DE2812012A1

DE2812012A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von fahrzeugachsen

Info

Publication number: DE2812012A1
Application number: DE19782812012
Authority: DE
Inventors: Harry Opland; Ralph Speers Sharpe; Joseph Henry Zawacki
Original assignee: Lear Siegler Inc
Current assignee: Lear Siegler Inc
Priority date: 1977-03-21
Filing date: 1978-03-18
Publication date: 1978-10-05
Also published as: FR2384565A1; US4095450A

Description

DmUnn.W.DcUke

Dipl.-lr.o- H-]. L-;-?ort 15. März 1978

_AA L-Hg/Bi

Frrjnkenio'sler V-: ·Άο. 137 1"

5060 Bergisch Glad bach 3

Lear Siegler, Inc_o Detroit, Michigan 48204/USA

"Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Fahrzeugachsen"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Fahrzeugachse. Fahrzeugachsen sind früher aus rohrförmigen Rohlingen mit Enden hergestellt worden, die so gestaltet sind, daß sie zugeordnete Räder tragen können_o Eine Art von Achsende trägt einen Königszapfen, der verwendet wird, um einen Achsschenkel um eine Achse schwsngbar zu lagern, um die das Rad gedreht wird. Eine andere Art von Achse ist von zweiteiliger Konstruktion, die ein Ober- und ein Unterteil umfaßt, die gestanzt und miteinander verschweißt sind, wobei einem Ende der -

80984 0/0771

Achse zugeordnete Vorsprünge zum Haltern von Kugelgelenken vorgesehen sind, die den Achsschenkel tragen. Diese letzte Art von Achsen hat eine gegabelte Endform, bei der eine Spannungs-Konzentration an den Schweißungen zwischen den beiden Enden auftreten kann.

Bei der Herstellung von Fahrzeugachsen von rohrförmigen Rohlingen mit einer gleichmäßigen Wandstärke ist manchmal die kombinierte Höhe und Breite der Achse, die an bestimmten Stellen wegen der Festigkeit erforderlich ist, größer als die kombinierte Höhe und Breite, die an anderen Stellen ohne eine Störung zwischen Achse und anderen Fahrzeugteilen bei der Bewegung der Achse zu bewirken verwendet werden kann.

Natürlich sind auch Achsen von massiver Konstruktion zusätzlich zu den vorbeschriebenen hohlen Achsen gefertigt worden, die entweder aus einer einteiligen oder einer zweiteiligen Konstruktion bestanden. Massive Achsen werden normalerweise in einem Schmiedevorgang hergestellt und haben notwendigerweise ein geringeres Festigkeit/Gewicht-Verhältnis als hohle Achsen, da mehr Werkstoff im Bereich der neutralen Verdrallbungs- und Biegeachsen vorhanden ist, als dies bei hohlen Achsen der Fall ist. Achsen betreffende US-Patente sind die folgenden:

2 007 793, 2 053 975, 2 124 406, 2 752 673, 2 911 264 und

3 804 467.

— 3 — 809840/0771

/η

Die Erfindung bezweckt,ein Verfahren vorzusehen und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Fahrzeugachse von einem rohrförmigen Achsrohling von einheitlicher Konstruktion zu schaffen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein mittlerer Bereich des Achsrohling Seitenwände aufweist, die einwärts gegeneinander verformt werden, um einen I-Träger-Querschnittsabschnitt zu bilden, der eine kleinere kombinierte Höhe und Breite hat, als der mittlere Achsbereich vor der Verformung. Ferner werden zwei Endnuten in den Rohling eingeformt, die zwei Vorsprünge bilden, die durch eine Press- und Drückvorrichtung in ein gegabeltes Achsende mit gerippten Seitenwänden umgeformt werden, die sich zwischen den Vorsprüngen erstrecken und die während des Umformens achsial angestaucht werden, so daß sie eine Wändstärke haben, die mindestens so groß wie die Wandstärke des mittleren Achsbereiches ist.

Die Vorrichtung zum Ausbilden des I-Träger-Querschnittsbereich der Achse umfaßt zwei Drückstempel, von denen jeder eine Formfläche hat, die einen Formvorsprung umfaßt, der sich von dieser auswärts zum anderen gegenüber liegenden Formstempel hin erstreckt. Jeder der Formstempel ist an einer Presse angeordnet, durch die die Formstempel relativ zueinander hin bewegt werden, wobei sich der Achsrohling so zwischen diesen befindet, daß die Formvorsprünge die Seitenwände des mittleren Achsbereiches berühren und diese einwärts gegeneinander verformen, um einen I-Träger-Querschnitt zu bilden. - 4 -

809840/0778

4t

Vorzugsweise hat jeder Formvorsprung eine leicht gekrümmte Gestalt und die Verformung der Seitenwände wird soweit durchgeführt, daß sich die Verformungen gegenseitig berühren und mit der oberen und mit der unteren Wand des mittleren Achsbereiches zusammenwirken, um eine strukturelle Verbindung der Seitenwände untereinander zu schaffen. Diese Verformung der Seitenwände wird gleichzeitig ausgeführt und resultiert in glatt gekrümmten Verformungen, die den I-Träger-Querschnitt schaffen.

Die Vorrichtung zur Bildung des gegabelten Achsendes umfaßt eine Hohlform, die eine Arbeitsöffnung hat, in die ein Ende eines rohrförmigen Achsrohlings eingebracht wird, und einen Formstempel, der in die Hohlform hineingestoßen wird, wobei zwei VorSprünge durch die Endnuten im Rohlingsende gebildet werden und wobei gleichzeitig gerippte Seitenwände des Achsendes entstehen. Zwei Form- und Stempelsätze werden vorzugsweise verwendet, wobei ein Satz dazu dient, eine Anfangsbiegung von mindestens einem der Vorsprünge und die Bildung der gerippten Seitenwände durchzuführen, während der andere Satz dazu verwendet wird, um abschließend den Endabschnitt des gebogenen Vorsprunges zu bilden und ein abschließendes achsiales Anstauchen zu bewirken, das die gerippten Seitenwände verstärkt. Vorzugsweise werden zwei Stöße unter Verwendung des zweiten Satzes durchgeführt, wobei der Achsrohling während des zweiten Stoßes durch einen Abstandshalter vorwärts positioniert, so daß die gerippten Seitenwände einem diese verstärkenden Schlag ausgesetzt sind.

809840/077Ö

-Jf-

Beide Hohlformen weisen zwei Vorsprung bildende Oberflächen auf, wobei mindestens eine dieser Oberflächen Trag- und Endabschnittsoberflächenbereiche hat, die schräg zueinander orientiert sind. Jeder Formstempel hat in gleicher Weise komplementäre Vorsprungsbildende Oberflächen , die mit den zugeordneten Hohlform-Oberflächen zum Formen der Vorsprünge zusammenwirken. Einer der Rohlings-Vorsprünge, der den unteren Vorsprung der sich ergebenden Achse bildet, wird vor Beginn des Formens abgeschnitten, so daß er die gleiche Länge aufweist wie der fertig geformte obere Vorsprung. Jede Hohlform und jeder Formstempel weist darüber hinaus zwei Seitenwand bildende Oberflächen auf, die komplementär zueinander und in einer auswärtigen Richtung offen sind_e Ein Bereich jedes Formstempels bildet dessen Arbeitsoberfläche und hat eine Führungsnase, die zuerst während des Stoßformens in das

des

Ende Achsrohlings eingeführt wird. Jede Arbeitsfläche des Formstempels erstreckt sich zwischen der Vorsprungs bildenden Oberfläche, um den Achsrohling, in den Nuten zu ergreifen und dadurch das achsiale Anstauchen der gerippten Seitenwände zu bewirken. Ein zum anfänglichen Formen der Vorsprünge verwendeter Formstempel hat eine Randformflache, die mit vorderen Enden von spitzer Gestalt ausgebildet ist, die zur Nase hingerichtet sind_e Der andere Formstempel, der zum anschließenden Formen der Vorsprünge verwendet wird₉ hat eine Randformflache, die mit leicht gekrümmten Vorderenden versehen ist, die die Endform der gerippten Seitenwände am Achsende ausbilden. Zwei parallele mittlere Oberflächenbereiche jeder Randformfläche am letztgenannten Formstempel erstreckt sich von jedem gekrümmten vorderen - 6 -

809840/077S

Ende aus und ist mit den nacheilenden Achsialenden der Randformflächen verbunden. Die Achsialenden verbinden die Randformflächen an oberen und unteren Bereichen, die im Abstand voneinander liegen.

Vorzugsweise wird das gegabelte Achsende mit dem oberen und dem unteren Vorsprung neben einem mittleren Achsbereich ausgebildet, der im Querschnitt rechteckig ist und obere und untere Wände sowie im Abstand voneinander liegend Seitenwände umfaßt. Der I-Träger-Querschnittsabschnitt des mittleren Achsbereiches wird neben dem Abschnitt mit rechteckigem Querschnitt in einem Abstand von dem gegabelten Achsende ausgebildet. Als Ergebnis der Einwärtsverformungen der Seitenwände hat der I-Träger-Querschnittsabschnitt eine kombinierte Höhe und Breite, die kleiner als die kombinierte Höhe und Breite des im Querschnitt rechteckigen Abschnittes ist, um die Verwendung der Achse mit Fahrzeugen unterschiedlicher Unterbodenkonstruktion zu ermöglichen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert. In dieser Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verformen eines Achsrohlings in einen I-Träger- Querschnitt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;

- 7 809840/0778

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Querschnitt nach dem Verformen des Achsrohlings;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Endes eines Achsrohlings, der in ein gegabeltes Achsende verformt werden soll;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines ersten Hohlform-Formstempelsatzes, der zum Verformen des in Fig. 3 dargestellten Endes eines Achsrohlings verwendet wird;

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Hohlform-Formstempelsatz in Fig. 4 aus der Ebene 5-5;

Fig. 6 eine Seitenansicht eines zweiten Hohlform-Formstempelsatzes, der zum Verformen des Endes des Achsrohlings nach der Anfangsverformung durch den in Fig. 4 und 5 dargestellten Hohlform-Formstempelsatz;

Fig. 7 eine Draufsicht auf den zweiten Hohlform-Formstempelsatz aus der Ebene 7-7 in Fig. 6;

Fig. 8 einen Teilschnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 7;

Fig. 9 eine Seitenansicht des in Fig. 3 dargestellten Endes des Achsrohlings nachdem dieses mit dem ersten Hohlform-Formstempelsatz nach Fig. 4 und 5 verformt worden ist;

Fig.10 eine Seitenansicht des Endes des Achsrohlings nachdem dieses in einem ersten Arbeitsgang des in Fig. 6-8 dargestellten Hohlform-Formstempelsatzes bearbeitet worden ist, und

Fig.11 eine teilweise aufgebrochen dargestellte Seitenansicht des Endes des Achsrohlings nachdem dieser in einem zweiten

Arbeitsgang mit dem in .Fig. 6-8 dargestellten Hohlform-Formstempelsatz bearbeitet worden ist. - 8 -

809840/0778

In Fig. 1 der Zeichnung ist eine als Ganzes mit 20 bezeichnete Vorrichtung dargestellt, die zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient und die zwei Formstempel 22 umfaßt, die von gegeneinander bewegbaren Druckkolben 24 getragen sind. Mit den beiden Druckkolben 24 ist eine Steuereinrichtung 26 verbunden, um die Formstempel 22 gleichzeitig vorwärts gegeneinander oder voneinander weg, wie durch die Pfeile 28 angedeutet, zu bewegen. Jeder Formstempel 22 hat eine Formfläche 30, die der Formfläche des anderen Formstempels gegenüber steht. Von jeder Formfläche springen Formvorsprünge 32 mit einer leicht gekrümmten Gestalt in Richtung zum gegenüber liegenden Formstempel vor.

Ein Achsrohling 34 von Einheitsrohr-Konstruktion mit einem mittleren Achsbereich 36 wird zwischen die Formstempel 22 eingeführt, wenn diese sich in der in Fig. 1 dargestellten zurückgezogenen Lage befinden, in der sie in einem Abstand voneinander liegen. Dieser Achsrohling ist aus Stahlblech geformt und zu einem hohlen Rohr verschweißt worden. Da der Achsrohling nach dem Schweißen eine runde Gestalt hat, kann dieser vor dem Einlegen durch die Vorrichtung 20 in eine leicht ovale in Fig. 1 dargestellte Form gebracht werden. Zum Festlegen des mittleren Achsbereiches 36 zwischen den Formstempeln 22 fertig zum Formen nach Betätigung der Steuereinrichtung 26 dient eine in der Zeichnung nicht dargestellte geeignete Vorrichtung. In dieser Stellung liegen die Formvorsprünge 32 den zugeordneten Seitenwänden 38 des Achsrohlings gegenüber. Obere und untere Wände 40 und 42 des

- 9 -809840/0 7 78

Achsrohlings verbinden die Seitenwände, die in einem Abstand voneinander liegen.

Das Einschalten der Steuereinrichtung 26 bewirkt ein gegeneinander Bewegen der Druckkolben 24, um die Formstempel 22 aus der in Fig. 1 dargestellten Lage heraus in die in Fig. 2 veranschaulichte Stellung zu bringen, um dabei dem mittleren Achsbereich 36 einen I-Träger-Querschnitt 44 zu verleihen. Bei der Voranbewegung der Formstempel 22 gegeneinander bewirken die Formvorsprünge 32 Einwärtsverformungen 46, die sich in der leicht gekrümmten Gestalt der Formvorsprünge gegeneinander erstrecken. Der sich ergebende I-Träger-Querschnitt 44 hat eine kleinere kombinierte Höhe und Breite, als der mittlere Achsbereich 36 vor der Vorformung, so daß die entstehende Achse in Verbindung mit vielen unterschiedlichen Unterbodenkonstruktionen eines Fahrzeuges verwendet werden kann₉ wo die Möglichkeit von Störungen zwischen der Achse und dem Fahrzeugunterteil sonst erfolgen würde. Die Innenseiten der Seitenwandverformungen 46 berühren sich vorzugsweise, um eine Zwischenverbindung und Verstärkung zwischen den Seitenwänden zusätzlich zu der durch die obere und untere Wand 40 und 42 bewirkten Verbindung zu schaffen.

Das Ende 48 des Achsrohlings 34, der in Fig. 3 dargestellt ist? wird vorher so gestaltet, daß es zwei Endnuten 50 in den Seiten aufweist, um einen oberen und einen unteren Vorsprung 52 und 54 zu bilden, die gleichzeitig geformt werden, um einen oberen und

- 10 -

809840/0778

SO

einen unteren Vorsprung zu schaffen, der zur Aufnahem von Kugelgelenke dienen soll, die einen Achsschenkel lagern. Der untere Vorsprung 54 wird abgeschnitten, bevor das Verformen erfolgt, so daß beide Vorsprünge nachdem Verformen der Vorsprünge in einer später noch erläuterten Weise, an der gleichen Stelle zu enden. Ferner muß hervorgehoben werden, daß der rohrförmige Stahlrohling, der verformt werden soll, vorzugsweise wärmevergütet ist, so daß dünnerer Werkstoff verwendet werden kann, ohne die Festigkeit der Achse zu verringern.

Die Vorrichtung zum Verformen des in Fig. 3 veranschaulichten Endes 48 des Achsrohlings ist in Fig. 4 bis 8 dargestellt und

zweiten
umfaßt einen ersten und einen Hohlform-Formstempelsatz 104 und

106. Der Hohlform-Formstempelsatz 104 ist in Fig. 4 und 5 dargestellt, während der Hohlform-Formstempelsatz 106 in den Figuren 6 bis 8 veranschaulicht ist. Nachdem das Ende des Rohlings erhitzt ist, werden drei Stöße oder Schläge durch die Hohlform-Formstempelsätze auf das Ende des Achsrohlings ausgeübt und zwar einer durch den ersten Hohlform-Formstempelsatz 104 und zwei durch den zweiten Hohlform-Formstempelsatz 106. Nachdemoer erste Stoß den Hohlform-Formstempelsatz 104 ausgeübt worden ist, hat der Achsrohling die in Fig. 9 dargestellte Gestalt. Der Hohlform-Formstempelsatz 106 formt dann das Ende des Achsrohlings durch einen Stoß in die in Fig. 10 dargestellt Form. Daran anschließend wird der Achsrohling durch einen weiteren Stoß des Hohlform-Formstempelsatzes 106 erneut verformt, wobei ein Abstandshalter

- 11 -

8098*0/0778

diesen vorwärts von der Stelle des vorhergehenden Formvorganges positioniert, so daß die Wände des fertig geformten Achsendes 48, das in Fig. 11 dargestellt ist, achsial angestaucht werden, um sicherzustellen, daß deren Wandstärke mindestens so groß ist wie die Wandstärke des mittleren Achsbereiches, wie vorher erläutert wurde.

Ferner muß in Fig. 9 beachtet werden, daß der I-Träger-Querschnitt 44 durch einen im Querschnitt rechteckigen Abschnitt 56 des mittleren Achsbereiches vom Achsende 48 entfernt ist. In dem Abschnitt 56 mit rechteckigem Querschnitt haben die oberen und unteren Wände sowie die Seitenwände des mittleren Achsbereiches eine kombinierte Höhe und Breite die größer als diejenige des I-Träger-Querschnittsabschnittes 44 ist. Diese Konstruktion ermöglicht es, daß das Achsende die erforderliche Festigkeit zum Tragen eines Achsschenkels während der Benutzung in Verbindung mit einem Fahrzeug hat, dessen Unterbodenkonstruktion mit der Achse nicht ohne Störung zusammenwirken würde, wenn deren mittlerer Achsabschnitt nicht die vorbeschriebene Form erhalten hätte. Der im Querschnitt rechteckige Abschnitt 56 kann vorher, gleichzeitig oder nach dem Ausbilden des I-Träger-Querschnittsabschnitt 44 geformt werden. Wenn der im Querschnitt rechteckige Abschnitt 56 gleichzeitig mit dem I-Träger-Querschnittsabschnitt 44 gebildet wird, haben die Formflächen 30 flache Oberflächenbereiche 30', die auf die Seitenwände 38 des Formrohlings an Stellen einwirken, die achsial in einem Abstand von den Formvorsprüngen 32 liegen.

- 12 -

809840/0778

-η

Der erste Hohlform-Formstempelsatz 104, der zuerst auf das Ende des Achsrohlings einwirkt, ist in Fig. 4 und 5 dargestellt und umfaßt eine Hohlform 108 und einen Formstempel 110. Die Hohlform 108 umfaßt zwei symmetrische Format)schnitte 112 (Fig. 5) die zusammen eine Arbeitsöffnung 114 bilden, in der der Achsrohling nach dem Erwärmen auf eine Schmiedetemperatur geschmiedet wird. Die Anordnung der Hohlform 108 auf einer üblichen Schmiedemaschine ist so, daß der Achsrohling stationär innen liegt und die Anordnung des Formstempels 110 auf einem in Richtung der Pfeile 116 hin und her bewegbaren Schmiedekolben ermöglicht es, daß das Ende des Achsrohlings in die in Fig. 9 dargestellte Form geschmiedet werden kann.

Die Formabschnitte 112, die in Fig. 4 und 5 dargestellt sind, bestimmen zusammen eine rechteckige Form am linken Ende 118 der Arbeitsöffnung 114, um zu ermöglichen, daß der Achsrohling gefom >rt wird, um seitlich in einer festen Lage festgeklemmt zu werden. Die Arbeitsöffnung 114 hat ein rechtes Ende, das nach außen geöffnet ist,um den Formstempel aufnehmen zu können, und umfaßt obere und untere VorSprungs-Formflächen 120 und 122. Der Formstempel 110 umfaßt einen Körperteil 124 und eine Nase 126, die vom Ende des Achsrohlings bei voll eingeführtem Stempel (dargestellt) aufgenommen wird. Obere und untere Vorsprungsformflachen 128 und 130 am Körper 124 des Formstempels sind komplementär zu den Vorsprungsformflachen 120 und 122 der Hohlform gestaltet, um mit diesen beim Formen der Vorsprünge des Achsendes zu der in Fig. 9 dargestellten Gestalt zusammenzuwirken, ,-

8098 40/0770

-yr-

in der der längere obere Vorsprung 52 aufwärts gebogen ist, um einen Tragabschnitt 52a und einen Endabschnitt 52 b zu umfaßen, der sich vom Tragabschnitt aus schräg zu diesem, jedoch parallel zum unteren Vorsprung 54 erstreckt. Gerippte bzw. versteifte Seitenwände 58 werden während des Biegens des oberen Vorsprunges geformt und erstrecken sich zwischen dem oberen und dem unteren Vorsprung in einem Abstand voneinander. Die Seitenwandformflachen 132 und 134 der Hohlform und des Stempels sind komplementär zueinander ausgebildet und einwärts von den Vorsprungsformflächen angeordnet und erstrecken sich voneinander weg, um den Seitenwänden 58 eine sich nach außen hin öffnende Gestalt zu geben. Die Formstempel-Nase 126 springt von den Seitenwandformflachen 134 aus nach vorne gerichtet vor, um in den rechteckig geformten Abschnitt 118 der Arbeitsöffnung 114 an deren in der Zeichnung links dargestellten Ende einzudringen.

Aus Fig. 4 und 5 ist ferner ersichtlich, daß zwei Platten I36' an entgegengesetzt gerichteten Seiten des Formstempelkörpers befestigt sind und Randformflächen 138 aufweisen, die den Achsrohling in den in diesen eingebrachten Nuten 50 berühren, um die Ausgangsform der Ränder 60 (Fig. 9) an den gerippten Seitenwänden 58 des Achsendes auszubilden. Die voraneilenden Enden jeder Randformfläche haben eine scharfe, spitze Form, wie Fig. zeigt, die zur Nase 126 des Formstempels hin gerichtet ist. Obere und untere Flächenteile 142 und 144 der Randformfläche 138

- 14 809840/0778

2Ψ

erstrecken sich vom voraneilenden Ende 140 zu dem nacheilenden Ende des Formstempels, das rechts in der Zeichnung dargestellt ist. Jede Platte I36 ist in eine flache Vertiefung 146 (Fig. 5)

hat

eingebracht und* einen nacheilenden in der Zeichnung rechts dargestellten Rand 147» der an einen einstückig mit dem Formstempelkörper ausgebildeten Vorsprung 148 anschlägt. Die obere und die

und
untere Randformflächenteile 150 152 jedes Vorsprunges 148 bilden Fortsetzungen der Randformflächenteile 142 und 144. Die oberen Vorsprungsformflachen 120 und 128 an der Hohlform und am Formstempel haben Endteile 154 und 156 (Fig. 4) die komplementär zueinander ausgebildet sind, um den Endabschnitt des oberen Vorsprunges zu formen, und erstrecken sich parallel zu den unteren Vorsprungsformflächen 122 und 130.

Nachdem der Achsrohling durch den ersten Hohlform-Formstempelsatz 104 (Fig. 4 und 5) so geschmiedet worden ist, daß er die in Fig. 9 dargestellte Form angenommen hat, wobei die Ränder 60 der Seitenwände etwas scharf sind, werden die beiden anschließenden Schmiedeschritte mit dem zweiten Hohlform-Formstempelsatz I06 durchgeführt, der in Fig. 6 bis 8 dargestellt ist. Dieser Hohlform-Formstempelsatz 106 umfaßt eine Hohlform 156,. die zwei symmetrische Formabschnitte 158 aufweist und auch einen Formstempel 160 von einheitlicher Konstruktion. Die Hohlformabschnitte 158 bilden zusammen eine Arbeiteöffnung 162, in der das Ende des Achsrohlings geschmiedet wird. Wie Fig. 6 und 7 zeigen hat das linke Ende I63 der Arbeiteöffnung eine schmalere Form als deren

- 15 809840/0778

rechtes Ende und bildet eine im Querschnitt rechteckige Form, die aus Fig. 8 ersichtlich ist. Die Formabschnitte 158 klemmen die teilweise gebildete Achse in dem rechteckigen Ende I63 der Arbeitsöffnung 162 seitlich, so daß der Formstempel I60 zwei Schmiedestöße auf das Achsenende ausüben kann. Die Arbeitsöffnung 162 umfaßt ferner obere und untere Vorsprungsformflachen 164 und 166, die schräg zueinander orientiert sind. Seitenwandformflachen 168 der Hohlformabschnitte 158 erstrecken sich zwischen den Vorsprungsformf lachen 164 und 168 und in auswärtiger Richtung von dem rechteckigen Arbeitsöffnungsende I63 aus voneinander weg.

Der Formstempel I60 hat einen Körperteil 170 und eine Nase 172, die vom vorderen Ende des Körperteils vorspringt, wie Fig. 6 zeigt. Ein in der Zeichnung nicht dargestellter hin und her bewegbarer Schmiedekolben bewegt den Formstempel 16O, wie die Pfeile 174 zeigen, hin und her, so daß der Formstempel mit seiner Nase 172 in die Arbeitsöffnung 162 eindringt, wenn er in das zu schmiedende Achsende eingeführt wird. Obere und untere Vorsprungsformf lachen 176 und 178 des Formstempelkörpers 170 sind schräg zueinander orientiert und sind komplementär zu den oberen und unteren Vorsprungsformflachen 164 und 166 der Arbeitsöffnung ausgebildet um zusammen mit diesen beim Schmieden die Achsend- Vorsprünge zu bilden, wenn der Formstempel in die Hohlform eingetrieben wird. Die Seitenwandformflachen 180 des Formstempelkörpers 170 erstrecken sich zwischen den V'orsprungsform-

- 16 809840/0778

flachen 176 und 180 und, wie Fig. 7 zeigt, erstrecken sich voneinander weg komplementär mit den Seitenwandformflachen 168 der Hohlformabschnitte 158, um mit diesen zusammen die gerippten Seitenwände 58 des in Fig. 10 dargestellten Achsendes zu bilden. Die oberen Vorsprungsformflachen 164 und 176 an der Hohlform und am Formstempel umfaßen Endflächenabschnitte 182 und 184, die sich parallel zu den unteren Vorsprungsformflachen 166 und 178 des Formstempels erstrecken, um den Endabschnitt 52b des oberen Vorsprungs zu formen.

Der Formstempel 160, der in Fig. 6 bis 8 dargestellt ist, weist seitliche Vorsprünge 186 auf, die Randformflächen 188 bilden, die zum achsialen Anstauchen der gerippten Seitenwände 58 zwischen dem oberen und dem unteren Vorsprung des Achsenendes dienen. Jede Randformfläche 188 hat ein gekrümmtes Vorderende 190 (Fig. 6), das die benachbarte gerippte Seitenwand 58 des Achsendes mit einem gekrümmten Rand 60 (Fig. 10) versieht. Obere und untere mittlere Formflächenabschnitte jeder Randformfläche 188 erstrecken sich von dem gekrümmten Vorderende 190 aus zu oberen und unteren achsialen Hinterenden 196 und 198 der Randformflächen. Jedes Hinterende 196 und 198 der Randformflächen erstreckt sich zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Formstempelkörpers 170, wie Fig. 7 zeigt.

Das Warmschmieden des Achsendes von der in Fig. 9 dargestellten Form durch den Hohlform-Formstempelsatz 106 (Fig. 6 bis 8) formt das Achsende in die in Fig. 10 dargestellte Form, die etwa gleich

809840/0779

der Endform des Achsendes ist. Die Formstempelnase 172 dringt in das Achsende ein, wenn der Formstempel 160 in die Arbeitsöffnung gestoßen wird und die komplementären Arbeitsflächen der Hohlform 156 und des Formstempels formen dann das Achsende in die in Fig. 10 dargestellte Gestalt. Nach dem ersten Schmiedestoß des Formstempels 160 bewegen sich die Formabschnitte 158 voneinander weg, um die Achse freizugeben, die dann vorwärts nach rechts zum Zurückziehen des Formstempels um etwa 13 mm bewegt wird, wobei ein Einsatz gegen einen Anschlag in Berührung mit dem anderen Ende der Achse so eingesetzt wird, daß diese mit ihren Endvorsprüngen nach rechts von der Stelle liegt, die sie nach dem vorhergehenden Schmiedevorgang eingenommen hatte. Ein sich daran anschließender Schmiedestoß des Formstempels 160 schlägt die Randformfläche 18Θ des Formstempels auf die gerippten Seitenwandränder 60 und die Enden des oberen und des unteren Vorsprunges 52 und 54. Jede gerippte Seitenwand 58 und die obere und die untere Wand 62 und 64 der Vorsprünge werden nach links bewegt und während dieses zweiten Schmiedevorganges des Formstempels 160 verdickt, so daß die Wandstärke zumindest so groß ist (und in der Tat häufig größer als) die Wandstärke des mittleren Achsbereiches, der das Achsende trägt. Die Vorderenden 190 der Randformflächen 188 verdicken bzw. verstärken die Seitenwände 58 des Achsendes, während die Hinterenden 196 und 198 der Randformflächen die obere und untere Wand der Vor-

- 18 -

809840/0778

iß

-ys-

Sprünge verdickt. Die Bezugslinie A liegt in Fig. 10 und 11 an derselben Stelle in Bezug auf den mittleren Achsabschnitt 36, zeigt jedoch, daß der zweite ein achsiales Anstauchen bewirkende Stoß das Achsende 48 leicht nach links bewegt.

Öffnungen 66 zur Aufnahme von Kugelgelenken sind in die obere und die untere Wand 62 und 64 der VorSprünge eingebracht, wie Fig. 11 zeigt. Ein in der Zeichnung nicht dargestellter Achsschenkel wird von den in diese Öffnungen 66 eingesetzten Kugelgelenken getragen.

809840/0778

Leerseite

Claims

DipUng. W.DaMke 15. März 1978

DipUng. H.-]. Lippert L-Hg/Bi

Patentanwälte
Frankenforster Stiaße 137
5060 BercjisA Gladbach 3

Lear Siegler, Inc.
Detroit, Michigan 48204

Patentansprüche

(1 .J Verfahren zum Herstellen einer Fahrzeugachse von einem rohrförmigen Achsrohling von einer Einheitskonstruktion, die einen mittleren Achsbereich aufweist, der im Abstand voneinander liegende Seitenwände und eine obere sowie eine untere Wand umfaßt, die die Seitenwände miteinander verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (38) einwärts gegeneinander zur Bildung eines I-Träger-Querschnitts (44) verformt werden, der eine kleinere kombinierte Höhe und Breite hat, als der mittlere Achsbereich vor der Verformung hatte.

809840/0771

ORIGINAL INSPECTED

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände so weit einwärts verformt werden, daß sie sich berühren.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände gleichzeitig einwärts verformt werden, um eine glatt gerundete Gestalt anzunehmen, die den I-Träger-Querschnitt (44) bildet.

4. Verfahren zum Herstellen einer Fahrzeugachse von einem rohrförmigen Rohling, der einen mittleren Achsbereich aufweist, der im Abstand voneinander liegende Seitenwände und eine obere sowie eine untere Wand umfaßt, die die Seitenwände miteinander verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände gleichzeitig einwärts gegeneinander verformt werden, um sich leicht gekrümmt zu berühren und einen I-Träger-Querschnitt bilden, der eine kombinierte Höhe und Breite hat, die kleiner als die kombinierte Höhe und Breite des mittleren Achsbereiches vor dessen Verformung ist.

5. Vorrichtung zum Formen einer Achse aus einem rohrförmigen Achsrohling, der einen mittleren Bereich aufweist, der im Abstand voneinander liegende Seitenwände und eine obere sowie eine untere Wand umfaßt, die die Seitenwände verbinden, gekennzeichnet durch zwei Pressstempel (22), die je eine Formfläche (30) haben, die einen Formvorsprung

809840/0778

(32) aufweist, der sich von dieser auswärts erstreckt, und durch Druckkolben (24), die die Formstempel (22) mit den Formflächen (30) gegeneinander gerichtet und gegeneinander bewegbar tragen, wobei ein Achsrohling (34) zwischen diesen so angeordnet ist, daß dessen Seitenwände bei der Gegeneinanderbewegung der Formstempel (22) durch die Formvorsprünge (32) gegeneinander zur Bildung eines I-Träger-Querschnitts (44) verformt werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Formvorsprünge (32) jeder Formfläche (30) eine glatt, übergangslos gekrümmte Gestalt haben,

7. Verfahren zum Herstellen einer Achse von einem rohrförmigen Achsrohling von Einheitskonstruktion, dadurch gekennzeichnet , daß in den Achsrohling zwei Endnuten zur Bildung von Vorsprüngen eingeformt werden, daß mindestens einer der Vorsprünge von dem anderen Vorsprung zur Bildung einer gerippten Seitenwand weggebogen wird, die sich zwischen den Vorsprüngen erstreckt, daß die gerippten Seitenwände (38) zur Vergrößerung ihrer Wandstärke achsial angestaucht und schließlich Löcher (66) in den Vorsprüngen zur Aufnahme von Kugelgelenken eingebracht werden, die der Lagerung eines Achsschenkels dienen.

8Q98A0/077S

8. Verfahren zum Herstellen einer Achse von einem rohrförmigen Achsrohling von einer Einheitskonstruktion, dadurch gekennzeichnet , daß in den Achsrohling zwei Endnuten zur Bildung von zwei Vorsprüngen eingeformt werden, daß einer der Vorsprünge so abgeschnitten wird, daß er kürzer als der andere ist, daß dann der längere Vorsprung vom kürzeren Vorsprung unter Bildung von gerippten Seitenwänden abgebogen wird, die sich zwischen den Vorsprüngen erstrecken, und schließlich die gerippten Seitenwände achsial zur Erhöhung der Wandstärke angestaucht werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge gleichzeitig mit den gerippten Seitenwänden achsial angestaucht werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gerippten Seitenwände während des Biegens des längeren Vorsprungs voneinander weg bewegt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der längere Vorsprung zur Bildung eines Tragabschnittes, der sich schräg zum kürzeren Vorsprung erstreckt, und zur Bildung eines Endabschnittes, der vom Tragabschnitt vorspringt und sich parallel zum kürzeren Vorsprung erstreckt, gebogen wird.

- 5 809840/0778

. Verfahren zum Herstellen einer Achse von einem rohrförmigen Achsrohling von einer Einheitskonstruktion, dadurch gekennzeichnet, daß in den Achsrohling zwei Endnuten zur Bildung von zwei Vorsprüngen eingeformt werden, daß einer der Vorsprünge so abgeschnitten wird, daß er kürzer als der andere ist, dann der längere Vorsprung vom kürzeren Vorsprung weggebogen wird zur Bildung eines Tragabschnittes und eines Endabschnittes, der vom Tragabschnitt vorspringt, und zur Bildung von gerippten Seitenwänden, die sich zwischen den Vorsprüngen erstrecken und während des Biegens voneinander weg bewegt werden, und daß schließlich die gerippten Seitenwände zur Vergrößerung ihrer Wandstärke achsial angestaucht werden.

13. Vorrichtung zum Herstellen eines ein Rad tragenden Achsendes aus einem langgestreckten rohrförmigen Achsrohlings, gekennzeichnet durch eine Hohlform (108), die eine offenendige Arbeitsöffnung zur Aufnahme eines rohrförmigen Achsrohlings, der zwei Endnuten zur Bidlung von Endvorsprüngen aufweist, wobei die ArbeiteÖffnung (114) zwei Vorsprungsformflachen (120 und 122) umfaßt, von denen eine Vorsprungsformfläche Trag- und Endabschnittsformflächenbereiche umfaßt, die schräg zueinander orientiert sind, wobei die ArbeitsÖffnung ferner zwei Seitenwandformflächen (132 und 134) umfaßt, die sich zwischen den Vorsprungsformflachen (120 und 122) erstrecken, durch einen Formstempel

809840/0778

(110), der mit dem Achsrohling in die Arbeitsöffnung (114) gestoßen wird, und der einen Körperteil (124) und eine von diesem vorspringende Nase (126), zwei Vorsprungsformflächen (128 und 130) und Seitenwandformflachen (132 und 134) am
Körperteil (124) umfaßt, die komplementär zu den Formflächen der Arbeitsöffnung in der Hohlform (108) gestaltet sind, wobei die Nase (126) vorne vom Körperteil (124)
des Formstempels (110) vorspringt und während des Stoßens
von dem Achsrohling aufgenommen ist, und durch zwei im Abstand voneinander liegende Randformflächen (138) am Formstempel (110), die sich zwischen den Vorsprungsformflächen (128 und 130) erstrecken, wobei die Seitenwandformflachen
(132 und 134) zwischen der Nase (126) und den Randformflächen (138) liegen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Randformflächen (138) voraneilende scharf ausgebildete Enden (140) haben, die zur Nase (126) hin gerichtet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Randformflächen (138) gleichmäßig gekrümmte voraneilende Enden (140) und hintere Enden (150) , (152) , umfaßt, die die Randformflächen oberen und unteren Stellen verbinden.

— y — 809840/0778

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß jede Randformfläche zwei parallele mittlere Plächenabschnitte (142, 144) umfaßt, die zwischen dem voraneilenden und den hinteren Enden erstrecken.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die ArbeitsÖffnung (114) Seitenwandformflachen (132) umfaßt, die sich zum Eingang der Öffnung hin voneinander weg erstrecken und daß sich zwei Seitenwandformflachen (134) des Formstempels (110) von der Nase (126) zu den Randformflächen (138) komplementär zu den Seitenwandformflachen (132) in der ArbeitsÖffnung (114) hin erstrecken.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Endabschnitt-Formflächenabschnitte der einen VorSprungsformfläche sich von dem Tragabschnitt-Formflächenabschnitt parallel zu der anderen VorSprungsformfläche erstrecken.

19· Vorrichtung zum Herstellen eines ein Rad tragendem Achsendes aus einem langgestreckten rohrförmigen Aehsrohling_p gekennzeichnet durch eine Hohlform mit einer offenendigen ArbeitsÖffnung zur Aufnahme eines rohrförmigen Achsrohlings, der zwei Endnuten hat, die zwei Endvorsprünge bilden, wobei die Arbeitsöffnung zwei Vorsprungsformflächen

809840/0771

umfaßt von denen eine einen Tragabschnitt hat, der schräg zur anderen Vorsprungsformflache orientiert ist, und einen Endabschnitt hat, der sich parallel dazu erstreckt, wobei die Arbeitsöffnung ferner zwei Seitenwandformflachen umfaßt, die sich zwischen den Vorsprungsformflächen und in auswärtiger Richtung voneinander weg erstrecken, durch einen Formstempel, der mit dem Achsrohling in die Arbeitsöffnung gestoßen wird und der ein Körperteil und eine von diesem vorspringende Nase mit rechteckigem Querschnitt, zwei Vorsprungsformflächen und zwei Seitenwandflachen umfaßt, die komplementär zu den Arbeitsflächen der Arbeitsöffnung der Form sind, wobei sich die Nase vom vorderen Ende des Körperteils des Formstempels aus erstreckt und während des Arbeitens von dem Achsrohling aufgenommen wird, und wobei der Formstempel zwei im Abstand voneinander liegende Randformflächen umfaßt, die scharfe, zur Nase hin gerichtete Vorderenden auf weis en,die sich zwischen den Vorsprungsformflächen erstrecken, wobei die Seitenwandformf lachen zwischen der Nase und den Raridformflachen geordnet sind.

2o. Vorrichtung zum Herstellen eines Achsendes aus einem langgestreckten rohrförmigen Achsrohling, gekennzeichnet durch eine Hohlform, die eine der Aufnahme eines rohrförmigen Abhsrohlings mit zwei Vorsprünge bildenden Endnuten dient, wobei die Werköffnung zwei Vorsprungsformflächen umfaßt, von denen eine einen Tragabschnitt, der schräg

809840/0778

zur anderen Vorsprungsformflache liegt, und einen Endabschnitt hat, der sich parallel dazu erstreckt, wobei die Arbeitsöffnung ferner zwei Seitenwandformflachen umfaßt, die sich zwischen den VorSprungsformflächen und in auswärtiger Richtung voneinander weg erstrecken, durch einen Formstempel, der mit einem Achsrohling in die Arbeitsöffnung gestoßen wird und der einen Körperteil und eine im Querschnitt rechteckige sich von diesem aus vorwärts erstreckende Nase, zwei Vorsprungsformf lachen und zwei Seitenwandformflachen umfaßt, die komplementär zu den Arbeitsflächen der Werköffnung in der Hohlform ausgebildet sind, und wobei der Formstempelkörper zwei im Abstand voneinander liegende Randformflächen mit scharfen voraneilenden und zur Nase hin gerichteten Enden hat, sich zwischen den Vorsprungsformflächen erstreckt und die Seitenwandformflächen zwischen der Nase und den Randformflächen liegen.

21. Verfahren zum Herstellen einer Achse aus einem rohrförmigen Achsrohling von Einheitskonstruktion, dadurch gekennzeichnet , daß in den Rohling zwei Endnuten zur Bildung von zwei VorSprüngen eingeformt werden, daß einer der Vorsprünge kurzer als der andere abgeschnitten wird, daß der längere Vorsprung vom kürzeren zur Bildung von gerippten Seitenwänden abgebogen wird, die sich zwischen den Vorsprüngen erstrecken, daß direkt neben den VorSprüngen ein mittlerer Achsbereicht mitlrechteckigem Querschnitt aus-

- 10 -

809840/0779

- ίο -

gebildet wird, der im Abstand voneinander liegende Seitenwände und eine obere sowie untere die Seitenwände verbindende Wand umfaßt, und schließlich die Seitenwände des mittleren Achsbereiches neben dem im Querschnitt rechteckigen Abschnitt gegeneinander einwärts zur Bildung eines I-Träger-QuerSchnitts verformt werden, der eine kleinere kombinierte Höhe und Breite als der im Querschnitt rechteckige Abschnitt hat.

809840/0778