DE102006056506A1 - Kreuzgelenk für eine Gelenkwelle sowie Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

Kreuzgelenk für eine Gelenkwelle sowie Verfahren zur Herstellung derselben Download PDF

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Roland Heiml
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Stiwa Fertigungstechnik Sticht GmbH
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/26—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected
    • F16D3/38—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another
    • F16D3/382—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another constructional details of other than the intermediate member
    • F16D3/387—Fork construction; Mounting of fork on shaft; Adapting shaft for mounting of fork

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kreuzgelenk für eine Gelenkwelle, mit einer Welle, welches eine erste und zweite Gelenkgabel umfasst, die über ein Zapfenkreuz (32) gelenkig miteinander verbunden und jeweils mit koaxial zueinander angeordneten Lageraugen (34) versehen sind. Die Gelenkgabeln umfassen durch spanloses Umformen hergestellte und über ein Verbindungselement miteinander und/oder mit der Welle verbundene Gelenkgabelhälften (36a, 36b), an welchen die durch Umformen hülsenartig hergestellten Lageraugen (34) jeweils an der zur anderen Gelenkgabelhälfte (36a, 36b) weisenden Seite ausgebildet sind. Eine Axiallänge (41) eines Lagerauges (34) ist größer als eine an dieses angrenzende Materialwandstärke (42). Das Kreuzgelenk wird vorzugsweise für eine Gelenkwelle einer Lenkvorrichtung eingesetzt. Nach dem Herstellverfahren werden vorerst aus Grundmaterial durch spanloses Umformen Gelenkgabelhälften (36a, 36b) und mit diesen einstückig hergestellt, hülsenartige Lageraugen (34) geformt, worauf die mit den Lagern (35) komplettierten Gelenkgabelhälften (36a, 36b) auf die Zapfen (33a bis 33d) des Zapfenkreuzes (32) aufgeschoben und gegenüber der Welle positioniert sowie mit dieser gefügt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kreuzgelenk, eine Gelenkwelle sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben, wie in den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 2, 24, 25, 26 und 28 beschrieben.
  • Aus der DE 198 02 283 A1 ist eine Gelenkwelle bekannt, die zwei Kreuzgelenke und ein diese verbindendes Rohr umfasst. Die Kreuzgelenke bestehen jeweils aus einer ersten Gelenkgabel und zweiten Gelenkgabel sowie einem Zapfenkreuz, welches die erste und zweite Gelenkgabel gelenkig miteinander verbindet. Die erste Gelenkgabel der Kreuzgelenke und das mit diesem zu verbindende Rohr werden mit ihren Stirnkanten gegeneinander angelegt und miteinander verschweißt. Da es sich beim Schweißen um ein thermisches Fügeverfahren handelt, werden die Festigkeitseigenschaften negativ beeinflusst. Diesem Nachteil kann abgeholfen werden, indem zumindest das Rohr im Bereich der herzustellenden Schweißverbindung mit einem zu dessen Herstellquerschnitt durch Umformung aufgeweiteten Anschlussquerschnitt aufweist.
  • Die DE 103 30 203 A1 offenbart ein Kreuzgelenk, welches eine Gelenkgabel sowie ein in dieser gelagertes Zapfenkreuz umfasst. Die Gelenkgabel besteht aus einer ersten Gelenkgabelhälfte und einer zweiten Gelenkgabelhälfte, die jeweils mit einer Lagerbohrung versehen sind. Das Zapfenkreuz ist mit seinen koaxial zueinander angeordneten Zapfen über Lagerungen in den Lagerbohrungen gelagert. Die Lagerung umfasst mindestens ein Radiallager und ein Axiallager, welche als gummielastische Lager ausgeführt sind.
  • Ein gattungsgemäßes Kreuzgelenk ist auch aus der DE 33 14 322 A1 bekannt, das eine Gelenkgabel bestehend aus zwei Gelenkgabelhälften umfasst, welche über eine Verzahnung auf einer Rohrwelle gehalten und über Axialspannschalen oder Schrumpfringe fixiert sind. Die Verzahnung ist entweder als Stirnverzahnung oder Längsverzahnung ausgebildet, deren Herstellung durch spanende Formgebung erfolgt, was nicht nur eine aufwendige Herstellung bedeutet, sondern auch kostenintensiv ist. Zudem treten durch die Anordnung zusätzlicher Axialspannschalen oder Schrumpfringe ungünstige Kraftverhältnisse auf. Dazu kommt, dass die Wandstärke der Rohrwelle relativ hoch sein muss, damit sie der durch die Axialspannschalen oder Schrumpfringe aufgebrachten Spannkraft Stand hält und nicht in sich kollabiert.
  • Die Gelenkgabelhälften dieser bekannten Gelenkgabeln weisen herstellungsbedingt eine hohe Materialwandstärke von größer 5 mm im Bereich der Gabelarme und Anschlusskragen auf.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kreuzgelenk und eine Gelenkwelle zu schaffen, das bzw. die sich einerseits einfach, kostengünstig und mit hoher Genauigkeit herstellen lässt und andererseits gute Festigkeitseigenschaften und ein optimiertes Gewicht besitzt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 24 gelöst. Von Vorteil ist, dass sich die Gelenkgabelhälften sehr wirtschaftlich als Massenprodukt durch spanlose Formgebung und Verformung herstellen lassen. Die auf diese Weise erzeugte Gelenkgabel kann gegenüber einer aus dem Stand der Technik bekannten Gelenkgabel mit wesentlich geringerer Materialwandstärke hergestellt werden, mit dem Ergebnis von Gewichtseinsparungen und dennoch hoher Formstabilität. Diese Formstabilität beruht auf der Tatsache, dass durch die Ausformung der Lageraugen ein optimierter Kraftfluss zwischen den Gelenkgabelhälften und der Welle erreicht wird, selbst bei der hier erzielten Dünnwandigkeit. Die Lageraugen sind durch Umformen hülsenartig an den Gelenkgabelhälften mit hoher Präzision ausgeformt, womit eine genaue Lagerung des Zapfenkreuzes innerhalb einer durch zwei Gelenkgabelhälften zusammengesetzten Gelenkgabel erreicht wird. Die so hergestellten Gelenkgabelhälften können hinsichtlich Gewicht, Formsteifigkeit und Maßgenauigkeit optimiert werden. Zudem erlaubt die Gestaltung der Gelenkgabelhälften eine besonders gute Zugänglichkeit der Umformwerkzeuge während des Herstellungsprozesses. Dadurch vereinfacht sich die Herstellung der Gelenkgabelhälften. Darüber hinaus ist der Materialverbrauch gegenüber den bekannten Gelenkgabeln wesentlicher geringer.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird aber auch durch die in den Ansprüchen 2 und 25 beschriebenen Merkmale gelöst. Von Vorteil ist, dass Fertigungstoleranzen alleinig durch die Positionierung des Lagers in axialer Richtung des Zapfens gegenüber einer konischen Laufbahn ausgeglichen werden und dadurch eine besonders genaue Lagerung des Zapfenkreuzes zwischen den Gelenkgabeln möglich ist. Da nun Fertigungstoleranzen kaum Einfluss auf die Positioniergenauigkeit der Lager gegenüber dem Zapfenkreuz haben, können auch die Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeiten reduziert werden, mit dem Vorteil niedrigerer Werkzeugkosten.
  • Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 3 ergibt sich insgesamt ein einfacher Aufbau des Kreuzgelenkes.
  • Von Vorteil ist aber auch die Ausführung nach Anspruch 4, wodurch die Maß- und Festigkeitsanforderungen an das Zapfenkreuz herabgesetzt werden können und nur der belastungsmäßig höher beanspruchte Innenring eine hohe Festigkeit aufweist. Dieser Innenring lässt sich sehr wirtschaftlich als Massenprodukt, beispielsweise mittels Umformtechniken herstellen.
  • Gemäß der Ausbildung nach Anspruch 5 wird eine hohe Laufruhe der mit den erfindungsgemäßen Kreuzgelenken ausgestatteten Gelenkwelle erreicht.
  • Nach Anspruch 6 wird als Lager ein Gleitlager eingesetzt, mit dem Vorteil der einfachen Montage und Reduzierung der Herstellkosten für das Kreuzgelenk.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind auch in den Ansprüchen 7 und 8 beschrieben, da durch die konische Außen- und Lagerfläche Fertigungstoleranzen der inneren Laufahn des Wälzlagers bzw. Gleitfläche des Gleitlagers, des Lagers und des hülsenförmigen Lagerauges ausgeglichen werden können. Sind hingegen die Außen- und Lagerfläche zylindrisch ausgebildet und nur die innere Laufahn des Wälzlagers bzw. Gleitfläche des Gleitlagers konisch, kann das Lager innerhalb des Lagerauges axial beliebig positioniert werden.
  • Von Vorteil ist auch die Weiterbildung nach Anspruch 9, da sich die Gelenkgabelhälften sehr wirtschaftlich als Massenprodukt durch spanlose Formgebung und Verformung herstellen lassen. Die auf diese Weise erzeugte Gelenkgabel kann gegenüber einer aus dem Stand der Technik bekannten Gelenkgabel mit wesentlich geringerer Materialwandstärke hergestellt werden, mit dem Ergebnis von Gewichtseinsparungen und dennoch hoher Formstabilität.
  • Von Vorteil ist auch die Ausführung nach Anspruch 10, da durch die besondere Formgebung der Gelenkgabelhälfte die Wandstärke und damit der Materialbedarf gegenüber den aus dem Stand der Technik für Lenkvorrichtungen eines Kraftfahrzeuges bekannten Gelenkgabeln bei gleichem Werkstoff nahezu halbiert werden können und eine sehr hohe Formsteifigkeit gewährt ist.
  • Mit der Ausführung nach Anspruch 11 ist eine besonders genaue radiale Positionierung der Gelenkgabelhälften und der Welle zueinander möglich und kann die Koaxialität des Zapfenkreuzes und der Welle exakt ausgerichtet werden.
  • Gemäß der Ausführung nach Anspruch 12 ist eine freie Positionierung der Welle gegenüber den Gelenkgabelhälften, beispielsweise in einem vollautomatischen Herstellungsprozess, möglich. Sind die Welle und der Anschlusskragen der Gelenkgabelhälften profiliert ausgebildet, wird ein Formschluss zwischen Welle und Anschlusskragen erreicht, durch den ein Großteil des zu übertragenden Drehmomentes aufgenommen wird. Dadurch können die zusätzlichen Fügenähte zwischen Welle und Anschlusskragen optimiert werden.
  • Durch die Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 13 und 14 wird sichergestellt, dass die Anlageflächen der Gelenkgabelhälften und der Welle satt gegeneinander aufliegen und somit eine ordnungsgemäße Schweiß-, Löt- oder Klebeverbindung hergestellt werden kann. Sofern die Verbindung zwischen den Gelenkgabelhälften und der Welle durch Schweißung erfolgt, ist die umfangsmäßige Schweißnaht in der Kehlfuge angebracht ist. Diese Schweißnaht kann entlang der zwischen den Gelenkgabelhälften und Welle gebildeten Fügestelle durchgehend über den gesamten Umfang der Welle und Gelenkgabelhälften verlaufen. Andererseits kann die Schweißnaht auch beliebig unterbrochen sein und sich aus mehreren voneinander getrennten Schweißnahtabschnitte von einigen Millimetern bis Zentimetern zusammensetzen. Auch wäre eine Anzahl von Punkschweißungen denkbar. Gleiches gilt für eine Löt- oder Klebenaht.
  • Sind die Gelenkgabelhälften zusätzlich an ihren aufeinander zulaufenden und gegeneinander anliegenden Enden der Anschlusskragen und/oder Bünden miteinander gefügt, wie im Anspruch 15, 16 und 33 beschrieben, kann ein besonders belastungsfähiges Kreuzgelenk geschaffen werden. Sind die auslaufenden Enden in radialer Richtung der Welle gegeneinander versetzt, können die Gelenkgabelhälften noch vor dem Fügevorgang in radialer Richtung gegenüber der Welle zueinander positioniert werden, womit ein Einbaumaß zwischen koaxial gegenüberliegender Lager exakt eingestellt werden kann.
  • Der Vorteil der freien Positionierung der Gelenkgabelhälften in radialer Richtung gegenüber der Welle wird auch durch die Ausführung nach Anspruch 17 ermöglicht.
  • Gemäß der Ausbildung nach Anspruch 18 können vorhandene Fertigungstoleranzen alleinig durch die Positionierung des Lagers in axialer Richtung des Zapfens gegenüber einer konischen Laufbahn ausgeglichen werden. Dadurch ist eine besonders genaue Lagerung des Zapfenkreuzes zwischen den Gelenkgabelhälften möglich.
  • Eine hinsichtlich der Festigkeitseigenschaften optimierte Gelenkgabelhälfte ist im Anspruch 19 beschrieben.
  • Nach Anspruch 20 werden die Blechteile zur Herstellung der Gelenkgabelhälften einer Gelenkgabel mit Vorteil aus einem ebenen Blech, beispielsweise aus einem Blechband, ausgeschnitten, wobei dies vorzugsweise durch Stanzen geschieht und anschließend mittels Umformtechniken geformt. Das Umformen soll für die Massenfertigung vorteilhafterweise mit Kaltumformen erzielt werden. Somit lässt sich die Gelenkgabel sehr wirtschaftlich auch als Massenprodukt herstellen und erreicht einen hohen Endfertigungsgrad. Mit anderen Worten kann das geforderte, präzise Endmaß insbesondere im Bereich der Lageraugen, an den Anschlusskragen und Bünden ohne einer weiteren Nachbearbeitung, beispielsweise durch ein spanabhebendes Bearbeitungsverfahren, erreicht werden.
  • Eine vorteilhafte Herstellung der Gelenkgabelhälften ist auch im Anspruch 21 beschrieben, mit dem in einem einzigen Arbeitsgang Gelenkgabelhälften geringer Materialwandstärke und hoher Formgenauigkeit hergestellt werden können.
  • Gemäß Anspruch 22 wird sichergestellt, dass das im Lagerauge eingepresste Lager einerseits mit hoher Genauigkeit geführt ist und andererseits eine sehr kleinbauende Gelenkgabel geschaffen werden kann.
  • Gemäß Anspruch 23 wird eine besonders belastungsfähige Gelenkgabel geschaffen, die sich durch spanloses Umformen als Massenware kostengünstig und mit geringem Materialbedarf herstellen lässt.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird aber auch durch die im Anspruch 26 beschriebenen Maßnahmen gelöst. Dabei ist von Vorteil, dass die Gelenkgabehälften mit sehr hoher Form- und Maßgenauigkeit hergestellt werden, sodass diese in einem bevorzugt vollautomatischen Fügemodul vorerst über Positionier- und/oder Spanneinrichtungen zueinander als auch zur Welle exakt positioniert werden können, mit dem Ergebnis von exakt hergestellten Fügeverbindungen an der Fügestelle zwischen den Gelenkgabelhälften und/oder der Welle.
  • Eine vorteilhafte Maßnahme ist auch im Anspruch 27 beschrieben, da mit der Auswerteeinheit die Spannkraft und/oder der Verfahr- und/oder Spannweg des beweglichen Spannwerkzeuges erfasst und ausgewertet wird. Dabei wird ein Servoantrieb, mit dem das bewegliche Spannwerkzeug gekoppelt ist, durch die Auswerteeinheit so angesteuert, dass ein Einbaumaß zwischen den das Zapfenkreuz zwischen sich aufnehmenden, koaxial gegenüberliegenden Lagern oder eine Spannkraft auf das Lager exakt eingestellt wird Ferner wird die Aufgabe der Erfindung auch durch die im Anspruch 28 beschriebenen Maßnahmen gelöst. Demnach wird mittels der Auswerteeinheit die Spannkraft und/oder der Verfahr- und/oder Spannweg des beweglichen Spannwerkzeuges erfasst und ausgewertet. Erfindungsgemäß kann ein Spannwerkzeug durch die Auswerteeinheit so angesteuert werden, dass ein Einbaumaß zwischen den das Zapfenkreuz zwischen sich aufnehmenden, koaxial gegenüberliegenden Lagern oder eine Spannkraft auf das Lager exakt eingestellt wird.
  • Durch die Maßnahme nach Anspruch 29 wird eine sichere Verspannung zwischen den Gelenkgabelhälften und der Welle und der Gelenkgabelhälften zueinander im Bereich der gewünschten Fügenaht sichergestellt. Die Gelenkgabelhälften und die Welle verharren solange in ihrer Fügeposition, bis der Fügevorgang abgeschlossen ist, wobei während der Fügeoperation die Gelenkgabelhälften und die Welle stillgehalten werden und beispielsweise der Strahlschweißkopf relativ zu diesen entlang einer programmierten Bewegungsbahn verstellt wird. Dadurch vereinfacht sich auch der Aufbau des Fügemoduls und wird eine verbesserte Fügenahtqualität erreicht, da die Gelenkgabelhälften und die Welle während dem Fügevorgang nicht verrutschen können.
  • Von Vorteil erweist sich auch die Maßnahme nach Anspruch 30, wodurch möglicherweise auftretende Ungenauigkeiten in der Positionierung der Gelenkgabelhälften in radialer Rich tung zur Welle oder deren Herstellung, keine negative Auswirkung auf die endgültige Herstellgenauigkeit der Gelenkwelle hat, insbesondere können dennoch das Einbaumaß zwischen den Lagern sowie die Koaxialität des Zapfenkreuzes und der Welle zueinander oder ein Lagerspiel eingestellt werden. Mit diesem Verfahrensschritt kann nun gegebenenfalls auch die Fertigungsgenauigkeit der Gelenkgabelhälften etwas geringer angesetzt werden, womit auch die Werkzeugkosten für die Umformwerkzeuge reduziert werden.
  • Durch die im Anspruch 31 beschriebenen Maßnahmen wird erreicht, dass die Gelenkgabelhälften und die Welle und gegebenenfalls die Gelenkgabelhälften miteinander nur gefügt werden, wenn ein vorgeschriebenes Qualitätsmerkmal, insbesondere die Maßhaltigkeit der Gelenkgabelhälften im Bereich jener der Welle zugewandten Anlageflächen oder von aufeinander zulaufenden Enden der Anschlusskragen und/oder Bünde und dgl., als auch ein Maß zwischen den Stirnseiten gegenüberliegender Zapfen des Zapfenkreuzes eingehalten wird. Hierzu werden von der Auswerteeinheit die Ist-Werte der Spannkraft und/oder des Verfahr- und/oder Spannweges eines verstellbaren Spannwerkzeuges erfasst und das Qualitätsmerkmal ausgewertet. Dadurch wird das Fügemodul nicht durch unnotwendige Spann- und Fügevorgänge blockiert und eine) als „Schlechtteil" verifizierte Gelenkgabelhälfte, Welle oder Zapfenkreuz aus dem Fügemodul vorzugsweise automatisch entfernt. Die Auswertung des Qualitätsmerkmales erfolgt alleinig anhand der während dem Positionier- und Spannvorgang der Gelenkgabelhälften und Welle ohnehin erfassten Ist-Werte der Spannkraft und/oder des Verfahr- und/oder Spannweges. Darüber hinaus kann von der Auswerteeinheit anhand des erfassten Ist-Wertes für die Spannkraft und/oder des vom Spannwerkzeug zurückgelegten Verfahr- und/ oder Spannweges, eine Abmessung, insbesondere das Einbaumaß, ermittelt werden. Dadurch können Messwertprotokolle für ein Qualitätssicherungssystem automatisch erstellt werden.
  • Gemäß den Maßnahmen nach Anspruch 32 erfolgt nach der Einstellung des Einbaumaßes der Fügevorgang, ohne dabei das Einbaumaß nochmals zu ändern. Da nun stets durch Auswertung der Spannkraft und/oder des Verfahr- und/oder Spannweges zumindest eines Spannwerkzeuges das Einbaumaß eingestellt wird, haben auch Fertigungsungenauigkeiten der Gelenkgabelhälften keine Auswirkung auf die Lagefixierung des Zapfenkreuzes zwischen den Lagern.
    •
  • Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Gelenkwelle, in Ansicht und vereinfachter Darstellung;
  • 2 die Gelenkwelle nach 1 mit einer ersten Ausführung des erfindungsgemäßen Kreuzgelenkes, in vereinfachter Darstellung;
  • 3 eine Explosionsdarstellung eines Kreuzgelenkes nach 2, in vereinfachter Darstellung;
  • 4 das Kreuzgelenk und Abschnitte der mit diesem verbundenen Wellen, in Seitenansicht und vereinfachter Darstellung;
  • 5 das Kreuzgelenk und die Wellenabschnitte, geschnitten gemäß den Linien V-V in 4;
  • 6 eine andere Ausführung der Gelenkgabel und ein Abschnitt der mit dieser gefügten Welle, in Ansicht und vereinfachter Darstellung;
  • 7 eine weitere Ausführung der Gelenkgabel und ein Abschnitt der mit dieser gefügten Welle, in vereinfachter Darstellung;
  • 8 eine andere Ausführung des erfindungsgemäßen Kreuzgelenkes, in vereinfachter Darstellung;
  • 9 das Kreuzgelenk nach 8 und eine erste Ausführung der koaxial ineinander angeordneten Anschlusskragen der Gelenkgabelhälften und der Wellen, die nur abschnittsweise dargestellt sind, im Längsschnitt und vereinfachter Darstellung;
  • 10 das Kreuzgelenk nach 8 und eine zweite Ausführung der koaxial ineinander angeordneten Anschlusskragen der Gelenkgabelhälften und der Wellen, die nur abschnittsweise dargestellt sind, im Längsschnitt und vereinfachter Darstellung;
  • 11 einen Schnitt gemäß den Linien XI-XI in 10;
  • 12a–12e unterschiedliche Verfahrensschritte zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kreuzgelenkes am Beispiel der Ausführung nach 6;
  • 13 eine vereinfachte Darstellung einer Fertigungseinrichtung zur Herstellung des Kreuzgelenkes für eine Gelenkwelle, in Draufsicht;
  • 14 eine Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Kreuzgelenkes, in vereinfachter Darstellung;
  • 15 das Kreuzgelenk und Abschnitte der mit diesem verbundenen Wellen nach 14 in Seitenansicht und in vereinfachter Darstellung;
  • 16 das Kreuzgelenk und die Wellenabschnitte, geschnitten gemäß den Linien XVI-XVI in 15;
  • 16a eine Ausschnittsvergrößerung von 16 mit einer im Bereich eines Bundes der Gelenkgabelhälften angeordneten Prägung, in vereinfachter Darstellung;
  • 17 eine Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Kreuzgelenkes, in vereinfachter Darstellung;
  • 18 das in 17 gezeigte Kreuzgelenk und Abschnitte der mit diesem verbundenen Wellen, im Längsschnitt;
  • 19 eine andere Ausführung eines Kreuzgelenkes und Abschnitte der mit diesem verbundenen Wellen, im Längsschnitt und vereinfachter Darstellung.
  • Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
  • 1 zeit eine Lenkvorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug, die eine am Chassis (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeuges befestigte, im Querschnitt U-förmige Konsole 2, einen Führungskasten 3, eine Verstellvorrichtung 4, eine Feststellvorrichtung 5 sowie einen Lenkungsstrang 6 umfasst, mit letzterem eine Lenkwinkel- und Drehmomentübertragung von einem Lenkrad (nicht gezeigt) auf das Lenkgetriebe (nicht gezeigt) erfolgt. Der Führungskasten 3 ist zwischen Schenkeln 7 der Konsole 2 höhen- und/oder längenverstellbar gelagert. Der Lenkungsstrang 6, wie er in 2 näher dargestellt ist, besteht aus einem lenkradseitigen (oberen) und lenkgetriebeseitigen (unteren) Lenkungsstrang. Der obere Lenkungsstrang umfasst eine Lenkwelle 8, die beispielsweise als Schiebewelle ausgebildet ist, koaxial und axial ineinander längsverschiebbare Rohre 9, 10, insbesondere Profilrohre, sowie eine beispielsweise aus Kunststoff hergestellte Profilhülse (nicht gezeigt) aufweist. Der mit der Lenkwelle 8 verbundene und zur Befestigung eines nicht dargestellten Lenkrades vorgesehene Lenkradflansch 11, ist aus Gründen der besseren Übersicht nur in 1 eingetragen. Die genannte Profilhülse dient als so genannte Schiebeverbindung und als Verbindung zwischen den Rohren 9, 10. Sie muss den Spielausgleich zwischen den Rohren 9, 10 gewährleisten, das Drehmoment übertragen und bei geringer Schiebekraft die Längsverstellung der Lenkvorrichtung 1 erlauben. Die Rohre 8, 10 sind vorzugsweise als Strangpressprofil ausgeführt, die als Massenteil von einem Endlosprofil abgelängt sind. Alternativ hierzu können die Rohre 9, 10 auch fließgepresst sein. Genauso gut könnte die Lenkwelle 8 auch aus einer massiven Profilwelle bzw. Vollwelle bestehen, wird aber aus Gründen der Gewichtseinsparung erstere Variante bevorzugt.
  • Die Lenkwelle 8 ist im Führungskasten 3 über Lager 12 drehbar gelagert.
  • Die angesprochene Höhen- und/oder Längsverstellung der Lenkwelle 8 bzw. des Lenkrades wird über die Verstellvorrichtung 4 ermöglicht. Hierzu ist einerseits die Konsole 2 an ihren Schenkeln 7 mit zu einer Längsachse 15 der Lenkwelle 8 radial und parallel zueinander ver laufenden Längsschlitzen 16 und andererseits der Führungskasten 3 mit in Richtung der Längsachse 15 parallel verlaufenden Längsschlitzen 17 versehen. Diese Längsschlitze 16, 17 bilden die Verstellvorrichtung 4 und sind von einem Spannbolzen 18 durchsetzt, der mit auf ihm in Richtung seiner Längsachse beispielsweise über einen Hebel 19 verstellbaren, nicht gezeigten Klemmelementen ausgestattet ist, welche eine bedarfsweise Klemmung der Konsole 2 und des Führungskastens 3 zueinander ermöglichen. Demnach ist die Feststellvorrichtung 5 umfassend den Spannbolzen 18 und die Klemmelemente durch ein beispielsweise über Lamellenpakete reibschlüssig oder über kämmende Zahnprofile formschlüssig wirkendes Klemmsystem gebildet, wie es beispielsweise in der DE 699 07 723 T2 oder DE 36 19 125 C1 beschrieben ist. Andererseits kann dieses Klemmsystem ausgebildet werden, wie es in der WO 01/81149 A2 beschrieben ist, bei dem Zahnprofile eines Klemmelementes gegen plane Spannflächen am Führungskasten 3 und/oder die Schenkeln 7 angedrückt werden. Der in diesem Ausführungsbeispiel gezeigte Führungskasten 3 ist in der WO 01/76930 A1 beschrieben. Mittels der Verstellvorrichtung 4 kann nach Lösen der Feststellvorrichtung 5 die Lenkwelle 8 in zur Längsachse 15 radialer Richtung der Höhe und/oder axialer Richtung der Länge nach verstellt werden. Ist die gewünschte Bedienhöhe des Lenkrades eingestellt, wird durch Spannen der Feststellvorrichtung 5 die Relativlage der Lenkwelle 8 lösbar fixiert.
  • Die in 2 gezeigte Lenkwelle 8 bzw. das Rohr 10 ist über ein (lenkradseitiges) erstes Kreuzgelenk mit dem unteren Lenkungsstrang gekoppelt. Der untere Lenkungsstrang ist durch eine Gelenkwelle 20 gebildet, die eine Welle 21, das (lenkradseitige) erste Kreuzgelenk 23 und ein (lenkgetriebeseitige) zweites Kreuzgelenk 24 umfasst. Die Kreuzgelenke 23, 24 sind über die Welle 21 miteinander verbunden, wobei die Welle 21 koaxial und axial ineinander längsverschiebbare Rohre 25, 26, insbesondere Profilrohre, sowie eine beispielsweise aus Kunststoff hergestellte Profilhülse (nicht gezeigt) aufweist. Auf diese Weise kann ein Längenausgleich hergestellt werden. Die Profilhülse dient als so genannte Schiebeverbindung und als Verbindung zwischen den Rohren 25, 26. Sie muss den Spielausgleich zwischen den Rohren 25, 26 gewährleisten und das Drehmoment übertragen. Die Rohre 25, 26 sind vorzugsweise als Strangpressprofil ausgeführt, die als Massenteil von einem Endlosprofil abgelängt sind. Alternativ hierzu können die Rohre 25, 26 auch fließgepresst sein. Genauso gut könnte die Welle 21 auch aus einer massiven Profilwelle bzw. Vollwelle bestehen, wird aber aus Gründen der Gewichtseinsparung erstere Variante bevorzugt.
  • Wie aus der Zusammenschau der 2 und 3 ersichtlich, umfasst jedes der endseitig an der Welle 21 angeordneten Kreuzgelenke 23, 24 jeweils zwei Gelenkgabeln 30, 31 und ein Zapfenkreuz 32, das jeweils zwei in zueinander senkrechten Achsen angeordnete Paare von Zapfen 33a, 33b, 33c, 33d aufweist, auf denen die Gelenkgabeln 30, 31 über in deren nahtlose Lageraugen 34 eingebaute Lager 35 schwenkbar gelagert sind.
  • Erfindungsgemäß besteht jede Gelenkgabel 30, 31 zumindest des Kreuzgelenkes 23 aus zwei spiegelbildlichen Gelenkgabelhälften 36a, 36b. Diese werden mit Vorteil aus einem ebenen Stahlblech, beispielsweise aus einem Blechband, ausgeschnitten, wobei dies vorzugsweise durch Stanzen geschieht und anschließend mittels spanloser Umformtechnik geformt. Das Umformen soll für die Massenfertigung vorteilhafterweise mit Kaltumformen erzielt werden, insbesondere Biegen und/oder Tiefziehen und/oder Abstrecken. Die Blechdicke des Ausgangsmaterials für diese Anwendung soll im Bereich von 2,0 mm bis 4 mm liegen, wobei besonders wirtschaftliche Blechdicken im Bereich von 2,5 mm bis 3 mm liegen. Andererseits ist auch die Herstellung der Gelenkgabelhälften 36a, 36b im Massivumformenverfahren, wie Kaltschmieden, möglich. Wie gezeigt, besteht hingegen das Kreuzgelenk 24 aus einer zweiteiligen Gelenkgabel 30 und einer lenkgetriebeseitige, beispielsweise durch Massivumformen hergestellten, massiven Gelenkgabel 31.
  • Die einstückig im Umformverfahren spanlos hergestellte Gelenkgabelhälfte 36a, 36b umfasst einen dem Rohr 10, 25, 26 benachbarten und koaxial zur Längsachse 15 der Lenkwelle 8 bzw. zu einer Längsachse 37 (4) der Welle 21 angeordneten, annähernd halbringförmigen Anschlusskragen 38, einen von diesem in Richtung der Längsachse 15, 37 aufragenden Gabelarm 39 sowie einen den Anschlusskragen 38 mit dem Gabelarm 39 verbindenden und gegenüber den Anschlusskragen 38 radial aufgeweiteten (umgeformten) Bund 40. Der Gabelarm 39 ist mit dem Lagerauge 34 ausgestattet, welches im Umformverfahren, insbesondere im Tiefzieh- bzw. Abstreckverfahren, also durch spanlose plastische Verformung mit hoher Präzision hülsenartig ausgeformt wird. Eine Materialwandstärke des hülsenartigen Lagerauges 34 ist um bis zu 50%, insbesondere zwischen 20% und 40%, geringer als die Materialwandstärke 42 des Gabelarmes 39. Eine Axiallänge 41 des hülsenförmigen Lagerauges 34 ist größer bemessen als eine an das Lagerauge 34 unmittelbar angrenzende Materialwandstärke 42 des Gabelarmes 39. Die Axiallänge 41 des Lagerauges 34 ist so bemessen, dass ein von diesem aufgenommenes Lager 35 in Axialrichtung ausreichend geführt und eine optimale Kraftverteilung vom Zapfenkreuz 32 auf die Gabelhälfte 36a, 36b erlaubt wird. Wie im Nachfolgenden noch genauer beschrieben wird, ist das Lager 35 über einen Presssitz im Lagerauge 34 fixiert und zusätzlich bevorzugt durch Schweißung innerhalb des Lagerauges 34 gegen axiale Verschiebung gesichert oder ausschließlich durch Schweißung innerhalb des Lagerauges 34 axial festgelegt bzw. fixiert. In einer bevorzugten Ausführung geschieht das Schweißen durch Strahlschweißen, insbesondere Laserstrahlschweißen ohne Zusatzwerkstoff. Durch diese axiale Fixierung des Lagers 35, kann eine Führungslänge für das Lager 35, die der Axiallänge 41 entspricht, relativ zur Gesamtlänge des Lagers 35 niedrig ausgebildet werden, mit dem Vorteil, dass die Axiallänge 41 des Lagerauges 34 verkürzt und damit auch die Außenabmessungen des Kreuzgelenkes 23, 24 deutlich verringert werden können. Dadurch kann auch ein Einbauraum der Gelenkwelle 20, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug optimiert werden. Die Axiallänge 41 des Lagerauges 34 ist kleiner bemessen als eine Lagerbreite 43. In der Praxis haben sich etwa 30% bis 50% der Lagerbreite 43 als Führungslänge für das Lager 35 als ausreichend erwiesen bzw. beträgt ein Verhältnis Axiallänge 41 zu Materialwandstärke 42 mindestens etwa 1,5 : 1, wenn das Lager 35 über einen Presssitz im Lagerauge 34 fixiert ist, oder mindestens etwa 2,5 : 1, wenn das Lager über Schweißung im Lagerauge 34 fixiert ist. Das Verhältnis Axiallänge 41 zu Materialwandstärke 42 sollte aber aus dem genannten Vorteil der günstigen Baugröße des Kreuzgelenkes 24, 25 nicht 5 : 1 übersteigen.
  • In der vorliegenden Ausführung ist das im Lagerauge 34 eingebaute Lager 35 durch ein Wälzlager gebildet. Im Einzelnen besteht ein solches Wälzlager aus einem zylindrischen Außenring 44, einem diesen einseitig verschließenden Boden 45, einem Käfig 46, in diesem gehaltene Wälzkörper, insbesondere Nadelrollen 47 und zumindest einer im Bereich vom offenen Ende des Außenringes 44 angeordneten Dichtung (nicht dargestellt). Der Käfig 46 ist zwischen dem Boden 45 und einem diesem am gegenüberliegenden offenen Ende des Außenringes 44 vorgesehenen Bord 48 gehalten. Ein solches Wälzlager wird in einem Lagerauge 34 auf einem Zapfen 33a, 33b, 33c, 33d des Zapfenkreuzes 32 montiert. Wie sich erkennen lässt, ist die zylindrische äußere Laufbahn durch die innere Umfangsfläche des Außenringes 44 und die zylindrische innere Laufbahn durch die Umfangsfläche eines Zapfens 33a, 33b, 33c, 33d gebildet. Solche Wälzlager werden in der Fachwelt als so genannte „Nadelbüchsen" bezeichnet. Dabei sind sowohl der Außenring 44 mit Boden 45 und Käfig 46 spanlos hergestellt. Mittels der Dichtung, insbesondere einer Lippendichtung, ist das Lager 35 vor Schmutz und Verlust von Schmierstoff geschützt.
  • In einer anderen, nicht gezeigten Ausführung kann auch nur ein so genannter „Nadelkranz" Anwendung finden, der ausschließlich aus einem Käfig und den an ihn gelagerten Nadelrollen besteht, welche einerseits an der Umfangsfläche (innere Rollenbahn) des Zapfens und andererseits an der innere Umfangsfläche (äußere Rollenbahn) des Lagerauges 34 abwälzen. Zusätzlich ist dieser „Nadelkranz" innerhalb des Lagerauges 34 über ein Mittel gegen Verschiebungen in axialer Richtung gesichert. Eine solche Ausführung ist erst durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Lagerauges 34 gewissermaßen als Hülse höchster Präzision und Festigkeit möglich, wobei zu bedenken gilt, dass für eine solche Ausführung die Axiallänge im Gegensatz zur Verwendung einer Lagerbüchse zumindest der Breite des Nadelkranzes entsprechen muss und die Nadelrollen über ihre gesamte Länge im Lagerauge 34 geführt sind. In diesem Fall entspricht die Führungslänge bzw. Axiallänge 41 entgegen den obigen Angaben zum Einsatz einer „Nadelbüchse" zumindest der Länge der Nadelrollen bzw. wird diese sogar in etwa um den Durchmesser einer Nadelrolle verlängert. Wie später noch zum Herstellverfahren beschrieben wird, ist auch nach dieser Ausführung ein Deckel bzw. Boden vorzusehen, der einerseits den „Nadelkranz" vor Schmutz schützt und andererseits der noch näher zu beschreibenden Lagefixierung des Zapfenkreuzes 32 zwischen den Gelenkgabelhälften 36a, 36b dient.
  • Wie in den 4 und 5 gezeigt, sind die Gelenkgabelhälften 36a, 36b der Gelenkgabeln 30, 31 koaxial zur Längsachse 15, 37 der Welle 8, 21 angeordnet und in einer senkrecht zur Längsachse 15, 37 der Welle 8, 21 verlaufenden Radialebene so zueinander positioniert, dass ein noch näher zu beschreibendes Einbaumaß 50 (wie in 12d eingetragen) zwischen den Lagerinnenseiten eingestellt ist. Die so zueinander positionierten Gelenkgabelhälften 36a, 36b werden mit ihren stirnseitigen Anlageflächen 51 gegen eine diesen zugewandte stirnseitige Anlagefläche 52 der Welle 8, 21 im Stumpfstoß im wesentlich spaltfrei angelegt, derart, dass zwischen Gelenkgabelhälften 36a, 36b und Welle 8, 21 eine Fügestelle 53 ausgebildet ist, entlang der die Gelenkgabelhälften 36a, 36b und Welle 8, 21 jeweils mittels einem Verbindungselement 54 unlösbar miteinander verbunden sind. Die Gelenkgabelhälften 36a, 36b sind entweder mittels einem über deren Umfang durchgehend erstreckenden Verbindungselement 54 oder mittels mehreren über den Umfang der Anschlusskragen 38 verteilte Verbindungselemente 54, insbesondere einer Schweiß-, Löt- oder Klebeverbindung, mit der Welle 8, 21 verbunden. Letztere Verbindungselemente 54 sind als Linien- oder Punktnähte ausgebildet.
  • Wie oben beschrieben, weisen die Wellen 8, 21 jeweils mit komplementäre Innen- und Au ßenverzahnungen versehene Rohre 9, 10, 25, 26 (Profilrohre) auf, wobei nun das eine Verbindungselement 54 der Außenkontur der Innen- und Außenverzahnung des mit der Gelenkgabel 30, 31 zu verbindenden Rohres 10, 25, 26 folgt. Die Linien- oder Punktnähte sind hingegen entweder an der Außenkontur der Innenverzahnung oder der Außenverzahnung der Rohre 10, 25, 26 zwischen den Gelenkgabelhälften 36a, 36b und den Rohren 10, 25, 26 gesetzt.
  • In vorteilhafter Weise ist in einer senkrecht auf die Längsachse der Welle 8, 21 ausgerichteten Radialebene zwischen einer äußeren Umfangsfläche 55 der Anschlusskragen 38 und einer äußeren Umfangsfläche 56 der Welle 8, 21 eine radiale Abstufung 57 ausgebildet, die so dimensioniert ist, dass einerseits das Verbindungselement 54 (die Verbindungsnaht) nicht die Umfangsfläche 55 überragt und andererseits eine ausreichend große Verbindungsfläche zwischen Welle 8, 21 und Anschlusskragen 38 bereitgestellt wird, um eine zuverlässige Fügeverbindung herstellen zu können. Die Abstufung 57 selbst wird nach gezeigter Ausführung durch unterschiedliche Materialwandstärken 58, 59 der Anschlusskragen 38 und der Welle 8, 21 erzielt, könnten aber genauso gut auch nur die Durchmesser der Anschlusskragen 38 und der Welle 8, 21 variieren. Zweckmäßig ist die Materialwandstärke 58 der Anschlusskragen 38 größer ist als die Materialwandstärke 59 der Welle 8, 21.
  • Wie aus diesen Fig. weiters ersichtlich, sind aufeinander zuerstreckende, auslaufende Enden der einander gegenüberliegenden Anschlusskragen 38 auch nach Einstellung des Einbaumaßes 50 in einem Abstand 61 voneinander angeordnet. Hiermit wird während der Einstellung des Einbaumaßes 50, wie dies noch näher beschrieben wird, eine freie Positionierung der Gelenkgabelhälften 36a, 36b in Richtung der Radialebene sichergestellt, ohne in Gefahr zu laufen, dass die auslaufenden Enden der Anschlusskragen 38 gegeneinander anstoßen, noch bevor das Einbaumaß 50 eingestellt wurde. Sofern die Lager 35 im Lagerauge 34 über den Presssitz fixiert sind, kann durch die Einpresstiefe der Lager 35, der Abstand 61 zwischen den Anschlusskragen 38 und/oder den Bünden 40 beeinflusst werden. Die Gelenkgabelhälften 36a, 36b sind nach dieser Ausführung nur mit der Welle 8, 21 gefügt.
  • Aus Gründen der besseren Übersicht ist die Fügeverbindung zwischen einem Lager 35, insbesondere dem Boden 45 und einer Gelenkgabelhälfte 36a, 36b nur in 4 dargestellt, die beispielsweise durch zwei über den Umfang des Lagerauges 34 verteilte Verbindungselemente 60 gebildet ist. Anderenfalls können das Lager 35 und die Gelenkgabelhälfte 36a, 36b auch mittels nur eines über den Umfang des Lagerauges 34 durchgehend erstreckenden Verbindungselementes 60 miteinander gefügt sein. Das (die) Verbindungselemente) 60 ist durch eine Schweiß-, Löt- oder Klebeverbindung gebildet und dient vornehmlich der zusätzlichen Sicherung gegen axiales Verschieben eines an sich im Lagerauge 34 eingepressten Lagers 35. Hingegen ist es aus dem Stand der Technik, dass das Lager gegen axiale Verschiebung mittels einem Sicherungsring fixiert ist, welcher in eine spanabhebend gefertigte, umlaufende Nut eingesetzt wird. Dies ist nicht nur unwirtschaftlich in der Fertigung, sondern entstehen während des Betriebs dadurch im Bereich dieser Nut auch hohe Spannungsspitzen, was zwangsweise zu einer sehr robusten und damit höher gewichtigeren Konstruktion führt.
  • Wie in 5 in strichlierte Linien eingetragen, kann in beanspruchungskritischen (festigkeitsrelevanten) Bereichen der Gelenkgabeln 36a, 36b eine höhere Materialwandstärke 42' als in weniger kritischen Bereichen gewählt werden. So kann im Übergangsbereich zwischen dem Gabelarm 39 und Anschlusskragen 38, also im Bereich des Bundes 40 eine durch Umformung hergestellte Versteifung 49 vorgesehen werden. Diese ist bevorzugt durch Stauchung hergestellt und weist der Übergangsbereich bzw. der Bund 40 eine gegenüber der Materialwandstärke 42; 58 des Gabelarmes 39 oder Anschlusskragens 38 eine etwa um 10% bis 50% höhere Materialwandstärke 42' auf. Andererseits kann die Versteifung 49 auch durch mehrere parallel zur Längsachse 15, 37 verlaufende und über den Umfang des Anschlusskragens 38, Gabelarmes 39 und/oder Bundes 40 verteilte Rippen (nicht dargestellt) gebildet sein.
  • In den 6 und 7 sind andere Ausführungen der Gelenkgabelhälften 36a, 36b und der Fügeverbindungen gezeigt.
  • Nach 6 weisen die gegenüberliegenden halbringförmigen Anschlusskragen 38 und gegebenenfalls die halbringförmigen Bünde 40 der Gelenkgabelhälften 36a, 36b an ihren aufeinander zuerstreckende Enden jeweils eine Anlagefläche 63a, 63b auf, die nach dem Einstellen des Einbaumaßes 50 (wie in 12d eingetragen) zwischen den Gelenkgabelhälften 36a, 36b im wesentlichen spaltfrei gegeneinander anliegen und jeweils eine parallel zur Längsachse 15, 37 verlaufende Fügestelle 64 ausbilden, entlang der die Gelenkgabelhälften 36a, 36b über ein Verbindungselement 65 miteinander unlösbar verbunden sind. Zusätzlich werden die Gelenkgabelhälften 36a, 36b mit ihren stirnseitigen Anlageflächen 51 gegen eine diesen zugewandte stirnseitige Anlagefläche 52 der Welle 8, 21 im Stumpfstoß im wesentlich spaltfrei angelegt, derart, dass zwischen Gelenkgabelhälften 36a, 36b und Welle 8, 21 eine Fügestelle 53 ausgebildet ist, entlang der die Gelenkgabelhälften 36a, 36b über ein Verbindungselement 54 mit der Welle 8, 21 unlösbar verbunden sind. Bei dieser Ausführung kann es zweckdienlich sein, wenn die Lager 35 im Lagerauge 34, insbesondere über einen Gleitsitz längsverschiebbar angeordnet werden und die endgültige Fixierung des Lagers 35 erst nach Anbringung der Fügeverbindung zwischen Lager 35 und Gelenkgabelhälfte 36a, 36b erfolgt, wie dies noch genauer beschrieben wird. Mit diesem Verfahrensschritt wird eine besonders einfache Ausrichtung der Koaxialität vom Zapfenkreuz 32 (3) und des Rohres 10, 25, 26 erreicht, daher bilden eine Längsachse 15, 29, 37 vom Zapfenkreuz 32 und vom Rohr 10, 25, 26 eine gemeinsam Achse. Außerdem wirken sich dadurch hin und wider vorkommende Maßungenauigkeiten der ansonst mit sehr hoher Maßgenauigkeit hergestellten Gelenkgabelhälften 36a, 36b nicht negativ auf die Herstellgenauigket der Gelenkwelle 20 aus.
  • Nach 7 weisen die aufeinander zuerstreckende Enden der Anschlusskragen 38 und gegebenenfalls der Bünde 40 seitlich abgebogene einander überlappende Laschen 66 auf, sodass einander zugewandte Anlagefläche 67a, 67b im wesentlichen spaltfrei gegeneinander anliegen und jeweils eine parallel zur Längsachse 15, 37 verlaufende Fügestelle 64 ausbilden, entlang der die Gelenkgabelhälften 36a, 36b über ein Verbindungselement 65 miteinander unlösbar verbunden sind. Zusätzlich werden die Gelenkgabelhälften 36a, 36b mit ihren stirnseitigen Anlageflächen 51 gegen eine diesen zugewandte stirnseitige Anlagefläche 52 der Welle 8, 21 im wesentlich spaltfrei angelegt und über ein Verbindungselement 54 mit der Welle 8, 21 gefügt. Diese Ausführung erlaubt eine freie Positionierung der Gelenkgabelhälften 36a, 36b radial zur Welle 8, 21. Demnach können die Lager 35 über einen Presssitz im Lagerauge 34 fest einmontiert werden und das Einbaumaß 50 (wie in 12d eingetragen) durch Positionieren der Gelenkgabelhälften 36a, 36b exakt eingestellt werden. Nachdem das Einbaumaß 50 eingestellt sowie die Gelenkgabelhälften 36a, 36b und die Welle 8, 21 zueinander positioniert wurde, werden die Gelenkgabelhälften 36a, 36b miteinander und mit der Welle 8, 21 an den Fügestellen 53, 64 gefügt, vorzugsweise geschweißt. Gute Führungseigenschaften während dem radialen Positionieren der Gelenkgabelhälften 36a, 36b als auch beste Fügeergebnisse werden erreicht, wenn die Laschen 66 gegenüberliegender Anschlusskragen 38 und gegebenenfalls Bünde 40 gegengleich umgeformte Führungsabschnitte aufweisen, die sich gegeneinander abstützen und das geführte Gleiten der Gelenkgabelhälften 36a, 36b während deren radialen Positionierung ermöglichen. Diese Führungsabschnitte bilden gleichzeitig die einander zuge wandten Anlageflächen 67a, 67b der miteinander zu fügenden Laschen 66 aus.
  • 8 zeigt eines der Kreuzgelenke 23, 24 mit einer anderen Ausführung der Gelenkgabelhälften 70a, 70b, in perspektivischer Ansicht. Diese weisen jeweils den Anschlusskragen 71, Gabelarm 72, Bund 73 und das Lagerauge 34 auf. Letzteres ist im Bereich vom Gabelarm 72 ausgebildet und entspricht jenem, wie es in 3 beschrieben ist. Der Bund 73 verbindet den Anschlusskragen 71 mit dem Gabelarm 72. Der Bund 73 der Gelenkgabelhälften 70a, 70b ist jeweils halbringförmig ausgebildet. Die Anschlusskragen 71 der Gelenkgabelhälften 70a, 70b ergänzen sich zu einem Profilrohr und weisen jeweils eine in Richtung der Längsachse 15, 37 verlaufende Innenverzahnung 74 und jeweils eine in Richtung der Längsachse 15, 37 verlaufende Außenverzahnung 75 auf, die durch Umformen, insbesondere Kaltumformen, beispielsweise Ziehen, oder Massivumformen, insbesondere Kaltmassivumformen, hergestellt sind. Wie oben beschrieben ist auch die Welle 8, 21 bzw. das mit der Gelenkgabelhälfte 70a, 70b zu verbindende Rohr 10, 25, 26 jeweils als Profilrohr ausgebildet, welches ebenfalls eine Innenverzahnung 68 und Außenverzahnung 69 (11) aufweist. Die Innenverzahnung 74 der Gelenkgabelhälfte 70a, 70b ist annähernd komplementär zur Außenverzahnung 69 des Rohrs 10, 25, 26 ausgebildet, sodass die Gelenkgabelhälfte 70a, 70b und das Rohr 10, 25, 26, wenn sie ineinander gesteckt sind, drehfest miteinander gekoppelt sind, wie in den 9 und 10 ersichtlich. Zusätzlich sind die Gelenkgabelhälfte 70a, 70b über eine Fügeverbindung miteinander und eine weitere Fügeverbindung mit dem jeweiligen Rohr 10, 25, 26 verbunden.
  • Hierzu weisen die gegenüberliegenden halbringförmigen Bünde 73 und/oder die profilierten Anschlusskragen 71 der in ihre Endform umgeformten Gelenkgabelhälften 70a, 70b an ihren aufeinander zugerichteten, parallelen Längsrändern jeweils eine Anlagefläche 76a, 76a, 77a, 77b auf, die im wesentlichen spaltfrei gegeneinander anliegen und jeweils eine parallel zur Längsachse 15, 37 verlaufende Fügestelle 78, 79 ausbilden, wobei die Gelenkgabelhälften 70a, 70b über ein Verbindungselement 80 entlang der Fügestelle 78 im Bereich der Anschlusskragen 71 und/oder Fügestelle 79 im Bereich der Bünde 73 miteinander unlösbar verbunden werden. Die Fügestellen 78, 79 bzw. die Anlageflächen 76a, 76a, 77a, 77b liegen vorzugsweise in einer achsparallelen und die Längsachse 15, 37 einschließenden Teilungsebene einer Gelenkgabel 30, 31.
  • Der Anschlusskragen 71 und das Rohr 10, 25, 26 sind axial ineinander gesteckt, wie in 9 und 10 dargestellt, wobei im Bereich von einander zugewandten und sich gegeneinander abstützender Anlageflächen 63a, 63b zwischen Anschlusskragen 71 und Rohr 10, 25, 26 eine Fügestelle 81 ausgebildet wird. Die Anlageflächen 63a, 63b sind durch die Außen- und/oder Innenverzahnung 68, 69, 74, 75 gebildet. Die Gelenkgabelhälften 70a, 70b und das Rohr 10, 25, 26 sind demnach über eine Steck- und Fügeverbindung miteinander verbunden. Die Gelenkgabelhälften 70, 70b sind entlang der Fügestelle 81 entweder mittels einem über den Umfang des Rohres 10, 25, 26 durchgehend erstreckenden Verbindungselement 82 oder mittels mehreren über den Umfang des Rohres 10, 25, 26 verteilte Verbindungselemente 82, insbesondere einer Schweiß-, Löt- oder Klebeverbindung, mit dem Rohr 10, 25, 26 verbunden. Letztere Verbindungselemente 82 sind als Linien- oder Punktnähte ausgebildet. In vorteilhafter Weise ist in einer senkrecht auf die Längsachse der Welle 8, 21 ausgerichteten Radialebene zwischen einer äußeren Umfangsfläche 55 der Anschlusskragen 71 und einer äußeren Umfangsfläche 56 der Welle 8, 21 eine radiale Abstufung 57 ausgebildet, die so dimensioniert ist, dass das Verbindungselement 82 (die Verbindungsnaht) nicht die Umfangsfläche 55; 56 überragt. Diese Abstufung 57 ist im Ausmaß der Materialwandstärke 58, 59 des Anschlusskragens 71 oder der Welle 8, 21 ausgeprägt.
  • 11 zeigt eine Querschnittsdarstellung der koaxial ineinander liegenden Anschlusskragen 71 und Welle 8, 21. Wie oben beschrieben, sind die Gelenkgabelhälften 70a, 70b spanlos umgeformt. Für das Umformen werden entsprechend profilierte und vertikal gegeneinander verstellbare Umformwerkzeuge eingesetzt, mit denen in einem oder mehreren aufeinander folgenden Arbeitsschritten aus einem Ausgangsmaterial, beispielsweise einem ebenen Stahlblech, die Endform einer Gelenkgabelhälfte 70a, 70b mit fugenlosem Lagerauge 34 hergestellt wird. Das Umformen soll für die Massenfertigung vorteilhafterweise mit Kaltumformen erzielt werden.
  • Der Anschlusskragen 71 weist eine in der Symmetrieebene 83 liegende „mittlere" Außenverzahnung 75 und zu dessen beiden Seiten jeweils zumindest eine „weitere" Außenverzahnung 75 auf. Die Symmetrieebene 83 verläuft in Richtung der Längsachse 15, 37 des Rohres 10, 25, 26 und ist senkrecht auf die Teilungsebene zwischen den Gelenkgabelhälften 70a, 70b ausgerichtet. Die „mittlere" Außenverzahnung 75 ist symmetrisch, daher sind deren sich zwischen Außen- und Innenverzahnung 74, 75 erstreckenden Flanken 84a spiegelbildlich um die Symmetrieebene 83 angeordnet. Hingegen ist die „weitere" Außenverzahnung 75 unsymmet risch ausgebildet und schließt die sich zwischen Außen- und Innenverzahnung 74, 75 erstreckende Flanke 84b mit der Symmetrieebene 83 einen sich in Entformungsrichtung – gemäß Pfeil für die untere Gelenkgabelhälfte 70a – konisch aufweitenden Entformungswinkel α, der zwischen 1° und 5°, bevorzugt 2° beträgt. Dadurch wird auch bei vertikal zueinander verstellbaren Umformwerkzeugen eine hervorragende Entformung der in ihre Endform umgeformten Gelenkgabelhälfte 70a, 70b erreicht. Zusätzliche Keiltriebe können dadurch entfallen, womit sich ein einfacherer Aufbau der Umformwerkzeuge ergibt.
  • Im Nachfolgenden wird anhand der 12a bis 12e, 13 nun die Art und Weise der Herstellung der vorstehend erläuterten Gelenkwelle 20 mit der in 6 dargestellten Ausführung von Gelenkgabeln 30, 31 näher beschrieben.
  • In einer bevorzugten Ausführung werden zunächst in einer ersten Arbeitsfolge aus einem dünnwandigen Stahlblech als Ausgangsmaterial, beispielsweise aus einem Blechband Blechteile ausgeschnitten, wobei dies durch Stanzen geschieht, und anschließend durch spanloses Umformen die Gelenkgabelhälften 36a, 36b; 70a, 70b und die an diesen einstückig, vorgesehenen hülsenartigen Lageraugen 34 geformt. Hierzu wird eine Stanz- und Umformanlage 88 eingesetzt, welche die erste Arbeitsfolge abbildet, wie in 13 schematisch als Block dargestellt. Das Umformen soll für die Massenfertigung vorteilhafterweise mit Kaltumformen erzielt werden, wie insbesondere durch Tiefziehen und Abstrecken, oder durch Massivumformen, beispielsweise Schmieden. Beim Massivumformen kommt aber nicht nur das Kaltschmieden, sondern gegebenenfalls auch das Warmschmieden in Frage. Welches Umformverfahren verwendet wird, bestimmt sich vorwiegend aus kostentechnischer Hinsicht, da egal welches Umformverfahren gewählt wird, stets eine hohe Maßgenauigkeit der Gelenkgabelhälften 36a, 36b; 70a, 70b erreicht wird, wie sie vor allem an einem Lagerauge 34 und den Anschlusskragen 38, 71 bzw. Bünden 73, insbesondere an seiner Anlagefläche 51; 76a, 76b, 77a, 77b gefordert ist. Wie sich aus dem oben stehenden erkennen lässt, sind die Gelenkgabelhälften 36a, 36b; 70a, 70b durch reine spanlose Formgebung (Stanzen) und Verformung hergestellt.
  • In der zweiten Arbeitsfolge, wie in 12a dargestellt, wird in das Lagerauge 34 ein Lager 35 eingepresst. Die Einpresstiefe des Lagers 35 in das Lagerauge 34, daher in Richtung seiner Lagerachse 85, bestimmt sich aus der weiteren Verarbeitung der Gelenkgabelhälften 36a, 36b; 70a, 70b.
  • Sofern in einer ersten Ausführung, die vorgefertigten Gelenkgabelhälften 36a, 36b sowohl mit dem Rohr 10, 25, 26 als auch miteinander durch je eine Fügeverbindung, insbesondere eine Stoffschlussverbindung, dauerhaft gefügt sind, wie in 6 dargestellt, wird die Einpresstiefe bereits in dieser Arbeitsfolge exakt auf ein einzustellendes Einbaumaß 50 (12d) und somit in axialer Richtung im Lagerauge 34 endgültig positioniert. Das Einpressen des Lagers 35 geschieht über einen Pressenstempe 86 einer als Block in 13 dargestellten Pressenanlage 89. Die Pressenanlage 89 ist ferner mit einem Messsystem ausgestattet, mit welchem die Einpresstiefe insbesondere elektronisch erfasst und in einem elektronischen Steuerungssystem 90 (13) ausgewertet und/oder protokolliert wird. Gegebenenfalls kann bereits nach dem Einpressen und axialer Positionierung des Lagers 35 im Lagerauge 34, das Lager 35 durch eine zusätzliche Fügeverbindung, wie Klebe- oder Lötverbindung oder vorzugsweise Schweißverbindung, fixiert werden. Das Schweißen erfolgt bevorzugt nach dem Laserschweißverfahren ohne Zusatzwerkstoff, könnte aber genauso gut auch durch Plasma- oder Elektronenstrahlschweißen erfolgen.
  • Sodann werden in der dritten Arbeitsfolge zwei mit den Lagern 35 komplettierte Gelenkgabelhälften 36a, 36b auf die koaxial zueinander und gegenüberliegend angeordneten Zapfen 33a, 33b des bereitgestellten Zapfenkreuzes 32 geschoben und radial zu den Lagerachsen 85 ausgerichtet, wie dies in 12b dargestellt. In dieser Lage sind die Gelenkgabelhälften 36a, 36b so zueinander ausgerichtet, dass sie um eine zwischen den Gelenkgabelhälften 36a, 36b verlaufende Trennebene 87 spiegelbildlich gegenüberliegen und dadurch eine weitere Verarbeitung in einer automatischen Fertigungsanlage vereinfacht wird. Diese Ausrichtung erfolgt vorzugsweise nach dem Aufschieben der Gelenkgabelhälften 36a, 36b auf die gegenüberliegenden Zapfen 33a, 33b durch Verschwenken zumindest einer der Gelenkgabelhälften 36a, 36b oder durch gegenseitiges Verschwenken der Gelenkgabelhälften 36a, 36b um die Lagerachsen 85 der Lageraugen 34. Diese Arbeitsfolge wird in der Fertigungseinrichtung 91, wie sie in 13 als Blockschaltbild für die einzelnen Arbeitsfolgen dargestellt ist, von einem Montagemodul 92 erfüllt, welchem zumindest eine oder nach gezeigter Ausführung zwei Zuführvorrichtungen 93, 94 zugeordnet sind, von denen dem Montagemodul 92 die erste und zweite, komplettierte Gelenkgabelhälfte 36a, 36b bereitgestellt werden.
  • Zuvor wird das Zapfenkreuz 32 über eine Zuführvorrichtung 95 an einem Übernahmemodul 96 der Fertigungseinrichtung 91 bereitgestellt und von diesem über eine Transporteinrichtung 97, wie sie beispielsweise in der DE 39 90 143 C oder DE 40 06 312 A beschrieben ist, an das Montagemodul 92 transportiert. Hernach wird das Zapfenkreuz 32 im Montagemodul 92 über eine erste geeignete Positionieraufnahme mit wenigstens einem Positioniermittel 98 bevorzugt zentrisch gegenüber dem Montagemodul 92 in Bereitstellungsposition gehalten, worauf die erste und zweite, komplettierte Gelenkgabelhälfte 36a, 36b über je eine Handhabungseinrichtung 99a, 99b von je einer Bereitstellungsposition an den Zuführvorrichtungen 93, 94 auf die Zapfen 33a, 33b des positioniert bereitgestellten Zapfenkreuzes 32 aufgeschoben und über eine zweite geeignete Positionieraufnahme mit zwei zusammenwirkenden Positioniermitteln 100 gehalten werden.
  • Anschließend wird das mit den Gelenkgabelhälften 36a, 36b bestückte Zapfenkreuz 32 über die Transporteinrichtung 97 in ein Fügemodul 101 transportiert, welches eine erste Spanneinrichtung und eine Fügeeinrichtung umfasst, deren Wirkungsweise nachfolgend beschrieben wird. Zusätzlich weist das Fügemodul 101 eine erste Positioniereinrichtung auf. Die erste Spanneinrichtung umfasst durch elektronisch geregelte Antriebe zwischen einer in 12c gezeigten Ausgangsposition (AP) und einer in 12d gezeigten Spannposition (SP) bewegbare Spannwerkzeuge 102a, 102b, wie dies im Zusammenhang mit der Erläuterung der vierten Arbeitsfolge dargestellt wird.
  • Von Vorteil ist, wenn die Transporteinrichtung 97 die erste und zweite Positionieraufnahme umfasst, da das Zapfenkreuz 32 mit auf ihm angeordneten Gelenkgabelhälften 36a, 36b auch während deren Transportes zwischen dem Montagemodul 92 und dem Fügemodul 101 in definierter Position gehalten werden. Dabei kommt es weniger darauf an, dass das Zapfenkreuz 32 und die Gelenkgabelhälften 36a, 36b bereits in ihrer zum Fügen bestimmten Fügeposition gehalten sind, sondern eine „grobe" Vorpositionierung durchführt, da erst im Fügemodul 101 durch von Spannwerkzeugen aufgebrachte entgegengerichtete Spannkräfte die Gelenkgabelhälften 36a, 36b in ihre vor dem Fügen eingestellte Fügeposition bewegt werden. Die Transportein richtung 97 weist nicht dargestellte Transportträger auf, die mittels zumindest einer nicht dargestellten Vorschubvorrichtung entlang von Höhen- und Seitenführungsbahnen zwischen den Montage- und Fügemodulen 92, 101 positioniert verfahren werden können und mit den Positionieraufnahmen ausgestattet sind. Die Positionieraufnahme bilden demnach Transportaufnahmen für das Zapfenkreuz 32 und die Gelenkgabelhälften 36a, 36b aus. Eine solche Vorschubvorrichtung ist beispielsweise in der DE 39 90 143 C oder DE 40 06 312 A beschrieben.
  • In der vierten Arbeitsfolge werden im Fügemodul 101 die auf einem von mehreren Transportträgern befindlichen, zueinander und gegenüber dem Zapfenkreuz 32 ausgerichteten Gelenkgabelhälften 36a, 36b zwischen die zusammenwirkenden Spannwerkzeuge 102a, 102b der ersten Spanneinrichtung 103 in eine Bereitstellungsposition verbracht. Die Spannwerkzeuge 102a, 102b können die Gelenkgabelhälften 36a, 36b aufnehmen, in Richtung der Lagerachsen 85 zueinander positionieren und mit entgegengerichteten Spannkräften beaufschlagen. Wie oben beschrieben sind die Spannwerkzeuge 102a, 102b mit jeweils einem elektronisch geregelten Antrieb 104a, 104b gekoppelt, der beispielsweise durch einen Linearantrieb gebildet ist. Dieser ist von einem Elektromotor 105a, 105b, insbesondere Servo- oder Schrittschaltmotor angesteuert.
  • Die Antriebe 104a, 104b sind an eine das Steuersystem 90 aufweisende, elektronische Auswerteeinheit 106 angeschlossen. Diese kann dazu verwendet werden, die Spannkraft, die von einem Spannwerkzeug 102a, 102b auf einen Zapfen 33a, 33b, 33c, 33d einwirkt, und/oder den Verfahr- und Spannweg der beweglichen Spannwerkzeuge 102a, 102b zu erfassen und auszuwerten. Hierzu wird das ausgeübte Drehmoment bzw. der Motorstrom des stufenlos steuerbaren Elektromotors 105a, 105b erfasst und der Ist-Wert der Spannkraft und/oder Ist-Wert des Verfahr- und Spannweges der (des) verstellbaren Spannwerkzeuges) 102a, 102b ermittelt. In der elektronischen Auswerteeinheit 106 ist ein Soll-Wert der Spannkraft und/oder Soll-Wert des Verfahr- und Spannweges des(der) verstellbaren Spannwerkzeuges) 102a, 102b abgespeichert.
  • Nachfolgend wird zwischen zwei Ausführungen in der Bewegungssteuerung der Spannwerkzeuge 102a, 102b unterscheiden.
  • In einer ersten Ausführung sind die Elektromotoren 105a, 105b zur gegenläufigen Bewegung der Spannwerkzeuge 102a, 102b elektronisch gekoppelt und werden die Spannwerkzeuge 102a, 102b über die Antriebe 104a, 104b aus der in 12c gezeigten Ausgangsposition (AP) in die in 12d eingetragene Spannposition (SP) gegenläufig zueinander verstellt bzw. aufeinander zubewegt bis Spannflächen 107a, 107b gegen eine Stirnseite des Lagers 35, insbesondere deren Böden 45 anliegen und die Gelenkgabelhälften 36a, 36b zwischen diesen spannen. Dies ist von Vorteil, da in der Fügeposition der Gelenkgabelhälften 36a, 36b, wie in 12d gezeigt, das Zapfenkreuz 32 gegenüber das Fügemodul 101 zentrisch aufgenommen und gespannt wird. Nach diesem Verfahren werden die zwischen der Ausgangs- und Spannposition (AP, SP) zurückgelegte Verfahr- und Spannwege der Spannwerkzeuge 102a, 102b und/oder die entgegengerichteten Spannkräfte der Spannwerkzeuge 102a, 102b auf die jeweilige Gelenkgabelhälfte 36a, 36b als Istwert vorzugsweise laufend erfasst und der elektronischen Auswerteeinheit 106 übermittelt, wonach in dieser ein Soll-Istwert-Vergleich der Spannkraft und/oder vom Verfahr- und Spannweg der verstellbaren Spannwerkzeuge 102a, 102b vorzugsweise laufend durchgeführt wird.
  • Hingegen wird nach einer zweiten Ausführung (nicht gezeigt) nur eines der Spannwerkzeuge 102a über eine Antriebseinheit 104a relativ zum anderen Spannwerkzeuge 102b aus der in 12c gezeigten Ausgangsposition (AP) in die in 12d eingetragene Spannposition (SP) verstellt, während das andere Spannwerkzeug 102b in der Ausgangsposition (AP) verharrt und dadurch die Spannposition (SP) einnimmt. Demnach entspricht die Spannposition (SP) der Ausgangsposition (AP). Nach dieser Ausführung wird nur von einem Elektromotor 105a das ausgeübte Drehmoment bzw. der Motorstrom erfasst und daraus die auf eine Gelenkgabelhälfte 36a einwirkende Spannkraft ermittelt und der Auswerteinheit 106 gemeldet sowie in dieser ein Soll-Istwert-Vergleich der Spannkraft durchgeführt. Zusätzlich werden noch der zwischen der Ausgangs- und Spannposition (AP, SP) zurückgelegte Verfahr- und Spannweg des zu verstellenden Spannwerkzeuges 102a vorzugsweise laufend als Istwert erfasst und der Auswerteeinheit 106 übermittelt, sodann in dieser ein Soll-Istwert-Vergleich des Verfahr- und Spannweges vom Spannwerkzeug 102a vorzugsweise laufend durchgeführt.
  • An das erfindungsgemäße Kreuzgelenk 23, 24 wird nicht nur die Forderung guter Festigkeitseigenschaften sondern auch der exakten Lagerung der Gelenkgabelhälften 36a, 36b gegenüber dem Zapfenkreuz 32 gestellt. Letzteres ist insofern wichtig, als ein in Richtung der Lagerachsen 85 der koaxial gegenüberliegenden Lageraugen 34 auftretendes Spiel zwischen dem Boden 45 des Lagers 35 und einer Stirnseite 109 eines Zapfens 33a bis 33d während des Betriebs, daher einer Drehmomentübertragung der Gelenkwelle 20, zu unerwünschter Geräuschentwicklung, zu Unwucht und Vibrationen führen kann. Die Ausschaltung eines solchen, unerwünschten Spiels kann durch die oben beschriebene erste Spanneinrichtung 103 und die Auswertung der Spannkraft und/oder des Verfahr- und Spannweges wirkungsvoll vermieden werden.
  • Nachdem mit dem Auftreffen der Spannflächen 107a, 107b gegen die Stirnseite des Lagers 35, die auf dieses und damit der Gelenkgabelhälften 36a, 36b einwirkende, durch die fortwährende Bewegung des Spannwerkzeuges 102a, 102b in die Spannposition betragsmäßig zunehmende Spannkraft bzw. der Spannkraftverlauf erfasst wird, kann das Spannwerkzeug 102a, 102b so gesteuert werden, dass der Ist-Wert den Soll-Wert der Spannkraft erreicht. Ist der Soll-Wert erreicht, befindet sich das Spannwerkzeug 102a, 102b in der Spannposition, in welcher nun sichergestellt ist, dass die Gelenkgabelhälften 36a, 36b mit ihren Anlageflächen 63a, 63b im wesentlichen spaltfrei gegeneinander anliegen und sich in ihrer Fügeposition befinden, wie in 12d dargestellt. In der Fügeposition der Gelenkgabelhälften 36a, 36b ist das Einbaumaß 50 eingehalten und sind die Gelenkgabelhälften 36a, 36b mit entgegen gerichteten Spannkräften beaufschlagt. Der Soll-Wert der Spannkraft wird so festgelegt, dass nach dem Fügen der Gelenkgabelhälften 36a, 36b und/oder dem Rohr 10, 25, 26 das Einbaumaß 50 zwischen den einander zugewandten Innenseiten der Böden 45 so eingestellt ist, dass das Zapfenkreuz 32 und das Rohr 10, 25, 26 koaxial zueinander ausgerichtet sind und entweder jeder Boden 45 zuverlässig gegen die voneinander abgewandten Stirnseiten 109 der gegenüberliegenden Zapfen 33a, 33b; 33c, 33d kraftfrei anliegt, daher das Spiel zwischen dem Boden 45 des Lagers 35 und der Stirnseite 109 eines Zapfens 33a bis 33d auf Null Millimeter eingestellt ist, oder sogar der Boden 45 des Lagers 35 geringfügig gegen die Stirnseite eines Zapfens 33a bis 33d vorgespannt ist. Da das Zapfenkreuz 32 gegenüber die Böden 45 des Lagers 35 eine wesentlich höhere Steifigkeit aufweist, werden diese nach letzterer Ausführung mit einer eingestellten Vorspannkraft gegen die Stirnseite 109 der Zapfen 33a, 33b; 33c, 33d abgestützt und elastisch verformt, insbesondere in Richtung der Lagerachsen 85 nach außen ausgebeult.
  • Unabhängig davon, wie der Soll-Wert der Spannkraft festgelegt ist, wird nach dem Fügen der Gelenkgabelhälften 36a, 36b das Zapfenkreuz 32 von den Lagern 35 zwischen den Gelenkgabelhälften 36a, 36b lagefixiert bzw. spielfrei gehalten. Dadurch wird eine zuverlässige Betriebsweise des Kreuzgelenkes 23, 24 sichergestellt. Wie oben beschrieben ist nach einer Ausführung das Lager 35 zumindest über eine Presspassung im Lagerauge 34 fixiert, wobei die Presspassung so gewählt ist, dass selbst unter Einwirkung der Spannkraft auf das Lager 35 eine Verschiebung dessen in axialer Richtung des Lagerauges 34 vermieden wird bzw. der Reibschluss zwischen Lager 35 und Lagerauge 34 nicht gelöst wird.
  • Wird gleichzeitig mit der Spannkraft auch der Verfahr- und Spannweg ausgewertet, kann in vorteilhafter Weise eine Qualitätskontrolle, insbesondere die Maßgenauigkeit der Gelenk gabelhälften 36a, 36b an ihren Anlageflächen 63a, 63b überprüft und ausgewertet sowie eine kontrollierte Verspannung bzw. Positionierung der Gelenkgabelhälften 36a, 36b erreicht werden. Bei der Überprüfung eines Qualitätsmerkmals, insbesondere der Maßhaltigkeit der Gelenkgabelhälften 36a, 36b, wird durch Auswertung der Spannkraft und des Verfahr- und Spannweges eine Unterscheidung zwischen „Gutteil" und „Schlechtteil" getroffen. Dabei wird das verstellbare Spannwerkzeug 102a, 102b in seiner Spannbewegung angehalten und die Gelenkgabelhälften 36a, 36b als „Gutteile" ausgewertet, wenn in der Fügeposition der Gelenkgabelhälften 36a, 36b sowohl der Istwert für die Spannkraft auf die Gelenkgabelhälfte 36a, 36b als auch der Istwert für den Verfahr- und Spannweg und der Soll-Wert der Spannkraft als auch der Soll-Wert des Verfahr- und Spannweges übereinstimmen. Hingegen werden die Gelenkgabelhälften 36a, 36b als „Schlechtteile" ausgewertet, wenn in der Fügeposition der Gelenkgabelhälften 36a, 36b der Istwert für die Spannkraft auf die Gelenkgabelhälfte 36a, 36b und/oder der Istwert für den Verfahr- und Spannweg vom Soll-Wert der Spannkraft und/oder vom Soll-Wert des Verfahr- und Spannweges abweichen.
  • Noch bevor die Gelenkgabelhälften 36a, 36b miteinander gefügt werden, muss sichergestellt sein, dass diese zueinander exakt positioniert sind. Die Gelenkgabelhälften 36a, 36b und das Zapfenkreuz 32 werden zum Positionieren, Spannen und Fügen von der Positionieraufnahme des Transportträgers abgehoben. Hierzu ist im Fügemodul 92 die erste Positioniereinrichtung vorgesehen, die je Gelenkgabelhälfte 36a, 36b ein verstellbares Positionierelement 108a, 108b umfasst, die entweder von den Spannwerkzeugen 102a, 102b getrennt, wie in 13 in strichlierte Linien gezeigt, angeordnet sind oder in einer bevorzugte Ausführung die Spannwerkzeuge 102a, 102b selbst, wie in 12d gezeigt, aufweisen. Die Gelenkgabelhälften 36a, 36b werden durch die Positionierelemente 108a, 108b gleichzeitig beim Aufnehmen in die richtige Position gebracht und anschließend durch die Spannwerkzeuge 102a, 102b mit entgegengerichteten Spannkräften gespannt oder durch die Spannwerkzeuge 102a, 102b selbst beim Aufnehmen in die richtige Position gebracht und mit entgegengerichteten Spannkräften gespannt. In gespanntem Zustand befinden sich die Gelenkgabelhälften 36a, 36b in deren Fügeposition, in welcher die Gelenkgabelhälften 36a, 36b zueinander radial zur Lagerachse 85 und die Lageraugen 34 koaxial ausgerichtet sind sowie das Einbaumaß 50 in Richtung der Lagerachsen 85 eingestellt ist. Das Einbaumaß 50 ergibt sich aus dem lichten Abstand zwischen einander zugewandten Innenseiten der koaxial gegenüberliegenden Lager 35.
  • Nachdem die Gelenkgabelhälften 36a, 36b über die Positionierelemente 108a, 108b und/oder die Spannwerkzeuge 102a, 102b in die Fügeposition bewegt, in dieser positioniert gehalten, mit ihren Anlageflächen 63a, 63b zur Einstellung des Einbaumaßes 50 gegeneinander gespannt und vorzugsweise die Qualitätsmerkmale überprüft und ausgewertet wurden, verharren die Spannwerkzeuge 102a, 102b solange in ihrer Spannposition (SP) bzw. werden die Gelenkgabelhälften 36a, 36b solange in der Fügeposition gehalten bis die Gelenkgabelhälften 36a, 36b in einer fünften Arbeitsfolge im vorgespannten Bereich über die Fügeeinrichtung an den Fügestellen 53, 64 zumindest bereichsweise miteinander verbunden sind.
  • Die in den 12e und 13 gezeigte, sechste und siebte Arbeitsfolge wird bevorzugt ebenfalls in der Fügestation 101 durchgeführt. Diese betreffen das Positionieren und Spannen des Rohres 10, 25, 26 gegenüber die Gelenkgabelhälften 36a, 36b sowie das Fügen des Rohres 10, 25, 26 mit den Gelenkgabelhälften 36a, 36b. Hierzu wird vorerst das Rohr 10, 25, 26 über eine Zuführvorrichtung 111 und Handhabungseinrichtung 112 an einem Übernahmemodul 113 der Fertigungseinrichtung 91 bereitgestellt und von diesem über einen Transportträger der Transporteinrichtung 97 an das Fügemodul 101 transportiert. Das Fügemodul 101 weist eine zweite Positioniereinrichtung und eine zweite Spanneinrichtung 115 mit einem durch einen elektronisch geregelten Antrieb 117 zwischen einer in 12e in strichlierte Linien eingetragenen Ausgangsposition (AP) und einer in 12e in vollen Linien eingetragenen Spannposition (SP) bewegbaren Spannwerkzeug 116 auf. Die zweite Positioniereinrichtung 114 umfasst zwei zusammenwirkende, verstellbare Positionierelemente 114a, 114b. Die Transportträger der Transporteinrichtung 97 sind mit je einer Positionieraufnahme versehen, mittels welcher das Rohr 10, 25, 26 transportiert wird. Dabei kann das Rohr 10, 25, 26 während seinem Transport zwischen dem Übernahmemodul 113 und dem Fügemodul 101 in definierter Position gehalten werden.
  • Der Antrieb 117 ist beispielsweise durch einen Linearantrieb gebildet. Dieser ist von einem Elektromotor 118, insbesondere Servo- oder Schrittschaltmotor angesteuert, der wiederum an die Auswerteeinheit 106 angeschlossen. Diese kann dazu verwendet werden, die Spannkraft und/oder den Verfahr- und Spannweg des beweglichen Spannwerkzeuges 116 zu erfassen und auszuwerten. Hierzu wird das ausgeübte Drehmoment bzw. der Motorstrom des stufenlos steuerbaren Elektromotors 118 erfasst und der Ist-Wert der Spannkraft und/oder Ist-Wert des Verfahr- und Spannweges des verstellbaren Spannwerkzeuges 116 ermittelt. In der elektroni schen Auswerteeinheit 106 ist ein Soll-Wert der Spannkraft und/oder Soll-Wert des Verfahr- und Spannweges abgespeichert.
  • Wie bereits oben beschrieben, kann diese Auswertung in vorteilhafter Weise für eine Qualitätskontrolle, insbesondere die Überprüfung der Maßgenauigkeit bzw. Länge des Rohres 10, 25, 26 und eine kontrollierte Verspannung bzw. Positionierung zwischen Gelenkgabelhälften 36a, 36b und Rohr 10, 25, 26 herangezogen werden.
  • Das über den Transportträger an das Fügemodul 101 zugeführten Rohr 10 wird durch die Positionierelemente 114a, 114b gleichzeitig beim Aufnehmen in die richtige Position gebracht und anschließend durch das Spannwerkzeug 116 gespannt. Das Rohr 10 wird zum Positionieren, Spannen und Fügen von der Positionieraufnahme des Transportträgers abgehoben. Nach gezeigter Ausführung wird das Rohr 10 mit seiner stirnseitigen Anlagefläche 52 gegen die stirnseitige Anlageflächen 51 der Anschlusskragen 38 stumpf angelegt und über das Spannwerkzeug 116 mit einer Spannkraft angedrückt. Die bereits miteinander gefügten Gelenkgabelhälften 36a, 36b sind während dem Spannvorgang des Rohres 10 über die in die Lageraugen 34 eingetauchten Spannwerkzeuge 102a, 102b lagefixiert.
  • Das Spannwerkzeug 116 wird wiederum aus der in strichlierte Linie dargestellten Ausgangsposition (AP) in die in vollen Linien dargestellte Spannposition (SP) bewegt und auf der Verstellbewegung zwischen der Ausgangs- und Spannposition (AP, SP) mit einer Spannfläche 119 gegen eine der Anlagefläche 52 abgewandte Stirnfläche des Rohres 10 angelegt. Ab diesem Zeitpunkt bis hin zum Erreichen der Spannposition (SP) wird ein Anstieg der Spannkraft aufgezeichnet, der in oben beschriebener Weise ausgewertet wird. Der Verfahr- und Spannweg wird während der Zustell- und Spannbewegung des Spannwerkzeuges 116 zwischen der Ausgangs- und Spannposition (AP, SP) ausgewertet.
  • Erreicht ein Ist-Wert der Spannkraft und/oder ein Ist-Wert des Verfahr- und Spannweges einen festgelegten Soll-Wert, wird das Spannwerkzeug 116 in seiner Bewegung angehalten. Diese hiermit eingenommene Position entspricht der Spannposition (SP), in welcher nun sichergestellt ist, dass das Rohr 10 mit seiner Anlagefläche 52 im wesentlichen spaltfrei und mit einer Spannkraft gegen die Anlagefläche 51 der ersten Gelenkgabel 30, 31 im Stumpfstoß anliegt sowie gegenüber die erste Gelenkgabel 30, 31 exakt positioniert und fixiert ist. In der Spannposition (SP) befinden sich sowohl das Rohr 10 als auch die Gelenkgabel 30, 31 in der Fügeposition, wie in 12e dargestellt.
  • Die Spannwerkzeuge 102a, 102b, 116 verharren solange in deren Spannpositionen (SP) bzw. werden das Rohr 10 und die Gelenkgabelhälften 36a, 36b solange in der Fügeposition gehalten und das Rohr 10 mit der Spannkraft beaufschlagt bis die Gelenkgabelhälften 36a, 36b und das Rohr 10 über die Fügeeinrichtung an der Fügestelle 53 zumindest bereichsweise miteinander verbunden worden sind.
  • Sind die Gelenkgabelhälften 36a, 36b mit dem Rohr 10 erst einmal gefügt worden, können die Spannwerkzeuge 102a, 102b, 116 aus ihrer Spannposition (SP) entgegen der Wirkung der aufgebrachten Spannkraft in ihre Ausgangsposition (AP) zurückbewegt werden.
  • Da auch die Herstellung der zweiten Gelenkgabel 30, 31 auf dieselbe Weise erfolgt, wird auf eine weitere Erläuterung nicht näher eingegangen.
  • Im nachfolgenden wird die Herstellung der Gelenkwelle 20 mit der in 4 und 7 dargestellten Ausführungen von Gelenkgabeln 30, 31 erläutert.
  • Auch hier werden zunächst in einer ersten Arbeitsfolge aus einem dünnwandigen Stahlblech als Ausgangsmaterial, beispielsweise aus einem Blechband Blechteile ausgeschnitten, wobei dies durch Stanzen geschieht, und anschließend durch spanloses Umformen die Gelenkgabelhälften 36a, 36b und die an diesen einstückig, vorgesehenen hülsenartigen Lageraugen 34 geformt. Hierzu wird eine Stanz- und Umformanlage 88 eingesetzt, welche die erste Arbeitsfolge abbildet, wie in 13 schematisch als Block dargestellt.
  • In der zweiten Arbeitsfolge, wie in 12a dargestellt, wird in das Lagerauge 34 ein Lager 35 eingepresst. Die Einpresstiefe des Lagers 35 in das Lagerauge 34 wird bereits in dieser Arbeitsfolge auf ein einzustellendes Einbaumaß 50 (12d) und somit in axialer Richtung im Lagerauge 34 positioniert. Das Einpressen des Lagers 35 geschieht in der Pressenanlage 89, an der auch die Einpresstiefe elektronisch erfasst und im elektronischen Steuerungssystem 90 (13) ausgewertet und/oder protokolliert wird.
  • Sodann werden in der dritten Arbeitsfolge zwei mit den Lagern 35 komplettierten Gelenkgabelhälften 36a, 36b auf die koaxial zueinander und gegenüberliegend angeordneten Zapfen 33a, 33b des bereitgestellten Zapfenkreuzes 32 geschoben und radial zu den Lagerachsen 85 ausgerichtet, wie oben ausführlich beschrieben. Anschließend wird das mit den Gelenkgabelhälften 36a, 36b bestückte Zapfenkreuz 32 über die Transporteinrichtung 97 in das Fügemodul 101 transportiert, in welchem in einer vierten Arbeitsfolge die Gelenkgabelhälften 36a, 36b durch die erste Positionier- und erste Spanneinrichtung in ihre Fügeposition bewegt und in dieser gespannt werden.
  • Entgegen den obigen Ausführungen, werden die Gelenkgabelhälften 36a, 36b entweder ausschließlich mit dem Rohr 10, 25, 26 oder mit dem Rohr 10, 25, 26 und miteinander an den von deren Anschlusskragen 38 und gegebenenfalls Bünde 40 in radialer Richtung nach außen und innen abgebogenen Laschen 66 gefügt. Beide Ausführungen verfolgen denselben Gedanken, nämlich der freien Positionierung der Gelenkgabelhälften 36a, 36b zueinander in Richtung der Lagerachsen 85, um das Einbaumaß 50 zwischen den einander zugewandten Innenseiten der Böden 45 bzw. den Gelenkgabelhälften 36a, 36b exakt einstellen zu können. Auch hier werden durch eine Auswertung des Soll-Ist-Wert-Vergleiches der Spannkraft und/oder vom Verfahr- und Spannweg des(r) verstellbaren Spannwerkzeuges) 102a, 102b die entgegen gerichteten Spannkräfte so eingestellt, dass der Ist-Wert den Soll-Wert der Spannkraft und/oder des Verfahr- und Spannweges des(r) verstellbaren Spannwerkzeuges) 102a, 102b erreicht. Ist der Soll-Wert erreicht, wird das(die) Spannwerkzeuge) 102a, 102b in der Spannposition (SP) angehalten. In der Spannposition (SP) sind die Gelenkgabelhälften 36a, 36b in ihre Fügeposition bewegt, in welcher das Einbaumaß 50 so eingestellt ist, dass das Zapfenkreuz 32 und das Rohr 10, 25, 26 koaxial zueinander ausgerichtet sind und entweder jeder Boden 45 zuverlässig gegen die voneinander abgewandten Stirnseiten 109 der gegenüberliegenden Zapfen 33a, 33b; 33c, 33d kraftfrei anliegt, daher das Spiel zwischen dem Boden 45 des Lagers 35 und der Stirnseite 109 eines Zapfens 33a bis 33d auf Null Millimeter eingestellt ist, oder sogar der Boden 45 des Lagers 35 geringfügig gegen die Stirnseite eines Zapfens 33a bis 33d vorgespannt ist.
  • Hingegen können nach der Ausführung der Gelenkgabel 30, 31 in 4 die aufeinander zugerichteten Enden der Anschlusskragen 38 und gegebenenfalls Bünde 40 noch in einem Abstand 61 distanziert voneinander liegen. Nach der Ausführung der Gelenkgabel 30, 31 in 7 können während er Einstellung des Einbaumaßes 50 die Lappen 66 gegeneinander bewegt bzw. aneinander gleiten. Durch diese Ausführungen wird sichergestellt, dass nach dem Fügen das Zapfenkreuz 32 durch die Lager 35 zwischen den Gelenkgabelhälften 36a, 36b lagefixiert bzw. spielfrei gehalten und koaxial zur Längsachse 15, 37 angeordnet ist.
  • Nachdem die Gelenkgabelhälften 36a, 36b über die Positionierelemente 108a, 108b und/oder die Spannwerkzeuge 102a, 102b in die Fügeposition bewegt, in dieser positioniert gehalten, die Böden 45 der Lager 35 gegen die Stirnseiten 109 der Zapfen 33a bis 33d zur Einstellung des Einbaumaßes 50 mit entgegen gerichteten Spannkräften gespannt und das Rohr 10, 25, 26 gegenüber die Gelenkgabelhälften 36a, 36b in die Fügeposition bewegt und in dieser gespannt sowie vorzugsweise die Qualitätsmerkmale überprüft wurden, verharren die Spannwerkzeuge 102a, 102b, 116 solange in ihrer Spannposition (SP) bzw. werden die Gelenkgabelhälften 36a, 36b solange in der Fügeposition gehalten bis die Gelenkgabelhälften 36a, 36b mit Rohr 10, 25, 26 und gegebenenfalls miteinander in einer fünften, sechsten und siebten Arbeitsfolge über die Fügeeinrichtung an der Fügestelle 53 und gegebenenfalls den Fügestellen 64 zumindest bereichsweise miteinander verbunden worden sind.
  • Wie oben beschrieben, wird das Lager 35 zusätzlich über eine Fügeverbindung mit der Gelenkgabelhälfte 36a, 36b verbunden. Das Fügen muss nicht zwangsweise sofort nach dem Einpressen des Lagers 35 erfolgen, sondern kann auch erst in der Fügestation 101, also in der fünften Arbeitsfolge durchgeführt werden.
  • Im nachfolgenden wird die Herstellung der Gelenkwelle 20 mit der in 8 dargestellten Ausführung von Gelenkgabeln 30, 31 erläutert.
  • Diese Ausführung unterscheidet sich zu den zuvor beschrieben Ausführungen nur dadurch, dass das in das Lagerauge 34 eingepresste Lager 35 unter Einwirkung der Spannkraft vom ersten Spannwerkzeug 102a, 102b gleitverschieblich ist. Demnach ist in der Fügestation 101 eine dritte Spanneinrichtung (nicht dargestellt) mit durch elektronisch geregelten Antrieben zwischen einer Ausgangsposition und einer Spannposition bewegbaren Spannwerkzeugen angeordnet, von denen ebenfalls eine Soll-Istwert-Auswertung der Spannkraft und/oder vom Verfahr- und Spannweg durchgeführt wird, wie dies oben für die erste Spanneinrichtung ausführlich beschrieben ist. Die Elektromotoren der dritten Spannwerkzeuge sind elektronisch gekoppelt, sodass diese über die Antriebe aus der Ausgangsposition (AP) in die Spannposition (SP) gleichzeitig gegenläufig zueinander verstellt bzw. aufeinander zubewegt werden können.
  • In der Spannposition (SP) der dritten Spannwerkzeuge sind die Gelenkgabelhälften 70a, 70b in die Fügeposition bewegt, in welcher die Anlageflächen 76a, 76b, 77a, 77b der Anschlusskragen 71 und Bünde 73 mit entgegengerichteten Spannkräften gegeneinander gespannt sind.
  • Ebenso werden die Elektromotoren 105a, 105b der ersten Spannwerkzeuge 102a, 102b elektronisch gekoppelt, sodass auch diese über die Antriebe 104a, 104b aus der Ausgangsposition (AP) in die Spannposition (SP) gleichzeitig gegenläufig zueinander verstellt und die Lager 35 gemeinsam mit dem Zapfenkreuz 32 gegenüber die Gelenkgabelhälften 70a, 70b in Richtung der Lagerachsen 85 in die Fügeposition bewegt werden können. In der Fügeposition ist das Einbaumaß 50 eingestellt, daher das Spiel zwischen dem Boden 45 des Lagers 35 und der Stirnseite 109 eines Zapfens 33a bis 33d auf Null Millimeter eingestellt oder der Boden 45 des Lagers 35 geringfügig gegen die Stirnseite eines Zapfens 33a bis 33d vorgespannt. Die ersten und dritten Spannwerkzeuge 102a, 102b verharren solange in ihrer Spannposition (SP) bis die Lager 35 mit den Gelenkgabelhälften 70a, 70b gefügt sind.
  • Die Lager 35 werden durch die Fügeeinrichtung mit den Gelenkgabelhälften 70a, 70b sowie die Gelenkgabelhälften 70a, 70b im vorgespannten Bereich über die Fügeeinrichtung an den Fügestellen zumindest bereichsweise miteinander verbunden. Die Spannwerkzeuge 102a, 102b verharren solange in ihrer Spannposition (SP) bis auch das durch die zweite Positionier- und Spanneinrichtung 115 in die Fügeposition bewegte und in dieser gespannte oder nur in Position gehaltene Rohr 10, 25, 26 mit den Gelenkgabelhälften 70a, 70b an der Fügestelle 53 gefügt ist. Das Rohr 10, 25, 26 und der Anschlusskragen 71 werden nach dieser Ausführung axial ineinander gesteckt, wozu vorerst durch die Positioniereinrichtung das Rohr 10, 25, 26 koaxial zur Achse des Zapfenkreuzes 32 und so verdreht wird, dass die Innenverzahnung 74 des Rohres 10, 25, 26 und Außenverzahnung 69 der Anschlusskragen 71 komplementär gegenüberliegen. Danach wird das Rohr 10, 25, 26 auf die Gelenkgabelhälften 70a, 70b zugestellt. Dabei ist es ausreichend, wenn vom zu verstellenden Spannwerkzeug 116 nur der Verfahr- und Spannweg als Ist-Wert erfasst, mit dem Soll-Wert verglichen und ausgewertet wird.
  • Wird der Verfahr- und Spannweg sowie die Sparnnkraft auswertet, kann ein Qualitätsmerkmals bezüglich der Formgenauigkeit der Außen- und Innenverzahnung 68, 69, 74, 75 des Rohres 10, 25, 26 und der Anschlusskragen 71 ermittelt werden. Hierzu wird der Ist-Wert der auf das Rohr 10, 25, 26 aufgeprägten Spannkraft erfasst, mit dem Soll-Wert verglichen und ausgewertet. Weicht der Ist-Wert der Spannkraft vom Soll-Wert der Spannkraft ab, wenn der Verfahr- und Spannweg bereits seinen Soll-Wert erreicht hat, ist die reib- und formschlüssige Steckverbindung fehlerhaft, daher infolge eines zu hohen oder zu niedrigen Reibschlusses zwischen Rohr 10, 25, 26 und Anschlusskragen 71 ein Über- bzw. Untermaß des Rohres 10, 25, 26 oder der Anschlusskragen 71 festgestellt werden kann.
  • Ist nun das Rohr 10, 25, 26 in seiner Fügeposition, wird dieses durch die Fügeeinrichtung entlang der Fügestelle 81 mit der Gelenkgabel 30, 31 zumindest bereichsweise verbunden. Befinden sich nun die ersten und dritten Spannwerkzeuge sowie das zweite Spannwerkzeug in deren Spannpositionen (SP) sind das Zapfenkreuz 32 und das Rohr 10, 25, 26 koaxial zueinander ausgerichtet sind, die Gelenkgabelhälften 70a, 70b und die Lager 35 mit entgegengerichteten Spannkräften beaufschlagt.
  • Ein wesentlicher Vorteil dieser Verfahrensschritte liegt auch darin, dass die miteinander zu fügenden Gelenkgabelhälften 36a, 36b; 70a, 70b und Welle 8, 21 im Fügemodul stets in dieselben Fügepositionen positioniert und in diesen fixiert werden. Somit kann ohne langwierige Positioniervorgänge der Fügeeinrichtung, beispielsweise Strahlschweißkopf 120a, 120b, gegenüber der Fügestelle 53, 64, 78, 79, 81 das Fügen der Gelenkgabelhälften 36a, 36b; 70a, 70b und Welle 8, 21 erfolgen. Die Positionierung der Fügeeinrichtung basiert auf der Kenntnis, dass die Fügestelle 53, 64, 78, 79, 81 stets innerhalb zulässiger Toleranzgrenzen liegt, wenn die Gelenkgabelhälften 36a, 36b; 70a, 70b, Welle 8, 21 und das Zapfenkreuz 32 der Qualitätsanforderung, insbesondere der Maßhaltigkeit oder Formgenauigkeit entsprechen. Eine Überprüfung der exakten Lage der Fügestelle 53, 64, 78, 79, 81 in zeitintensiven, sensorunterstützten Suchvorgängen kann entfallen, womit die Taktzeit für den Fügevorgang erheblich minimiert werden kann. Dies ergibt zudem noch den Vorteil, dass die Bewegungsfreiheit der Fügeeinrichtung uneingeschränkt ist.
  • In den gemeinsam beschriebenen 14 bis 16a ist ein Kreuzgelenk 23, 24 mit einer anderen Ausführung der Gelenkgabelhälften 121a, 121b und das Zapfenkreuz 32 sowie die Rohre 10, 25 in unterschiedlichen Ansicht gezeigt. Die Rohre 10, 25 sind nach dieser Ausführung nicht als Profilrohr sondern als Zylinderrohr ausgebildet.
  • Wie am besten aus 14 entnehmbar, weist die im Umformverfahren spanlos hergestellte Gelenkgabelhälfte 121a, 121b einen schalenförmigen bzw. schollenförmigen Bund 122, einen von diesem nach einer ersten Seite aufragenden Gabelarm 123 sowie eine, nach einer in zur ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite aufragende Versteifungsrippe 124 auf. Wie in 16 ersichtlich, besitzen der Bund 122 und Gabelarm 123 einer Gelenkgabelhälfte 121a, 121b eine etwa gleich bleibende Materialwandstärke. In den Gabelarmen 123 ist jeweils wiederum das oben beschriebene hülsenartige Lagerauge 34 ausgebildet. Im Gegensatz zu den obigen Ausführungen, sind hier die Gelenkgabelhälften 121a, 121b der Gelenkgabel 30, 31 mit ihren sphärisch umgeformten Bünden 122 gegen die stirnseitige Anlagefläche 52 der Rohre 10, 25 angelegt, sodass zwischen Rohr 10, 25 und Gelenkgabelhälfte 121a, 121b die Fügestelle 53 ausgebildet ist, entlang der ein Verbindungselement 54, insbesondere ein oder mehrere Fügenähte angebracht sind. Um eine bessere Auflage der Gelenkgabelhälften 121a, 121b an der Anlagefläche 52 des Rohres 10, 25 zu erreichen, kann der Bund 122 zusätzlich mit einer(m) radial umlaufenden Prägung 125 bzw. Absatz versehen werden, wie in 14 und 16 in strichlierte Linien eingetragen und in 16a vergrößert dargestellt.
  • Um den oben beschriebenen Vorteil der freien Positionierung der Gelenkgabelhälften 121a, 121b in Richtung der Lagerachsen 85 zu ermöglichen, ist auch nach Einstellung des Einbaumaßes 50 zwischen den koaxial gegenüberliegenden Lagern 35 ein Abstand 61 zwischen den Versteifungsrippen 124 ausgebildet. Der Abstand 61 kann jedoch auch so gewählt werden, dass gegebenenfalls die Gelenkgabelhälften 121a, 121b an den Versteifungsrippen 124 miteinander gefügt, insbesondere geschweißt, gelötet oder geklebt werden können. Es sollte aber ausreichend sein, wenn die Gelenkgabelhälften 121a, 121b ausschließlich nach deren Positionierung und Einstellung des Einbaumaßes 50 mit dem Rohr 10, 25 gefügt werden.
  • Die Herstellung der erfindungsgemäßen Kreuzgelenke erfolgt in der oben beschriebenen Weise.
  • Die gemeinsam beschriebenen 17 und 18 zeigen eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Kreuzgelenkes 23, 24, in perspektivischer Ansicht. Das Kreuzgelenk umfasst, wie oben beschrieben, wiederum zwei Gelenkgabeln 30, 31 und ein Zapfenkreuz 32, das jeweils zwei in zueinander senkrechten Achsen angeordnete Paare von Zapfen 33a, 33b, 33c, 33d aufweist, auf denen die Gelenkgabeln 30, 31 über in deren Lageraugen 34 eingebaute Lager 35 schwenkbar gelagert sind. Jede Gelenkgabel 30, 31 zumindest eines Kreuzgelenkes 23, 24 besteht aus zwei spiegelbildlichen Gelenkgabelhälften 36a, 36b.
  • In der vorliegenden Ausführung sind die Zapfen 33a bis 33d kegelstumpfförmig ausgebildet und weisen jeweils eine sich ausgehend vom Schnittpunkt der senkrecht aufeinander stehenden Achsen in Richtung dessen Stirnseite 109 konisch verjüngende Aufnahmefläche 130 bzw. innere Laufahn auf, an der die Wälzkörper, insbesondere die Nadelrollen 47 abrollen. Die Gelenkgabelhälften 36a, 36b sind jeweils an ihrem Gabelarm 39 mit dem Lagerauge 34 versehen, welche als Hülse ausgebildet ist und eine in Richtung seines dem Zapfen 33a bis 33d zugewandten Endes bzw. in Richtung der Innenseite der Gelenkgabelhälften 36a, 36b konisch aufweitende Lagerfläche 131 aufweist. Demgemäß umfasst auch das im Lagerauge 34 einmontierte Lager 35 eine sich in Richtung des Bodens 45 bzw. der Außenseite der Gelenkgabelhälfte 36a, 36b konisch verjüngende Außenfläche 132, die der äußeren Umfangsfläche des Lagers 35 entspricht. In einer bevorzugten Ausführung ist der Außenring 44 mit Boden 45 als Tiefziehteil spanlos geformt und besitzt der Außenring 44 entsprechend der Ausbildung der Außenfläche 132 eine innere Umfangsfläche, die eine sich in Richtung des Bodens 45 konisch verjüngende äußere Laufahn 133 ausbildet, an der die Wälzkörper, insbesondere die Nadelrollen 47 abrollen. Die Wälzkörper können zylindrisch oder ebenfalls konisch ausgebildet werden und sind im Käfig 46 drehbar gelagert. Ein Kegelwinkel 134, 135, 136 der Laufahnen 130, 133, Lagerfläche 131 und Außenfläche 132 beträgt zwischen 1° und 10°, insbesondere zwischen 2° und 8°, beispielsweise 5°.
  • Die Herstellung dieses Kreuzgelenkes 23, 24 bzw. der Gelenkwelle 20 erfolgt auf die Weise, wie sie oben bereits ausführlich beschrieben ist. In gezeigter Ausführung werden vorerst ebenfalls die Lager 35 in die Lageraugen 34 über einen Presssitz fixiert und darauf folgend die mit den Lagern 35 komplettierten Gelenkgabelhälften 36a, 36b auf die koaxial zueinander und gegenüberliegend angeordneten Zapfen 33a, 33b aufgeschoben. Hernach werden die Gelenkgabehälften 36a, 36b durch die erste Positionier- und/oder Spanneinrichtung 103 in zur Lagerachse 85 radialer Richtung sowie gegenüber das Rohr 10, 25 in Längsrichtung der Lagerachsen 85 positioniert und dabei in die Fügepositionen bewegt, in denen die koaxial gegenüberliegenden Lager 35 mit entgegengerichteten Spannkräfte beaufschlagt sind, solange, bis die Gelenkgabehälften 36a, 36b mit dem Rohr 10, 25 gefügt sind.
  • Während dem die Spannwerkzeuge (12c, 12d) aus ihrer Ausgangsposition (AP) in die Spannposition (SP) verfahren, erfolgt die Auswertung der Spannkräfte und/oder der Verfahr- und Spannwege, wie oben ausführlich beschrieben. Erreichen die Spannwerkzeuge ihre Spannpositionen (SP), sind die Gelenkgabelhälften 36a, 36b in ihren Fügepositionen bewegt und sofern die oben beschriebenen Qualitätsanforderungen erfüllt sind, entspricht der Ist-Wert der Verfahr- und Spannwege und/oder Spannkräfte dem Soll-Wert der Verfahr- und Spannwege und/oder Spannkräfte und ist ein Lagerspiel so eingestellt, dass die Lager 35 mit ihren Wälzkörpern spielfrei an den Laufbahnen 130, 133 aufliegen oder geringfügig zwischen den Laufbahnen 130, 133 vorgespannt sind. Erst durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine sorgfältige axiale Anstellung der Lager 35 erfolgen. Dabei wird der Soll-Wert der Spannkräfte in Abhängigkeit von der Rollreibung der Wälzkörper an der inneren und äußeren Laufbahn 130, 133 eingestellt, sodass einerseits eine exakte Lagerung des Zapfenkreuzes 32 in zur Lagerachse 85 axialer und radialer Richtung zwischen den Gelenkgabelhälften 35a, 35b erreicht wird und andererseits der Anforderung an die dynamische Tragfähigkeit der Lager 35 Rechnung getragen werden kann.
  • Andererseits ist es aber auch möglich, dass nicht die auf die koaxial gegenüberliegenden Lager 35 einwirkenden Spannkräfte eingestellt werden, sondern ein Einbaumaß 50 zwischen den Böden 45 der Lager 35, wie oben beschrieben. Natürlich kann das Einbaumaß 50 auch zwischen den Gelenkgabelhälften 36a, 36b festgelegt werden. Das Einbaumaß 50 wird dabei ebenso in Abhängigkeit von der Rollreibung der Wälzkörper an der inneren und äußeren Laufbahn 130, 133 durch Auswertung der Spannkräfte und/oder der Verfahr- und Spannwege eingestellt.
  • Die 19 unterscheidet sich gegenüber der 18 nur insofern, als dass jedes Lager 35 einen Innenring 137 umfasst, der auf dem zylindrischen Zapfen 33a bis 33d fixiert wird und eine sich ausgehend vom Schnittpunkt der senkrecht aufeinander stehenden Zapfenachsen in Richtung der Stirnseite 109 eines Zapfens 33a bis 33d konisch verjüngende Aufnahmefläche 130 bzw. innere Laufbahn ausbildet. Der Außenring 44 und die Wälzkörper sind wiederum von jener Art, wie sie oben ausführlich beschrieben wurde. Die Wälzkörper rollen an den einander zugewandten Laufbahnen 130, 133 des Außen- und Innenringes 44, 137 ab.
  • Wie nicht weiters dargstellt, kann die Außenfläche 132 des Außenringes 44 und die Lagerflä che 131 des Lagerauges 34 zylindrisch ausgebildet werden, wohingegen die innere und äußere Laufbahn 130, 133 konisch ist.
  • Wie in den 14 bis 19 nicht weiters gezeigt, kann auch nach diesen Ausführungen das Lager 35, insbesondere der Außenring 44 mit der Gelenkgabelhälfte 36a, 36b gefügt werden.
  • Die oben beschriebene Fügeeinrichtung ist vorzugsweise durch eine Schweißvorrichtung gebildet, die beispielsweise zwei Schweißköpfe 120a, 120b, beispielsweise Strahlschweißköpfe, umfasst. Mit dem ersten Schweißkopf 120a werden die Fügenähte zwischen den Gelenkgabelhälften 36a, 36b, 70a, 70b, 121a, 121b an den Fügestellen 64, 78, 79 und mit dem zweiten Schweißkopf 120b werden die Fügenähte zwischen dem Rohr 10, 25, 26 und den Gelenkgabelhälften 36a, 36b, 70a, 70b, 121a, 121b an den Fügestellen 53, 81 erzeugt.
  • In einer bevorzugten Ausführung sind die Fügenähte durch Strahlschweißen, insbesondere Laserstrahlschweißen, hergestellt. Hierzu wird, nachdem die Gelenkgabelhälften 36a, 36b, 70a, 70b, 121a, 121b zueinander und zu dem Rohr 10, 25, 26 positioniert und fixiert wurden, ein nicht gezeigter Schweißstrahl entlang der betreffenden Fügestelle 53, 64, 78, 79, 81 geführt, während die Gelenkgabelhälften 36a, 36b, 70a, 70b, 121a, 121b und das Rohr 10, 25, 26 still gehalten werden, sodass entlang der Fügestellen 53, 64, 78, 79, 81 Schweißnähte entstehen, die durch das von den Gelenkgabelhälften 36a, 36b, 70a, 70b, 121a, 121b und/oder dem Rohr 10, 25, 26 bereichsweise aufgeschmolzene Grundmaterial (Werkstoff) besteht. Die enorme Energiedichte (etwa 106 W/m2) des Schweißstrahls, insbesondere des Laserstrahls, im Fokus bringt das Grundmaterial entlang der Fügestellen 53, 64, 78, 79, 81 zum Schmelzen. Der aufgeschmolzene und durchmischte Werkstoff kühlt ab und die Schmelze erstarrt zu einer schmalen Schweißnaht.
  • Das Strahlschweißen ist ein energiearmes Schweißverfahren, mit dem ein so genanntes „Tiefschweißen" möglich ist und sich dadurch auszeichnet, dass sehr schlanke Nahtgeometrien mit einem großen Tiefe-Breiten-Verhältnis erreicht werden und nur eine geringe Streckenenergie erforderlich ist, wodurch eine sehr kleine Wärmeeinflusszone resultiert. Dadurch wird die thermische Belastung auf die miteinander zu verschweißenden Gelenkgabelhälften 36a, 36b, 70a, 70b, 121a, 121b und das Rohr 10, 25, 26 sehr gering gehalten, sodass auch ein Verzug der Gelenkgabelhälften 36a, 36b, 70a, 70b, 121a, 121b und des Rohres 10, 25, 26 minimal ist und keine Beeinträchtigungen der Festigkeitseigenschaften in festigkeitsrelevanten Abschnitten der Gelenkgabelhälften 36a, 36b, 70a, 70b, 121a, 121b auftreten. Das Schweißen ohne Zusatzwerkstoff stellt die bevorzugte Ausführung dar, ist es aber auch genau so gut möglich unter Beisatz von Zusatzwerkstoff und das bereichsweise aufgeschmolzene Grundmaterial die Schweißnähte an den Fügestellen 53, 64, 78, 79, 81 herzustellen.
  • Natürlich ist jede beliebig andere Stoffschlussverbindung, beispielsweise Kleben oder Löten, einsetzbar, wird jedoch für die wirtschaftliche Fertigung der Gelenkwelle 20 als Massenprodukt das Strahlschweißen bevorzugt. Auch kann das Elektronenstrahl- oder Plasmaschweißen mit Vorteil eingesetzt werden.
  • Wenn auch die erfindungsgemäße Gelenkwelle 20 für eine Lenkvorrichtung 1 eines Kraftfahrzeuges beschrieben ist, soll das nicht einschränkend betrachtet werden. Vielmehr kann eine solche Gelenkwelle 20 überall dort eingesetzt werden, wo eine Drehmomentübertragung erforderlich ist, beispielsweise einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges. Auch sei noch darauf hingewiesen, dass in der bevorzugten Ausführung wenigstens eine der Gelenkgabeln 30, 31 durch einen aus zwei Gelenkgabelhälften 36a, 36b; 70a, 70b zusammengefügten einstückigen Blechformteil gebildet ist, der billig hergestellt werden kann und sich durch sein geringes Gewicht auszeichnet. Die Gelenkgabelhälften 36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b besitzen im Bereich des Gabelarmes 39; 72, Bundes 40; 73 und/oder Anschlusskragens 38; 71, eine dünne Materialwandstärke 42, 42', 58, die jeweils zwischen 2 mm und 4 mm betragen kann. Wenngleich in den Ausführungen stets von einem Wälzlager die Rede ist, wäre es genauso gut möglich ein Gleitlager zu verwenden, welches in das Lagerauge 34 eingepresst wird. Dieses ist durch eine Lagerschale oder Lagerbuchse gebildet und besitzt eine innere und äußere Umfangsfläche. Die innere Umfangsfläche bildet eine zylindrische Gleitfläche (für die Anwendung nach den 1 bis 16) oder eine sich in Richtung der Stirnseite 109 eines Zapfens 33a bis 33d konisch verjüngende Gleitfläche (für die Anwendung nach den 17 bis 19) aus. Die äußere Umfangsfläche bildet eine zylindrische oder eine sich in Richtung der Stirnseite 109 eines Zapfens 33a bis 33d konisch verjüngende Außenfläche 132 aus. Die Zapfen 33a bis 33d sind in den Gleitlagern gelagert.
  • Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der Gelenkwelle 20, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausfüh rungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mitumfasst.
  • Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Gelenkwelle bzw. des Kreuzgelenkes dieses) bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
  • Vor allem können die einzelnen in den 1 bis 5; 6; 7; 8 bis 11; 12 und 13; 14 bis 16a; 17, 18 und 19 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
    • 1
    Lenkvorrichtung
    2
    Konsole
    3
    Führungskasten
    4
    Verstellvorrichtung
    5
    Feststellvorrichtung
    6
    Lenkungsstrang
    7
    Schenkel
    8
    Lenkwelle
    9
    Rohr
    10
    Rohr
    11
    Lenkradflansch
    12
    Lager
    15
    Längsachse
    16
    Längsschlitz
    17
    Längsschlitz
    18
    Spannbolzen
    19
    Hebel
    20
    Gelenkwelle
    21
    Welle
    23
    Kreuzgelenk
    24
    Kreuzgelenk
    25
    Rohr
    26
    Rohr
    29
    Längsachse
    30
    Gelenkgabel
    31
    Gelenkgabel
    32
    Zapfenkreuz
    33a, b
    Zapfen
    33c, d
    34
    Lagerauge
    35
    Lager
    36a, b
    Gelenkgabelhälfte
    37
    Längsachse
    38
    Anschlusskragen
    39
    Gabelarm
    40
    Bund
    41
    Axiallänge
    42
    Materialwandstärke
    42'
    Materialwandstärke
    43
    Lagerbreite
    44
    Außenring
    45
    Boden
    46
    Käfig
    47
    Nadelrolle
    48
    Bord
    49
    Versteifung
    50
    Einbaumaß
    51
    Anlagefläche
    52
    Anlagefläche
    53
    Fügestelle
    54
    Verbindungselement
    55
    Umfangsfläche
    56
    Umfangsfläche
    57
    Abstufung
    58
    Materialwandstärke
    59
    Materialwandstärke
    60
    Verbindungselement
    61
    Abstand
    63a, b
    Anlagefläche
    64
    Fügestelle
    65
    Verbindungselement
    66
    Laschen
    67a, b
    Anlagefläche
    68
    Innenverzahnung
    69
    Außenverzahnung
    70a, b
    Gelenkgabelhälfte
    71
    Anschlusskragen
    72
    Gabelarm
    73
    Bund
    74
    Innenverzahnung
    75
    Außenverzahnung
    76a, b
    Anlagefläche
    77a, b
    Anlagefläche
    78
    Fügestelle
    79
    Fügestelle
    80
    Verbindungselement
    81
    Fügestelle
    82
    Verbindungselement
    83
    Symmetrieebene
    84a, b
    Flanke
    85
    Lagerachse
    86
    Pressenstempel
    87
    Trennebene
    88
    Stanz- und Umformanlage
    89
    Pressenanlage
    90
    Steuerungssystem
    91
    Fertigungseinrichtung
    92
    Montagemodul
    93
    Zuführvorrichtung
    94
    Zuführvorrichtung
    95
    Zuführvorrichtung
    96
    Übernahmemodul
    97
    Transporteinrichtung
    98
    Positioniermittel
    99a, b
    Handhabungseinrichtung
    100
    Positioniermittel
    101
    Fügemodul
    102a, b
    Spannwerkzeug
    03
    Spanneinrichtung
    04a, b
    Antrieb
    05a, b
    Elektromotor
    06
    Auswerteeinheit
    07a, b
    Spannfläche
    08a, b
    Positionierelement
    09
    Stirnseite
    11
    Zuführvorrichtung
    12
    Handhabungseinrichtung
    13
    Übernahmemodul
    14a, b
    Positionierelement
    15
    Spanneinrichtung
    16
    Spannwerkzeug
    17
    Antrieb
    18
    Elektromotor
    19
    Spannfläche
    20a, b
    Schweißkopf
    21a,b
    Gelenkgabelhälfte
    221
    Bund
    123
    Gabelarm
    124
    Versteifungsrippe
    125
    Prägung
    130
    Aufnahmefläche bzw. innere
    Laufbahn
    131
    Lagerfläche
    132
    Außenfläche
    133
    äußere Laufbahn
    134
    Kegelwinkel
    135
    Kegelwinkel
    136
    Kegelwinkel
    137
    Innenring

Claims (33)

  1. Kreuzgelenk (23, 24) für eine Gelenkwelle (20), insbesondere eine Lenkvorrichtung (1) eines Kraftfahrzeuges, mit einer Welle (8, 21), welches eine erste und zweite Gelenkgabel (30, 31) umfasst, die über ein Zapfenkreuz (32) gelenkig miteinander verbunden und jeweils mit koaxial zueinander angeordneten Lageraugen (34) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Gelenkgabeln (30, 31) durch spanloses Umformen hergestellte und über zumindest ein Verbindungselement (54, 65; 80, 82) miteinander und/oder mit der Welle (8, 21) verbundene, erste und zweite Gelenkgabelhälfte (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) umfasst, an welchen die durch Umformen hülsenartig hergestellten Lageraugen (34) jeweils an der zur anderen Gelenkgabelhälfte (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) weisenden Seite ausgebildet sind und dass eine Axiallänge (41) eines Lagerauges (34) größer ist als eine an dieses angrenzende Materialwandstärke (42).
  2. Kreuzgelenk (23, 24) für eine Gelenkwelle (20), insbesondere eine Lenkvorrichtung (1) eines Kraftfahrzeuges, mit einer Welle (8, 21), welches eine erste und zweite Gelenkgabel (30, 31) umfasst, die über ein Zapfenkreuz (32) gelenkig miteinander verbunden und jeweils mit koaxial zueinander angeordneten Lageraugen (34) versehen sind, wobei das Zapfenkreuz (32) zwei in zueinander senkrechten Achsen angeordnete Paare von Zapfen (33a bis 33d) aufweist, auf denen die Gelenkgabeln (30, 31) über in deren Lageraugen (34) angeordnete Lager (35) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen (33a bis 33d) jeweils eine sich in Richtung dessen Stirnseite (109) konisch verjüngende Aufnahmefläche (130) für das Lager (35), insbesondere ein Gleit- oder Wälzlager, aufweisen.
  3. Kreuzgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die konisch verjüngende Aufnahmefläche (130) für das Lager (35) durch die Umfangsfläche des Zapfens (33a bis 33d) gebildet ist und Wälzkörper des Lagers (35) an der eine Laufbahn ausbildenden Umfangsfläche abrollbar aufliegen.
  4. Kreuzgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die konisch verjüngende Aufnahmefläche (130) für das Lager (35) von einem am Zapfen (33a bis 33d) befestigten Innenring (137) des Lagers (35) gebildet ist und Wälzkörper des Lagers (35) am eine Laufbahn ausbildenden Innenring (137) abrollbar aufliegen.
  5. Kreuzgelenk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außenring (44) des Lagers (35) eine zur Lagerachse (85) koaxiale Innenfläche aufweist, die eine in Richtung des Zapfens (33a bis 33d) konisch aufweitende Laufbahn (133) ausbildet und die Wälzkörper des Lagers (35) an dieser Laufbahn (133) abrollbar aufliegen.
  6. Kreuzgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager durch eine Lagerschale oder Lagerbuchse gebildet ist, deren innere Umfangsfläche eine in Richtung des Zapfens (33a bis 33d) konisch aufweitende Gleitfläche ausbildet.
  7. Kreuzgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (35) eine äußere Umfangsfläche aufweist, die eine zur Lagerachse (85) koaxial angeordnete und in Richtung des Zapfens (33a bis 33d) konisch aufweitende oder zylindrische Außenfläche (132) ausbildet.
  8. Kreuzgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraugen (34) der Gelenkgabeln (30, 31) eine zur Lagerachse (85) koaxial angeordnete und in Richtung zum Zapfen (33a bis 33d) konisch aufweitende oder zylindrische Lagerfläche (131) aufweist.
  9. Kreuzgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Gelenkgabeln (30, 31) durch spanloses Umformen hergestellte und über zumindest ein Verbindungselement (54, 65; 80, 82) miteinander und/oder mit der Welle (8, 21) verbundene, erste und zweite Gelenkgabelhälfte (36a, 36b) umfasst, an welchen die durch Umformen hülsenartig hergestellten Lageraugen (34) jeweils an der zur anderen Gelenkgabelhälfte (36a, 36b) weisenden Seite ausgebildet sind und dass eine Axiallänge (41) eines Lagerauges (34) größer ist als eine an dieses angrenzende Materialwandstärke (42).
  10. Kreuzgelenk nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gelenkgabelhälfte (36a, 36b; 70a, 70b) einen der Welle (8, 21) benachbarten, koaxial zu einer Längsachse (15, 37) der Welle (8, 21) angeordneten Anschlusskragen (38; 71) und einen von diesem aufragenden Gabelarm (39; 72) sowie einen den Anschlusskragen (38; 71) und Gabelarm (39; 72) radial verbindenden Bund (40; 73) aufweist.
  11. Kreuzgelenk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkgabelhälften (36a, 36b) mit ihren Anschlusskragen (38) gegen eine stirnseitige Anlagefläche (52) der Welle (8, 21) stumpf angelegt sind, sodass zwischen Anschlusskragen (38) und Welle (8, 21) eine Fügestelle (53) ausgebildet ist, an welcher die Anschlusskragen (38) und Welle (8, 21) über das Verbindungselement (54) miteinander verbunden sind.
  12. Kreuzgelenk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskragen (71) der Gelenkgabelhälften (70a, 70b) und die Welle (8, 21) koaxial ineinander gesteckt, sodass zwischen Anschlusskragen (71) und Welle (8, 21) eine Fügestelle (81) ausgebildet ist, an welcher die Anschlusskragen (71) und Welle (8, 21) über das Verbindungselement (82) miteinander verbunden sind.
  13. Kreuzgelenk nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der Fügestelle (53; 81) zwischen äußeren Umfangsflächen (55, 56) der Anschlusskragen (38; 71) und Welle (8, 21) in einer senkrecht auf die Längsachse (15, 37) der Welle (8, 21) verlaufenden Radialebene eine Abstufung (57) ausgebildet und das Verbindungselement (54; 82) innerhalb dieser Abstufung (57) angebracht ist.
  14. Kreuzgelenk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialwandstärke (58) der Anschlusskragen (38; 71) größer ist als die Materialwandstärke (59) der Welle (8, 21).
  15. Kreuzgelenk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinander zuerstreckende Enden der Anschlusskragen (38; 71) gegeneinander anliegen und eine Fügestelle (64; 78) ausbilden und dass die Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b) an der Fügestelle (64; 78) miteinander und mit ihren Anschlusskragen (38; 71) mit der Welle (8, 21) über die Verbindungselemente (65, 54; 80, 82) verbunden sind.
  16. Kreuzgelenk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinander zuerstreckende Enden der Anschlusskragen (38) einander überlappende und aneinander gelegte Laschen (66) aufweisen, zwischen denen eine Fügestelle (64) ausgebildet ist und die über das Verbindungselement (65) an der Fügestelle (64) miteinander verbunden sind.
  17. Kreuzgelenk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinander zuerstreckende Enden der Anschlusskragen (38) in einem Abstand (61) voneinander angeordnet sind und dass die Gelenkgabelhälften (36a, 36b) mit ihren Anschlusskragen (38) über das Verbin dungselement (54) ausschließlich mit der Welle (8, 21) verbunden sind.
  18. Kreuzgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraugen (34) der Gelenkgabelhälften (36a, 36b) eine zur Lagerachse (85) koaxial angeordnete und in Richtung zum Zapfen (33a bis 33d) konisch aufweitende Lagerfläche (131) aufweist.
  19. Kreuzgelenk nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gelenkgabelhälfte (121a, 121b) einen schalenförmigen Bund (122) und einen von diesem aufragenden Gabelarm (123) sowie eine am Bund (122) angeformte Versteifungsrippe (124) aufweist.
  20. Kreuzgelenk nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Gelenkgabelhälfte (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) aus einem ebenen Blechstück ausgeschnitten, vorzugsweise gestanzt und durch Kaltumformung hergestellt sind.
  21. Kreuzgelenk nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Gelenkgabelhälfte (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) durch Massivumformung hergestellt sind.
  22. Kreuzgelenk nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis Axiallänge (41) des Lagerauges (34) zu Materialwandstärke (42) des Gabelarmes (39; 72; 123) mindestens etwa 1,5 : 1 und maximal 5 : 1 beträgt.
  23. Kreuzgelenk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergangsbereich zwischen dem Gabelarm (39; 72) und Anschlusskragen (38; 71) eine durch Umformung hergestellte Versteifung (49), insbesondere durch Stauchung eine gegenüber der Materialwandstärke (42) des Gabelarmes (39; 72) und/oder Anschlusskragens (38; 71) etwa um 10% bis 50% höhere Materialwandstärke (42') vorgesehen ist.
  24. Gelenkwelle (20), insbesondere für eine Lenkvorrichtung (1) eines Kraftfahrzeuges, mit Kreuzgelenken (23, 24) und einer diese verbindenden Welle (8, 21), welche Kreuzgelenke (23, 24) jeweils eine erste und zweite Gelenkgabel (30, 31) umfassen, die über ein Zapfenkreuz (32) gelenkig miteinander verbunden sind und jeweils mit koaxial zueinander angeordneten Lageraugen (34) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Gelenkgabeln (30, 31) der Kreuzgelenke (23, 24) durch spanloses Umformen hergestellte und über zumindest ein Verbindungselement (54, 65; 80, 82) miteinander und/oder mit der Welle (8, 21) verbundene, erste und zweite Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b) umfasst, an welchen die durch spanloses Umformen hülsenartig hergestellten Lageraugen (34) jeweils an der zur anderen Gelenkgabelhälfte (36a, 36b; 70a, 70b) weisenden Seite ausgebildet sind und dass eine Axiallänge (41) eines Lagerauges (34) größer ist als eine an dieses angrenzende Materialwandstärke (42).
  25. Gelenkwelle (20), insbesondere für eine Lenkvorrichtung (1) eines Kraftfahrzeuges, mit Kreuzgelenken (23, 24) und einer diese verbindenden Welle (8, 21), welche Kreuzgelenke (23, 24) jeweils eine erste und zweite Gelenkgabel (30, 31) umfassen, die über ein Zapfenkreuz (32) gelenkig miteinander verbunden sind und jeweils mit koaxial zueinander angeordneten Lageraugen (34) versehen sind, wobei das Zapfenkreuz (32) zwei in zueinander senkrechten Achsen angeordnete Paare von Zapfen (33a bis 33d) aufweist, auf denen die Gelenkgabeln (30, 31) über in deren Lageraugen (34) angeordnete Lager (35) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreuzgelenke (23, 24) nach einem der Ansprüche 2 bis 9 ausgebildet ist.
  26. Verfahren zur Herstellung eines Kreuzgelenkes (23, 24) für eine Gelenkwelle (20), insbesondere einer Lenkvorrichtung (1) eines Kraftfahrzeuges, insbesondere nach Anspruch 24 oder 25, mit einer Welle (8, 21), wobei die Kreuzgelenke (23, 24) jeweils eine erste und zweite Gelenkgabel (30, 31) umfassen, bei dem zunächst Lager (35) in Lageraugen (34) der ersten und zweiten Gelenkgabel (30, 31) einmontiert und danach die erste und zweite Gelenkgabel (30, 31) auf gegenüberliegende koaxiale Zapfen (33a, 33b, 33c, 33d) eines die Gelenkgabeln (30, 31) gelenkig miteinander verbindenden Zapfenkreuzes (32) aufgeschoben und anschließend gegenüber der Welle (8, 21) ausgerichtet sowie über zumindest ein Verbindungselement (54, 65; 80, 82) miteinander und/oder mit der Welle (8, 21) gefügt werden, dadurch gekennzeichnet, dass vorerst aus Grundmaterial durch spanloses Umformen Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) und mit diesen einstückig hergestellt, hülsenartige Lageraugen (34) geformt werden, worauf die mit den Lagern (35) komplettierten Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) in einer senkrecht auf die Längsachse (15, 37) der Welle (8, 21) verlaufenden Radialebene zueinander positioniert werden und dabei das Zapfenkreuz (32) mittels der Lager (35) in Richtung der Lagerachse (85) der Lageraugen (34) positioniert und zwischen den Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) lagefixiert wird sowie die Welle (8, 21) und die Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) zuein ander positioniert werden, worauf die Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) über das Verbindungselement (54, 65; 80, 82) miteinander und/oder mit der Welle (8, 21) gefügt werden.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass zum Fügen vorerst die Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) jeweils in eine Bereitstellungsposition zwischen zusammenwirkende Spannwerkzeuge (102a, 102b) verbracht und danach mittels einer Auswerteeinheit (106) durch elektronisch geregelte Ansteuerung wenigstens eines der Spannwerkzeuge (102a, 102b) aus einer Ausgangsposition (AP) in eine Spannposition (SP) bewegt und dabei durch Auswertung des Verfahr- und/oder Spannweges und/oder der Spannkraft des verstellbaren Spannwerkzeuges (102a, 102b) ein Einbaumaß (50) zwischen den das Zapfenkreuz (32) zwischen sich aufnehmenden, koaxial gegenüberliegenden Lagern (35) oder die auf ein Lager (35) einwirkende Spannkraft eingestellt wird und dass die Spannwerkzeuge (102a, 102b) solange in der Spannposition (SP) verharren bis die Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) miteinander und/oder mit der Welle (8, 21) gefügt werden.
  28. Verfahren zur Herstellung eines Kreuzgelenkes (23, 24) für eine Gelenkwelle (20), insbesondere einer Lenkvorrichtung (1) eines Kraftfahrzeuges, insbesondere nach Anspruch 24 oder 25, mit einer Welle (2, 21), wobei die Kreuzgelenke (23, 24) jeweils eine erste und zweite Gelenkgabel (30, 31) umfassen, bei dem zunächst Lager (35) in Lageraugen (34) der ersten und zweiten Gelenkgabel (30, 31) einmontiert und danach die erste und zweite Gelenkgabel (30, 31) auf gegenüberliegende koaxiale Zapfen (33a, 33b, 33c, 33d) eines die Gelenkgabeln (30, 31) gelenkig miteinander verbindenden Zapfenkreuzes (32) aufgeschoben und anschließend gegenüber die Welle (8, 21) ausgerichtet sowie über zumindest ein Verbindungselement (54, 65; 80, 82) miteinander und/oder mit der Welle (8, 21) gefügt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zum Fügen vorerst die Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) jeweils in eine Bereitstellungsposition zwischen zusammenwirkende Spannwerkzeuge (102a, 102b) verbracht und danach mittels einer Auswerteeinheit (106) durch elektronisch geregelte Ansteuerung wenigstens eines der Spannwerkzeuge (102a, 102b) aus einer Ausgangsposition (AP) in eine Spannposition (SP) bewegt und dabei durch Auswertung des Verfahr- und/oder Spannweges und/oder der Spannkraft des verstellbaren Spannwerkzeuges (102a, 102b) ein Einbaumaß (50) zwischen den das Zapfenkreuz (32) zwischen sich aufnehmenden, koaxial gegenüberliegenden Lagern (35) oder die auf ein Lager (35) einwirkende Spannkraft einge stellt wird und dass die Spannwerkzeuge (102a, 102b) solange in der Spannposition (SP) verharren bis die Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) miteinander und/oder mit der Welle (8, 21) gefügt werden.
  29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Auswerteeinheit (106) der Ist-Wert für den Verfahr- und/oder Spannweg und/oder die Spannkraft des verstellbaren Spannwerkzeuges (102a, 102b) erfasst und durch Vergleich mit dem Soll-Wert für den Verfahr- und/oder Spannweg und/oder die Spannkraft des verstellbaren Spannwerkzeuges (102a, 102b) ausgewertet wird und dass die das Zapfenkreuz (32) zwischen sich aufnehmenden, koaxial gegenüberliegenden Lager (35) soweit aufeinander zubewegt werden bis der Ist-Wert des Verfahr- und/oder Spannweges und/oder der Spannkraft des verstellbaren Spannwerkzeuges (102a, 102b) dem Soll-Wert entspricht und das Einbaumaß (50) oder die auf ein Lager (35) einwirkende Spannkraft eingestellt ist und nach dem der Ist-Wert den Soll-Wert erreicht hat und das Zapfenkreuz (32) zwischen den Lagern (35) lagefixiert ist, die Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) in deren Position gehalten und an der Fügestelle (53; 64; 81) miteinander und/oder mit der Welle (8, 21) gefügt werden.
  30. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass vorerst die Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) jeweils in eine Bereitstellungsposition zwischen zusammenwirkende Spannwerkzeuge (102a, 102b) zweier Spanneinrichtungen (103) verbracht und danach mittels einer Auswerteeinheit (106) durch elektronisch geregelte Ansteuerung wenigstens eines der Spannwerkzeuge (102a, 102b) der einen Spanneinrichtung aus einer Ausgangsposition (AP) in eine Spannposition (SP) bewegt und dabei durch Auswertung des Verfahr- und/oder Spannweges und/oder der Spannkraft des verstellbaren Spannwerkzeuges (102a, 102b) die Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) in eine Fügeposition bewegt und in dieser gehalten werden, in welcher die Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) zueinander positioniert und mit entgegengerichteten Spannkräften beaufschlagt sind, und danach die das Zapfenkreuz (32) zwischen sich aufnehmenden, koaxial gegenüberliegenden Lager (35) durch wenigstens eines der zusammenwirkenden Spannwerkzeuge (102a, 102b) der anderen Spanneinrichtung (103) relativ gegenüber die Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) im Lagerauge (34) verschoben werden und dabei durch Auswertung des Verfahr- und/oder Spannweges und/oder der Spannkraft des verstellbaren Spannwerkzeuges (102a, 102b) ein Einbaumaß (50) zwischen den Lagern (35) oder die auf ein Lager (35) einwirkende Spannkraft eingestellt wird und dass nach der Einstellung des Einbaumaßes (50) oder der Spannkraft die Lager (35) mit den Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) gefügt werden.
  31. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Auswerteeinheit (106) durch Erfassung des Ist-Wertes für den Verfahr- und/oder Spannweg und/oder die Spannkraft des verstellbaren Spannwerkzeuges (102a, 102b, 116) und Vergleich mit dem Soll-Wert für den Verfahr- und/oder Spannweg und/oder die Spannkraft des verstellbaren Spannwerkzeuges (102a, 102b, 116) die Maßhaltigkeit der Welle (8, 21), des Zapfenkreuzes (32), der Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) oder der Lager (35) ermittelt, das verstellbare Spannwerkzeug (102a, 102b, 116) in seiner Spannbewegung angehalten und die Welle (8, 21), das Zapfenkreuz (32), die Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) oder das Lager (35) als Gutteile) ausgewertet wird, sofern in der Spannposition (SP) der Ist-Wert des Verfahr- und/oder Spannweges und/oder der Spannkraft des verstellbaren Spannwerkzeuges (102a, 102b, 116) dem Soll-Wert entspricht, und das Spannwerkzeug (102a, 102b, 116) in seiner Spannbewegung angehalten und die Welle (8, 21), das Zapfenkreuz (32), die Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b; 121a, 121b) oder das Lager (35) als Schlechtteil(e) ausgewertet wird, sofern in der Spannposition (SP) der Ist-Wert des Verfahr- und/oder Spannweges und/oder der Spannkraft des verstellbaren Spannwerkzeuges (102a, 102b, 116) vom Soll-Wert abweicht.
  32. Verfahren nach einer der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager (35) nach der Einstellung des Einbaumaßes (50) und dem Fügen mit den Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b) oder nach dem Fügen der Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b) miteinander und/oder mit der Welle (8, 21) mit einer Vorspannkraft gegen voneinander abgewandte Stirnseiten (109) der koaxial gegenüberliegenden Zapfen (33a, 33b, 33c, 33d) des Zapfenkreuzes (32) oder spalt- bzw. spielfrei angelegt werden.
  33. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinander zuerstreckende Enden von Anschlusskragen (38; 71) der Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b) gegeneinander anliegen und eine Fügestelle (64; 78) ausbilden und dass die Gelenkgabelhälften (36a, 36b; 70a, 70b) an der Fügestelle (64; 78) miteinander und mit ihren Anschlusskragen (38; 71) mit der Welle (8, 21) gefügt werden.
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