DE2300670A1

DE2300670A1 - Variable wall thickness rotation symmetrical components - made by resistance welding of semi circular blanks

Info

Publication number: DE2300670A1
Application number: DE19732300670
Authority: DE
Inventors: Leopold F Schmid
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-01-08
Filing date: 1973-01-08
Publication date: 1974-07-11

Abstract

Rotation symmetrical hollow differential wall thickness components can be mfd. from cheap stamped or forged semi - circular blanks, the interfaces of which project above a plane through the axis of the finished component, joined by electric resistance welding. Welding is pref. carried out with die like electrodes. The method provides an economical route for making ball journals, track rods etc.

Description

Verfahren zur Herstellung von metallenen Rotations- Hohlkörpern mit einer unterschisdlichen Wanddicke, insbesondere von Kugelzapfen und Spurstangen für Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen. Process for the production of metal rotational hollow bodies with a different wall thickness, especially of ball studs and tie rods for steering linkages of motor vehicles.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von metallenen Rotations- Hohlkörpern mit einer unterschiedlichen Wanddicke, insbesondere von Kugelzapfen und Spurstangen für Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen.The invention relates to a method for the production of metals Rotational hollow bodies with a different wall thickness, in particular of ball studs and tie rods for steering linkages of motor vehicles.

Die wenigen bis jetzt bekanntgewordenen Verfahren zur Herstellung solcher Rotations- Hohlkörper basieren alle auf dem Grundgedanken der spanlosen Verformung eines Rohres. Die anfangs gleichmässige Wanddicke eines solchen als Ausgangsmaterial verwendeten Rohres-wird durch die Einwirkung geeigneter Werkzeuge auf den Aussendurchuiesser und die Enden des Rohres in Verbindung mit einer Veränderung seines Aussendurchmessers ungleich dick und zwar so, dass sie mit dem Kleinerwerden des Aussendurchmessers zunimmt. So wurde beispielsweise vorgeschlagen, ein Rohr durch die Einwirkung von Profilrollen auf seinen Aussendurchmesser und von Stauchköpfen auf seine beiden Enden spanlos zu einem Kugelzapfen für Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen so zu verformen, dass ein Hohlkörper von weitgehend gleicher Festigkeit gegen Biegung, Zug und Druck zustandekommt. Da aber Rohre ein teures Ausgangsmaterial sind, weil ihre Herstellung nur it einer teuren Fertigungseinrichtung möglich ist, und da für die spanlose Verformung von Rohren zu Hohlkörpern mit einer unterschiedlichen Wanddicke sehr teure Spezialmaschinen aufgewendet werden bussen, wird dieses Herstellungsverfahren aus Kostengründen wahrscheinlich keine breite Anwendung finden. Ein weiterer Nachteil dieses Herstellungsverfahrens besteht auch noch darin, dass die Veränderung der Wanddicke nicht beliebig sondern nur begrenzt, bestenfalls falls proportional dem Auss#ndurchmesser,erfolgen kann, sodass es nur begrenzt anwendbar ist.The few methods of manufacture known so far Such rotational hollow bodies are all based on the basic idea of non-cutting Deformation of a pipe. The initially uniform wall thickness of such as the starting material The pipe used is determined by the action of suitable tools on the outer diameter and the ends of the tube in conjunction with a change in its outside diameter unevenly thick and in such a way that they become smaller as the outer diameter becomes smaller increases. For example, it has been proposed to build a pipe through the action of Profile rolls on its outer diameter and of upsetting heads on both of its Deform ends without cutting to a ball stud for steering linkages of motor vehicles in such a way that that a hollow body of largely the same strength against bending, tension and pressure comes about. But since pipes are an expensive raw material because of their production is only possible with an expensive manufacturing facility, and there for non-cutting deformation from pipes to hollow bodies with different wall thicknesses, very expensive special machines This manufacturing process is likely for reasons of cost not find widespread use. Another disadvantage of this manufacturing process also consists in the fact that the change in wall thickness is not arbitrary but limited, at best if proportional to the outside diameter can, so it is only applicable to a limited extent.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von metallenen Rotations- Hohlkörpern, insbesondere von Kugelzapfen und Spurstangen für Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen zu schaffen, das frei von den vorerwähnten Nachteilen und unbegrenzt anwendbar ist.The invention is based on the object of a method for production of metal rotational hollow bodies, in particular of ball studs and tie rods for the steering linkage of motor vehicles, free from the aforementioned Disadvantages and is applicable indefinitely.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwei Rohlinge mit einer unterschiedlichen Wanddicke und einem halbkreisförmigen Querschnitt, dessen Planfläche höher liegt als die Rotationsachse, mittels einer elektrischen Widerstandsschweissung zu einer einen Rotations- Hohlkörper bildenden Einheit verbunden werden.This object is achieved according to the invention in that two blanks with a different wall thickness and a semicircular cross-section, its Flat surface is higher than the axis of rotation, by means of an electrical resistance welding be connected to a unit forming a rotational hollow body.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass als Ausgangsmaterial zwei gleiche Rohlinge verwendet werden, die infolge ihres halbkreisförmigen Puerscnnittes einfach und preisgünstig hergestellt werden können, und dass jede beliebige Wanddicke an jeder gewünschten Stelle des Rotations-Hohikörpers möglich ist. Die aus der Gleichheit der beiden Rohlinge resultierenden grossen Stückzahlen ergeben zusammen mit der möglichkeit, wirtschaftlich arbeitende Präge- oder Schmiedemaschinen einzusetzen, und den möglichkeiten, welche die elektrische Widerstandsschweissung in Bezug auf die Automatisierung bietet, besonders gute Voraussetzungen für eine rationelle massenfertigung mit einer niedrigen Ausschussquote.The advantages achieved with the invention are in particular: that two identical blanks are used as the starting material, which as a result of their semicircular Puerscnnittes can be produced easily and inexpensively, and that any wall thickness at any desired point on the hollow body of revolution is possible. The large quantities resulting from the equality of the two blanks together with the possibility of economically working embossing or forging machines to use, and the possibilities that electrical resistance welding in terms of automation, offers particularly good prerequisites for a efficient mass production with a low reject rate.

Die Zeichnung erläutert das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren und zeigt Ausführungsbeispiele von nach diesem Verfahren hergestellten Rotations- Hohlkörpern. Es zeigen: Fig.1 einen Längsschnitt durch eine Spurstange für ein Lenkgestänge eines Kraftfahrzeuges, die an beiden Enden je einen Kugelzapfen aufweist; Fig.2 einen Längsschnitt durch eine Verbindungsstange für eine Rad- oder eine Achsaufhangung eines Kraftfahrzeuges, die an beiden Enden mit je einem becherförmig ausgebildeten Kugelzapfen versehen ist; Fiq.3 Fig.3 einen Längsschnitt durch einen Kugelzapfen für ein Lenkgestänge eines Kraftfahrzeuges; Fig.4 einen Längsschnitt durch einen Rohling zur Herstellung eines Kugelzapfens nach Fig.3; Fig.5 einen Querschnitt durch die Vorrichtung für die elektrische Widerstandsschweissung zu Beginn der Schweissoperation; Fig.6 die Schweissvorrichtung nach Fig.5 nach Beendigung der Schweissoperation.The drawing explains the manufacturing method according to the invention and shows exemplary embodiments of rotary shafts produced by this method Hollow bodies. They show: FIG. 1 a longitudinal section through a tie rod for a steering linkage of a motor vehicle, which has a ball stud at each end; Fig. 2 a longitudinal section through a connecting rod for a wheel or axle suspension of a motor vehicle, each with a cup-shaped design at both ends Ball stud is provided; Fiq. 3 3 shows a longitudinal section through a Ball studs for a steering linkage of a motor vehicle; 4 shows a longitudinal section by a blank for the production of a ball stud according to Figure 3; 5 shows a cross section by the device for electrical resistance welding at the beginning of the welding operation; FIG. 6 shows the welding device according to FIG. 5 after completion of the welding operation.

Für die Herstellung eines Kugelzapfens nach Fig.3 it den unterschiedlichen Wanddicken 1, 2, 3, 4 und 5 nach dem erfindungagemässen Verfahren benötigt man zwei Rohlinge nach Fig.4 mit den vorbezeichneten unterschiedlichen Wanddicken und einem halbkrciiiec förmigen Querschnitt 9, dessen Planfläche 6 um das maß 8 höher liegt als die Rotationsachse 7. Diese je nach Grösse und Unterschied in den Wanddicken entweder mittels einer Präge- oder einer Schmiedemaschine hergestellten Rohlinge kommen in eine. Vorrichtung für die elektrische Widerstandsschweissung, die gesenkartig ausgebildet ist. Das Oberteil 10 und das Unterteil 11 der Schw vorrichtung sind in bekannter Weise an ein Wechselstromnetz angeschlossen. Sie werden während des Schweissvorganges mit grosser Kraft soweit zusammengedrückt, dass von den beiden halbkreisförmigen Querschnitten 9 das maß 8 abbrennt und eine einen Rotations-Hohlkörper bildende Einheit 12 entsteht. Der Schweisegrat 13 wird mechanisch entfernt.For the production of a ball stud according to Figure 3 it the different Wall thicknesses 1, 2, 3, 4 and 5 according to the method according to the invention, two are required Blanks according to Figure 4 with the aforementioned different wall thicknesses and one semicircular cross-section 9, the plane surface 6 of which is higher by the amount 8 than the axis of rotation 7. This depends on the size and the difference in wall thickness blanks manufactured either by means of a stamping or a forging machine come into a. Device for electrical resistance welding, the die-like is trained. The upper part 10 and the lower part 11 of the Schw device are connected in a known manner to an alternating current network. You will during the Welding process pressed together with great force so that by the two semicircular cross-sections 9 the measure 8 burns off and a rotary hollow body forming unit 12 arises. The welding ridge 13 is removed mechanically.

Der Schutz der Erfindung ist nicht nur auf Rotations- Hohlkörper beschränkt, die, wie beispielsweise in den Fig. 1, 2 und 3 der Zeichnung gezeigt, ein Endprodukt des erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens darstellen. Er wird auch für Rotations- Hohlkörper beansprucht, die nach Abschluss des erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens weiterverarbeitet werden. So können beispielsweise Verbindungsstangen für eine Rad- oder eine Achsaufhängung gerätes Fig.2 der Zeichnung oder Teile einer solchen mittels einer Schraub-oder einer Schweissverbindung zu einem Dreieckslenker weiterverarbeitet werden. Rotations- Hohlkörper, die nach dem erfindungegemässen Herstellungsverfahren entstanden sind, werden in den meisten Fällen an ihrer Aussenfläche einer mechanischen Weiterbearbeitung bearbeitung unterzogen und es ist selbstverständlich, dass der Schutz der Erfindung hierdurch solange nicht verloren geht, solange die Wanddicke des Endproduktes unterschiedlich bleibt.The protection of the invention is not limited to rotary hollow bodies, which, for example, as shown in Figures 1, 2 and 3 of the drawings, is an end product represent the manufacturing process according to the invention. It is also used for rotational Hollow body claimed that after completion of the manufacturing process according to the invention are further processed. For example, connecting rods for a bicycle or an axle suspension device Fig.2 of the drawing or parts of such means a screw connection or a welded connection to form a wishbone will. Rotational hollow body, which according to the manufacturing process according to the invention are in most cases a mechanical one on their outer surface Further processing processing and it goes without saying that the protection of the invention is not lost as long as the Wall thickness of the end product remains different.

Es ist bereits bekannt, dass man Rotations- Hohlkörper durch eine optimale Ausnützung der möglichkeiten, die durch die unterschiedliche Wanddicke und den richtigen Faserverlauf des Ausgangswerkstoffes gegeben sind, besonders dann, wenn sie auf Biegung beansprucht werden, trotz ihres viel geringeren Gewichtes gleich hoch oder höher beanspruchen kann als Rotationskörper aus einem Vollmaterial. Neu ist, dass Kugelzapfen nach Fig.3 der Zeichnung bei gleichem Gewicht, gleicher Werkstoff-Qualität und gleicher Bruchsicherheit etwa dreimal so hohe Biegekräfte aufnehmen können wie solche, die nach einem der bis jetzt bekanntgewordenen Verfahren zur Herstellung von metallenen Rotations- Hohlkörpern angefertigt wurden. Das ist von besonderem Vorteil für Kugelzapfen von Lenkgestängen, weil sie einerseits zu den lebenswichtigen Konstruktionselementen eines Kraftfahrzeuges gehören, deren Bruch katastrophale Folgen haben könnte, und weil man andererseits bestrebt ist, das Gewicht dieser zu den ungefederten massen eines Kraftfahrzeuges gehörenden Elemente möglichst niedrig zu halten. Aus diesen Gründen wurden auch die Beschreibung und die Zeichnung "insbesondere" auf Kugelzapfen und Spurstangen für Lenkgestänge von Kraftfahrzeugen abgestimmt. Da das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren auch die Verarbeitung von hochwertigen Vergütung und Einsatzstählen erlaubt, und da es ausserdem erheblich billiger ist als jedes bis jetzt bekanntgewordene Verfahren zur Herstellung von metallenen Rotations- Hohlkörpern mit einer unterschiedlichen Wanddicke, wird man es auch zur Herstellung von Antriebswellen aller Art im Kraftfahrzeug- und Flugzeugbau verwenden.It is already known that you can rotate hollow body by a optimal use of the possibilities offered by the different wall thicknesses and the correct fiber orientation of the starting material is given, especially if if they are subjected to bending loads, this is the same in spite of their much lower weight Can stress higher or higher than a body of revolution made from a solid material. New is that the ball stud according to Figure 3 of the drawing with the same weight, same material quality and with the same resistance to breakage, they can absorb about three times as high bending forces as those made by one of the previously known methods of manufacture of metal rotational hollow bodies were made. That is special Advantage for ball studs of steering linkages, because on the one hand they are vital Structural elements of a motor vehicle include catastrophic breakage Could have consequences, and because one is on the other hand striving to reduce the weight of this elements belonging to the unsprung mass of a motor vehicle are as low as possible to keep. For these reasons, the description and the drawing "in particular" matched to ball studs and tie rods for steering linkages of motor vehicles. Since the manufacturing method according to the invention also enables the processing of high-quality Tempering and case hardening steels allowed, and because it is also considerably cheaper than any process known up to now for the production of metal rotary Hollow bodies with a different wall thickness, it is also used for production of all types of drive shafts in automotive and aircraft construction.

Patentanspruch: Claim:

Claims

Claim: Process for the production of metal rotary hollow bodies with a different wall thickness, especially of ball studs and tie rods for steering linkages of motor vehicles, in that two Blanks (Fig.4) zit a different wall thickness (1, 2, 3, 4, 5) and one semicircular cross-section (9), the plane surface (6) of which is higher than the axis of rotation (7), by means of electrical resistance welding (Fig. 5 and 6) to one Rotary hollow body forming unit - (12) are connected.

L e r s e i t e