DE19809391C1

DE19809391C1 - Fixture attaching especially annular link part to pipe exterior

Info

Publication number: DE19809391C1
Application number: DE1998109391
Authority: DE
Inventors: Robert Pradel
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-03-05
Filing date: 1998-03-05
Publication date: 1999-10-28
Anticipated expiration: 2018-03-06

Abstract

The fixture consists of an implement-holder for the parts being joined, and an expander implement contained in the pipe (1) and possessing at least two radially movable rigid bodies (4) in the form of roller bearing balls (7) between two contrary-acting implement-parts (8,9) in the form of punches. The implement parts affect the radially movable rigid bodies causing the pipe to be radially plastically deformed. A ball-box (5) belonging to a ball-and-socket joint is positioned on the annular part being fixed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung eines ringförmigen Teils, insbe sondere eines Gelenkteils, auf einem Außendurchmesser eines Rohrstücks durch partiel les Aufweiten des Rohrstücks im Bereich des damit zu befestigenden Teils, wobei die Vorrichtung aus einer Werkstückaufnahme für die zu verbindenden Teile und einem Aufweitwerkzeug besteht.The invention relates to a device for fastening an annular part, in particular special of a joint part, on an outer diameter of a pipe section by partiel les expansion of the pipe section in the area of the part to be fastened with it, the Device from a workpiece holder for the parts to be connected and a Expanding tool exists.

Beispielsweise ist es durch die DE 40 11 962 A1 bei einem elastischen Gelenk bekannt, daß die zwischen einem Innen- und einem Außenrohrstück angeordnete elastische Buchse durch eine aus härterem Kunststoff bestehende Zwischenlage unterteilt ist, wo durch zur radialen Versteifung des elastischen Gelenks die zwischen dem starren Innen- und Außenrohrstück eingebaute elastische Buchse im wesentlichen durch einen wei chen Innenring, einen härteren Zwischenring und einen weichen Außenring gebildet ist. Die elastische Buchse kann in radialer Richtung vorkomprimiert sein, was durch plasti sche Umformung des Innen- oder Außenrohrstücks erfolgen kann. Ferner ist es bei ei nem Kugelgelenk durch die DE 41 09 697 C1 bekannt, daß das Rohrstück einteilig mit der Kugelbuchse ausgebildet wird, wodurch eine solche Konstruktion infolge der erfor derlichen aufwendigen Herstellung des Kugelgelenk-Innenteils sehr teuer ist und daß die aus Kugelbuchse und Rohrstück bestehende Baueinheit aus demselben Werkstoff bestehen muß. Dieses aus Kugelbuchse und Rohrstück bestehende Teil wird üblicher weise durch spanabhebende Bearbeitung aus einem Stangenmaterial hergestellt, da entsprechende dickwandige Rohre als Automatenstahl bisher nicht auf dem Markt sind. Auch eine Ausführung, bei der das Rohrstück mit der Kugelbuchse aus einem dickwan digen Blech im Stanz- und Prägeverfahren hergestellt wird ist durch den sich bildenden Längsschlitz problematisch und teuer in der Herstellung, da vor der spanabhebenden Bearbeitung ein Kalibriervorgang erforderlich ist.For example, it is known from DE 40 11 962 A1 for an elastic joint, that the arranged between an inner and an outer tube piece elastic Bush is divided by an intermediate layer made of harder plastic, where for the radial stiffening of the elastic joint between the rigid inner and outer tube piece built elastic bushing essentially by a white chen inner ring, a harder intermediate ring and a soft outer ring is formed. The elastic bushing can be pre-compressed in the radial direction, which is indicated by plasti cal deformation of the inner or outer tube piece can take place. It is also with egg Nem ball joint known from DE 41 09 697 C1 that the tube piece in one piece with the ball bushing is formed, whereby such a construction as a result of the requ derliche complex production of the ball joint inner part is very expensive and that the structural unit consisting of ball bushing and pipe section made of the same material must exist. This part consisting of a ball bushing and a piece of pipe is becoming more common wise manufactured from a bar material by machining, because Corresponding thick-walled tubes as free cutting steel are not yet on the market. Also an embodiment in which the pipe section with the ball bushing is made from a thick wall The sheet is made in the stamping and embossing process by the forming Longitudinal slot problematic and expensive to manufacture, since before the cutting Machining a calibration process is required.

Die DE-GM 69 02 264 beschreibt ein Kugelgelenkelement, das aus zwei Rohrabschnit ten besteht, die jeweils endseitig aufgeweitet und kalibriert sind. Die Rohrabschnitte sind stirnseitig an ihren aufgeweiteten Enden miteinander verbunden und weisen ein Mit telrohr auf. Über das Herstellungsverfahren bzgl. der Aufweitung und die dafür vorge sehene Vorrichtung ist in dieser Schrift nichts offenbart.DE-GM 69 02 264 describes a ball joint element which consists of two pipe sections ten exists, which are expanded and calibrated at the ends. The pipe sections are connected to each other at their front ends at their widened ends and have a mit telescope on. About the manufacturing process regarding the expansion and the pre- seen device is not disclosed in this document.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die auch bei starkwandigen Rohrstücken durch partielle Aufweitung die Befestigung eines ring förmigen Teils, insbesondere eines Gelenkteils ermöglicht, eine große Freizügigkeit hin sichtlich der Werkstoffauswahl für das Gelenkteil vorhanden ist, die Vorrichtung einen einfachen Aufbau aufweist und auch bei Rohrstücken mit kleinem Innendurchmesser eine kostengünstige Herstellung der Aufweitung gestattet.The object of the present invention is to provide a device which also In the case of thick-walled pipe sections, the ring is attached by partial widening shaped part, in particular an articulated part allows great freedom of movement visibly the material selection for the joint part is present, the device one has a simple structure and also with pipe pieces with a small inner diameter an inexpensive production of the expansion allowed.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 ge löst.According to the invention, this object is achieved by the features of patent claim 1 solves.

Gerade bei Rohrstücken mit kleinem Innendurchmesser ist die Befestigung eines ring förmigen Teils durch eine radiale Aufweitung problematisch, da bisher wegen der schlechten Zugänglichkeit im wesentlichen nur das Innenhochdruckverfahren mit hy draulischem Druckmittel angewendet wird, das jedoch wegen der erforderlichen Ab dichtung sehr kostenaufwendig ist. Eine Aufweitung durch Pressen mit Vulkollan ist für kleine Durchmesser ebenfalls ungeeignet, da der Vulkollankörper rasch zerfasert und dann schwer bzw. nicht mehr in die Bohrung einführbar ist. Demgegenüber ist die er findungsgemäße radiale Aufweitung des die Innenhülse eines Anschlußgelenks bilden den Rohrstücks durch die starren Körper einfach und kostengünstig herstellbar, wobei außerdem die Kugelbüchse aus einem Werkstoff mit gleitgünstigen Eigenschaften, z. B. als Sinterteil hergestellt werden kann und die Poren des Sinterteils als Depot für Schmiermittel dienen. Aus Gewichtsgründen kann die Kugelbuchse auch als Alu- Sinterteil ausgeführt werden.Especially with pipe pieces with a small inner diameter is the attachment of a ring shaped part by a radial expansion problematic, because so far because of poor accessibility, essentially only the high pressure process with hy draulic pressure medium is used, but because of the required Ab seal is very expensive. Expansion by pressing with Vulkollan is for Small diameters are also unsuitable because the volcanic body quickly defibrates and then difficult or no longer insertable into the hole. In contrast, he is radial expansion according to the invention form the inner sleeve of a connecting joint the pipe section through the rigid body easily and inexpensively, whereby also the ball bushing made of a material with favorable sliding properties, eg. B. can be produced as a sintered part and the pores of the sintered part as a depot for Serve lubricants. For weight reasons, the ball bushing can also be used as an aluminum Sintered part are executed.

Gerade bei kleinem Innendurchmesser des Rohrstücks ist es sehr vorteilhaft, wenn, ent sprechend einem Merkmal der Erfindung, die starren Körper durch Wälzlagerkugeln gebildet sind und das axial bewegliche Werkzeugteil aus zwei gegenläufig wirkenden Stempeln besteht. Eine weitere Ausführung der Vorrichtung wird erfindungsgemäß da durch geschaffen, daß die starren Körper durch ein spannzangenähnliches Werkzeugteil gebildet sind, in das ein zweites axial bewegliches Werkzeugteil mit einer Schrägfläche, insbesondere mit einer kegelförmigen Schrägfläche eingreift.Especially with a small inner diameter of the pipe section, it is very advantageous if, ent speaking of a feature of the invention, the rigid body by rolling balls are formed and the axially movable tool part from two counter-acting Stamping exists. A further embodiment of the device is there according to the invention created by that the rigid body by a collet-like tool part are formed, in which a second axially movable tool part with an inclined surface, engages in particular with a conical inclined surface.

Bei Rohrstücken, die aus Blechteilen hergestellt sind, ist es vorteilhaft, wenn die Kugel büchse beidseitig angeformte Buchsen aufweist, damit nach dem Zusammenbau des Kugelgelenks die Dichtringe auf einer ununterbrochenen Fläche anliegen und damit ein Schmiermittelverlust verhindert wird.For pipe pieces that are made of sheet metal parts, it is advantageous if the ball bushing has molded bushes on both sides so that after assembly of the Ball joint, the sealing rings rest on an uninterrupted surface and thus Loss of lubricant is prevented.

Ebenso eignet sich die erfindungsgemäße radiale Aufweitung bei einem elastischen Ge lenk, das mit einem Gummiformteil zwischen dem Rohrstück und einem Gelenkauge versehen ist. Insbesondere wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, das mit dem Rohr stück verbundene Gummiformteil mit geringerer Vorspannung in das Gelenkauge ein zupressen und anschließend durch Aufweiten des Rohrstücks die radiale Vorspannung des elastischen Gelenks zu erhöhen.The radial expansion according to the invention is also suitable for an elastic Ge steer that with a molded rubber part between the pipe section and a joint eye is provided. In particular, this creates the possibility of using the pipe piece of molded rubber part with less preload into the joint eye press and then the radial preload by widening the pipe section of the elastic joint.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt:Further details and advantages of the invention are described below with the aid of the Illustrated embodiments illustrated. It shows:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Befestigung einer Kugelbuchse auf einem Rohrstück; Figure 1 shows a device for fastening a ball bushing on a pipe section.

Fig. 2 die fest mit dem Rohrstück verbundene Kugelbüchse; Figure 2 shows the spherical sleeve firmly connected to the pipe section.

Fig. 3 die Baueinheit nach Fig. 2 mit angestauchten Enden an dem Rohrstück; Fig. 3 shows the assembly of Figure 2 with swaged ends on the pipe section.

Fig. 4 ein Kugelgelenk mit der Baueinheit nach Fig. 3; FIG. 4 shows a ball joint with the assembly according to FIG. 3;

Fig. 5 eine auf dem Rohrstück befestigte Kugelbüchse mit rohrförmigen Buchsen; Figure 5 is a mounted on the pipe piece ball bushing having tubular sockets.

Fig. 6 ein Kugelgelenk mit Rohrstück und Kugelbuchse nach Fig. 5; Fig. 6 is a ball joint with a pipe piece and Ball socket according to Fig. 5;

Fig. 7 ein elastisches Gelenk mit einem Gummiformteil; Fig. 7 is an elastic hinge with a rubber molding;

Fig. 8 ein elastisches Gelenk mit erhöhter radialer Vorspannung des Gummiformteils. Fig. 8 is an elastic joint with increased radial bias of the molded rubber part.

Zur Befestigung einer Kugelbüchse 5 durch Aufweiten eines Rohrstücks 1 ist in der Fig. 1 eine Vorrichtung gezeigt, die aus einer Werkstückaufnahme 3 und einem Aufweit werkzeug 2 besteht. Diese Werkstückaufnahme 3 ist zweiteilig ausgeführt und nimmt sowohl das Rohrstück 1 als auch die Kugelbüchse 5 an den Außenkonturen auf. Das Aufweitwerkzeug 2 besteht aus den in den Innenraum des Rohrstücks 1 eingeführten radial beweglichen starren Körpern 4, die bei diesem Ausführungsbeispiel durch Wälzla gerkugeln 7 gebildet sind und aus axial beweglichen Werkzeugteilen 8 und 9, die ge genläufig wirksam sind und mit ihren Stirnflächen die Wälzlagerkugeln 7 radial nach außen drücken. Bei diesem Vorgang werden die sehr harten Wälzlagerkugeln 7 gegen die Innenwand des Rohrstücks 1 gepreßt und bilden auch bei einem Rohrstück 1 mit kleinem Innendurchmesser 16 unter Überwindung der Fließgrenze des Rohrwerkstoffs Eindrückungen 19, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Anzahl der Eindrückungen 19 auf der In nenwand des Rohrstücks 1 entspricht der Zahl der auf die Innenfläche einwirkenden Wälzlagerkugeln 7. Diese Eindrückungen 19 bewirken an der Außenkontur des Rohr stücks 1 Vorsprünge, die in die Innenfläche der Kugelbüchse 5 eingreifen und damit deren Verbindung mit dem Rohrstück 1 herstellen, da die Kugelbüchse 5 aufgrund der äußeren Anlage in der Werkstückaufnahme 3 nicht nach außen ausweichen kann. Diese Verbindungsart von der Kugelbuchse 5 mit dem Rohrstück 1 ermöglicht es, die Kugel büchse 5 aus einem für den Verwendungszweck ausgesucht günstigen Werkstoff her zustellen. So ist es möglich, die Kugelbüchse 5 als Sinterteil auszuführen, wobei diese aus Gewichtsgründen ein Alu-Sinterteil sein kann, dessen Poren zur Deponierung von Schmiermittel genutzt werden.For fastening a ball bushing 5 by expanding a pipe section 1 , a device is shown in FIG. 1, which consists of a workpiece holder 3 and an expanding tool 2 . This workpiece holder 3 is made in two parts and receives both the pipe section 1 and the ball bushing 5 on the outer contours. The expanding tool 2 consists of the radially movable rigid bodies 4 which are introduced into the interior of the pipe section 1 and which are formed in this exemplary embodiment by roller balls 7 and axially movable tool parts 8 and 9 which are effective in opposite directions and with their end faces the roller balls 7 push radially outwards. In this process, the very hard rolling bearing balls 7 are pressed against the inner wall of the pipe section 1 and, even in the case of a pipe section 1 with a small inner diameter 16 , form indentations 19 while overcoming the yield point of the pipe material, as shown in FIG. 2. The number of indentations 19 on the inner wall of the pipe section 1 corresponds to the number of rolling bearing balls acting on the inner surface 7 . These indentations 19 cause on the outer contour of the pipe piece 1 projections which engage in the inner surface of the ball bushing 5 and thus establish their connection with the pipe piece 1 , since the ball bushing 5 can not escape to the outside due to the external contact in the workpiece holder 3 . This type of connection of the ball bushing 5 with the pipe section 1 makes it possible to manufacture the ball bushing 5 from a material selected for the intended use. It is thus possible to design the ball bushing 5 as a sintered part, which, for reasons of weight, can be an aluminum sintered part, the pores of which are used to deposit lubricant.

Die Fig. 3 zeigt die aus dem Rohrstück 1 und der damit verbundenen Kugelbüchse 5 bestehende Baueinheit mit in einem weiteren Arbeitsgang angestauchten Enden 12 am Rohrstück 1. Ein zusammengebautes Kugelgelenk ist in Fig. 4 dargestellt, wobei eine zweiteilige Gelenkpfanne 14 vorgesehen ist, die zusammen mit der aus Rohrstück 1 und Kugelbüchse 5 bestehenden Baueinheit und den Abdichtringen 15 axial fest in das Ge lenkgehäuse 13 eingebaut ist. Fig. 3 shows the current from the pipe section 1 and the associated ball bushing assembly 5 with upset in a further operation ends 12 on the pipe section 1. An assembled ball joint is shown in Fig. 4, wherein a two-part joint socket 14 is provided, which is axially fixed in the Ge steering housing 13 together with the unit consisting of pipe section 1 and ball bushing 5 and the sealing rings 15 .

Eine Ausführungsform, bei der beispielsweise das Rohrstück 1 als Stanz- und Prägeteil aus Blech hergestellt ist, ist in Fig. 5 gezeigt. Hierzu ist die Kugelbüchse 5 beidseitig mit Büchsen 6 versehen, die den beim Rollen des Bleches entstehenden Spalt im Rohrstück 1 abdecken. Zur Befestigung der Kugelbüchse 5 auf dem Rohrstück 1 werden diese Teile in die Werkstückaufnahme 3 eingelegt, wobei ein weiteres Aufweitwerkzeug 2 dargestellt ist, das aus einem während des Aufweitvorgangs feststehenden spannzan genähnlichen Werkzeugteil 10 und einem eine kegelförmige Schrägfläche aufweisenden Werkzeugteil 11 besteht. Das Rohrstück 1 und die rohrförmigen Buchsen 6 werden an schließend mit angestauchten Enden 12 versehen, so daß bei dem in Fig. 6 gezeigten zusammengebauten Kugelgelenk die Abdichtringe 15 auf den den Spalt im Rohrstück 1 abdeckenden Buchsen 6 aufliegen, womit eine gute Abdichtung des Kugelgelenks si chergestellt ist.An embodiment in which, for example, the pipe section 1 is produced from sheet metal as a stamped and embossed part is shown in FIG. 5. For this purpose, the ball bushing 5 is provided on both sides with bushes 6 , which cover the gap in the pipe section 1 which arises when the sheet is rolled. To fasten the ball bushing 5 on the pipe section 1 , these parts are inserted into the workpiece holder 3 , a further expansion tool 2 being shown, which consists of a tool part 10 which is fixed during the expansion process and a tool part 11 which has a conical inclined surface. The pipe section 1 and the tubular bushings 6 are provided with closing ends 12 so that, in the assembled ball joint shown in FIG. 6, the sealing rings 15 rest on the bushes 6 covering the gap in the pipe section 1 , thus ensuring a good sealing of the ball joint si is created.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit für die erfindungsgemäße Aufweitung eines mit kleinem Innendurchmesser versehenen Rohrstücks 1 ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Eine aus dem Rohrstück 1 und einem darauf befestigten Gummiformteil 17 bestehende Baueinheit wird in ein Gelenkauge 18 eingepreßt, wodurch das elastische Gelenk ent sprechend Fig. 7 entsteht. Ist eine relativ hohe Vorspannung des Gummiformteils 17 gefordert, so ist die vorbeschriebene Verbindung mit dem Gelenkauge 18 schwierig, denn es sind hierzu hohe Einpreßkräfte und Schmiermittel nötig, die lange Montagezei ten und eine teuere nachfolgende Kontrolle erfordern. Demgegenüber kann durch Aufweiten des Rohrstücks 1 nach dem Einbau in das Gelenkauge 18 die Vorspannung des Gummiformteils 17 erhöht werden, wie dies die Fig. 8 zeigt. Hierzu werden die Wälzlagerkugeln 7 in das Rohrstück eingefüllt und mittels der gegenläufig axial beweg lichen Werkzeugteile 8 und 9 die Aufweitung des Rohrstücks 1 vorgenommen und so mit die Vorspannung des Gummiformteils 17 im Gelenkauge 18 erhöht.Another possible application for the expansion according to the invention of a pipe section 1 provided with a small inner diameter is shown in FIGS. 7 and 8. An existing from the pipe section 1 and a molded rubber part 17 attached to it is pressed into a hinge eye 18 , whereby the elastic hinge accordingly Fig. 7 is formed. If a relatively high bias of the molded rubber part 17 is required, the connection described above with the hinge eye 18 is difficult because high press-in forces and lubricants are necessary, which require long assembly times and an expensive subsequent check. In contrast, the expansion of the pipe section 1 after installation in the joint eye 18 can increase the pretension of the molded rubber part 17 , as shown in FIG. 8. For this purpose, the rolling bearing balls 7 are filled into the pipe section and the expansion of the pipe section 1 is carried out by means of the oppositely axially movable tool parts 8 and 9 and thus increased with the preload of the molded rubber part 17 in the joint eye 18 .

Claims

1. Device for fastening an annular part, in particular a joint part, on an outer diameter of a pipe piece by partially expanding the pipe piece in the area of the part to be fastened therewith, the device consisting of a workpiece holder for the parts to be connected and an expanding tool, thereby characterized in that the expanding tool is arranged in the pipe section ( 1 ) and has at least two radially movable rigid bodies ( 4 ) between two counter-acting tool parts ( 8 ; 9 ), of which at least one ( 8 and / or 9 ; 10 ; 11 ) is axially movable, the tool parts acting on the radially movable rigid body ( 4 ) and the rigid body ( 4 ) forming a radially effective plastic deformation of the pipe section ( 1 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the rigid bodies ( 4 ) are formed by roller bearing balls ( 7 ) and the axially movable tool part ( 8 and 9 ) consists of two counter-acting punches.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the rigid body ( 4 ) are formed by a collet-like tool part ( 10 ) which is in operative connection with a two th having a conical inclined surface having tool part ( 11 ).

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the annular part to be fastened on the pipe section ( 1 ) is a Kugelbüch se ( 5 ) of a ball joint and the expansion of the pipe section ( 1 ) approximately axially in the middle of the ball bushing ( 5 ) he follows.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the ball bushing ( 5 ) has tubular bushes ( 6 ) formed on both sides and the pipe section ( 1 ) consists of a molded part made of sheet metal which has an axially extending slot in the region of the colliding sheet ends with a very small slot width.

6. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that this after connecting the ball bushing ( 5 ) with the pipe piece ( 1 ) causes upset ends ( 12 ) of the pipe section ( 1 ).

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that on the pipe section ( 1 ) a rubber molded part ( 17 ) is arranged which engages with the outer surface in a hinge eye ( 18 ) and by widening the pipe section ( 1 ) an increase in Preload of a molded rubber part ( 17 ) is formed.