DE2740226A1

DE2740226A1 - Gleichlaufdrehgelenk

Info

Publication number: DE2740226A1
Application number: DE19772740226
Authority: DE
Inventors: Alfons Jordan; Werner Dipl Ing Krude
Original assignee: Uni Cardan AG
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1977-09-07
Filing date: 1977-09-07
Publication date: 1979-03-08
Also published as: CA1084283A; DE2740226C3; IT1103045B; US4202184A; GB2004028A; JPS5723130B2; FR2402802B1; IT7807050V0; JPS5440953A; GB2004028B; FR2402802A1; DE2740226B2; BR7805808A; IT7805233A0

Description

1)

Uni-Cardan Aktiengesellschaft 5. September 1977

Postfach 1160 · St/He

5204 Lohmar/Rhld. 1 ' . UC-33

Gleichlaufdrehgelenk

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem inneren Gelenkkörper, einem diesen umgebenden äußeren Gelenkkörper mit auf der Außenfläche des inneren Gelenkkörpers und im Hohlraum des äußeren Gelenkkörpers jeweils paarweise einander zugeordnete Rillen zur Aufnahme eines Drehmomentübertragungselementes, insbesondere einer Kugel, wobei die Kugeln gegebenenfalls in einem Käfig gehalten sind und der äußere Gelenkkörper auf seinem äußeren Umfang in Umfangsrichtung eine Ringnut aufweist und mit axial verlaufenden Nuten versehen ist und von einem rohrförmigen Anschlußteil umgeben ist und durch Verformungen des rohrförmigen Anschlußteiles in die Vertiefungen des äußeren Gelenkkörpers hinein, diese drehfest miteinander verbunden sind und eine Manschette zur Abdichtung vorgesehen ist.

Bei einem bekannten Gleichlaufdrehgelenk (ζ. Β. DT-PS 2 121 417) werden auf der Außenfläche des äußeren Gelenkkörpers axiale Nuten und im Bereich des von innen verstärkten

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Endes, eine Umfangsnut eingearbeitet. Die axialen Nuten sind jedoch jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden der Aufnahme der Kugeln dienenden Rillen vorgesehen. Bei einem solchen äußeren Gelenkkörper lassen sich auf der Außenfläche im Bereich der Rillen keine weiteren Nuten einbringen, da ein solches Metallteil aufgrund der Formgebung nur schwierig zu härten ist. Um solchen Härteverzügen aus dem Wege zu gehen, sind bei diesem Gelenk die axialen Nuten, sowie die Umfangsnut im Bereich des verstärkten Endes, angeordnet. Es ist leicht einzusehen, daß zur Herstellung dieser Nuten genaue Fertigungsoperationen vorgesehen werden müssen, und es läßt sich zum Eindrücken der Rohrwelle in die Vertiefungen auch nur ein spezielles dafür vorgesehenes EinpreSwerkzeug verwenden. Darüber hinaus ist von Nachteil, daß der Außendurchmesser des äußeren Gelenkkörpers und der Innendurchmesser des zu verbindenden Rohres sehr engen und genauen Toleranzen unterliegen, denn davon ist die exakte Zentrierung des gesamten Gleichlaufdrehgelenkes abhängig. Die Verformung in die Nuten hinein, erfolgt durch eine Streckung von Materialanteilen des Verbindungsrohres. Zur Befestigung einer Dichtungsmanschette muß ein weiterer Blechring oder eine Rohrschelle vorgesehen werden.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, bei einem Gleichlaufdrehgelenk eine kostengünstige und wirtschaftliche Verbindung mit einer Rohrwelle zu schaffen, bei der gleichzeitig die Befestigung einer Dichtungsmanschette gewährleistet ist und daß ohne Berücksichtigung von Durchmessertoleranzen der zuverbindenden Bauteile auch verschieden breite und mit unterschiedlicher Nutgestaltung versehene Gelenkkörper ausreichend fixiert werden können und ein Verfahren zur Verbindung derselben.

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Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die axial verlaufenden Nuten gleichmäßig über dem Umfang verteilt sind und daß über dem Umfang mindestens eine Ringnut angeordnet ist, deren Tiefe größer ist als die Tiefe der axial verlaufenden Nuten und in etwa in der Mitte der die Nuten enthaltenden Außenfläche angeordnet ist und daß der äußere Gelenkkörper eine Ringstufe zur Aufnahme des Befestigungsendes einer Dichtungsmanschette aufweist und daß das rohrförmige Anschlußteil gleichzeitig zur Befestigung der Manschette auf dem äußeren Gelenkkörper dient.

Bei dieser Ausbildung ist von Vorteil, daß die Nuten in axialer Richtung über die Gesamtaußenfläche des äußeren Gelenkkörpers verlaufen, wodurch eine rationelle Fertigung gewährleistet ist. Da die Nuten im Verhältnis zum Querschnitt des äußeren Gelenkkörpers eine geringe Tiefe aufweisen, können diese über dem gesamten Umfang gleichmäßig verteilt werden, auch in den Bereichen, in denen sich im Innenraum des äußeren Gelenkkörpers, die der Aufnahme der Kugeln dienenden Rillen befinden. Durch diese Anordnung wird ermöglicht, daß einerseits eine kostengünstige Fertigung z.B. durch Fräsen oder auch durch Rändelung erfolgen kann, daß andererseits während des Härtevorganges nicht mit Verzügen", aufgrund gleichmäßiger Härtetiefen zu rechnen ist. Darüber hinaus ist durch die vorteilhafte Ausgestaltung des äußeren Gelenkkörpers, eine Befestigung der Dichtungsmanschette in einer dafür vorgesehenen Ringstufe möglich.

Bei einem Gleichlaufdrehgelenk, bei dem zwischen dem inneren Gelenkkörper und dem äußeren Gelenkkörper eine relative Verschiebung vorgesehen ist und dadurch bedingt eine große

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Breite der Außenfläche notwendig wird, ist nach einem weiteren wesentlichen Merkmal vorgesehen, daß bei Verwendung von mehreren Ringnuten diese so angeordnet sind, daß die mit axialen Nuten versehene Außenfläche in gleichlange Teilflächen unterteilt wird.

Um bei der Fixierung der beiden Bauteile zueinander ein leichtes Einbringen von Materialanteilen der Rohrwelle in die Ringnut zu ermöglichen, ist nach einem weiteren Merkmal vorgesehen, daß die Seitenflächen der Ringnuten in Bezug auf die Mittelachse einen Winkel aufweisen, der kleiner ist als 75°.

Vorteilhaft ist bei dieser Ausbildung, daß das Material leichter von den axialen Nuten her, in die tiefere Ringnut einfließen kann.

Um eine exakte Fixierung zu erreichen und ein Verbinden von Rohren, deren Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des äußeren Gelenkkörpers ohne weiteres zu ermöglichen, ist nach einem weiteren wesentlichen Merkmal vorgesehen, daß der Querschnitt der Ringnut ein Volumen aufnehmen kann, daß dem verdrängten Querschnittsvolumen der axialen Nuten entspricht.

Bei einem Verfahren zu Herstellung eines Gleichlaufdrehgelenkes, bei dem zunächst der äußere Gelenkkörper außen mit einem Nutenprofil versehen wird und daß dann nach Ineinanderschieben des äußeren Gelenkkörpers und des, mit einer glatten Innenfläche und einem größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des äußeren Gelenkkörpers versehene Ende

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des rohrförmigen Anschlußteiles, in die axialen Nuten des äußeren Gelenkkörpers hineinverformt wird, ist nach der Erfindung vorgesehen, daß Materialanteile des Anschlußteiles gleichzeitig in die axialen Nuten und die Ringnut durch eine im wesentlichen zylindrischen Wälze bei Rotation des Gelenkes einfließen, wobei die Durchmesserreduzierung so gewählt ist, daß die Ringnut durch das verdrängte Materialvolumen des Anschlußteiles ausgefüllt wird.

Hierbei ist von Vorteil, daß ohne Rücksicht auf die Toleranzen der Bauteile zueinander, die Fixierung durch ein Einheitswerkzeug, z.B. eine zylindrische Walze, erfolgen kann. Das Material fließt während der Rotation und durch den Druck der Walze von den axial verlaufenden Nuten in die Ringnut ein, so daß eine einwandfreie Fixierung beider Bauteile zueinander erreicht wird. Das Einbringen von Materialanteilen der Rohrwelle sowohl in die axialverlaufende Nuten als auch in die Ringnuten,bewirkt eine form- " schlüssige Verbindung, die jede Relativbewegung des äußeren Gelenkkörpers gegenüber der Rohrwelle ausschließt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Gleichlaufdrehgelenk. mit einer Rohrwelle

Fig. 2 ein Gelenk im Prinzip wie in Fig. 1 dargestellt, jedoch ohne eine Rohrwelle

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Fig. 3 ein Gelenk im Prinzip wie in Fig. 1 dargestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß die Rohrwelle noch nicht mit den äußeren Gelenkkörper fixiert ist

Fig. 4 ein Gleichlaufdrehgelenk mit einer Rohrwelle im Prinzip wie in Fig. 1 dargestellt

Fig. 5 einen äußeren Gelenkkörper mit einer Rohrwelle vor der Verformung im Axialschnitt

Fig. 6 ein Schnitt der Fig. 6 quer zur Achse

Fig. 7 das Prinzip der Verformung und Fixierung der und 8 Rohrwelle auf dem äußeren Gelenkkörper

Das in Fig. 1 dargestellte Gleichlaufdrehgelenk besteht im wesentlichen aus dem äußeren Gelenkkörper 1, in dessen Hohlraum Rillen 2 zur Aufnahme der der Drehmomentübertragung dienenden Kugeln 3 angeordnet sind. Im Hohlraum des äußeren Gelenkkörpers 1 ist des weiteren der innere Gelenkkörper M-, welcher auf seinem Außenumfang ebenfalls Rillen 5 zur Aufnahme der Kugeln 3 aufweist, angeordnet. Zur Steuerung der Kugeln 3 in die Winkelhalbierende Ebene bei Beugung des Gelenkes, sind diese in einem Käfig 6 geführt. Der Käfig 6 ist mit seiner äußeren kugelförmigen Fläche in einer ebenfalls kugeligen Fläche des äußeren Gelenkkörpers 1 und mit seiner Innenfläche auf einem als separates Bauteil ausgeführten Steuerteil 7 geführt. Zur Abdichtung des Gelenkinnenraumes dient einerseits ein Faltenbalg 8,und andererseits auf dem gegenüberliegenden Ende, eine Verschlußkappe 9.

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Die Verbindung des äußeren Gelenkkörpers 1 mit einer als Antriebswelle ausgebildeten Rohrwelle 10, erfolgt durch eine formschlüssige Verbindung. Hierzu besitzt der'äußere Gelenkkörper 1 auf seiner äußeren Mantelfläche in Achsrichtung verlaufende Nuten 11, welche der drehfesten Verbindung dienen. Zur axialen Fixierung des äußeren Gelenkkörpers 1 gegenüber der Rohrwelle 10 ist die Mantelfläche des äußeren Gelenkkörpers 1 mit einer Ringnut 12 versehen. Zur einfachen und problemlosen Befestigung einer Dichtungsmanschette erhält das entsprechende Ende des äußeren Gelenkkörpers 1 auf seiner Außenfläche eine Ringstufe 13. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Rohrwelle 10 mit einer über die Stirnfläche hinausragenden Verlängerung IU versehen, welche zum Abfangen der Fliehkräfte, die durch das Schmiermittel im Faltenbalg 8 hervorgerufen werden, verwendet werden kann. Die Verschlußkappe 9 wird bei dieser Ausführung gleichzeitig mit dem einzigen Arbeitsgang fixiert, wobei zusätzlich eine Dichtung 15 zur einwandfreien Abdichtung verwendet werden kann.

Fig. 2 zeigt im Prinzip das in Fig. 1 dargestellte Gleichlaufdrehgelenk, jedoch ist bei Fig. 2 das Gelenk so dargestellt, wie es sich vor Aufbringen der Rohrwelle 10 ansieht. Dieses Ausführungsbeispiel besitzt im Unterschied zur Fig. 1 eine anders gestaltete Verschlußkappe 9. Auf der äußeren Mantelfläche des äußeren Gelenkkörpers 1 ist ohne weiteres zu erkennen, daß über die gesamte Länge axiale Nuten 11 in Form einer Rändelung verlaufen. Diese axial verlaufende Nuten werden in etwa der Mitte der Außenfläche durch eine Ringnut 12, die über den gesamten Umfang verläuft, unterbrochen. Die Ringstufe 13 nimmt das Befestigungsende des Faltenbalges 8 auf, wobei der Außendurchmesser des montierten Faltenbalges 8 nicht wesentlich größer ist als der Außendurchmesser,

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des äußeren Gelenkkörpers 1. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß der Faltenbalg 8 exakt fixiert wird. Diese Fixierung wird darüber hinaus noch durch den ringförmigen Vorsprung 16 unterstützt.

Die Fig. 3 zeigt das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 lediglich mit dem Unterschied, daß die unverformte Rohrwelle 10 über den Außendurchmesser des äußeren Gelenkkörpers 1 einschließlich des Faltenbalges 8 geschoben worden ist. Die Rohrwelle 10 besitzt eine glatte, unbearbeitete Innenfläche 17, welche unabhängig von Töleranzen auch mit Spiel den äußeren Gelenkkörper 1 aufnimmt. Bei dieser Zuordnung von äußeren Gelenkkörper 1 und Rohrwelle 10 zueinander ist eine Verformung der Rohrwelle 10 in die exakten Nuten 11 sowie die Ringnut 12 durch das hier angedeutete Verformungswerkzeug 18 möglich. ,*

Fig. 4 zeigt das in Fig. 3 bereits dargestellte Gelenk, nach der Vorformung der Rohrwelle 10 in die axialen Nuten 11, sowie in die Ringnut 12. Somit ergibt sich durch die axialen Nuten 11 eine drehfeste Verbindung zwischen Rohrwelle 10 und dem äußeren Gelenkkörper 1 und eine axiale Fixierung durch die Ringnut 12, ebenfalls mit dem äußeren Gelenkkörper 1. Der Faltenbalg ist durch die Verlängerung IH vor Fliehkräften geschützt und in der Ringstufe 13 mit seinem Ende befestigt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen den äußeren Gelenkkörper 1 und die Rohrwelle 10 im vergrößerten Maßstab jeweils als. Ausschnitt geschnitten. Die axialen Nuten 11 verlaufen über die gesamte äußere Mantelfläche des äußeren Gelenkkörper 1 und besitzen wie aus Fig. 6 erkenntlich, einen konstanten Abstand zueinander. Sie sind beispielsweise durch eine Rändelung herge-

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stellt. Diese axialen Nuten 11 werden lediglich durch die in Umfangsrichtung verlaufende Ringnut 12 unterbrochen. Die Ringnut 12 verläuft in etwa der Mitte der Außenfläche des äußeren Gelenkkörpers 1, so daß beidseitig in etwa gleichlanger axialen Nuten 11 zurückbleiben. Die Ringnut 12 besitzt einen Querschnitt, der sich aus der Breite 21 und der Tiefe 22 zusammensetzt. Der Querschnitt der Ringnut ist so bemessen, daß er die Materialanteile, die sich zusammensetzen aus der Durchmesserverkleinerung der Rohrwelle 10 und dem durch die Verzahnung verdrängten Materialvolumen aufnehmen kann. Die Rohrwelle 10 ist vor der Verformung zum äußeren Gelenkkörper 1 mit Spiel versehen. Die Größe des Spieles 2 3 ist von den Bauteilen an sich unabhängig, lediglich der Querschnitt der Ringnut 12 muß an dieses Spiel angepaßt werden, da mit einer unterschiedlichen Dur.chmesserverringerung zu rechnen ist. Die Seitenflächen 24 der Ringnut 12 verlaufen, um ein besonders günstiges Fließverhaltens des Werkstoffes der Rohrwelle 10 in die Ringnut 12 hinein zu erreichen, in bezug auf die Mittelachse unter einem Winkel c?^ , der kleiner ist als 75°.

In den Fig. 7 und 8 ist das Prinzip der Verformung zwischen der Rohrwelle 10 und dem äußeren Gelenkkörper 1 schematisch dargestellt. In Fig. 7 wird zuerst das Material in die Ringnut 12 hineinverformt, wobei hier ein Fließen des Materials von der Ringnut 12 ausgehend zu beiden Stirnseiten des äußeren Gelenkkörpers 1 hin, erfolgt. Das schematisch dargestellte Verformungswerkzeug 18 kann in diesem Fall als Walze, wobei dann das Werkzeug rotiert oder als Preßwerkzeug ausgebildet sein. In Fig. 8 dagegen wird als erstes das Material der Rohrwelle 10 an den Stirnseiten des äußeren Gelenkkörpers 1 zur Mittelachse hin, verformt, so daß sich jeweils zwei Nuten ergeben. Durch die Durchmesserreduzierung erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel

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ein Fließen des Materials der Rohrwelle 10 von den Stirnseiten ausgehend, in die Ringnut 12 hinein. Hierbei ist es ebenfalls möglich, daß das Verformungswerkzeug 18 entweder als Walze oder als Preßwerkzeug ausgebildet ist. Bei beiden Ausführungsformen ist ohne weiteres einzusehen, daß sowohl die drehfeste Verbindung wie auch die axiale Sicherung gewährleistet ist.

Die Verwendung einer solchen Rohrwelle 10 ist unabhängig von der Gattung des Gelenkes, so daß ohne weiteres auch Gelenke verwendet werden können, die sich auf andere Gattungen beziehen und in den Fig. 1 bis 5 nicht dargestellt worden sind.

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Claims

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Patentansprüche

il.} Gleichlaufdrehgelenk mit einem inneren Gelenkkörper, einem diesen umgebenden äußeren Gelenkkörper mit auf der Außenfläche des inneren Gelenkkörpers und im Hohlraum des äußeren Gelenkkörpers jeweils paarweise einander zugeordneten Rillen zur Aufnahme eines Drehmomentübertragungselementes, insbesondere einer Kugel, wobei die Kugeln gegebenenfalls in einem Käfig gehalten sind und der äußere Gelenkkörper auf seinem äußeren Umfang in Umfangsrichtung eine Ringnut aufweist und mit axial verlaufenden Nuten versehen ist und von einem rohrförmigen Anschlußteil umgeben ist und durch Verformung des rohrförmigen Anschlußteiles in die Vertiefungen des äußeren Gelenkkörpers • hinein, diese drehfest miteinander verbunden sind und eine Manschette zur Abdichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die axial verlaufenden Muten (11) gleichmäßig über dem Umfang verteilt sind und daß über dem Umfang mindestens eine Ringnut (12) angeordnet ist, deren Tiefe (22) größer ist als die Tiefe der axial verlaufenden Nuten (11) und in etwa in der Mitte der die Nuten (12) enthaltenden Außenfläche angeordnet ist und daß der äußere Gelenkkörper (1) eine Ringstufe (13) zur Aufnahme des Befestigungsendes, einer Dichtungsmanschette (8) aufweist und daß das rohrförmige Anschlußteil (10), gleichzeitig zur Befestigung der Manschette (8) auf dem äußeren Gelenkkörper (1) dient.

2. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verwendung von mehreren Ringnuten (12) diese so

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angeordnet sind, daß die mit axialen Nuten (11) versehene Außenfläche in gleichlange Teilflächen unterteilt wird.

3. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Seitenflächen (24) der Ringnuten (12) in bezug auf die Mittelachse einen Winkel (<s*£ ) aufweisen, der kleiner ist als 75°.

Ί. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Querschnitt der Ringnut (12) ein Volumen aufnehmen kann, daß dem verdrängten Querschnittsvolumen der axialen Nuten (11) entspricht.

5. Verfahren zur Herstellung eines Gleichlaufdrehgelenkes, bei dem zunächst der äußere Gelenkkörper außen mit einem Nutenprofil versehen wird und daß dann nach Ineinanderschieben des äußeren Gelenkkörpers und des., mit einer glatten Innenfläche und einem größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des äußeren Gelenkkörpers versehene Ende des rohrförmigen Anschlußteiles, in die axialen Nuten des äußerer. Gelenkkörpers hineinverformt wird, dadurch gekennzeichnet,

daß Materialanteile des Anschlußteiles (10) gleichzeitig in die axialen Nuten (11) und die Ringnut (12) durch eine im wesentlichen zylindrischen Walze (16) bei Rotation des Gelenkes einfließen, wobei die Durchmesserreduzierung so gewählt ist, daß die Ringnut (12) durch das verdrängte Materialvolumen des Anschlußteiles (10) ausgefüllt wird.

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