DE69701331T2

DE69701331T2 - Verfahren zur herstellung von aussenhülsen für homokinetische gelenke

Info

Publication number: DE69701331T2
Application number: DE69701331T
Authority: DE
Inventors: Reiner Nolden
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1997-09-02
Publication date: 2000-09-21
Anticipated expiration: 2017-09-03
Also published as: EP0927086A1; DE69701331D1; JP2001507992A; DE19637839C1; WO1998012006A1; EP0927086B1; ES2145586T3

Description

Verfahren zur Herstellung von Außenhülsen für homokinetische Gelenke

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Außenhülsen von homokinetischen Gelenken der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 erläuterten Art (vgl. z. B. DE- A-46 46 554).
Aus der DE-OS 37 12 301 ist ein Preßwerkzeug zum spanlosen Umformen eines Vorwerkstückes, das einen einseitig offenen Hohlraum zur Erstellung von axial hinterschnittfreien Kugellaufbahnen und Käfigführungsflächen aufweist, bekannt. Das Vorwerkstück wird in einem Außenwerkzeug aufgenommen, worauf über ein Innenwerkzeug unter Druckanwendung die Umformung der Wandbereiche bewirkt wird.
Das Innenwerkzeug besteht hierbei aus einem Innenstempel mit einzelnen radialen Rippen, die durch Segmente eines Hülsenstempels hindurchgreifen, so dass sich eine in Umfangsrichtung geschlossene Formenoberfläche ergibt. Der Stoß zwischen den beiden Bauteilen des Innenwerkzeuges liegt jeweils im Übergang zwischen den Formbereichen für die Kugellaufbahnen und den Formbereich für die Käfigführungsflächen.
Das Bauteil des Innenwerkzeuges zur Herstellung der Kugelbahnen wird hierbei durch ein einstückiges, massives Teilwerkzeug gebildet, das ohne Verzug oder Formänderung große Kräfte aufnehmen kann. Hierdurch ist eine präzise Umformung der Kugelbahnabschnitte möglich, die eine Nacharbeit in diesen Bereichen vermeidet.
Die dazwischenliegenden hinterschnittenen Bereiche der Käfigführungsflächen werden hierbei von den außenballigen Segmenten des Hülsenstempels des Innenwerkzeuges ausgebildet, dessen Segmente nach Entfernen des Innenstempels durch radiales nach innen Federn aus dem fertigen Werkstück entfernt werden können.
Das bekannte Preßwerkzeug weist den Nachteil auf, daß das zweiteilige Innenwerkzeug äußerst aufwendig und teuer in seiner Herstellung ist und durch die gebildeten Trennflächen zwischen den beiden Werkzeugteilen, dem Innenstempel und dem Hülsenstempel, erhöht anfällig für Verschleiß ist.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die für die Zweiteilung des Umformwerkzeuges erforderlichen Toleranzen zwangsläufig zur Vergrößerung der Werkstücktoleranzen führen, d. h. die aktuellen Werkzeugtoleranzen müssen den geforderten Werkstücktoleranzen hinzuaddiert werden.
Aus der DE-OS 42 14 444 ist ein Verfahren zur Herstellung von Kugelschalen für homokinetische Gelenke (constant velocity joints) bekannt, bei dem ein napfförmiger Rohling unter spanloser Querschnittsreduzierung zur Ausformung seiner Innenform gegen einen in Umfangsrichtung wellenförmig ausgebildeten und in axialer Richtung über den Umfang variablen, vorzugsweise segmentweise unterschiedlich konvex gekrümmten Profildorn im Zeitverlauf örtlich fortschreitend radial umgeformt wird. Der hierbei verwendete Profildorn ist mehrteilig und besteht aus radial teilbaren Profildornsegmenten.
Auch dieses bekannte Verfahren weist den Nachteil auf, daß der verwendete Profildorn durch seine mehrteilige Ausführung aufwendig und teuer in seiner Herstellung und anfällig für Verschleiß ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die für die Zweiteilung des Umformwerkzeuges erforderlichen Toleranzen zwangsläufig zur Vergrößerung der Werkstücktoleranzen führen, d. h., die aktuellen Werkzeugtoleranzen müssen den geforderten Werkstücktoleranzen hinzuaddiert werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Außenhülsen von Homokinetischen Gelenken der erläuterten Art zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile der bekannten Herstellungsverfahren vermieden werden und sowohl hinterschnittfreie, als auch hinterschnittene Kugellaufbahnen hergestellt werden können.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem bei einem Verfahren zur Herstellung von Außenhülsen von Homokinetischen Gelenken der im Oberbegriff des Patentanspruchs erläuterten Art die im Kennzeichenteil des Patentanspruchs aufgezeigten Werkzeuge und Verfahrensschritte angewendet werden.
Dadurch, daß als Innenwerkzeug ein einteiliger, segmentweise unterschiedlich konvex gekrümmter Preßstempel mit einer bestimmten Außenkontur verwendet wird, der in den Hohlraum eingebracht wird und der durch Taumelpressen in mehreren örtlich fortschreitenden Umläufen die gewünschte Endform der inneren Wandbereiche für die Kugellaufbahn und die Käfigführungsflächen erzeugt, wird ein sehr robustes Umformwerkzeug geschaffen, das zu günstigeren Werkstücktoleranzen führt.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch die Werkzeug- Vorwerkstück-Anordnung zu Beginn der Verformung;
Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch die Werkzeug- Werkstück-Anordnung nach der Taumelverformung; und
Fig. 3 eine Unteransicht des einteiligen Innenwerkzeuges.
Das Innenwerkzeug 1 ist als einteiliger Taumelpreßstempel ausgebildet, dessen Außenkontur segmentweise unterschiedlich konvex gekrümmt ist und rippenförmige Konturen 4 für die Kugellaufbahnen und benachbarte Konturen 5 für die Käfigführungsflächen aufweist. Die entsprechenden Außenkonturen 4 und 5 sind unter Berücksichtigung eines bestimmten Taumelwinkels α ausgelegt, um die gewünschten fertigen Führungsflächen zu erzeugen.
In einem Außenwerkzeug 2 wird das Vorwerkstück 3 aufgenommen und fixiert. Zu Beginn der Bearbeitung wird das Außenwerkzeug 2 nach oben zum noch zentrisch zur Maschinenachse angeordneten Formstempel 1 verfahren und dann fixiert. Nun wird der Formstempel 1 in Taumelbewegung versetzt. Hierbei wandert eine intermittierende Umformkraft entsprechend der Bewegungsabläufe - in Abhängigkeit von der Taumelfrequenz und dem Taumelwinkel α - kreisförmig über die zu verformenden Flächen des Vorwerkstückes 3. So wird jeweils nur ein geringerer Bereich der zu verformenden Kugellaufflächen 6 und Käfigführungsflächen 7 in der Zeiteinheit bearbeitet. Der Formstempel wird auf dem Vorwerkstück 3 abgewälzt, d. h., es findet Rollgleitreibung zwischen Material und Umformwerkzeug 1 statt: diese ist erheblich geringer als die Reibparameter bei den konventionellen Umformverfahren. Die Fließspannung des Werkstoffes wird durch die auftretende Maximalspannung nur unwesentlich überschritten, wodurch ein besserer Materialfluß gewährleistet wird.
Sobald die gewünschten Fertigkonturen der Kugellaufbahnen 6 und der Käfigführungen 7 erreicht sind, wird das Innenwerkzeug 1 wieder zentrisch zur Maschinenachse ausgerückt und das Werkstück 3' kann durch einen Auswerfer aus dem Außenwerkzeug 2 ausgeworfen werden.
Durch das durch das Taumelpressen erzielte schrittweise Verdrängen von Material kann mit einer sehr genauen Ausformung und mit einer sehr hohen Oberflächengüte gerechnet werden, so daß ein nachträgliches Bearbeiten der Kugellaufbahnen und der Käfigführungsflächen nicht mehr erforderlich ist.
Bei der Herstellung der Innenkontur der Außenhülse kann gleichzeitig an der Außenkontur des Vorwerkstückes 3 eine Außenverzahnung 8 mit eingeformt werden. Die Außenverzahnung 8 positioniert das Vorwerkstück 3 lagegenau und verhindert ein Verdrehen desselben im Außenwerkzeug 2 durch die Einwirkung des wandernden Drehmomentes der Taumelbewegung.
Die Außenverzahnung kann bei entsprechender Auslegung als Drehzahlgeber für ein ABS-System verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Außenhülsen für homokinetische Gelenke durch spanloses Umformen eines Vorwerkstückes (3), das einen einseitig offenen Hohlraum zur Erstellung von axialen Kugellaufbahnen und Käfigführungsflächen aufweist, wobei das Vorwerkstück (3) in einem Außenwerkzeug (2) aufgenommen wird und durch ein Innenwerkzeug (1) unter Druckanwendung die Innenwandbereiche zu Kugellaufbahnen (6) und Käfigführungsflächen (7) verformt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenwerkzeug (1) als einteiliger, segmentweise, unterschiedlich konvex geführter Taumelpreßstempel (1) ausgebildet ist, der zunächst zentrisch in den Hohlraum des Vorwerkstückes (3) eingebracht wird und darauf folgend unter mehrmaligen Taumelbewegungen mit einem entsprechenden Taumelwinkel (α) die gewünschte Endform der Kugellaufbahnen (6) und Käfigführungsflächen (7) erzeugt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Taumelpreßbewegung eine axiale Eintauchbewegung überlagert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl hinterschnittfreie als auch hinterschnittene Kugellaufbahnen (6) hergestellt werden können.