ein hoher Grenzflächendruck, so daß die Dicke T₇ jeder der Trennwände 7 vom Sollwert abweicht.

Da die obenerwähnte Einspannkraft aus diesem Grund nicht sicher erhalten werden kann, werden die Koaxialität, die Kreisförmigkeit, die Neigung und die Größengenauigkeit einschließlich derjenigen des Innendurchmessers der kreisförmigen Löcher 6 verschlechtert, so daß die Funk­ tionalität des Kardangelenks, das durch die Gabeln mit den an ihren äußeren Enden vorgesehenen kreisförmigen Löchern 6 gebildet ist, ebenfalls verschlechtert wird. Daher ist es schwierig, ein solches Kardangelenk in einem Lenkmechanismus für Kraftfahrzeuge zu verwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kardange­ lenk-Gabel und ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, bei denen eine Stanzbearbeitung mittels Preßbe­ arbeitung bei niedrigen Kosten ausgeführt werden kann und bei denen eine Verschlechterung der Genauigkeit der kreisförmigen Löcher verhindert wird, die mit der obener­ wähnten Verschlechterung der Funktionalität in Verbindung steht, so daß ein mit einer solchen Gabel versehenes Kardangelenk für einen Lenkmechanismus für Kraftfahrzeuge geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Gabel für ein Kardangelenk, das die im Anspruch 1 angege­ benen Merkmale besitzt, bzw. durch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Gabel, das die im Anspruch 2 angegebenen Merkmale besitzt.

Die erfindungsgemäße Gabel für ein Kardangelenk wird zunächst durch Preßbearbeitung eines Stahlblechs in herkömmlicher Weise hergestellt, wobei an den äußeren Enden der beiden einander gegenüberliegenden Arme durch Preßstanzen zueinander konzentrische kreisförmige Löcher ausgebildet werden.

Genauer wird gemäß der Erfindung dann, wenn die kreisför­ migen Löcher durch Einführen eines Lochstanzers in die äußeren Enden der Arme ausgebildet worden sind, wobei die einander zugewandten Rückseiten der jeweiligen Arme durch einen Stempel relativ zur Stanzrichtung gehalten wurden und die äußeren Umfangsflächen dieser Arme durch ein Halteelement in der Umgebung eines Abschnitts, in dem die kreisförmigen Löcher ausgebildet werden, unterstützt wurden, ein Endbearbeitungsstanzstempel in einer Rich­ tung, die der Bewegungsrichtung des Lochstanzers entge­ gengesetzt ist, in die ausgestanzten kreisförmigen Löcher eingeführt, wodurch die Genauigkeit der kreisförmigen Löcher verbessert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Kardangelenk-Gabel umfaßt nach der Ausbildung eines Paars von einander gegenüberliegenden Armen durch Biegen eines Stahlblechs mittels Preßformens die Herstellung von zueinander konzentrischen kreisförmigen Löchern durch Preßstanzen in den äußeren Enden dieser Arme, was in Einklang mit herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Kardangelenk-Gabeln steht.

Weiterhin enthält das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Kardangelenk-Gabeln den Schritt, in dem nach dem Stanzen der kreisförmigen Löcher durch Einführen eines Lochstanzers in die äußeren Enden der Arme in dem Zustand, in dem die Rückseiten der Arme durch einen Stempel relativ zur Stanzrichtung gehalten werden und die äußeren Umfangsflächen dieser Arme durch ein Halteelement in der Nähe eines Abschnitts zur Ausbildung der kreisför­ migen Löcher gehalten werden, ein Endbearbeitungsstanz­ stempel in die ausgestanzten kreisförmigen Löcher in einer Richtung eingeführt wird, die der Richtung des Lochstanzers entgegengesetzt ist. Dadurch wird die Genau­ igkeit der kreisförmigen Löcher, die zunächst durch Preßformen eines Stahlblechs in der gleichen Weise wie bei der obenbeschriebenen Herstellung einer herkömmlichen Kardangelenk-Gabel ausgebildet werden, verbessert.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Kardangelenk-Gabeln wird die Stanzbearbeitung durch eine billige Preßbearbeitung in der Weise ausgeführt, daß die Verschlechterung der Genauigkeit der Löcher, die von der obenerwähnten Verschlechterung der Funktionalität des Kardangelenks begleitet wird, verhindert wird. Im Ergeb­ nis wird ein billiges Kardangelenk mit hoher Funktionali­ tät erhalten.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut­ lich beim Lesen der folgenden Beschreibung zweckmäßiger Ausführungen, die auf die beigefügte Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer Stanzmaschine zur Herstellung von Grundlöchern in den äußeren Enden der ein erstes Gabelelement bildende Arme;

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt eines zweiten Gabelelements;

Fig. 4 eine Längsschnittansicht einer Endbearbeitungsma­ schine zur Endbearbeitung der im zweiten Gabele­ lement gebildeten Löcher;

Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie B-B in Fig. 4;

Fig. 6 einen Querschnitt einer fertiggestellten Gabel;

Fig. 7 die bereits erwähnte Seitenansicht eines Kardan­ gelenks, das eine Gabel enthält; und

Fig. 8 die bereits erwähnte Querschnittsansicht einer Gabel, die mit kreisförmigen Löchern versehen ist, die durch eine herkömmliche Preßbearbeitung hergestellt worden sind.

Die Fig. 1 bis 6 zeigen eine Ausführung der Erfindung. Wenn die Kardangelenk-Gabel gemäß der Erfindung herge­ stellt wird, wird zunächst ein Stahlblech, das in eine vorgegebene Form gestanzt worden ist, in eine U-Form gebogen, um ein Paar von Armen 5 zu bilden, die im we­ sentlichen zueinander parallel sind, um ein erstes Gabel­ element 10 zu erhalten (Fig. 1 und 2). Im Mittelabschnitt dieses ersten Gabelelements 10 ist ein Befestigungsloch 29 zum Anbringen und Befestigen des Endabschnitts einer Lenkwelle 2 (Fig. 7) durch Stanzen ausgebildet. Die für dieses Befestigungsloch 29 erforderliche Genauigkeit ist nicht sehr hoch. Daher wird dieses Befestigungsloch 29 durch eine normale Preßbearbeitung gleichzeitig zum Stanzen des Stahlblechs in die vorgegebene Form oder aber nach der Ausbildung des ersten Gabelelements 10 gebildet. Ein Verfahren zum Herstellen eines ersten Gabelelements 10 für ein Kardangelenk ist wohlbekannt. Daher wird eine genaue Beschreibung dieses Verfahrens weggelassen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander konzentrischen kreisförmigen Löcher 6 an den äußeren Enden der beiden das erste Gabelelement 10 bildenden Arme 5 mit hoher Genauigkeit mittels Preßbearbeitung ausgebil­ det werden. Die Schritte zur Herstellung der zueinander konzentrischen kreisförmigen Löcher 6 an den äußeren Enden der beiden Arme 5 werden im folgenden beschrieben.

Das erste Gabelelement 10 wird zunächst in eine Stanzma­ schine 11 eingesetzt, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, um in den äußeren Enden der Arme 5 Grundlöcher 12 (kreisförmige Löcher) wie in Fig. 3 gezeigt zu bilden. Die Stanzmaschine ist auf einer Grundplatte 13 mit aus­ reichender Starrheit befestigt. Im Mittelabschnitt dieser Grundplatte 13 ist ein Auswurfloch 14 zum Auswerfen von Stanzabfall, der beim Stanzen der Grundlöcher 12 ent­ steht, ausgebildet. Dann wird an der oberen Fläche der Grundplatte 13 ein Stempel 15 so befestigt, daß er die obere Endöffnung dieses Auswurflochs 14 bedeckt. Die Dicke T₁₅ dieses Stempels 15 ist im wesentlichen gleich dem Abstand D₅ zwischen den Innenflächen der beiden Arme 5 (T₁₅ ≈ D₅), so daß der Stempel ohne Spiel zwischen die beiden Armabschnitte 5 eingeschoben werden kann, um das erste Gabelelement 10 zu bilden. Daher liegen in diesem Zustand, in dem das erste Gabelelement 10 am Stempel 15 angebracht und befestigt ist, die Innenflächen der beiden Arme 5 des ersten Gabelelements 10, die den in den An­ sprüchen erwähnten Rückseiten entsprechen, auf ihrem gesamten Bereich eng an den Außenflächen des Stempels 15 an.

In diesem Stempel 15 ist parallel zur oberen Fläche der Grundplatte 13 ein Aufnahmeloch 16 ausgebildet, dessen Innendurchmesser R₁₆ viel größer als der Innendurchmesser R₁₂ der Grundlöcher 12 ist (R₁₂ < R₁₆), wobei dieses Aufnahmeloch 16 durch die beiden Seitenflächen des Stem­ pels 15 verläuft. Weiterhin ist zwischen der unteren Fläche des Mittelabschnitts des Aufnahmelochs 16 und dem Auswurfloch 14 ein Auswurfdurchgangsloch 17 ausgebildet, so daß der Stanzabfall, der sich im Aufnahmeloch 16 befindet, durch das Auswurfloch 16 ausgeworfen werden kann.

Halteplatten 18, die als Halteelemente dienen, sind an den beiden Seiten des Stempels 15 befestigt. Diese Halte­ platten 18 werden jeweils dazu verwendet, den äußeren Umfang der Arme 5 in der Umgebung derjenigen Abschnitte der Arme 5, in denen die Grundlöcher 12 ausgebildet werden sollen, zu halten. In den Mittelteilen der oberen Kanten dieser Platten 18 sind jeweils U-förmige Einbuch­ tungen 19 ausgebildet. In den Mittelteilen dieser Ein­ buchtungen 19 sind an den beiden Enden des Aufnahmelochs 16 Öffnungen angeordnet. Die Form des inneren Umfangs jeder dieser Einbuchtungen 19 stimmt mit der Form des äußeren Umfangs des äußeren Endes des Arms 5 überein. Daher sind die inneren Umfangsflächen der Einbuchtungen und die äußeren Umfangsflächen der äußeren Halbabschnitte der Arme 5 dann, wenn das erste Gabelelement 10 am Stem­ pel 15 angebracht und befestigt ist und die äußeren Halbabschnitte der Arme 5 in die Einbuchtungen 19 vor­ wärtsbewegt werden, über ihre gesamte Länge in engem Kontakt.

An Positionen auf der oberen Fläche der Grundplatte 13, zwischen denen sich der Stempel 15 befindet, sind Gleiter 21, die jeweils einen Lochstanzer 20 halten, vorgesehen, so daß sich die Lochstanzer 20 an den Stempel 15 annähern und sich von diesem entfernen können. Jeder dieser Glei­ ter 21 ist durch Legen einer Hauptplatte 22 auf eine Nebenplatte 23 und durch Befestigen der beiden Platten mittels einer Schraube oder dergleichen gebildet. Der Lochstanzer 20 verläuft durch den Mittelabschnitt der Hauptplatte 22, wobei sein Kopfabschnitt 24 zwischen dieser Hauptplatte 22 und der Nebenplatte 23 befestigt ist. Dadurch sind die Basisabschnitte dieser Platten an den Gleitern 21 befestigt. Es wird darauf hingewiesen, daß diese Gleiter 21 in axialer Richtung der Lochstanzer 20 (in Querrichtung in Fig. 1) gleitend bewegt werden können.

Sämtliche Lochstanzer 20 und das Aufnahmeloch 16 sind längs derselben Achse ausgebildet. Der Abstand zwischen den Gleitern 21 ist, sofern nicht aufgrund der Elastizi­ tät einer nicht gezeigten Rückstellfeder eine äußere Kraft auf sie wirkt, größer als in Fig. 1 gezeigt.

An den Abschnitten in der Nähe der äußeren Enden der Lochstanzer 20 sind Seitenhalteblöcke 25 in der Weise angebracht, daß sie nur in axialer Richtung dieser Loch­ stanzer 20 gleiten können. Zwischen den Außenflächen der Seitenhalteblöcke 25 und den Innenflächen der Gleiter 21 sind jeweils Kompressionsfedern 26 vorgesehen. Daher werden die Arme 5 in dem Zustand, in dem die Gleiter 21 zum Stempel 15 vorwärtsbewegt worden sind, um die Grund­ löcher 12 in den äußeren Enden der Arme 5 auszubilden, durch die beiden Seitenhalteblöcke 25 zwischen diesen Seitenhalteblöcken 25 und den Außenflächen des Stempels 15 elastisch gepreßt.

Eine Preßplatte 27 ist in der Weise vorgesehen, daß sie unter Beibehaltung ihrer horizontalen Stellung oberhalb der Grundplatte 13 beliebig angehoben und abgesenkt werden kann. Diese Preßplatte 27 ist, sofern auf sie nicht aufgrund der Elastizität einer nicht gezeigten Rückstellfeder eine äußere Kraft wirkt, an einer Position vorgesehen, die höher als diejenige ist, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Wenn andererseits die Stanzar­ beit ausgeführt wird, um die Grundlöcher 12 auszubilden, wird die Preßplatte 27 durch den Stößel einer Preßbear­ beitungsmaschine, der ebenfalls nicht gezeigt ist, stark nach unten in eine Position gepreßt, die sich unterhalb derjenigen befindet, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist.

Im Mittelteil der unteren Fläche einer derartigen Preß­ platte 27 ist ein oberer Halteblock 30 in der Weise unterstützt, daß er sich relativ zu dieser Preßplatte 27 beliebig nach oben und nach unten bewegen kann, wobei zwischen der oberen Fläche dieses oberen Halteblocks 30 und der unteren Fläche der Preßplatte 27 Kompressionsfe­ dern 31 vorgesehen sind. In der unteren Fläche des oberen Halteblocks 30 ist eine Halteaussparung 32 ausgebildet. Die Form der Innenfläche dieser Halteaussparung 32 stimmt mit der Form der äußeren Umfangsfläche des Basisendab­ schnitts des ersten Gabelelements 10 überein. Daher gelangen die Innenfläche dieser Halteaussparung 32 und die äußere Umfangsfläche des Basisendabschnitts des ersten Gabelelements 10 ohne Spiel miteinander in Kon­ takt, wenn die Preßplatte 27 abgesenkt wird und dieser Basisendabschnitt des ersten Gabelelements 10 in die Halteaussparung 32 eingepaßt wird.

An den beiden Enden der unteren Fläche der Preßplatte 27 sind obere Gleitblöcke 33 befestigt. Die Innenflächen der unteren Halbabschnitte der oberen Gleitblöcke 33, die einander zugewandt sind, bilden geneigte Antriebsflächen 34. Der Abstand zwischen den geneigten Antriebsflächen 34, die an den oberen Gleitblöcken 33 ausgebildet sind, nimmt in Abwärtsrichtung zu. Andererseits sind an den Außenflächen der oberen Endabschnitte der Hauptplatten 22, die die beiden Gleiter 21 bilden, geneigte angetrie­ bene Flächen 35 ausgebildet, die mit den geneigten An­ triebsflächen 34 in engem Gleitkontakt sind. Aufgrund dieses Eingriffs zwischen den geneigten Antriebsflächen 34 und den geneigten angetriebenen Flächen 35 gleiten die beiden Gleiter 21 auf der oberen Fläche der Grundplatte 13 aufeinander zu, wobei gleichzeitig die Preßplatte 27 absinkt.

Die Bildung der Grundlöcher 12 an den äußeren Enden der beiden Arme 5, die das erste Gabelelement 10 bilden, wird folgendermaßen durch die wie oben beschriebene Stanzma­ schine 11 ausgeführt. Wenn die Stanzmaschine 11 in eine Preßmaschine eingesetzt ist, wird zunächst das erste Gabelelement 10 auf dem oberen Halbabschnitt des Stempels 15 angebracht, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, anschließend wird die Preßplatte 27 durch den Stößel der Preßmaschine nach unten gepreßt. Im Ergebnis preßt der obere Halteblock 30 das erste Gabelelement 10 auf die obere Stirnfläche des Stempels 15. Aufgrund dieser Pres­ sung wird über die Elastizität der Kompressionsfeder 31 die äußere Umfangsfläche des äußeren Endes jedes der Arme 5 gegen die innere Umfangsfläche der Einbuchtung 19, die am oberen Endabschnitt jeder der Halteplatten 18 ausge­ bildet ist, gepreßt.

Aufgrund des Eingriffs zwischen den geneigten Antriebs­ flächen 34 und den geneigten angetriebenen Flächen 35 werden die beiden Gleiter 21 horizontal aufeinander zu bewegt. Dann preßt jeder der beiden Seitenhalteblöcke 25 jeweils einen entsprechenden der Arme 5 aufgrund der Elastizität der Kompressionsfedern 26 auf die Außenfläche des Stempels 15. Wenn die Preßplatte 27 kontinuierlich weiter absinkt und die beiden Gleiter 21 aus diesem Zustand aufeinander zu bewegt werden, pressen die beiden Lochstanzer 20 stark die äußeren Enden der Arme 5, wo­ durch in die äußeren Enden die Grundlöcher 12 wie in Fig. 3 gezeigt gestanzt werden.

Wenn die Grundlöcher 12 durch die Lochstanzer 20 ausge­ bildet worden sind, werden die Abschnitte, die die Trenn­ wände 7 ergeben, wovon jede eine geringe Breite besitzt und um die Grundlöcher 12 verläuft, durch die Einbuchtun­ gen 19 der Blöcke 18 in einer bestimmten Richtung, in der sich der Durchmesser der Grundlöcher 12 nicht erweitert, gehalten. Die Abschnitte, die zu den Trennwänden 7 wer­ den, werden durch den Stempel 15 und die Seitenblöcke 25 auch in horizontaler Richtung gehalten. Daher ist bei der Stanzbearbeitung der Grundlöcher 12 die Genauigkeit (hinsichtlich der Konfiguration und der Abmessungen) dieser Grundlöcher 12 erhöht.

Die für die kreisförmigen Löcher 6 (Fig. 6) der Kardange­ lenk-Gabel erforderliche Genauigkeit kann jedoch durch eine Stanzbearbeitung lediglich mittels der Lochstanzer 20 nicht sicher erhalten werden. Mit anderen Worten, obwohl eine ausreichende Genauigkeit der äußeren Halbflä­ chen der Arme 5, in die diese Lochstanzer 20 eingeschoben werden, erhalten werden kann, kann die erforderliche Genauigkeit der inneren Halbflächen auf der gegenüberlie­ genden Seite nur schwer gewährleistet werden. Wenn daher die später beschriebene Endbearbeitung ausgeführt wird, werden die Bearbeitungsbedingungen hinsichtlich der Konfiguration der Grundlöcher 12 in der Weise einge­ stellt, daß der Innendurchmesser des Lochs an der Innen­ fläche des Arms 5 kleiner als der Innendurchmesser des Lochs an der Außenfläche des Arms 5 ist. Eine solche Einstellung der Bearbeitungsbedingungen kann durch Ändern einer Differenz zwischen dem Außendurchmesser des Loch­ stanzers 20 und dem Innendurchmesser des Aufnahmelochs 16 des Stempels 15 sowie durch Ändern der Konfiguration des äußeren Endes des Lochstanzers 20 erfolgen.

Wenn die Grundlöcher 12 wie oben beschrieben im ersten Gabelelement 10 unter Verwendung der Stanzmaschine 11 ausgebildet werden, um ein zweites Gabelelement 36, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, zu erhalten, wird anschließend dieses zweite Gabelelement 36 der sogenannten Nachrich­ tungs-Endbearbeitung unter Verwendung einer in den Fig. 4 und 5 gezeigten Endbearbeitungsmaschine 37 unterworfen. Diese Endbearbeitungsmaschine 37 ist auf einer Grundplat­ te 38 vorgesehen, die ebenfalls eine ausreichende Starr­ heit besitzt. Ein Endbearbeitungsstanzstempel 39 wird in die inneren Halbflächen der Grundlöcher 12, die in den äußeren Enden der Arme 5 des zweiten Gabelelements 36 ausgebildet sind, geschoben, so daß die inneren Halbflä­ chen der Grundlöcher 12 endbearbeitet werden können, um die gleiche Genauigkeit wie diejenige der äußeren Halb­ flächen zu erreichen. Im Ergebnis können Löcher erhalten werden, wovon jedes eine innere Umfangsfläche mit stark reduziertem Bruchabschnitt besitzt. Es wird darauf hinge­ wiesen, daß der Endbearbeitungsstanzstempel 39 ausgehend von den Innenflächen der Arme 5 in die Grundlöcher 12 geschoben werden muß. Daher wird aus Platzgründen die Endbearbeitung getrennt (zeitlich nacheinander) für jedes der Grundlöcher 12 ausgeführt.

Was die Konstruktion der Endbearbeitungsmaschine 37 für die Ausführung der Endbearbeitung betrifft, so sind am Mittelabschnitt der oberen Fläche der Grundplatte 38 zwei Unterstützungsplatten 40 befestigt, wovon jede die glei­ che Konfiguration wie die Halteplatte 18 für die Stanzma­ schine 11 (Fig. 1 und 2) besitzt, wobei zwischen der Grundplatte 38 und den Unterstützungsplatten 40 ein Spalt vorhanden ist, der gleich demjenigen zwischen den beiden Armen 5 für das zweite Gabelelement 36 ist. Anschließend werden die äußeren Enden der Arme 5 in die Einbuchtungen 41, die in den oberen Kantenabschnitten der Unterstüt­ zungsplatten 40 ausgebildet sind, eng eingepaßt und von diesen unterstützt. Ein Zentrierblock 42 ist an der äußeren Halbfläche einer der Unterstützungsplatten 40 (der rechten Unterstützungsplatte 40 in Fig. 4) ange­ bracht und befestigt. In einem Abschnitt an der Innenflä­ che dieses Zentrierblocks 41 und innerhalb der Einbuch­ tung 41 ist ein kreisförmiger konvexer Abschnitt 43 ausgebildet. Der Außendurchmesser dieses kreisförmigen konvexen Abschnitts 43 stimmt mit dem Innendurchmesser der äußeren Halbfläche des Grundlochs 12 überein, so daß dieser kreisförmige konvexe Abschnitt 43 in die äußere Halbfläche des Grundlochs 12 ohne Spiel eingepaßt werden kann. Es ist jedoch möglich, das äußere Ende dieses kreisförmigen konvexen Abschnitts 43 konisch auslaufen zu lassen, um diesen kreisförmigen konvexen Abschnitt 43 in das Grundloch 12 gleichmäßig einzupassen. Wenn der kreis­ förmige konvexe Abschnitt 43 an der äußeren Halbfläche des Grundlochs 12 angebracht wird, ist die Position, an der der Zentrierblock 42 mit der Unterstützungsplatte 40 verbunden und an dieser befestigt ist, in der Weise eingeschränkt, daß die äußere Umfangsfläche des äußeren Endes des Arms 5 und die innere Umfangsfläche der Ein­ buchtung 41 in engen Kontakt gebracht werden. Eine Preß­ platte 44 kann sich oberhalb der Grundplatte 38 unter Beibehaltung ihrer horizontalen Stellung beliebig nach oben und nach unten bewegen. Diese Preßplatte 44 ist, sofern auf sie nicht aufgrund der Elastizität einer nicht gezeigten Rückstellfeder eine äußere Kraft wirkt, an einer Position vorgesehen, die höher als diejenige in den Fig. 4 und 5 ist. Wenn andererseits die Endbearbeitung des Grundlochs 12 ausgeführt werden soll, wird die Preß­ platte 44 mittels eines Stößels der Preßbearbeitungsma­ schine, der ebenfalls nicht gezeigt ist, stark an eine Position, die sich unterhalb derjenigen befindet, die in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, nach unten gepreßt. Im Mittelteil der unteren Fläche dieser Preßplatte 44 ist ein oberer Halteblock 45 so unterstützt, daß er sich relativ zu dieser Preßplatte 44 nach oben und nach unten bewegen kann, wobei zwischen der oberen Fläche dieses oberen Halteblocks 45 und der unteren Fläche der Preß­ platte 44 eine Kompressionsfeder 46 vorgesehen ist. Auf der unteren Fläche des oberen Halteblocks 45 ist eine Halteaussparung 47 ausgebildet. Die Form der Innenfläche dieser Halteaussparung 47 stimmt mit der Form der äußeren Umfangsfläche des Basisendabschnitts des zweiten Gabel­ elements 36 überein. Wenn daher die Preßplatte 44 abge­ senkt wird und der Basisendabschnitt des zweiten Gabel­ elements 36 in die Aussparung 47 eingepaßt wird, gelangen die Innenfläche dieser Aussparung 47 und die äußere Umfangsfläche des Basisendabschnitts des zweiten Gabel­ elements 36 ohne Spiel miteinander in Kontakt.

Ferner ist das obere Ende eines Preßarms 48 mit einer Ecke der unteren Fläche der Preßplatte 44 (der linken Ecke in Fig. 4) verbunden und an dieser befestigt. Ande­ rerseits ist an der oberen Fläche der Grundplatte 38 längs der Seiten des Paars von Unterstützungsplatten 40 ein Gleiter 49 vorgesehen, der sich in Richtung der Anordnung der Unterstützungsplatten 40 frei bewegen kann. Dieser Gleiter 49 ist an einer Position angeordnet, die sich etwas links von der in Fig. 4 gezeigten Position befindet, sofern nicht aufgrund der Elastizität einer nicht gezeigten Rückstellfeder eine äußere Kraft darauf einwirkt. Am unteren Ende des Preßarms 48 ist eine ge­ neigte Antriebsfläche 50 ausgebildet, während an der Basisstirnfläche des Gleiters 49 (der linken Stirnfläche in Fig. 4) eine geneigte angetriebene Fläche 51 ausgebil­ det ist, wobei diese beiden geneigten Flächen 50, 51 in gleitendem Eingriff sind. Aufgrund des Eingriffs zwischen diesen geneigten Flächen 50 und 51 wird der Gleiter 49 entgegen der Elastizität einer Rückstellfeder in einer Richtung verschoben, in der er sich von der Preßplatte 44 zurückzieht (nach rechts in Fig. 4), wenn die Preßplatte 44 abgesenkt wird.

An der oberen Fläche dieses Gleiters 49 ist eine Unter­ stützungsplatte 52 angebracht und befestigt, während ein Basisendabschnitt des Endbearbeitungsstanzstempels 39 (der linke Endabschnitt in Fig. 5) an der Seitenfläche dieser Unterstützungsplatte 52 angebracht und befestigt ist. Es wird darauf hingewiesen, daß ein konvexer Endbe­ arbeitungsabschnitt 53, der in der vorderen Seitenfläche dieses Endbearbeitungsstanzstempels 39 (der rechten Seitenfläche in Fig. 4) ausgebildet ist, den gleichen Durchmesser wie der kreisförmige konvexe Abschnitt 43 besitzt, der im Zentrierblock 42 ausgebildet ist, wobei der konvexe Endabschnitt 53 konzentrisch zu diesem kreis­ förmigen konvexen Abschnitt 43 vorgesehen ist. Weiterhin ist an der äußeren Umfangsfläche des äußeren Endes des konvexen Endbearbeitungsabschnitts 53 ein angefaster Abschnitt mit einem bogenförmigen Querschnitt vorgesehen, so daß dieser konvexe Endbearbeitungsabschnitt 53 leicht in das Grundloch 12 geschoben werden kann.

Die Endbearbeitung der inneren Halbflächen der Grundlö­ cher 12, die an den äußeren Enden der beiden Arme 5 des zweiten Gabelelements 36 ausgebildet sind, erfolgt durch die Endbearbeitungsmaschine 37, die wie oben beschrieben beschaffen ist, in der folgenden Weise. Wenn die Endbear­ beitungsmaschine 37 in die Preßmaschine eingesetzt ist, wird zunächst das zweite Gabelelement 36 durch die beiden Unterstützungsplatten 40 und den Zentrierblock 42 verrie­ gelt, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist. Diese Verrie­ gelung erfolgt durch horizontale Bewegung des zweiten Gabelelements 36 von links nach rechts in Fig. 4. Nachdem das zweite Gabelelement 36 in dieser Weise verriegelt worden ist, wird die Preßplatte 44 durch den Stößel der Preßmaschine nach unten gepreßt. Im Ergebnis preßt der obere Halteblock 45 das zweite Gabelelement 36 auf die inneren Umfangsflächen der in den beiden Unterstützungs­ platten 40 ausgebildeten Einbuchtungen 41. Es wird darauf hingewiesen, daß diese Preßkraft, die durch die Elastizi­ tät der Kompressionsfeder 46 ausgeübt wird, im Vergleich zu der Haltekraft des oberen Halteblocks 30 der für die Bildung des obenbeschriebenen ersten Gabelelements 10 verwendeten Stanzmaschine 11 schwach ist.

Aufgrund des Eingriffs zwischen der geneigten Antriebs­ fläche 50 und der geneigten angetriebenen Fläche 51 wird der Gleiter 49 horizontal verschoben, wobei der Endbear­ beitungsstanzstempel 39 horizontal in Richtung zum Zen­ trierblock 42 bewegt wird. Dann wird der in diesem Endbe­ arbeitungsstanzstempel 39 vorgesehene konvexe Endbearbei­ tungsabschnitt 53 zur inneren Halbfläche des Grundlochs 12 vorbewegt, um die innere Umfangsfläche dieser inneren Halbfläche in eine Konfiguration endzubearbeiten, die min derjenigen der äußeren Umfangsfläche des konvexen Endbe­ arbeitungsabschnitts 53 übereinstimmt. Im Ergebnis be­ sitzt die innere Halbfläche des Grundlochs 12 eine Konfi­ guration, die mit derjenigen der äußeren Halbfläche übereinstimmt, wodurch eine Kardangelenk-Gabel mit kreis­ förmigen Löchern 6, die die gewünschte Genauigkeit besit­ zen, fertiggestellt ist (siehe Fig. 6). Es wird darauf hingewiesen, daß die Konfiguration des konvexen Endbear­ beitungsabschnitts 53 ein wirklicher Kreis sein kann oder von einem wirklichen Kreis leicht abweichen kann, etwa eine elliptische Form besitzen kann, indem die elastische Rückstellung oder dergleichen berücksichtigt wird, wenn die durch die Elastizität der Kompressionsfeder 46 be­ dingte Preßkraft entlastet wird.

In die beiden kreisförmigen Löcher 6, die an den äußeren Enden der Arme 5 der Gabel 3 gemäß der Erfindung ausge­ bildet sind, kann eine Welle 54, deren Außendurchmesser etwas kleiner als der Innendurchmesser des kreisförmigen Lochs 6 ist, eingeschoben werden, wie in Fig. 6 gezeigt ist, um so die gegenseitige Koaxialität, die Kreisförmig­ keit, die Lochneigung, die Größengenauigkeit einschließ­ lich der Größe des Innendurchmessers sowie die Genauig­ keit der Konfiguration dieser Löcher 6 zu untersuchen. Die Welle 54 kann einen Außendurchmesser besitzen, der angenähert gleich dem Innendurchmesser des kreisförmigen Lochs 6 ist, wenn die obenerwähnten Genauigkeiten für diese kreisförmigen Löcher 6 höher sind. Mit anderen Worten, je kleiner die Differenz zwischen dem Außendurch­ messer der einzuschiebenden Welle 54 und dem Innendurch­ messer des kreisförmigen Lochs 6 ist, desto höher sind die Genauigkeiten für diese kreisförmigen Löcher 6. Wie von den Anmeldern der vorliegenden Erfindung ausgeführte Experimente gezeigt haben, kann bei Anwendung der Erfin­ dung diese Differenz ungefähr auf die Hälfte derjenigen einer Gabel, die mit einem herkömmlichen Verfahren herge­ stellt wird, reduziert werden (erfindungsgemäß beträgt die Differenz ungefähr 0,025 mm, während die Differenz m herkömmlichen Verfahren ungefähr 0,04 mm beträgt). Für die anderen untersuchten Größen gilt hinsichtlich der Genauigkeit: Lochgrößenbereich bis 0,018 mm (Erfindung) gegenüber 0,045 mm (Stand der Technik); Ellipsenbetrag der Lochgröße bis 0,02 mm (Erfindung) gegenüber 0,03 mm (Stand der Technik); Minimalwert der gescherten Quer­ schnittsfläche bis 85% (Erfindung) gegenüber 70% (Stand der Technik); Maximalwert der gescherten Querschnittsflä­ che bis 15% (Erfindung) gegenüber 30% (Stand der Tech­ nik); usw. Wie diese und weitere untersuchte Größen zeigen, können mit der Erfindung die erwünschten Werte im Vergleich zu einem herkömmlichen Verfahren einfach erhal­ ten werden. Somit kann die Kardangelenk-Gabel der Erfin­ dung für einen Lenkmechanismus eines wirklichen Kraft­ fahrzeugs ohne weiteres verwendet werden, was für eine mit einem herkömmlichen Preßbearbeitungsverfahren herge­ stellte Kardangelenk-Gabel nicht der Fall ist. Es wird darauf hingewiesen, daß der für die Herstellung der Gabel in den obigen Experimenten verwendete Werkstoff SPHC (JIS G 3131) ist, daß die Blechdicke 6,00 mm beträgt, der Innendurchmesser des kreisförmigen Lochs 6 16 mm beträgt und die Breite der Trennwand 7 3,0 mm beträgt.

Die Kardangelenk-Gabel und das Verfahren zu deren Her­ stellung gemäß der Erfindung sind wie oben beschrieben beschaffen, so daß kreisförmige Löcher für die Unterstüt­ zung der Endabschnitte einer Kreuzwelle mit hoher Genau­ igkeit mittels Preßbearbeitung bei geringen Kosten ausge­ bildet werden können, was zur Herstellung eines billigen und dennoch hochleistungsfähigen Kardangelenks beiträgt.

Claims (2)

1. Gabel (1) für Kardangelenke, die durch Biegen eines Stahlblechs in U-Form hergestellt wird, wobei in den äußeren Enden der zwei einander gegenüberliegenden Arme (5) der U-Form zwei zueinander konzentrische kreis­ förmige Löcher (6) mittels Preßstanzen ausgebildet wer­ den, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Stanzen der kreisförmigen Löcher (6) durch Einschieben eines Lochstanzers (20) durch die äußeren Enden der Arme (5) in dem Zustand, in dem die einander zugewandten jeweiligen Rückseiten der Arme (5) durch einen Stempel (15) relativ zur Stanzrichtung unter­ stützt werden und die äußeren Umfangsflächen der Arme (15) durch ein Halteelement (18) in der Nähe eines Ab­ schnitts, in dem die kreisförmigen Löcher (6) ausgebildet werden sollen, gehalten werden, aus einer Richtung, die der Einschubrichtung des Lochstanzers (20) entgegenge­ setzt ist, ein Endbearbeitungsstanzstempel (39) in die gestanzten kreisförmigen Löcher (6) eingeschoben wird, um die Genauigkeit der kreisförmigen Löcher (6) zu verbes­ sern.

2. Verfahren zur Herstellung einer Gabel (1) für Kardangelenke, bei dem nach der Bildung zweier einander gegenüberliegender Arme (5) durch Biegen eines Stahl­ blechs in den äußeren Enden dieser Arme (5) mittels Preßstanzen zwei zueinander konzentrische kreisförmige Löcher (6) hergestellt werden, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt:
nach dem Stanzen der kreisförmigen Löcher (6) durch Einschieben eines Lochstanzers (20) in die äußeren Enden der Arme (5) in dem Zustand, in dem die einander zugewandten jeweiligen Rückseiten der Arme (5) durch einen Stempel (15) relativ zur Stanzrichtung unterstützt werden und die äußeren Umfangsflächen dieser Arme (5) durch ein Halteelement (18) in der Nähe eines Abschnitts, in dem die kreisförmigen Löcher (6) ausgebildet werden sollen, gehalten werden, Einschieben eines Endbearbei­ tungsstanzstempels (39) in die gestanzten kreisförmigen Löcher (6) in einer Richtung, die der Bewegungsrichtung des Lochstanzers (20) entgegengesetzt ist, um die Genau­ igkeit der kreisförmigen Löcher (6) zu verbessern.