DE3004024C2

DE3004024C2 - Werkzeug zum Herstellen eines Gelenkkörpers

Info

Publication number: DE3004024C2
Application number: DE3004024A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. Liebergeld; Otto 8500 Nürnberg Schröter
Original assignee: Liebergeld Rudolf Dipl-Ing 8500 Nuernberg De; Liebergeld Rudolf Dipl Ing 8500 Nuernberg
Current assignee: Walterscheid Schmiede und Presswerk 5500 Tri GmbH
Priority date: 1980-02-05
Filing date: 1980-02-05
Publication date: 1985-08-01
Also published as: FR2474909A1; IT1135291B; DE3004024A1; ES499105A0; ES8201861A1; IT8119501A0; ES8202498A1; FR2474909B1; ES501155A0

Description

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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug gemäß Oberbegriff des Patentanspruches.

Bei einem bekannten ;DE-Oä 28 30 275) Werkzeug dieser Art ist der Slempc'hpJter als Einrichtung zum Einziehen ausgebildet, indem er a. der Unterseite eine konische Höhlung aufweist, wobei das Vorwerkstück aus der Ausnehmung der Matrize herausragt. Das obere Endstück des Innenstempels ist gegenüber dem Stempelhalter, beaufschlagt von der Feder, verschiebbar, und der Hülsenstempel weist ein Widerlager auf, das bei herausgezogenem Innenstempel an einem Widerlager des Hülsenstempels angreift. Bei diesem Werkzeug ist die Kraft, mit welcher der Gegenkonus des Innenstenrpels den Innenkonus des Hülsenstempels bei einem Verformungshub zu spreizen sucht, durch die Feder be- stimmt. Der eingefahrene Innenstempel soll an sich stillstehen, während der sich weiterbewegende Stempelhalter das Einziehen besorgt. Beim bekannten Werkzeug besteht während des Einziehens die Gefahr, daß sich der Hülsenstempel samt Innenstempel etwas aus dem Vor- :o werkstück herausbewegt. Somit weist ein Werkstück, das mit dem bekannten Werkzeug hergestellt wird, Ungenauigkciten auf. wobei durch die Feder zwischen Stempelhalter bzw. Bär und Innenstempel eine Komplizierung des Werkzeuges bedingt ist.

Es ist auch ein Werkzeug bekannt (JP-OS 52 24 978), bei dem ein Matrizenring über ein Vorwerkstück geschoben wird, um eine außen liegende Verdickung am Vorwerkstück einzuziehen, und bei dem ein Hülsenstempel beim Hochfahren durch ein Widerlager, das mit eo einem feststehenden Stempel starr verbunden ist, aus dem Werkstück herausgezogen wird. Allerdings wird hier ein Vorwerkstück auf den Stempel aufgesetzt, wird der Malrizenring von oben über das Vorwerkstück gefahren, werden Matrizenring und Hülsenstempel gegen- b5 über dem feststehenden Innenstempel gemeinsam nach oben gefahren und wird dann der Matrizenring nach oben vom Gclcnkkörpcr abgezogen.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Werkzeug gemäß Oberbegriff des Patentanspruches zu schaffen, das genauer arbeitet und einfacher aufgebaut ist. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches.

Da der Innenstempel direkt am Stempelhalter befestigt ist, ist das erfindungsgemäße Werkzeug einfacher aufgebaut. Bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug wird das Werkstück mittels des Innendornes in die Matrize eingeführt und dann eingezogen.

Da der Innenstempel während des Einziehens stets in die Matrize hineingedrückt wird, wird die Innenform des Werkstückes genauer ausgeprägt. Die Vorwcrkstück-Ausnehmungen bzw. -Nuten ergeben die gewünschten Kammerausnehmungen des Gelenkkörpers in verbesserter Weise maßstabsgenau, weil Verzerrungen und Verformungen der Ausnehmungen während des Verjüngens und durch das Verjüngen vermieden werden.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht mit rechtsseitigem Aufbruch eines napfartigen Vorwerkstückes mit Zapfen,

Fig.2 einen Längsschnitt eines aus dem Vorwerkstück gemäß F i g. 1 hergestellten Massivhohlkörpers.

Fig.3 einen Schnitt gemäß Linie Vl-Vl in Fig. I oder 2.

Fig.4 einen vertikalen Schnitt eines Werkzeuges zum Herstellen eines Metail-Gelenkkörpers, in zwei verschiedenen Arbeitsstellungen,

F i g. 5 einen vertikalen Schnitt des Werkzeuges gemäß F i g. 4 in einer dritten Arbeitsstellung,

F i g. 6 eine Seitenansicht eines Stempels des Werkzeuges gemäß F i g, 4 und

F i g. 7 eine Unteransicht des Stempels gemäß F i g. 6.

Das Vorwerkstück ί gemäß F i g. 1 und 3 besteht aus Stahl oder einer Stahllegierung und ist napfartig ausgebildet, d. h. nur einseilig offen. Die Ausführungsform weist an der Unterseite, einstückig einen in Achsrichtung verlaufenden Zapfen 2 auf und dient der Herstellung eines Gelenkkörpers bzw. GeJsnkkopfes für einen Kraftfahrzeug-Vorderradantrieb. Das Vorwerkstück 1 ist jeweils aus einem Rohwerkstück durch Kaltfließpressen, d. h. spanlos und durch kalte Umformung hergestellt worden. Die Vorwerkstücke 1 sind jeweils zu einer Mittelachse 3 symmetrisch ausgebildet. Sie können, falls das Vorwerkstück dies erfordert, auch unsymmetrisch ausgebildet sein.

Das Vorwerkstück 1 weist in Fällen, wo die Wanddikke an der Mündung des Fertigteiles dicker sein muß als im darunter liegenden Abschnitt jeweils beim oben offenen Teilabschnitt eine entsprechend dickere Wandung auf. Das Vorwerkstück 1 weist gemäß Fi g. 1 bis 3 beim offenen Ende außen eine geschlossen umlaufende, simsartige Materialverdickung 4 auf; im übrigen ist die Mantelfläche des Vorwerkstückes gemäß Fig. 1 und 3 auch abgesehen vom Zapfen 2 (falls erforderlich) abgestuft. Das Maß der Materialverdickung 4 gegenüber der sonstigen Wandstärke des Vorformlings hängt davon ab. in welchem Ausmaß das Vorwerkstück anschließend eingezogen werden soll. Das Vorwerkstück 1 besitzt jeweils einen Hohlraum 5, der entlang der Mittelachse 3 im wesentlichen zylindrisch ist. d. h. entlang der Mittelachse einen konstanten minimalen Durchmesser hat. Der Hohlraum kann auch zur Mündung hin konisch verlaufen.

An diesen Hohlraum 5 schließen sich rundum, auf dem Umfang gleichmäßig verteilt längliche nulartige

Ausnehmungen 6 an. Diese Ausnehmungen 6 sind am offenen Ende des Vorwerkstückes offen und erstrecken sich ohne Hinterschnitt mit gleichbleibender Tiefe entlang der Mittelachse. Dabei können sich die Ausnehmungen 6 etwa gleichförmig Ober etwa zwei Drittel der Tiefe des Hohlraumes 5 erstrecken und dann auslaufen; über die restliche Tiefe des Hohlraumes sind keine Ausnehmungen 6 vorgesehen, falls der Fertigteil diese nicht erfordert. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 und 3 dagegen erstreacen sich die Ausnehmungen 6 bis zum Boden des »Napfes«, sind jedoch geknickt Das Material zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen 6 bildet jeweils eine Rippe 7, die sich in Richtung der Mittelachse 3 erstreckt und deren, die Wandung des Hohlraumes 5 bildender Rücken ebenfalls profiliert sein kann.

Die Wanddicke im Bereich der Rippen 7 entspricht nahezu derjenigen des Fertigteiles und beträgt z. B. V|6, V₈ oder '/; des Außendurchmessers des Vorwerkstückes und die Tiefe der Ausnehmungen beträgt etwa die halbe Dicke der Vorwerkstückwand. Der Querschnitt der Ausnehmungen 6 und Rippen 7 ist durch den jeweiligen Verwendungszweck des herzustellenden Massivhohlkörpers bzw. Gelenkkörpers bestimmt Zur Aufnahme von Kugeln besitzen die Ausnehmungen einen abgerundeten riranenartigen Querschnitt.

Im Falle des effektiv vorliegenden Beispieles ist die Kugelform im Hohlraum im Bereich der Zwischenstege eine Kuigel mit dem 0 56,4 mm. In dieser Hohlkugel befinden sich die Laufrillen, welche ebenfalls einem Radius folgen, weicher jedoch in seiner Lage und Größenordnung verschieden ist von der Hohlform 0 56,4 mm. Im Vorformteil wird die untere Hälfte der Hohlkugel incl. der zugehörigen Rille fertiggepreßt Die obere Hälfte wird mit dem größten 0 56,4 mm incl. der Rillen in der Vorform zylindrisch zur Mündung hin oder konisch nach außen zur Mündung hin vorgepreßt.

Der Massivhohlkörper 8 gemäß Fig.2 besitzt einen Fcrtighohlraum 9, dessen Querschnitt sich zum offenen Ende hin verkleinert, so daß der Fertighohlraum 9 bauchig ist. Gemäß F i g. 2 ist eine zylindrische Mantelfläche vorhanden. Die Ausnehmungen des Vorwerkstückes sind in Kammerausnchmungcn 10 übergegangen, die durch Rippen 1 1 voneinander getrennt sind. Sowohl die K;immcrausnehmungen 10 als auch die Rippen 11 sind, in Richtung der Mittelachse 3 zum offenen Ende hin gesehen, radial nach einwärts gebogen, d. h., der Querschnitt des Fertighohlraumes ist zum offenen Ende hin verjüngt bzw. eingezogen. Wie F i g. 3 verdeutlicht, haben sich die Querschnittsverhältnisse des Hohlraumes nur in dessen vorderen Ab^hnitt geändert.

Das Werkzeug gemäß Fig.4 bis 7 dient speziell zur Herstellung des Metall-Masrivhohlkörpers gemäß F i g. 1 bis 3. Wie Fig.4 zeigt, besitzt die Matrize 12 eine Ausnehmung 13 zum Einziehen des Vorwerkstückes, die der Außenform des herzustellenden Massivhohlkörpers 8 entspricht. Die Wandung der nach oben offenen Ausnehmung 13 ist am Übergang 14 zur Außenseite abge-.undct bzw. abgeschrägt, um den Einziehvorgang zu fördern.

Das Werkzeug gemäß Fig.4 umfaßt weiterhin ais Dorneinrichtung 15 einen zweiteiligen Stempel, der aus einem Hülscnstempel 16 und einem darin angeordneten Innenstempel 17 besteht. Am unteren, im Vorwerkstück befindlichen Endstück liegen Hülsenstempel und Innensiempel mit einem Innenkonus 18 und einem Gegenkonus 19 !ineinander an. \n der linken Hälfte von F i g. 4 ist der innenstempel 17 voll in den Hülsenstempel 16 eingeschoben, so daß dieser gespreizt und verfestigt ist. (Ende des Einziehvorganges) In der rechten Hälfte von F i g. 4 ist der Innenstempel nach Abschluß des Einziehvorganges so weit aus dem Hülsenstempel 16 nach oben herausgezogen, daß es nun möglich ist auch den Hülsenstempel 16 nach oben aus dem Massivhohlkörper 8 herauszuziehen. Dies zeigt die F i g. 5.

Jeweils ein nach oben ragender Fortsatz von Innenstempel und Hülsenstempel sind von einem auf- und abbewegbaren Stempelhalter 20 aufgenommen. Das obere Endstück 21 des Innenstempels 17 ist an diesem oben starr befestigt Auf dem Innenstempel 17 gleitet ein Widerlagerring 22 mit einem Ringeinsatz, der am oberen Endstück 23 des Hülsenstempels 16 starr befestigt ist Die den Stempel aufnehmende Ausnehmung des Stempelhalters 20 bildet ein Widerlager 24. Dieses ist dann, wenn der Innenstempel voll in den Hülsenstempel eingeschoben ist, mit Abstand unter, dem Widerlagerring 22 mit dem Ringeinsatz angeordnet Ist jedoch der Innenstempel gemäß F i g. 4, rechts weit genug herausgezogen, zo greift das Widerlager 24 unter den Widerlagerring 22 mit dem Ringeinsatz, ν daß bei weiterer Aufwärtsbewegung des Stempelhalter: 20 der Hülsenstempel 16 aus dem Massivhohlkörper 8 gezogen wird. Dieser Stempel ist zusammen mii dem Steirpelhalter nicht nur dazu geeignet, die Innenform des Massivhohlkc-'pers präzise zu gestalten, sondern dient auch dazu, den Einziehvorgang durchzuführen, d. h. das Vorwerkstück in die Ausnehmung 13 der Matrize 12 zu pressen.

Fig.6 und 7 verdeutlichen den Hülsenstempel 16. Dieser weist um den Umfang herum verteilt 6 Schlitze 25 auf, die sich auch nach oben in den Fortsatz erstrekken. Diese Schlitze 25 trennen feste Abstützbereiche 26 voneinander, die am oberen Ende des Fortsatzes durch Brückenbereiche 27 miteinander verbunden sind. Die Schlitze 25 verlaufen in Achsrichtung gesehen nach unten hin offen aus, so daß sich die Abstützbereiche 26 leicht und frei gegeneinander bewegen können.
Es ist denkbar, beim Vorwerkstück das offene L'nde frei von Ausnehmungen zu halten und die Ausnehmungen erst in größerer Tiefe, d. h. mit Abstand vom offenen Ende, vorzusehen.

Im Falle der kugeligen Innenform wird die untere Hälfte der Kugelform incl. der Rillen im Vorwrrkstück etwa auf Fertigmaß vorgepreßt, während der später nach innen einzuziehende obere Anteil der Kugelform im Vorwerkstück nach außen kegelig verlaufend ausgeführt wird, wobei dieser Anteil beim Einziehen um den Innenstempel herum eingezogen wird, während der untere Teilabschnitt des Vorwerkstücks unverändert bleibt, bzw. leicht n?zhkalibriert wird. Dies und der nachfolgende Absatz gelten nicht nur für die Kugelform sondern in entsprechend angepaßter Weise auch für andire lnt:enformen.

Da die Rillen am oberen Mündungsende des Fertigteiles mehr nach innen eingezogen werden als viach der Kugelmitte hin, ergeben sich im Verlauf der Rillen von der Kugelmiite zur kleinsten eingezogenen Form an der Mündung hin ir den Rillen Formverschiebungen,

bo welche durch den Innenstempel aufgefangen und auf das richtige Maß kalibriert werden müssen. Diese Formverschiebungen beziehen sich sowohl ;>,uf die Tiefe als auch auf die Breite der Rillen. Um eine zu hohe Belastung des Gegenhaltestempels zu verhindern, können diese Rillen im Püreich der einzuziehenden Vorform wahlweise so gestaltet werden, daß in der Vorform die spätere Verzerrung der Rillenform kompensiert wird, d. h., daß die Rillen im Bereich der einzuzie-

henden Hohlkugelhälfte nach der Mündung hin breiter ausgeführt werden und auch die Rillentiefe entsprechend angepaßt wird.

Hierzu 3 Btail Zeichnungen

10

15

20

JO

35

45

50

55

Claims

Patentanspruch:

Werkzeug zum Herstellen eines äußeren Gelenkkörpers für ein homokinetisches Gelenk aus Metall, indem ein Vorwerkstück mit bauchigem Hohlraum und axial verlaufenden Nuten durch radiales Einziehen einer am offenen Ende außen liegenden Verdikkung umgeformt wird, bei dem ein auf- und abbewegbarer Stempelhalter einen Stempel trägt, der aus einem geschlitzten Hülsenstempel mit Innenkonus und einem darin in Achsrichtung verschiebbaren, mit Gegenkonus versehenen Innenstempel besteht, wobei der Innenstempel mit einem oberen Ende aus dem Hülsenstempel herausragt, und mit einer is Matrize, die mit einer Ausnehmung zur Aufnahme des Vorwerkstückes versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (13) der Matrize (12) als Einrichtung zum Einziehen ausgebildet ist urtd der gesamten Außenform des herzustel- !enden Gsrienkkörpers entspricht, daß das obere Endstück (21) des Innenstempels (17) am Stempelhalter (20) starr befestigt ist und daß ein Widerlager (24) des Stempelhalters (20) bei aus dem Hülsenstempel herausgezogenem Innenstempel (17) ein Widerlager (22) des Hülsenstempels (16) hintergreift.