DE2853230A1

DE2853230A1 - Verfahren und gesenkwerkzeug zur herstellung einer gelenkhaelfte eines homokinetischen gelenkes

Info

Publication number: DE2853230A1
Application number: DE19782853230
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: METALLUMFORM HUBERT EING
Current assignee: METALLUMFORM HUBERT EING
Priority date: 1978-12-09
Filing date: 1978-12-09
Publication date: 1980-06-12
Also published as: FR2443300A1; US4317356A; DE2853230C2; FR2443300B1; IT1126536B; IT7927954A0

Description

2853230 Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch Patentanwälte

Diplom-Physiker

~ Dr. Walter Andrejewski

Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Hans Dieter Gesthuysen Diplom-Physiker Dr. Karl Gerhard Masch

Anwaltsakte: 43 Essen 1, Theaterplatr 3, Postf.

52 860/Ja- 7. Dezember 19 78

Patentanmeldung
Metallumform Hubert Eing
5310 Hann. Münden
Zweigniederlassung der Firma
"Hubert Eing" in Gescher

Verfahren und Gesenkwerkzeug zur Herstellung einer Gelenkhälfte eines homokinetischen Gelenkes

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zur Herstellung einer Gelenkhälfte eines homokinetischen Gelenkes, welche Gelenkhälfte einen Gelenkkörper und darin eingeformte, hinterschnittene und/oder unterschiedlich schräg zur Gelenkachse verlaufende, über den Umfang des Gelenkkörpers verteilte Kugelbahnen aufweist, - wobei ein Rohling in ein offenes Gesenkwerkzeug aus Obergesenk und

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Untergesenk mit sich ergänzenden Gesenkräumen eingebracht, das Gesenkwerkzeug in Richtung der Hauptumformrichtung (bezogen auf die Gelenkhälfte in achsialer Richtung) geschlossen und die Umformung des Rohlings durchgeführt sowie danach das Gesenkwerkzeug wieder geöffnet und das Werkstück ausgestoßen wird. - Homokinetische Gelenke oder Gleichlaufgelenke sind Konstruktionselemente zur Übertragung von Drehbewegungen zwischen nicht fluchtenden Wellen. Sie gestatten eine homokinetische Übertragung der Drehbewegung, d.h. die Antriebs- und die Äbtriebswelle laufen in jedem Augenblick und bei jedem Beugungswinkel mit gleicher Winkelgeschwindigkeit um. Die komplette Gleichlaufgelenkwelle besteht aus zwei Gleichlaufgelenken zur Übertragung von Drehbewegungen zwischen Wellen, die entweder zueinander versetzt, aber parallel verlaufen, einen Winkel bilden bzw. sogar ihre Winkellage zueinander ständig ändern. Der Ausdruck Gelenkhälfte umfaßt im Rahmen der Erfindung sowohl die sogenannte Kugelnabe als auch das Kugelgehäuse eines homokinetischen Gelenkes - und beide besitzen einen Gelenkkörper, der in der angegebenen Weise hinterschnittene und/oder unterschiedlich schräg zur Gelenkachse verlaufende, über den Umfang des Gelenkkörpers verteilte Kugelbahnen aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Gesenkwerkzeug zur Durchführung des erfindüngsgemäßen Verfahrens.

Handelt es sich um eine Gelenkhälfte, die unterschiedlich schräg zur Gelenkachse verlaufende, über den Umfang des Gelenkkörpers verteilte Kugelbahnen aufweist, so kann bei

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dem (aus der Praxis) bekannten gattungsgemäßen Verfahren der Gelenkkörper durch den beschriebenen Gesenkschmiedevorgang offenbar nur vorgeformt werden, da nach Fertigformung mit Ausformung der Kugelbahnen das Gesenkwerkzeug durch das Werkstück blockiert würde, so daß das Gesenkwerkzeug nicht mehr geöffnet werden konnte. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen muß daher nach Verformung des Gelenkkörpers durch Schmieden die Herstellung der Kugelbahnen spanabhebend durchgeführt werden, was aufwendig ist. Handelt es sich um eine Gelenkhälfte mit hinterschnittenen Kugelbahnen (zum Beispiel bogenförmig geführten Kugelbahnen), so könnte man zwar grundsätzlich ein Gesenkwerkzeug schaffen, welches jeweils eine Hälfte der Kugelbahnen aufnimmt und folglich auch nach dem Ausformen der Kugelbahnen noch geöffnet werden kann. Hier bildet sich jedoch die Fuge zwischen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug in der Kugelbahn, je nach den Toleranzen als Stufe oder Rippe, ab, so daß im Anschluß daran eine spanabhebende Bearbeitung zur Erzeugung von hinreichend glatten Kugelbahnen erforderlich ist. Auch das ist aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so zu führen und zu ergänzen, daß fertige Gelenkkörper mit ausgeformten Kugelbahnen im Wege des Gesenkschmiedens hergestellt werden können, und zwar nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung so, daß ein Nacharbeiten der Kugelbahnen nicht mehr erforderlich ist.

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Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß das Schließen des Gesenkwerkzeuges ohne oder ohne wesentliche Umformung des Rohlings durchgeführt und danach durch Ausnehmungen im Gesenkwerkzeug in den Gesenkraum zusätzliche Kugelbahnwerkzeuge eingeführt werden, die abgestützt und/oder verriegelt werden, und daß danach die Umformung des Rohlings zu einem fertigen Gelenkkörper mit Kugelbahnen durchgeführt, im Anschluß daran die Kugelbahnwerkzeuge aus dem Gesenkraum wieder ausgeführt und danach das Gesenkwerkzeug wieder geöffnet sowie der fertige Gelenkkörper ausgestoßen wird. - Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei dem gattungsgemäßen Verfahren vor dem eigentlichen Umformvorgang in den Gesenkraum auf einfache Weise und ohne großen Kraftaufwand zusätzliche Werkzeugteile einfahrbar sind, weil das Werkstück den Gesenkraum noch nicht vollständig ausfüllt, und führt daher die Kugelbahnwerkzeuge in einem besonderen Verfahrensschritt in den Gesenkraum ein, ehe die eigentliche Formgebung erfolgt. Im Anschluß daran kann die Umformung im Sinne eines Fertigschmiedens erfolgen. Die Erfindung geht von der weiteren Erkenntnis aus, daß nach dem Fertigschmieden der Gelenkhälfte mit ihren angeformten Kugelbahnen dre Kugelbahnwerkzeuge aus dem Gesenkraum ohne Schwierigkeiten auch wieder entfernt werden können. Danach läßt sich das Gesenkwerkzeug öffnen und der fertige Gelenkkörper mit fertig geschmiedeten Kugelbahnen kann wie üblich ausgestoßen werden. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Zustellung der Kugelbahnwerkzeuge, bezogen auf die Gelenkachse,

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im wesentlichen achsial oder im wesentlichen radial erfolgen. Insbesondere in der Ausführungsform für Gelenkhälften mit unterschiedlich schräg zur Gelenkachse verlaufenden Kugelbahnen lehrt die Erfindung, daß die Kugelbahnwerkzeuge in Richtung der Schräge der zu erzeugenden Kugelbahnen, hauptsächlich achsial, in den Gesenkraum eingeführt und aus diesem wieder herausgeführt werden, sowie an dem Gesenkwerkzeug selbst abgestützt werden. Die Kugelbahnwerkzeuge können aber auch in radialer Richtung in den Gesenkraum ein sowie aus diesem auch wieder herausgeführt werden, wobei sie außerhalb des Gesenkwerkzeuges an zugeordneten Bauteilen verriegelt oder abgestützt werden. Um die beschriebenen Stellbewegungen der Kugelbahnwerkzeuge durchzuführen, kann mit den üblichen Hilfsmitteln und Stelltrieben gearbeitet werden. Dazu gehören insbesondere auch Stellkeile, Stellkurven und andere Hilfselemente des modernen Maschinen- und Pressenbaues.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens Gelenkhälften für homokinetische Gelenke im Wege des -Gesenkschmiedens fertig hergestellt werden können, die in der beschriebenen Weise mit hinterschnittenen und/oder unterschiedlich schräg zur Gelenkachse verlaufenden Kugelbahnen ausgerüstet sind. Die Kugelbahnen sind stets vollständig glatt und bedürfen im allgemeinen keiner anschließenden Bearbeitung mehr. Obwohl mit zwei Werkzeughälften, nämlich Obergesenk und Untergesenk gearbeitet wird, zeigen die Kugelbahnen keine

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störende Stufe oder Rippe im Bereich der Trennfuge von Obergesenk und Untergesenk, weil die Kugelbahnwerkzeuge über Obergesenk und üntergesenk durchgeführt sind. Insbesondere wenn der Gesenks chraiedevorgang selbst im Rahmen des sogenannten PräzisionsSchmiedens durchgeführt wird, erhält man Gelenkhälften, die ohne weitere Bearbeitung eingesetzt werden können. Das ist von großer Bedeutung, weil es sich bei homokinetischen Gelenken um Massenartikel der Kraftfahrzeugtechnik handelt. Im Rahmen der Erfindung liegt es, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gelenkhälften durch Honen oder Feinschleifen nachträglich zu bearbeiten. Wenn mit großen Toleranzen geschmiedet wird, kann an das erfindungsgemäße Verfahren auch eine spanabhebende Bearbeitung angeschlossen werden, die dann einfach und ohne großen Bearbeitungsaufwand durchführbar ist. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß das erfindungsgemäße Verfahren mit einfachen Gesenkwerkzeugen durchgeführt werden kann, wie im folgenden anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert wird. Von besonderem Vorteil ist fernerhin die Tatsache, Aß das erfindungsgemäße Verfahren mit üblichen Schmiedepressen verwirklicht werden kann, wobei der Arbeitsraum derartiger Schmiedepressen ohne weiteres ausreicht, die zusätzlichen KugeIbahnwerkzeuge und deren Stelleinrichtungen und/oder Abstützeinrichtungen unterzubringen. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Achsialschnitt durch ein Gesenkwerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 1 und

Fig. 3 in einer Abwicklung einen Ausschnitt aus dem Gegenstand nach Fig. 1 und

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Fig. 4 in einem Radialschnitt eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gesenkwerkzeuges.

Das in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Gesenkwerkzeug besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem Obergesenk 1 und einem Untergesenk 2. Es ist im Ausführungsbeispiel so gestaltet, daß mit Hilfe dieses Werkzeuges das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines als Kugelnabe 3 ausgeführten Gelenkkörpers durchgeführt werden kann, welche Kugelnabe 3 schräg, insbesondere unterschiedlich schräg zur Gelenkachse 4 verlaufende, über den Umfang des der Kugelnabe 3 verteilte Kugelbahnen 5 aufweist. Man entnimmt aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 daß die Kugelbahnwerkzeuge als zylindrische Kugelbahnbolzen 6 ausgeführt sind, die in schräg zur Gelenkachse 4 verlaufende Führungsausnehmungen 7 von Obergesenk 1 und Untergesenk 2 geführt sowie in den Gesenkraum 8 einführbar sind und einen Stellzapfen 9 aufweisen, und daß die Stellzapfen 9 der Kugelbahnbolzen 6 in Stellbahnen 10 von Stellringen 11, 12 einfassen, die oberhalb des Obergesenkes 1 und/oder unterhalb des Untergesenkes 2 angeordnet und über Stelltriebe 13 zum Zwecke der Einführung oder Ausführung der Kugelbahnbolzen 6 in den Gesenkraum 8 drehbar sind. Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die Kugelbahnbolzen 6 abwechselnd einerseits im Obergesenk 1 und andererseits im Untergesenk 2 unterschiedlich schräg angeordnet. - Man entnimmt aus einer vergleichenden Betrachtung der Figuren 1 bis 3 fernerhin,

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daß anstelle der Stelleinrichtungen mit Stellzapfen 9, Stellbahnen 10, Stellringen 11, 12 und zugeordneten Stelltrieben 13, die auf die Stellringe 11, 12 ein Drehmoment ausüben, auch mit anderen Stelleinrichtungen gearbeitet werden kann, beispielsweise mit Stellbahnen in Form von schiefen Ebenen, Stellspindeln oder Stellzylinderkolbenanordnungen.

Die Ausfuhrungsform nach Fig. 4 besitzt demgegenüber Kugelbahnwerkzeuge 6, die in radialer Richtung verstellbar sind. Dazu sind die Kugelbahnwerkzeuge als Werkzeugbacken 6a, z.B. nach Art eines Mehrbackenfutters ausgeführt, die in radial zur Gelenkachse verlaufenden Führungsausnehmungen 7 von Obergesenk 1 geführt sind. Die Werkzeugbacken sind an außerhalb des Gesenkxverkzeuges angeordnete Stelltriebe angeschlossen und dort beim Schmiedevorgang auch abgestützt. Die Inversion der gezeichneten Ausführungsform wird man verwirklichen, wenn es sich um ein Werkzeug handelt, mit dem das Kugelgehäuse 14 eines homokinetischen Gelenkes "geschmiedet werden soll. Hier besteht das Werkzeug dann insgesamt aus Obergesenk 1, Untergesenk 2 als Außenwerkzeug und zusätzlichem Innenxtferkzeug 15, in dem die Werkzeugbacken 6a angeordnet und nach Maßgabe eines Mehrbackenfutters oder dergleichen spreizbar sind. Das Obergesenk kann auch in Stempelform ausgebildet sein. So kann eine gratlose Schmiedung der Außenkontur erfolgen. Der Stempel dringt dann in die Matrize ein.

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Claims

Aiidrejewski, Honke, Gesihuysen & Masch, Patentanwälte in Essen Pafcentansprüche:

1.¹^ Verfahren zur Herstellung einer Gelenkhälfte eines homokinetischen Gelenkes, welche Gelenkhälfte einen Gelenkkörper und darin eingeformte, hinterschnittene und/oder unterschiedlich schräg zur Gelenkachse verlaufende, über den Umfang des Gelenkkörpers verteilte Kugelbahnen aufweist, - wobei ein Rohling in ein offenes Gesenkwerkzeug aus Obergesenk und Untergesenk mit sich ergänzenden Gesenkräumen eingebracht, das Gesenkwerkzeug in Richtung der Hauptumformrichtung geschlossen und die Umformung des Rohlings durchgeführt sowie danach das Gesenkwerkzeug wieder geöffnet und das Werkstück ausgestoßen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließen des Gesenkwerkzeuges ohne oder ohne wesentliche Umformung des Rohlings durchgeführt und danach durch Ausnehmungen im Gesenkwerkzeug in den Gesenkraum zusätzliche Kugelbahnwerkzeuge eingeführt werden, die abgestützt und/ oder verriegelt werden, und daß danach die Umformung des Rohlings zu einem fertigen Gelenkkörper mit Kugelbahnen durchgeführt, im Anschluß daran die Kugelbahnwerkzeuge aus dem Gesenkraum wieder herausgeführt und danach das Gesenkwerkzeug wieder geöffnet sowie der fertige Gelenkkörper ausgestoßen wird.

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2. Verfahren nach Anspruch 1 in der Ausfuhrungsform für Gelenkhälften mit unterschiedlich schräg zur Gelenkachse verlaufenden Kugelbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelbahnwerkzeuge in Richtung der Schräge der zu erzeugenden Kugelbahnen hauptsächlich achsial, in den Gesenkraum ein und aus diesem wieder herausgeführt sowie an dem Gesenkwerkzeug abgestützt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelbahnwerkzeuge in radialer Richtung in den Gesenkraum ein sowie aus diesem auch wieder herausgeführt werden, - und daß sie außerhalb des Gesenkwerkzeuges an zugeordneten BAuteilen verriegelt oder abgestützt werden.

4. Aus Obergesenk und Untergesenk aufgebautes Gesenkwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und in der Ausführungsform für sogenannte Kugelnabengelenkhälften mit insbesondere unterschiedlich schräg zur Gelenkachse verlaufenden Kugelbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelbahnwerkzeuge als zylindrische Kugelbahnbolzen (6) ausgeführt sind, die in schräg zur Gelenkachse

(4) verlaufenden Pührungsausnehmungen (7) von Obergesenk (1) und/oder üntergesenk (2) geführt sowie in den Gesenkraum (3) einfahrbar sind und einen Stellzapfen (9) aufweisen, und daß der Stellzapfen (9) der Kugelbahnbolzen (6) in Stellbahnen (10) von Stellringen (11, 12) einfassen, die oberhalb des Obergesenkes (1) und/oder unterhalb des Untergesenkes (2) angeordnet und über Stelltriebe (13) drehbar sind.

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5. Gesenkwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelbahnbolzen (6) abwechselnd einerseits im
Obergesenk (1) und andererseits im Untergesenk (2) angeordnet sind.

6. Mit Obergesenk und Untergesenk als Außenwerkzeug und
gegebenenfalls mit Innenwerkzeug aufgebautes Gesenkwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelbahnwerkzeuge als Werkzeugbacken (6a) ausgeführt sind, die in radial zur Gelenkachse (4)
verlaufenden Führungsausnehmungen (7) von Obergesenk (1) und/oder Untergesenk (2) bzw. Innenwerkzeug (15) geführt sind, und daß die Werkzeugbacken (6a) außerhalb des Gesenkwerkzeuges an einen Stelltrieb sowie an eine Abstützeinrichtung angeschlossen sind.

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