WO2000063568A2 - Verfahren und vorrichtung zum fertigstellen von spanlos umgeformten gelenkaussenteilen - Google Patents

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Hans-Willi Kinzel
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing non-cutting formed outer joint parts for constant velocity joints in the form of tripod joints or ball joints; the outer joint parts have a longitudinal axis and an inner recess which runs in the direction of the longitudinal axis and is essentially free of undercuts; Paths are formed in the inner recess for the positive reception of rolling elements, which in turn are held in a positive connection by an inner joint part; the tracks have hardened contact zones for rolling contact of the rolling elements.
  • the invention further relates to a device for producing non-cutting formed outer joint parts for constant velocity joints of the aforementioned type.
  • the invention hereby relates to tripod joints and ball joints in the form of UF joints (undercut free) or DO joints (double offset).
  • the non-cutting shaping of these joints is now carried out to such an extent that the webs with the corresponding roller contact zones (for tripod joints) or ball contact zones (for ball joints) have their finished dimensions and mechanical reworking is not necessary.
  • a non-calibrated surface strip is left in each case between two surface-hardened, calibrated contact zones makes it possible to sufficiently harden the contact zones with the matrix or within the matrix to deform without breaking the hardened contact zones. It is particularly advantageous here when calibrating the contact zones, the unhardened matrix behind the surface-hardened edge layer is caused to flow in large areas starting from the outer surface of the component, movements in the matrix in the circumferential direction also being permitted. This flow in the matrix, which is generated by generating inward pressure on the outer surface of the component, applies both to the case that the inner dimension of the inner recess between opposing contact zones must be reduced, and to the case that this inner dimension must be enlarged.
  • the hardened surface layer can be produced with a thickness of up to 1.2 mm.
  • the tensions which necessarily arise within the hardened, calibrated edge layer strips can be reduced again by subsequent heat treatment without a substantial loss of hardness occurring. If the radial dimension of the inner recess between opposed hardened contact zones, especially at the axial end of the outer joint part after hardening, was too small, it can be enlarged by pressing in edge layer strips into the matrix. If, on the other hand, the radial dimension of the inner recess between opposed hardened contact zones is too large after hardening, it can be reduced by pressing the matrix material behind edge layer strips. Both measures take place by axially pressing a calibration mandrel into the outer joint part in a first step and by radially pressing outer calibration jaws onto the outer joint part in a second step with the inserted calibration mandrel. Both measures can be effective together in a calibration process in different areas of the contact zones.
  • a method with the following method steps is provided: chipless forming of the outer joint part,
  • a surface strip is left between two surface-hardened contact zones, in which the uncured matrix forms the inner surface of the inner recess.
  • either the outer layer of an entire ball groove can be hardened overall or it can be provided that between the two A non-hardened strip of the matrix is also left in the ball contact zones of a ball groove. In both cases, the two ball contact zones of a ball groove can be deformed relative to one another.
  • the inner surface of the inner recess is hardened all around in a simplified manner.
  • stresses arise in the intermediate hardened boundary layer areas which must not lead to uncontrolled crack formation.
  • the forming rates are somewhat limited, and the inner dimension of the inner recess can be changed by up to 0.2 mm between two symmetrically opposite contact zones. After calibration, stresses can be reduced by heat treatment.
  • a largely non-calibrated strip is left between adjacent calibrated ball contact zones of two adjacent ball grooves. This is achieved in that at these points there is no action on the component wall from the inside and outside together at these points. In any case, the two ball contact zones of a ball groove can be deformed relative to one another.
  • the calibration is carried out with tools operated by pressure medium and the calibration process is controlled by pressure regulation and pressure limitation of the pressure medium. Scattering with regard to the initial dimensions of the workpiece, in particular also on the outer circumference of the outer joint part, is thereby of no consequence.
  • the calibrating mandrel and the calibrating jaws therefore have parallel surface lines in the area of their active surfaces, which are to produce corresponding parallel surface lines of the contact surfaces in cooperation with one another.
  • the calibration mandrel can be provided with large insertion radii at its end to be inserted first into the outer joint part.
  • the calibration mandrel is first inserted into an axially held outer joint part, which can be done with play or parts of the hardened contact zones can already be radially displaced during insertion and directed with plastic deformation of the matrix.
  • the calibration jaws are fed radially and the outer joint part is deformed in such a way that the matrix behind the hardened webs is plastically deformed to such an extent that the hardened contact zones abut the calibration mandrel with approximately the same initial pressure.
  • the calibration mandrel has support zones for the hardened roller contact zones or ball contact zones and forms intermediate cuts which remain in contact with the inner surface of the outer joint part until the calibration process is complete.
  • the calibrating jaws have longitudinally extending pressure ribs and intervening free cuts, into which material can flow during plastic forming, but here the outside of the outer joint part may come into contact with these free cut areas. In any case, displaced material can be found in the area of the parting line between two calibration jaws occur, with two calibration jaws still having a circumferential distance between the parting planes, even at the end of a calibration process.
  • the calibration jaws are preferably received in a support ring in which they can be moved radially, the radial displacement being able to be achieved by interacting fixed wedges and sliding wedges.
  • the calibration jaws and an inserted outer joint part are placed on a support plate of a counter-punch, the calibration mandrel connected to an upper punch is inserted and a punch surface on the calibration mandrel is lowered onto the sliding wedges.
  • the pressurized counter-punch can yield together with the calibrating jaws and the outer joint part, so that a sliding movement only takes place between the sliding wedges and the fixed wedges, while the sliding wedges only move radially relative to the calibrating jaws and the outer joint part.
  • hold-down devices which can be displaced in guides are arranged on the upper side of the support ring. After the calibration process, the hold-down devices are moved over the end face of the outer joint part and the calibration mandrel is withdrawn.
  • Figure 1 shows an upper tool with the calibration stamp in vertical section
  • Figure 2 shows a lower tool with the calibration jaws in vertical section;
  • Figure 3 shows the bottom tool in plan view;
  • FIG. 4 shows a cross section of a tripod gel joint part with hardened contact areas separated by uncured matrix areas
  • FIG. 5 shows a cross-section of an outer ball joint part with hardened contact areas separated by unhardened matrix areas
  • FIG. 6 shows a cross section of a tripod gel joint part with contact areas lying within a circumferentially hardened edge layer
  • FIG. 7 shows a cross-section of an outer ball joint part with contact areas lying within a circumferentially hardened edge layer
  • FIG. 8 shows a device for calibrating tripod joint outer parts with a clamped workpiece during calibration in cross section
  • Figure 9 shows a device for calibrating outer ball joint parts with clamped workpiece during calibration in cross section.
  • FIGS. 1 to 3 are described below together.
  • a calibration mandrel 9 is fastened by means of a screw 17.
  • the upper punch 3 carries a pressure plate 4, which is supported by a plate 10 on the upper punch 3 and on which the calibration mandrel 9 is in turn supported by a disk 11.
  • the calibration mandrel 9 has large insertion radii 24 at the free end.
  • a number of radial grooves 21 are formed in a support ring 7 and are closed at the bottom by a base plate 14.
  • the base plate 14 has one central opening 22.
  • a counter punch 13 lies within the support ring 7, which projects downward through the opening 22 with a sleeve extension 23.
  • An outer joint part is inserted with the opening side upwards into the support ring 7 between the calibration jaws 8, it being possible for a subsequent joint pin to be inserted into the sleeve extension 23 on the counter-punch 13.
  • the upper punch 3 is lowered so that the calibration mandrel 9 penetrates into the outer joint part until the end face of the pressure plate 4 touches the upper faces of the sliding wedges 1.
  • the sliding wedges 1 slide down together with the calibration jaws 8 and the counter punch 13.
  • the sliding wedges 1 are pressed radially inward along the cooperating slopes of sliding wedges 1 and fixed wedges 2, so that the calibration jaws 8 press the outer joint part onto the calibration mandrel 9 from the outside.
  • FIG. 4 shows a cross section of a tripod joint outer part 30, in the inner recess 60 of which three webs 31, 32, 33, each with two roller contact zones 34, 35, 36, 37, 38, 39, are marked.
  • the roller contact zones 34, 35, 36, 37, 38, 39 are formed by hardened marginal layer areas of small thickness within a matrix 61 made of uncured material.
  • the material of the matrix forms uncured longitudinal strips 62, 63, 64, 65, 66, 67 both between roller contact zones of adjacent webs 31, 32, 33 and between pairs of roller contact zones 34/35, 36/37, 38/39 within one web the surface of the inner recess.
  • the uncured material of the matrix extends to the outer surface 68.
  • roller contact zones 34/35, 36/37, 38/39 which are symmetrically opposite one another in one of the tracks 31, 32, 33 come into contact with one of the tripod rollers of the inner joint part of a tripod joint.
  • These pairs of roller contact zones form an internal dimension a, which should be constant over the entire axial length of the tracks; the calibration process according to the invention serves this purpose.
  • FIG. 5 shows an outer ball joint part 40 with an inner recess 70 with six ball grooves 41-46.
  • Two contact zones 47-58 are marked in the ball grooves, which come into contact with the balls, which are held in the same way in the ball grooves of the outer joint part and in ball grooves of an inner joint part.
  • the ball contact zones are formed by hardened marginal layer regions of small thickness within a matrix 71 made of unhardened material.
  • the material of the matrix forms unhardened longitudinal strips 72, 73, 74, 75, 76 between the ball contact zones of adjacent ball grooves.
  • the unhardened material of the matrix 71 extends to the outer surface 78.
  • the contact zones 47, 54 are 58 independently in the individual ball grooves hardened as narrow edge layer areas.
  • FIG. 6 shows an outer joint part 30 'of a tripod joint, the shape of which essentially corresponds to that shown in FIG. Corresponding details are denoted by the same digits with an added index (').
  • the inner recess 60 ' here has a circumferential hardened edge layer 69', within which the tripod contact zones 34 '- 39' are located. There are therefore no uncured strips in the inner recess 60 '.
  • the material of the matrix 61 ' extends to the outer surface 68'.
  • FIG. 7 shows an outer joint part 40 'of a ball joint, the shape of which essentially corresponds to that shown in FIG. 5. Corresponding details are denoted by the same digits with an added index ('). However, the inner recess 70 'here has a circumferential hardened edge layer 79'. There are therefore no uncured strips in the inner recess 70 '. The material of the matrix 71 'extends to the outer surface 78'. With b the internal dimension between two symmetrically opposite contact zones is designated that should be constant over the entire axial length of the tracks; the calibration process according to the invention serves this purpose.
  • FIG. 8 shows in cross section six calibration jaws 8 'and a uniform calibration mandrel 9' for a tripod joint outer part 30 ''.
  • a tripod joint outer part 30 ′′ is shown during the calibration process.
  • This can be an outer part according to FIG. 4 with exclusively hardened contact areas or an outer part according to FIG. 6 with act all-round hardened surface layer.
  • the calibration mandrel 9 ′ comes into contact with the roller contact zones 34 ′′ -39 ′′ during this process, while it has first clearances 91, 92, 93 with the surface of the inner recess in the head region of the individual webs and in each case between two webs opposite the inner surface of the inner recess forms second free spaces 94, 95, 96.
  • the cross section of the calibration mandrel corresponds to the contour of a tripod joint inner part with mounted tripod rollers.
  • the division planes A - F between the calibration jaws 9 ' are in association with the mentioned free spaces 91-96, i.e. in the middle between two roller contact zones 34''-39''to be calibrated and form further free spaces 101-106
  • Calibration expanded or reduced, can flow into the above-mentioned spaces 91-96, 101-106 of matrix material inwards and outwards, so that overall the material flows behind the hardened boundary layer areas.
  • FIG. 9 six calibration jaws 8 ′′ and a uniform calibration mandrel 9 ′′ for a ball joint outer part 40 ′′ with six ball tracks are shown in cross section.
  • Such an outer ball joint part 40 ′′ is shown during the calibration process.
  • This can be an outer part according to FIG. 5 with exclusively hardened contact areas or an outer part according to FIG. 7 with a circumferentially hardened edge layer.
  • the calibration mandrel 9 ′′ comes into contact with the ball contact zones 47 ′′ -58 ′′ during this process, while it has free spaces 111, 112, 113, 114, 115, 116 with the surface of the inner recess between two ball grooves relative to the inner surface of the inner recess forms.
  • the cross section of the calibration mandrel corresponds approximately to the contour of an inner joint part with a mounted ball cage and balls inserted therein.
  • the division planes A - F between the calibration jaws 9 '' are in correspondence to the ball grooves 41 '' - 46 '' each between two free spaces 111 - 116, i.e. in the middle between two ball contact zones 47 '' - 58 '' to be calibrated and form further ones Free spaces 121-126. Regardless of whether the webs are widened or reduced during calibration, matrix material can flow inwards or outwards into the mentioned free spaces 111-116, 121-126, so that the material as a whole flows behind the hardened boundary layer areas.

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Abstract

Verfahren zum Fertigstellen von spanlos umgeformten Gelenkaussenteilen (30, 40) für Gleichlaufgelenke; die Gelenkaussenteile (30, 40) haben eine Längsachse und eine in Richtung der Längsachse verlaufende Innenausnehmung (60, 70), die im wesentlichen in Richtung der Längsachse hinterschnittfrei ist; in der Innenausnehmung (60, 70) sind Bahnen (31-33) ausgebildet; die Bahnen (31-33) weisen Kontaktzonen (34-39) zum abrollenden Kontakt von Rollkörpern auf, gekennzeichnet durch die Reihenfolge der Verfahrensschritte: spanloses Umformen des Gelenkaussenteils (30, 40), Oberflächenhärten der Innenausnehmung (60, 70) zumindest über die Länge der Kontaktzonen (34-39) zum Erzeugen einer gehärteten Randschicht zumindest im Bereich der Kontaktzonen (34-39) über einer ungehärteten Matrix (61), Kalibrieren der Kontaktzonen (34-39) auf Radialmass und axiale Linearität durch Verlagern der oberflächengehärteten Randschicht im Bereich der Kontaktzonen (34-39) innerhalb der ungehärteten Matrix (61).

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Fertigstellen von spanlos umgeformten Gelenkaußenteilen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fertigstellen von spanlos umgeformten Gelenkaußenteilen für Gleichlaufgelenke in Form von Tripodegelenken oder Kugelgelenken; die Gelenkaußenteile haben eine Längsachse und eine in Richtung der Längsachse verlaufende Innenausnehmung, die im wesentlichen hinterschnittfrei ist; in der Innenausnehmung sind Bahnen ausgebildet, zur formschlüssigen Aufnahme von Rollkörpern, die ihrerseits von einem Gelenkinnenteil in formschlüssiger Verbindung gehalten sind; die Bahnen weisen gehärtete Kontaktzonen zum abrollenden Kontakt der Rollkörper auf. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zum Fertigstellen von spanlos umgeformten Gelenkaußenteilen für Gleichlaufgelenke der vorstehend genannten Art.
Die Erfindung betrifft hiermit Tripodegelenke sowie Kugelgelenke in Form von UF-Gelenken (Undercutfree) bzw. DO-Gelenken (Doppel- Offset) . Aus Kostengründen wird die spanlose Umformung dieser Gelenke heute so weit geführt, daß die Bahnen mit den entsprechenden Rollenkontaktzonen (bei Tripodegelenken) bzw. Kugelkontaktzonen (bei Kugelgelenken) ihr Fertigmaß haben und eine mechanische Nachbearbeitung nicht erforderlich wird. Notwendig ist allerdings das Härten zumindest der Kontaktzonen, auf denen die Rollenkörper ablaufen, das in der Regel als Induktionshärten erfolgt. Infolge der axial unsymmetrischen Massen- und Wärmekapazitätsverhältnisse am jeweiligen Ende der Bahnen, d. h. aufgrund eines relativen Wärmestaus an den axialen Enden der zu härtenden Kontaktzonen entsteht hierbei ein Härteverzug der Kontaktzonen, der auch durch axial angepaßte Wärmeeinleitung und/oder Abkühlung beim Härten nicht perfekt auszugleichen ist. Die Kontaktzonen sind somit über der axialen Länge an ihren Enden radial verkrümmt, wobei das Innenmaß der Innenausnehmung zwischen sich symmetrisch gegenüberliegenden Kontaktzonen am axialen Ende des Gelenkaußenteils in der Regel verringert ist. Eine mechanische Nacharbeit durch Schleifen ist aus Kostengründen ausgeschlossen. Infolgedessen hat das Gelenk Toleranzfehler mit zu enger Passung am offenen Ende des Gelenkaußenteils und/oder zu weiten Passungen im hinteren Innenbereich des Gelenkaußenteils .
Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fertigstellen von Gelenkaußenteilen der genannten Art bereitzustellen, die die Maßhaltigkeit der gehärteten Kontaktzonen der Bahnen verbessern und damit die Toleranzfehler am Gelenk einengen.
Die Lösung hierfür besteht in einem Verfahren mit der Reihenfolge der Verfahrensschritte
spanloses Umformen des Gelenkaußenteils,
Oberflächenhärten der Innenausnehmung zumindest über die Länge der Kontaktzonen zum Erzeugen einer gehärteten Randschicht zumindest im Bereich der Kontaktzonen über einer ungehärteten Matrix und
Kalibrieren der Kontaktzonen auf Radialmaß und axiale Linearität durch Verlagern der oberflächengehärteten Randschicht im Bereich der Kontaktzonen innerhalb der ungehärteten Matrix.
Dadurch, daß jeweils zwischen zwei randschichtgehärteten kalibrierten Kontaktzonen ein nicht-kalibrierter Oberflächenstreifen belassen wird, ist es möglich, die gehärteten Kontaktzonen mit der Matrix oder innerhalb der Matrix in ausreichendem Maße zu verformen, ohne daß es zu Brüchen der gehärteten Kontaktzonen kommt. Hierbei ist es besonders günstig, wenn beim Kalibrieren der Kontaktzonen die ungehärtete Matrix hinter der oberflächengehärteten Randschicht in weiten Bereichen von der Außenoberfläche des Bauteils ausgehend zum Fließen gebracht wird, wobei auch Bewegungen in der Matrix in Umfangsrichtung zugelassen werden sollen. Dieses Fließen in der Matrix, das durch Erzeugen von nach innen gerichtetem Druck auf die Außenoberfläche des Bauteils erzeugt wird, gilt sowohl für den Fall, daß das Innenmaß der Innenausnehmung zwischen sich gegenüberliegenden Kontaktzonen reduziert werden muß, als auch für den Fall, daß dieses Innenmaß vergrößert werden muß . Die gehärtete Randschicht kann mit einer Dicke von bis zu 1,2 mm hergestellt werden. Die notwendigerweise innerhalb der gehärteten kalibrierten Randschichtstreifen entstehenden Spannungen können durch anschließende Wärmebehandlung wieder abgebaut werden, ohne daß ein wesentlicher Härteverlust eintritt. Wenn das Radialmaß der Innenausnehmung zwischen sich gegenüberliegenden gehärteten Kontaktzonen insbesondere am axialen Ende des Gelenkaußenteils nach dem Härten zu gering war, kann es durch Eindrücken von Randschicht- streifen in die Matrix vergrößert werden. Wenn dagegen das Radialmaß der Innenausnehmung zwischen sich gegenüberliegenden gehärteten Kontaktzonen nach dem Härten zu groß ist, kann es durch Nachdrücken des Matrixmaterials hinter Randschichtstreifen reduziert werden. Beide Maßnahmen erfolgen durch axiales Eindrücken eines Kalibrierdornes in das Gelenkaußenteil in einem ersten Schritt und durch radiales Aufdrücken von äußeren Kalibrierbacken auf das Gelenkaußenteil bei eingeführtem Kalibrierdorn in einem zweiten Schritt. Beide Maßnahmen können gemeinsam miteinander in einem Kalibriervorgang in unterschiedlichen Bereichen der Kontaktzonen wirksam werden.
Nach einer ersten erfindungsgemäßen Variante ist ein Verfahren mit den folgenden Verfahrensschritten vorgesehen: spanloses Umformen des Gelenkaußenteils,
Oberflächenhärten der Innenausnehmung über die Länge der Kontaktzonen unter
Erzeugen einer gehärteten Randschicht im Bereich der Kontaktzonen über einer ungehärteten Matrix und
Belassen von ungehärteten Oberflächenstreifen jeweils zwischen zwei benachbarten Kontaktzonen,
Kalibrieren der Kontaktzonen auf Radialmaß und axiale Linearität durch Verlagern der oberflächengehärteten Randschicht im Bereich der Kontaktzonen innerhalb der ungehärteten Matrix.
Hierbei wird jeweils zwischen zwei randschichtgehärteten Kontaktzonen ein Oberflächenstreifen belassen, in dem die ungehärtete Matrix die Innenoberfläche der Innenausnehmung bildet. Dies ermöglicht hohe Umformraten, wobei das Innenmaß der Innenausnehmung zwischen zwei sich symmetrisch gegenüberliegenden Kontaktzonen um bis zu 0,3 mm verändert werden kann.
In der Anwendung bei Tripodegelenkaußenteilen, die drei innere längsverlaufende Rollenbahnen haben, die jeweils Paare von zueinander symmetrisch angeordneten Rollenkontaktzonen haben, ist vorgesehen, daß jeweils zwischen den Rollenkontaktzonen einer Rollenbahn ein ungehärteter Streifen der Matrix belassen wird, und in weiterhin bevorzugter Weise, daß jeweils zwischen einander benachbarten Rollenkontaktzonen zweier benachbarter Rollenbahnen ein ungehärteter Streifen der Matrix belassen wird. In Anwendung des Verfahrens auf Kugelgelenkaußenteile, die zumindest drei längsverlaufende Kugelrillen haben, die jeweils Paare von zueinander symmetrisch angeordneten Kugelkontaktzonen bilden, ist vorgesehen, daß jeweils zwischen benachbarten Kugelkontaktzonen zweier benachbarter Kugelrillen ein ungehärteter Streifen der Matrix belassen wird. Hierbei kann jeweils entweder die Randschicht einer gesamten Kugelrille insgesamt gehärtet werden oder vorgesehen werden, daß jeweils zwischen den beiden Kugelkontaktzonen einer Kugelrille ebenfalls ein ungehärteter Streifen der Matrix belassen wird. In beiden Fällen können die zwei Kugelkontaktzonen einer Kugelrille relativ zueinander verformt werden.
Nach einer zweiten erfindungsgemäßen Variante ist ein Verfahren mit den folgenden Verfahrensschritten vorgesehen:
spanloses Umformen des Gelenkaußenteils,
Oberflächenhärten der Innenausnehmung über die Länge der Kontaktzonen unter Erzeugen einer in der Innenausnehmung umlaufend gehärteten Randschicht über einer ungehärteten Matrix, Kalibrieren der Kontaktzonen auf Radialmaß und axiale Linearität durch Verlagern der oberflächengehärteten Randschicht im Bereich der Kontaktzonen innerhalb der ungehärteten Matrix.
Hierbei wird in vereinfachter Weise die Innenoberfläche der Innenausnehmung rundum randschichtgehärtet . Dadurch entstehen beim Kalibrieren der Kontaktzonen in den jeweils dazwischenliegenden gehärteten Randschichtbereichen Spannungen, die nicht zu unkontrollierter Rißbildung führen dürfen. Die Umformraten sind hierdurch etwas limitiert, wobei das Innenmaß der Innenausnehmung zwischen zwei sich symmetrisch gegenüberliegenden Kontaktzonen um bis zu 0,2 mm verändert werden kann. Spannungen können nach dem Kalibrieren durch Wärmebehandlung abgebaut werden.
In der Anwendung bei Tripodegelenkaußenteilen, die drei innere längsverlaufende Rollenbahnen haben, die jeweils Paare von zueinander symmetrisch angeordneten Rollenkontaktzonen haben, ist vorgesehen, daß jeweils zwischen den kalibrierten Rollenkontaktzonen einer Rollenbahn ein nicht-kalibrierter Streifen belassen wird, und in weiterhin bevorzugter Weise, daß jeweils zwischen einander benachbarten kalibrierten Rollenkontaktzonen zweier benachbarter Rollenbahnen ein nicht-kalibrierter Streifen belassen wird. Dies wird jeweils erreicht, indem auf eine Einwirkung auf die Bauteilwand von innen und außen an diesen Stellen verzichtet wird. In Anwendung des Verfahrens auf Kugelgelenkaußenteile, die zumindest drei längsverlaufende Kugelrillen haben, die jeweils Paare von zueinander symmetrisch angeordneten Kugelkontaktzonen bilden, ist vorgesehen, daß jeweils zwischen den beiden Kugelkontaktzonen einer Kugelrille ein weitgehend nicht- kalibrierter Streifen belassen wird. Ergänzend hierzu kann vorgesehen werden, daß jeweils zwischen benachbarten kalibrierten Kugelkontaktzonen zweier benachbarter Kugelrillen ein weitgehend nicht-kalibrierter Streifen belassen wird. Dies wird dadurch erreicht, daß an diesen Stellen auf eine Einwirkung auf die Bauteilwand von innen und außen gemeinsam an diesen Stellen verzichtet wird. In jedem Fall können die zwei Kugelkontaktzonen einer Kugelrille relativ zueinander verformt werden.
In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß das Kalibrieren mit druckmittelbetriebenen Werkzeugen erfolgt und der Kalibriervorgang durch Druckregelung und Druckbegrenzung des Druckmittels gesteuert wird. Streuungen hinsichtlich der Ausgangsmaße des Werkstücks, insbesondere auch am Außenumfang des Gelenkaußenteils, sind hierdurch ohne Belang.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend erläuterten Verfahrens zeichnet sich aus durch
einen starren Kalibrierdorn - insbesondere mit einem geraden nicht-runden Zylinderkörper -, der axial in das Gelenkaußenteil einführbar ist und eine zumindest der Zahl der Bahnen entsprechende Zahl von Kalibrierbacken - insbesondere mit geraden nicht-runden Zylindermantelflächen -, die radial zustellbar sind und deren radiale Teilungsebenen symmetrisch zwischen zwei - zu kalibrierenden - gehärteten Kontaktzonen liegt. Der Kalibrierdorn und die Kalibrierbacken haben damit im Bereich ihrer Wirkflächen parallele Mantellinien, die entsprechende parallele Mantellinien der Kontaktflächen im Zusammenwirken miteinander erzeugen sollen. Der Kalibrierdorn kann an seinem zuerst in das Gelenkaußenteil einzuführenden Ende mit großen Einführradien versehen sein.
Es ist vorzugsweise vorzusehen, daß bei Tripodegelenken eine der Zahl der gehärteten Kontaktzonen entsprechende Zahl von sechs Kalibrierbacken vorhanden ist. Bei Kugelgelenken kann die der Zahl der Kugelrillen entsprechende Anzahl von Kalibrierbacken ausreichend sein. Wie bereits zuvor angedeutet wird zunächst der Kalibrierdorn in ein axial gehaltenes Gelenkaußenteil eingeführt, wobei dies mit Spiel erfolgen kann oder wobei Teile der gehärteten Kontaktzonen bereits beim Einführen radial verdrängt und unter plastischer Verformung der Matrix gerichtet werden können. In dem anschließenden Verfahrensschritt werden die Kalibrierbacken radial zugestellt und dabei das Gelenkaußenteil derart verformt, daß eine plastische Umformung der Matrix hinter den gehärteten Bahnen in einem Maße erfolgt, daß die gehärteten Kontaktzonen etwa mit gleichem Vordruck am Kalibrierdorn anliegen.
Um ein plastisches Verformen der Matrix in ausreichendem Maße zuzulassen, weist der Kalibrierdorn jeweils Stützzonen für die gehärteten Rollenkontaktzonen bzw. Kugelkontaktzonen auf und bildet dazwischenliegende Freischnitte, die bis zum Abschluß des Kalibriervorganges kontaktfrei zur Innenoberfläche des Gelenkaußenteils bleiben. Zu gleichem Zweck ist vorgesehen, daß die Kalibrierbacken in Längsrichtung verlaufende Druckrippen und dazwischenliegende Freischnitte haben, in die beim plastischen Umformen Material einfließen kann, wobei es jedoch hier zu einem Kontakt der Außenseite des Gelenkaußenteils mit diesen Freischnittbereichen kommen darf. Verdrängtes Material kann in jedem Fall im Bereich der Trennebenen zwischen zwei Kalibrierbacken eintreten, wobei zwei Kalibrierbacken selbst am Ende eines Kalibriervorganges noch Umfangsabstand zwischen den Trennebenen aufweisen.
Die Kalibrierbacken sind in bevorzugter Weise in einem Stützring aufgenommen, in dem sie radial verschiebbar sind, wobei die radiale Verschiebung durch miteinander zusammenwirkende Festkeile und Gleitkeile erzielt werden kann. Hierbei werden die Kalibrierbacken und ein eingesetztes Gelenkaußenteil auf einen Stützteller eines Gegenstempels aufgesetzt, der mit einem Oberstempel verbundene Kalibrierdorn wird eingeführt und eine Stempelfläche am Kalibrierdorn wird auf die Gleitkeile abgesenkt. Der unter Druck stehende Gegenstempel kann hierbei zusammen mit den Kalibrierbacken und dem Gelenkaußenteil nachgeben, so daß eine Gleitbewegung nur zwischen den Gleitkeilen und den Festkeilen erfolgt, während sich die Gleitkeile gegenüber den Kalibrierbacken und dem Gelenkaußenteil ausschließlich radial relativ bewegen. Bei Erreichen einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen Stempel und Gegenstempel wird der Kalibriervorgang beendet .
In weiter bevorzugter Ausführung sind auf der Oberseite des Stützrings in Führungen verschiebbare Niederhalter angeordnet. Nach dem Kalibriervorgang werden die Niederhalter über die Stirnfläche des Gelenkaußenteils gefahren und der Kalibrierdorn wird zurückgezogen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 ein Oberwerkzeug mit dem Kalibrierstempel im Vertikalschnitt;
Figur 2 ein Unterwerkzeug mit den Kalibrierbacken im Vertikalschnitt; Figur 3 das Unterwerkzeug in Draufsicht;
Figur 4 ein Tripodegelenkaußenteil mit durch ungehärtete Matrixbereiche getrennten gehärteten Kontaktbereichen im Querschnitt;
Figur 5 ein Kugelgelenkaußenteil mit durch ungehärtete Matrixbereiche getrennten gehärteten Kontaktbereichen im Querschnitt;
Figur 6 ein Tripodegelenkaußenteil mit innerhalb einer umlaufend gehärteten Randschicht liegenden Kontaktbereichen im Querschnitt;
Figur 7 ein Kugelgelenkaußenteil mit innerhalb einer umlaufend gehärteten Randschicht liegenden Kontaktbereichen im Querschnitt;
Figur 8 eine Vorrichtung zum Kalibrieren von Tripodegelenkaußenteilen mit eingespanntem Werkstück beim Kalibrieren im Querschnitt;
Figur 9 eine Vorrichtung zum Kalibrieren von Kugelgelenkaußenteilen mit eingespanntem Werkstück beim Kalibrieren im Querschnitt.
Die Figuren 1 bis 3 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. In einem Oberstempel 3, der über einen Zapfen 20 an einem Maschinenstempel zu befestigen ist, ist ein Kalibrierdorn 9 mittels einer Schraube 17 befestigt. Der Oberstempel 3 trägt eine Druckplatte 4, die sich über eine Platte 10 am Oberstempel 3 abstützt und an der sich der Kalibrierdorn 9 seinerseits über eine Scheibe 11 abstützt. Der Kalibrierdorn 9 hat am freien Ende große Einführradien 24. In einem Stützring 7 ist eine Anzahl von Radialnuten 21 ausgebildet, die nach unten durch eine Grundplatte 14 abgeschlossen sind. Die Grundplatte 14 weist eine mittige Öffnung 22 auf. Ein Gegenstempel 13 liegt innerhalb des Stützrings 7, der mit einem Hülsenansatz 23 nach unten durch die Öffnung 22 ragt. In den Radialnuten 21 im Stützring 7 liegen Hinterlegstücke 6 und Festkeile 2, die auf der Grundplatte 14 aufliegen und mit dem Stützring verschraubt sind. Innerhalb der Festkeile 2 sind Gleitkeile 1 eingesetzt, die beim Absenken des Oberstempels 3 auf den Stützring 7 von der Druckplatte 4 verschoben werden können. Die Gleitkeile 1 wirken auf Kalibrierbak- ken 8 radial ein, die auf dem Gegenstempel 13 aufliegen, der nachgiebig abgestützt ist. Der Kalibrierdorn 9 entspricht im wesentlichen der Innenform des kalibrierten Gelenkaußenteils, das zwischen die Kalibrierbacken 8 eingesetzt wird. Die Kalibrierbacken 8 ergänzen sich insgesamt zur äußeren Form des Gelenkaußenteils. Ein Gelenkaußenteil wird mit der Öffnungsseite nach oben in den Stützring 7 zwischen die Kalibrierbacken 8 eingesetzt, wobei ein anschließender Gelenkzapfen in den Hülsenansatz 23 am Gegenstempel 13 eingesteckt werden kann. Der Oberstempel 3 wird abgesenkt, so daß der Kalibrierdorn 9 in das Gelenkaußenteil eindringt, bis die Stirnseite der Druckplatte 4 auf die Oberseiten der Gleitkeile 1 aufsetzt. Bei Weiterbewegung des Oberstempels 3 gleiten die Gleitkeile 1 zusammen mit den Kalibrierbacken 8 und dem Gegenstempel 13 nach unten. Hierbei werden die Gleitkeile 1 entlang der zusammenwirkenden Schrägen von Gleitkeilen 1 und Festkeilen 2 nach radial innen gedrückt, so daß die Kalibrierbacken 8 das Gelenkaußenteil von außen auf den Kalibrierdorn 9 drücken. In den Figuren ist die innere Endstellung der Kalibrierbacken 8 dargestellt. Hierbei haben die Gleitkeile 1 noch geringes radiales Spiel gegenüber dem Außenumfang des Gegenstempels 13. Auf dem Stützring 7 sind Führungen 5 aufgeschraubt, in denen radial verstellbare Niederhalter 12 geführt sind. Nach dem Kalibrieren werden diese Niederhalter 12 radial nach innen gefahren und legen sich auf die Stirnseite des Gelenkaußenteils. Danach wird der Kalibrierdorn 9 vom Oberstempel 3 wieder entfernt, wobei das Gelenkaußenteil von den Niederhaltern 12 zwischen den Kalibrierbacken 8 zurückgehalten wird. In Figur 4 ist ein Tripodegelenkaußenteil 30 im Querschnitt gezeigt, in dessen Innenausnehmung 60 drei Bahnen 31, 32, 33 mit jeweils zwei Rollenkontaktzonen 34, 35, 36, 37, 38, 39 markiert sind.
Die Rollenkontaktzonen 34, 35, 36, 37, 38, 39 werden durch gehärtete Randschichtbereiche von geringer Dicke innerhalb einer Matrix 61 aus ungehärtetem Material gebildet. Sowohl zwischen Rollenkontaktzonen benachbarter Bahnen 31, 32, 33, als auch zwischen Paaren von Rollenkontaktzonen 34/35, 36/37, 38/39 innerhalb jeweils einer Bahn bildet das Material der Matrix ungehärtete Längsstreifen 62, 63, 64, 65, 66, 67 der Oberfläche der Innenausnehmung. Das ungehärtete Material der Matrix erstreckt sich bis zur Außenoberfläche 68.
Jeweils zwei einander in einer der Bahnen 31, 32, 33 sich symmetrisch gegenüberliegende Rollenkontaktzonen 34/35, 36/37, 38/39 treten in Kontakt mit einer der Tripoderollen des Gelenkinnenteils eines Tripodegelenks. Diese Paare von Rollenkontaktzonen bilden ein Innenmaß a, das über die gesamte axiale Länge der Bahnen konstant sein soll; hierzu dient der erfindungsgemäße Kalibriervorgang.
In Figur 5 ist ein Kugelgelenkaußenteil 40 mit einer Innenausnehmung 70 mit sechs Kugelrillen 41 - 46 dargestellt. In den Kugelrillen sind jeweils zwei Kontaktzonen 47 - 58 markiert, die mit den Kugeln in Kontakt treten, die in gleicher Weise in den Kugelrillen des Gelenkaußenteils und in Kugelrillen eines Gelenkinnenteils gehalten werden. Die Kugelkontaktzonen werden durch gehärtete Randschichtbereiche von geringer Dicke innerhalb einer Matrix 71 aus ungehärtetem Material gebildet. Jeweils zwischen den Kugelkontaktzonen benachbarter Kugelrillen bildet das Material der Matrix ungehärtete Längsstreifen 72, 73, 74, 75, 76. Das ungehärtete Material der Matrix 71 erstreckt sich bis zur Außenoberfläche 78. In der linken Hälfte der Figur sind jeweils die Kontaktzonen 47, 54 - 58 unabhängig voneinander in den einzelnen Kugelrillen als schmale Randschichtbereiche gehärtet. In den Kugelbahnen 41, 44 - 46 sind hier die Kontaktzonen trennende ungehärtete Längsstreifen 81 , 84 - 86 zu erkennen. In der rechten Hälfte der Figur bildet jeweils die gesamte Kugelrille eine Härtezone, in der der gehärtete Randschichtbereich jeweils zwei Kontaktzonen 48 - 53 umfaßt.
In Figur 6 ist ein Gelenkaußenteil 30' eines Tripodegelenks dargestellt, das in seiner Form im wesentlichen dem in Figur 4 gezeigten entspricht. Entsprechende Einzelheiten sind mit gleichen Ziffern mit hinzugefügtem Index (') bezeichnet. Die Innenausnehmung 60' weist hier jedoch eine umlaufende gehärtete Randschicht 69' auf, innerhalb der die Tripodekontaktzonen 34' - 39' liegen. Es sind in der Innenausnehmung 60' somit keine ungehärteten Streifen vorhanden. Auch hier erstreckt sich das Material der Matrix 61' bis zu Außenoberfläche 68'.
In Figur 7 ist ein Gelenkaußenteil 40' eines Kugelgelenks dargestellt, das in seiner Form im wesentlichen dem in Figur 5 gezeigten entspricht. Entsprechende Einzelheiten sind mit gleichen Ziffern mit hinzugefügtem Index (') bezeichnet. Die Innenausnehmung 70' weist jedoch hier eine umlaufende gehärtete Randschicht 79' auf. Es sind in der Innenausnehmung 70' somit keine ungehärteten Streifen vorhanden. Das Material der Matrix 71 ' erstreckt sich bis zur Außenoberfläche 78'. Mit b ist das Innenmaß zwischen zwei sich symmetrisch gegenüberliegenden Kontaktzonen bezeichnet, daß über die gesamte axiale Länge der Bahnen konstant sein soll; hierzu dient der erfindungsgemäße Kalibriervorgang.
In Figur 8 sind im Querschnitt sechs Kalibrierbacken 8' und ein einheitlicher Kalibrierdorn 9' für ein Tripodegelenkaußenteil 30'' gezeigt. Ein solches Tripodegelenkaußenteil 30'' ist während des Kalibriervorganges dargestellt. Es kann sich hierbei um ein Außenteil entsprechend Figur 4 mit ausschließlich gehärteten Kontaktbereichen oder um ein Außenteil entsprechend Figur 6 mit umlaufend gehärteter Randschicht handeln. Der Kalibrierdorn 9' tritt mit den Rollenkontaktzonen 34'' - 39'' während dieses Vorganges in Kontakt, während er mit der Oberfläche der Innenausnehmung im Kopfbereich der einzelnen Bahnen erste Freiräume 91 , 92, 93 und jeweils zwischen zwei Bahnen gegenüber der Innenoberfläche der Innenausnehmung zweite Freiräume 94, 95, 96 bildet. Hierbei entspricht der Querschnitt des Kalibrierdorns der Kontur eines Tripodegelenkinnenteils mit montierten Tripoderollen. Die Teilungsebenen A - F zwischen den Kalibrierbacken 9' liegen in Zuordnung zu den genannten Freiräumen 91 - 96, also jeweils mittig zwischen zwei zu kalibrierenden Rollenkontaktzonen 34'' - 39'' und bilden weitere Freiräume 101 - 106. Gleich, ob die Bahnen beim Kalibrieren aufgeweitet oder reduziert werden, kann in die genannten Freiräume 91 - 96, 101 - 106 Matrixmaterial nach innen und außen einfließen, so daß insgesamt das Material hinter den gehärteten Randschichtbereichen zum Fließen kommt.
In Figur 9 sind im Querschnitt sechs Kalibrierbacken 8'' und ein einheitlicher Kalibrierdorn 9'' für ein Kugelgelenkaußenteil 40'' mit sechs Kugelbahnen gezeigt. Ein solches Kugelgelenkaußenteil 40'' ist während des Kalibriervorganges dargestellt. Es kann sich hierbei um ein Außenteil entsprechend Figur 5 mit ausschließlich gehärteten Kontaktbereichen oder um ein Außenteil entsprechend Figur 7 mit umlaufend gehärteter Randschicht handeln. Der Kalibrierdorn 9'' tritt mit den Kugelkontaktzonen 47'' - 58'' während dieses Vorganges in Kontakt, während er mit der Oberfläche der Innenausnehmung jeweils zwischen zwei Kugelrillen gegenüber der Innenoberfläche der Innenausnehmung Freiräume 111, 112, 113, 114, 115, 116 bildet. Hierbei entspricht der Querschnitt des Kalibrierdorns etwa der Kontur eines Gelenkinnenteils mit montiertem Kugelkäfig und darin eingesetzten Kugeln. Die Teilungsebenen A - F zwischen den Kalibrierbacken 9'' liegen in Zuordnung zu den Kugelrillen 41'' - 46'' jeweils zwischen zwei Freiräumen 111 - 116, also jeweils mittig zwischen zwei zu kalibrierenden Kugelkontaktzonen 47'' - 58'' und bilden weitere Freiräume 121 - 126. Gleich, ob die Bahnen beim Kalibrieren aufgeweitet oder reduziert werden, kann in die genannten Freiräume 111 - 116, 121 - 126 Matrixmaterial nach innen oder nach außen einfließen, so daß insgesamt das Material hinter den gehärteten Randschichtbereichen zum Fließen kommt.
Verfahren und Vorrichtung zum Fertigstellen von spanlos umgeformten Gelenkaußenteilen
Bezugszeichenliste
1 Gleitkeil
2 Festkeil
3 Oberstempel
4 Druckplatte
5 Führung
6 Hinterlegstück
7 Stützring
8 Kalibrierbacke
9 Kalibrierdorn
10 Platte
11 Scheibe
12 Niederhalter
13 Gegenstempel
14 Grundplatte
15 Schraube
16 Schraube
17 Schraube
18 Schraube
19 Schraube
20 Zapfen
21 Radialnut
22 Radialnut
23 Hülsenansatz
24 Einführradius Tripodegelenkaußenteil - 33 Bahn - 39 Rollenkontaktzone
Kugelgelenkaußenteil - 46 Kugelrille - 58 Kugelkontaktzone
Innenausnehmung
Matrix - 67 Längsstreifen
Außenoberfläche
Randschicht
Innenausnehmung
Matrix - 77 Längsstreifen
Außenoberfläche
Randschicht
Längsstreifen - 86 Längsstreifen - 96 Freiraum - 106 Freiraum - 116 Freiraum - 126 Freiraum

Claims

Verfahren und Vorrichtung zum Fertigstellen von spanlos umgeformten Gelenkaußenteilen
Patentansprüche
1. Verfahren zum Fertigstellen von spanlos umgeformten Gelenkaußenteilen für Gleichlaufgelenke; die Gelenkaußenteile haben eine Längsachse und eine in Richtung der Längsachse verlaufende Innenausnehmung, die im wesentlichen in Richtung der Längsachse hinterschnittfrei ist; in der Innenausnehmung sind Bahnen ausgebildet; die Bahnen weisen Kontaktzonen zum abrollenden Kontakt von Rollkörpern auf,
gekennzeichnet durch die Reihenfolge der Verfahrensschritte:
spanloses Umformen des Gelenkaußenteils,
Oberflächenhärten der Innenausnehmung zumindest über die Länge der Kontaktzonen zum Erzeugen einer gehärteten Randschicht zumindest im Bereich der Kontaktzonen über einer ungehärteten Matrix,
Kalibrieren der Kontaktzonen auf Radialmaß und axiale Linearität durch Verlagern der oberflächengehärteten Randschicht im Bereich der Kontaktzonen innerhalb der ungehärteten Matrix.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, daß beim Kalibrieren der Kontaktzonen die ungehärtete Matrix hinter der oberflächengehärteten Randschicht zum Fließen gebracht wird.
Verfahren zum Fertigstellen von spanlos umgeformten Gelenkaußenteilen für Gleichlaufgelenke; die Gelenkaußenteile haben eine Längsachse und eine in Richtung der Längsachse verlaufende Innenausnehmung, die im wesentlichen in Richtung der Längsachse hinterschnittfrei ist; in der Innenausnehmung sind Bahnen ausgebildet; die Bahnen weisen Kontaktzonen zum abrollenden Kontakt von Rollkörpern auf,
gekennzeichnet durch die Reihenfolge der Verfahrensschritte:
spanloses Umformen des Gelenkaußenteils,
Oberflächenhärten der Innenausnehmung über die Länge der Kontaktzonen unter
Erzeugen einer gehärteten Randschicht im Bereich der Kontaktzonen über einer ungehärteten Matrix und Belassen von ungehärteten Oberflächenstreifen zwischen benachbarten Kontaktzonen,
Kalibrieren der Kontaktzonen auf Radialmaß und axiale Linearität durch Verlagern der oberflächengehärteten Randschicht im Bereich der Kontaktzonen innerhalb der ungehärteten Matrix.
Verfahren nach Anspruch 3 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Radialmaß der Innenausnehmung zwischen sich gegenüberliegenden Kontaktzonen durch Eindrücken der gehärteten Randschicht nach außen in die ungehärtete Matrix vergrößert wird, unter gleichzeitigem Fließen der ungehärteten Matrix hinter der gehärteten Randschicht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Radialmaß der Innenausnehmung zwischen sich gegenüberliegenden Kontaktzonen durch Nachdrücken der ungehärteten Matrix hinter der gehärteten Randschicht nach innen reduziert wird, unter Abstützen der Kontaktzonen von innen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5 für Tripodege- lenkaußenteile, die in der Innenausnehmung drei längsverlaufende Rollenbahnen haben, die jeweils Paare von zueinander symmetrisch angeordneten Rollenbahnflanken mit Kontaktzonen für Rollen haben,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils zwischen den zwei gehärteten Kontaktzonen für Rollen einer Rollenbahn ein ungehärteter Streifen belassen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils zwischen einander benachbarten gehärteten Kontaktzonen für Rollen zweier benachbarter Rollenbahnen ein ungehärteter Streifen belassen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5 für Kugelgelenkaußenteile, die in der Innenausnehmung zumindest drei längsverlaufende Kugelrillen haben, die jeweils Paare von zueinander symmetrisch angeordneten Kugelbahnflanken mit Kontaktzonen für Kugeln haben, dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils zwischen benachbarten gehärteten Kontaktzonen für Kugeln zweier benachbarter Kugelrillen ein ungehärteter Streifen belassen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils zwischen den beiden gehärteten Kontaktzonen für Kugeln einer Kugelrille ein ungehärteter Streifen belassen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kalibrieren mit druckmittelbetriebenen Werkzeugen erfolgt und der Kalibriervorgang durch Druckregelung und Druckbegrenzung des Druckmittels gesteuert wird.
11. Verfahren zum Fertigstellen von spanlos umgeformten Gelenkaußenteilen für Gleichlaufgelenke; die Gelenkaußenteile haben eine Längsachse und eine in Richtung der Längsachse verlaufende Innenausnehmung, die im wesentlichen in Richtung der Längsachse hinterschnittfrei ist; in der Innenausnehmung sind Bahnen ausgebildet; die Bahnen weisen Kontaktzonen zum abrollenden Kontakt von Rollkörpern auf,
gekennzeichnet durch die Reihenfolge der Verfahrensschritte:
spanloses Umformen des Gelenkaußenteils, Oberflächenhärten der Innenausnehmung über die Länge der Kontaktzonen unter Erzeugen einer in der Innenausnehmung umlaufend gehärteten Randschicht über einer ungehärteten Matrix,
Kalibrieren der Kontaktzonen auf Radialmaß und axiale Linearität durch Verlagern der oberflächengehärteten Randschicht im Bereich der Kontaktzonen innerhalb der ungehärteten Matrix.
12. Verfahren nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Radialmaß der Innenausnehmung zwischen sich gegenüberliegenden Kontaktzonen durch Eindrücken der gehärteten Randschicht nach außen in die ungehärtete Matrix vergrößert wird, unter gleichzeitigem Fließen der ungehärteten Matrix hinter der gehärteten Randschicht.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Radialmaß der Innenausnehmung zwischen sich gegenüberliegenden Kontaktzonen durch Nachdrücken der ungehärteten Matrix hinter der gehärteten Randschicht nach innen reduziert wird, unter Abstützen der Kontaktzonen von innen.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13 für Tripodege- lenkaußenteile, die in der Innenausnehmung drei längsverlaufende Rollenbahnen haben, die jeweils Paare von zueinander symmetrisch angeordneten Rollenbahnflanken mit Kontaktzonen für Rollen haben,
dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen den zwei Kontaktzonen für Rollen einer Rollenbahn ein nicht-kalibrierter Streifen belassen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils zwischen einander benachbarten Kontaktzonen für Rollen zweier benachbarter Rollenbahnen ein nicht-kalibrierter Streifen belassen wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13 für Kugelgelenkaußenteile, die in der Innenausnehmung zumindest drei längsverlaufende Kugelrillen haben, die jeweils Paare von zueinander symmetrisch angeordneten Kugelbahnflanken mit Kontaktzonen für Kugeln haben,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils zwischen benachbarten Kontaktzonen für Kugeln zweier benachbarter Kugelrillen ein nicht-kalibrierter Streifen belassen wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils zwischen den beiden Kontaktzonen für Kugeln einer Kugelrille ein nicht-kalibrierter Streifen belassen wird,
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kalibrieren mit druckmittelbetriebenen Werkzeugen erfolgt und der Kalibriervorgang durch Druckregelung und Druckbegrenzung des Druckmittels gesteuert wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine gehärtete Randschicht von maximal 1,2 mm Dicke erzeugt wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberflächen zweier sich symmetrisch gegenüberliegenden Kontaktzonen maximal um das Maß 0,3 mm voneinander entfernt oder aneinander angenähert werden.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberflächen zweier sich symmetrisch gegenüberliegenden Kontaktzonen maximal um das Maß 0,2 mm voneinander entfernt oder aneinander angenähert werden.
22. Vorrichtung zum Fertigstellen von spanlos umgeformten Gelenkaußenteilen für Gleichlaufgelenke; die Gelenkaußenteile haben eine Längsachse und eine in Richtung der Längsachse verlaufende Innenausnehmung, die im wesentlichen in Richtung der Längsachse hinterschnittfrei ist; in der Innenausnehmung sind Bahnen ausgebildet; die Bahnen weisen gehärtete Kontaktzonen zum abrollenden Kontakt von Rollkörpern auf, gekennzeichnet durch
einen starren Kalibrierdorn (9), der axial in das Gelenkaußenteil einführbar ist, und eine zumindest der Zahl der Bahnen entsprechende Anzahl von Kalibrierbacken (8) , die radial zum Kalibrierdorn zustellbar sind und deren radiale Teilungsebenen symmetrisch zwischen zwei gehärteten Kontaktzonen liegen.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22,
gekennzeichnet durch
eine der Zahl der gehärteten Kontaktzonen oder der Hälfte dieser Zahl entsprechende Anzahl von Kalibrierbacken (8) .
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 und 23 zum Kalibrieren von Tripodegelenkaußenteilen, die in der Innenausnehmung drei längsverlaufende Rollenbahnen haben, die jeweils Paare von zueinander symmetrisch angeordneten Rollenbahnflanken mit Kontaktzonen für Rollen haben,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kalibrierdorn (9') im Querschnitt einem Tripode- stern mit darauf befestigten Rollen nachgebildet ist und im Kopfbereich der Tripodezapfenkontur erste Freiräume (91 , 92, 93) gegenüber dem Gelenkaußenteil (30'') und zwischen den Tripoderollenkonturen zweite Freiräume (94, 95, 96) gegenüber dem Gelenkaußenteil (30'') bildet und daß sechs Kalibrierbacken (8') vorgesehen sind, deren radiale Teilungsebenen (A - F) jeweils symmetrisch zu den einzelnen Freiräumen (91 - 96) angeordnet sind und weitere Freiräume (101 - 106) bilden.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 und 23 zum Kalibrieren von Kugelgelenkaußenteilen, die in der Innenausnehmung zumindest drei längsverlaufende Kugelrillen haben, die jeweils Paare von zueinander symmetrisch angeordneten Kugelbahnflanken mit Kontaktzonen für Kugeln haben,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kalibrierdorn (9'') im Querschnitt einem Gelenkinnenteil mit Käfig und darin eingesetzten Kugeln nachgebildet ist und im Bereich der Käfigkontur zwischen den Kugeln Freiräume (111 - 116) gegenüber dem Gelenkaußenteil (40'') bildet und daß eine der Anzahl der Kugelrillen entsprechende Anzahl von Kalibrierbacken (8'') vorgesehen ist, deren radiale Teilungsebenen (A' ' - F'') jeweils symmetrisch zwischen den beiden Kontaktzonen der einzelnen Kugelrillen und damit symmetrisch zwischen benachbarten Freiräumen (111 - 116) angeordnet sind und weitere Freiräume (121 - 126) bilden.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kalibrierdorn (9) jeweils Stützzonen für die gehärteten Kontaktzonen und dazwischenliegende Freischnitte, die bis zum Abschluß des Kalibrierens kontaktfrei gegenüber der Oberfläche der Innenausnehmung des Gelenkaußenteils bleiben, aufweist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierbacken (8) jeweils hinter den gehärteten Kontaktzonen liegende Druckleisten zum frühzeitigen Kontakt mit dem Gelenkaußenteil und dazu benachbarte oder dazwischenliegende Freischnitte, die allenfalls erst später Kontakt zur Außenoberfläche des Gelenkaußenteils aufnehmen, aufweisen.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 27,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kalibrierbacken (8) in einem Stützring (7) gehalten und radial gegenüber diesem verschiebbar sind.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 28,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kalibrierbacken (8) von axial gegenüber dem Stützring (7) verschiebbaren Gleitkeilen (1) verschoben werden, die sich an axial und radial im Stützring (7) festgesetzen Festkeilen (2) abstützen.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gleitkeile (1) zusammen mit dem Gelenkaußenteil von einer mit dem Kalibrierdorn (9) verbundenen Druckplatte (4) verschiebbar sind.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 30,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierbacken (8) und das Gelenkaußenteil von einem axial nachgiebigem Gegenstempel (13) getragen werden.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 31,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem Stützring (7) Niederhalter (12) vorgesehen sind, die in der tiefsten Endlage des Kalibrierdorns (9) radial auf die Stirnseite des Gelenkaußenteils greifend zustellbar sind.
PCT/EP2000/003362 1999-04-16 2000-04-14 Verfahren und vorrichtung zum fertigstellen von spanlos umgeformten gelenkaussenteilen WO2000063568A2 (de)

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