DE2649717A1

DE2649717A1 - Verfahren zur herstellung eines achsschenkels

Info

Publication number: DE2649717A1
Application number: DE19762649717
Authority: DE
Inventors: Joseph Anthony Simon
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-11-03
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1977-05-05
Also published as: IT1083981B; FR2329494B1; SE7612145L; ES452931A1; GB1510037A; MX144763A; FR2329494A1; US4002286A; CA1015552A; JPS5257624A; BR7607273A

Description

29. 10. 1976

237 Lothrop, Grosse Pointe Farma

Michigan 48 236, USA

Verfahren zur Herstellung eines Achsschenkels

Die Erfindung bezieht sich auf. ein Verfahren zur Herstellung eines Achssehenkels, wobei zunächst eine Spindel und hiervon separat durch Schmieden ein Spindelträger (das die Spindel tragende Schenkelteil) ausgebildet werden. Danach werden diese beiden Teile zu einer integralen Einheit miteinander verschweißt.

Bisher werden Achsschenkel, bestehend aus Spindel und Spindelträger, für die Steuerung von Fahrzeugen durch Schmieden oder Gieften in einem Stück gefertigt. Da die Maßgenauigkeit von Schmiede- oder Gießteilen nicht groß ist, ist zur Erzielung der erwünschten Maße solcher Teile an diesen eine beträchtliche Nacharbeit erforderlich. Danach sind noch verschiedene zusätzliche Bearbeitungsschritte

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BÜRO MÖNCHEN:	TELEX:	TELEGRAMM:	TELEFON:	BANKKONTO:	POSTSCHECKKONTO:
8 MÖNCHEN 22	1-856 44	INVENTION	BERLIN	BERLINER BANK AG.	W. MEISSNER, BLN-W
ST. ANNASTR. 11	INVEN d	BERLIN	030/885 60 37	BERLIN 31	122 82-109
TEL.: 089/22 35 44			030/886 23 82	3695716000

ORIGINAL INSPECTED

notwendig, um die geeigneten Bohrungen und Ausnehmungen
zur Aufnahme des Achsschenkelbolzens und der Bremsteile
in dem Spindelträger zu schaffen.

Die Erfindung bezieht sich demzufolge auf ein vereinfachtes Verfahren zur Ausbildung einer integralen Achsschenkeleinheit, wobei jedes Teil zunächst unabhängig vom anderen Teil ausgebildet wird, ehe diese beiden Teile durch einen Schweißvorgang miteinander verbunden werden. Die separate Vorfertigung der Spindel gestattet es, daß die Spindel als ein im wesentlichen hohl ausgebildetes Rohr mit den gewünschten
Abmessungen kaltverformt wird, wobei die Festigkeit dieser kaltgeformten Spindel höher ist als die einer geschmiedeten Spindel. Die Verwendung einer Hohlspindel bietet ferner die Möglichkeit, durch sie die Drähte für rutschsichere Bremsscheiben und die Antriebswelle bei Frontantrieb hindurchzuführen sowie eine bessere Kühlung herbeizuführen. Die
Möglichkeit, den Spindelträger als ein separates Schmiedeteil auszubilden, schafft eine größere Flexibilität bei der Auswahl der geeigneten Schmiedetechniken und vermindert
die Zahl der Bearbeitungsschritte und Bohrarbeiten. Auf
diese Weise wird durch den Erfindungsgegenstand eine integrale Steuer-Achsschenkeleinheit geschaffen, die wesentlich kostensparender, schneller und genauer herzustellen ist.

Gemäß der Erfindung wird zunächst eine rohrförmige Spindel
kalt ausgebildet und unabhängig hiervon, etwa durch Schmieden, ein Spindelträger hergestellt. Danach wird der Spindelträger maschinell mit Bohrungen versehen, die einerseits einen
Achsschenkelbolzen und andererseits das hohle Teil der
Spindel aufnehmen. Danach werden die Spindel und der Spindelträger zu einer integralen Einheit miteinander verschweißt. Dabei wird die durch rasches gegenseitiges Verdrehen und
anschließendes Aneinanderdrücken bewirkte Schnellschweißtechnik bevorzugt, obwohl die beiden Teile auch durch elektrische Widerstandsschweißung miteinander verbunden werden
können.

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Beim sogenannten Reibschweißverfahren wird eines der beiden miteinander zu verbindenden Teile, etwa die Spindel, in Drehung versetzt, während es sich mit dem anderen Teil, etwa dem Spindelträger, berührt, bis die Berührungsflächen der beiden Teile sehr heiß werden. Dann wird das rotierende Teil angehalten, ehe die Spindel und der Spindelträger wie beim Stoßschweißen fest aneinandergedrückt werden.

Beim Trägheitsschweißverfahren wird die Spindel mit einer höheren Drehzahl in Drehung versetzt als beim Friktionsschweißen. Der Spindelträger und die Spindel werden aneinandergedrückt, wobei sie miteinander verschmelzen oder verschweißen. Die Schweißung überwindet die Trägheit der Spindel und beendet ihre Drehung.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie aus der in der Anlage beigefügten Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer vollständigen integralen Steuer-Achsschenkeleinheit mit einem Spindelträger und einer Spindel; Fig. 2 eine Seitenansicht des Spindelträgers in Blickrichtung der Pfeile 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Spindel gemäß der Erfindung ; . Fig. 4 eine Explosionsansicht von Spindel und Spindelträger während des Drehens und Aufeinanderzubewegens, um sie miteinander zu verschweißen;

Fig. 5 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des Achsschenkels, wobei Spindel und Spindelträger durch eine Nahtschweißung miteinander verbunden sind; Fig. 6 einen Querschnitt durch den Achssohenkel längs der Schnittlinie 6 - 6 in Fig. 5;

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B'ig. 7 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Achsschenkels, wobei Spindel und Spindelträger durch elektrische Widerstandsschweißung miteinander verbunden sind, und

Fig. .8 einen Querschnitt durch den Achsschenkel längs der Schnittlinie 8 - 8 in Fig. 7»- .·■·■■

Die Zeichnung zeigt eine integrale Steuer-Achsschenkeleinheit 10 mit einem Spindelträger 11 und einer Spindel 12. Die Spindel 12 ist aus einem langgestrecktem Metallrohr von kreisförmigem Querschnitt gebildet, das im Bereich 13 von einem ersten Ende 14 größeren Durchmessers zu einem zweiten Ende 15 kleineren Durchmessers hin abgestuft ist. Das zweite Ende 15 kann mit einem Außengewinde To versehen sein, an dem in Gebrauchslage eine Radeinheit angebracht wird. Die Innenbohrung 17 der Spindel 12 kann am ersten Ende 14 größer sein und kann Im Bereich 18 gleichfalls in. eine Bohrung kleineren Durchmessers am zweiten-Ende 15 der Spindel 12 verkleinert sein_o . ■-.:', .

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Spindel 12 auch durch ein Kaltverformungsverfahren hergestellt sein, wie es etwa in der US-PS 3 739 620 beschrieben ist.

Insbesondere ist die Spindel 12 aus einem geeigneten nahtlosen hohlen Rohling hergestellt. Der Rohling wird in einem Gesenk angeordnet, das ein oberes erweitertes Ende, ein eine Schulter ausbildendes enges Mittelteil sowie ein geradlinig verlaufendes zylindrisches unteres Teil aufweist, wobei der Durchmesser des unteren Teils kleiner ist als der Durchmesser des Mittelteils und des oberen Endes. Zum Vortrieb des Rohlings entlang des Gesenks wird ein von einer Ramme betätigtes Stoßwerkzeug verwendet, wobei - ähnlich einem Extruderverfahren die Spindel in dem Gesenk teilweise geformt wird.

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Danach wird der teilweise vorgeformte Rohling in einem zweiten Gesenk angeordnet. Ein gegenüber dem vorstehend erwähnten Stoßwerkzeug entsprechend der vergrößerten Bohrung 17 am ersten Ende 14 der Spindel 12 unterschiedlich ausgebildetes weiteres Stoßwerkzeug mit einem abgestuften Teil zur Ausbildung des Innenbereichs 18 der Spindel 12 wird hierauf in Gang gesetzt. Das Stoßwerkzeug wird dabei in den teilweise vorbearbeiteten Rohling zur Ausbildung des vergrößerten, erweiterten ersten Endes 14 der Spindel 12 vorgetrieben.

Der in den Fig. 1, 2 und 4 im einzelnen dargestellte Spindelträger 11 weist ein Basisteil 20 sowie ein oberes und ein unteres vorspringendes Teil 21 bzw. 22 auf. Der Spindelträger 11 kann durch ein bekanntes Warmschmiedeverfahren hergestellt werden. Nachdem das Schmieden des Spindelträgers 11 abgeschlossen ist, wird in das obere vorspringende Teil 21 ein Loch 23 und in das untere vorspringende Teil 22 ein Loch 24 gebohrt. Diese beiden Löcher 23, 24 fluchten zueinander in vertikaler Richtung, wie aus den Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, um einen konventionellen Achsschenkelbolzen aufnehmen zu können. In das Basisteil des Spindelträgers 11 wird in horizontaler Richtung eine Bohrung 25 gebohrt, die sich von der Vorderseite 26 zur Rückseite 27 des Basisteils 20 erstreckt. Dieses im Spindelträger 11 ausgebildete Loch 25 ist derart angeordnet, daß es mit der Bohrung 17 der Spindel 12 fluchtet.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß, wenn der Spindelträger und die Spindel ursprünglich als ein komplettes Schmiede- oder Gußteil gefertigt wären, es notwendig wäre, entlang der gesamten Länge der Spindel bohren zu müssen, um die Hohlspindel in der gewünschten Form auszubilden. Gleichfalls sei bemerkt, daß, da die Stärke des Basisteils 20 des Spindelträgers 11 von der Vorderseite 26 zur Rückseite 27 so viel kleiner ist als die Länge der Spindel 12, die Zeitersparnis bei Anwendung des erfindungsgemäßen Ver-

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fahrens unerhört groß ist. ferner kann das für das Bohren verwendete besondere Schneidwerkzeug für eine größere Anzahl von Spindelträgereinheiten benutzt werden, da es nicht notwendig ist, die Spindel in ihrer ganzen Lange zu durchbohren. Somit ergibt die gesonderte Herstellung der den Achsschenkel bildenden beiden Einheiten eine Ersparnis an Zeit und an Kosten bei der Bearbeitung der Hohlspindel. Darüber hinaus weist eine im Kaltverformungsverfahren hergestellte Hohlspindel eine größere Festigkeit auf und ermöglicht eine bessere Kühlung als eine durch Schmieden gefertigte massive Spindel. Schließlich bietet die Hohlspindel einen geeigneten Durchlaß für die Drähte von rutschfesten oder nichtrutschenden Breinsscheiben.

Fig. 4 zeigt schematisch die Verbindung der Spindel 12 mit dem Spindelträger 11« In einem bevorzugten Verfahren gemäß der Erfindung wird der Spindelträger 11 festgehalten, während die Spindel 12 in einer Drehbank angeordnet und in Pfeilrichtung 30 um ihre Längsachse herum in Drehung versetzt wird. Gleichzeitig mit der Drehung wird die Spindel 12 in Pfeilrichtung 31 bewegt, bis das erste Ende 14 der Spindel 12 mit der Rückseite 27 des Spindelträgers 11 in Berührung kommt und die beiden Teile 11, 12 entweder durch Reib- oder Trägheitsschweißung miteinander verschweißt werden.

Außer mit Hilfe der beiden vorstehend genannten Schweißverfahren können die beiden Teile natürlich auch mit Hilfe einer Schweißnaht oder durch elektrisches Widerstandsschweißen miteinander verbunden werden, wobei lediglich die Form der beiden Teile ein wenig abgeändert werden muß. Die Fig. 5 und 6 zeigen ein erstes Verfahren einer Nahtschweißung. Insbesondere für die Ausführungsform gemäß den Fig. 5 und 6 ist das Basisteil 20 des Spindelträgers 11 mit einem Flansch 32 versehen, der von der Rückseite 27 aus nach hinten verläuft. Ferner ist der Durchmesser der Bohrung 25a des Spindel-

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trägers 11 gegenüber dem Durchmesser der Bohrung 25 des in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellten Spindelträgers derart vergrößert, daß die Spindel 12 darin unter Reibung, d. h. mit Preßsitz, festsitzt. Ferner ist das größere Ende 14a der Spindel 12 im Vergleich zu dem großen Ende 14 der in den Fig. 1, 3 nnd. 4 dargestellten Spindel 12 in axialer Richtung verlängert.

Das erweiterte oder größere Ende 14a der Spindel 12 wird in die Bohrung 25a des Spindelträgerε 11 mit Preßsitz eingeführt. Die beiden Teile 11, 12 \verden mittels einer längs des Umfanges des erweiterten Endes 14a der Spindel 12 am Flansch 32 des Spindelträgers 11 verlaufenden Schweißnaht 33 miteinander verschweißt.

In der in den Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist der Flansch 32 weggelassen. Hierbei sind die beiden miteinander zu verbindenden Teile mittels einer zwischen der erweiterten Bohrung 25a des Spindelträgers und dem Umfang der Spindel 12 erfolgenden elektrischen Widerstandsschweißung miteinander verbunden. Der Bereich der gegenseitigen Verbindung zwischen den beiden Teilen ist hierbei größer als bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsforiü der Erfindung. Der Klemm- bzw. Preßsitz kann dadurch erzielt werden, daß man den Spindelträger 11 erwärmt, wobei dieser sich ausdehnt, und in den erwärmten Spindelträger 11 die Spindel 12 einführt. Bei Abkühlung schrumpft der auf die Spindel 12 aufgebrachte Spindelträger 11, woraus der bekannte Klemmsitz resultiert.

Vorstehend ist an Hand der in der Anlage beigefügten Zeichnung nur eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes zur Erläuterung desselben beschrieben. Selbstverständlich kann der auf diesem Gebiet bewanderte Fachmann diese Ausführungsform verändern oder abwandeln, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Patentansprüche

1. 'Verfahren zur Herstellung einer integralen Steuer-Achsschenkel-

einheit für ein Fahrzeug, etwa einen Lastwagen, dadurch gekennzeichnet,

daß zunächst eine langgestreckte Ilohispindel aus Metall mit einem ersten und einem zweiten Ende hergestellt wird, daß ein Spindel trägerteil mit einem Basisteil und zwei an gegenüberliegenden Enden des Basisteils mit Abstand voneinander angeordneten vorspringenden Teilen geschmiedet wird, daß in jedem vorspringenden Teil in einer Flucht eine Bohrung zur Aufnahme eines Achsschenkelbolzens gebohrt wird, daß durch das Basisteil des Spindelträgers eine Bohrung gebohrt wird, die in Gebrauchslage mit dem hohlen Teil der Spindel fluchtet, und

daß das Basisteil des Spindelträgers und das erste Ende der Spindel zu einer integralen Einheit miteinander verschweißt werden, wobei d.ie Bohrung des Basisteil des Spindelträgers mit der Bohrung des hohlen Teil der Spindel fluchtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Spindelträger und die Spindel durch Rotationsreibschweißen miteinander verschweißt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel und der Spindelträger durch Reibschweißen miteinander verschweißt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel und der Spindelträger durch Trägheitsschweißen miteinander verschweißt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende der im kalten Zustand geformten Hohlspindel mit

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einem größeren Innen- und Außendurchmesser versehen wird, als das zweixe Ende der Hohlspindel.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dai3 die Spindel durch aufeinanderfolgende Kaltverformungsschritte ron einem Rohling.za einer langgestreckten Hohlspindel kaltverforrat v/iro, deren Außendurchmesser am ersten Ende größer ist als am zwaten linde, und daß danach das erste Lnde zur Vergrößerung des Innendurchmessers in bezug auf den Innendurchmesser des zweiten Endes kaltverformt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindelträger und die Spindel mit Hilfe elektrischer Widerstands schweiß ung miteinander verschweißt werden.

S. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Basisteil des Spindelträgers ausgebildete Bohrung so groß ausgebildet wird, daß das erste Ende der Spindel darin unter P_veibung festsitzt, daß das erste Ende der Spindel in die im Basisteil des Spindelträgers ausgebildete Bohrung eingeführt wird und daß der Spindelträger mit der Spindel mittels elektrischer ¥iderstandsschweißung miteinander verbunden werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisteil des Spindelträgers mit einem nach hinten verlaufenden kreisförmigen Flansch versehen wird, daß das erste Ende der Spindel in den Flansch und die im Basisteil des Spindelträgers ausgebildete Bohrung eingeführt wird und daß der Spindelträger und die Spindel mittels einer an der Außenseite der Spindel in Umfangsrichtung längs des Randes des Flansches verlaufenden Schweißnaht miteinander verschweißt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende der Spindel in die an dem Basisteil des Spindelträgers ausgebildete Bohrung eingeführt wird und daß der Spindelträger und die Spindel mittels einer an der Außenseite der Spindel in Umfangsrichtung längs der Bohrung des Spindelträgers verlaufenden Schweißnaht miteinander verschweißt werden.

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