DE4407346A1

DE4407346A1 - Verfahren zur Herstellung eines Gelenkaußenteils und nach dem Verfahren hergestelltes Gelenkaußenteil

Info

Publication number: DE4407346A1
Application number: DE4407346A
Authority: DE
Inventors: Werner Krude; Dieter Jost; Joerg Trommer; Bert Zimmermann; Karl Huelsebusch; Robert-Andrew Rickell; Achim Pfeifer; Manfred Kugler
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1993-09-07
Filing date: 1994-03-05
Publication date: 1995-06-29

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein nach dem Verfahren hergestelltes Gelenkaußenteil mit drei achsparallel verlaufenden jeweils zwei Führungsbahnen aufweisenden Führungsnuten, in de nen, auf radial zur Gelenkachse gerichteten, korrespondierend zu den Führungsnuten angeordneten Zapfen vorgesehene, jeweils aus einer Innenrolle und einer auf der Innenrolle gelagerten Außen rolle bestehende Rollenanordnungen geführt sind, wobei die Füh rungsnuten wenigstens im Bereich der ihnen zugeordneten Füh rungsbahnen als aus einem gehärteten Material gebildete Einsätze ausgebildet sind.

Man hat bereits vorgeschlagen, ein Gelenkaußenteil für ein Tri podegelenk aus faserverstärktem Kunststoff aufzubauen und die Führungsnuten durch Stahleinsätze darzustellen (FR-A1 669 979). Bei dem hier beschriebenen Gelenkaußenteil ist es jedoch von Nachteil, daß aufgrund der hohen Wärmeeinwirkung, die reibungs bedingt im Gelenk erzeugt wird, die Temperaturstabilität des faserverstärkten Kunststoffes nicht ausreicht. Im Laufe der Zeit stellen sich unter Drehmomentbelastung Kriechvorgänge ein, so daß die erforderliche Formstabilität des Gelenkaußenteils nicht mehr gewährleistet ist.

Ein weiterer Vorschlag geht dahin, den Mantel z. B. aus Alumini umguß herzustellen, wobei die Einsätze bei diesem Prozeß gleich mit eingeformt werden sollen (DE-OS 30 20 193).

Bei diesem Vorschlag ist es von großem Nachteil, daß die Ein sätze nach der Einbringung in dem Mantel nicht ausreichend genau orientiert sind. Hierdurch bedingt ist eine Nacharbeit z. B. durch Schleifen unumgänglich, wodurch erhöhte Kosten anfallen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Gelenkaußenteils für ein Tripodegelenk be reitzustellen, das durch Verbundbauweise ein Minimum an maschi neller Bearbeitung erfordert und dabei eine hohe Herstellungs genauigkeit des Fertigproduktes aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ein sätze in einem ersten Schritt in einen entsprechend vorgeform ten, aus einem leicht verformbaren Material bestehenden, in seiner Außenform etwa sechskantförmig ausgebildeten Mantel eingesetzt werden, und daß in einem zweiten Schritt ein in sei nen äußere Abmessungen der herzustellenden Innenkontur des Ge lenkaußenteils entsprechender Formstempel in das Innere des aus den Einsätzen und dem Mantel gebildeten Verbund eingeführt wird, und daß in einem dritten Schritt der Mantel radial nach innen die Einsätze wenigstens teilweise umschließend verformt wird, wobei die Einsätze durch den Formstempel in einer definierten Lage zueinander gehalten werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Ge lenkaußenteils für ein Tripodegelenk ist es von Vorteil, daß die fertiggeformten und bearbeiteten Einsätze, durch die Verwendung eines Formstempels während des Preßvorganges, in einer genau definierte Lage zueinander gehalten werden, und damit jegliche Nacharbeit nach Fertigstellung des Gelenkaußenteils entfällt.

Die Einsätze können als Einzelteile vor ihrer Verpressung leicht den notwendigen Wärmebehandlungen unterworfen werden und eben falls in eine funktionsgerechte Gestalt gebracht werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vor gesehen, daß die Kraft für die und nach innen gerichtete Ver formung des Mantels durch mindestens drei radial nach innen anstellbare auf zwischen den Führungsbahnen einwirkende Form backen aufgebracht wird.

Dieses Verfahren zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau der Verformungswerkzeuge aus.

Nach einer vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kraft für die radial nach innen gerichtete Verformung durch sechs radial anstellbare Formbacken aufgebracht wird, und daß zwei Sätze von Formbacken mit unterschiedlichen, den Mantel beaufschlagenden Anlageflächen eingesetzt werden, wobei die Formbacken mit unterschiedlichen Anlageflächen einander abwech selnd verbaut werden.

Bei Anwendung dieses Verfahrens wirkt es sich vorteilhaft aus, daß die Druckspannungen innerhalb des verformbaren Mantels etwa gleichmäßig über den Querschnitt verteilt sind.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden in radia ler Richtung mit Hinterschnitt versehene Ausnehmungen am Mantel mit entsprechend geformten, an den Anlageflächen angeordneten Druckansätzen beaufschlagt, wobei die Druckansätze axial in die Ausnehmungen eingeführt werden.

Durch die mit Hinterschnitt versehenen axial gerichteten Aus nehmung am Mantel wird eine bevorzugte Verteilung der Druckspan nungen in Bereiche hoher Verformungsnotwendigkeiten bewirkt.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung wird der vorgeformte Mantel durch Strangpreßen hergestellt.

Die Bereitstellung des vorgeformten Mantels durch ein Strang preßverfahren erlaubt eine kostengünstige Herstellung und Form gebung des Mantels.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Einsätze mit senkrecht zur Gelenkachse gerichteten Ausfor mungen zur axialen Befestigung versehen werden.

Dadurch, daß die Einsätze wenigstens teilweise von dem zu ver formenden Material des Mantels umschlossen werden, wird ohne Mehrkosten eine Axialsicherung der Einsätze im Mantel erreicht.

Bei einem nach dem Verfahren der vorgenannten Ansprüche herge stelltem Gelenkaußenteil ist der Mantel aus einer Aluminiumle gierung hergestellt.

Durch die Verwendung einer Aluminiumlegierung für den Mantel ergibt sich eine leichte Verformbarkeit des Mantels und darüber hinaus eine gewisse Gewichtsreduzierung.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Führungsnuten jeweils durch einen individuell Einsatz gebildet.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Führungsnuten durch jeweils eine Führungsbahn zugeordnete getrennte Einsätze gebil det.

Die Verwendung von Einsätzen, die jeweils nur einer Führungsbahn zugeordnet sind, ist eine einfache und kostengünstige Herstel lung der Einsätze gewährleistet.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung sind zwei benachbarten, jedoch jeweils getrennten Führungsnuten zu geordnete Führungsbahnen durch einen individuellen Einsatz ge bildet.

Auch bei dieser Ausführung ist die Herstellung der Einsätze relativ kostengünstig vorzunehmen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand in der Zeichnung darge stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Gelenkaußenteil bei dem für jede Führungsbahn separate Einsätze im Mantel verpreßt sind.

Fig. 2 ein Gelenkaußenteil bei dem jeweils zwei benach barte jedoch getrennten Führungsnuten zugeordnete Führungsbahnen durch einen individuellen Einsatz gebildet sind.

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Gelenkaußenteil bei dem jede Führungsnut durch einen individuellen Einsatz dargestellt ist.

Fig. 4 einen Längsschnitt durch das Gelenkaußenteil nach Fig. 3, bei dem die axiale Länge der Ein sätze kürzer als die axiale Länge des Mantels ausgebildet ist.

Fig. 5: eine Draufsicht auf ein Gelenk bei dem die Rollen radial nach innen einer Kurve folgend, verjüngt sind und hierzu angepaßte Einsätze, die jeweils zwei getrennten Führungsnuten zugeordnete Füh rungsbahnen bilden.

Fig. 5a einen Längsschnitt durch das Gelenk nach Fig. 5.

Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Gelenkaußenteil mit der Anordnung zweier einander gegenüberliegender Formbacken, die unterschiedliche Anlageflächen aufweisen.

Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Gelenkaußenteil mit zwei Formbacken von denen eine mit hinterschnittenen Druckansätzen an den Anlageflächen versehen ist.

Fig. 8 einen Einsatz, der mittig mit einem Durchbruch oder alternativ mit Ausnehmungen versehen ist, um radial verformtes Material des Mantels als Axial sicherung aufzunehmen.

Fig. 8a die Draufsicht auf die Fig. 8.

Fig. 9 eine Draufsicht auf ein Gelenkaußenteil mit der kompletten Anordnung von sechs Druckbacken in Arbeitsstellung.

Fig. 10 eine Draufsicht auf ein Gelenkaußenteil bei dem die Verformung durch radial von innen nach außen gerichtete Umformungen bewirkt wird.

Fig. 11 einen Querschnitt durch einen stranggepreßten Mantel.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Gelenkaußenteil 1 ist das Gelenkinnenteil 2 mit den radial nach außen gerichteten Tripode zapfen 3 und den Rollen 4 symbolisch angedeutet.

Die Führungsnuten 10 sind in der Fig. 1 aus zwei von einander getrennten jeweils einer Führungsbahn 11 zugeordnetem Einsatz 6 gebildet.

Am Außenumfang des Mantels 5 sind drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilte, sich ausgehend vom Außenumfang radial nach innen erstreckende, axial über die gesamte axiale Länge des Man tels verlaufende Ausnehmungen 12 vorgesehen. Die Ausnehmungen 12 sind mit in radialer Richtung wirksamem Hinterschnitt ausgebil det. Ihre Aufgabe ist es an der Anlagefläche 14a der Formbacken 13 vorgesehene Druckansätze 15 aufzunehmen.

In der Fig. 2 ist ein Gelenkaußenteil 1 im Querschnitt darge stellt, bei dem die Einsätze 8 jeweils zwei benachbarte, jedoch nicht zu einer Führungsnut 10 gehörenden Führungsbahnen 11 dar stellen. Die Einsätze 8 sind mit Durchbrüchen 21 versehen, in die beim Verpressen Material des Mantels 5 radial eindringen kann, um die Einsätze 8 gegen axiale Verschiebung zu sichern.

Die Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein Gelenkaußenteil 1, bei dem die Führungsnuten 10 jeweils durch individuelle Einsätze 7 gebildet sind.

Die Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt zu der Fig. 3 bei dem die Einsätze 7 eine geringere axiale Länge als der Mantel 5 aufwei sen.

Durch den radial nach innen gerichteten Preßvorgang wird sich Material an den axialen Außenflächen der Einsätze (6, 7, 8) um diese herumpressen und damit die Einsätze 7 gegen axiale Ver schiebung sichern.

Die Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch ein Gelenk, bei dem die Kontur der außenliegenden Rolle 4 einer Kurve folgend radial nach innen verjüngt ist und die Einsätze 8 der Außenkontur der Rolle 4 angepaßt sind.

Die Fig. 5a zeigt einen Längschnitt durch ein Gelenk nach Fig. 5. Das Gelenkaußenteil 1 in der Fig. 5a ist mit einem An schlußzapfen 22 versehen.

Die Fig. 6 zeigt ein Gelenkaußenteil 1 mit den Einsätze 8 und zwei Formbacken 13, die unterschiedliche Anlageflächen 14a und 14b aufweisen. An der rechten Formbacke 13 in der Fig. 6 sind zwei Druckansätze 15 vorgesehen, die eine gleichmäßigere Ver dichtung des Materials des Mantels 5 im Bereich der Einsätze 8 durch Eingriff die Ausnehmungen 9 bewirken.

Die Fig. 7 ist ähnlich der Fig. 6 jedoch weisen die Druckein sätze 15 einen Hinterschnitt auf und greifen in hinterschnittene Ausnehmungen 9 des Mantels 5 ein. In diesem Fall werden die Formbacken 13 axial in den Mantel 5 eingeführt.

Die Fig. 8 zeigt einen Stützeinsatz 8, der zwei benachbarten jedoch jeweils getrennten Führungsnuten 10 zugeordneten Füh rungsbahnen 11 zugeordnet ist.

Die Fig. 8a zeigt die Draufsicht auf den Einsatz 8 nach Fig. 8. Der Einsatz 8 ist mit einem Schlitz 21 versehen.

Ebenfalls sind in den Fig. 8 und 8a Ausnehmungen 23 darge stellt, die auch der axialen Verankerung der Einsätze 6, 7 oder 8 dienen.

Die Fig. 9 zeigt die Anordnung von sechs Formbacken 13 um den Mantel 5 herum. Im Inneren des herzustellenden Gelenkaußenteils 1 ist ein Formstempel 20 angeordnet.

Die Fig. 10 zeigt ein Verfahren, bei dem die Kraftbeaufschla gung für die Befestigung der Einsätze 8 im Mantel 5 radial von innen nach außen erfolgt.

In der Fig. 10 findet die Preßverbindung zwischen den Einsätzen (6, 7, 8) und den Mantel 5 durch radial nach außen gerichtete Verformung bestimmter Bereiche des Mantels 5 statt. Bei dem Verfahren nach Fig. 10 wird ein axial bewegbarer konischer Preßstempel 17 eingesetzt, mit dem Preßbacken 18 radial nach außen bewegt werden. Diese Preßbacken 18 wirken auf am Mantel 5 vorgesehene Stege 16 ein, die gestaucht werden und die Befesti gung der Einsätze (6, 7, 8) bewirken. Die radial nach außen bewirkende Kraft wird durch Formbacken 13 aufgenommen, die ih rerseits durch einen Stützring 19 gehalten sind.

Die Fig. 11 zeigt ein Rohteil eines unverformten, stranggepreß ten Mantels 5.

Bezugszeichenliste

1 Gelenkaußenteil
2 Gelenkinnenteil
3 Tripodezapfen
4 Rolle
5 Mantel
6 Einsatz
7 Einsatz
8 Einsatz
9 Ausnehmung
10 Führungsnut
11 Führungsbahn
12 Ausnehmung
13 Formbacke
14a Anlagefläche
14b Anlagefläche
15 Druckansatz
16 Steg
17 Preßstempel
18 Preßbacken
19 Stützring
20 Formstempel
21 Durchbruch
22 Anschlußzapfen
23 Ausnehmung

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Gelenkaußenteils für ein Tripodegelenk, mit drei achsparallel verlaufenden, jeweils zwei Führungsbahnen aufweisenden Führungsnuten, in denen, auf radial zur Gelenkachse gerichteten, korrespondierend zu den Führungsnuten angeordneten Zapfen vorgesehene, jeweils aus einer Innenrolle und einer auf der Innenrolle gelagerten Außenrolle bestehende Rollenanordnungen geführt sind, wobei die Führungsnuten wenigstens im Bereich der ihnen zugeord neten Führungsbahnen als aus einem gehärteten Material ge bildete Einsätze ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (6, 7, 8) in einem ersten Schritt in einen ent sprechend vorgeformten, aus einem leicht verformbaren Mate rial bestehenden, in seiner Außenform etwa sechskantförmig ausgebildeten Mantel (5) eingesetzt werden, und daß in einem zweiten Schritt ein in seinen äußeren Abmessungen der herzustellenden Innenkontur des Gelenkaußenteils (1) ent sprechender Formstempel (20) in das Innere des aus den Ein sätzen (6, 7, 8) und dem Mantel (5) gebildeten Verbundes ein geführt wird, und daß in einem dritten Schritt der Mantel (5) radial nach innen die Einsätze (6, 7, 8) wenigstens teil weise umschließend verformt wird, wobei die Einsätze (6, 7, 8) durch den Formstempel (20) in einer definierten Lage zuein ander gehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft für die nach innen gerichtete Verformung des Man tels (5) durch mindestens drei radial nach innen anstellbare auf zwischen den Führungsbahnen (11) einwirkende Formbacken (13) aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft für die radial nach innen gerichtete Verformung durch sechs radial anstellbare Formbacken (13) aufgebracht wird, und daß zwei Sätze von Formbacken (13) mit unter schiedlichen, den Mantel (5) beaufschlagenden Anlageflächen (14a, 14b) eingesetzt werden, wobei die Formbacken (13) mit unterschiedlichen Anlageflächen (14a, 14b) einander abwech selnd verbaut werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in radialer Richtung mit Hinterschnitt versehene Ausnehmun gen (12) am Mantel (5) mit entsprechend geformten, an den Anlageflächen (14a) angeordneten Druckansätzen (15) beauf schlagt werden, wobei die Druckansätze (15) axial in die Ausnehmungen (15) eingeführt werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeformte Mantel (5) durch Strangpressen hergestellt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (6, 7, 8) mit senkrecht zur Gelenkachse gerich teten Ausformungen (21, 23) zur axialen Befestigung versehen werden.

7. Verfahren zum Herstellen eines Gelenkaußenteils, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Einsätze (6, 7 oder 8) durch radial nach außen gerichtete Verformung von zwischen den Führungsnuten (10) angeordneten Stegen (16) bewirkt wird, wobei der radial nach außen gerichtete Preßdruck durch einen kraftbeauf schlagt axial in das Gelenkaußenteil bewegten, konischen, auf radial bewegbare Preßbacken (18) einwirkenden Preßstem pel (17) aufgebracht wird, und daß der radial nach außen wirkende Preßdruck durch mittels eines Stützrings (19) abge stützte Formbacken (13) aufgenommen wird.

8. Nach dem Verfahren der Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7 herge stelltes Gelenkaußenteil, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (5) aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.

9. Gelenkaußenteil nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnuten (10) jeweils durch einen individuellen Einsatz (7) gebildet sind.

10. Gelenkaußenteil nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnuten (10) durch jeweils einer Führungsbahn (11) zugeordnete getrennte Einsätze (6) gebildet sind.

11. Gelenkaußenteil nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarte, jedoch jeweils getrennten Führungsnuten (10) zugeordnete Führungsbahnen (11) durch einen individuel len Einsatz (8) gebildet sind.