DE3603666A1 - Verfahren und werkzeug zur herstellung des im querschnitt vieleckigen, ueber eine gewisse laenge verdrillten endes einer biegsamen welle - Google Patents

Description

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein Werkzeug zur Herstellung des im Querschnitt vieleckigen, über eine gewisse Länge verdrillten Endes einer biegsamen Welle zu schaffen.

Biegsame Wellen, die durch mehrere übereinanderliegende spiralförmig gewickelte Lagen gegeneinander vorgespannter Drähte gebildet werden, werden üblicherweise an ihren Enden mit quadratischen Querschnitt ausgebildet; andere Querschnitte (z.B. sechseckig) sind jedoch auch möglich. Die Enden werden dann bei der Verwendung solcher biegsamen Wellen, z.B. zur Verstellung von Autositzen durch elektrische Motoren in Hülsen mit gleich ausgebildetem Querschnitt aufgenommen. Die vieleckige Ausbildung der Enden ist erforderlich, um die Drehmomente besser übertragen zu können, was ja funktionsgemäß Aufgabe einer biegsamen Welle ist.

Die Enden derartiger biegsamer Wellen wurden seither jeweils in die gewünschte Form verpresst.

Es wurden nun biegsame Wellen entwickelt, deren mit quadratischem Querschnitt versehene Enden leicht verdrillt bzw. verdreht sind. Das heißt, daß die quadratische Querschnittfläche am Ende der Welle gegenüber einer quadratischen Querschnittswelle 10 oder 15 cm vom Ende der Welle entfernt um ca. 4°, 5° oder auch 6° verdreht ist. Damit wird erreicht, daß beim Einschieben des Endes in eine Hülse mit ebenfalls quadratischen, jedoch nicht verdrehten Querschnitt eine elastische Verformung des Endes eintritt. Dadurch entsteht eine Anpresskraft der Seitenflächen des Endes gegen die Innenflächen der aufnehmenden Hülse. Diese Anpresskraft verhindert jegliches Spiel beim Wechsel der Richtung der Drehmomentübertragung umd damit durch das Spiel verursachte unangenehme Anschlaggeräusche.

Seither hat man derartig leicht verdrillte bzw. verdrehte Enden von Wellen dadurch hergestellt, daß man die zu quadratischem Querschnitt verpressten und noch nicht verdrehten Wellenenden in irgendeine Vorrichtung, im Prinzip in einem Schraubstock, eingespannt und mit einfachen Werkzeugen verdreht hat. Auf diese Weise ist jedoch weder ein rationelles kostengünstiges Arbeiten noch hinreichende Genauigkeit erzielbar.

Vor diesen Hintergrund stellt sich die oben genannte Aufgabe der Erfindung, ein bei der Herstellung großer Serien einsetzbares einfaches und genaues Verfahren zur Herstellung der von verdrehten Enden biegsamer Wellen zu schaffen. Gleichermaßen soll ein hierfür geeignetes Werkzeug geschaffen werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die biegsame Welle in einer an sich bekannten Hämmermaschine unter Verwendung bearbeitet wird, wobei die Hämmerbacken identisch ausgebildet sind und windschiefe Hämmerflächen aufweisen.

Die Erfindung betrifft ferner mehrere vorteilhafte Weiterbildungen.

Ein Werkzeug zur Durchführung des genannten Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Durchlaufrichtung der Welle einer Anzahl Hammerbacken um die Welle herum und auf diese hin schlagartig bewegbar angeordnet ist, die gleich der Anzahl der Seitenflächen des Vielecks ist, daß ferner entlang der Durchlaufrichtung einer Hammerfläche angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, daß eine in der Hammerfläche quer zur genannten Durchlaufrichtung (z) verlaufende Linie sich von Anfang der Hammerfläche stetig bis zum Ende der Hammerfläche in ihrer Neigung verändert, daß zwischen der Neigung der Linie (Q ₁₁) am Anfang und der Neigung der Linie (Q ₁₂) am Ende der Winkel (α) der Verdrillung gegeben ist. Alternativ kann die Veränderung der Neigung auch abschnittsweise erfolgen.

Der Kerngedanke der Erfindung ist also eine Hämmermaschine einzusetzen, deren identische Hammerbacken mit entsprechend windschiefen Hammerflächen ausgebildet sind. Es gelingt auf diese Weise eine einfache, präzise und für die Serienfertigung geeignete Herstellung.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 das verdrillte Ende einer biegsamen Welle;

Fig. 2 eine Ansicht des Endes der Welle, entsprechend den Pfeilen II-II in Fig. 1, wobei der Maßstab der Fig. 2 doppelt so groß ist wie der der Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Anordnung von vier Hammerbacken zur Herstellung des Endes einer Welle gemäß Fig. 1 und 2;

Fig. 4a, 4b, 4c, 4d Seitenansicht, Draufsicht, Vorderansicht und ein Detail einer in Fig. 3 verwendeten Hammerbacke,

Fig. 5 die Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Hammerbacke; die Darstellung entspricht Fig. 4b für das erste Ausführungsbeispiel.

Die Fig. 1 und 2 zeigen das Ende 2 einer biegsamen Welle 1. Um die Erläuterungen im folgenden deutlich zu machen, ist der Maßstab in Fig. 2 doppelt so groß wie in Fig. 1. In Realität beträgt der Durchmesser d z.B. 4 mm und die Länge l beträgt z.B. 10 bis 15 mm.

Die biegsame Welle an sich ist in bekannter Weise hergestellt, d.h. dadurch, daß mehrere Lagen Draht 3 spiral- oder schraubenlinienförmig mit einer gewissen elastischen Drall-Vorspannung aufeinander aufgewickelt sind. Das Ende 2 über die Länge l ist dabei im Querschnitt quadratisch ausgebildet. Diese Ausbildung des Endes 2 ermöglicht eine spielfreie Aufnahme in einer quadratisch ausgebildeten Aufnahmehülse.

Die biegsame Welle 1, mit deren Herstellung sich die vorliegende Erfindung befasst, weist nun gegenüber früheren Wellen die Besonderheit auf, daß der quadratische Querschnitt sich entlang des Endes 2 so verändert, daß eine Linie, die in der Seitenfläche quer zur Längsrichtung verläuft, am (in Fig. 1) linken äußersten Ende, wo sie mit Q ₂ bezeichnet ist, ihrem Verlauf am Übergang von quadratischem Querschnitt zu rundem Querschnitt Q ₃, wo sie mit Q ₁ bezeichnet ist, um einen bestimmten Winkel α, der bspw. 4° oder 5° betragen kann, verdrillt bzw. verdreht ist. Diese Verdrillung erfolgt stetig.

Man strebt eine solche Ausbildung des Endes 2 an, weil beim Einstecken eines derartigen Endes in eine nicht verdrillte Aufnahmehülse von ebenfalls quadratischen Querschnitts die biegsame Welle im Sinne einer Rückdrehung entgegen der Verdrehrichtung derart elastisch verformt wird, daß sie mit ihren Seitenflächen spielfrei und mit einer gewissen Anspresskraft an den Seitenflächen einer Aufnahmehülse anliegt.

Erfindungsgemäß erfolgt die Herstellung auf einer sog. Hammermaschine mit Hilfe von vier identisch ausgebildeten Hammerbacken 4, wie sie im Zusammenwirken in Fig. 3 dargestellt sind. Die Hammerbacken weisen jeweils auf einer Seite eine Nut 5 auf. Bei der Hämmermaschine greift jeweils ein (nicht gezeigter) Nocken, der von einer (ebenfalls nicht gezeigten) umlaufenden Scheibe in Hin­ und Herbewegung versetzt wird, in die Nut 5 so ein, daß alle Hammerbacken 4 synchron mit einer Frequenz von ca. 100 bis 200 Schlägen pro Minute eine Hammerbewegung in Richtung der eingezeichneten Pfeile ausführen.

Die Ausbildung der Hammerbacken 4 ist in den Fig. 4 dargestellt.

Durch die Hammerbacken 4 läuft in Durchlaufrichtung z schrittweise die unbearbeitete biegsame Welle 1 durch (vgl. die strichpunktierte Darstellung links neben Fig. 4a). Sie wird gehalten und dann bearbeitet. Ein Hammerbacken 4 weist wie am bestem aus Fig. 4b zu ersehen zur gleichzeitigen Erzeugung von zwei Enden 2, die einander entgegengesetzt angeordnet sind, zwei Hammerflächen 6 und 7 auf, zwischen denen (vgl. 4a) ein im Längsschnitt trapezförmiger Höcker 8 vorgesehen ist. Die Hammerflächen 6 und 7 sind der gewünschten Form der Enden 2 der biegsamen Welle 1 angepasst. Das bedeutet: Die quer zur Durchlaufrichtung in die Hammerfläche 7 verlaufende Linie Q ₁₁ ist gegenüber der Line Q ₁₂ um denselben Winkel α stetig verdreht, wie das am Ende 2 der biegsamen Welle 1 (vgl. Fig. 2) der Fall ist. Die Hammerfläche 7 ist also windschief in der Art ausgebildet, wie man dies erhält, wenn man eine Fläche längs einer Kante (bzw. Linie Q ₁₁) festhält und die andere Kante (bzw. Linie Q₁₂) demgegenüber verdreht. Entsprechendes gilt für die Linien Q ₁₁, und Q ₁₂, der Hammerfläche 7. Die Unsymmetrie der Hammerflächen 6, 7 in der Draufsicht nach Fig. 4b rührt daher, daß die Lage der Kanten der Querschnitte Q ₁₁ bzw. Q ₁₁, derart gewählt ist, daß sie in der Zeichnungsebene verlaufen, wohingegen demgegenüber die Linien Q ₁₂ bzw. der Querschnitt Q ₁₂, nach entgegengesetzten Richtungen um den Winkel α verdreht sind. Dies zeigt in vergrößerter Darstellung Fig. 4d. Daraus ist ersichtlich, daß die Linie Q ₁₁ gegenüber der Linie Q ₁₂ um den genannten Winkel α geneigt ist.

Der zwischen den Hammerflächen 6, 7 vorgesehene Höcker 8 dient zur Einarbeitung einer Trennstelle zwischen die beiden Enden 2 der biegsamen Welle. Wird die biegsame Welle dadurch nicht vollständig "durch" - gehämmert, so wird sie anschließend mit einem Schneidewerkzeug durchschnitten. Die offenen Enden werden dann verschweißt oder verlötet, um zu verhindern, daß sich die Drähte aufwickeln. Schematisch ist dies rechts neben Fig. 4b angedeutet.

Fig. 5 zeigt eine modifizierte Ausführungsform, bei der die Veränderung einer Hammerfläche 6′ eines Hammerbackens 4′ in Abweichung von Fig. 4b nicht stetig sondern abschnittsweise erfolgt, so daß jeweils abschnittweise ebene Flächen A ₁, A ₂, A ₃ zur Annäherung der Windschiefe der Hammerflächen eingesetzt werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung des im Querschnitt vieleckigen, über eine gewisse Länge verdrillten Endes einer durch mehrerer spiralförmig aufeinander aufgebrachte Lagen Draht gebildeten biegsamen Welle, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsame Welle (1) in einer an sich bekannten Hämmermaschine bearbeitet wird, wobei die Hämmerbacken (4) identisch ausgebildet sind und windschiefe Hämmerflächen (6, 7) aufweisen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Enden (2) eines fortlaufenden Strangs einer biegsamen Welle gleichzeitig bearbeitet werden, und dabei durch Ausbildung eines Teils (8) der Hammerbacken (4) zwischen zwei entlang des Strangs aufeinander folgenden Hammerflächen (6, 7), die einander entgegengerichtet angeordnet sind, eine Trennungsstelle eingearbeitet wird, die anschließend geschnitten und verschweißt bzw. oder verlötet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1) einen quadratischen Querschnitt aufweist und zwischen vier Hammerbacken (14), die einander paarweise gegenüber liegen und gleichzeitig bei der Hammerbewegung aufeinander zu bewegt werden, bearbeitet wird.

4. Werkzeug zur Bearbeitung des vieleckigen über eine gewisse Länge verdrillten Endes einer im Querschnitt vieleckigen, durch mehrere spiralförmig aufeinander aufgewickelte Lagen Draht gebildeten biegsamen Welle, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Durchlaufrichtung der Welle (1) einer Anzahl Hammerbacken (4) um die Welle herum und auf diese hin schlagartig bewegbar angeordnet ist, die gleich der Anzahl der Seitenflächen des Vielecks ist, daß ferner entlang der Durchlaufrichtung einer Hammerfläche (7) angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, daß eine in der Hammerfläche (7) quer zur genannten Durchlaufrichtung (z) verlaufende Linie sich von Anfang der Hammerfläche stetig bis zum Ende der Hammerfläche in ihrer Neigung verändert, daß zwischen der Neigung der Linie (Q ₁₁) am Anfang und der Neigung der Linie (Q ₁₂) am Ende der Winkel (α) der Verdrillung gegeben ist.

5. Werkzeug zur Bearbeitung des vieleckigen über eine gewisse Länge verdrillten Endes einer im Querschnitt vieleckigen, durch mehrere spiralförmig aufeinander aufgewickelte Lagen Draht gebildeten biegsamen Welle, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Durchlaufrichtung der Welle (1) einer Anzahl Hammerbacken (4) um die Welle herum und auf diese hin schlagartig bewegbar angeordnet ist, die gleich der Anzahl der Seitenflächen des Vielecks ist, daß ferner entlang der Durchlaufrichtung einer Hammerfläche (7′) angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, daß eine in der Hammerfläche (7′) quer zur genannten Durchlaufrichtung (z) verlaufende Linie sich vom Anfang der Hammerfläche abschnittweise (A ₁, A ₂, A ₃) bis zum Ende der Hammerfläche in ihrer Neigung verändert, daß zwischen der Neigung der Linie (Q _11′) am Anfang und der Neigung der Linie (Q _12′) am Ende der Winkel (α) der Verdrillung gegeben ist.