DE69600476T2

DE69600476T2 - Einteilig umgeformtes klemmgabelgelenk

Info

Publication number: DE69600476T2
Application number: DE69600476T
Authority: DE
Inventors: James G. Morris Ct 06763 Debisschop; William E. Bethlehem Ct 06751 Korzan
Original assignee: Torrington Co
Current assignee: Drivesol Global Steering Inc Troy Mich Us
Priority date: 1995-05-01
Filing date: 1996-04-29
Publication date: 1999-04-01
Anticipated expiration: 2016-04-30
Also published as: EP0774081B1; EP0774081A1; WO1996035060A1; CA2193834A1; AU5669396A; DE69600476D1; US5580180A; BR9606348A

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Wellenverbindungsvorrichtungen und insbesondere auf Klammern in der Form von Klemmgabeln für Fahrzeuglenksäulen.
Bestehende Klemmgabeln sind typischerweise aus einem einzigen massiven Metallstück gebildet. Bei einigen Verfahren zum Formen dieser massiven Klemmgabeln wird überschüssiges Material abgetragen, und das Verfahren kann zusätzliche sekundäre Bearbeitungsschritte erfordern, nachdem die Grundform der Klemmgabel ausgebildet worden ist. Mit der kontinuierlichen Verminderung in der Größe eines typischen Automobils werden die Größe und das Gewicht der verschiedenen Komponenten wichtig. Wenn man mit einer massiven Klemmgabel arbeitet, kann es schwierig sein, weitere Größen- und Gewichtsverminderungen zu erzielen.
GB-A-2 037 360, entsprechend FR-A-2 441 759, offenbart eine Kupplungsklammer, die durch Formen eines Metallblechrohlings gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 11 gebildet wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Formen einer Klemmgabel unter Bereitstellung einer flachen Klemmgabelform geschaffen, wobei die flache Klemmgabelform gekennzeichnet ist durch einen ersten länglichen Abschnitt, der mit einem zweiten länglichen Abschnitt verbunden ist, wobei sich der zweite Abschnitt von der Mitte des ersten Abschnitts unter einem Winkel von 90º diesem gegenüber erstreckt, wobei jedes Ende des ersten Abschnitts einen Öffnungsabschnitt bildet; Ausbilden einer ersten Wellenaufnahmebohrung in der Mitte des ersten Abschnitts und Ausbilden einer zweiten Wellenauf nahmebohrung in einem freien Ende des zweiten Abschnitts; Biegen des freien Endes des zweiten Abschnitts, bis das freie Ende des zweiten Abschnitts allgemein der Mitte des ersten Abschnitts gegenüberliegt; wobei die beiden Wellenaufnahmebohrungen nach dem Schritt des Biegens des freien Endes des zweiten Abschnitts auf einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sind; und Biegen der Öffnungsabschnitte des ersten Abschnitts, bis ein Öffnungsabschnitt von dem anderen Öffnungsabschnitt mit Abstand und allgemein diesem gegenüber angeordnet ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine monolithische Klemmgabel geschaffen, die zwei Öffnungsabschnitte aufweist, wobei die beiden Öffnungsabschnitte ein Joch bilden, wobei ein Öffnungsabschnitt mit Abstand von und allgemein gegenüber dem anderen Abschnitt angeordnet ist, wobei jede Bohrung der Öffnungsabschnitte auf einer gemeinsamen Achse ausgerichtet ist und jeder Öffnungsabschnitt eine durchgehende Bohrung hat, und wobei ein erster Wellenaufnahmeabschnitt vorhanden ist, der die Öffnungsabschnitte miteinander verbindet, gekennzeichnet durch einen zweiten Wellenaufnahmeabschnitt, der allgemein dem ersten Wellenaufnahmeabschnitt gegenüber angeordnet und mit dem ersten Wellenaufnahmeabschnitt durch einen gekrümmten Abschnitt verbunden ist, wobei jeder der Wellenaufnahmeabschnitte eine durchgehende Wellenaufnahmebohrung in Ausrichtung auf einer gemeinsamen Achse hat, und wobei sich ein Schlitz durch den gekrümmten Abschnitt hindurch von einer Bohrung eines Wellenaufnahmeabschnitts zu der Bohrung des anderen Wellenaufnahmeabschnitts erstreckt.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie diese zur Wirkung gebracht werden kann, wird nun anhand von Beispielen auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen.
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine einstückige Klemmgabel, die aus einem flachen Streifen ausgestanzt ist, vor dem Biegen,
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht der Klemmgabel nach dem Biegen,
Fig. 3 ist eine Ansicht der in Fig. 2 gezeigten Klemmgabel von oben mit einem eingesetzten Klemmbolzen,
Fig. 4 ist eine Seitenansicht der in Fig. 2 gezeigten Klemmgabel,
Fig. 5 ist eine Seitenansicht eines Teils einer Welle zur Verwendung mit der einstückigen, ausgestanzten, in Fig. 2 gezeigten Klemmgabel,
Fig. 6 ist eine Seitenansicht der aus einem Stück ausgestanzten, in Fig. 2 gezeigten Klemmgabel mit der eingesetzten, in Fig. 5 gezeigten Welle,
Fig. 7 ist eine Seitenansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels einer aus einem Stück ausgestanzten Klemmgabel,
Fig. 8 ist eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer aus einem Stück ausgestanzten Klammer,
Fig. 9 ist eine Vorderansicht der in Fig. 8 gezeigten einstückigen Klammer, und
Fig. 10 ist eine Draufsicht der in Fig. 8 gezeigten einstückigen ausgestanzten Klammer.

Detaillierte Beschreibung

Es ist ein Gegenstand dieser Erfindung, eine Klemmgabel für ein Universalgelenk herzustellen, die durch einen Stanzvorgang mit einem Minimum an sekundären Bearbeitungen hergestellt werden kann, die leicht im Gewicht ist, das Material wirksam ausnutzt und geringe Kosten bedeutet. Die vorliegende Erfindung besteht in einer Klemmgabel, die in einem mehrstufigen Stanzwerkzeug hergestellt wird, mit der Ausnahme, daß die Lagerbohrungen und die Befestigungslöcher aufgrund der für diese Teile erforderlichen Toleranzen bearbeitet werden. Die Klemmgabel ist dazu bestimmt, den Klemmbolzen und dessen Mutter als Montagehilfe zusammenzuhalten und sicherzustellen, daß die richtigen Befestigungsmittel für jeden Montagevorgang verwendet werden. Der Bolzen und die Mutter können so ausgebildet sein, daß die Klemmgabel mit der Welle zusammengefügt werden kann, und falls sich der Bolzen bei der Benutzung lösen sollte, trennt sich die Klemmgabel nicht von der Welle, ohne zunächst lose zu werden, wodurch der Benutzer des Fahrzeugs sich des Schadens bewußt wird, so daß dadurch ein Korrektureingriff möglich wird.
Vorzugsweise beginnt das Ausbilden der Klemmgabel 10 mit einem flachen Streifen aus Metall. Eine flache Form 5 der Klemmgabel wird aus dem Metallstreifen durch einen Schervorgang gebildet. Diese flache Form 5 der Klemmgabel hat eine T-Gestalt, wobei die Ober seite des T zwei Gabelöffnungsabschnitte 24 hat. Jeder Öffnungsabschnitt 24 hat eine durchgehende Lagerbohrung 26. Die Mitte der Oberseite des T verbindet die beiden Öffnungsabschnitte 24 durch einen ersten Wellenaufnahmeabschnitt 12. Der erste Wellenaufnahmeabschnitt 12 enthält eine von zwei Wellenaufnahmebohrungen 20. Vorzugsweise hat jede Wellenaufnahmebohrung 20 eine profilierte Form, die zu einer profilierten Form einer Welle 40 paßt. Die Unterseite des T bildet einen zweiten Wellenaufnahmeabschnitt 14 und enthält die andere Wellenaufnahmebohrung 20. Ein Klemmschlitz 22 kann in der flachen Form 5 der Klemmgabel vorgesehen sein. Wenn ein solcher Klemmschlitz 22 vorgesehen ist, erstreckt er sich von einer Wellenaufnahmebohrung 20 zu der anderen Wellenaufnahmebohrung 20. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden die Lagerbohrungen 26 und/oder die Wellenaufnahmebohrungen 20 ausgebildet, nachdem die flache Form 5 der Klemmgabel in die in Fig. 2 gezeigte Gestalt gebogen worden ist. In diesem Fall können Pilotlöcher in der flachen Form 5 der Klemmgabel an den Zentren der Lagerbohrungen 26 und der Wellenaufnahmebohrungen 20 gebildet werden.
Nach dem Abscheren der flachen Grundform 5 der Klemmgabel von einem flachen Streifen wird die Form 5 in einem mehrstufigen Werkzeug bearbeitet. Die Öffnungsabschnitte 24 werden von der flachen Form 5 der Klemmgabel nach oben gebogen, bis die Öffnungsabschnitte 24 allgemein einander gegenüberliegen, etwa 90º gegenüber dem ersten Wellenaufnahmeabschnitt 12 liegen und die Lagerbohrungen 26 auf einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sind. Der zweite Wellenaufnahmeabschnitt 14 wird dann gebogen, bis der zweite Wellenaufnahmeabschnitt 14 allgemein dem ersten Wellenaufnahmeabschnitt 12 gegenüberliegt, etwa parallel zu dem ersten Wellenaufnahmeabschnitt 12 ist und die Wellenaufnahmebohrungen 20 auf einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sind. Der Biegebereich zwischen dem ersten Wellenaufnahmeabschnitt 12 und dem zweiten Wellenaufnahmeabschnitt 14 bildet einen gekrümmten Abschnitt oder eine Falte 18 zur Aufnahme eines Bolzens.
Die Öffnungsabschnitte 24 können zuerst gebogen werden, bevor der zweite Wellenaufnahmeabschnitt 14 gebogen wird, oder der zweite Wellenaufnahmeabschnitt 14 kann gebogen werden, bevor die Öffnungsabschnitte 24 gebogen werden. Falls der Klemmschlitz 22 nicht in der flachen Grundform 5 der Klemmgabel ausgebildet wurde, wird der Klemmschlitz 22 in die Klemmgabel 10 eingeschnitten, nachdem diese in dem mehrstufigen Werkzeug gebogen worden ist. Obwohl die flache Form 5 der Klemmgabel zeigt, daß die Öffnungsabschnitte 24 mit dem ersten Wellenaufnahmeabschnitt 12 über einen kleinen Radius 15 verbunden sind, können andere Radien, Gestalten oder Abschrägungen verwendet werden, um den Biegevorgang zu optimieren und um die endgültige Gestalt der Klemmgabel 10 zu optimieren.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Klemmgabel 10 mit einem Klemmbolzen 30 und einer Mutter 34, die in dem Bereich installiert sind, der dem gekrümmten Abschnitt 18 gegenüberliegt. Der Klemmbolzen 30 hat einen Abschnitt 32 mit kleinerem Durchmesser oder vermindertem Durchmesser, der vor der Installation benachbart zu dem Klemmschlitz 22 angeordnet wird. Eine Welle 40, die einen quer verlaufenden, ausgenommenen Bereich 42 nahe dem Ende der Welle 40 hat, wird in die Wellenaufnahmebohrungen 20 eingesetzt. Der Abschnitt 32 mit dem kleineren Durchmesser des Klemmbolzens 30 gestattet es der Welle 40, in die Wellenaufnahmebohrungen 20 eingesetzt zu werden, ohne den Klemmbolzen 30 zu entfernen. Anstelle eines verminderten Durchmessers könnte der Bolzen 30 einen ausgenommenen Bereich haben, wie beispielsweise eine Abflachung, der bzw. die es gestattet, die Welle 40 an dem Bolzen 30 vorbei einzusetzen. Wenn die Mutter 34 festgezogen wird, wird der Abschnitt 33 des Klemmbolzens 30 mit dem größeren oder dem Hauptdurchmesser in den ausgenommenen Bereich 42 hineingezogen und liegt an diesem an, wodurch die Welle 40 axial in der Klemmgabel 10 festgehalten wird. Die Klemmgabel 10 wird auch gegen die Welle 40 festgezogen, wenn sich der Klemmschlitz 22 schließt. Dies verhindert eine winkelmäßige oder rotationsmäßige Bewegung der Welle 40 in der Klemmgabel 10 und bietet eine weitere axiale Halterung der Welle 40. Für den Fall, daß sich die Mutter 34 löst, bietet der Abschnitt 33 mit dem größeren Durchmesser eine axiale Halterung der Welle 40, selbst wenn die Welle 40 innerhalb der Klemmgabel 10 lose sein kann.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der Klemmgabel 10 ist in Fig. 7 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der zweite Wellenaufnahmeabschnitt 14 weiter gebogen worden, bis der zweite Wellenaufnahmeabschnitt 14 und der erste Wellenaufnahmeabschnitt 12 in anliegender Berührung miteinander sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel umgibt der gekrümmte Bolzenangriffsabschnitt 18 vollständig den Bolzen 30. Anstelle der Mutter 34 kann der Bolzenangriffsabschnitt 18 mit Gewinde versehen sein, um das mit Gewinde versehene Ende des Bolzens 30 aufzunehmen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine einstückig ausgestanzte Klammer 10a in den Fig. 8 bis 10 gezeigt. Die Klammer 10a ist auch aus einer flachen Form gebildet, ähnlich dem für die Klemmgabel 10 beschriebenen Verfahren. Der erste Wellenaufnahmeabschnitt 12 hat zwei sich davon erstreckende Fußabschnitte 25. Die Fußabschnitte 25 liegen entweder in derselben Ebene wie der erste Wellenaufnahmeabschnitt 12, oder sie liegen in einer Ebene, die geringfügig gegenüber der Ebene des ersten Wellenaufnahmeabschnitts 12 versetzt ist, und sie sind mit Abstand gegenüber dem zweiten Wellenaufnahmeabschnitt 14 angeordnet. Wenn ein Versatz vorhanden ist, ist es möglich, die Klammer 10a an verschiedenen Komponenten zu befestigen, beispielsweise an einer Gummikupplung, und es ist ein geringer Freiraum zwischen dem ersten Wellenaufnahmeabschnitt 14 und der Kupplung möglich. Der zweite Wellenaufnahmeabschnitt 14 kann auch in die in Fig. 7 gezeigte Form gebogen werden, wobei der erste Wellenaufnahmeabschnitt 12 und der zweite Wellenaufnahmeabschnitt 14 sich berührend aneinander anliegen.

Claims

1. Verfahren zum Formen einer Klemmgabel (10) mit Bereitstellung einer flachen Klemmgabelform (5), wobei die flache Klemmgabelform gekennzeichnet ist durch einen ersten länglichen Abschnitt, der mit einem zweiten länglichen Abschnitt verbunden ist, wobei sich der zweite Abschnitt von der Mitte (12) des ersten Abschnitts unter einem Winkel von 90º diesem gegenüber erstreckt, wobei jedes Ende des ersten Abschnitts einen Öffnungsabschnitt (24) bildet; Ausbilden einer ersten Wellenaufnahmebohrung (20) in der Mitte des ersten Abschnitts und Ausbilden einer zweiten Wellenaufnahmebohrung (20) in einem freien Ende (14) des zweiten Abschnitts; Biegen des freien Endes (14) des zweiten Abschnitts, bis das freie Ende (14) des zweiten Abschnitts allgemein der Mitte (12) des ersten Abschnitts gegenüberliegt; wobei die beiden Wellenaufnahmebohrungen nach dem Schritt des Biegens des freien Endes des zweiten Abschnitts auf einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sind; und Biegen der Öffnungsabschnitte (24) des ersten Abschnitts, bis ein Öffnungsabschnitt von dem anderen Öffnungsabschnitt mit Abstand und allgemein diesem gegenüber angeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Ausbilden einer Bohrung (26) in jedem Öffnungsabschnitt aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt des Biegens der Öffnungsabschnitte (24) vor dem Schritt des Biegens des freien Endes (14) des zweiten Abschnitts durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die Öffnungsabschnitte (25) des ersten Abschnitts gebogen werden, bis jeder Öffnungsabschnitt (25) in einer gemeinsamen Ebene liegt, wobei die gemeinsame Ebene parallel zu und versetzt gegenüber einer Ebene ist, in welcher die Mitte des ersten Abschnitts liegt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Biegen des freien Endes (14) des zweiten Abschnitts durchgeführt wird, bis das freie Ende parallel zu und in anliegender Berührung mit der Mitte (12) des ersten Abschnitts ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ferner ein Schlitz (22) in dem zweiten Abschnitt ausgebildet wird, wobei sich der Schlitz von der ersten Wellenaufnahmebohrung (20) zu der zweiten Wellenaufnahmebohrung (20) erstreckt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Schlitz (22) durch Ausscheren des Schlitzes in der flachen Klemmgabelform (5) vor dem Biegeschritt geformt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Schlitz (22) durch Schneiden des Schlitzes in der Klemmgabel nach dem Biegeschritt geformt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt des Biegens des freien Endes (14) des zweiten Abschnitts einen gekrümmten Bolzenangriffsabschnitt zwischen dem freien Ende des zweiten Abschnitts und dem mittleren Ende des ersten Abschnitts bildet.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Wellenaufnahmebohrungen (20) nach dem Biegen des freien Endes (14) des zweiten Abschnitts geformt werden.

11. Monolithische Klemmgabel, die zwei Öffnungsabschnitte (24) aufweist, wobei die beiden Öffnungsabschnitte ein Joch bilden, wobei ein Öffnungsabschnitt mit Abstand von und allgemein gegenüber dem anderen Abschnitt angeordnet ist, wobei jede Bohrung (26) der Öffnungsabschnitte auf einer gemeinsamen Achse ausgerichtet ist und jeder Öffnungsabschnitt eine durchgehende Bohrung (26) hat, und wobei ein erster Wellenaufnahmeabschnitt (12) vorhanden ist, der die Öffnungsabschnitte (24) miteinander verbindet, gekennzeichnet durch einen zweiten Wellenaufnahmeabschnitt (14), der allgemein dem ersten Wellenaufnahmeabschnitt gegenüber angeordnet und mit dem ersten Wellenaufnahmeabschnitt durch einen gekrümmten Abschnitt verbunden ist, wobei jeder der Wellenaufnahmeabschnitte eine durchgehende Wellenaufnahmebohrung (20) in Ausrichtung auf einer gemeinsamen Achse hat, und wobei sich ein Schlitz (22) durch den gekrümmten Abschnitt hindurch von einer Bohrung eines Wellenaufnahmeabschnitts zu der Bohrung des anderen Wellenaufnahmeabschnitts erstreckt.