DE3004400A1

DE3004400A1 - Ball joint for windscreen wiper - comprises single cold pressing from wire preform, to leave spigot at each end

Info

Publication number: DE3004400A1
Application number: DE19803004400
Authority: DE
Inventors: Kurt 7120 Bietigheim-Bissingen Gruber
Original assignee: SWF Spezialfabrik fuer Autozubehoer Gustav Rau GmbH
Current assignee: SWF Auto Electric GmbH
Priority date: 1980-02-07
Filing date: 1980-02-07
Publication date: 1981-08-13
Also published as: DE3004400C2

Abstract

The ball joint for a windscreen wiper linkage is pressed from a single wire preform using a small number of press operations. The finished joint has a ball section on a mounting shaft which is fitted into the drive lever. A retaining collar locates the shaft in the lever and the whole joint is pressed with no waste. The ball section has a circumference with a reduced diameter for simple fitting. The last press operation moulds the locating collar. The whole assembly is low cost and uses simple fly presses.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gelenkbolzen gemäß erzen MerkmalerThe invention relates to a hinge pin according to ore features

des Oberbegriffs des Anspruchs 1.of the preamble of claim 1.

Die Raumform der heute bei Scheibenwischeranlagen verwendeten Kuyelyelenkbolzen ist im wesentlichen durch die folgenden Faktoren bestimmlt. Der Durchmesser des kugelartigen Abschnittes wird unter Berücksichtigung der notwendigen Festigkeit möglichst klein gewalt, damit das mit diesem Gelenkbolzen zusammenwirkende Gestängeteil nicht unnötig breit ausgeführt werden muß. Auch der Durchmesser des sich an den kugelartigen Abschnitt anschließenden Befestigungszapfens wird unter Berücksichtigung der zu erwartenden Belastung möglichst gering geholten. Aucii die Lunge des Zapfens soll möglichst klein seinr damit an der Gelenkverbindung keine unnötig hoilen Kippmomente entstehen.The three-dimensional shape of the Kuyely joint bolts used today in windshield wiper systems is essentially determined by the following factors. The diameter of the spherical section is made taking into account the necessary strength As little force as possible so that the rod part interacting with this hinge pin does not have to be made unnecessarily wide. Also the diameter of the spherical section adjoining mounting pin is taken into account the expected load as low as possible. Aucii the lungs of the cone should be as small as possible so that there are no unnecessarily high tilting moments at the hinge connection develop.

Maßgeben ftir die Auslegung der Raumform eines solchen Kugeigelenkbolzens ist natürlich auch ein möglichst geringer I4aterialverbrauch. Da der Befestigungszapfen üblicherweise in dem Getriebgestängeteil vernietet wird, haben derartige Gelenkbolzen eine umLaufenden Auflageflansch, der einen bestimmten Durchmesser nicht unterschreiten darf. Der Durchmesser des Befestigungszapfens im Bereich zwischen dem Befestigungsflansch uid dein kugelartigen Abschnitt soll andererseits nicht zu groß sein, damit die Schwenkbewegung des auf den Kugelbolzen aufgeknöpften Gestängeteils nicht unnötig eingeschränkt wird. Derartige Kugelgelenkbolzen haben deshalb eine Raumform etwa entsprechend der Ausführung nach unserem deutschen Gebrauchsmuster 7043855.Criteria for the design of the three-dimensional shape of such a ball pivot pin is of course also the lowest possible consumption of I4material. Because the mounting pin is usually riveted in the transmission linkage part, have such hinge pins a circumferential support flange that does not fall below a certain diameter allowed. The diameter of the fastening pin in the area between the fastening flange uid, on the other hand, your spherical section shouldn't be too big so that the Swiveling movement of the rod part buttoned onto the ball pin is not unnecessary is restricted. Such ball joint pins therefore have a three-dimensional shape according to the design according to our German utility model 7043855.

Die vorliegende Erfindung bezient sich auf einen solchen Kugelgelenkbolzen, der bisher üblicherweise auf einem Mehrspindel-Drellautomaten gefertigt arrcle. Dieses Verfahren ist indessen sehr zeitraubend und auch teuer, weil der Durchmesser des versenueten Rohlings mindestens dem Durchmesser des kugelartigen Abschnittes entsprechen muß und daher verhältnismäßig viel Material verloren geht.The present invention relates to such a ball joint pin, which up to now has usually been manufactured on a multi-spindle drilling machine. However, this method is very time-consuming and also expensive because of the diameter of the sunk blank at least the diameter of the spherical section must correspond and therefore a relatively large amount of material is lost.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun vorgeschlagen, daß der Gelenkbolzen abfallfrei aus einem Rohling fließgepreßt, insbesondere Dieses Verfahren ist zwar an sich bekannt, wurde aber bei cierartigen Gelenkbolzen bisher nicht angewandt. Der Hauptgrund ist wohl unrin zu sehen, daß die Fachwelt der Ansicht war, daß dieses Verfehlen wegen komplizierten Raumform des Kugelgelenkbolzens mit einfachen Werkzeugen ohne Seitenschieber nicht möglich wäre. In der Tat ist auch leicht einzusehen, daß ein solcher Gelenkbolzen mit einem umlaufenden Flansc' und einem Einschnitt zwischen diesem Flansch und dem kugelartiqen Abschnitt nicht in einem Arbeitsgang -durch ein Preßwerkzeug hergestellt werden kann, das quer zur Längsrichtung des Befestigungszapfens gene lot ist. Außerdem ist wohl die Fachwelt bisher davon ausgegangen, daß lx-i einem Fließpressvorgang in einem Werkzeug an der Trenneebene von Matriz und Patrize immer mit der Ausbildung eines Grats zu rechnen ist und daher eine Nacharbeit erforderlich wärde, die das Berstellungsverfahren wieder wesentlibl verteuern zürde.According to the present invention it is now proposed that the hinge pin waste-free extruded from a blank, in particular This method is known per se, but has so far not been used in cier-like hinge pins. The main reason is probably not to be seen that the professional world was of the opinion that this Missing due to the complex shape of the ball joint pin with simple tools would not be possible without a sideshifter. Indeed, it is easy to see that such a hinge pin with a circumferential flange and an incision between not through this flange and the spherical section in one operation a pressing tool can be produced which is transverse to the longitudinal direction of the fastening pin gene lot is. In addition, experts have so far assumed that lx-i an extrusion process in one tool at the parting line between the die and the male die The formation of a burr is always to be expected and therefore reworking is necessary that would make the preparation process much more expensive again.

Überraschend konnte nun aber doch ein Verfahren ermittelt erzen, Illit dem derartige Gelenkbolzen abfallfrei aus einem Rohling tließgepreßt werten können. Dabei spielen zwei Gecanken eine wesentliche Rolle. Der eine Gedanke besteht darin, daß es nicht unbedingt notwendig ist, den Gelenkbolzen in einem Arbeitsgang aus dem Rohling zu verformen. Die Erfindung sieht vielmehr vor, daß zunächst eine Zwischenform fließgepreßt wird, die bereits den kugelartigen Abschnitt und einen Befestigungszapfen aufweist, wobei jedoch der Durchmesser dieses Befestigungszapfens größer ist als das Nennmaß. In einem zweiten Arbeitsschritt wird dann der äußere Ringbereich des Zapfens von der Stirnseite her angestaucht und dadurch der Auflageflansch aufgestellt.Surprisingly, however, a method was found, Illit the hinge pin of this type can be extrusion-pressed from a blank without waste. Two gecanks play an essential role in this. One thought is that it is not absolutely necessary to remove the hinge pin in one operation to deform the blank. Rather, the invention provides that initially an intermediate form is extruded, which already has the spherical section and a mounting pin has, but the diameter of this fastening pin is greater than the nominal size. In a second step, the outer ring area of the The pin is upset from the front and the support flange is set up as a result.

Somit ist es möglich, zur Herstellung eines solchen Zapfens ein Preßwerkzeug zu verwenden, dessen Trennebene senkrecht zur Zapfenachse durch den Mittelpunkt des kugelartigen Abschnittes verlauft. Der zweite wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, daß man eine Ausbildung eines Grates im Bereich der Trennebene der Werkzeughälften dann vermeiden kann, wenn man das Volumen des Rohlings, aus dem der Gelenkbolzen gefertigt wird, geringfügig kleiner wählt als das Volumen der Preßform. In diesem Fall ist zwar der Durchmesser der Schnittfläche, die senkrecht zur Zapfenachse durch den Mittelpunkt des kugelartigen Abschnittes gelegt wird, geringfügig kleiner als das Nennmaß, doch hat die Praxis gezeigt, daß gleichwohl eine genügend spielireie Auflage zwischen dem kugelartigen Abschnitt und der autgeknöpften Kugelschale erreicht n'rd. Dieser zweite Gedanke könnte schar Anlaß zu der Vermutung geben, daß aucll ein Fließpressen in einer längsgeteilten Wer kzeugform möglich ist. F inem Einem IIerstellungsverfahren mit einem quergeteilten Werkzeug wird aber schon deshalb der Vorzug gegeben, weil ein eventueller Grat in cer Äguatorebene des kugelartigen Abschmittes weniger störend ist als ein Grat in Längsrichtunq des Kugelzapfens.It is thus possible to use a pressing tool to produce such a pin to use the parting plane perpendicular to the pin axis through the center point of the spherical section runs. The second essential idea of the invention consists in the fact that you have a formation of a ridge in the area of the parting plane Tool halves can then be avoided by considering the volume of the blank from which the hinge pin is made, selects slightly smaller than the volume of the mold. In this case, although the diameter of the cut surface is perpendicular to the pin axis is placed through the center of the spherical section, slightly smaller than the nominal size, but practice has shown that one is sufficient playfulness Reached support between the spherical section and the buttoned spherical shell n'rd. This second thought might give rise to the suspicion that aucll an extrusion in a longitudinally divided who tool shape is possible. One in one This is one of the reasons why the production process with a cross-sectional tool is used given preference because a possible ridge in the equatorial plane of the spherical Section is less disturbing than a ridge in the longitudinal direction of the ball stud.

Die Erfindung wird nachstehend anhan der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele naher erläutert.The invention is hereinafter anhan the illustrated in the drawing Embodiments explained in more detail.

Es zeigen: Figur ] einen Schnitt durch einen Gelenkbolzen, in vergrößerter Darstellung, Figur 2 einen Schnitt durch das Preßwerkzeug, mit eingelegtem Rohling, Figur 3 einen Schnitt durch die Zwischenform des Gelenkbolzens und Figur 4 einen Schnitt durch den Gelenkbolzen während des Anstauchens des Zapfens.The figures show: FIG.] A section through a hinge pin, in FIG enlarged view, Figure 2 is a section through the pressing tool, with inserted Blank, Figure 3 shows a section through the intermediate shape of the hinge pin and figure 4 shows a section through the hinge pin during the upsetting of the pin.

Der Gelenkbolzen nach Figur 1 hat einen kugelartigen Abschnitt 30 und einen sich daran anschließenden Zapfen 11 zur Befestigung in der Bonrung eines Getriebegestängeteils sowie einen Anschlag 12 auf der gegenüberliegenden Seite, der in bekannter Weise zur Schwenkbegrenzung der auf den kugelartigen Abschnitt aufgeknöpften, in der Zeichnung nicht näher dargestellten Gelenkpfanne dient.The hinge pin according to FIG. 1 has a spherical section 30 and an adjoining pin 11 for fastening in the Bonrung of a Gear linkage part and a stop 12 on the opposite side, in a known manner to limit the pivoting of the spherical section is unbuttoned, not shown in the drawing.

An den Befestigungszapfen 11 ist ein Auflageflansch 13 angeformt, dessen untere Fläche eben ist. Der Durchmesser des Befestigungszapfens im Bereich zwischen dem Auflageflansch 13 und der freien Stirnseite ist auf den Durchmesser der Bohrung in dem Getriebegestängeteil abgestimmt.A support flange 13 is formed on the fastening pin 11, whose lower surface is flat. The diameter of the mounting stud in the area between the support flange 13 and the free end face is on the diameter matched to the bore in the transmission linkage part.

Dieser Durchmesser B ist kleiner als der Durchmesser des Befestigungszapfens im Bereich zwischen den Befestigungsflanschen 13 und dem kugelartigen Abschnitt 10, der mit A bezeichnet ist. Aus Figur 1 geht deutlich hervor, daß der Durchmesser r des Befestiqungsfiansches 13 größer ist als der Durchmesser A des Bfestigungszapfens Anucrs ausgedrückt bedeutet dies, daß zwischen dem Befestigungsflansch uni den kugelartigen Abschnitt 10 eine halsartiqe Verengung vorgesehen ist, so daß die Schwenkbegrenzung der Kugelpfanne nicht wesentlich eingeschränkt ist. Es ist klar, daß ein solcher Gelenkbolzen in inriii einfachen Werkzeug ohne Seitenschieber nicht !rgestel1t ier(ien hann, wenn man die Trennebene der ;Verkzeughälften quer zur Achsrictltung (les Zapfens vorsieht.This diameter B is smaller than the diameter of the fastening pin in the area between the mounting flanges 13 and the spherical Section 10, which is labeled A. From Figure 1 it is clear that the The diameter r of the fastening flange 13 is greater than the diameter A of the Anucrs fastening pin, this means that between the fastening flange uni the spherical portion 10 a neck-like constriction is provided so that the pivot limitation of the ball socket is not significantly restricted. It is clear that such a hinge pin in inriii simple tool without sideshift not! rgestel1t ier (ien hann, if one crosses the parting plane of the; for axial direction (the pin provides.

Dennoch ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen solchen Gelenkbolzen durch ein Fließ-Preß-Verfahren herzustellen. Dieses Verfahren wird anhand der Figuren 2 bis 4 aber erläutert.However, according to the present invention, it is possible to do so Manufacture hinge pins by an extrusion process. This procedure will but explained on the basis of FIGS. 2 to 4.

Ausgangsmaterial ist ein Rohling 20, der von einem Draht abgeschert wird. Das Volumen dieses Rohlings 20 wird so ge'hlt, daß es auf jeclon Fall nicht größer ist als das Volumen der im Endstadium geschlossenen Preßform. Bevorzugt wird eine Ausführung, bei der das Volmen geringfügig kleiner ist als dasjenige der Preßform. Ein solcher zylindrischer Rohling wird zwischen die Matrize 21 und die Patrize 2 einer in Pfeilrichtung P, also in Längsrichtung des Zapfens 11 arbeitenden Presse eingelegt. Die Preßform der Matrize 21. entspricht dabei der einen Hälfe des kugelartigen Absclmittes und dem Anschlagbund 12. Die Preßform der Patrize 22 entspricht der anderen Hälfte des kugelartigen Abschnittes sowie dem Befestigungszapfens 11 in einer Zwischenform. Beim Schließen der Preßform wird der Rohling abfallos so verformt, daß er schließlich die Raumform nach Figur 3 einnnint. Bei dieser Gelegenheit wird darauf hingewiesen, daß die Preßform im Endstadium geschlossen ist, daß aber zwei Auswerfstenpel 23 vorgesehen sind, die gegebenenfalls federnd abgestützt sein können, damit bei Verwendung eines Rohlings mit zu qroßetn Volumen der Befestigungezapfen bzw. der Anschlagbund geringfügig größer ist als das Nennmaß, aber kein Material im Bereich der Trennebene zwischen Matrize und Patrize gedrückt wird, was zu einer Gratbildung führen würde.The starting material is a blank 20, which is sheared from a wire will. The volume of this blank 20 is kept in such a way that it is not in any case is greater than the volume of the die closed in the final stage. Is preferred a design in which the volume is slightly smaller than that of the mold. Such a cylindrical blank is placed between the female part 21 and the male part 2 a press working in the direction of the arrow P, that is to say in the longitudinal direction of the pin 11 inserted. The mold of the die 21. corresponds to one half of the spherical one Absclmittes and the stop collar 12. The mold of the patrix 22 corresponds to other half of the spherical section and the fastening pin 11 in an intermediate form. When the mold is closed, the blank is deformed without waste in such a way that that it finally assumes the three-dimensional shape according to FIG. On this occasion will pointed out that the mold is closed in the final stage, but that two Ejection pins 23 are provided, which can optionally be resiliently supported, thus when using a blank with too large a volume of the fastening pin or the stop collar is slightly larger than the nominal size, but no material is pressed in the area of the parting line between the die and the patrix, resulting in a Burr formation would result.

Die Zwischenform nach Figur 3 hat folgende wesentliche Merkmale: Der Durchmesser A des Befestigungszapfens 11 ist größer als der Nenndurchmesser des Befestigungszapfens in dem Abschnitt, der später in die Bohrung der Gelenkstange eintaucht. Außerdem ist in Figur 3 clargestellt, daß der Durchmesser Dl einer Schnittfläche S, cie senkrecht zur Zapfenachse durch den kugelartigen Abschnitt in einem geringen Bereich beiaseitig des Mittelpunktes M gelegt ist, geringfüqic kleiner ist als der vorgeschriebene Durchmesser D des kugelartigen Abscilnittes. Eine solche Ausbildung des Gelenkbolzens erhält man, wenn man genuß einem wesentlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung das Volumen des Rohlings geringfügig kleiner wählt als das Volunen der Preßform im geschlossenen Zustand. Auf diese Weise wird mit großer Sicherheit ein schädlicher Grat in dieser Schnittebene S, die auch als Äquatorebene bezeichnet werden kann, vermieden.The intermediate form according to Figure 3 has the following essential features: The Diameter A of the fastening pin 11 is larger than the nominal diameter of the Mounting pin in the section that will later appear in the hole the toggle rod is immersed. In addition, it is clarified in Figure 3 that the diameter Dl a section surface S, cie perpendicular to the pin axis through the spherical section is placed in a small area on the side of the center M, slightly is smaller than the prescribed diameter D of the spherical section. Such a design of the hinge pin is obtained when you enjoy a substantial Feature of the present invention, the volume of the blank is slightly smaller selects as the volume of the mold in the closed state. That way will with great certainty a harmful ridge in this cutting plane S, which is also called Equatorial plane can be called avoided.

In einem weiteren Verformungsvorgang wird nun aus der Zwischenform nach Figur 3 die endgültige Form des Gelenkbolzens nach Figur 1 hergestellt.In a further deformation process, the intermediate shape now becomes According to FIG. 3, the final shape of the hinge pin according to FIG. 1 is produced.

Dazu ist ein Werkzeug 30 vorgesehen, das eine Bohrung 31 aufweist, gerben Durchmesser B dem Durchmesser des Endabschnitts des Zapfens entspricht. Dieses Werkzeug 30 wird zentrisch auf die Stirnseite des Zapfens ll aufgesetzt, der einen geringfügig größeren Durchmesser hat als die Bohrung 31. Durch Druck in Pfeilrichtung P in Figur 4 wirci der äußere Ringhereich des Zapfens 11 von der Stirnseite her angestaucht unu dadurch der Auflageflansch 13 aufgestellt. Auf diese Weise wird also ein genügend breiter Auflageflansch 13 hergestellt, der aus der ttntelfläche des Zapfens 11 hervorsteht. Zugleich wird bei diesem Stauchvorgang der Durchmesser des Endstückes des Zapfens 11 auf Nennmaß gebracht.For this purpose, a tool 30 is provided which has a bore 31, tanned diameter B corresponds to the diameter of the end portion of the pin. This Tool 30 is placed centrally on the end face of the pin ll, the one has a slightly larger diameter than the bore 31. By pressing in the direction of the arrow P in Figure 4 wirci the outer ring area of the pin 11 from the front side upset and thereby the support flange 13 is erected. That way will So a sufficiently wide support flange 13 is made from the ttntelfläche of the pin 11 protrudes. At the same time, this upsetting process increases the diameter of the end piece of the pin 11 brought to nominal size.

Das beschriebene Herstellungsverfahren bietet alle von der Kaltformtechnik her bekannten Vorteile. Es handelt sich um ein abfalloses Herstellungsverfahren, d. h. das Volumen des Rohlings entspricht dem voliumen des Gelenkbolzens Dadurch wird eine beachtliche Etsparnis von Werkstoff gegenüber den bishet bekannten Verfahnen erreicht. Die absolut exakte Formtreue des Gelenkbolzens macht ein Nacharbeiten überflüssig. Die Herstellungszeit ist wesentlich kürzer als beim spanabhebenden Herstellungsverfahren. Es ist damit ein Gelenkbolzen geschaffen, der sich kostengünstig und einfach herstellen läßt, aber dennoch allen Anforderungen voll gerecht wird.The manufacturing process described offers all of the cold forming technology known advantages. It is a waste-free manufacturing process, d. H. the volume of the blank corresponds to the volume of the hinge pin becomes a considerable saving of material compared to the previously known flags achieved. The absolutely exact shape accuracy of the hinge pin makes reworking superfluous. The manufacturing time is much shorter than with the machining Production method. It is thus a hinge pin created that is inexpensive and easy to manufacture, but still fully meets all requirements.

Abschließend wird noch darauf hingewiesen, daß man natürlich -insbesondere bei größeren Gelenkbolzen - eine Mehrstufenpresse verwenden wird, die zugleich auch so ausgestattet ist, daß der Rohling 20 von einem einfachen Runddraht abgeschert wird.Finally, it should be noted that one of course - especially with larger hinge pins - a multi-stage press will use which is also equipped so that the blank 20 from a simple round wire is sheared off.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Hinge pin and process for its manufacture P a t e n t a n s P r ü c h e: 1. Joint @ olzen, especially for a transmission of a windshield wiper system on motor vehicles, with a spherical section unri one adjoining it Pin for fastening in the bore of a gear linkage part and also, if applicable a stop axially opposite the pin for pivoting limitation, wherein the fastening pin has a support flange protruding from its rlantelflache has, characterized in that the hinge pin is made from a blank without waste (20) is extruded, in particular cold-molded.

2. Hinge pin according to claim 1, characterized in that the Diameter (D1) from perpendicular to the pin axis through the spherical section (10) cut surfaces (S) in a small area on both sides of the center are slightly smaller than the prescribed diameter (D) of the spherical Section (10).

3. A method for producing a hinge pin according to the preceding Claims, characterized in that a blank is separated from a wire, that this blank in at least one pressing tool with a perpendicular to the pin axis dividing plane running through the center of the spherical section between patrize uni Male part in an intermediate term, if necessary in several stages is extruded, in which the journal diameter is greater than the nominal dimension, and that then the outer ring area of the window is upset in front of the face and thereby the support flange is set up.

4. The method according to claim 3, characterized in that c'ass with the frontal upsetting of the pin, the diameter of which is brought to the nominal value.

5. The method according to the preceding claims, characterized thereby, that the volume of the blank corresponds to the volume of the finished hinge pin.

6. The method according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, that the volume of the blank corresponds to the volume of the closed in the enristadium Corresponds to the mold.

7. The method according to claim 5, characterized in that c; volume of the blank is smaller than the volume of the die closed in the final stage.