DE19639677A1

DE19639677A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung des äußeren Elements eines Universalgelenks mit Kreuznuten

Info

Publication number: DE19639677A1
Application number: DE19639677A
Authority: DE
Inventors: Michio Iihara; Yasuji Takahara; Yoshihiro Sagisaka
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1995-09-27
Filing date: 1996-09-26
Publication date: 1997-04-03
Anticipated expiration: 2016-09-27
Also published as: DE19639677B4; JP3723638B2; US5765430A; JPH09150233A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines äußeren Elements eines Uni versalgelenks mit Kreuznuten. Im besonderen betrifft die Er findung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines äußeren Elements mittels eines Ziehvorgangs, bei dem das äußere Element in die Bohrung eines Ziehwerkzeugs gedrückt wird, und zwar entgegengesetzt zu der Richtung, die aus dem Stand der Technik bekannt ist, um die Materialstärke des inne ren Umfangsbereiches des äußeren Elements zu erhöhen.

Ein äußeres Element 1 eines Universalgelenks mit Führungs bzw. Kreuznuten weist, wie in Fig. 7(B) dargestellt, einen Schaft 1a auf, sowie einen zylindrischen Bereich 1b, der ein stückig mit dem Schaft ausgebildet ist und eine innere Um fangsfläche aufweist. Mehrere Führungsnuten 2 sind auf der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Bereiches ausgebildet. Die Führungsnuten 2 sind zu der axialen Richtung des äußeren Elements 1 in einem vorherbestimmten Winkel geneigt, und zwar so, daß sie sich überkreuzen. Ein Käfig und eine Vielzahl von Kugeln (beides nicht in der Zeichnung dargestellt) sind an dem äußeren Element 1 montiert, so daß ein Gleichlaufgelenk gebil det wird.

Das äußere Element 1 eines Universalgelenks (oder eines ande ren Gelenks) wird durch ein Ziehverfahren hergestellt, also durch eine Art des Kaltumformens. Das Ziehverfahren wurde ursprünglich dadurch ausgeführt, daß zuerst eine Oberfläche aus einem vorgeformten Material (ohne Führungsnuten), wie in Fig. 7(B) dargestellt, einer Oberflächenbehandlung, bei spielsweise Phosphatierung, unterzogen wurde.

Dann wird ein Stanzsatz 5 in den zylindrischen Bereich 1b eingesetzt, wie in Fig. 7(A) dargestellt. Der Stanzsatz 5 weist an seinem vorderen Ende eine Vielzahl von Segmenten 4 auf, die jeweils in radialer Richtung ausdehnbar und zusammen ziehbar sind und auf welchen jeweils ein Vorsprung 3 angeord net ist, der einer Kugelwälznut entspricht.

Ein Stößel 7 wird in eine mittige Bohrung 6 des Stanzsatzes gedrückt, so daß die Segmente 4 in radialer Richtung ausge dehnt werden. Hierdurch werden die Segmente 4 gegen die innere Umfangsfläche des zylindrischen Bereiches 1b bewegt.

In diesem Zustand wird das vorgeformte Material mit dem Schaft 1a voran in eine Bohrung 8 eines Ziehwerkzeugs gedrückt (d. h., nicht der zylindrische Bereich 1b, sondern der Schaft 1a wird zuerst in die Bohrung 8 des Ziehwerkzeugs eingesetzt), um mittels einer verjüngten Bohrung 8a der Bohrung 8 des Zieh werkzeugs einen Ziehvorgang bezüglich der äußeren Umfangsflä che des zylindrischen Bereiches 1b auszuführen.

Daher wird die innere Umfangsfläche des zylindrischen Berei ches 1b gegen die Segmente 4 gedrückt, wodurch in vorherbe stimmter Weise ausgebildete Führungsnuten 2 gebildet werden. Dann wird der Stößel 7 aus der mittigen Bohrung 6 des Stanz satzes 5 herausgezogen, damit sich die Segmente 4 zusammen ziehen. Anschließend wird das äußere Element 1 aus der Bohrung 8 des Ziehwerkzeugs entfernt oder herausgezogen.

Bei dem Herstellungsverfahren nach dem Stand der Technik wird das äußere Element 1 nach und nach durch den Stanzsatz 5 zu sammengedrückt, so daß ein Ziehvorgang bezüglich des zylin drischen Bereiches 1b durchgeführt wird (Fig. 7(A)). Deshalb erfährt der zylindrische Bereich 1b einen radial nach innen gerichteten Materialfluß sowie einen Materialfluß in axialer Richtung zu dem Öffnungsbereich 9 des zylindrischen Bereiches 1b. Der letztgenannte Materialfluß neigt dazu, eine Verringe rung der Wanddicke in den in Fig. 7(B) kreuzweise schraffier ten Bereichen T zu verursachen, d. h. in den Bereichen, die zwischen den unteren Enden der nebeneinanderliegenden Füh rungsnuten definiert sind, welche zwischen den Vorsprüngen 3 der Segmente 4 angeordnet sind, damit ein relativ begrenzter Bereich vorliegt und somit das Verursachen eines Materialflus ses während des Ziehvorgangs weniger leicht möglich ist.

Wenn die Wanddicke verringert wird, werden die nebeneinander liegenden Führungsnuten ungünstig beeinflußt, so daß die Maß genauigkeit der Nuten 2 abnimmt. In den Außen- und Innenflä chen des äußeren Elements 1 werden Ausnehmungen gebildet, wodurch das Aussehen und die Festigkeit der erhaltenen Produk te verschlechtert werden.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines äußeren Elements eines Universalgelenks oder eines Gelenks mit Kreuz nuten zu schaffen, die die Materialstärke des inneren Um fangsbereiches des äußeren Elements verbessern, die Maßgenau igkeit der Führungsnuten erhöhen, und eine Verringerung der Wanddicke des äußeren Elements verhindern.

Um die obengenannten Probleme zu lösen, schafft die vorliegen de Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines äußeren Ele ments eines Universalgelenks mit Kreuznuten, wobei das äußere Element als vorgeformtes Material mit einem Schaft und einem an einem Ende des Schafts ausgebildeten zylindrischen Bereich vorliegt, bestehend aus folgenden Schritten: Befestigen eines Stanzsatzes im Innenumfang des zylindrischen Bereiches, wobei der Stanzsatz ausdehnbar und zusammenziehbar ist und eine Vielzahl von Vorsprüngen aufweist, die komplementär zu den im Innenumfang des zylindrischen Bereiches zu bildenden Kreuznu ten ausgebildet sind, und Eindrücken des zylindrischen Berei ches in die Bohrung eines Ziehwerkzeugs mit einem Öffnungs bereich voran, um bezüglich des äußeren Elements einen Zieh vorgang durchzuführen.

Erfindungsgemäß ist die Richtung, in der der Ziehvorgang be züglich des zylindrischen Bereiches ausgeführt wird, der Rich tung nach dem Stand der Technik entgegengesetzt. Also wird eine Kraft in eine Richtung ausgeübt, durch die die Wanddicke des zylindrischen Bereiches in ihrer Gesamtheit vergrößert wird. Demzufolge kann die Materialstärke des inneren Umfangs bereiches des zylindrischen Bereiches erhöht werden.

Da eine Kraft in eine Richtung ausgeübt wird, durch die - wie oben erwähnt - die Wanddicke des zylindrischen Bereiches in ihrer Gesamtheit vergrößert wird, kann die Materialstärke des inneren Umfangsbereiches des zylindrischen Bereiches durch eine einfache Konstruktion noch weiter erhöht werden. Im be sonderen kann die Materialstärke des inneren Umfangsbereiches noch weiter erhöht werden, indem bewirkt wird, daß der zylin drische Bereich von der Außenseite der Vorsprünge des Stanz satzes radial nach innen gedrückt wird, und zwar durch in der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bereiches-angeordnete abgesenkte Vorsprünge und/oder in der inneren Umfangsfläche der Bohrung des Ziehwerkzeugs angeordnete abgesenkte Vorsprün ge.

Um die obengenannte Aufgabe zu erfüllen, schafft die Erfindung außerdem eine Vorrichtung zur Herstellung eines äußeren Ele ments eines Universalgelenks mit Kreuznuten, wobei das äußere Element als vorgeformtes Material mit einem Schaft und einem an einem Ende des Schafts ausgebildeten zylindrischen Bereich vorliegt, und zwar durch Befestigen eines Stanzsatzes im In nenumfang des zylindrischen Bereiches, wobei der Stanzsatz ausdehnbar und zusammenziehbar ist und eine Vielzahl von Vor sprüngen aufweist, die komplementär zu den im Innenumfang des zylindrischen Bereiches zu bildenden Kreuznuten ausgebildet sind, und durch Eindrücken des zylindrischen Bereiches in die Bohrung eines Ziehwerkzeugs mit einem Öffnungsbereich voran, um bezüglich des äußeren Elements einen Ziehvorgang durchzuführen.

Zum Zweck der weiteren Erhöhung der Materialstärke des inneren Umfangsbereiches des zylindrischen Bereiches sind bei der Vorrichtung

(1) erste Ausnehmungen in der inneren Umfangsfläche des zylin drischen Bereiches ausgebildet, wobei jede der ersten Ausneh mungen einen vorherbestimmten Bereich umfaßt, in dem eine eine entsprechende Kreuznut darstellende Kugelwälznut angeordnet ist, und der sich in eine Richtung entgegengesetzt der Nei gungsrichtung der Führungsnuten und darüber hinaus allgemein in sektorähnlicher Form zu dem Öffnungsbereich des zylindri schen Bereiches erstreckt; erste abgesenkte Vorsprünge sind in der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bereiches in einem Bereich ausgebildet, der radial dem Ausdehnungsbereich jeder der ersten Ausnehmungen entspricht; und erste Absenkbereiche sind in der inneren Umfangsfläche der Bohrung des Ziehwerk zeugs ausgebildet, um einen Druck auf die ersten abgesenkten Vorsprünge auszuüben;
(2) ein zweiter Druckbereich ist in der inneren Umfangsfläche der Bohrung des Ziehwerkzeugs in einem Bereich ausgebildet, der einem vorherbestimmten Bereich entspricht, in dem zwei nebeneinanderliegende Führungsnuten, die jede der Kreuznuten darstellen, angeordnet sind; und
(3) eine dritte Ausnehmung ist in der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Bereiches in einem vorherbestimmten Bereich ausgebildet, in dem zwei nebeneinanderliegende Führungsnuten, die die Kreuznuten darstellen, angeordnet sind, wobei jede der dritten Ausnehmungen den vorherbestimmten Bereich umfaßt und sich sektorähnlich ausgebildet zu dem Öffnungsbereich des zylindrischen Bereiches erstreckt; ein dritter abgesenkter Vorsprung ist in der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bereiches in einem Bereich angeordnet, der jeder der dritten Ausnehmungen in radialer Richtung entspricht; und ein dritter Druckbereich ist in der inneren Umfangsfläche der Bohrung des Ziehwerkzeugs ausgebildet, um jeden der dritten abgesenkten Bereiche zur Mitte zu drücken.

Um die Materialstärke des inneren Umfangsbereiches des zylin drischen Bereiches noch mehr zu erhöhen, können (1), (2) und (3) in geeigneter Weise kombiniert werden.

Bei jeder Konstruktion ist die Richtung, in die das äußere Element in die Bohrung des Ziehwerkzeugs gedrückt wird, ent gegengesetzt zu der aus dem Stand der Technik bekannten Rich tung. Hierdurch wird eine Kraft in die Richtung ausgeübt, in der die Wanddicke des zylindrischen Bereiches vergrößert wer den kann.

Außerdem wird die obengenannte Kraft zur Vergrößerung der Wanddicke aufgrund der Anordnung der abgesenkten Bereiche und/oder der Druckbereiche radial nach innen erhöht. Demzufol ge wird die Materialstärke des inneren Umfangsbereiches des zylindrischen Bereiches weiter erhöht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1(A) einen vertikalen Schnitt durch ein äußeres Element eines Universalgelenks nach einer Ausführungsform der Erfindung während eines Ziehverfahrens,

Fig. 1(B) und (C) perspektivische Darstellungen, die jeweils äußere Elemente nach anderen Ausführungsformen der Erfin dung zeigen;

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch ein Werkzeug zum Ziehen eines äußeren Elements;

Fig. 3(A) eine perspektivische Darstellung eines äußeren Elements nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung

Fig. 3(B) eine Draufsicht auf das äußere Element gemäß Fig. 3(A);

Fig. 4 einen vertikalen Schnitt durch ein weiteres Werk zeug zum Ziehen eines äußeren Elements;

Fig. 5(A)-(C) perspektivische Darstellungen eines Stanzsatzes in verschiedenen Positionen;

Fig. 6(A)-(E) Querschnitte, die den Ablauf des Ziehverfahrens zeigen.

Die nachfolgenden Zeichnungen zeigen einen bekannten Stand der Technik, nämlich

Fig. 7(A) einen vertikalen Schnitt durch ein äußeres Element eines Universalgelenks (nach dem Stand der Tech nik) während des Ziehverfahrens; und

Fig. 7(B) eine perspektivische Darstellung eines dünnwandi gen Bereiches T eines äußeren Elements nach dem Stand der Technik.

Erfindungsgemäß wird ein äußeres Element 1 in Form eines phos phatierten, vorgeformten Materials in eine Bohrung 8 eines Ziehwerkzeugs gezogen, (und zwar entgegen der aus dem Stand der Technik bekannten Richtung), wie in Fig. 1 dargestellt. Im besonderen wird ein Öffnungsbereich 9 eines zylindrischen Bereiches 1b zuerst in die Bohrung 8 des Ziehwerkzeugs ge drückt. Der übrige Aufbau entspricht im wesentlichen dem Stand der Technik.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird ein Materialfluß (Verschiebung des Materials, das den zylindrischen Bereich des äußeren Elements darstellt, während des Ziehvorgangs) in einer Richtung von dem Öffnungsbereich 9 zu dem proximalen Bereich 10 hin bewirkt, also entgegengesetzt zu der Richtung nach dem Stand der Technik, bei dem ein Materialfluß vom proximalen Bereich 10 zum Öffnungsbereich 9 hin erfolgt.

Hierdurch wird die Wanddicke zwischen den Führungsnuten (Nuten zur Aufnahme eines Wälzkörpers) nicht verringert. Darüber hinaus kann ein Materialfluß bewirkt werden, der die Wanddicke des zylindrischen Bereiches 1b in ihrer Gesamtheit erhöht. Deshalb wird die innere Umfangsfläche des zylindrischen Berei ches 1b stärker gegen die Segmente 4 gedrückt, wodurch die Maßgenauigkeit von Nuten 2 vergrößert werden kann.

Die Materialstärke des inneren Umfangsbereiches des zylindri schen Bereiches 1b kann über den Stand der Technik hinaus vergrößert werden, selbst wenn die äußere Umfangsfläche des zylindrischen Bereiches 1b aus dem vorgeformten Material und die innere Umfangsfläche der Bohrung 8 des Ziehwerkzeugs zy lindrisch ausgebildet sind und keine Unregelmäßigkeiten auf weisen. Hierbei ist jedoch zu bemerken, daß eine derartige Materialstärke des inneren Umfangsbereiches noch weiter ge steigert werden kann. Fig. 1(B) und (C) und Fig. 3(A) und (B) zeigen weitere Ausführungsformen zur Erhöhung der Materi alstärke des inneren Umfangsbereiches.

Im besonderen werden gemäß der in Fig. 1(B) dargestellten Ausführungsform in einem Stadium der Vorformung in der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Bereiches erste Ausnehmungen 21 in Form eines Sektors ausgebildet, der etwas größer ist als die Kugelwälznut 2. Die ersten Ausnehmungen 21 umfassen einen vorherbestimmten Bereich, in dem jede der Kugelwälznuten 2 ausgebildet wird. Die ersten Ausnehmungen 21 erstrecken sich in dem kreuzweise schraffierten Bereich P in eine Richtung entgegengesetzt der Neigungsrichtung der Führungsnuten 2 und darüber hinaus allgemein in Sektorform zu dem Öffnungsbereich 9 des zylindrischen Bereiches 1b.

In der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bereiches 1b sind in Bereichen, die den obengenannten Bereichen P der er sten Ausnehmungen 2 entsprechen, erste Vorsprünge 22 zum Um formen der Bereiche P ausgebildet. Jeder der ersten (abgesenk ten) Vorsprünge 22 erfährt durch die innere Umfangsfläche der Bohrung 8 des Ziehwerkzeugs einen Druck, so daß während des Ziehverfahrens ein Materialfluß in radial nach innen bewirkt wird. Hierdurch wird jeder Bereich P komplett umgeformt, so daß der innere Umfangsbereich des zylindrischen Bereiches 1b komplett gegen die Vorsprünge 3 der Segmente 4 gedrückt wird. Dies trägt zusammen mit dem Verdickungseffekt bezüglich des zylindrischen Bereiches 1b in seiner Gesamtheit noch mehr zur Erhöhung der Maßgenauigkeit der Führungsnuten bei.

Die innere Umfangsfläche der Bohrung 8 des Ziehwerkzeugs kann erste Absenkbereiche zum Zusammendrücken der ersten Vorsprünge 22 aufweisen, selbst wenn die innere Umfangsfläche zylindrisch ausgebildet ist (Stand der Technik).

Hierbei ist jedoch zu bemerken, daß Vorsprünge in der inneren Umfangsfläche der Bohrung des Ziehwerkzeugs an Bereichen aus gebildet sein können, die den ersten abgesenkten Vorsprüngen entsprechen, so daß die ersten Vorsprünge 22 noch stärker zusammengedrückt werden.

Fig. 1(C) zeigt ein äußeres Element 1 als ein Produkt, das (nicht dargestellte) zweite Absenkbereiche in Form eines in der inneren Umfangsfläche der Bohrung 8 des Ziehwerkzeugs ausgebildeten Sektors aufweist. Die zweiten Absenkbereiche sind hervorstehend in der inneren Umfangsfläche der Bohrung 8 des Ziehwerkzeugs ausgebildet, und zwar in den Bereichen eines Sektors, der vorherbestimmten Bereichen entspricht, in welchen nebeneinanderliegende Nuten 2, welche eine Kreuznut in der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Bereiches 1b darstel len, ausgebildet sind.

Bei dieser Ausführungsform drückt während des Ziehverfahrens jeder der zweiten Absenkbereiche den zylindrischen Bereich 1b radial nach innen. Daher wird die Maßgenauigkeit der Führungs nuten 2 noch weiter erhöht, wie im Fall von Fig. 1(B). Hier bei ist anzumerken, daß sektorförmige Ausnehmungen 23 als Markierung in der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bereiches 1b verbleiben, da jeder der zweiten Absenkbereiche den zylindrischen Bereich radial nach innen drückt.

Fig. 3(A) und Fig. 3(B) zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der dritte Ausnehmungen 25 in der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Bereiches 1b ausgebildet sind, sowie dritte Vorsprünge 26 in der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bereiches 1b.

Im besonderen ist jede der dritten Ausnehmungen 25 in einem vorherbestimmten Bereich ausgebildet, in dem zwei nebenein anderliegende Führungsnuten 2 - eine Kreuznut bildend - an geordnet sind.

Jede der dritten Ausnehmungen 25 umfaßt den obengenannten vorherbestimmten Bereich und erstreckt sich sektorartig zu dem Öffnungsbereich 9 des zylindrischen Bereiches 1b. Die dritten abgesenkten Vorsprünge 26 sind in Bereichen angeordnet, die den dritten Ausnehmungen 25 in radialer Richtung entsprechen.

Bei dieser Ausführungsform erfahren während des Ziehvorgangs die dritten abgesenkten Vorsprünge 26 des zylindrischen Berei ches 1b einen Druck durch die innere Umfangsfläche der Bohrung 8 des Ziehwerkzeugs.

Hierdurch wird ein Materialfluß zu einem Raum zwischen den vorherbestimmten Bereichen, in denen die Führungsnuten 2 der dritten Ausnehmungen 25 ausgebildet sind, bewirkt. Daher wer den die Führungsnuten präzise geformt, wie bei den übrigen Ausführungsformen.

Die innere Umfangsfläche der Bohrung 8 des Ziehwerkzeugs kann die dritten Absenkbereiche zum Zusammendrücken der dritten Vorsprünge 26 bilden, selbst wenn die innere Umfangsfläche der Bohrung 8 des Ziehwerkzeugs zylindrisch ausgebildet ist (Stand der Technik).

Hierbei ist jedoch anzumerken, daß der Bereich, der jedem der dritten Vorsprünge 26 in der inneren Umfangsfläche der Bohrung 8 des Ziehwerkzeugs entspricht, als Vorsprung ausgebildet sein kann, so daß die dritten Vorsprünge 26 stärker zusammenge drückt werden.

Fig. 2 ist ein vertikaler Schnitt, der schematisch eine Vor richtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines äußeren Elements zeigt: Ein Schaft 1a aus vorgeformtem Material ist mittels einer Spannvorrichtung 32 an einem oberen Pressenstößel 31 befestigt. Ein Gesenkhalter 35 ist über eine Gesenkplatte 34 an einem unteren Pressenstößel 33 befestigt.

In dem Gesenkhalter 35 ist ein Ziehwerkzeug 36 angeordnet. Der untere Pressenstößel 33 weist einen Stanzsatz 5 auf, der durch eine erste Kolben-Zylinder-Einheit 37 in vertikaler Richtung bewegbar ist, sowie einen Stößel 7, der mittels eines zweiten Zylinders 38 in vertikale Richtung bewegbar ist.

Der Stanzsatz 5 erstreckt sich durch die Bohrung 8 des Zieh werkzeugs nach oben. Der Stößel 7 ist abnehmbar durch Preß passung in einer mittigen Bohrung 6 des Stanzsatzes 5 einge setzt.

Fig. 2 zeigt ein Ziehverfahren, bei dem der Stanzsatz 5, nach dem er durch die Preßpassung des Stößels 7 in einen zylindri schen Bereich 1b ausgedehnt wurde, zusammen mit dem zylindri schen Bereich 1b durch den oberen Pressenstößel 31 nach unten verschoben wird.

Wie oben erläutert, wird ein Materialfluß von einem Öffnungs bereich 9 zu einem proximalen Bereich 10 eingeleitet, während gleichzeitig der zylindrische Bereich 1b durch den inneren Umfangsbereich der Bohrung 8 des Ziehwerkzeugs radial gezogen wird, wodurch die Materialstärke des inneren Umfangsbereiches der Bohrung des Ziehwerkzeugs erhöht werden kann.

Fig. 4 ist ein vertikaler Schnitt, der schematisch eine andere Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines äußeren Elements darstellt: Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung wird das Segment 4 nur in radialer Richtung frei, doch es wird nicht zwangsweise zusam mengezogen, wenn der Stößel 7 aus der mittigen Bohrung 6 des Segments 4 herausgezogen wird.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung darin, daß das Segment 4 durch Ein- oder Auslagern eines Stößels 47 in die oder aus der mittigen Bohrung 6 des Segments 4 zwangsweise ausgedehnt oder zusammengezogen werden kann. Im besonderen ist die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung so aufgebaut, daß eine zwangsweise Ausdehnung sowie ein zwangsweises Zusammenziehen des Segments 4 verursacht wird. Die Vorrichtung wird nachfolgend detail liert erläutert.

In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 41 eine vertikale Buch se, die an ihrem oberen Ende fest mit einem (nicht dargestell ten) Maschinengestell verbunden ist. Der obere Endbereich des Segments 4 des Stanzsatzes 5 wird in einer unteren Öffnung 42 der vertikalen Buchse zur vertikalen Bewegung aufgenommen. Die vertikale Buchse 41 weist in dem inneren Umfangsbereich am unteren Ende einen geneigten Bereich (Druckbereich) 43 zum Zusammenziehen des Segments 4 auf. Also ist die untere Öffnung 42 der vertikalen Buchse 41 leicht verengt.

Das Segment 4 des Stanzsatzes 5 ist in Richtung des Umfangs in sechs Bereiche unterteilt, wie in Fig. 5(A) bis (C) darge stellt. Am Außenumfang des unteren Endes jedes der Segmente 4 ist ein Vorsprung 3 angeordnet. Jeder Vorsprung 3 ist komple mentär zu den Kreuznuten ausgebildet. Der Außenumfang des oberen Endes jedes der Segmente 4 weist einen Vorsprung (zwei ter Absenkbereich) 44 auf, der durch den geneigten Bereich 43 der vertikalen Buchse 41 geführt wird.

Ein Kolben 45 ist zur vertikalen Bewegung in der vertikalen Buchse 41 angeordnet. Der Kolben 45 ist dazu vorgesehen, mit einem (nicht dargestellten) vertikal beweglichen Stößel ver bunden und von diesem angetrieben zu werden.

Eine Stange 46 ist mit dem Kolben 45 und dessen unterem Endbe reich verbunden. Die Stange 46 erstreckt sich durch die mit tige Bohrung 6 des Segments 4 und ist an ihrem unteren Endbe reich einstückig mit einem scheibenförmigen Bereich 48 ausge bildet.

Die untere Endfläche des Segments 4 wird durch den scheiben förmigen Bereich 48 gestützt. Der Kolben 45 ist außerdem mit einem oberen Endbereich jeder der Schubstangen 49 verbunden. Die Anzahl der Schubstangen entspricht der Anzahl der Segmen te, also sechs (in Fig. 4 und 6 ist nur eine der Schubstangen dargestellt). Ein unterer Endbereich jeder der Schubstangen ist mit dem oberen Endbereich jedes der Segmente 4 in Ein griff.

Ein Stößel 47 ist gleitend um die Stange 46 herum befestigt. Ein oberer Endbereich des Stößels 47 ist durch eine Mutter 50 mit der vertikalen Buchse 41 verbunden. Ein unterer Endbereich des Stößels 47 erstreckt sich in die mittige Bohrung 6 des Stanzsatzes 5.

Die durch die Segmente 4 definierte innere Umfangsfläche weist einen geneigten Bereich 51 (einen ersten Absenkbereich) auf, so daß die mittige Bohrung 6 nach unten konisch zuläuft. Des halb werden die Segmente ausgedehnt, wenn der geneigte Bereich 51 durch das untere Ende des Stößels 47 einen Druck erfährt.

Ein Gesenk, d. h. ein Ziehwerkzeug 52 ist zur vertikalen Bewe gung über der vertikalen Buchse 41 befestigt. Das Ziehwerkzeug 52 umfaßt eine Bohrung 53, deren Durchmesser etwas kleiner ist als der Außendurchmesser des zylindrischen Bereiches 1b des äußeren Elements 1 aus dem vorgeformten Material. Die untere Hälfte der Bohrung 53 des Ziehwerkzeugs definiert eine Kegel fläche 54, die nach unten auseinandergeht.

Bei der vorgenannten Vorrichtung sind die vertikale Buchse 41 und der Stößel 47 nicht in vertikaler Richtung beweglich, wäh rend der Kolben 45, die Stange 46 und der Stanzsatz 5 ein stückig in vertikale Richtung bewegt werden.

Wenn der Stanzsatz 5 auf- und abbewegt wird, werden durch die Wirkung des Stößels 47 und des geneigten Bereiches 43 die Segmente 4 jeweils ausgedehnt und zusammengezogen.

Fig. 5(A) bis (C) bzw. 6(A) bis (E) zeigen die Art und Wei se, in der die Segmente 4 aufgrund der allmählichen Bewegung des Stanzsatzes 5 nach unten zusammengezogen werden: Wenn ein äußeres Element eines Universalgelenks unter Verwendung der obengenannten Vorrichtung hergestellt wird, wird zuerst der Kolben 45 nach unten bewegt, d. h. das Segment 4 wird zusammen gezogen (sh. Fig. 6(D) und (E)).

Unter dieser Bedingung ist der zylindrische Bereich 1b des äußeren Elements 1 aus einem vorgeformten Material lose um den Stanzsatz 5 herum befestigt. Hierbei ist zu bemerken, daß in diesem Stadium das Ziehverfahren noch nicht eingeleitet wurde.

Dann wird der Kolben 45 nach oben bewegt, um die Segmente 4 mittels des scheibenförmigen Bereiches 48 aufwärts zu bewegen, wie in Fig. 6(A) dargestellt. Deshalb wird der untere Endbe reich des Stößels 47 fest in die mittige Bohrung 6 der Segmen te 4 eingesetzt, um eine Ausdehnung der Segmente 4 zu bewir ken, wodurch der Vorsprung 3 jedes der Segmente 4 durch Druck mit der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Bereiches 1b in Eingriff gebracht wird.

In diesem Zustand wird der Schaft 1a des äußeren Elements 1 in eine Bohrung 57 einer an einer Basis 55 befestigten zylindri schen Spannvorrichtung 56 eingesetzt und dort befestigt. Dann wird das Ziehwerkzeug 52 abwärts bewegt, um einen Ziehvorgang bezüglich der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Berei ches 1b auszuführen. Folglich wird der zylindrische Bereich 1b mittels der inneren Umfangsfläche der Bohrung 53 des Ziehwerk zeugs radial nach innen gezogen.

Gleichzeitig wird ein Materialfluß von dem Öffnungsbereich 9 des zylindrischen Bereiches 1b zu dem proximalen Endbereich 10 bewirkt. Hierdurch wird die Materialstärke des inneren Um fangsbereiches des zylindrischen Bereiches 1b erhöht, und zu der Ausbildung des Vorsprungs 3 komplementäre Kreuznuten wer den mit hoher Maßgenauigkeit gebildet.

Wenn die Kreuznuten in dem zylindrischen Bereich 1b gebildet wurden, wird das Ziehwerkzeug 52 aufwärts bewegt und somit von dem Außenumfang des zylindrischen Bereiches 1b getrennt, wie in Fig. 6(C) dargestellt. Dann wird der Kolben 45 abwärts be wegt, wie in Fig. 6(D) dargestellt. Wenn sich der Kolben 45 nach unten bewegt, werden die Segmente 4 durch die einstückig mit dem Kolben 45 ausgebildete Schubstange 49 nach unten ge drückt.

Hierdurch wird der Stößel 47 allmählich aus der mittigen Boh rung 6 der Segmente 4 nach oben herausgezogen. Wenn das untere Ende des Stößels 47 aus einem verjüngten Bereich 6a der mit tigen Bohrung 6 herausgezogen wird, wird gleichzeitig der zweite Absenkbereich 44 am oberen Ende jedes der Segmente 4 über den geneigten Bereich 43 der vertikalen Buchse gehoben, so daß die Segmente 4 durch die Führungswirkung des geneigten Bereiches 43 zusammengezogen werden, wie in Fig. 6(D) und (E) dargestellt.

Hierdurch entsteht eine Lücke zwischen der äußeren Umfangs fläche und den Vorsprüngen sowie zwischen der inneren Umfangs fläche des zylindrischen Bereiches 1b und den Kreuznuten. Demzufolge kann der zylindrische Bereich 1b nach unten abgezo gen werden, ohne daß eine Kollision mit den Segmenten 4 ver ursacht wird.

Entsprechend können die mit hoher Maßgenauigkeit gebildeten Kreuznuten glatt aus dem Stanzsatz 5 entfernt werden, ohne daß sie aufgrund eines Zusammentreffens mit den Segmenten 4 be schädigt werden.

Bei der oben erläuterten Ausführungsform ist nur der geneigte Bereich 43 zum Zweck des Zusammenziehens der Segmente 4 vor gesehen. Hierbei ist jedoch zu bemerken, daß der vordere End bereich des Stößels 47 magnetisiert werden kann, so daß die Innenfläche jedes der Segmente 4 oder die innere Umfangsfläche der mittigen Bohrung 6 des Stanzsatzes 5 immer magnetisch zu der äußeren Umfangsfläche des Stößels 47 gezogen wird. Hier durch können die Segmente 4 zusammengezogen werden, ohne daß der geneigte Bereich 43 und der Vorsprung 44 vorgesehen sind.

Wie oben beschrieben, wird der zylindrische Bereich des äuße ren Elements entgegen der aus dem Stand der Technik bekannten Richtung in die Bohrung des Ziehwerkzeugs gedrückt, um einen Ziehvorgang durchzuführen. Dies bewirkt einen Materialfluß in dem zylindrischen Bereich in der Richtung, in welcher dessen Wanddicke vergrößert werden kann, wodurch die Materialstärke des inneren Umfangsbereiches des zylindrischen Bereiches er höht werden kann. Dies verbessert die Maßgenauigkeit der Füh rungsnuten sowie die Festigkeit des zylindrischen Bereiches.

Die Segmente des Stanzsatzes werden kraft- oder formschlüssig ausgedehnt oder zusammengezogen. Daher kann eine Kollision zwischen den Kreuznuten des zylindrischen Bereiches und den Segmenten verhindert werden, wenn der zylindrische Bereich des äußeren Elements aus dem Stanzsatz entfernt wird, wodurch die Produktionseffizienz des äußeren Elements erhöht wird.

Es ist naheliegend für den Fachmann, daß bei den obigen Aus führungsformen, die hier zum Zweck der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung ausgewählt wurden, viele Variationen möglich sind.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines äußeren Elements (1) eines Universalgelenks mit Kreuznuten (2), wobei das äußere Ele ment (1) als vorgeformtes Material mit einem Schaft (1a) und einem an einem Ende des Schafts ausgebildeten zylin drischen Bereich (1b) vorliegt, gekennzeichnet durch fol gende Schritte:
Befestigen eines Stanzsatzes (5) im Innenumfang des zylin drischen Bereiches (1b), wobei der Stanzsatz (5) ausdehnbar und zusammenziehbar ist und eine Vielzahl von Vorsprüngen (3) aufweist, die komplementär zu den im Innenumfang des zylindrischen Bereiches (1b) zu bildenden Kreuznuten (2) ausgebildet sind, und
Eindrücken des zylindrischen Bereiches (1b) in die Bohrung (8) eines Ziehwerkzeugs mit einem Öffnungsbereich (9) vor an, um bezüglich des äußeren Elements (1) einen Ziehvorgang durchzuführen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Bereich (1b) von der Außenseite der Vorsprünge (3) des Stanzsatzes (5) radial nach innen gedrückt wird, und zwar durch in der äußeren Umfangsfläche des zylindri schen Bereiches (1b) angeordnete abgesenkte Vorsprünge (22) und/oder in der inneren Umfangsfläche der Bohrung (8) des Ziehwerkzeugs angeordnete abgesenkte Vorsprünge.

3. Vorrichtung zur Herstellung eines äußeren Elements eines Universalgelenks mit Kreuznuten (2), wobei das äußere Ele ment (1) als vorgeformtes Material mit einem Schaft (1a) und einem an einem Ende des Schafts (1a) ausgebildeten zylindrischen Bereich (1b) vorliegt, gekennzeichnet durch Befestigen eines Stanzsatzes (5) im Innenumfang des zylin drischen Bereiches (1b), wobei der Stanzsatz (5) ausdehnbar und zusammenziehbar ist und eine Vielzahl von Vorsprüngen (3) aufweist, die komplementär zu den im Innenumfang des zylindrischen Bereiches (1b) zu bildenden Kreuznuten (2) ausgebildet sind, und durch Eindrücken des zylindrischen Bereiches (1b) in die Bohrung (8) eines Ziehwerkzeugs mit einem Öffnungsbereich (9) voran, um bezüglich des äußeren Elements (1) einen Ziehvorgang durchzuführen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß erste Ausnehmungen (21) in der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Bereiches (1b) ausgebildet sind, wobei jede der ersten Ausnehmungen (21) einen vorherbestimmten Bereich umfaßt, in dem eine eine entsprechende Nut darstellende Kugelwälznut angeordnet ist, und der sich in eine Richtung entgegengesetzt der Neigungsrichtung der Kreuznuten (2) und darüber hinaus allgemein in sektorähnlicher Form zu dem Öffnungsbereich (9) des zylindrischen Bereiches (1b) er streckt, wobei die ersten abgesenkten Vorsprünge in der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bereiches (1b) in einem Bereich ausgebildet sind, der radial dem Ausdehnungs bereich jeder der ersten Ausnehmungen (21) entspricht und wobei die ersten Absenkbereiche in der inneren Umfangsflä che der Bohrung (8) des Ziehwerkzeugs ausgebildet sind, um einen Druck auf die ersten abgesenkten Vorsprünge (22) auszuüben.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Druckbereich in der inneren Umfangsfläche der Bohrung (8) des Ziehwerkzeugs in einem Bereich ausgebildet ist, der einem vorherbestimmten Bereich entspricht, in dem zwei nebeneinanderliegende Führungsnuten (2), die jede der Kreuznuten darstellen, an beiden Seiten angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Ausnehmung (25) in der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Bereiches (1b) in einem vorherbestimmten Bereich ausgebildet ist, in dem zwei nebeneinanderliegende Führungsnuten (2), die die Kreuznuten darstellen, angeord net sind, wobei jede der dritten Ausnehmungen (25) den vorherbestimmten Bereich umfaßt und sich sektorähnlich ausgebildet zu dem Öffnungsbereich des zylindrischen Berei ches erstreckt, wobei
ein dritter abgesenkter Vorsprung (26) in der äußeren Um fangsfläche des zylindrischen Bereiches (1b) in einem Be reich angeordnet ist, der jeder der dritten Ausnehmungen (25) in radialer Richtung entspricht; und
wobei ein dritter Druckbereich in der inneren Umfangsfläche der Bohrung (8) des Ziehwerkzeugs ausgebildet ist, um jeden der dritten abgesenkten Bereiche zur Mitte zu drücken.

7. Vorrichtung zur Herstellung eines äußeren Elements eines Universalgelenks mit Kreuznuten, bei der das äußere Element (1) als vorgeformtes Material mit einem Schaft (1a) und einem an einem Ende des Schafts (1a) angeordneten zylindri schen Bereich (1b) vorliegt, gekennzeichnet durch
ein Ziehwerkzeug mit einer Bohrung (8) zur Aufnahme des zylindrischen Bereiches (1b) des vorgeformten Materials mit dem Öffnungsbereich (9) voran durch Druck, um einen Zieh vorgang auszuführen;
einen Stanzsatz (5) mit einer Vielzahl in radialer Richtung ausdehnbarer und zusammenziehbarer Segmente (4), wobei jedes der Segmente (4) an seinem vorderen Ende einen Vor sprung (3) aufweist, der komplementär zu den Kreuznuten (2) ausgebildet ist;
einen ersten abgesenkten Bereich, der in der inneren Um fangsfläche jedes der Segmente (4) des Stanzsatzes (5) ausgebildet ist;
einen zweiten abgesenkten Bereich, der in der äußeren Um fangsfläche jedes der Segmente (4) des Stanzsatzes (5) ausgebildet ist;
einen Stößel (7), der in den mittigen Bereich des Stanz satzes (5) eindrückbar ist, um die ersten abgesenkten Be reiche radial nach außen zu drücken und so eine Ausdehnung der Segmente (4) zu bewirken;
ein Verschiebeelement zum Verschieben des Stanzsatzes (5), in dessen Mitte der Stößel (7) eingedrückt ist, zu dem vor deren Ende des Stößels hin; und
einen Druckbereich zur Ausübung eines Drucks auf den zwei ten abgesenkten Bereich jedes der Segmente (4), um ein Zusammenziehen der Segmente (4) zu bewirken, wenn der Stanzsatz (5) von dem Stößel (7) weg versetzt wird und wenn das vordere Ende des Stößels (7) zu dem ersten abgesenkten Bereich jedes der Segmente (4) zurückgezogen wird.