DE4334290C2 - Verfahren zur Herstellung eines Kugelbolzen-Elementes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kugelbolzen-Elementes, das aus aus einem Kugel­ bolzen, der Bolzenkopf und Bolzenfuß umfaßt, und aus einer mit dem Bolzenfuß verbundenen, wenigstens teil­ weise aus Blech hergestellten Halterung besteht.

Kugelbolzen-Elemente der vorgenannten Art werden bei­ spielsweise als Bauteile von Kraftfahrzeugen verwendet, die hohen Ausziehkräften genügen müssen, wie Halterungen von Zylindern von Gasdruck-Stoßdämpfern im Kofferraum­ deckel-Bereich und dgl. Es ist bekannt, Kugelbolzen-Ele­ mente der vorgenannten Art dadurch herzustellen, daß ein Kugelbolzen als Drehteil aus dem Vollen mit einer Ansatzplatte gedreht wird und seine Ansatzplatte durch ein Halterungsblechteil, das mit einer Bohrung versehen wird, hindurchgesteckt wird und anschließend eine Verschweißung zwischen der Ansatzplatte und dem Blechteil erfolgt.

Nachteil bei diesem Herstellungsverfahren ist der große Aufwand an einzelnen Verfahrensschritten. Darüber hinaus hat sich aber auch herausgestellt, daß die bekannten Kugelbolzen durch Materialermüdung nach einer gewissen Gebrauchszeit im Bereich des Überganges zwischen Bolzen­ fuß und Halteplatte abrissen, da das Schweißen zu einer Umkristallisation im Bereich des Kugelfußes führte und damit zu einer Schwachstelle bei längerem Gebrauch.

Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Her­ stellung eines Kugelbolzen-Elementes anzugeben, das weniger aufwendig gestaltet werden kann und trotzdem zu zumindest qualitativ gleichwertigen, möglichst sogar qualitativ verbesserten Elementen führt.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 Erfindung gelöst.

Die vorgenannten Verfahrensschritte führen zu einem Kugelbolzen-Element, das einstückig durch spanlose Ver­ formung hergestellt werden kann, wenn von den Schluß­ schritten des Biegens und Stanzens der eigentlichen Hal­ terung abgesehen wird, die jedoch nicht mehr den Bereich des Kugelbolzens als solchen betreffen.

Ein besonderer Vorteil ist, daß durch die Anwendung des Stauchens die Wanddicke des Bolzenfußes so dick gemacht werden kann, daß sie die Ausgangsdicke der Blechplatte übersteigt, so daß gerade im Übergang des Bolzenfußes zur umgebenden Blechplatte eine erhöhte Festigkeit beobachtet werden kann.

Wie bereits erwähnt, muß der über dem entstandenen Bol­ zenfuß verbleibende und überstehende Kopfrohling in eine gewünschte Form gebracht werden. Dies geschieht vorzugs­ weise durch Druckumformen, also spanlos.

Vorzugsweise wird der gesamte Bolzenkopf ohne zusätzli­ che spanabhebende Schritte geformt. Auch hier sei aber nicht ausgeschlossen, daß die Außenfläche des Bolzen­ fußrohlings beispielsweise durch Schleifen geglättet wird.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die Verformung unter Verzicht eines in das Innenvolumen des Kugelbolzens ein­ zuführenden Dornes erfolgen kann.

Es hat sich gezeigt, daß das Umformen der Kalotte zum Bolzenfuß vorzugsweise in 8 bis 10 Stauchschritten erfolgt, zwischen denen jeweils Verformungspausen lie­ gen. Gegebenenfalls können je nach Größe und Gestalt auch mehr oder weniger Stauchschritte verwendet werden.

Das Ergebnis des Verfahrens ist ein einstückig durch spanlose Verformung her­ gestelltes Kugelbolzen-Element, bestehend aus einem Kugelbolzen, der Bolzenkopf und Bolzenfuß umfaßt, und aus einer mit dem Bolzenfuß verbundenen, aus Blech herge­ stellten Halterung. Hierbei wird vorausgesetzt, daß die Verformungsschritte, die das Umformen der Halterung be­ treffen, außer Acht gelassen sind.

Der Kugelbolzen zeichnet sich dadurch aus, daß er in seinem Inneren wenigstens teilweise hohl ist, wobei der Hohlraum von der Blechunterseite zugänglich ist.

Vorzugsweise sollte der Bolzenfuß gegenüber dem Bolzen­ kopf eine dickere Wand besitzen, da hierdurch eine län­ gere Standzeit und eine geringere Materialermüdungsan­ fälligkeit erreicht wird.

Anhand eines Ausführungsbeispieles wird die Erfindung erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1-4 verschiedene, zeitlich aufeinanderfolgende Verformungsschritte zur Herstellung eines Kugel­ bolzen-Elementes.

Zur Herstellung eines Kugelbolzen-Elementes 1 (Fig. 4) wird ausgegangen von einer für die Herstellung der Hal­ terung 5 geeigneten Blechplatte 7 gemäß Fig. 1. In die Blechplatte 7 wird eine etwa halbkugelförmige Kalotte 8 eingedrückt. Die Scheitelhöhe entspricht etwa der Höhe des später entstehenden Kugelbolzens 2; vorzugsweise liegt die Scheitelhöhe der Kalotte 8 zwischen dem ein- bzw. dreifachen der (späteren) Höhe des Kugelbolzens 2.

Mit geeigneten Umformwerkzeugen 16, die hier schematisch dargestellt sind und die von Arbeitsgang zu Arbeitsgang auch wechseln können, wird von der Umfangslinie 10 der Kalotte, die in Höhe der ursprünglichen Blechoberfläche liegt, ein zum Mittelpunkt der Kalotte druckender Ver­ formungsdruck ausgeübt. Dabei wird der oberhalb der Blechoberfläche liegende Teil der Kalotte 8 gestaucht, wobei sich die Form des Bolzenfußes 4 schrittweise er­ gibt. Als Kugelbolzen-Rohling ergibt sich als Zwischen­ schritt eine Form gemäß Fig. 3. Hierbei läßt der Bolzen­ kopf-Rohling 17 schon die spätere Form des Bolzenkopfes 3 erkennen. Gestaucht wird im wesentlichen nur in den ersten zwei Dritteln der Höhe des Kugelbolzens 2, so daß am Ende der 8 oder mehr Stauchgänge der Bolzenkopf-Roh­ ling 17 über dem Bolzenfuß 4 übersteht. Mittels weiterer Stauchgänge oder aber auch mittels spanabhebender Verformung erhält der Bolzenkopf-Rohling 17 dann die endgültige Form des Bolzenkopfes 3.

Charakteristisch für das Kugelbolzen-Element 1 in seiner fertigen Gestaltung gemäß Fig. 4 ist, daß die Wanddicke des Bolzenfußes 4 die Ausgangsdicke der Blechplatte 7 übersteigt. Auch ist festzustellen, daß der Bolzenfuß 4 gegenüber dem Bolzenkopf 3 eine dickere Wand besitzt, so daß gerade in dem am höchsten beanspruchten Zugbereich im Übergang von der Halterung 5 auf den Kugelbolzen 2 eine Materialverstärkung vorhanden ist.

Hinzuweisen ist auch darauf, daß die Verformung vorzugs­ weise unter Verzicht eines in das Innenvolumen des Kugel­ bolzens 2 einzuführenden Dornes oder dergleichen erfolgt. Die spanlose Umformung erfolgt allein im Bereich der ur­ sprünglich halbkreisförmigen Kalotte, wobei sich durch die Stauchgänge das Blechmaterial teilweise wieder in die ursprüngliche Ebene der Platte 7 zurückformt, jedoch hier eine geringfügig abweichende Dicke hat gegenüber der Ursprungsdicke des Bleches 7.

Als Material eignen sich normale warm- und kaltgewalzte Bleche oder Bänder nach DIN 1623/1624 oder 17 100, bei­ spielsweise mit der Kurzbezeichnung STW 23, wie sie für die bekannten Teile, insbesondere für die Halterung, ebenfalls eingesetzt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung eines Kugelbolzen-Elements (1), das hohen Ausziehkräften genügt, als Bauteil für ein Kraftfahrzeug dient und aus einem Kugelbolzen (2), der Bolzenkopf (3) und Bolzenfuß (4) umfaßt, und aus einer mit dem Bolzenfuß (4) verbundenen, wenigstens teilweise aus Blech hergestellten Halterung (5) besteht, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• a) in eine Blechplatte (7) wird eine etwa kugelförmi­ ge Kalotte (8) eingedrückt, deren Scheitelhöhe etwa der Höhe eines später entstehenden Kugel­ bolzens (2) entspricht;
• b) auf die Seitenfläche der Kalotte (8) wird für einen Bolzenfuß (4) von der Umfangslinie (10) der Kalotte (8), die in Höhe der ursprünglichen Blech­ oberfläche liegt, bis zur Höhe des Bolzenfußes (4) ein zum Mittelpunkt der Kalotte (8) gerichte­ ter Verformungsdruck ausgeübt und schrittweise die Form des Bolzenfußes (4) und eines Bol­ zenkopf-Rohlings (17) gebildet;
• c) durch weiteres Stauchen oder durch mechanische Formgebung des Bolzenkopf-Rohlings (17) wird der Bolzenkopf (3) in die gewünschte Form gebracht;
• d) das um den Bolzenfuß (4) herum verbleibende Blech­ material wird zu einer Halterung (5) gestanzt und gebogen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt a) die Kalotte (8) auf etwa die ein- bis dreifache Höhe des Kugelbolzens (2) ge­ drückt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Verfahrensschritt b) der Bolzenfuß (4) aus der Kalotte (8) in acht bis zehn Stauch­ schritten gebildet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt d) die Ober­ fläche des Kugelbolzen-Rohlings (17) durch Schleifen geglättet wird.