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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Dievorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einesKupplungselements und insbesondere einer Gabel eines Kardangelenks;insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zumHerstellen eines Kardangelenks fürdas Lenksystem eines Fahrzeugs. Weiterhin betrifft die vorliegendeErfindung ein Kupplungselement, das gemäß diesem Verfahren hergestelltist.Das Erstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindungist dadurch gekennzeichnet, dass folgende Verfahrensschritte vorgesehensind:Erstellung eines Stahlkörpers durch Zurechtschneideneiner Stahlstange;ein erster kalter elastischer Verformungsschritt,um eine erste Zwischenform herzustellen, die ein Basiselement aufweistund zwei Arme, zwischen denen eine im Wesentlichen konkave Fläche liegt;zumindestein zweiter kalter elastischer Verformungsschritt, um eine zweiteZwischenform darzustellen, bei der die Erstreckung der Arme durchVerschiebung von Material aus dem Basiselement der ersten Zwischenformin Richtung seines Randes erreicht wird;Kalibrierung und Abstimmungder zweiten Zwischenform und teilweise Verdrängung des Materials des Basiselements,um eine Öffnungzu bilden, wobei die Kalibrierung- und Verdrängungsschritte die Herstellungeiner dritten Zwischenform ermöglichen;Feinbearbeitungder dritten Zwischenform, um das Kupplungselement fertigzustellen.Dasdurch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren hergestellteKupplungssystem, bzw. die durch das ...
    公开号:DE102004031714A1
    申请号:DE200410031714
    申请日:2004-06-30
    公开日:2005-02-10
    发明作者:Franco Bettoli；Giampaolo Storti；Mario De Tuoni
    申请人:EUROFORM Srl；EUROFORM Srl PORDENONE；
    IPC主号:B21D53-84
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einesKupplungselements und insbesondere einer Gabel eines Kardangelenks;insbesondere eines Kardangelenks für das Lenksystem eines Fahrzeugs;weiterhin betrifft die Erfindung ein Kupplungselement, das gemäß diesemVerfahren hergestellt ist.
    [0002] ImStand der Technik sind Herstellungsverfahren für Kupplungselemente, wie z.B. eine Gabel fürein Kardangelenk, bekannt, wobei Bleche oder Rohrstücke für die Herstellungverwendet werden. Eine nach den bekannten Verfahren hergestellteGabel umfasst einen Grundkörpermit Löchern,der eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist und aus zweiZungen besteht, die jeweils eine Bohrung zur Aufnahme eines Bolzensaufweisen und zusammen eine Art Zange bilden. Aus diesem Grundkörper erstreckensich zwei Arme, die gegenüberliegendangeordnet sind und jeweils Bohrungen aufweisen, um das Kreuz einesKardangelenks aufzunehmen.
    [0003] DieeingeschränktenFertigungstoleranzen der bekannten Verfahren ermöglichen es nur, Gabeln herzustellen,die lediglich eine begrenzte Festigkeit aufweisen, so dass die Belastungen,die derartige Gabeln unter bestimmten Sicherheitsbedingungen undwährenddes normalen Betriebs aufnehmen können, nur sehr begrenzt sind.Ferner ist es auf Grund der eingeschränkten Festigkeit der Gabelnur möglich,in den Öffnungen,die zur Ankopplung weiterer mechanischer Elemente vorgesehen sind,ein Gewinde herzustellen, das nur wenige Gewindegänge aufweist.Daher sind derartige Gewinde bei Ankopplung mittels einer Schraubenur beschränktbelastbar. Es hat sich experimentell gezeigt, dass auf Grund der geringenAnzahl an Gewindegängendie Gewinde selbst bei geringer mechanischer Belastung geschädigt werden;auch bei wiederholtem Ein- und Herausschrauben der Schraube zurSimulierung des Ankoppelns mechanischer Elemente zeigt das Gewindemit einer reduzierter Anzahl an Gewindegängen relativ hohe Verschleißerscheinungen.Um bei Gabeln dieser Art eine höhereBelastbarkeit zu gewährleisten, istman gezwungen, einen Bolzen zu verwenden, der aus einem widerstandsfähigerenMaterial hergestellt ist, als die Gabel. Die se Lösung ist äußerst kostenintensiv und istzudem platzraubend, was insbesondere bei Verwendung der Gabel ineinem Lenksystem fürein Kfz unvorteilhaft ist, da in dieser Anordnung nur ein beschränkter Platzzur Aufnahme von derartigen Mechanismen zur Verfügung steht; wenn ferner versuchtwird, die Abmessungen der Komponenten zu reduzieren, können inder Regel die strengen Sicherheitsanforderungen nicht erfüllt werden.
    [0004] AlsTeillösungender fürdie mit den bekannten Verfahren verknüpften Probleme werden technischeLösungenvorgeschlagen, bei denen entweder Material aus den für Löcher vorgesehenenGebieten in anderen Gebieten angesammelt wird, oder bei denen eineBuchse aus einem hochwiderstandsfähigen Material verwendet wirdund an dem Sitz eingefügt wird,an dem ansonsten das Gewinde vorgesehen ist. Lösungen dieser Art sind beispielsweiseaus der IT 1 197 623 bekannt.
    [0005] DieVerwendung einer Buchse aus einem Material, das sich von dem Materialdes Kupplungselements unterscheidet, ermöglicht es einerseits zwar eineerhöhteAnzahl an Gewindegängenvorzusehen, erfordert aber andererseits eine erhöhte Anzahl an Verfahrensschrittenzur Montage der Buchse in der Öffnungund erfordert zu dem weitere Maßnahmen zur Überwachungdes Ergebnisses der Montage. Diese zusätzlichen Maßnahmen sowie die Verwendungeines widerstandsfähigerenMaterials führenzu einer Erhöhungder Herstellungskosten fürdas Kupplungselement.
    [0006] Eineandere Lösung,die in der IT 1 197 623 gezeigt ist, d. h. das Vorsehen einer zusätzlichenMaterialstärkein Bereichen um die Bohrungen herum, ist nicht nur wegen technischenSchwierigkeiten nicht zufriedenstellend, sondern auch, weil dasAusgangsmaterial häufignicht ausreichenderweise so ausgebildet ist, um die erhöhte Materialstärke in deninteressierenden Bereichen bereitzustellen, so dass darin Gewindehergestellt werden können,die die geforderte Belastbarkeit zeigen und die ein vermehrtes Einschraubenund Herausschrauben der Schraube bei Wartung und Ankopplung anderermechanischer Komponenten ermöglichen.Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahrenfür einKupplungselement, insbesondere für eineGabel eines Kardangelenks und insbesondere auch für ein Kardangelenkfür einLenksystem eines Fahrzeuges, sowie ein Kupplungselement, das nach diesemHerstellungsverfahren hergestellt ist, bereitzustellen, wobei dieim Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden. Eine weitere Aufgabe dervorliegenden Erfindung besteht darin, ein Herstellungsverfahrenbereitzustellen, das die Herstellung eines Kupplungselements auseinem einzigen Material ermöglicht.
    [0007] Einenoch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einHerstellungsverfahren fürein Kupplungselement, insbesondere eine Gabel eines Kardangelenksbereitzustellen, wobei die mechanische Widerstandsfähigkeitgegen Deformierung höherist als die von den konventionellen Gabeln; ein derartiges Kupplungselementsoll ferner die Möglichkeitbieten, dass es ohne Beschädigunghäufigmontiert und demontiert werden kann, was ansonsten eine Verwendungeines mechanischen Systems unter Verwendung des Kupplungselementsunter erhöhtenSicherheitsbedingungen erschweren würde.
    [0008] Eineweitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahrenfür einKupplungselement bereitzustellen, wobei die nachfolgenden Herstellungsschrittefür dasKupplungselement vereinfacht sind.
    [0009] Unteranderem ist es ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einHerstellungsverfahren bereitzustellen, das es ermöglicht,ein Kupplungselement zu fertigen, das kompakt ausgeführt istund in Anwendungen mit geringem Platzangebot verwendbar ist.
    [0010] Dieoben genannten Aufgaben werden mittels eines Herstellungsverfahrensfür einKupplungselement und ein Kupplungselement gelöst, die die Merkmale der nachfolgendenmit Bezug zu den Figuren beschriebenen beispielhaften Ausführungsformenaufweisen, wobei diese nicht beschränkend für die Erfindung zu werten sind;in den Figuren gilt:
    [0011] 1a und 1b zeigen eine Draufsicht und eine Frontalansichteines Abschnitts einer Stahlstange;
    [0012] 1c zeigt perspektivischeine Ansicht des in den 1a und 1b dargestellten Abschnitts;
    [0013] 2a und 2b zeigen in einer Draufsicht bzw. einerFrontalansicht eine erste Zwischenform des erfindungsgemäßen Kupplungselementswährendeiner ersten Phase des Herstellungsprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung;
    [0014] 2c zeigt eine perspektivischeAnsicht der in den 2a und 2b dargestellten ersten Zwischenform;
    [0015] 3a und 3b zeigen eine Draufsicht bzw. eine Frontalansichteiner zweiten Zwischenform des erfindungsgemäßen Kupplungselements in einer weiterenPhase des Herstellungsprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung;
    [0016] 3c zeigt eine perspektivischeAnsicht der in den 3a und 3b dargestellten zweitenZwischenform;
    [0017] 4a und 4b zeigen eine Draufsicht bzw. eine Frontalansichteiner dritten Zwischenform des erfindungsgemäßen Kupplungselements während einerweiteren Phase des erfindungsgemäßen Herstellungsprozesses;
    [0018] 4c zeigt eine perspektivischeAnsicht der in den 4a und 4b dargestellten drittenZwischenform;
    [0019] 5a, 5b und 5c zeigeneine Frontalansicht, bzw. eine Seitenansicht bzw. eine perspektivischeAnsicht des fertiggestellten erfindungsgemäßen Kupplungselements;
    [0020] 6 zeigt eine Querschnittsansichtdes Grundkörpersdes erfindungsgemäßen Kupplungselementsentlang der Linie VI-VI aus 5a;
    [0021] 7 zeigt das in den 5a, 5b und 5c dargestellteKupplungselement, währenddieses an eine Welle montiert wird.
    [0022] Daserfindungsgemäße Verfahrenzur Herstellung eines Kupplungselements, insbesondere einer Gabelfür einKardangelenk und insbesondere für einKardangelenk im Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, umfasst im Wesentlichenfünf Schritte.
    [0023] AmAnfang des erfindungsgemäßen Verfahrenswird eine Stahlstange, die vorzugsweise aus einem Stahl mit einemVerformungswiderstand RS von 300 MPa bis400 MPa hergestellt ist, zurechtgeschnitten, so dass ein Stahlkörper 1,wie er in den 1a, 1b und 1c gezeigt ist, entsteht. Anschließend wirdder Stahlkörper 1 ineine Form eingelegt, die in den Figuren nicht dargestellt ist, umdamit eine kalte plastische Verformung durchzuführen, deren Schritte nachfolgendbeschrieben werden.
    [0024] Durcheinen ersten Schritt der kalten plastischen Verformung wird derStahlkörper 1 indie in den 2a, 2b und 2c dargestellte erste Zwischenform 2 verformt.Diese erste Zwischenform 2 weist ein Basiselement 6 undzwei Arme 3' und 3'' auf, zwischen denen eine konkaveFläche 4 liegt,die sich fast über dieganze Breite hinweg entlang einer Richtung erstreckt, die senkrechtzur Längsrichtung 1 derersten Zwischenform 2 liegt. Auf Grund der ersten plastischenVerformung besitzen die Arme 3' und 3'' eine Länge, diein etwa 1/10 der endgültigenLänge der Armedes Kupplungselements entspricht.
    [0025] Mittelsmindestens einem weiteren kalten elastischen Verformungsschrittwird die erste Zwischenform 2 in die in den 3a, 3b und 3c gezeigte zweiteZwischenform 5 überführt. Diesezweite Zwischenform 5 wird erreicht, indem die Arme 3' und 3'' der ersten Zwischenform 2 durchVerschieben von Material aus dem Basiselement 6 dieserersten Zwischenform 2 in Richtung seines Randes gebildet wird;durch diesen zweiten plastischen Verformungsschritt nähert sichdie konkave Fläche 4 demBoden 7 des herzustellenden erfindungsgemäßen Kupplungselementsan, so dass das Basiselement 6 eine neue Form annimmt.Wie aus 3 ersichtlichist, wird durch diese zweite plastische Verformung in dem Basiselement 6 eineasymmetrische Materialverteilung so erreicht, dass eine zusätzlicheMaterialstärke 10 gebildetwird, die sich quer zu den Armen 3' und 3'' erstreckt.
    [0026] Ineinem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrenswird die zweite Zwischenform 5 kalibriert bzw. abgestimmt,um eine dritte Zwischenform 8 zu bilden, die die wesentlichen Abmessungenbesitzt, die das herzustellende Kupplungselement nach Abschlussdes Herstellungsverfahrens aufweist. Bei Bedarf werden die Abmessungenso eingestellt, dass eine zusätzlicheMaterialstärkefür eineFeinnachbearbeitung bereitgestellt wird. Zusätzlich zur Abstimmung bzw.Kalibrierung, um die dritte Zwischenform 8 zu erreichen,wird an der zweiten Zwischenform 5 ein Zieh- bzw. Verdrängungsprozessan einem Teil des Materials des Basiselements 6 durchgeführt, umeine Öffnung 9 zubilden, die sich vorzugsweise durch das Basiselement 6 erstreckt,d. h. diese Öffnung 9 erstrecktsich vorzugsweise von dem Boden 7 zu der konkaven Fläche 4 desKupplungselements. Die 4a, 4b und 4c zeigen die dritte Zwischenform 8 nachAbschluss der Vorgängedes Kalibrierens und des Ziehens.
    [0027] Wieaus der folgenden Beschreibung ersichtlich wird, ist die Öffnung 9 vorzugsweisevorgesehen, um eine Welle an das Kupplungselement anzukoppeln, derenAbmessungen an die Öffnungangepasst sind, um damit ein komplexeres mechanisches System aufzubauen.
    [0028] Wenndie dritte Zwischenform 8 erreicht ist, werden weitereSchritte zur Herstellung des endgültigen mechanischen Kupplungselementsdurchgeführt,wobei diese Schritte einzeln oder in Kombination das Bohren, Ausbohren,Schneiden, Fräsenund Gewindeschneiden enthalten können.
    [0029] Inden 5a, 5b und 5c istein Kupplungselement gezeigt, insbesondere eine Gabel für ein Kardangelenkund insbesondere ein Kardangelenk für ein Lenksystem eines Fahrzeuges,das durch das zuvor beschriebene Herstellungsverfahren gebildet werdenkann. Dieses Kupplungselement umfasst im Wesentlichen ein Basiselement 6 miteinem Ausschnitt 11, um damit zwei Zungen 12' und 12'' zu bilden, zwischen denen eine Öffnung 9 ausgebildetist, in der ein Bearbeitungsvorgang durchgeführt wurde, um ein zahnartigesProfil zu schaffen, um damit die Befestigung einer nicht gezeigtenWelle an das Element zu ermöglichen.
    [0030] Dasfertiggestellte Kupplungselement umfasst ferner Anne 3' und 3'', die gegenüberliegend angeordnet sindund sich aus dem Basiselement 6 erstrecken. Vorzugsweiseweist jeder dieser Arme 3' und 3'' eine Öffnung oder Bohrung 13', 13'' auf, um eine Verbindung des Elementsmit einem weiteren nicht gezeigten mechanischen Element, etwa dem Kreuzeines Kardangelenks, zu ermöglichen.
    [0031] Mindestenseine der Zungen 12' und 12'' umfasst eine zusätzlicheMaterialstärke 10,die sich senkrecht zu den Armen 3' und 3'' erstreckt,wobei, wie aus dem Querschnitt aus 6 ersichtlichist, jede der Zungen 12' und 12'' eine Öffnung bzw. Bohrung 14' und 14'' aufweist. In dem Kupplungselement gemäß dem gezeigtenAusführungsbeispielist in der Öffnung 14,die in der Zunge 12' mitder zusätzlichen Materialstärke 10 ausgebildetist, ein Gewinde vorgesehen, das vorzugsweise 7 oder mehr Gewindegänge besitzt.Diese Anzahl an Gewindegängenist so ausgesucht, dass eine in die Öffnungen 14' und 14'' eingeführte Schraube 15 zumindestteilweise mit der zusätzlichenMaterialstärke 10 inVerbindung ist, so dass eine zuverlässige Verbindung des Kupplungselementsmit einer Welle eines kom plexeren mechanischen Systems gewährleistetist. Eine Darstellung einer möglichenAnordnung des erfindungsgemäßen Kupplungselementsmit einer Welle ist in 7 gezeigt,wobei auch die Position der Schraube 15, die zuvor beschriebenist, dargestellt ist.
    [0032] Eshat sich erwiesen, dass die vorliegende Erfindung die zuvor genanntenAufgaben löst,da ein Herstellungsverfahren bereitgestellt wird, mit dem ein Kupplungselementhergestellt werden kann, das kompakt ist, eine erhöhte mechanischeWiderstandsfähigkeitbesitzt und aus einem einzelnen Material aufgebaut ist. Ferner zeigtes sich, dass das erfindungsgemäße Herstellungsverfahrendie einzelnen Herstellungsschritte vereinfacht, die zur Schaffung desendgültigenKupplungselements erforderlich sind.
    [0033] Selbstverständlich sinddie hierin gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen für das Kupplungselement,das mit den obigen Herstellungsverfahren hergestellt wird, beispielhafteAusführungsformen,die innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegen,der durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert ist.
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] Herstellungsverfahren eines Kupplungselements,insbesondere einer Gabel fürKardangelenke, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Verfahrensschrittevorgesehen sind: Herstellung eines Stahlkörpers (1) durch Zurechtschneideneiner Stahlstange; ein erster kalter elastischer Verformungsschritt,um eine erste Zwischenform (2) herzustellen, die ein Basiselement(6) aufweist und zwei Arme (3', 3''),zwischen denen eine im Wesentlichen konkave Fläche (4) liegt; zumindestein zweiter kalter elastischer Verformungsschritt, um eine zweiteZwischenform (5) darzustellen, bei der die Erstreckungder Arme (3', 3'') durch Verschiebung von Material(6) aus dem Basiselement (6) der ersten Zwischenform(2) in Richtung seines Randes erreicht wird; Kalibrierungund Abstimmung der zweiten Zwischenform (5) und teilweiseVerdrängungdes Materials des Basiselements (6), um eine Öffnung (9)zu bilden, wobei die Kalibrierungs- und Verdrängungsschritte die Herstellungeiner dritten Zwischenform (8) ermöglichen; Feinbearbeitung derdritten Zwischenform (8), um das Kupplungselement fertigzu stellen.
    [2] Herstellungsverfahren eines Kupplungselements gemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlstange aus dem Stahl miteinem Verformungswiderstand RS von 300 MPabis 400 MPa hergestellt ist.
    [3] Herstellungsverfahren eines Kupplungselements einerder Ansprüche1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den ersten kaltenelastischen Verformungsschritt hergestellten Arme 3' und 3'' eine Länge besitzen, die in etwa 1/10der endgültigenLänge derArme des Kupplungselements entspricht.
    [4] Herstellungsverfahren eines Kupplungselements gemäß einemoder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass durch den zweiten kalten plastischen Verformungsschritt eineasymmetrische Verteilung des Materials des Basiselements (6)erreicht wird.
    [5] Herstellungsverfahren eines Kupplungselements gemäß einemoder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass die Öffnung(9) sich durch das Basiselement 6 erstreckt.
    [6] Herstellungsverfahren eines Kupplungselements gemäß einemoder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass die Verfahrensschritte einzeln oder in Kombination das Bohren,Ausbohren, Schneiden, Fräsenund Gewindeschneiden enthalten.
    [7] Kupplungselement, insbesondere Gabel für Kardangelenke,das durch das Herstellungsverfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis6 hergestellt ist, wobei dieses Kupplungselement folgende Merkmaleenthält: einBasiselement (6) mit einem Ausschnitt mit dem zwei Zungen(12', 12'') gebildet sind, zwischen denen eine Öffnung (9)ausgebildet ist, wobei jede der Zungen (12', 12'')eine Öffnung(14', 14'') aufweist; zwei Arme (3', 3''), die gegenüberliegend angeordnet sindund sich aus dem Basiselement (6) erstrecken; wobei dasKupplungselement dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest eineder Zungen (12', 12'') eine zusätzliche Materialstärke (10)aufweist, die sich senkrecht zu den Armen (3', 3'')erstreckt.
    [8] Kupplungselement gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass in der Öffnungder einen von den zwei Zungen (12', 12''),die die zusätzlichen Materialstärke (10)aufweist, ein Gewinde vorgesehen ist, das sieben oder mehr Gewindegänge besitzt.
    [9] Kupplungselement gemäß einem der Ansprüche 7 bis8, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder der zwei Öffnungen(14', 14''), die jeweils in den Zungen (12', 12'') vorgesehen sind, eine Schraube(15) eingeführtwerden kann, die zumindest teilweise mit der zusätzlichen Materialstärke (10)in Verbindung ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    FR2857888B1|2009-07-10|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-07-21| R012| Request for examination validly filed|Effective date: 20110505 |
    2012-01-23| R082| Change of representative|Representative=s name: GRUENECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & SCHWANHAEUS, DE Representative=s name: GRUENECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & SCHWANHAEUSSER, |
    2012-03-15| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: ALTIA FONTANAFREDDA S.R.L., IT Free format text: FORMER OWNER: EUROFORM SRL, PORDENONE, IT Effective date: 20120123 |
    2012-03-15| R082| Change of representative|Representative=s name: GRUENECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & SCHWANHAEUS, DE Effective date: 20120123 Representative=s name: GRUENECKER PATENT- UND RECHTSANWAELTE PARTG MB, DE Effective date: 20120123 |
    2017-01-03| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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