DE2044701A1 - Gleichlaufdrehgelenk - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Gleichlaufdrehgelenke mit einem inneren Gelenkkörper, der mit einer treibenden oder
einer getriebenen Welle verbindbar ist, einem diesen umgebenden äußeren Gelenkkörper, der mit der anderen der beiden
Wellen verbindbar 1st, sowie außen am Inneren Gelenkkörper und innen am äußeren Gelenkkörper ausgearbeiteten, jeweils
paarweise einander zugeordneten Rillen, wobei in jedem Rillenpaar ein Drehmomentübertragungselement, normalerweise
eine Kugel, aufgenommen ist und eine Einrichtung vorgesehen ist, die bei einer gegenseitigen Winkelbewegung zwischen den
beiden Gelenkkörpern die Drehmomentübertragungselemente in der den Winkel zwischen den Gelenkkörperachsen halbierenden
Ebene hält.
Gleichlaufdrehgelenke der vorstehend beschriebenen Bauart wurden in der Hauptsache für den Frontantrieb bei Kraftfahrzeugen
verwendet. Die bekannten Ausführungen dieser Gelenke sind verhältnismäßig teuer, da die Rillen in dem äußeren und
inneren Gelenk durch ein spangebendes Herstellungsverfahren und nachträgliches Schleifen hergestellt werden. Dies 1st
insbesondere bei der Herstellung der auf der Innenseite des äußeren Gelenkkörpers herzustellenden Rillen ein teuerer
Herstellungsvorgang.
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ORIGINAL INSPECTEO
-2- 2Q447Q1
Bei der Kardanwlle für den Antrieb der Hinterachsen von
Kraftfahrzeugen ist es auch heute noch Üblich, Kreuzgelenke zu verwenden, obgleich diese keinen Gleichlauf zwischen der
treibenden und der getriebenen Welle ergeben, weil dieser Nachteil durch die billigere Herstellungsmöglichkeit von
Kreuzgelenken gegenüber Gleichlaufdrehgelenken der eingangs
genannten Bauart weit aufgewogen wird.
In den letzten Jahren sind Gleichlaufdrehgelenke der eingangs genannten Bauart entwickelt worden, die sowohl eine Winkelbewegung
als auch eine Axialbewegung zwischen dem treibenden und dem getriebenen Gelenkkörper des Gelenks zulassen und Ie
Gegensatz zu Festgelenken, die nur eine gegenseitige Schwenkbewegung der Gelenkkörper zulassen, als Verschiebegelenke
bezeichnet werden. Solche Gleichlaufdrehgelenke in der Ausführung
als Verschiebegeleiike hätten, wenn nicht die oben erwähnten hohen Herstellungskosten wären, eine sehr weite
Anwendung finden können, da es die gegenseitige axiale Verschiebbarkeit
der Gelenkkörper ermöglicht, die übliche Keilwelle
tr*/« r-ö I nciung wegzulassen, welche bisher trotz des Nachteils
dfe*·· bei der Drehmomentübertragung in ihr auftretenden
hohen Reibungskräfte in Kraftübertragungswellen, z. B. der Kardanwelle, unumgänglich gewesen waren,
aus der US Patentschrift 2 352 776 ist sin 01eichlaufdrehgaleü
ier eingangs genannten Gattung bekannt, bei dam dar
äußere Gelenkkörper von einem aus Blech, z, B. durch Tiefziehen, geformten Gehäuse gebildet wird, das Rillen aufweist,
deren. Innenfläche durch einen Prägevorgsusg fertig
bearbeitet ist. Der äußere Gelenkkörper wird ergänzt durch
eine Nabt mit einem Flansch, an dem das -Gehäuse mittels
.nehrerer Schrauben befestigt ist« Dis Habe ist dann ihrerseits alt einer Antriebswelle verbunden,
In der US Patentschrift 3 ol6 721 1st eine Kreuzgelenkkupplung
gezeigt, die zwei durch ein zylindrisches Abstandsstück
äuBer© Gelenkkörper und zwei jeweils einem der
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äußeren Gelenkkörper zugeordnete innere Gelenkkörper aufweist, die durch eine Kugelgelenk-Kupplung untereinander verbunden
sind. Die beiden' äußeren Gelenkkörper sind mit Führungsbahnen versehen, welche auf Zapfen des Inneren Gelenkkörpers
gelagerte Kardansteine aufnehmen, und sind innerhalb der Endabschnitte des sie verbindenden zylindrischen Abstandsstücks
befestigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Konstruktion eines Gleichlaufdrehgelenks
der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die billiger als bisher herstellbar und über einen größeren
Anwendungsbereich von Kraftübertragungswellen wirtschaftlich | ausführbar ist.
Ein gemäß der Erfindung gestaltetes Gleichlaufdrehgelenk der
eingangs genannten Gattung ist dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Gelenkkörper von einem durch spanlose Formgebung
mit den Rillen versehenen Metallteil von Rohrquerschnitt gebildet ist, das innerhalb eines zu seiner Verstärkung dienenden
Endabschnitts eines Rohres festgehalten ist, welches die mit dem äußeren Gelenk verbundene Welle bildet.
Mit dem Ausdruck "spanlose Formgebung" wird jed,er Formgebungsvorgang wie Pressen, Drücken, Strangpressen, Prägen oder dgl.
verstanden, bei dem die Gestalt ausschließlich durch Umformung f des Ausgangsstücks erhalten wird, ohne daß Metall durch Schneiden,
Schleifen oder dgl. abgenommen wird.
Durch die spanlose Formgebung statt der spanabhebenden Herstellung
der Rillen sind die Kosten für die Rillenherstellung herabgesetzt. Weil das einen Rohrquerschnitt aufweisende Metallteil
in das Ende des Rohres derart eingesetzt wird, daß die Rohrwand zur Verstärkung des Metallteils dient, kann dieses
Metallteil aus dünnwandigem Material hergestellt und damit seine Kosten reduziert werden. Die Kosten werden noch
weiter dadurch gesenkt, daß eine Flansch- oder andere Kupplung zum Verbinden des äußeren Gelenkkörpers mit der ihm
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zugeordneten Welle entfällt, da der äußere Gelenkkörper in dem Ende des Rohres befestigt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Gleichlaufdrehgelenks
der vorbeschriebenen Ausführung besteht darin, daß in einem Metallteil von Rohrquerschnitt durch spanlose
Formgebung die Rillen des äußeren Gelenkkörpers eingeformt werden und das Metallteil in einen Endabschnitt eines entweder
die treibende oder die getriebene Welle bildenden Rohres so eingepaßt und in diesem gegen Verschiebung befestigt
wird, daß dieser Rohrendabschnitt das Metallteil verstärkt.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt längs der Linie 1-1 von Fig. eines Gleichlaufdrehgelenks in der Ausführungsform
als Verschiebegelenk, und
Fig. 2 ist ein Querschnitt durch das Gelenk.
Das in der Zeichnung dargestellte GIeichlaufdrehgelenk besitzt
einen inneren Gelenkkörper Io, der mit geraden, sich
in Längsrichtung erstreckenden Rillen 11 versehen ist und mittels einer Keilwellenverzahnung auf einem Wellenstück 12
sitzt und auf diesem mittels eines Federrings 13 festgehalten ist. Das Wellenstück 12 besitzt einen Flansch 14, durch
den es beispielsweise mit der Ausgangswelle des Getriebes eines Kraftfahrzeugs verbindbar ist.
Der äußere Gelenkkörper 15 ist als zusammengesetztes Teil ausgebildet und umfaßt einen Einsatz 16 von Rohrquerschnitt
in Form eines becherförmigen Preßteils mit einem Boden 17. Der Einsatz 16 ist in dem einen Endabschnitt 18 eines Rohres
19 aufgenommen, welches die Hauptantriebswelle der Kardanwelle eines Kraftfahrzeugs bildet. Nachdem der Einsatz 16
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innerhalb des Endabschnitts der Welle19 angeordnet ist,
sind der Einsatz und Endabschnitt 18 der Welle einem spanlosen Formgebungsverfahren ausgesetzt, durch den die sechs
Rillen 2o geformt worden sind, wobei die Formgebung so erfolgt, daß alle Innenflächen 21 zwischen benachbarten Rillen
22 auf einer gemeinsamen Zylinderfläche liegen, so daß sie eine zylindrische Lagerfläche für die Außenfläche eines
Käfigs 22 bilden. Die in dem äußeren Gelenkkörper 13 eingeformten
Rillen 2o erstrecken sich gradlinig.
Der Endabschnitt 18 des Rohres 19 hat anfangs den gleichen Durchmesser wie der übrige Teil des Rohres, und der Einsatz I
16 besitzt zunächst einen Außendurchmesser, der etwa dem Innendurchmesser des Rohres entspricht, so daß der Einsatz 16
leicht in den Endabschnitt eingebracht werden kann. Rohrendabschnitt und Einsatz werden dann nach innen auf eine entsprechende
Matrize aufgeformt, so daß die gewünschte Rillen- und Zylindergestalt erhalten wird. Dann wird die Matrize
wieder entfernt, wobei dies dadurch erleichtert ist, daß sich die Rillen 2o gradlinig erstrecken.
Obwohl dies in Zeichnungen nicht dargestellt ist, kann der Boden 17 des Einsatzes 16 als Endanschlag für die Stirnfläche
12a des Wellenstücks 12 dienen, um die Axialbewegung | des inneren Gelenkkörpers Io in Richtung auf den Boden 17
des Einsatzes 16 zu begrenzen.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist im Querschnitt sowohl die Innen- als auch die Außenfläche der Rillenform angepaßt, so
daß um den ganzen Umfang herum Einsatz 16 mit Rohrendabschnitt 18 zusammen gleichmäßige Wandstärke aufweisen, wobei
der Querschnitt des Rohrendabschnitts 18 denjenigen des Einsatzes 16 ergänzt.
Während des gleichen oder eines nachfolgenden Formgebungsverfahrens wird das Ende des Endabschnitts 18 des Rohres 19
nach innen gedrückt, wie dies bei 23 in Fig. 1 gezeigt ist,
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so daß eine Abstützung für das eine Ende eines im Querschnitt etwa Z-förmigen Dichtungsrings bzw, einer Dichtungsmanschette
24 gebildet wird, deren eines Ende mittels eines Spreizrings
25 mit dem nach innen gedrückten Ende 23 des Rohres 19 in Eingriff gehalten wird und deren anderes Ende mittels einer
Schelle 26 auf dem den inneren Gelenkkörper Io tragenden Wellenstück
12 befestigt ist.
Der Dichtungsring bzw, die Dichtungsmanschette 24 ist gemäß Fig. 1 derart angeordnet, daß ein Teil von ihr mit dem Grund
der in dem äußeren Gelenkkörper 15 eingeformten Rillen 2o fluchtet, so daß der Dichtungsring bzw. die Dichtungsmansche
te 24 einen nachgiebigen Endanschlag bildet, der die Bewegung der Kugeln 32 und damit des inneren Gelenkkörpers Io gegenüber
dem äußeren Gelenkkörper 15 in Fig. 1 gesehen nach rechts begrenzt.
Ein anderes bevorzugtes Herstellungsverfahren des äußeren Gelenkkörpers
15 besteht darin, daß zunächst der Endabschnitt 18 des Rohres 19 durch spanlose Verformung in die in den
Zeichnungen gezeigte Gestalt gebracht wird, wobei jedoch der nach innen gedrückte Flansch 23 noch weggelassen wird. Dann
wird der becherförmige Einsatz 16 mit engem Schiebesitz in den Rohrendabschnitt 18 eingeschoben, welcher innerhalb einer
seiner Außenform angepaßten Matrize sitzt. Sodann wird der Einsatz 16 aufgeweitet, so daß die ursprünglich zylindrische
Wand des Einsatzes 16 verformt wird, um die Rillen zu bilden. Am Schluß wird das Ende des Rohrabschnitts 18 zur Bildung
des nach innen weisenden Flansches 23 nach innen gedrückt. Das Aufweiten des Einsatzes 16 wird elektrohydraulisch ausgeführt
und dient dazu, den Einsatz in dem Endabschnitt 18 ■des Rohres 19 zu befestigen.
Ein noch anderes Verfahren zur Bildung der Einheit aus Rohr und Einsatz besteht darin, daß zunächst die Rillen durch ein
spanloses Formgebungsverfahren in dem Einsatz ausgebildet werden, welcher dann in dem Endabschnitt 18 des Rohres 19
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angeordnet wird, der dann nach innen auf den bereits geformten
Einsatz gedrückt wird.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, hat der Kugelkäfig 22 eine den
Teil einer Hohlkugel bildende Innenfläche 27» deren Mittelpunkt -28 auf der einen Seite des Gelenkmittelpunkts 29 liegt,
und außen einen den Teil einer Kugelfläche bildenden Abschnitt 3o, dessen Mittelpunkt 31 im gleichen Abstand auf
der anderen Seite des Gelenkmittelpunkte 29 liegt.
Eine solche Anordnung, die im einzelnen in der britischen Patentschrift 1 o72 144 beschrieben ist, stellt sicher, daß *
die zusammenwirkenden Oberflächen zwischen Käfig 22 und innerem Gelenkkörper Io und Käfig 22 und äußerem Gelenkkörper
15 die in den Käfigfenstern enthaltenen Kugeln 32 in der den
Winkel zwischen den Achsen der Gelenkkörper halbierenden Ebene halten, was für den Gleichlauf des Drehgelenks notwendig
1st. Trotzdem können sich innerer und äußerer Gelenkkörper Io und 15 frei in axialer Richtung gegeneinander verschieben,
well der äußere Gelenkkörper 15 mit sich gradlinig erstreckenden Rillen 21 und einer zylindrischen Innenfläche
21 versehen ist.
Oben ist gesagt, daß der Einsatz 16 Becherform hat, so daß er einen mit ihm aus einem Stück bestehenden Boden 17 be- |
sitzt, der das eine Ende der Höhlung in dem äußeren Gelenkkörper abschließt. Es ist jedoch auch möglich, das inneree
Ende der Höhlung in dem äußeren Gelenkkörper durch eine besondere Abschlußplatte abzuschließen, die innerhalb des Rohres
19 befestigt wird. In beiden Fällen begrenzen der innere Gelenkkörper, der äußere Gelenkkörper, die Abschlußplatte
oder der Boden des Einsatzes und die Dichtungsmanschette 24, die mit dem nach innen gedrückten Ende 23 des Rohres 19 und
der Welle 12 abdichtend zusammenwirkt, eine Schmiermittelkammer.
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Normalerweise ist es notwendig, daß die in dem äußeren Gelenkkörper
15 durch die spanlose Formgebung gebildeten Rillen 2o gehärtet werden, d. h. entweder einsatzgehärtet oder induktiv
gehärtet. Man kann das Rohr 19 und den Einsatz 16 aus unterschiedlichem Stahl fertigen, z. B. kann man den Stahl SAE
Io2o für das Rohr 19 und den Stahl SAE Io4o für den Einsatz
verwenden. Die Härtung wird nach der Formgebung auf den Innenflächen der Rillen ausgeführt und beeinträchtigt nur den Einsatz.
Eine Induktivhärtung hat zur Wirkung, daß der Einsatz 16 sich etwas erweitert, so daß die Verbindung zwischen Einsatz
16 und Endabschnitt 18 des Rohres 19 noch erhöht wird. Die bei der Induktivhärtung entstehende Ringspannung trägt zusätzlich
dazu bei, den Einsatz und den Endabschnitt des Rohres äußerst fest miteinander verbunden zu halten.
Die Wandstärke des Rohres 19 und des Einsatzes 16 kann zwischen etwa 2 % und 16 % des Rohrdurchmessers liegen. Es ist
nicht notwendig, daß die Wandstärke beider Teile die gleiche ist.
Bei einem ausgeführten Gelenk gemäß der Erfindung mit einem Rohrdurchmesser von 75 mm hat das Rohr 19 eine Wandstärke von
1,8 mm und der Einsatz eine Wandstärke von 2,5 mm. Es ist also ersichtlich, daß das Gleichlaufdrehgelenk nach der Erfindung
aus dünnwandigem Material und daher wirtschaftlich gefertigt werden kann.
Da es die oben beschriebene Konstruktion ermöglicht, den äusseren Gelenkkörper des Gelenks sehr viel billiger herzustellen
als dies bisher möglich war, bietet die Erfindung die Möglichkeit, eine Kardanwelle wirtschaftlich - statt wie
jetzt mit einem Kreuzgelenk an jedem Ende und einer dazwischenliegenden Keilwellen-Kupplung an einem oder beiden Enden mit
einem Gleichlaufdrehgelenk in der Form eines Verschiebegelenks ayszuführen.
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Die Erfindung ist in gleicher Weise auf Festgelenke der eingangs genannten Bauart anwendbar.
Obgleich die Erfindung in Bezug auf ihr hauptsächlichstes Anwendungsgebiet im KraftUbertragungsstrang eines Kraftfahrzeugs beschrieben ist, kann sie auch sonst in der Technik
eine weite Anwendung finden.
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Claims (9)
1. Gleichlaufdrehgelenk mit einem inneren Gelenkkörper,
einem diesen umgebenden äußeren Gelenkkörper und außen am inneren Gelenkkörper und innen am äußeren Gelenkkörper ausgearbeiteten,
jeweils paarweise einander zugeordneten Rillen, wobei in jedem Rillenpaar ein Drehmomentübertragungselement
aufgenommen ist und eine Einrichtung vorgesehen ist, die bei einer gegenseitigen Winkelbewegung zwischen den beiden
Gelenkkörpern die Drehmomentübertragungselemente in der
den Winkel zwischen den Achsen der Gelenkkörper halbierenhält,
den Ebene / dadurch gekennzeichnet , daß der äußere Gelenkkörper (15) von einem durch spanlose Formgebung mit den Rillen versehenen Metallteil (16) von Rohrquerschnitt gebildet ist, das innerhalb eines zu seiner Verstärkung dienenden Endabschnitts (18) eines Rohres (19) festgehalten ist, welches die mit dem äußeren Gelenkkörper verbundene Welle bildet.
den Ebene / dadurch gekennzeichnet , daß der äußere Gelenkkörper (15) von einem durch spanlose Formgebung mit den Rillen versehenen Metallteil (16) von Rohrquerschnitt gebildet ist, das innerhalb eines zu seiner Verstärkung dienenden Endabschnitts (18) eines Rohres (19) festgehalten ist, welches die mit dem äußeren Gelenkkörper verbundene Welle bildet.
2. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1 in der Ausführung
als Verschiebegelenk, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Rillen (U, 2o) im inneren und äußeren Gelenkkörper
(lo, 15) gradlinig erstrecken.
3. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
g e k'-e nnzeichnet , daß das Metallteil (16)
Becherform hat.
4. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet , daß das Metallteil (16) Rohrform hat und an inneren Ende durch eine Abschlußplatte verschlossen
ist.
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ORIGINAL !Μ5ΓΓ:0ΤΓ:0
-ii- 20U701
5. Gleichlaufdrehgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet , daß das Ende des Rohres (19) nach innen gedrückt ist, so daß ein
Sitz für eine die Form einer Dichtungsmanschette aufweisende flexible Dichtung (24) zwischen dem äußeren Gelenkkörper
(15) und der den Inneren Gelenkkörper (lo) tragenden Welle (12) gebildet ist.
6. Verfahren zum Herstellen eines Gleichlaufdrehgelenks
nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch g e ken η zeichnet, daß in ein Metall teil (16) von Rohrquerschnitt
durch spanlose Formgebung die Rillen (2o) des äus-
seren Gelenkkörpers (15) eingeformt werden und das Metall- '
teil (16) in einen Endabschnitt (18) eines entweder die treibende oder die getriebene Welle bildenden Rohres (19)
eingepaßt und in diesem gegen Verschiebung befestigt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß zunächst das Metallteil (16) in das
Ende des Rohres (19) eingesetzt wird und erst dann die Rillen (2o) ausgebildet werden, indem das Metallteil (16) und
das Rohr (19) in der Weise spanlos verformt werden, daß sich die gewünschte Rillengestalt ergibt und das Metallteil
in dem Rohr befestigt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Endabschnitt (18) des
Rohres (19) durch eine spanlose Formgebung in die im fertigen Gelenk gewünschte Form gebracht wird und dann das rohrförmlge
Metallteil (16) in den fertig geformten Endabschnitt (18) eingesetzt und von innen aufgeweitet wird, um es in die
mit der Gestalt des Endabschnitts übereinstimmende und eng in diese passende Gestalt zu bringen.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmlge Metallteil (16) durch
eine spanlose Formgebung mit den gewünschten Rillen versehen
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wird und dann das so geformte Metallteil in das Ende des Rohres (19) eingesetzt wird und dieses um das Metallteil (16)
herumgepreßt wird.
Io. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9> dadurch
gekennzeichnet , daß die im äußeren Gelenkkörper (15) ausgebildeten Rillen (2o) gehärtet werden.
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