EP0421144A2 - Expanding tool - Google Patents

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EP0421144A2
EP0421144A2 EP90117223A EP90117223A EP0421144A2 EP 0421144 A2 EP0421144 A2 EP 0421144A2 EP 90117223 A EP90117223 A EP 90117223A EP 90117223 A EP90117223 A EP 90117223A EP 0421144 A2 EP0421144 A2 EP 0421144A2
Authority
EP
European Patent Office
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segments
segment
tool according
spreading tool
stamp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP90117223A
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German (de)
French (fr)
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EP0421144A3 (en
Inventor
Jürgen Dipl.-Ing. Westhof
Norbert Dr.-Ing. Golze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schoneweiss & Co GmbH
Schoeneweiss and Co GmbH
Original Assignee
Schoneweiss & Co GmbH
Schoeneweiss and Co GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schoneweiss & Co GmbH, Schoeneweiss and Co GmbH filed Critical Schoneweiss & Co GmbH
Publication of EP0421144A2 publication Critical patent/EP0421144A2/en
Publication of EP0421144A3 publication Critical patent/EP0421144A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/02—Dies or mountings therefor
    • B21J13/025—Dies with parts moving along auxiliary lateral directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/76—Making machine elements elements not mentioned in one of the preceding groups
    • B21K1/762—Coupling members for conveying mechanical motion, e.g. universal joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/76—Making machine elements elements not mentioned in one of the preceding groups
    • B21K1/762—Coupling members for conveying mechanical motion, e.g. universal joints
    • B21K1/765—Outer elements of coupling members

Definitions

  • the invention relates to an expanding tool according to the preamble of claim 1, which is provided for the production of hollow workpieces.
  • Such spreading tools for forging dies are known from DE-PS 30 04 024 and EP-A1-0 013 545, the segments of which are separated from one another by radially extending joints.
  • these joints are widened to form gaps, into which the plastic or liquid workpiece material penetrates during the forging process and can leave disruptive burrs on the inside contour of the workpiece, which have to be removed by machining.
  • This is the case, for example, if the burrs are arranged in the recesses of outer joint bodies for homokinetic joints of motor vehicles that receive the drive force balls.
  • the aim is to forge hollow workpieces without disruptive burrs in the inner contour, so that post-processing to remove the burrs is not necessary.
  • this object is achieved by the characterizing part of claim 1.
  • the even number of at least four segments and the course of the parting plane outside the longitudinal central axis, ie not in the radial direction of the expansion sleeve, allows the parting lines to be arranged such that they do not open during the expansion of the expansion sleeve and thus preventing the penetration of workpiece material during forging.
  • the inner contour of the workpieces produced in this way is free of burrs and therefore requires no reworking.
  • every second segment is arranged as an inner segment between each two adjacent outer segments, with the parting planes converging aside on each inner segment in the direction of the outer sleeve contour, whereby each inner segment is essentially wedge-shaped in cross section and as one radially outward through the punch movable drive segment for radially outward movement of the adjacent outer segments is formed.
  • An expansion sleeve which has six segments and whose parting plane describes a triangle when considering the expansion sleeve cross-section has proven to be advantageous.
  • Each segment can be rigid and radially displaceable overall, but elastically deformable and thereby radially movable segments are also possible.
  • the segments are fastened axially displaceably on the stamp.
  • the inner and / or the outer segments can be attached to the free end section of the stamp and / or to the adjacent part of the stamp.
  • the segments are preferably fastened with one of their ends on the stamp in a radially non-displaceable manner and, in the rest, are elastically deformable in the radial direction.
  • the outer segments can be connected to one another at one of their ends Be connected segment disc, which is arranged axially displaceable on the free end portion of the punch.
  • the segment disk is axially displaceable on a pin arranged at the tapered end of the free end section of the punch or is fastened to a pin axially displaceably held in an axial bore in the punch.
  • the latter pin can be spring-loaded in the direction of the free end section of the stamp.
  • the inner segments are connected to one another at each of their ends by a segment ring which is arranged axially displaceably on the part of the stamp which adjoins the free end section of the stamp.
  • the outer segments with their ends facing away from the segment ring can be supported on the segment disk.
  • the expanding tool according to the invention is intended for the production of hollow - not shown - workstations and comprises a stamp 1 and an expansion sleeve 2.
  • the stamp 1 has a free end section 3, hereinafter referred to as the lower stamp end 3, a central, cylindrical stamp section 4 and one at its upper end End trained cone 5 on.
  • the stamp 1 is inserted with this cone 5 from above into a stamp holder plate 6 which is detachably fastened to the actual stamp holder (not shown) by means of fastening means 7, which are only indicated here.
  • the expansion sleeve 2 is attached to the punch 1 in the area of the lower punch end 3 and consists of three outer segments 8 and three inner segments 9, which are arranged alternately with the outer segments 8, circumscribing a receiving opening 10 for the lower punch end 3.
  • the receiving opening 10 is provided for the positive reception of the lower punch end 3 and, like this, is conical and tapers downward.
  • All segments 8, 9 can be moved in the radial direction by elastic deformation from an unspread position to a spread position and back. In the latter position, they define an outer contour which corresponds to the inner contour of the workpiece to be produced, which in the present exemplary embodiment is an outer joint body for a constant velocity joint for motor vehicles. Accordingly, the outer contour of the expansion sleeve 2 is essentially spherical and has, at regular intervals, outwardly directed projections 11 which correspond to recesses in the inner contour of the outer joint body. These recesses are provided for receiving balls that transmit drive forces.
  • the outer segments 8 are essentially in the form of a circular section in cross section and the inner segments 9 are essentially wedge-shaped in cross section.
  • the inner and outer boundary surfaces 12, 13 form the separating joints 22 of the expansion sleeve 2 separating the outer segments 8 from the inner segments 9.
  • These separating joints 22 run outside the longitudinal central axis L of the expanding sleeve 2, ie not in the radial but in the secant direction in cross section essentially circular expansion sleeve 2 and enclose a triangle when considering the expansion sleeve cross-section.
  • the latter segments represent drive segments for the outer segments 8 and impart them to a radially outward movement, i.e. when expanding the expansion sleeve 2, a movement that is also directed outwards.
  • the movement back into the unspread position takes place due to the elastic restoring forces built up in the segments 8, 9 during the expansion.
  • the inner and the outer boundary surfaces 12, 13 remain in mutual contact; i.e. the parting lines 22 remain closed and therefore do not take up any liquid or plastic workpiece material even when the expansion sleeve 2 is in the spread state.
  • the mutually facing, radially extending inner boundary surfaces 14 of the inner segments 9 are covered by the inner boundary surfaces 12 of the outer segments 8 over the entire distance of the radial movement of the inner segments 9. In this way, the penetration of workpiece material into the gaps 23 between the inner boundary surfaces 14 of the inner segments 9 is prevented even if these gaps 23 have their greatest width when the expansion sleeve 2 is spread.
  • the segments 8, 9 are fastened with one of their ends on the plunger 1 in a radially non-displaceable manner and are elastically deformable in the radial direction.
  • the outer segments 8 are connected to one another at their lower ends by a segment disk 15 which is axially displaceably fastened to a pin 16 projecting at the tapered end of the lower stamp section 3 by means of a screw 17 seated in a recess 24 of the outer sleeve contour.
  • This type of attachment with a recess 24 in the outer contour of the expansion sleeve 2 at its lower end can be used because, in the present exemplary embodiment, the already pre-forged outer joint body of the homokinetic joint is only drawn in at its upper free end to form the undercut.
  • the interruption can be closed by a cover or another form of fastening of the segments 8, 9 on the punch 1 can be selected in order to ensure an uninterrupted outer contour of the expansion sleeve 2 .
  • Such a different type of fastening can take place, for example, on the central cylindrical stamp section 4 in that the segment ring of the inner segments is supported on an annular projection of the stamp holder and a segment ring of the outer segments is fastened to the segment ring of the inner segments.
  • the segment disc 15 is omitted.
  • a groove 18 is formed in their inner boundary surfaces 12 immediately adjacent to the segment disc 15.
  • the upper ends of the inner segments 9 are connected to one another by a segment ring 19 which is arranged axially displaceably on the part of the cylindrical stamp section 4 adjoining the lower stamp section 3.
  • the lower ends of the inner segments 9 are designed as support surfaces 20, which are formed on the support surface 21 Support the top of the segment disc 15. All of the support surfaces 20, 21 are designed to descend from the pin 16 in the direction of the outer sleeve contour.
  • the function of the expanding tool according to the invention is described below in the case of forming the undercut of the pre-forged outer joint body of the homokinetic joint:
  • the stamp 1 with the expanding sleeve 2 is moved by moving the stamp holder downward into the outer joint body, not shown, which is arranged in a die, not shown, of a forging die.
  • the segment disc 15 with the outer segments 8, taking the inner segments 9 supported on it move as far upward in the axial direction as possible it allows the free length H of the pin 16 above the segment disc 15 or the depth T of the recess 24 below the screw 17.
  • the stamp 1 is raised by means of the stamp holder, the conical surface of the lower stamp end 3 separating from the conical surface of the receiving opening 10, so that the segments 8, 9 under the action of the elastic restoring forces which are present in them have built up during spreading, can move back to the unspread position.
  • the diameter of the expansion sleeve 2 is reduced so much that it can be pulled out of the finished forged outer joint body.
  • the spreading tool according to the invention is suitable as a retainer or shaping element for all shaping devices for hollow workpieces with or without undercut and using liquid or plastically deformable workpiece material.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

The invention relates to an expanding tool for a shaping device, in particular a forging die, for the production of hollow workpieces, having a ram and an expanding sleeve which accommodates the free end portion of the latter positively in a location opening, consists of radially movable segments separated by parting seams and the outer contour of which corresponds to the inner contour of the workpiece, the parting seams being formed by mutually adjoining boundary surfaces of adjacent segments. In known expanding tools, the segments are separated from one another by radially extending parting seams which widen when the expanding sleeve is expanded, with the result that plastic or molten workpiece material can penetrate during the shaping operation. In order to prevent an increase in the width of the parting seams between the segments during the expansion of the expanding sleeve, an even number of at least four segments is provided according to the invention, the planes of the parting seams extending outside the longitudinal centre axis of the expanding sleeve (2) such that, with the expanding sleeve (2) expanded, the parting seams are closed in the region of their outer contour. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Spreizwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das zur Herstellung hohler Werkstücke vorgesehen ist.The invention relates to an expanding tool according to the preamble of claim 1, which is provided for the production of hollow workpieces.

Aus der DE-PS 30 04 024 und der EP-A1-0 013 545 sind derartige Spreizwerkzeuge für Schmiedegesenke bekannt, deren Segmente durch radial verlaufende Trennfugen voneinander getrennt sind. Diese Trennfugen werden beim Spreizen der Spreizhülse zu Spalten verbreitert, in die während des Schmiedevorganges das plastische oder flüssige Werkstücksmaterial eindringt und an der Werkstück-Innenkontur störende Grate hinterlassen kann, die durch eine spanende Nachbearbeitung entfernt werden müssen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Grate in den die Antriebskräfte übertragenden Kugeln aufnehmenden Aussparungen von äußeren Gelenkkörpern für homokinetische Gelenke von Kraftfahrzeugen angeordnet sind. Es wird jedoch angestrebt, hohle Werkstücke ohne störende Grate in der Innenkontur zu schmieden, so daß eine Werkstück-Nachbearbeitung zur Entfernung der Grate entfällt.Such spreading tools for forging dies are known from DE-PS 30 04 024 and EP-A1-0 013 545, the segments of which are separated from one another by radially extending joints. When the expansion sleeve is spread, these joints are widened to form gaps, into which the plastic or liquid workpiece material penetrates during the forging process and can leave disruptive burrs on the inside contour of the workpiece, which have to be removed by machining. This is the case, for example, if the burrs are arranged in the recesses of outer joint bodies for homokinetic joints of motor vehicles that receive the drive force balls. However, the aim is to forge hollow workpieces without disruptive burrs in the inner contour, so that post-processing to remove the burrs is not necessary.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Spreizhülse der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sich die Breite der Trennfugen zwischen den Segmenten während des Spreizens der Spreizhülse nicht vergrößert.It is an object of the invention to develop an expansion sleeve of the type mentioned at the outset so that the width of the separating joints between the segments does not increase during the expansion of the expansion sleeve.

Diese Aufgabe wird erf indungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Die gerade Anzahl von wenigstens vier Segmenten und der Verlauf der Trennfugenebenen außerhalb der Längsmittelachse, d.h. nicht in radialer Richtung der Spreizhülse erlaubt es, die Trennfugen derart anzuordnen, daß sie sich während des Spreizens der Spreizhülse nicht öffnen und somit das Eindringen von Werkstückmaterial während des Schmiedens verhindern. Die Innenkontur der auf diene Weise hergestellten Werkstücke ist frei von Graten und erfordert somit keine Nachbearbeitung.According to the invention, this object is achieved by the characterizing part of claim 1. The even number of at least four segments and the course of the parting plane outside the longitudinal central axis, ie not in the radial direction of the expansion sleeve, allows the parting lines to be arranged such that they do not open during the expansion of the expansion sleeve and thus preventing the penetration of workpiece material during forging. The inner contour of the workpieces produced in this way is free of burrs and therefore requires no reworking.

Vorzugsweise ist jedes zweite Segment als inneres Segment zwischen jeweils zwei benachbarten äußeren Segmenten angeordnet, wobei die Trennfugenebenen beiseits jedes inneren Segmentes in Richtung zur Spreizhülsen-Außenkontur konvergierend verlaufen, wodurch jedes innere Segment im Querschnitt im wesentlichen keilförmig und als ein durch den Stempel radial nach außen bewegbares Antriebssegment zur radial nach außen gerichteten Bewegung der jeweils benachbarten äußeren Segmente ausgebildet ist. Als vorteilhaft hat sich eine Spreizhülse gezeigt, die sechs Segmente umfaßt und deren Trennfugenebenen bei Betrachtung des Spreizhülsen-Querschnittes ein Dreieck umschreiben.Preferably, every second segment is arranged as an inner segment between each two adjacent outer segments, with the parting planes converging aside on each inner segment in the direction of the outer sleeve contour, whereby each inner segment is essentially wedge-shaped in cross section and as one radially outward through the punch movable drive segment for radially outward movement of the adjacent outer segments is formed. An expansion sleeve which has six segments and whose parting plane describes a triangle when considering the expansion sleeve cross-section has proven to be advantageous.

Zur Bewegung der inneren Segmente radial nach außen ist es günstig, den freien Endabschnitt des Stempels und/oder die Aufnahmeöffnung der Spreizhülse kegelförmig auszubilden.To move the inner segments radially outward, it is expedient to design the free end section of the plunger and / or the receiving opening of the expansion sleeve to be conical.

Jedes Segment kann starr ausgebildet und insgesamt radial verschiebbar sein, aber auch elastisch verformbare und dadurch radial bewegbare Segmente sind möglich.Each segment can be rigid and radially displaceable overall, but elastically deformable and thereby radially movable segments are also possible.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Segmente am Stempel axial verschiebbar befestigt. Dabei können die inneren und/oder die äußeren Segmente am freien Endabschnitt des Stempels und/oder am angrenzenden Teil des Stempels befestigt sein.According to a development of the invention, the segments are fastened axially displaceably on the stamp. The inner and / or the outer segments can be attached to the free end section of the stamp and / or to the adjacent part of the stamp.

Vorzugsweise sind die Segmente mit je einem ihrer Enden am Stempel radial unverschiebbar befestigt und im übrigen in radialer Richtung elastisch verformbar. Dabei können die äußeren Segmente an je einem ihrer Enden miteinander durch eine Segmentscheibe verbunden sein, die am freien Endabschnitt des Stempels diesem gegenüber axial verschiebbar angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist die Segmentscheibe auf einem am veriüngten Ende des freien Endabschnitts des Stempel­angeordneten Stift axial verschiebbar oder an einem in einer Axialbohrung im Stempel axial verschiebbar gehaltenen Stift befestigt. Hierbei kann der letztgenannte Stift in Richtung des freien Endabschnitts des Stempels federbeaufschlagt sein. Zur Förderung der elastischen Verformung ist es günstig, jedes der äußeren Segmente an seiner inneren Begrenzungsfläche unmittelbar angrenzend an die Segmentscheibe mit einer Nut auszubilden.The segments are preferably fastened with one of their ends on the stamp in a radially non-displaceable manner and, in the rest, are elastically deformable in the radial direction. The outer segments can be connected to one another at one of their ends Be connected segment disc, which is arranged axially displaceable on the free end portion of the punch. Advantageously, the segment disk is axially displaceable on a pin arranged at the tapered end of the free end section of the punch or is fastened to a pin axially displaceably held in an axial bore in the punch. The latter pin can be spring-loaded in the direction of the free end section of the stamp. To promote the elastic deformation, it is expedient to design each of the outer segments with a groove on its inner boundary surface immediately adjacent to the segment disk.

Vorteilhafterweise sind die inneren Segmente an je einem ihrer Enden durch einen Segmentring miteinander verbunden, der axial verschiebbar an dem an den freien Endabschnitt des Stempels angrenzenden Teil des Stempels angeordnet ist. Dabei können sich die äußeren Segmente mit ihren dem Segmentring abgewandten Enden auf der Segmentscheibe abstützen. Zur Reduzierung der Reibung zwischen den inneren und äußeren Segmenten ist es günstig, die Stützflächen der äußeren Segmente und der Segmentscheibe mit einem radial nach außen gerichteten Gefälle auszubilden, welches ungefähr 2 bis 10° betragen kann.Advantageously, the inner segments are connected to one another at each of their ends by a segment ring which is arranged axially displaceably on the part of the stamp which adjoins the free end section of the stamp. The outer segments with their ends facing away from the segment ring can be supported on the segment disk. To reduce the friction between the inner and outer segments, it is expedient to design the support surfaces of the outer segments and the segment disk with a radially outward gradient, which can be approximately 2 to 10 °.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

  • Fig. 1 einen Axialschnitt des Spreizwerkzeuges entlang der Linie I-I in Fig. 2,
  • Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,
  • Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1 und
  • Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1.
The invention is described in more detail below on the basis of a preferred exemplary embodiment with reference to the drawing. Show it
  • 1 is an axial section of the expanding tool along the line II in Fig. 2,
  • 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1,
  • Fig. 3 is a section along the line III-III in Fig. 1 and
  • 4 shows a section along the line IV-IV in FIG. 1.

Das erfindungsgemäße Spreizwerkzeug ist zur Herstellung hohler - nicht gezeigter - Werkstüche vorgesehen und umfaßt einen Stempel 1 und eine Spreizhülse 2. Der Stempel 1 weist einen freien Endabschnitt 3, nachstehend als unteres Stempelende 3 bezeichnet, einen mittleren, zylindrischen Stempelabschnitt 4 und ein an seinem oberen Ende ausgebildeten Konus 5 auf. Der Stempel 1 ist mit diesem Konus 5 von oben her auswechselbar in eine Stempelhaltertingsplatte 6 eingesetzt, die mittels hier nur angedeuteter Befestigungsmittel 7 lösbar an der eigentlichen, nicht gezeigten Stempelhalterung befestigt ist.The expanding tool according to the invention is intended for the production of hollow - not shown - workstations and comprises a stamp 1 and an expansion sleeve 2. The stamp 1 has a free end section 3, hereinafter referred to as the lower stamp end 3, a central, cylindrical stamp section 4 and one at its upper end End trained cone 5 on. The stamp 1 is inserted with this cone 5 from above into a stamp holder plate 6 which is detachably fastened to the actual stamp holder (not shown) by means of fastening means 7, which are only indicated here.

Die Spreizhülse 2 ist am Stempel 1 im Bereich des unteren Stempelendes 3 befestigt und besteht aus drei äußeren Segmenten 8 und drei inneren Segmenten 9, die abwechselnd mit den äußeren Segmenten 8, eine Aufnahmeöffnung 10 für das untere Stempelende 3 umschreibend, angeordnet sind. Die Aufnahmeöffnung 10 ist zur formschlüssigen Aufnahme des unteren Stempelendes 3 vorgesehen und ebenso wie dieses kegelförmig, sich nach unten verjüngend ausgebildet.The expansion sleeve 2 is attached to the punch 1 in the area of the lower punch end 3 and consists of three outer segments 8 and three inner segments 9, which are arranged alternately with the outer segments 8, circumscribing a receiving opening 10 for the lower punch end 3. The receiving opening 10 is provided for the positive reception of the lower punch end 3 and, like this, is conical and tapers downward.

Sämtliche Segmente 8, 9 sind in radialer Richtung durch elastische Verformung von einer ungespreizten Stellung in eine gespreizte Stellung und zurück bewegbar. Sie definieren in letzterer Stellung eine Außenkontur, die der Innenkontur des herzustellenden Werkstücks entspricht, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein äußerer Gelenkkörper für ein homokinetisches Gelenk für Kraftfahrzeuge ist. Dementsprechend ist die Außenkontur der Spreizhülse 2 im wesentlichen kugelförmig ausgebildet und weist in regelmäßigen Abständen nach außen gerichtete Vorsprünge 11 auf, die Ausnehmungen in der Innenkontur des äußeren Gelenkkörpers entsprechen. Diese Ausnehmungen sind zur Aufnahme von Antriebskräfte übertragenden Kugeln vorgesehen.All segments 8, 9 can be moved in the radial direction by elastic deformation from an unspread position to a spread position and back. In the latter position, they define an outer contour which corresponds to the inner contour of the workpiece to be produced, which in the present exemplary embodiment is an outer joint body for a constant velocity joint for motor vehicles. Accordingly, the outer contour of the expansion sleeve 2 is essentially spherical and has, at regular intervals, outwardly directed projections 11 which correspond to recesses in the inner contour of the outer joint body. These recesses are provided for receiving balls that transmit drive forces.

Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, sind die äußeren Segmente 8 im Querschnitt im wesentlichen in der Form eines Kreisabschnitts und die inneren Segmente 9 im Querschnitt im wesentlichen keilförmig ausgebildet. Die äußeren Segmente 8 liegen mit inneren, den Vorsprüngen 11 gegenüberliegenden Begrenzungsflächen 12 an den in Richtung zur Spreizhülsen-Außenkontur konvergierend verlaufenden äußeren Begrenzungsflächen 13 der inneren Segmente 9 an. Die inneren und die äußeren Begrenzungsflächen 12, 13 bilden die die äußeren Segmente 8 von den inneren Segmenten 9 trennenden Trennfugen 22 der Spreizhülse 2. Diese Trennfugen 22 verlaufen außerhalb der Längsmittelachse L der Spreizhülse 2, d.h. nicht in radialer, sondern in Sekantenrichtung der in Querschnitt im wesentlichen kreisförmigen Spreizhülse 2 und schließen bei Betrachtung des Spreizhülsen-Querschnitts ein Dreieck ein.As shown in particular in FIG. 2, the outer segments 8 are essentially in the form of a circular section in cross section and the inner segments 9 are essentially wedge-shaped in cross section. The outer segments 8, with inner boundary surfaces 12 lying opposite the projections 11, bear against the outer boundary surfaces 13 of the inner segments 9, which converge in the direction of the outer sleeve contour. The inner and outer boundary surfaces 12, 13 form the separating joints 22 of the expansion sleeve 2 separating the outer segments 8 from the inner segments 9. These separating joints 22 run outside the longitudinal central axis L of the expanding sleeve 2, ie not in the radial but in the secant direction in cross section essentially circular expansion sleeve 2 and enclose a triangle when considering the expansion sleeve cross-section.

Infolge des eben beschriebenen Verlaufs der Trennfugen 22 zwischen den äußeren Segmenten 8 und den inneren Segmenten 9 stellen die letzteren Segmente Antriebssegmente für die äußeren Segmente 8 dar und verleihen diesen bei einer radial nach außen gerichteten Bewegung, d.h. beim Spreizen der Spreizhülse 2, eine Bewegung, die ebenfalls nach außen gerichtet ist. Die Bewegung zurück in die ungespreizte Stellung erfolgt durch die während des Spreizens aufgebauten elastischen Rückstellkräfte in den Segmenten 8, 9. Während dieser radialen Bewegungen der Segmente 8, 9 in beiden Richtungen bleiben die inneren und die äußeren Begrenzungsflächen 12, 13 in gegenseitiger Anlage; d.h. die Trennfugen 22 bleiben geschlossen und nehmen somit auch im gespreizten Zustand der Spreizhülse 2 kein flüssiges oder plastisches Werkstücksmaterial auf.Due to the course of the separating joints 22 just described between the outer segments 8 and the inner segments 9, the latter segments represent drive segments for the outer segments 8 and impart them to a radially outward movement, i.e. when expanding the expansion sleeve 2, a movement that is also directed outwards. The movement back into the unspread position takes place due to the elastic restoring forces built up in the segments 8, 9 during the expansion. During these radial movements of the segments 8, 9 in both directions, the inner and the outer boundary surfaces 12, 13 remain in mutual contact; i.e. the parting lines 22 remain closed and therefore do not take up any liquid or plastic workpiece material even when the expansion sleeve 2 is in the spread state.

Die einander zugewandten, radial verlaufenden inneren Begrenzungsflächen 14 der inneren Segmente 9 sind über die Gesamtstrecke der Radialbewegung der inneren Segmente 9 von den inneren Begrenzungsflächen 12 der äußeren Segmente 8 abgedeckt. Auf diese Weise wird das Eindringen von Werkstücksmaterial in die Spalte 23 zwischen den inneren Begrenzungsflächen 14 der inneren Segmente 9 selbst dann verhindert, wenn diese Spalte 23 bei gespreizter Spreizhülse 2 ihre größte Breite aufweisen.The mutually facing, radially extending inner boundary surfaces 14 of the inner segments 9 are covered by the inner boundary surfaces 12 of the outer segments 8 over the entire distance of the radial movement of the inner segments 9. In this way, the penetration of workpiece material into the gaps 23 between the inner boundary surfaces 14 of the inner segments 9 is prevented even if these gaps 23 have their greatest width when the expansion sleeve 2 is spread.

Die Segmente 8, 9 sind mit je einem ihrer Enden am Stempel 1 radial unverschiebbar befestigt und im übrigen in radialer richtung elastisch verformbar. Zu diesem Zweck sind die äußeren Segmente 8 an ihren unteren Enden miteinander durch eine Segmentscheibe 15 verbunden, die axial verschiebbar an einem am verjüngten Ende des unteren Stempelabschnitts 3 vorspringenden Stift 16 mittels einer in einer Aussparung 24 der Spreizhülsen-Außenkontur einsitzenden Schraube 17 befestigt ist. Diese Art der Befestigung mit einer Aussparung 24 in der Außenkontur der Spreizhülse 2 an ihrem unteren Ende kann verwendet verden, da im vorliegenden Ausführungsbeispiel der bereits vorgeschmiedete äußere Gelenkkörper des homokinetischen Gelenks nur noch an seinem oberen freien Ende zur Ausbildung der Hinterschneidung eingezogen wird. Für den Fall, daß die gesamte Innenkontur des Werkstückes in einem Arbeitsgang zu schmieden ist, kann die Unterbrechung durch eine Abdeckung geschlossen oder eine andere Form der Befestigung der Segmente 8, 9 am Stempel 1 gewählt werden, um eine ununterbrochene Außenkontur der Spreizhülse 2 zu gewährleisten.The segments 8, 9 are fastened with one of their ends on the plunger 1 in a radially non-displaceable manner and are elastically deformable in the radial direction. For this purpose, the outer segments 8 are connected to one another at their lower ends by a segment disk 15 which is axially displaceably fastened to a pin 16 projecting at the tapered end of the lower stamp section 3 by means of a screw 17 seated in a recess 24 of the outer sleeve contour. This type of attachment with a recess 24 in the outer contour of the expansion sleeve 2 at its lower end can be used because, in the present exemplary embodiment, the already pre-forged outer joint body of the homokinetic joint is only drawn in at its upper free end to form the undercut. In the event that the entire inner contour of the workpiece is to be forged in one operation, the interruption can be closed by a cover or another form of fastening of the segments 8, 9 on the punch 1 can be selected in order to ensure an uninterrupted outer contour of the expansion sleeve 2 .

Eine solche andere Art der Befestigung kann beispielsweise am mittleren zylindrischen Stempelabschnitt 4 dadurch erfolgen, daß sich der Segmentring der inneren Segmente an einem Ringvorsprung der Stempelhalterung abstützt und ein Segmentring der äußeren Segmente am Segmentring der inneren Segmente befestigt ist. In diesem Fall entfällt die Segmentscheibe 15. Um die elastische Verformung der äußeren Segmente 8 zu erleichtern, sind in ihren inneren Begrenzungsflächen 12 unmittelbar angrenzend an die Segmentscheibe 15 je eine Nut 18 ausgebildet.Such a different type of fastening can take place, for example, on the central cylindrical stamp section 4 in that the segment ring of the inner segments is supported on an annular projection of the stamp holder and a segment ring of the outer segments is fastened to the segment ring of the inner segments. In this case, the segment disc 15 is omitted. In order to facilitate the elastic deformation of the outer segments 8, a groove 18 is formed in their inner boundary surfaces 12 immediately adjacent to the segment disc 15.

Die inneren Segmente 9 sind mit ihren oberen Enden durch einen Segmentring 19 miteinander verbunden, der axial verschiebbar an dem an den unteren Stempelabschnitt 3 angrenzenden Teil des zylindrischen Stempelabschnitts 4 angeordnet ist. Die unteren Enden der inneren Segmente 9 sind als Stützflächen 20 ausgebildet, die sich auf der als Stützfläche 21 ausgebildeten Oberseite der Segmentscheibe 15 abstützen. Sämtliche Stützflächen 20, 21 sind vom Stift 16 aus in Richtung zur Spreizhülsen-Außenkontur abfallend ausgebildet.The upper ends of the inner segments 9 are connected to one another by a segment ring 19 which is arranged axially displaceably on the part of the cylindrical stamp section 4 adjoining the lower stamp section 3. The lower ends of the inner segments 9 are designed as support surfaces 20, which are formed on the support surface 21 Support the top of the segment disc 15. All of the support surfaces 20, 21 are designed to descend from the pin 16 in the direction of the outer sleeve contour.

Die Funktion des erfindungsgemäßen Spreizwerkzeuges ist nachstehend für den Fall des Ausbildens der Hinterschneidung des vorgeschmiedeten äußeren Gelenkkörpers des homokinetischen Gelenks beschrieben:
Der Stempel 1 mit ungespreizter Spreizhülse 2 wird durch Abwärtsbewegung der Stempelhalterung in den nicht gezeigten äußeren Gelenkkörper eingefahren, der in einer nicht gezeigten Matrize eines Schmiedegesenks angeordnet ist. Sobald die Spreizhülse 2 mit ihrer Segmentscheibe 15 auf die Innenkontur des Werkstücks auftrifft und der Stempel 1 weiter gesenkt wird, wird die Segmentscheibe 15 mit den äußeren Segmenten 8 unter Mitnahme der sich auf ihr abstützenden inneren Segmente 9 soweit in axialer Richtung nach oben verfahren, wie es die freie Länge H des Stiftes 16 oberhalb der Segmentscheibe 15 bzw. die Tiefe T der Aussparung 24 unterhalb der Schraube 17 zuläßt. Dabei werden die Bereiche der inneren Segmente 9 unterhalb des radial unverschiebbar am Stempel 1 gehaltenen Segmentrings 19 durch die Kegelf läche des unteren Stempelendes 3 unter elastischer Verformung radial nach außen gedrückt, d.h. gespreizt) wobei die abfallenden Stützflächen 20, 21 diese Radialbewegung der inneren Segmente 9 gegenüber der Segmentscheibe 15 erleichtern.The function of the expanding tool according to the invention is described below in the case of forming the undercut of the pre-forged outer joint body of the homokinetic joint:
The stamp 1 with the expanding sleeve 2 is moved by moving the stamp holder downward into the outer joint body, not shown, which is arranged in a die, not shown, of a forging die. As soon as the expansion sleeve 2 with its segment disc 15 strikes the inner contour of the workpiece and the punch 1 is further lowered, the segment disc 15 with the outer segments 8, taking the inner segments 9 supported on it, move as far upward in the axial direction as possible it allows the free length H of the pin 16 above the segment disc 15 or the depth T of the recess 24 below the screw 17. The areas of the inner segments 9 below the segment ring 19 held radially immovably on the punch 1 are pressed radially outward by the conical surface of the lower punch end 3 with elastic deformation, ie the spreading support surfaces 20, 21 this radial movement of the inner segments 9th lighten compared to the segment disc 15.

Während des Spreizens der inneren Segmente 9 werden infolge der von ihren äußeren Begrenzungsflächen 13 ausgehenden Keilwirkung die Bereiche der jeweils benachbarten äußeren Segmente 8 oberhalb der radial unverschiebbar am Stift 16 gehaltenen Segmentscheibe 15 unter elastischer Verformung radial nach außen gedrückt, d.h. gespreizt. Sobald die Segmente 8, 9 an der Innenkontur des vorgeschmiedeten äußeren Gelenkkörpers anliegen, endet die Spreizbewegung der Spreizhülse 2, die nun zusammen mit dem unteren Stempelende 3 als Widerlager für die Kräfte dient, die beim Einziehen des oberen freien Endes des vorgeschmiedeten äußeren Gelenkkörpers auftreten.During the spreading of the inner segments 9, as a result of the wedge effect emanating from their outer boundary surfaces 13, the regions of the respectively adjacent outer segments 8 above the segment disk 15 held radially immovably on the pin 16 are pressed radially outward under elastic deformation, ie spread. As soon as the segments 8, 9 rest on the inner contour of the forged outer joint body, the expansion movement of the expansion sleeve 2, which now together with the lower punch end 3, acts as an abutment for the Forces that occur when pulling in the upper free end of the pre-forged outer joint body.

Da die Trennfugen 22 zwischen den inneren und äußeren Segmenten 9, 8 ständig, d.h. auch im gespreizten Zustand der Spreizhülse 2 geschlossen sind, kann während des Schmiedevorganges kein flüssiges oder plastisches Werkstücksmaterial in sie und in die durch sie abgedeckten Spalte 23 zwischen den inneren Segmenten 9 eindringen. Auf diese Weise wird eine Gratbildung an der Werkstücks-Innenkontur sicher verhindert und ein Werkstück hergestellt, das keine weitere Nachbearbeitung erfordert.Since the parting lines 22 between the inner and outer segments 9, 8 are continuous, i.e. are closed even in the expanded state of the expansion sleeve 2, no liquid or plastic workpiece material can penetrate into it and into the gaps 23 covered by it between the inner segments 9 during the forging process. In this way, burr formation on the workpiece inner contour is reliably prevented and a workpiece is produced that does not require any further finishing.

Sobald der Einziehvorgang beendet ist, wird der Stempel 1 mittels der Stempelhalterung angehoben, wobei sich die Kegelfläche des unteren Stempelendes 3 von der Kegelfläche der Aufnahmeöffnung 10 löst, so daß sich die Segmente 8, 9 unter der Wirkung der elastischen Rückstellkräfte, die sich in ihnen während des Spreizens aufgebaut haben, in die ungespreizte Stellung zurückhewegen können. Der Durchmesser der Spreizhülse 2 wird dadurch soweit verringert, daß sie aus dem fertiggeschmiedeten äußeren Gelenkkörper herausgezogen werden kann.As soon as the pulling-in process is completed, the stamp 1 is raised by means of the stamp holder, the conical surface of the lower stamp end 3 separating from the conical surface of the receiving opening 10, so that the segments 8, 9 under the action of the elastic restoring forces which are present in them have built up during spreading, can move back to the unspread position. The diameter of the expansion sleeve 2 is reduced so much that it can be pulled out of the finished forged outer joint body.

Das erfindungsgemäße Spreizwerkzeug ist als Widerhalter oder Formungselement für sämtliche Formungseinrichtungen für hohle Werkstücke mit oder ohne Hinterschneidung und unter Verwendung flüssigen oder plastisch verformbaren Werkstückmaterials geeignet.The spreading tool according to the invention is suitable as a retainer or shaping element for all shaping devices for hollow workpieces with or without undercut and using liquid or plastically deformable workpiece material.

Claims (18)

1. Spreizwerkzeug für eine Formungseinrichtung, insbesondere ein Schmiedegesenk, zur Herstellung hohler Werkstücke, mit einem Stempel und einer dessen freien Endabschnitt formschlüssig in einer Aufnahmeöffnung aufnehmenden Spreizhülse, die aus radial bewegbaren, durch Trennfugen getrennten Segmenten besteht und deren Außenkontur der Innenkontur des werkstückes entspricht, wobei die Trennfugen von aneinander angrenzenden Begrenzungsflächen benachbarter Segmente gebildet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine gerade Anzahl von wenigstens vier Segmenten vorgesehen ist und die Trennfugenebenen außerhalb der Längsmittelachse der Spreizhülse (2) derart verlaufen, daß die Trennfugen bei gespreizter Spreizhülse (2) im Bereich deren Außenkontur geschlossen sind.1. Spreading tool for a shaping device, in particular a forging die, for the production of hollow workpieces, with a punch and a spreading sleeve which receives its free end section in a form-fitting manner in a receiving opening, which consists of radially movable segments separated by parting lines and whose outer contour corresponds to the inner contour of the workpiece, the parting lines being formed by adjacent boundary surfaces of adjacent segments,
characterized by
that an even number of at least four segments is provided and the parting plane extends outside the longitudinal central axis of the expansion sleeve (2) in such a way that the parting lines are closed in the region of the outer contour when the expanding sleeve (2) is spread. 2. Spreizwerkzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes zweite Segment als inneres Segment (9) zwischen jeweils zwei benachbarten äußeren Segmenten (8) angeordnet ist, daß die Trennfugenebenen beidseits jedes inneren Segmentes (9) in Richtung zur Spreizhülsen-Außenkontur konvergierend verlaufen, wodurch jedes innere Segment (9) im Querschnitt im wesentlichen keilförmig und als ein durch den Stempel (1) radial nach außen bewegbares Antriebssegment zur radial nach außen gerichteten Bewegung der jeweils benachbarten äußeren Segmente (8) ausgebildet ist.2. spreading tool according to claim 1,
characterized by
that every second segment is arranged as an inner segment (9) between two adjacent outer segments (8), that the parting line on both sides of each inner Segment (9) converging in the direction of the expansion sleeve outer contour, whereby each inner segment (9) in cross section substantially wedge-shaped and as a radially outwardly movable by the punch (1) drive segment for the radially outward movement of the adjacent outer segments (8) is formed. 3. Spreizwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spreizhülse (2) sechs Segmente, drei äußere (8) und drei innere (9) umfaßt und die Trennfugenebenen bei Betrachtung des Spreizhülsen-Querschnittes ein Dreieck umschreiben.3. spreading tool according to claim 1 or 2,
characterized by
that the expansion sleeve (2) comprises six segments, three outer (8) and three inner (9) and circumscribe a triangle when considering the expansion sleeve cross-section. 4. Spreizwerkzeug nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der freie Endabschnitt (3) des Stempels (1) und/oder die Aufnahmeöffnung (10) der Spreizhülse (2) kegelförmig zum Bewegen der inneren Segmente (9) radial nach außen ausgebildet sind bzw. ist.4. spreading tool according to claim 2 or 3,
characterized by
that the free end section (3) of the plunger (1) and / or the receiving opening (10) of the expansion sleeve (2) are conical for moving the inner segments (9) radially outwards. 5. Spreizwerkzeug nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Segment starr ausgebildet und insgesamt radial verschiebbar ist.5. spreading tool according to at least one of the preceding claims,
characterized by
that each segment is rigid and radially displaceable overall. 6. Spreizwerkzeug nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Segment durch Federn oder dgl. radial nach innen gehalten ist.6. spreading tool according to claim 5,
characterized by
that each segment is held radially inwards by springs or the like. 7. Spreizwerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Segment (8, 9) elastisch verformbar und dadurch radial bewegbar ist.7. spreading tool according to at least one of claims 1 to 4,
characterized by
that each segment (8, 9) is elastically deformable and thereby radially movable. 8. spreizwerkung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Segmente (8, 9) am Stempel (1) axial verschiebbar befestigt sind.8. spreading according to at least one of the preceding claims,
characterized by
that the segments (8, 9) on the punch (1) are axially displaceably attached. 9. Spreizwerkzeug nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die inneren und/oder die äußeren Segmente (9, 8) am freien Endabschnitt (3) des Stempels (1) und/oder am angrenzenden Teil des Stempels (1) axial verschiebbar befestigt sind.9. spreading tool according to claim 8,
characterized by
that the inner and / or the outer segments (9, 8) on the free end portion (3) of the stamp (1) and / or on the adjacent part of the stamp (1) are axially displaceably attached. 10. Spreizwerkzeug nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Segmente (8, 9) mit je einem ihrer Enden am Stempel (1) radial unverschiebbar befestigt und im übrigen in radialer Richtung elastisch verformbar sind.10. spreading tool according to at least one of the preceding claims,
characterized by
that the segments (8, 9) with one of their ends on the punch (1) are attached radially immovably and are otherwise elastically deformable in the radial direction. 11. Spreizwerkzeug nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die äußeren Segmente (8) an je einem ihrer Enden miteinander durch eine Segmentscheibe (15) verbunden sind, die am freien Endabschnitt (3) des Stempels (1) diesem gegenüber axial verschiebbar angeordnet ist.11. spreading tool according to claim 10,
characterized by
that the outer segments (8) are connected to each other at each of their ends by a segment disc (15) which is arranged on the free end section (3) of the plunger (1) axially displaceable relative to the latter. 12. Spreizwerkzeug nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Segmentscheibe (15) auf einem am verjüngten Ende des freien Endabschnitts (3) des Stempels (1) angeordneten Stift (16) axial verschiebbar oder an einem in einer Axialbohrung im Stempel axial verschiebbar gehaltenen Stift befestigt ist.12. Spreading tool according to claim 11,
characterized by
that the segment disc (15) is axially displaceable on a pin (16) arranged at the tapered end of the free end section (3) of the stamp (1) or is fastened to a pin held axially displaceably in an axial bore in the stamp. 13. Spreizwerkzeug nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der in der Axialbohrung im Stempel axial verschiebbar gehaltene Stift in Richtung des freien Endabschnitts des Stempels federbeaufschlagt ist.13. spreading tool according to claim 12,
characterized by
that the pin axially displaceably held in the axial bore in the stamp is spring-loaded in the direction of the free end portion of the stamp. 14. Spreizwerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes der äußeren Segmente (8) an seiner inneren Begrenzungsfläche (12) unmittelbar angrenzend an die Segmentscheibe (15) eine Nut (18) aufweist.14. Spreading tool according to at least one of claims 11 to 13,
characterized by
that each of the outer segments (8) has a groove (18) on its inner boundary surface (12) immediately adjacent to the segment disc (15). 15. Spreizwerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die inneren Segmente (9) an je einem ihrer Enden durch einen Segmentring (19) miteinander verbunden sind, der axial verschiebbar an dem an den freien Endabschnitt (3) des Stempels (1) angrenzenden Teil des Stempels (1) angeordnet ist.15. spreading tool according to at least one of claims 2 to 14,
characterized by
that the inner segments (9) are connected to one another at each of their ends by a segment ring (19) which is arranged axially displaceably on the part of the stamp (1) adjoining the free end section (3) of the stamp (1). 16. Spreizwerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die inneren Segmente (9) mit ihren dem Segmentring (19) abgewandten Enden auf der Segmentscheibe (15) abstützen.16. spreading tool according to at least one of claims 11 to 15,
characterized by
that the inner segments (9) are supported with their ends facing away from the segment ring (19) on the segment disc (15). 17. Spreizwerkzeug nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützflächen (20, 21) der inneren Segmente (9) und der Segmentscheibe (15) ein radial nach außen gerichtetes Gefälle aufweisen.17. spreading tool according to claim 16,
characterized by
that the support surfaces (20, 21) of the inner segments (9) and the segment disc (15) have a radially outward slope. 18. Spreizwerkzeug nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gefälle ungefähr 2 bis 10° beträgt.18. Spreading tool according to claim 17,
characterized by
that the gradient is approximately 2 to 10 °.
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