DE4211758C2

DE4211758C2 - Verfahren zur Herstellung eines Käfigs für ein Gleichlaufdrehgelenk

Info

Publication number: DE4211758C2
Application number: DE4211758A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Jacob
Original assignee: Loehr and Bromkamp GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1992-04-08
Filing date: 1992-04-08
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: ES2062950R; FR2689947A1; DE4211758A1; ES2062950A2; ES2062950B1; JPH0642543A; GB2266675B; GB2266675A; FR2689947B1; JP2582028B2; GB9307281D0; US5410902A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kä figs für ein Gleichlaufdrehgelenk, der zur Führung von der Dreh momentübertragung dienenden Kugeln zwischen einem Außenteil und einem Innenteil als Gelenkteil bestimmt ist und umfangsverteil te, in einer Ebene liegende Fenster mit entlang der Längsachse beabstandeten Fensterflächen aufweist, die zur radialbeweglichen und umfangsbeweglichen Führung der nach innen und außen vor stehenden Kugeln bestimmt sind, wobei die die Mitten der Fenster enthaltende Ebene die Längsachse rechtwinklig im Beugezentrum schneidet und ferner eine Führungsfläche zur Führung an einer Führungsfläche eines der Gelenkteile aufweist, bei dem zunächst ein Rohling geformt wird und nach weiteren Schritten die Fenster ausgestanzt werden.

Ein solches Verfahren zur Herstellung eines Käfigs für ein Gleichlaufdrehgelenk ist aus der EP 0 128 870 B1 bekannt. Dabei ist auch beschrieben, daß nach dem Formen des Rohlings eine Drehbearbeitung der Außen- und Innenform des Käfigs erfolgt, bevor die Fenster ausgestanzt werden. Das Ausstanzen der Fenster erfolgt durch Feinstanzen, so daß keine Nachbearbeitung erfolgt. Von Nachteil ist, daß eine spanende Bearbeitung weiterhin durch zuführen ist. Daraus folgt auch, daß keine Vorsprünge an der Außen- oder Innenform vorgesehen sein dürfen, damit eine Dreh bearbeitung möglich ist.

Aus der DE 38 30 579 A1 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Käfigs aus zwei Hälften bekannt. Diese werden aus Blech in Kreisringform mit radial abstehenden Vorsprüngen durch spanloses Umformen in eine teilkugelige Schalenform gebracht und durch Laser-Schweißung miteinander verbunden. Danach erfolgt eine Nachbearbeitung der Führungsflächen durch eine Schleifoperation.

Aus der US 10 40 274 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Käfigs für Kugellager bekannt, nach dem zunächst ausgehend von einem Blechstreifen ein Topf mit einem Rand geformt wird. Der Topf weist eine glatte Innen- und Außenfläche auf. Danach wird der Boden des Topfes ausgestanzt. Nach dem Glätten eines im Bereich des Bodens nach dem Ausstanzen verbliebenen Randes wer den ovale Ausnehmungen, die zu einer Stirnfläche des Zylinders offen sind, ausgestanzt, so daß eine Art Krone entsteht. Durch Umstülpen der Spitzen der Krone erfolgt eine endgültige Formung der Käfigfenster. Die Käfigfenster umschließen die Kugeln eng, so daß sie durch den Käfig festgehalten sind. Flächen zur radi al- und umfangbeweglichen Führung der Kugeln in den Fenstern sind nicht vorgesehen.

Aus der US 14 77 164 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Käfigs für Rollenlager bekannt. Zunächst wird ebenfalls ausge hend von einem Blech ein Topf mit Rand geformt. Danach wird ein Teil des Bodens ausgestanzt. In einem weiteren Schritt werden in dem Außenumfang schlüssellochartige Durchbrüche ausgestanzt. Deren aufeinanderzustehenden Lappen werden nach außen gebogen und erhalten eine Kontur, die zur Halterung der Rollen geeignet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Käfigs für ein Gleichlaufdrehgelenk, dessen Fenstermitten in einer Ebene angeordnet sind, die die Längsachse des Käfigs im Beugezentrum schneidet, zu schaffen, dessen Fensterflächen exakt zum Mittelpunkt der Führungsfläche des Käfigs angeordnet sind und die radial über die Innen- bzw. Außenkontur des Käfigs vorstehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem ersten Schritt, ausgehend von einer Blechronde, ein Topf mit einem Rand unter gleichzeitiger Bildung von am Innen und/oder Außenumfang des Topfes entsprechend den herzustellenden Fenstern umfangsverteilten, nach innen zur bzw. außen weg von der Längs achse gerichteten und ausgehend von der Topföffnung über mehr als die Breite der Fenster sich erstreckenden Vorsprüngen tief gezogen wird, daß in einem zweiten Schritt, gleichzeitig oder nacheinander, der Boden des Topfes und der Rand unter Belassung von Teilen zur Bildung der Vorsprünge am Außenumfang ausgestanzt werden, daß in einem dritten Schritt, gleichzeitig oder nachein ander, die nach außen gerichteten, aus dem Rand ausgestanzten Vorsprungsteile durch Formprägen in ihren Fertigzustand über führt werden und daß das Ausstanzen der Fenster in einem vierten Schritt erfolgt.

Von Vorteil ist, daß ein Käfig mit in radialer Richtung nach innen und außen vergrößerten Fensterflächen spanlos hergestellt werden kann, die bezogen auf den Fertigungszustand des Käfigs einen Hinterschnitt darstellen.

Ein weiterer Vorteil ist darin begründet, daß die Führungs flächen keiner spanenden Nachbearbeitung bedürfen. Käfige, bei denen nasenartig vorstehende Vorsprünge für die Verlängerung der Fensterflächen über die Außenfläche radial nach außen und die Innenfläche radial nach innen vorhanden sind, sind durch spa nende Bearbeitung infolge ihrer unregelmäßigen Kontur nur mit einem großen Bearbeitungsaufwand herzustellen. Dies drückt sich in besonders hohen Kosten für die Herstellung eines solchen Käfigs aus. Von der technischen Funktion her ist eine solche Käfigform günstig, weil sie eine verbesserte Führung der Kugeln über einen großen Beugewinkelbereich mit sich bringt.

Eine besonders günstige Anwendung ergibt sich bei Gelenken, wie sie beispielsweise in der DE 39 04 655 C1 beschrieben sind. Bei diesen ist der Käfig von einer Seite her hinterschnittfrei be züglich des Verlaufes der Führungsflächen gestaltet.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß beim Aus stanzen der Fenster gleichzeitig an den der Topföffnung benach barten, nach außen gerichteten Vorsprüngen des Randes zur Bil dung der Fensterflächen Material abgetragen wird. Hierdurch ist gewährleistet, daß in der gesamten radialen Erstreckung der Fensterfläche keine Absätze entstehen.

Für den Fall, daß es erforderlich ist, besonders enge Toleranzen bezüglich der Lage der Fenstermitten im Verhältnis zum Zentrum der Führungsfläche einzuhalten, ist vorgesehen in einem fünften Schritt die Fenster durch Nachprägen zum Zentrum der Führungs fläche auf Fertigmaß auszurichten.

Vorzugsweise ist zum Ausstanzen ein Feinstanzen vorgesehen.

Falls erforderlich, kann der Käfig im Bereich der Trennstelle des Bodens noch spanend nachbearbeitet werden. Es werden jedoch bei dieser Nachbearbeitung keine der Führung des Käfigs und der Kugeln dienenden Flächen bearbeitet.

Als Werkstoff kommt ein ziehfähiger Stahl mit hoher Kernfestig keit in Frage.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles näher er läutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem nach dem erfin dungsgemäßen Verfahren hergestellten Käfig im Längs schnitt,

Fig. 2 einen aus einer Ronde durch Tiefziehen hergestellten Topf im Längsschnitt,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Topfes mit ausgestanztem Boden und ausgestanztem Rand,

Fig. 4 einen Schnitt V-V gemäß Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt VI-VI gemäß Fig. 3,

Fig. 6 eine Darstellung entsprechend Fig. 4, jedoch nach Formprägen der nach außen gerichteten Vorsprünge im Bereich des Topfrandes,

Fig. 7 einen Schnitt, vergleichbar zu dem gemäß Fig. 5, nach dem Formprägen des Topfrandes,

Fig. 8 einen Schnitt, vergleichbar zu den Fig. 4 und 6, nach dem Ausstanzen der Fenster und

Fig. 9 eine Draufsicht auf den Käfig im Bereich eines Fen sters, gemäß dem in Fig. 8 dargestellten Zustand.

Das schematisch in Umrissen im Längsschnitt dargestellte Gleichlaufdrehgelenk gemäß Fig. 1 besteht im wesentlichen aus dem Außenteil 1, dem im Hohlraum 3 des Außenteils 1 aufgenomme nen Innenteil 2 und dem zwischen dem Innenteil 2 und dem Außen teil 1 angeordneten Käfig 4. In der Innenwand des Außenteils 1 sind Außenlaufrillen 5 in meridianen Ebenen bezüglich der Längs achse 7 angeordnet. Diesen gegenüberliegend sind in der Außen fläche des Innenteils 2 Innenlaufrillen 6 angeordnet. Der Käfig 4 weist korrespondierend zu den gegenüberliegenden Außenlaufril len 5 und Innenlaufrillen 6 umfangsverteilte Fenster 8 auf. In diesen Fenstern 8 sind Kugeln 9 radial durchtretend angeordnet. Sie ragen jeweils in die Außenlaufrillen 5 und in die Innen laufrillen 6 zur Drehmomentübertragung hinein. Die Fenster 8 weisen entlang der Längsachse 7 versetzte Fensterflächen 10, 11 auf, zwischen denen die Kugeln 9 geführt sind. Die Mitten der Käfigfenster 8 liegen auf einer Ebene 12, die die Längsachse 7 bei gestrecktem Gelenk im Beugezentrum 0 schneidet. Das Beuge zentrum 0 ist gleichzeitig das Zentrum der kugeligen Außenfläche 13 des Innenteils 2 und damit der als hohlkugeligen Teilfläche gestalteten Führungsfläche 14 des Käfigs 4, mit der dieser auf der Außenfläche 13 des Innenteils 2 geführt ist. Die Baueinheit, bestehend aus Käfig 4 und Innenteil 2, wird gegenüber dem Außen teil 1 über die Kugeln 9 zentriert. In axialer Richtung erfolgt zur Festlegung des Innenteils 2 eine Abstützung an einer Hohlku gelfläche eines Stützelementes 15.

Es ist ferner erkennbar, daß die Führungsfläche 14 durch Er weiterung der Innenkontur des Käfigs 4 freigestellt ist. Der Käfig 4 ist also von der Öffnungsseite 16 her hinterschnittfrei gestaltet, bis auf die der Öffnungsseite 16 benachbarten Fen sterflächen 10, die als Bestandteil von nach außen über die Außenfläche 18 hervorragenden Vorsprüngen 19, und nach innen hervorragenden Vorsprüngen 17 gebildet werden.

Die Innenkontur 20, die in die Führungsfläche 14 übergeht, ver läuft ausgehend von der Öffnungsseite 16 hinterschnittfrei.

Die Herstellung des Käfigs 4 ist anhand der Fig. 2 bis 9 näher erläutert.

Zunächst wird ausgehend von einer Ronde der aus Fig. 2 ersicht liche Topf durch Tiefziehen hergestellt. Bei der Herstellung erhält der Topf einen Rand 21 und eine Außenfläche 18, die sich ausgehend von der Öffnungsseite 16 des Topfes an den Rand 21 anschließt und zunächst über eine erste Strecke gerade verläuft mit einer Innenkontur 20, die in die als Teilhohlkugel gestalte te Führungsfläche 14 übergehet. Die Außenfläche 18 verläuft in diesem Bereich entsprechend. Die Führungsfläche 14 weist einen Mittelpunkt auf, der im Beugezentrum 0 auf der Längsachse 7 zentriert ist. Durch dieses Zentrum 0 soll auch die die Fenster mitten enthaltende Ebene 12 verlaufen. Die Fenster 8 und die sie begrenzenden Fensterflächen 10, 11 müssen also gegenüber diesem Zentrum 0 ausgerichtet sein. Die in etwa zylindrische Form der Innenkontur 20 endet von der Öffnungsseite 16 her gesehen hinter der Ebene 12. Der in Fig. 2 dargestellte Topf weist den Boden 22 auf. Er weist ferner bereits die aus Fig. 3 ersichtlichen, nach innen von der Innenkontur 20 auf die Längsachse 7 radial zu vortretenden Vorsprünge 17 auf. Diese erstrecken sich von der Öffnungsseite 16 bis über die Ebene 12 hinaus nach Art eines Steges. Sie sind umfangsverteilt angeordnet und sind in Umfangs richtung begrenzt. Die Größe in Umfangsrichtung wird durch das Wandern der Kugeln des Gelenkes in Umfangsrichtung bei Abwink lung bestimmt.

Die Stege sind in Fig. 2 nur insofern erkennbar, als sich die Wandung des Topfes im Bereich der Stege von der des übrigen Bereiches unterscheidet. So ist aus Fig. 2 in der oberen Hälfte der gegenüber der Wandung in der unteren Hälfte verdickte Quer schnitt erkennbar.

Beim Tiefziehen ist die Ronde zur Ausbildung des Topfes im Be reich des Randes 21 in einem Formwerkzeug fest eingespannt. Bei einer alternativen Gestaltung ist vorgesehen, auf der Außen fläche 18 zur Fensterfläche 11 zusätzlich noch Vorsprünge 19a vorzusehen, die sich ausgehend von dem Rand 21 in Richtung auf die Führungsfläche 14 erstrecken und hinter einem stufenförmigen Übergang 23 zwischen der Innenkontur 20 und der Führungsfläche 14 enden.

Nach dem Tiefziehen des Topfes gemäß Fig. 2 erfolgt ein Aus stanzen des Bodens 22 und gleichzeitig oder in zeitlicher Abfol ge ein Ausstanzen des Randes 21 dergestalt, daß im Bereich des Randes 21 sich ein jeweils nach außen gerichteter Vorsprung 19 ergibt. Im Falle der Ausbildung mit einem weiteren Vorsprung 19a bzw. einer weiteren Verlängerung der Fensterfläche 11 nach oben über die Außenkontur 18 hinaus, schließt sich hieran der ergän zende Vorsprung 19a als Steg an. Durch Ausstanzen des Bodens 22 ergibt sich die Trennstelle 24.

Für den Zwischenbereich zwischen zwei in Umfangsrichtung aufein anderfolgenden Paaren von Vorsprüngen 17, 19 ergibt sich ein reduzierter Querschnitt aufgrund des Verlaufs der Innenkontur 20. Der Verlauf in diesem Zwischenbereich ist aus Fig. 5 erkenn bar.

In einem dritten Schritt erfolgt gleichzeitig oder nacheinander ein Formprägen der Führungsfläche 14 auf den Fertigzustand und der Kontur des Käfigs 4 im Bereich der Öffnungsseite 16. Für den Fall, daß nur bei der der Öffnungsseite 16 zugewandten Fenster fläche 10 eine Verlängerung derselben nach radial außen durch einen Vorsprung 19 vorgesehen werden soll, nicht jedoch im Be reich der Fensterfläche 11, erfolgt auch ein Formprägen des Vorsprunges 19 auf seine endgültige Kontur. Vorzugsweise erfolgt eine Verschiebung des Materials dergestalt, daß auch beim an schließenden Ausstanzen der Fenster 8 zu dem aus den Fig. 8 und 9 ersichtlichen Fertigungszustand gleichzeitig eine Bearbeitung der Fensterflächen 10 im Bereich des Vorsprungs 19 erfolgt. Durch Feinstanzen erfolgt eine endgültige Herstellung der Fen sterflächen 10 und 11. Hierdurch werden die Vorsprünge 17 und 19 im Bereich der Öffnungsseite 16 gebildet. Dagegen ist der Mate rialanteil, der zwischen den beiden Fensterflächen 10 und 11 noch bei den vorangehenden Fertigungsstufen stegartig ausge bildet war, nunmehr entfallen. Für den Fall, daß im Bereich der Außenfläche 18 ebenfalls ein stegartiger Vorsprung 19a ergänzend zu dem vorm Rand gebildeten Vorsprungsteil 19 vorhanden war, erfolgt auch ein Entfernen des außen zunächst angehäuften Mate riales. Es verbleibt dann auch der Vorsprung 19a auf der der Öffnungsseite 16 abgewandten Seite der Ebene 12.

Um den Abstand zwischen den beiden Fensterflächen 10, 11 einer seits und der die Fenstermitten enthaltenden Ebene 12 zu dem Beugezentrum 0 und damit dem Zentrum der Führungsfläche 14 an dererseits präzise zu gestalten, erfolgt ein Nachprägen durch Aufbringen von Druck in einem Werkzeug ausgehend von der Öff nungsseite 16 her.

Dabei wird ein Werkzeug mit dem Endmaß der Fensterbreite in die Fenster 8 eingesetzt und es erfolgt eine Anpassung der Fenster breite und eine Verschiebung der Ebene 12, um diese in Überein stimmung mit dem Zentrum 0 als Mittelpunkt für die Führungs fläche 14 zu bringen. Schließlich kann noch im Bereich der Trennstelle 24, das ist die Trennstelle des Bodens 22 vom Topf, eine Nachbearbeitung durch spanende Drebearbeitung erfolgen, um die aus Fig. 8 ersichtliche Kontur zu erreichen.

Bezugszeichenliste

1

Außenteil

2

Innenteil

3

Hohlraum

4

Käfig

5

Außenlaufrillen

6

Innenlaufrillen

7

Längsachse

8

Fenster

9

Kugeln

10, 11

Fensterflächen

12

Ebene

13

Außenfläche

14

Führungsfläche

15

Stützelement

16

Öffnungsseite

17

Vorsprung

18

Außenfläche

19

Vorsprung

20

Innenkontur

21

Rand

22

Boden

23

Übergang

24

Trennstelle
0 Beugezentrum/Mittelpunkt

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Käfigs für ein Gleichlauf drehgelenk, der zur Führung von der Drehmomentübertragung dienenden Kugeln zwischen einem Außenteil und einem Innen teil als Gelenkteil bestimmt ist und umfangsverteilte, in einer Ebene liegende Fenster mit entlang der Längsachse beabstandeten Fensterflächen aufweist, die zur radialbe weglichen und umfangsbeweglichen Führung der nach innen und außen vorstehenden Kugeln bestimmt sind, wobei die die Mitten der Fenster enthaltende Ebene die Längsachse rechtwinklig im Beugezentrum schneidet und ferner eine Führungsfläche zur Führung an einer Führungsfläche eines der Gelenkteile aufweist, bei dem zunächst ein Rohling geformt wird und nach weiteren Schritten die Fenster ausge stanzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt, ausgehend von einer Blechron de, ein Topf mit einem Rand unter gleichzeitiger Bildung von am Innen- und/oder Außenumfang des Topfes entsprechend den herzustellenden Fenstern umfangsverteilten, nach innen zur bzw. außen weg von der Längsachse gerichteten und aus gehend von der Topföffnung über mehr als die Breite der Fenster sich erstreckenden Vorsprüngen tiefgezogen wird, daß in einem zweiten Schritt, gleichzeitig oder nachein ander, der Boden des Topfes und der Rand unter Belassung von Teilen zur Bildung der Vorsprünge am Außenumfang aus gestanzt werden, daß in einem dritten Schritt, gleichzeitig oder nacheinander, die nach außen gerichteten, aus dem Rand ausgestanzten Vorsprungsteile durch Formprägen in ihren Fertigzustand überführt werden und daß das Ausstanzen der Fenster in einem vierten Schritt erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ausstanzen der Fenster gleichzeitig an den der Topföffnung benachbarten, nach außen gerichteten Vorsprün gen des Randes zur Bildung der Fensterflächen Material abgetragen wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem fünften Schritt die Fenster durch Nachprägen zum Zentrum der Führungsfläche auf Fertigmaß ausgerichtet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausstanzen ein Feinstanzen vorgesehen ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig im Bereich der Trennstelle des Bodens spanend nachbearbeitet wird.