Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines eine Nabe und ein sich axial daran anschließendes, glockenförmiges Unterteil aufweisenden Formkörpers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Derartige Formkörper finden insbesondere als Achs- oder Gelenkzapfen Verwendung und sind Bestandteil eines Verbindungsgelenks, um Drehmomente an winklig zueinander stehenden Bauteilen, vornehmlich Wellen, zu übertra- gen.

Ein Verfahren entsprechend der Gattung ist beispielsweise in der DE 10 2013 101 555 B3 offenbart. Darin wird vorgeschlagen, den aus Metall, insbesondere Stahl bestehenden

Formkörper aus einem Rohr als Halbzeug herzustellen, unter Ausbildung einer angeformten Nabe sowie ein sich daran anschließendes glockenförmiges Unterteil, mit einer Innenkontur. Diese Innenkontur besteht aus umfänglich wechselweise angeordneten Kugellaufbahnen und Käfigbahnen, die in Achsrichtung des Formkörpers konkav gewölbt sind, wobei die Kugellaufbahnen tiefer ausgebildet sind als die Käfigbahnen. Charakteristisch ist dabei die Einbringung der Innenkontur in einen bauchigen Bereich des Unterteils, das auf seiner der Nabe gegenüberliegenden Seite gewissermaßen eingeschnürt ist. D.h., der lichte Durchmesser in diesem Bereich ist kleiner als der Durchmesser im Scheitel des bauchigen Bereichs. An diese Einschnürung, also in Fortsetzung des bauchigen Bereichs, schließt sich ein sich konisch erweiternder Abschnitt als Schürze an, die abweichend davon auch radial nach außen ausgerichtet sein kann.

In der genannten gattungsbildenden Literatur ist zwar der Einsatz einer Ronde als Halbzeug erwähnt, jedoch sind weitere Angaben dazu nicht entnehmbar. Bei dem bekannten Verfahren wird das glockenförmige Unterteil durch Pressen mittels eines geeigneten Presswerkzeuges oder durch Drücken mithilfe einer Drückrolle hergestellt, während die anschließende I nnenkonturierung durch eine außenseitig konturierte Drückwalze erfolgt, mit der der bauchige Bereich des Unterteiles gegen ein mehrteiliges, Kontursegmente aufweisendes Innen- konturwerkzeug gedrückt wird.

Allerdings ist eine gewünschte und für den Einsatzzweck geforderte Maßgenauigkeit bei dem bekannten Verfahren nur mit einem erheblichen ferti- gungstechnischen Aufwand erreichbar, was insofern besonders nachteilig ist, als solche Formkörper als Serienteile in großen Stückzahlen hergestellt werden.

Aus der US 5 970 776 A ist die Herstellung eines glockenförmigen Formkörpers bekannt, mit im Sinne von Kugel- und Käfiglaufbahnen geformten Innenkonturen, die durch das Zusammenwirken innerer Kontursegmente mit äußeren Druckstücken geformt werden.

Mittels der dazu vorgesehenen Vorrichtung kann jedoch nur ein Formteil her- gestellt werden, dessen Wandung, im Verhältnis zur Größe des bauchigen Bereiches, insbesondere des Durchmessers, sehr gering ist. Insoweit ist diese Literatur nicht geeignet, Hinweise auf einen Formkörper zu geben, der hinsichtlich seiner Belastbarkeit auch als Achs- bzw. Gelenkzapfen eingesetzt werden kann, unabhängig davon, dass eine wesentliche Konfiguration, nämlich die an- geformte Nabe, dabei nicht vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass die Maßgenauigkeit des Formkörpers und seine Verwendbarkeit verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gelöst.

Der Kern der Erfindung liegt darin, mittels jeweils mindestens einer Drückrolle sowohl die Nabe wie auch das glockenförmige Unterteil in eine Vorform zu bringen, bei der die Innenkonturen, d.h. die Käfig- und Kugellaufbahnen hinsichtlich ihrer Tiefe teilausgebildet sind. Damit wird die Möglichkeit einer Zentrierung und Verdrehsicherung des Vor- formlings für die nachfolgende Endbearbeitung erreicht, bei der dann die Innenkontur in ihr Endmaß gebracht wird. Während bei der Vorformung des Unterteiles mittels der mindestens einen

Drückrolle die äußere Mantelfläche des Unterteiles glattflächig bleibt, wird bei der Endformung, erfindungsgemäß mittels eines aus Gesenkteilen bestehenden Formgesenks die äußere Mantelfläche entsprechend dem Wölbungsverlauf der Innenkontur gleichfalls geformt, wobei sich die konkaven Wölbungen sowohl in Achsrichtung wie auch quer dazu der Kugellaufbahnen und der Käfigbahnen als konvexe Wölbungen an der äußeren Mantelfläche wiederfinden.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Formung der Nabe und/oder zur Herstellung des Vorformlings und/oder des Endformlings das Material erwärmt, vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 400° bis 1000°, vorzugsweise etwa 600°C bis 700°C.

Durch die genannte sozusagen Zwangszentrierung des Vorformlings bei der Weiterbearbeitung zu einem Endformling wird eine maßgenaue Fertigung der Innenkontur erreicht, die gleichermaßen die vorbestimmte Teilung, d.h. die Anordnung der Wälzkugellaufbahnen sowie der Käfigbahnen betrifft.

Überdies ist, gegenüber dem Stand der Technik, eine deutlich schnellere Fertigung des Formkörpers möglich, wobei die Nabe wahlweise als Hohl- oder Voll- körper ausgebildet sein kann.

Des Weiteren sind durch das Drückwalzen mittels der Drückrollen bis zur Fertigstellung des Vorformlings auch Unterteile mit im Verhältnis zum Durchmesser des Unterteiles relativ dicken Wänden möglich, so dass prinzipiell in jedem Fall ein belastungsoptimierter Formkörper zur Verfügung gestellt werden kann.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist zur Ausbildung des Vorformlings ein erstes, drehbares inneres Konturwerkzeug auf, mit radial bewegbaren, separaten Kontursegmenten, die jeweils einer Kugellaufbahn und einer Käfigbahn zugeordnet sind und die in Funktionsstellung spaltfrei aneinander liegen. Funktional sind die Kontursegmente zur Ausbildung des Vorformlings identisch mit denen zur Ausbildung des Endformlings und lediglich in ihrer maßlichen Konfiguration unterschiedlich. Bis auf die Kontursegmente ist der Aufbau der Vorrichtung für beide Einsatzfälle vergleichbar. Im Gegensatz zum ersten, drehbaren Konturwerkzeug ist allerdings das zweite innere Konturwerkzeug verdrehfest gehalten.

Um das Unterteil, ob als Vorformling oder als Endformling von dem Kontur- Werkzeug abzunehmen, sind die Kontursegmente, wie erwähnt, radial nach innen, also zur Rotationsachse hin bewegbar und zwar mittels einer Zwangsführung. Hierzu sind die Kontursegmente an einem Konusring gehalten, der sich zur Nabe hin verjüngt und der außenseitig Gleitflächen aufweist, an denen sich die Kontursegmente abstützen.

Dieser Konusring ist axial relativ verschiebbar zu den Kontursegmenten wobei jedes Kontursegment eine hinterschnittene Längsnut aufweist, in der eine Kopfschraube oder ein mit dem Konusring verbundener Kulissenstein geführt ist.

Für eine behinderungsfreie Radialbewegung der nebeneinander liegenden, den Käfigbahnen und den Kugellaufbahnen zugeordneten Kontursegmenten, insbesondere der des zweiten Konturwerkzeugs sind die Führungsflächen des Konusringes, an denen die Kontursegmente für die Kugellaufbahnen anliegen, in ihrer Neigung flacher als die Führungsflächen, an denen sich die den Käfigbahnen zugeordneten Kontursegmente abstützen.

Die Kontursegmente sind radial zur Rotationsachse des Formkörpers hin so weit verfahrbar, dass das Unterteil, ob als Vorformling oder als Endformling, auch mit dem kleinsten lichten Durchmesser in dem den bauchigen Bereich begrenzenden Teil, an dem sich eine nach außen gerichtete konische Schürze anschließt, die Kontursegmente überfahren kann.

Die Vorrichtung zeichnet sich überdies durch ihre hohe Stabilität und Konzent- rizität aufgrund der Ausbildung des oberen, der Nabe nahen Endes der Führungssäule aus, so dass die bei der Verformung der Ronde hin zu einem fertigen Formkörper auftretenden Kräfte problemlos aufgenommen werden können. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen nochmals beschrieben.

Es zeigen:

Figur 1 einen Formkörper in einer perspektivischen Ansicht

Figur 2 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ausbildung eines Vorformlings gemäß der Linie B-B in Figur 3,

Figur 3 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Figur 2 gemäß der Li nie A-A,

Figur 4 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung zur Ausbildung des End- formlings, entsprechend der Linie B-B,

Figur 5 einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß der Linie C-C in Figur 4,

Figur 6 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ausbildung eines Vorformlings gemäß der Linie B-B in Figur 7,

Figur 7 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Figur 6 gemäß der Li nie A-A

Figur 8 einen Längsschnitt durch die zweite Ausführungsvariante der Vorrichtung zur Ausbildung des Endformlings, entsprechend der Linie B-B in Figur 9

Figur 9 einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß der Linie C-C in Figur 8. In der Figur 1 ist ein im Wesentlichen rotationssymmetrischer Formkörper 30 dargestellt, mit einer Nabe 2 und einem sich daran anschließenden, spanlos angeformten Unterteil 31 . Ein solcher bereits aus dem Stand der Technik bekannter Formkörper 30 weist in seinem Unterteil 31 eine Innenkontur 32 auf, bestehend aus Kugellaufbahnen 24, zwischen denen jeweils eine Käfigbahn 23 ausgebildet ist, wobei die Kugellaufbahnen 24 und die Käfigbahnen 23 gleichmäßig über dem Umfang des Unterteiles 31 verteilt sind.

Die Käfigbahnen 23 und die Kugellaufbahnen 24 sind in axialer Richtung, bezogen auf eine Achse X, konkav gewölbt, ebenso quer dazu. Erkennbar ragen die Kugellaufbahnen 24 bis in einen unteren, der Nabe 2 gegenüberliegenden Endbereich des Unterteiles, während die Käfigbahnen 23 kürzer als die Kugel- laufbahnen 24 bis in den Bereich einer Schürze 14 reichen, die im Beispiel, wie insbesondere die Figur 2 sehr deutlich wiedergibt, sich konisch nach außen erweitert. Denkbar ist auch, die Schürze 14 bis in eine radiale Ausrichtung zu formen. In der Figur 2 ist erkennbar, dass aus einer gestrichelt abgebildeten rotierenden - vorzugsweise ebenen - Ronde 3 aus Metall mittels mindestens einer drehbaren Drückrolle, die in das Material der Ronde eingetaucht wird und sodann radial von außen nach innen verfahren wird, so dass unter Dickenreduzierung der Ronde 3 eine Nabe 2 angeformt wird.

Zur Weiterbearbeitung, d.h. zur Ausformung des Unterteiles 31 , zunächst als Vorformling 13, ist die Ronde 3 durch einen Vorsetzer 1 als Spannelement gegen eine axial festgesetzte, in einer Basisplatte 1 2 gehaltene Führungssäule 8 gedrückt, die gleichzeitig Zentrierfunktion übernimmt. Dabei weist die Füh- rungssäule 8 an ihrem der Nabe zugewandten Ende einen Auflageteller 27 auf, an dem sich die Ronde 3 abstützt.

Die Führungssäule 8 ist Bestandteil eines ersten inneren Konturwerkzeugs, das überdies einen Konusring 9 aufweist, der verdrehsicher, jedoch axial ver- schiebbar an der Führungssäule 8 gehalten ist. Die Verdrehsicherung erfolgt dabei, wie in Figur 3 zu erkennen, vorzugsweise durch eine Passverzahnung 22A, auch als Spline-Verbindung bezeichnet, zwischen Führungssäule 8 und Konusring 9, um das bei diesem Arbeitsschritt auftretende hohe Drehmoment aufnehmen zu können. Mittels mindestens einer Drückrolle 4 wird der sich radial an die Nabe 2 anschließende Planbereich der Ronde 3 gegen das erste innere Konturwerkzeug, d.h. gegen Kontursegmente 1 0, 1 1 des ersten inneren Konturwerkzeug gedrückt, wobei die Drückrolle 4 radial und axial zugestellt wird. Das erste innere Konturwerkzeug dreht sich dabei mit der Ronde 3.

Dadurch wird ein Vorformling 1 3 geschaffen, dessen äußere Mantelfläche lediglich in axialer Richtung konturiert ist, entsprechend der Abbildung in Figur 2. Innenseitig jedoch sind durch die Kontursegmente 1 0, 1 1 Käfigbahnen 23 und Kugellaufbahnen 24 vorgeformt, d.h. lediglich in ihrem axialen Konturenverlauf, nicht jedoch hinsichtlich ihrer Breite und Tiefe dem Endformling entsprechend, was besonders deutlich der Figur 3 zu entnehmen ist.

Nach Beendigung des Einsatzes der Drückrolle 4, die im Übrigen gegen die ro- tierende Ronde 3 bzw. den Vorformling 1 3 gedrückt wird, wird der Konusring 9 in Pfeilrichtung nach unten verfahren, in eine Stellung entsprechend der gestrichelten Abbildung, wobei der Konusring 9 über axial bewegliche Druckstempel 7 mit einer Druckplatte 5 verbunden ist. Die Führungssäule 8 hingegen ist in einer Basisplatte 1 2 befestigt, die ortsfest gehalten ist und an der ein Auflagering 6 befestigt ist, der als Widerlager für die Kontursegmente 1 0, 1 1 dient, wenn der Konusring 9 nach unten, d.h. in die der Nabe 2 abgewandte Richtung gezogen wird. Wie bereits erwähnt, werden mit der axialen Verschiebung des Konusringes 9 in eine Endformstellung die Kontursegmente 1 0, 1 1 radial in Richtung der Führungssäule 8 bewegt, wozu in Führungsflächen 27 des Konusringes 9, auf denen die Kontursegmente 10, 1 1 verschieblich gelagert sind, jeweils ein Kulissenstein 1 8 befestigt ist, der in eine Kulissenführung 1 9 des jeweiligen Kon- tursegmentes 1 0, 1 1 eingreift. Dieser Kulissenstein 1 8 kann beispielsweise aus einer Kopfschraube bestehen.

Durch die radiale Verschiebung der Kontursegmente 1 0, 1 1 in eine in der Figur 2 gestrichelte Stellung wird der Vorformling 1 3 gegenüber dem Konturwerkzeug so weit frei gelegt, dass er problemlos entnehmbar ist.

In einem folgenden Verfahrensschritt wird der Vorformling 1 3 zu einem Endformling, nämlich dem Unterteil 30 weiter bearbeitet. Dieser Verfahrensschritt ist in den Figuren 4 und 5 abgebildet. Prinzipiell ist der Aufbau des zweiten inneren Konturwerkzeugs vergleichbar dem des ersten inneren Konturwerkzeugs zur Ausbildung des Vorformlings 1 3. Hierbei kommen allerdings Kontursegmente 20, 21 zum Einsatz, die hinsichtlich ihrer Bemaßung von den Kontursegmenten 1 0, 1 1 des ersten inneren Kon- turwerkzeugs abweichen und zwar derart, dass Kugellaufbahnen 24 und Käfigbahnen 23 ihre Endform erhalten.

Zu deren Ausprägung sind an die äußere Mantelfläche des Vorformlings 1 3 radial zustellbare Gesenkteile 17 vorgesehen, die segmentartig Bestandteil eines Gesenks 1 6 sind und die an die äußere Mantelfläche des nun nicht rotierenden Vorformlings 13 angedrückt werden, wobei die Gesenkteile 1 7, von denen jeweils eins einer Kugellaufbahn 24 zugeordnet ist, eine der konvexen Ausbildung des Kontursegmentes 21 angepasste konkave Ausformung aufweist, so dass sich eine entsprechende Außenkontur des das Unterteil 31 bildenden Endformlings ergibt.

Zum Aufsetzen des Vorformlings 1 3 auf das zweite innere Konturwerkzeug sind die Kontursegmente 20, 21 in einer Nichtfunktionsstellung gehalten, d.h., der Konusring 9 ist in eine gegenüber der Führungssäule 8 in Richtung der Basis- platte verschobene Endstellung gebracht, bei zwangsweiser radialer Bewegung nach innen zur Führungssäule 8 hin der Kontursegmente 20, 21 .

Nach einem Aufsetzen des Vorformlings 1 3 auf die endseitig als Auflageteller 27 ausgeformte Führungssäule 8 wird der Konusring 9 in Richtung der Nabe 2 bzw. des angeformten Auflagetellers 27 der Führungssäule 8 verschoben und durch die im Sinne eines Keiles wirkenden Konusflächen werden die Kontursegmente 20, 21 in eine Endstellung verfahren, in der diese spaltfrei oder nahezu spaltfrei aneinander liegen. Zur Verdrehsicherung des Konusringes 9 mit der Führungssäule 8 sind, wie die Figur 5 deutlich wiedergibt, Passfedern 22 vorgesehen, die in die Führungssäule 8 und den Konusring 9 eingreifen.

Durch Andrücken der Gesenkteile 17, entsprechend der Pfeilrichtung in Figur 4, werden die Kugellaufbahnen 24 und die Käfigbahnen 23 ausgebildet.

In den Figuren 6 bis 9 ist eine alternative Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Im Unterschied zur Vorrichtung gemäß den Figuren 2 bis 5 ist bei dem ersten inneren Konturwerkzeug das Kon- tursegment 10' zur Ausbildung der Kugellaufbahnen 24 einstückig mit dem Konusring 9 ausgebildet.

Wie des Weiteren in Figur 6 erkennbar ist, wird auch bei dieser Variante der sich radial an die Nabe 2 anschließende Planbereich der Ronde 3 gegen das erste innere Konturwerkzeug, d.h. gegen Kontursegmente 10', 1 1 des ersten inneren Konturwerkzeug gedrückt, wobei die Drückrolle 4 radial und axial zugestellt wird. Die Formgestalt der Kontursegmente 10' ist hier dergestalt, dass der Radius der Mantelfläche der Kontursegmente 10' sich axial zur Drehachse der Führungssäule 8 nach oben, sprich entgegen der Endformrichtung, nie zunimmt, sondern nach oben abnehmend oder gleichbleibend ausgebildet ist, so dass nach erfolgtem Andrücken der Ronde 3 gegen das erste innere Konturwerkzeug der Vorformling 13 gegenüber dem Konturwerkzeug problemlos entnehmbar ist.

Dadurch wird ein Vorformling 13 geschaffen, dessen äußere Mantelfläche lediglich in axialer Richtung konturiert ist, entsprechend der Abbildung in Figur 2.

Für eine vereinfachte Bearbeitung, insbesondere hinsichtlich der Materialver- formung, kann die Ronde bzw. kann der Vorformling, wie bereits ausgeführt, erwärmt werden. Um die Standzeit der beteiligten Werkzeuge bei der Verformung zu erhöhen, können diese gekühlt werden, wobei entsprechende Kühlkanäle vorgesehen sein können.

Bezugszeichenliste

1 Vorsetzer

2 Nabe

3 Ronde

4 Drückrolle

5 Druckplatte

6 Auflagering

7 Druckstempel

8 Führungssäule

9 Konusring

10 Kontursegment

10' Kontursegment

1 1 Kontursegment

12 Basisplatte

13 Vorformling

14 Schürze

15 Führungsfläche

1 6 Gesenk

17 Gesenkteil

18 Kulissenstein

19 Längsnut

20 Kontursegment

21 Kontursegment

22 Passfeder

22A Spline-Verbindung

23 Käfigbahn

24 Kugellaufbahn

27 Auflage- und Zentr

30 Formkörper

31 Unterteil

32 Innenkontur