DE102005063567A1

DE102005063567A1 - Verfahren zur Herstellung eines Gelenkinnenteils für ein Gleichlaufdrehgelenk

Info

Publication number: DE102005063567A1
Application number: DE102005063567A
Authority: DE
Inventors: Bruno Feichter; Carlo Faustini
Original assignee: GKN Driveline Brunico SpA
Current assignee: GKN Driveline Brunico SpA
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2005-12-30
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2025-12-31
Also published as: DE102005063006B4; DE102005063567B4; CN1940326A; CN100439736C; DE102005063006A1; ITMI20051793A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gelenkinnenteils für ein Gleichlaufdrehgelenk, insbesondere für ein Gleichlaufverschiebegelenk, mit folgenden Verfahrensschritten: Bereitstellen eines vorgeformten Rohteils 102 als Schmeideteil mit einer Außenfläche 103 mit über den Umfang verteilten Bahnen 104, einer zentralen Durchgangsöffnung 107, einer ersten Endfläche 5 und einer hierzu entgegengesetzt gerichteten zweiten Endfläche 106, wobei die Bahnen 104 jeweils einen ersten Bahnabschnitt 111 mit – im Querschnitt betrachtet – kleinerem Bahnradius und einen sich in axialer Richtung anschließenden zweiten Bahnabschnitt 12 mit – im Querschnitt betrachtet – größerem Bahnradius aufweisen; Härten des vorgeformten Rohteils 102; Hartbearbeiten der ersten Bahnabschnitte 111, wobei die zweiten Bahnabschnitte 12, von dem vorgeformten Rohteil ausgehend, mechanisch unbearbeitet bleiben. Weiterhin betrifft die Erfindung ein so hergestelltes Gelenkinnenteil sowie ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem solchen Gelenkinnenteil.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur formgebenden Bearbeitung bei der Herstellung eines Gelenkinnenteils für ein Gleichlaufdrehgelenk, insbesondere für ein Gleichlaufverschiebegelenk. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Gelenkinnenteil sowie ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem solchen Gelenkinnenteil. Gelenkinnenteile der genannten Art sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und umfassen innen eine zentrale Durchgangsöffnung zur Aufnahme eines Wellenzapfens sowie außen Kugelbahnen zur Aufnahme von drehmomentübertragenden Kugeln.
Aus der DE 101 59 776 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Gelenkinnenteils für ein Gleichlaufdrehgelenk bekannt. Dieses umfasst als Verfahrensschritte das Herstellen eines Rohlings mit weitgehend fertiggeformten Kugelbahnen durch spanloses Umformen; an dem Rohling das Fertigdrehen der Außenoberfläche und der Durchgangsöffnung; ferner das gleichzeitige Kalibrieren der Kugelbahnen durch spanloses Umformen sowie das Pressen einer Innenverzahnung in der Durchgangsöffnung mittels eines Dorns.
Die US 3 488 979 A offenbart ein Gleichlaufdrehgelenk mit geraden achsparallelen Kugelbahnen zur Aufnahme der Kugeln, wobei beidseitige Aussparungen in der Kugelbahn das Präzisionsschleifen der Kugelbahn auf den mutigen Bereich der Kugelbahn beschränken.
Die US 4 319 465 A offenbart ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem Innenteil, bei dem die Kugelbahnen sich in axialer Richtung allmählich vertiefen und wobei in den Seitenwänden der Kugelbahnen Aussparungen gebildet sind, welche sich etwa von der Mitte der Kugelbahn bis zu demjenigen Ende des Inneteils erstrecken, zu welchem sich die Kugelbahnen hin vertiefen. Die Aussparungen werden vor dem hartverarbeiten der Kugelbahn hergestellt, beispielsweise durch Stoßen oder Schmieden.
Die DE 101 57 401 A1 offenbart ein Verfahren zur Verringerung der maschinellen Härteverarbeitungszeit bei einem Gleichlaufdrehgelenk, wobei die Oberflächen der Kugelbahn und der Käfigbahn des Gelenkaußenteils zum Teil nicht maschinell härteverarbeitet sein sollen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Gelenkinnenteils für ein Gleichlaufdrehgelenk sowie ein solches Gelenkinnenteil vorzuschlagen, wobei das Gelenkinnenteil einfach und kostengünstig herstellbar ist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein verbessertes Gleichlaufdrehgelenk mit einem solchen Gelenkinnenteil vorzuschlagen.
Die Lösung besteht in einem Verfahren zur Herstellung eines Gelenkinnenteils für ein Gleichlaufdrehgelenk, insbesondere für ein Gleichlaufverschiebegelenk, mit folgenden Verfahrensschritten:
Bereitstellen eines vorgeformten Rohteils mit einer Außenfläche mit über den Umfang verteilten Bahnen, einer zentralen Durchgangsöffnung, einer ersten Endfläche und einer hierzu entgegengesetzt gerichteten zweiten Endfläche, wobei die Bahnen jeweils einen ersten Bahnabschnitt mit – im Querschnitt betrachtet – kleinerem Bahnradius und einen zweiten Bahnabschnitt mit – im Querschnitt betrachtet – größerem Bahnradius aufweisen; Härten des vorgeformten Rohteils; Hartbearbeiten der ersten Bahnabschnitte, wobei die zweiten Bahnabschnitte unbearbeitet bleiben.
Dabei wird unter Weichbearbeitung ein Bearbeitungsverfahren vor dem Härten des Gelenkinnenteils verstanden, während mit Hartbearbeitung ein Bearbeitungserfahren nach dem Härten bezeichnet ist. Die Bearbeitungsverfahren sind vorzugsweise spanend, beispielsweise Drehoperationen. Dadurch, dass der erste Bahnabschnitt hartbearbeitet ist und der zweite Bahnabschnitt ausgehend vom vorgeformten Schmeideteil unbearbeitet bleibt, ergibt sich insgesamt eine verkürzte Bearbeitungszeit bei der Fertigung des Gelenkinnenteils. Ein weiterer Vorteil ist, dass der erste Bahnabschnitt jeweils nur eine Teilfläche der Kugelbahn darstellt, so dass die Schnittfläche reduziert und der Werkzeugverschleiß beim Hartbearbeiten minimiert ist. Das erfindungsgemäß hergestellte Gelenkinnenteil eignet sich besonders für solche Gleichlaufdrehgelenke, bei denen die Kugelbahn nur einen teilweisen Arbeitsbereich hat. Dies sind insbesondere Verschiebegelenke, beispielsweise Doppel-Offset-Verschiebegelenke mit parallelen Kugelbahnen oder VL-Verschiebegelenke mit gekreuzten Kugelbahnen. Das erfindungsgemäß hergestellte Gelenkinnenteil kann jedoch grundsätzlich auch in Festgelenken zum Einsatz kommen, bei denen ein Teil der Kugelbahn ohne Arbeitsfunktion vorgesehen ist. Auch hier würden sich die obengenannten Vorteile einer verkürzten Fertigungszeit und einer höheren Werkzeugstandzeit ergeben. Dabei ist die Fertigung um so günstiger, je größer die sekundäre Fläche ist.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass nur die Funktionsflächen bearbeitet werden, während die sekundären Flächen unbearbeitet bleiben. Vorzugsweise bleibt auch die erste Endfläche, in die die ersten Bahnabschnitte münden, ausgehend vom Rohteil, unbearbeitet und bildet die erste Stirnfläche. Die erste Stirnfläche hat vorzugsweise eine axial zurückversetzte äußere ringförmige Ausnehmung. Das Rohteil ist ein Schmiedeteil, insbesondere in Form eines Präzisionsrohlings. In den Präzisionsrohling sind die Kugelbahnen bereits eingeformt. Dadurch, dass ausgehend vom Schmiedeteil jeweils nur ein Teilabschnitt der Kugelbahnen bzw. nur die Funktionsflächen bearbeitet werden, erhöhen sich die Werkzeugzeugstandzeiten.
In bevorzugter Weiterbildung sind vor dem Härten die folgenden Verfahrensschritte vorgesehen: Weichbearbeiten der zweiten Endfläche zur Erzeugung einer zwelten Stirnfläche, in den die zweiten Bahnabschnitte münden; sowie Weichbearbeiten der Durchgangsöffnung zur Erzeugung einer Längsverzahnung. Nach dem Härten ist vorzugsweise als ein weiterer Verfahrensschritt vorgesehen: Hartbearbeiten der Außenfläche zur Erzeugung einer sphärischen Führungsfläche.
Als Härteverfahren kommt insbesondere Induktiv- oder Einsatzhärten zur Anwendung, wobei auch andere übliche Härteverfahren denkbar sind. Der Verfahrensschritt des Hartbearbeitens kann eine Drehoperation und/oder eine Fräsoperation und/oder eine Schleifoperation umfassen.
Ein erfindungsgemäßes Gelenkinnenteil für ein Gleichlaufdrehgelenk, insbesondere für ein Gleichlaufverschiebegelenk, weist die folgenden Merkmale auf:
eine äußere sphärische Führungsfläche zur Führung eines Kugelkäfigs des Gleichlaufdrehgelenks;
mehrere in der sphärischen Führungsfläche eingeformte umfangsverteilte Kugelbahnen zur Aufnahme von drehmomentübertragenden Kugeln;
wobei die Kugelbahnen jeweils einen hartbearbeiteten ersten Bahnabschnitt zur Führung der Kugeln sowie einen mechanisch unbearbeiteten zweiten Bahnabschnitt aufweisen, der keine Führungsfunktion für die Kugeln wahrnimmt.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass jeweils zwischen dem ersten Bahnabschnitt und dem zweiten Bahnabschnitt eine Stufe gebildet ist, wobei der zweite Bahnabschnitt – im Längsschnitt durch den Bahngrund betrachtet – tiefer eingeformt ist. Der so gebildete zweite Bahnabschnitt bildet damit einen Auslauf für ein Werkzeug zur Hartbearbeitung des ersten Bahnabschnitts. Der erste Bahnabschnitt hat vorzugsweise eine größere Länge hat als der zweite Bahnabschnitt, wobei die Länge des ersten Bahnabschnitt im Verhältnis zur gesamten Länge der Kugelbahn günstigerweise zwischen 0,5 und 0,95 liegt. Bei Doppel-Offset-Verschiebegelenken liegt das Verhältnis vorzugsweise zwischen 0,6 und 0,85.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung hat eine zur Längsachse A senkrechte Ebene E, die den größten Durchmesser der sphärischen Führungsfläche enthält, von den Stirnflächen des Gelenkinnenteils ungleiche Abstände. Durch diese in Bezug auf die Ebene E asymmetrische Ausgestaltung ergibt sich in dem Abschnitt des Gelenkinnenteils, dem die zweiten Bahnabschnitte zugeordnet sind, eine erhebliche Materialeinsparung. Dies führt zu einer Verringerung des Gewichts und zu einer Kostenersparnis.
In Konkretisierung ist das Gelenkinnenteil ein Schmiedeteil, in das die Kugelbahnen eingeformt sind. Dabei sind vorzugsweise jeweils der zweite Bahnabschnitt der Kugelbahnen und eine axial entgegengesetzte Stirnseite ausgehend vom vorgeformten Schmiedeteil unbearbeitet. So lassen sich Fertigungsoperationen einsparen, was zu einer kürzeren Fertigungszeit und geringeren Werkzeugkosten führt.
Ein erfindungsgemäßes Gleichlaufdrehgelenk, insbesondere Gleichlaufverschiebegelenk, umfasst
ein Gelenkaußenteil mit einer inneren Führungsfläche, in der äußere Kugelbahnen ausgebildet sind;
ein Gelenkinnenteil mit einer äußeren sphärischen Führungsfläche, in der innere Kugelbahnen eingeformt sind;
drehmomentübertragende Kugeln, die in aus jeweils einer äußeren und einer inneren Kugelbahn gebildeten Bahnpaaren geführt sind;
einen Kugelkäfig mit Fenstern zur Aufnahme der drehmomentübertragenden Kugeln;
wobei die Kugelbahnen des Gelenkinnenteils jeweils einen hartbearbeiteten ersten Bahnabschnitt zur Führung der Kugeln sowie einen mechanisch unbearbeiteten zweiten Bahnabschnitt aufweisen, der keine Führungsfunktion für die Kugeln wahrnimmt. Das Gelenkinnenteil ist insbesondere nach dem obengenannten erfinndungsgemäßen Verfahren hergestellt.
Dabei ist das Gleichlaufdrehgelenk vorzugsweise als Gleichlaufverschiebegelenk gestaltet und hat eine innenzylindrische Führungsfläche am Gelenkaußenteil und eine sphärische Führungsfläche am Gelenkinnenteil, Das Gelenkinnenteil ist nach einer der obengenannten Ausführungen gestaltet, woraus sich die obengenannten Vorteile ergeben. Dabei trägt das erfindungsgemäße Gelenkinnenteil zu einem verbesserten Gleichlaufdrehgelenk bei, da dieses insgesamt günstiger hergestellt werden kann.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Hierin zeigt:
1 ein erfindungsgemäßes Gelenkinnenteil für ein Doppel-Offset-Verschiebegelenk

a) im Längsschnitt durch zwei Kugelbahnen;
b) im Längsschnitt durch zwei Stege;

2 das erfindungsgemäße Gelenkinnenteil bei der Herstellung mit den Verfahrensschritten

a) als Rohling;
b) nach einer Drehoperation;
c) nach einer Räumoperation;

3 ein erfindungsgemäßes Doppel-Offset-Gleichlaufverschiebegelenk mit einem erfindungsgemäßen Gelenkinnenteil.
1 zeigt ein Gelenkinnenteil 2 für ein weiter unten näher beschriebenes Gleichlaufdrehgelenk, das in Form eines Gleichlaufverschiebegelenks gestaltet ist. Das Gleichlaufverschiebegelenk umfasst, neben dem Gelenkinnenteil 2, ein Gelenkaußenteil, einen Kugelkäfig sowie drehmomentübertragende Kugeln, die in Fenstern des Kugelkäfigs gehalten sind.
Das Gelenkinnenteil 2 hat eine äußere sphärische Führungsfläche 3, die mit einer inneren sphärischen Steuerfläche des Kugelkäfigs in Kontakt tritt, mehrere umfangsverteilte Kugelbahnen 4 zur Aufnahme der drehmomentübertragenden Kugeln, eine erste Stirnfläche 5, eine hierzu entgegengesetzt liegende zweite Stirnfläche 6 sowie eine zentrale Durchgangsöffnung 7 mit einer Innenverzahnung 8, in die eine Welle (nicht dargestellt) drehfest eingesteckt werden kann. Es ist ersichtlich, dass die äußere sphärische Führungsfläche 3 einen maximalen Durchmesser aufweist, wobei eine Ebene E, die im Krümmungsmittelpunkt O der sphärischen Führungsfläche 3 senkrecht zur Längsachse A steht, das Gelenkinnenteil 2 in zwei Abschnitte ungleicher axialer Länge teilt. Durch diese in Bezug auf die Ebene E asymmetrische Ausgestaltung ergibt sich auf der Seite des Gelenkinnenteils 2, die durch die zweite Stirnfläche 6 begrenzt wird, eine erhebliche Materialeinsparung. Eine weitere axiale Verkürzung des Gelenkinnenteils 2 ist durch die erforderliche Mindestlänge der sphärischen Führungsfläche 3 begrenzt, die bei Abwinklung des Gelenks über ihre gesamte axiale Erstreckung Führungsfunktion gegenüber dem hier nicht dargestellten Kugelkäfig hat.
Die Kugelbahnen 4, die parallel zur Längsachse A verlaufen, unterbrechen die sphärische äußere Führungsfläche 3, so dass zwischen zwei benachbarten Kugelbahnen 4 jeweils ein Steg 9 gebildet ist. Die Zahl der Kugelbahnen 4 richtet sich nach der Zahl der zu verwendenden drehmomentübertragenden Kugeln. Üblicherweise kommen bei Gleichlaufdrehgelenken für den Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen sechs oder acht Kugeln zum Einsatz, wobei auch andere Kugelzahlen denkbar sind. Es ist ersichtlich, dass die Kugelbahnen 4 jeweils einen ersten Bahnabschnitt 11 – mit im Querschnitt betrachtet – kleinerem Bahnradius und einen hieran axial anschließenden zweiten Bahnabschnitt 12 mit größerem Bahnradius aufweisen. Dabei dient lediglich der längere erste Bahnabschnitt 11 zur Führung der Kugeln bei Abwinklung des Gelenks, während der zweite Bahnabschnitt 12 keine Führungsfunktion für die Kugeln wahrnimmt. Zwischen dem ersten Bahnabschnitt 11 und dem zweiten Bahnabschnitt 12 ist somit eine Stufe 13 ausgebildet, wobei der zweite Bahnabschnitt 12 – im Längsschnitt durch dem Bahngrund betrachtet – tiefer eingeformt ist. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, dass lediglich der die Kugeln führende erste Bahnabschnitt 11 bearbeitet wird, während der zweite Bahnabschnitt 12 lediglich als Auslauf für ein Bearbeitungswerkzeug dient und ausgehend von einem geschmiedeten Rohling mechanisch unbearbeitet bleibt.
Das Gelenkinnenteil hat seitlich axial benachbart zur Längsverzahnung 8 eine erste Erweitungsfläche 14 mit einem innenzylindrischen Abschnitt 15 und einer sich daran anschließenden Anschlagfläche 21 sowie eine zweite Erweiterungsfläche 16 mit einem innenzylindrischen Abschnitt 17 und einem sich daran anschließenden Konusabschnitt 18. Dabei dient der Konusabschnitt 18 als Einführkonus für die einzusteckende Welle (nicht dargestellt), die mittels eines Axialsicherungsrings gegenüber dem Gelenkinnenteil 2 axial fixiert wird. Der Axialsicherungsring (nicht dargestellt) greift hierfür in eine Ringnut der Welle ein und stützt sich gegen die Anschlagfläche 21 ab. Die erste Stirnfläche 5 umfasst eine radial außenliegende Ausnehmung 19, so dass innen ein ringförmiger Vorsprung 20 gebildet ist.
Im folgenden werden die einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Gelenkinnenteils 2 anhand der 2 erläutert. Dabei sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern wie in 1 bezeichnet und vorläufige Bauteile mit um 100 erhöhten Bezugsziffern versehen.
Ausgangspunkt ist ein Rohling 102, der bereits teilweise die Konturen des fertigbearbeiteten Gelenkinnenteils 2 aufweist und in 2a) gezeigt ist. Der Rohling 102 ist als Präzisionsrohling gestaltet und durch ein Massivumformverfahren, beispielsweise Schmieden, vorgeformt. Der Rohling 102 ist ringförmig und hat eine erste axiale Endfläche 5, eine hierzu entgegengesetzt gerichtete zweite axiale Endfläche 106, eine Außenfläche 103 und eine innere Durchgangsöffnung 107. In dem Rohling 102 sind die sphärische bzw. kugelige Außenfläche 103 unterbrechende längsverlaufende Bahnen 104 vorgesehen, die schon nach dem Schmieden einen ersten Bahnabschnitt 111 und einen zweiten Bahnabschnitt 12 umfassen. Der erste Bahnabschnitt 111 erstreckt sich bis zur ersten Endfläche 5 bzw. mündet in diese. Die erste Endfläche 5 hat bereits den ringförmigen Vorsprung 20. Der zweite Bahnabschnitt 12 erstreckt sich bis zur zweiten Endfläche 106 bzw. mündet in diese.
Der Rohling 102 wird an seinem der ersten Endfläche 5 zugeordneten Ende eingespannt und in einem folgenden Fertigungsschritt drehend bearbeitet. Das nach der Drehbearbeitung vorliegende Zwischenprodukt ist in 2b) dargestellt. Bei der Drehbearbeitung wird die zweite Endfläche 106 abgedreht, um die Stirnfläche 6 zu bilden. Weiterhin wird die Durchgangsbohrung 107 ausgedreht, wobei die erste Erweiterungsfläche 14, die zweite Erweiterungsfläche 16 und ein dazwischenliegender innenzylindrischer Abschnitt 7 erzeugt wird. Dabei beträgt der Innendurchmesser des Abschnitts 7 etwa dem Kopfkreisdurchmesser der einzuarbeitenden Längsverzahnung. Die übrigen Flächen, nämlich die sphärische Außenfläche 103, die Kugelbahnen 104 und die erste Stirnfläche 5 bleiben unbearbeitet beziehungsweise zunächst unbearbeitet.
Im Anschluss an die Drehbearbeitung wird in dem Gelenkinnenteil die Längsverzahnung 8 mittels Räumen hergestellt. 2c) zeigt das Gelenkinnenteil 2 nach der Räumoperation, wobei die Längsverzahnung 8 sichtbar ist. Nach dem Räumen wird das Gelenkinnenteil 2 gehärtet. Dabei wird als Härteverfahren vorzugsweise Induktiv- oder Einsatzhärten verwendet, wobei auch andere Härteverfahren in Frage kommen. Nach dem Härten wird die bisher unbearbeitete sphärische Außenfläche 103 hartbearbeitet, wobei beispielsweise Drehen oder Schleifen als Fertigungsverfahren in Frage kommen. Bei der Hartbearbeitung wird das beim Rohling vorgesehene Aufmaßmaterial der sphärischen Außenfläche 103 spanend abgetragen, um die äußere sphärische Führungsfläche 3 zu erzeugen. Dabei liegt das Aufmaß bei wenigen Zehntel Millimetern. Nachdem die sphärische Führungsfläche 3 erzeugt ist, werden die ersten Abschnitte 111 der Bahnen 104 hartbearbeitet, um die ersten Bahnabschnitte 11 der Kugelbahnen 4 zu bilden. Dabei kommen als Bearbeitungsverfahren insbesondere Schleifen oder Fräsen in Frage.
Die erste Endfläche 5 und die zweiten Bahnabschnitte 12 der Kugelbahnen 4 bleiben bis zuletzt unbearbeitet, so dass hier Fertigungsschritte eingespart werden. Das fertig bearbeitete Gelenkinnenteil 2 ist in 1 gezeigt, auf deren Beschreibung insofern verwiesen wird. Hier ist die äußere sphärische Führungsfläche 3 aus der Außenfläche 103 hervorgegangen und es sind die ersten Kugelbahnabschnitte 11 aus den Abschnitten 111 hervorgegangen.
3 zeigt ein erfindungsgemäßes Gleichlaufverschiebegelenk 22 mit einem erfindungsgemäßen Gelenkinnenteil 2 nach obiger Ausführung, einem Gelenkaußenteil 23, einem Kugelkäfig 24 und drehmomentübertragende Kugeln 25, die jeweils in einem zugehörigen Fenster 26 des Kugelkäfigs 24 in einer gemeinsamen Mittenebene M gehalten werden. Das Gelenkaußenteil 23 hat eine innenzylindrische Führungsfläche 27, mit der eine sphärische Steuerfläche 28 des Kugelkäfigs 24 in Kontakt tritt und in dieser geführt wird. Weiterhin hat das Gelenkaußenteil 23 mehrere über den Umfang verteilte längsverlaufende äußere Kugelbahnen 29, die sich über einen wesentlichen Teil des Gelenkaußenteils 23 bis zum offenen Ende 30 erstrecken. In jeweils aus einer inneren Kugelbahn 4 des Gelenkinnenteils 2 und einer äußeren Kugelbahn 29 des Gelenkaußenteils 23 gebildeten Bahnpaaren ist jeweils eine der drehmomentübertragenden Kugeln 25 geführt. Dabei definieren die Fenster 26 des Kugelkäfigs 24 gemeinsam die Mittenebene M, in der die Kugeln gehalten werden.
Diese Ebene stellt die winkelhalbierende Ebene zwischen dem Gelenkinnenteil 2 und dem Gelenkaußenteil 23 bei Abwinklungen des Gelenks dar. An dem zum offenen Ende entgegengesetzten Ende ist das Gelenkaußenteil 23 glockenartig geschlossen und hat einen Boden 32 mit einem angeformten Zapfen 33, der zur Drehmomentabnahme dient.
Der Kugelkäfig 24 ist ringförmig um eine Drehachse gestaltet und umfasst im Anschluss an die äußere sphärische Steuerfläche 28 eine konische Freifläche 34, die im wesentlichen tangential an die Steuerfläche 28 anschließt. Dabei entspricht der Konuswinkel etwa dem halben maximalen Beugewinkel des Gleichlaufverschiebegelenks 22. Auf seiner Innenseite bildet der Kugelkäfig 24 eine konkave innere sphärische Steuerfläche 35 zur Führung des Kugelkäfigs 24 gegenüber der äußeren kugeligen Führungsfläche 3 des Gelenkinnenteils 2. Die äußere Steuerfläche 28 hat einen größten Außendurchmesser, der mit etwa gleichem axialen Abstand zur Mittenebene M in entgegengesetzte Richtung zu einem größten Innendurchmesser der inneren Steuerfläche 35 liegt. Dieser Versatz (”Offset”) der maximalen Durchmesser der Steuerflächen gibt dem Gelenk seinen Namen, nämlich Doppel-Offset-Gelenk.
An die innere sphärische Steuerfläche 35 des Kugelkäfigs 24 schließt sich – axial etwa im Bereich des größten Durchmessers der äußeren sphärischen Steuerfläche 28 – eine hinterschnittfreie Erweiterungsfläche 36 an, die den Käfigring in Richtung zur Käfigöffnung erweitert. Dabei bildet die Erweiterungsfläche 36 eine zum Boden 32 des Gelenkaußenteils 23 gerichtete größere Innenöffnung, deren Durchmesser zu Montagezwecken größer ist als der Außendurchmesser des Gelenkinnenteils 2. Auf der entgegengesetzten Seite hat der Kugelkäfig 2 eine kleinere Innenöffnung, deren Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Gelenkinnenteils 2 und somit einen axialen Anschlag bildet. Die Erweiterungsfläche 36 ist derart gestaltet, dass das Gelenkinnenteil 2 von der größeren Innenöffnung aus in den Kugelkäfig 24 axial eingeführt werden kann. Hierfür sind in der Innenfläche des Kugelkäfigs 24 Keilnuten 37 vorgesehen, die beim Einführen genügend Platz für die Stege 9 des Gelenkinnenteils 2 bieten. In vollständig eingeführtem Zustand wird das Gelenkinnenteil 2 gegenüber dem Kugelkäfig 24 so verdreht, dass die inneren Kugelbahnen 4 im Bereich der Fenster 26 liegen, so dass die Kugeln 25 eingesetzt werden können.
Das Gelenkinnenteil 2 entspricht dem Gelenkinnenteil gemäß den 1 und 2, auf deren Beschreibung insofern verwiesen wird. Es sind deutlich die Kugelbahnen 4 mit dem hartbearbeiteten ersten Kugelabschnitt 11 und dem hieran anschließenden unbearbeiteten zweiten Kugelabschnitt 12 zu erkennen. Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Gelenkinnenteils 2 verringern sich die Herstellungskosten des Gleichlaufdrehgelenks 22 insgesamt.
Bezugszeichenliste

2, 102: Gelenkinnenteil
3, 103: äußere Führungsfläche
4, 104: Kugelbahn
5: erste Stirnfläche
6, 106: zweite Stirnfläche
7, 107: Durchgangsöffnung
8: Innenverzahnung
9: Steg
11, 111: erster Bahnabschnitt
12: zweiter Bahnabschnitt
13, 113: Stufe
14: Erweiterungsfläche
15: innenzylindrischer Abschnitt
16: Erweiterungsfläche
17: innenzylindrischer Abschnitt
18: Konusabschnitt
19: Ausnehmung
20: Vorsprung
21: Anschlagfläche
22: Gleichlaufdrehgelenk
23: Gelenkaußenteil
24: Kugelkäfig
25: Kugel
26: Fenster
27: Führungsfläche
28: Steuerfläche
29: Kugelbahn
30: Ende
32: Boden
33: Zapfen
34: Freifläche
35: Steuerfläche
36: Erweiterungsfläche
37: Keilnut
A: Längsachse
E: Ebene
M: Mittenebene
O: Krümmungsmittelpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10159776 A1 [0002]
US 3488979 A [0003]
US 4319465 A [0004]
DE 10157401 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Gelenkinnenteils für ein Gleichlaufdrehgelenk, insbesondere für ein Gleichlaufverschiebegelenk, mit folgenden Verfahrensschritten: Bereitstellen eines vorgeformten Rohteils (102) als Schmiedeteil mit einer Außenfläche (103) mit über den Umfang verteilten Bahnen (104), einer zentralen Durchgangsöffnung (107), einer ersten Endfläche (5) und einer hierzu entgegengesetzt gerichteten zweiten Endfläche (106), wobei die Bahnen (104) jeweils einen ersten Bahnabschnitt (111) mit – im Querschnitt betrachtet – kleinerem Bahnradius und einen sich in axialer Richtung anschließenden zweiten Bahnabschnitt (12) mit – im Querschnitt betrachtet – größerem Bahnradius aufweisen; Härten des vorgeformten Rohteils (102); Hartbearbeiten der ersten Bahnabschnitte (111), wobei die zweiten Bahnabschnitte (12), von dem vorgeformten Rohteil (102) ausgehend, mechanisch unbearbeitet bleiben.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohteil (102) ein Schmiedeteil in Form eines Präzisionsrohlings ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Härten als ein Verfahrensschritt vorgesehen ist: Weichbearbeiten der zweiten Endfläche (106) zur Erzeugung einer zweiten Stirnfläche (6), in die der zweite Bahnabschnitt (12) mündet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stirnfläche (5) eine axial zurückversetzte äußere ringförmige Ausnehmung (19) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Endfläche (5), in die die ersten Bahnabschnitte (11) münden, – ausgehend vom Rohteil (102) – unbearbeitet bleibt und eine erste Stirnfläche (5) bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Härten als ein Verfahrensschritt vorgesehen ist: Weichbearbeiten der Durchgangsöffnung (107) zur Erzeugung einer Längsverzahnung (8).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Härten als ein Verfahrensschritt vorgesehen ist: Hartbearbeiten der Außenfläche (103) zur Erzeugung einer sphärischen Führungsfläche (3).
Gelenkinnenteil, inbesondere für ein Gleichlaufverschiebegelenk, gekennzeichnet durch eine Herstellung mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Gleichlaufdrehgelenk, insbesondere Gleichlaufverschiebegelenk, umfassend ein Gelenkaußenteil (23) mit einer inneren Führungsfläche (27), in der äußere Kugelbahnen (29) ausgebildet sind; ein Gelenkinnenteil (2) mit einer äußeren sphärischen Führungsfläche (3), in der innere Kugelbahnen (4) eingeformt sind; drehmomentübertragenden Kugeln (25), die in aus jeweils einer äußeren Kugelbahn (29) und einer inneren Kugelbahn (4) gebildeten Bahnpaar geführt sind; einen Kugelkäfig (24) mit Fenstern (26) zur Aufnahme der drehmomentübertragenden Kugeln (25); wobei die inneren Kugelbahnen (4) des Gelenkinnenteils (2) jeweils einen hartbearbeiteten ersten Bahnabschnitt (11) zur Führung der Kugeln (25) sowie einen mechanisch unbearbeiteten zweiten Bahnabschnitt (12) aufweisen, der keine Führungsfunktion für die Kugeln (25) wahrnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkinnenteil mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellt ist.