DE102012110944A1

DE102012110944A1 - Verfahren zur Herstellung einer Verbindung einer Welle mit einem Gelenkinnenteil eines Kugelgleichlaufdrehgelenks

Info

Publication number: DE102012110944A1
Application number: DE201210110944
Authority: DE
Inventors: Herbert Cermak
Original assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2014-06-12

Abstract

Verfahren zur Verbindung eines Gelenkinnenteils (1) für ein Kugelgleichlaufdrehgelenk (2) mit einer Welle (3), wobei die Welle (3) mit dem Gelenkinnenteil (1) durch eine Hülse (4) in einer axialen Richtung (5) fixiert ist (so genannte DTF-Verbindung).

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zur Verbindung einer Welle mit einem Gelenkinnenteil eines Kugelgleichlaufdrehgelenks gerichtet. Insbesondere handelt es sich hier um Verbindungen zwischen Kugelgleichlaufdrehgelenken und Wellen, die in Kraftfahrzeugen z. B. mit Seitenwellen oder Längswellen zum Einsatz kommen. Die Anwendung des Verfahrens ist aber nicht auf dieses technische Gebiet begrenzt.
Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf die Verbindung einer Welle mit einem Gelenkinnenteil eines Kugelgleichlaufdrehgelenks über eine sogenannte DTF-Verbindung (DTF = Direct Torque Flow) gerichtet. Die DTF-Verbindung umfasst eine Hülse, die auf die Welle aufgebracht wird und durch die die Verbindung zwischen Welle und Gelenkinnenteil sichergestellt wird. Die Hülse weist in einer radialen Richtung flexible Abschnitte auf sowie Rastelemente, die in eine Nut in dem Gelenkinnenteil eingreifen. Die Hülse wird in das Gelenkinnenteil eingeschoben, wobei die flexiblen Abschnitte nach radial innen umgebogen werden. Dadurch können die Rastelemente der Hülse mit der Nut im Gelenkinnenteil in Eingriff gebracht werden, so dass eine Fixierung der Welle gegenüber dem Gelenkinnenteil in axialer Richtung ermöglicht ist. Die Hülse wird üblcherweise auf der Welle mittels einer Klemmverbindung gesichert. Durch die DTF-Verbindung kann insbesondere vermieden werden, dass sich das Wellenende über das Gelenkinnenteil hinaus erstrecken muss, um einen Sicherungsring anordnen zu können, der eine Fixierung von Gelenkinnenteil und Welle in der axialen Richtung sicherstellt. In diesem Fall müsste zudem das Wellenende zur Montage des Sicherungsringes zugänglich sein. Durch die DTF-Verbindung können insbesondere das Gewicht und die Teileanzahl der Anordnung von Kugelgleichdrehgelenk und Welle verringert werden.
Bei der Montage einer DTF-Verbindung wird die Hülse in das Gelenkinnenteil hineingeschoben. Dabei werden die flexiblen Abschnitte der Hülse verbogen, um die Rastelemente an den flexiblen Abschnitten in das Gelenkinnenteil einschieben zu können. Infolge dieser Abbeugung der flexiblen Abschnitte kommt es zumindest teilweise zu einer plastischen Verformung der flexiblen Abschnitte, die insbesondere bei einer wiederholten Demontage und Montage zu einer Beschädigung der Hülse führen kann. Zudem sind die flexiblen Abschnitte mit einer daran angepassten Materialstärke ausgeführt, so dass sie den auftretenden Belastungen im Betrieb und während der Montage dauerhaft widerstehen können. Die Flexibilität der flexiblen Abschnitte wird damit weiter eingeschränkt und die Gefahr der plastischen Verformung während der Montage oder Demontage entsprechend erhöht.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Es soll insbesondere ein montagefreundliches Verfahren zur Verbindung einer Welle mit einem Gelenkinnenteil eines Kugelgleichlaufdrehgelenks angegeben werden, durch das die Festigkeit der verwendeten Hülse und die Reversibilität des Verfahrens nicht beeinträchtigt wird. Weiterhin soll durch das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht werden, dass besonders kompakt bauende Hülsen und entsprechend kompakte Verbindungen zwischen Gelenkinnenteil und Wellen bereit gestellt werden können. Insbesondere soll das Verfahren grundsätzlich auch ein plastisches Verformen der Hülse verhindern und ein wiederholtes Fertigstellen/Lösen einer DTF-Verbindung ermöglichen.
Dies wird erreicht durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Das Verfahren zur Verbindung einer Welle mit einem Gelenkinnenteil eines Kugelgleichlaufdrehgelenks, wobei die Welle mit dem Gelenkinnenteil durch eine Hülse in einer axialen Richtung fixiert ist, weist zumindest die folgenden Schritte auf:

a) Bereitstellen des Gelenkinnenteils, das eine Aufnahme für die Welle aufweist, wobei in einer Innenumfangsfläche der Aufnahme mindestens eine in einer Umfangsrichtung verlaufende Nut angeordnet ist,
b) Bereitstellen einer Hülse mit mindestens einem, zumindest in einer radialen Richtung flexiblen Abschnitt, der mindestens ein zum Einrasten in die Nut der Aufnahme geeignetes Element aufweist,
c) Anordnen der Hülse auf einen Dorn, der zumindest im Bereich des mindestens einen flexiblen Abschnitts eine äußere Führungsfläche aufweist,
d) Anordnen der Hülse und des Dorns zum Gelenkinnenteil,
e) Verschieben zumindest der Hülse und des Dorns gegenüber der Aufnahme des Gelenkinnenteils in der axialen Richtung, wobei der mindestens eine flexible Abschnitt der Hülse zumindest teilweise elastisch nach radial innen gebogen wird und sich dabei zumindest teilweise auf der äußeren Führungsfläche des Dorns abstützt,
f) wobei das mindestens eine Element bei weiterem Ineinanderschieben der Hülse in die Aufnahme in die mindestens eine Nut einrastet, indem der mindestens eine flexible Abschnitt nach radial außen zurückfedert.

Insbesondere ist die Welle mit dem Gelenkinnenteil durch eine Keilverzahnung gegen ein Verdrehen in Umfangsrichtung gesichert. Die Keilverzahnung ist in der Aufnahme des Gelenkinnenteils an einer Innenumfangsfläche ausgebildet. Eine entsprechende Keilverzahnung ist an der Welle ausgebildet, so dass ein Ineinandergreifen der Keilverzahnungen möglich ist. Durch diese Keilverzahnungen werden Drehmomente in Umfangsrichtung zwischen der Welle und dem Gelenkinnenteil übertragen.
Ein Kugelgleichlaufdrehgelenk umfasst regelmäßig ein Gelenkinnenteil und ein Gelenkaußenteil sowie einen Käfig mit Käfigfenstern zur Anordnung von Kugeln. Das Gelenkinnenteil weist auf seiner Außenseite und das Gelenkaußenteil auf seiner Innenseite insbesondere zumindest teilweise axial verlaufende Kugelbahnen auf, in denen Kugeln zur Übertragung von Drehmomenten zwischen Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil angeordnet sind. Zwischen Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil ist der Käfig angeordnet, in dessen Käfigfenstern jeweils eine oder mehrere Kugeln angeordnet sind. Insbesondere kann das Gelenkinnenteil gegenüber dem Gelenkaußenteil abgebeugt werden, wobei die Kugeln auf einer Gelenkmittelebene gehalten werden. Derartige Kugelgleichlaufdrehgelenke kommen insbesondere in Kraftfahrzeugen z. B. mit Seitenwellen und/oder mit Längswellen zum Einsatz.
Das Gelenkinnenteil weist eine Aufnahme für die Welle auf, wobei in einer Innenumfangsfläche der Aufnahme mindestens eine in einer Umfangsrichtung verlaufende Nut angeordnet ist. Diese Nut ist insbesondere in der Nähe einer ersten Stirnseite des Gelenkinnenteils angeordnet, von der aus die Welle in die Aufnahme eingeschoben wird. Insbesondere schließt sich in axialer Richtung an die in Umfangsrichtung verlaufende Nut die Keilverzahnung an der Innenumfangsfläche der Aufnahme an. Insbesondere kann die Keilverzahnung aber auch an der gesamten Innenumfangsfläche und insbesondere auch in axialer Richtung über die Nut hinaus vorgesehen sein. Die Nut erstreckt sich in einer radialen Richtung in das Gelenkinnenteil hinein und in Umfangsrichtung entlang der Innenumfangsfläche, insbesondere über den gesamten Umfang der Aufnahme.
Die Hülse ist insbesondere geeignet, auf der Welle angeordnet zu werden. Die Hülse erstreckt sich in der axialen Richtung und weist insbesondere zumindest einen Befestigungsbereich zur Fixierung der Hülse auf der Welle und einen (davon benachbart/entfern liegenden) verformbaren Bereich auf. In dem verformbaren (axialen) Bereich ist zumindest ein flexibler Abschnitt vorgesehen, der in einer radialen Richtung elastisch biegbar ist. Der zumindest eine flexible Abschnitt weist zumindest ein zum Einrasten in die Nut der Aufnahme geeignetes Element auf. Insbesondere ist in Umfangsrichtung nebeneinander eine Mehrzahl von flexiblen Abschnitten angeordnet, so dass insbesondere der gesamte Umfang der Hülse in diesem Bereich durch flexible Abschnitte gebildet ist. Insbesondere weist jeder der flexiblen Abschnitte ein Element auf. Der flexible Abschnitt und/oder das Element ist dabei bevorzugt einstückig mit der Hülse ausgebildet. Das Element stellt bevorzugt eine Art Kragenabschnitt, Vorsprung, Rastnase oder dergleichen dar.
Der (axiale) Befestigungsbereich der Hülse dient zur Fixierung der Hülse auf der Welle in der axialen Richtung. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass ein (umgreifender) Spannring auf der Hülse angeordnet wird, der die Hülse in einer entsprechenden Nut auf der Welle und gegen eine Verschiebung in axialer Richtung fixiert.
Die Hülse erstreckt sich in der axialen Richtung betrachtet ausgehend von einem ersten Ende hin zu einem zweiten Ende. In der Nähe des ersten Endes ist insbesondere der Befestigungsbereich der Hülse angeordnet. In der Nähe des zweiten Endes ist insbesondere der verformbare Bereich angeordnet. Der mindestens eine flexible Abschnitt erstreckt sich in der axialen Richtung in dem verformbaren Bereich hin zu dem zweiten Ende der Hülse. Insbesondere ist das zum Einrasten in die Nut der Aufnahme geeignete Element (angrenzend) an dem zweiten Ende der Hülse auf dem flexiblen Abschnitt angeordnet. Das Element erstreckt sich ausgehend von dem flexiblen Abschnitt nach radial außen und weist insbesondere eine Form auf, die der Nut in der Aufnahme entspricht.
Gemäß Schritt c) wird ein Dorn bereitgestellt, auf dem die Hülse angeordnet und in axialer Richtung gegebenenfalls fixiert wird. Der größte Außendurchmesser des Dorns entspricht insbesondere im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Hülse im verformbaren Bereich der Hülse, so dass eine in radialer Richtung möglichst spielfreie Anordnung der Hülse auf dem Dorn möglich ist. Der Dorn weist im Bereich des mindestens einen flexiblen Abschnitts eine äußere Führungsfläche auf, die zumindest teilweise einen geringeren Außendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser der Hülse. Insbesondere ist die äußere Führungsfläche zur Mittelachse hin geneigt ausgeführt, so dass sich, ausgehend vom größten Außendurchmesser, der Durchmesser des Dorns hin zum zweiten Ende und zum Ende des flexiblen Abschnitts weiter verringert bzw. verjüngt.
Gemäß Schritt d) werden Hülse und Dorn relativ zum Gelenkinnenteil angeordnet bzw. ausgerichtet, so dass Hülse und Dorn in die Aufnahme des Gelenkinnenteils eingeschoben werden können.
Gemäß Schritt e) werden zumindest Hülse und Dorn gegenüber der Aufnahme des Gelenkinnenteils in axialer Richtung verschoben, wobei der mindestens eine flexible Abschnitt der Hülse zumindest teilweise elastisch nach radial innen gebogen wird. Während des Abbiegens stützt sich der flexible Abschnitt zumindest teilweise auf der äußeren Führungsfläche des Dorns ab. Infolge des Verbiegens des flexiblen Abschnitts nach radial innen kann das Element an dem flexiblen Abschnitt, das zum Einrasten in die Nut der Aufnahme vorgesehen ist, in die Aufnahme eingeschoben werden. Hierbei wird insbesonderere eine plastische Verformung der Hülse vermieden.
Gemäß Schritt f) rastet das mindestens eine Element beim weiteren Ineinanderschieben der Hülse in die Aufnahme in die mindestens eine Nut ein. Dies erfolgt sobald die axiale Verschiebung ausreichend ist und die Nut fluchtend zum Element angeordnet ist. Der flexible Abschnitt mit dem Element federt dabei nach radial außen zurück, so dass das Element in die Nut eingreift und eine Verschiebesicherung der Hülse gegenüber dem Gelenkinnenteil in der axialen Richtung gegeben ist.
Die äußere Führungsfläche des Dorns begrenzt bei diesem Verfahren die Abbeugung des flexiblen Abschnitts in der radialen Richtung und kann zudem eine gleichmäßige Biegung des flexiblen Abschnitts über dessen Länge in der axialen Richtung sicherstellen. Dadurch kann eine plastische Verformung an dem flexiblen Abschnitt praktisch vollständig vermieden werden, so dass eine dauerfeste Verbindung zwischen Welle und Gelenkinnenteil gegeben ist und die Festigkeit der Hülse nicht beeinträchtigt wird. Zudem ist insbesondere ein mehrfaches Lösen und erneutes Verbinden von Hülse und Gelenkinnenteil möglich.
Insbesondere ist es auch möglich, die axiale Länge des flexiblen Abschnitts zu reduzieren und ggf. die Materialstärke des flexiblen Abschnitts und/oder die Steifigkeit des flexiblen Abschnitts zu erhöhen, weil ein Überbiegen des flexiblen Abschnitts durch die äußere Führungsfläche sicher vermieden wird. Infolge einer Verkürzung des flexiblen Abschnitts in der axialen Richtung kann entsprechend die Hülse in der axialen Richtung kürzer ausgeführt werden, so dass entsprechend Material und Gewicht eingespart werden kann.
Insbesondere sind nun Hülsen einsetzbar, bei denen der mindestens eine flexible Abschnitt zumindest eine der folgenden Eigenschaften aufweist:

– eine Materialstärke im Bereich von 0,3 bis 2,2 mm in radialer Richtung,
– hergestellt aus einem Material: Stahl, Federstahl,
– eine Länge im Bereich von 5 bis 40 mm
– eine Höhe des Elements im Bereich von 0,2 bis 1,8 mm.

Die angegebenen Eigenschaften gelten insbesondere für den mindestens einen flexiblen Abschnitt einer Hülse, die einen Innendurchmesser zwischen 25 mm und 80 mm aufweist.
Durch den Einsatz des Dorns mit der äußeren Führungsfläche sind Biegespannungen im Bereich von 700 bis 2200 N/mm² (bis zur materialabhängigen Streckgrenze) an dem mindestens einen flexiblen Abschnitt möglich, ohne dass eine plastische Verformung des flexiblen Abschnitts erfolgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens erlaubt die äußere Führungsfläche des Dorns eine ausschließlich elastische Verbiegung des flexiblen Abschnitts in Schritt e).
Insbesondere stützt der Dorn den flexiblen Abschnitt zumindest in einer Umgebung des flexiblen Abschnitts ab, in dem das Element angeordnet ist. Bevorzugt legt sich der flexible Abschnitt während des Einschiebens über seine gesamte axiale Länge an der äußeren Führungsfläche an.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der mindestens eine flexible Abschnitt der Hülse eine erste Einführfläche auf, durch die der flexible Abschnitt beim Einschieben in die Aufnahme nach radial innen gebogen wird. Diese erste Einführfläche ist insbesondere an dem zweiten Ende der Hülse angeordnet. Insbesondere weist das zumindest eine Element (zusätzlich) die erste Einführfläche auf.
Insbesondere ist an der ersten Stirnseite des Gelenkinnenteils eine zweite Einführfläche vorgesehen, die mit der ersten Einführfläche des flexiblen Abschnitts zusammenwirkt. Beim Ineinanderschieben in der axialen Richtung von Hülse und Dorn in die Aufnahme des Gelenkinnenteils legt sich die erste Einführfläche an der zweiten Einführfläche des Gelenkinnenteils an. Die erste und zweite Einführfläche sind entsprechend so geformt, dass bei weiterem Ineinanderschieben in der axialen Richtung der flexible Abschnitt der Hülse nach radial innen gebogen wird.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Dorn die Welle, die durch die Hülse mit dem Gelenkinnteil verbunden wird und die zur Übertragung von Drehmomenten über das Gelenkinnenteil geeignet ist. Damit kann die Wellle auch als Montagewerkzeug genutzt werden und dann auch direkt im Gelenkinnenteil verbleiben.
Gleichwohl ist auch möglich, dass der Dorn nach Schritt f) wieder aus der Hülse und dem Gelenkinnenteil entfernt wird, wobei Hülse und Gelenkinnenteil miteinander verbunden bleiben, weil der mindestens eine flexible Abschnitt der Hülse in die Ausgangsstellung elastisch zurückgefedert und in der Nut eingerastet ist. Nach dem Entfernen des Dorns kann die Welle mit einem entsprechenden Außendurchmesser in die Hülse in der axialen Richtung eingeschoben werden und in die insbesondere vorgesehene Keilverzahnung der Aufnahme des Gelenkinnenteils eingreifen. Danach wird die Hülse in der axialen Richtung mit der Welle kraftschlüssig und bevorzugt formschlüssig verbunden, z. B. über einen Spannring, der die Hülse in einer auf der Welle vorgesehenen Nut fixiert. Drehmomente in Umfangsrichtung werden vom Gelenkinnenteil auf die Welle über die Keilverzahnung übertragen, wobei die Welle in der axialen Richtung durch die Hülse an dem Gelenkinnenteil fixiert ist. Die Kräfte in der axialen Richtung werden unter anderem durch die Elemente auf den flexiblen Abschnitten und durch die flexiblen Abschnitte aufgenommen.
Kraftschlüssige Verbindungen setzen eine Normal-Kraft auf die miteinander zu verbindenden Flächen voraus. Ihre gegenseitige Verschiebung ist verhindert solange die durch die Haftreibung bewirkte Gegen-Kraft nicht überschritten wird. Bei einer formschlüssigen Verbindung ist einer der Verbindungspartner einem anderen im Weg. Bei Betriebsbelastung wirken Druckkräfte normal, das heißt rechtwinklig zu den Flächen der Verbindungspartner.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Einführvorrichtung vorgesehen, die eine zweite Einführfläche zur Verbiegung des flexiblen Abschnitts der Hülse nach radial innen aufweist, wobei sich die Einführvorrichtung zumindest an einer ersten Stirnseite des Gelenkinnenteils zumindest während Schritt e) abstützt. Die Einführvorrichtung kann z. B. durch eine ringförmige Komponente gebildet werden, die um die Aufnahme herum an der Stirnseite des Gelenkinnenteils angeordnet wird. Diese Komponente weist eine Einführfläche auf, die bei Verschiebung der Hülse in der axialen Richtung den mindestens einen flexiblen Abschnitt nach radial innen abbeugt. Entsprechend muss beim Einsatz einer Einführvorrichtung keine zweite Einführfläche am Gelenkinnenteil vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist eine Biegevorrichtung vorgesehen, die den mindestens einen flexiblen Abschnitt der Hülse derart nach radial innen verbiegt, dass die Hülse in die Aufnahme eingeschoben werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wirkt die Biegevorrichtung mit der Einführvorrichtung und/oder mit dem Gelenkinnenteil zusammen. Dies erfolgt insbesondere, indem die Biegevorrichtung durch die Einführvorrichtung so geführt und zumindest teilweise nach radial innen gebogen wird, dass die Biegevorrichtung den mindestens einen flexiblen Abschnitt der Hülse nach radial innen biegt, so dass die Hülse mit dem mindestens einen flexiblen Abschnitt in die Aufnahme eingeschoben werden kann.
Die Einführvorrichtung ist insbesondere steif ausgeführt, so dass lediglich die Biegevorrichtung durch die Einführvorrichtung eine Biegung nach radial innen erfährt und entsprechend den mindestens einen flexiblen Abschnitt der Hülse nach radial innen biegt. Die Biegevorrichtung weist insbesondere Biegeelemente auf, die durch die Einführvorrichtung nach radial innen elastisch verbiegbar sind.
Die Biegevorrichtung weist insbesondere eine dritte Einführfläche auf, die mit der zweiten Einführfläche an der Einführvorrichtung oder an dem Gelenkinnenteil zusammenwirkt.
Die Erfindung betrifft ferner eine Hülse, die zur Durchführung des hier vorgeschlagenen Verfahrens geeignet und konzipiert ist. Weiterhin ist die Erfindung auf eine Einführungsvorrichtung und auf eine Biegevorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gerichtet. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung auch auf einen Dorn mit mindestens einer äußeren Führungsfläche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gerichtet. Die hierbei im Zusammenahng mit dem Verfahren angegebenen Merkmale (auch gemeinsam mit den Figuren) können zur näheren Charakterisierung der Bauteile herangezogen werden.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch dargestellt sind. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände. Es zeigen:
1: ein Kugelgleichlaufdrehgelenk in einer Seitenansicht im Querschnitt nach Verfahrensschritt f),
2: ein Kugelgleichlaufdrehgelenk in einer Seitenansicht im Querschnitt gemäß Verfahrensschritt e) und f),
3: eine Hülse auf einer Welle,
4: eine Hülse gemäß Verfahrensschritt b),
5: eine Hülse angeordnet auf einem Dorn gemäß Verfahrensschritt c),
6: eine Hülse angeordnet auf einem Dorn mit einer Biegevorrichtung,
7: eine Hülse angeordnet auf einem Dorn gemäß Verfahrensschritt e), und
8: eine Einführvorrichtung und eine Biegevorrichtung.
Soweit in den Figuren funktionell gleiche Bauteile dargestellt sind, wurden gleiche Bezugszeichen verwendet. Erläuterungen zu diesen gleichen funktionallen Bauteilen können figurenübergreifend miteinander kombiniert werden. Im Übrigen gilt ebenfalls, dass alle (einzelenen) Merkmale aus den Figuren miteeinander kombiniert werden können, soweit dies nachfolgend nicht explizit ausgeschlossen wird bzw. dies für den Fachmann technisch nicht möglich ist.
1 zeigt ein Kugelgleichlaufdrehgelenk 2 mit einem Gelenkaußenteil 10 und einem Gelenkinnenteil 1, wobei zwischen Gelenkaußenteil 10 und Gelenkinnenteil 1 Kugeln 22 in Käfigfenstern eines Käfigs 23 angeordnet sind. Die Kugeln 22 bewegen sich innerhalb des Kugelgleichlaufdrehgelenks 2 zumindest entlang der axialen Richtung 5 in Kugelbahnen 24, die im Gelenkaußenteil 10 und im Gelenkinnenteil 1 vorgesehen sind. Das Gelenkinnenteil 1 weist eine Aufnahme 6 mit einer Innenumfangsfläche 7 auf, die hier als Keilverzahnung 29 ausgeführt ist. Die Keilverzahnung 29 dient zur Verbindung des Gelenkinnenteils 1 mit einer Welle 3 (hier nicht gezeigt), so dass die Welle 3 und das Gelenkinnenteil 1 in einer Umfangsrichtung 8 gegeneinander fixiert und zur Übertragung von Drehmomenten eingerichtet sind.
In die Aufnahme 6 erstreckt sich eine Hülse 4 zumindest teilweise hinein. Die Hülse 4 weist mehrere flexible Abschnitte 11 mit jeweils einem Element 12 auf, wobei das Element 12 in eine Nut 9 innerhalb der Aufnahme 6 eingerastet ist. Die flexiblen Abschnitte 11 werden hier durch Schlitze gebildet. Durch die Verbindung zwischen Element 12 und Nut 9 ist die Hülse 4 gegenüber dem Gelenkinnenteil 1 in der axialen Richtung 5 gegen ein Verschieben gesichert.
Die Hülse 4 ist durch einen Spannring 26 auf der Welle 3 kraftschlüssig und formschlüssig gesichert. In diesem Bereich weist die Hülse 4 ebenfalls Schlitze auf, so dass Hülse 4 auf die Welle 3 aufgeschoben (bzw. die Welle 3 in die Hülse 4 eingeschoben) werden kann, wobei die Fixierung der Hülse 4 auf der Welle 3 durch den Spannring 26 erfolgt. Der Spannring 26 dient gleichzeitig zur Befestigung einer Dichtung 25 für das Kugelgleichlaufdrehgelenk 2 auf der Welle 3. Das Gelenkinnenteil 1 weist zudem eine erste Stirnseite 19 auf, die hin zur Hülse 4 orientiert ist.
2 zeigt ein Kugelgleichlaufdrehgelenk 2 in einer Seitenansicht im Querschnitt gemäß Verfahrensschritt e) und f). Das Kugelgleichlaufdrehgelenk 2 wird durch ein Gelenkaußenteil 10 und ein Gelenkinnenteil 1 gebildet, zwischen denen Kugeln 22 in Kugelbahnen 24 im Gelenkinnenteil 1 und im Gelenkaußenteil 10 angeordnet sind. Die Kugeln 22 werden in Käfigfenstern eines Käfigs 23 gehalten. Das Gelenkinnenteil 1 weist eine Aufnahme 6 mit einer Innenumfangsfläche 7 auf. An der Innenumfangsfläche 7 ist eine Keilverzahnung 29 ausgebildet zur Verbindung mit der Keilverzahnung 29 auf einer Welle 3 (nicht gezeigt). Das Gelenkinnenteil 1 weist eine erste Stirnseite 19 auf.
Oberhalb der Mittelachse 31 ist Verfahrensschritt e) dargestellt. Auf einem Dorn 13 ist die Hülse 4 angeordnet und zum Gelenkinnenteil 1 ausgerichtet. Dorn 13 und Hülse 4 werden in der axialen Richtung 5 entlang der Mittelachse 31 relativ zum Gelenkinnenteil 1 verschoben. Die Hülse 4 weist einen flexiblen Abschnitt 11 auf, der durch eine Einführvorrichtung 17 in der radialen Richtung 33 nach innen umgebogen wird, so dass er sich zumindest teilweise an einer äußeren Führungsfläche 15 des Dorns 13 abstützt. Die Einführvorrichtung 17 stützt sich an der ersten Stirnseite 19 des Gelenkinnenteils 1 ab. Die Einführvorrichtung 17 weist eine zweite Einführfläche 18 auf, die hier mit einer dritten Einführfläche 39 einer Biegevorrichtung 20 zusammenwirkt. Durch die zweite Einführfläche 18 wird die Biegevorrichtung 20 in der radialen Richtung 33 nach innen gebogen, wobei die Biegevorrichtung 20 entsprechend den flexiblen Abschnitt 11 der Hülse 4 in der radialen Richtung 33 nach innen verbiegt. Durch das Ineinanderschieben von Dorn 13, Hülse 4 und Biegevorrichtung 20 gegenüber der Einführvorrichtung 17 und dem Gelenkinnenteil 1 wird der flexible Abschnitt 11 soweit nach radial innen gebogen, dass das Element 12 an dem flexiblen Abschnitt 11 in die Aufnahme 6 eingeschoben werden kann. In der Aufnahme 6 ist eine Nut 9 vorgesehen, die für das Einrasten des Elements 12 geeignet ausgelegt ist.
Unterhalb der Mittelachse 31 ist Verfahrensschritt f) dargestellt. Die Hülse 4 ist nun in der axialen Richtung 5 entlang der Mittelachse 31 soweit in die Aufnahme 6 des Gelenkinnenteils 1 hineingeschoben, dass das Element 12 in die Nut 9 eingerastet ist. Der flexible Abschnitt 11 federt entsprechend nach außen zurück und fixiert so die Hülse 4 in der axialen Richtung 5 gegenüber dem Gelenkinnenteil 1. Dorn 13, Einführvorrichtung 17 und Biegevorrichtung 20 können nun entfernt werden, wobei die Hülse 4 mit dem Gelenkinnenteil 1 verbunden bleibt. Auf der Hülse 4 ist weiterhin ein Sitz 27 ausgebildet zur Anordnung des Spannrings 26 (hier nicht gezeigt).
3 zeigt die Hülse 4 angeordnet auf einer Welle 3, die über eine Keilverzahnung 29 mit dem Gelenkinnenteil 1 (hier nicht gezeigt) zur Übertragung von Drehmomenten verbunden wird. Die Hülse 4 ist hier in der Einbaulage gezeigt, in der die Hülse 4 nach Verfahrensschritt f) und nach Einschieben der Welle 3 vorliegt. Die Hülse 4 weist zumindest einen flexiblen Abschnitt 11 auf, der elastisch nach radial innen verbiegbar ist. Ein Element 12 ist auf dem mindestens einen flexiblen Abschnitt 11 angeordnet. Das Element 12 ist zum Einrasten in eine in der Aufnahme 6 des Gelenkinnenteils 1 angeordneten Nut 9 ausgebildet. Die Hülse 4 weist weiterhin einen Sitz 27 für einen Spannring 26 (hier nicht gezeigt) auf. Auch in diesem Bereich für den Sitz 27 des Spannrings 26 kann die Hülse einen weiteren flexiblen Abschnitt mit Schlitzen aufweisen (siehe auch Darstellung in 1). Durch eine derartige Ausführung der Hülse 4 im Bereich des Sitzes 27 kann die Hülse auf die Welle 3 und auf den Dorn 13 aufgeschoben werden. Die Hülse 4 weist einen Innendurchmesser 28 auf, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser 30 der Welle 3 entspricht.
4 zeigt die Hülse 4 mit mehreren flexiblen Abschnitten 11. Die Hülse 4 erstreckt sich entlang der axialen Richtung 5 von einem ersten Ende 34 hin zu einem zweiten Ende 35. Die Hülse 4 weist eine Gesamtlänge 37 auf. Die flexiblen Abschnitte 11 erstrecken sich ausgehend von dem zweiten Ende 35 entlang der axialen Richtung 5 hin zu dem ersten Ende 34 über eine Länge 36. An den flexiblen Abschnitten 11 ist hin zu dem zweiten Ende 35 in einer Umgebung 21 jeweils ein Element 12 angeordnet. Ausgehend von der Außenfläche 43 der Hülse 4, weist das Element 12 eine Höhe 42 auf. Die flexiblen Abschnitte 11 und hier auch das Element 12 weisen hin zu dem zweiten Ende 35 der Hülse 4 eine erste Einführfläche 16 auf, so dass bei einem Verschieben der Hülse 4 in der axialen Richtung 5 die flexiblen Abschnitte 11 durch eine auf die erste Einführfläche 16 nach radial innen wirkende Kraft verbogen werden können. Die Hülse 4 weist einen Innendurchmesser 28 auf. An dem ersten Ende 34 ist ein Befestigungsbereich 41 der Hülse 4 und ein Anschlag 32 angeordnet. Der Befestigungsbereich 41 umfasst einen Sitz 27 für einen Spannring 26 (hier nicht gezeigt). Wie oben in Bezug auf auf 1 und 3 ausgeführt, kann die Hülse 4 im Befestigungsbereich 41 so flexibel hinsichtlich ihres Durchmessers ausgeführt sein, dass sie auf die Welle 3 oder den Dorn 13 aufschiebbar ist. Die Hülse 4 weist weiterhin zumindest in dem verformbaren Bereich 14 der flexiblen Abschnitte 11 eine Materialstärke 38 auf.
5 zeigt den Verfahrensschritt c), wobei die Hülse 4 auf einem Dorn 13 angeordnet ist. Der Dorn 13 weist zumindest im Bereich 14 des flexiblen Abschnitts 11 eine äußere Führungsfläche 15 auf, an die sich die flexiblen Abschnitte 11 anlegen können. Die äußere Führungsfläche 15 ist entlang der axialen Richtung 5 hin zur Mittelachse 31 geneigt ausgeführt. Ausgehend von einem Außendurchmesser 30 des Dorns 13 reduziert sich der Außendurchmesser 30 an der äußeren Führungsfläche 15 entlang der axialen Richtung 5. Der Dorn 13 weist weiterhin einen Anschlag 32 auf, an den sich die Hülse 4 in der axialen Richtung 5 abstützt, so dass sie durch den Dorn 13 in die Aufnahme 6 des Gelenkinnenteils 1 (nicht dargestellt) eingeschoben werden kann.
6 zeigt die Hülse 4 angeordnet auf dem Dorn 13, wobei eine Biegevorrichtung 20 um die Hülse 4 herum angeordnet ist. Die Biegevorrichtung 20 weist eine dritte Einführfläche 39 auf, die mit einer zweiten Einführfläche 18, die entweder an einer Einführvorrichtung 17 (hier nicht gezeigt) oder an dem Gelenkinnenteil 1 (hier nicht gezeigt) angeordnet ist, zusammenwirkt zur Abbiegung der flexiblen Abschnitte 11 nach radial innen. Die äußere Führungsfläche 15 des Dorns 13 ist so gestaltet, dass sich die flexiblen Abschnitte 11 dort anlegen können.
7 zeigt das Zusammenwirken von Einführvorrichtung 17 und Biegevorrichtung 20, so dass die flexiblen Abschnitte 11 der Hülse 4 nach radial innen umgebogen werden. Die Hülse 4 weist flexible Abschnitte 11 und Elemente 12 mit einer ersten Einführfläche 16 auf, die mit der zweiten Einführfläche 18 der Einführvorrichtung 17 zusammenwirken, so dass die flexiblen Abschnitte 11 nach radial innen umgebogen werden. Weiterhin ist an der Biegevorrichtung 20 eine dritte Einführfläche 39 vorgesehen, die mit der zweiten Einführfläche 18 der Einführvorrichtung 17 zusammenwirkt und die flexiblen Abschnitte 11 der Hülse 4 nach radial innen umbiegt, so dass diese sich an der äußeren Führungsfläche 15 des Dorns 13 abstützen. Für die Verschiebung in axialer Richtung 5 ist am Dorn 13 ein Anschlag 32 vorgesehen, der mit dem Anschlag 32 an der Hülse 4 zusammenwirkt.
8 zeigt die Einführvorrichtung 17 und die Biegevorrichtung 20. Die Einführvorrichtung 17 weist eine zweite Einführfläche 18 auf, die mit der dritten Einführfläche 39 der Biegevorrichtung 20 so zusammenwirkt, dass die Biegeelemente 40 der Biegevorrichtung 20 nach radial innen gebogen werden und entsprechend die flexiblen Abschnitte 11 (hier nicht gezeigt) der Hülse 4 nach radial innen umbiegen können.
Die Erfindung betrifft insbesondere die Herstellung einer so genannten DTF-Verbindung. Hierbei wurde ein montagefreundliches Verfahren zur Verbindung einer Welle mit einem Gelenkinnenteil eines Kugelgleichlaufdrehgelenks angegeben, durch das die Festigkeit der verwendeten Hülse und die Reversibilität des Verfahrens nicht beeinträchtigt wird. Weiterhin können nun besonders kompakt bauende Hülsen und entsprechend kompakte Verbindungen zwischen Gelenkinnenteil und Wellen bereitgestellt werden.
Bezugszeichenliste

1: Gelenkinnenteil
2: Kugelgleichlaufdrehgelenk
3: Welle
4: Hülse
5: Axiale Richtung
6: Aufnahme
7: Innenumfangsfläche
8: Umfangsrichtung
9: Nut
10: Gelenkaußenteil
11: Flexibler Abschnitt
12: Element
13: Dorn
14: Bereich
15: Äußere Führungsfläche
16: Erste Einführfläche
17: Einführvorrichtung
18: Zweite Einführfläche
19: Erste Stirnseite
20: Biegevorrichtung
21: Umgebung
22: Kugel
23: Käfig
24: Kugelbahn
25: Dichtung
26: Spannring
27: Sitz
28: Innendurchmesser
29: Keilverzahnung
30: Außendurchmesser
31: Mittelachse
32: Anschlag
33: Radiale Richtung
34: Erstes Ende
35: Zweites Ende
36: Länge
37: Gesamtlänge
38: Materialstärke
39: Dritte Einführfläche
40: Biegeelemente
41: Befestigungsbereich
42: Höhe
43: Außenfläche

Claims

Verfahren zur Verbindung eines Gelenkinnenteils (1) für ein Kugelgleichlaufdrehgelenk (2) mit einer Welle (3), wobei die Welle (3) mit dem Gelenkinnenteil (1) durch eine Hülse (4) in einer axialen Richtung (5) fixiert ist, zumindest aufweisend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen des Gelenkinnenteils (1), das eine Aufnahme (6) für die Welle (3) aufweist, wobei in einer Innenumfangsfläche (7) der Aufnahme (6) mindestens eine in einer Umfangsrichtung (8) verlaufende Nut (9) angeordnet ist, b) Bereitstellen einer Hülse (4) mit mindestens einem, zumindest in einer radialen Richtung (33) flexiblen Abschnitt (11), der mindestens ein zum Einrasten in die Nut (9) der Aufnahme (6) geeignetes Element (12) aufweist, c) Anordnen der Hülse (4) auf einen Dorn (13), der zumindest im Bereich (14) des mindestens einen flexiblen Abschnitts (11) eine äußere Führungsfläche (15) aufweist, d) Anordnen der Hülse (4) und des Dorns (13) zum Gelenkinnenteil (1), e) Verschieben zumindest der Hülse (4) und des Dorns (13) gegenüber der Aufnahme (6) des Gelenkinnenteils (1) in der axialen Richtung (5), wobei der mindestens eine flexible Abschnitt (11) der Hülse (4) zumindest teilweise elastisch nach radial innen gebogen wird und sich dabei zumindest teilweise auf der äußeren Führungsfläche (15) des Dorns (13) abstützt, f) wobei das mindestens eine Element (12) bei weiterem Ineinanderschieben der Hülse (4) in die Aufnahme (6) in die mindestens eine Nut (9) einrastet, indem der mindestens eine flexible Abschnitt (11) nach radial außen zurückfedert.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die äußere Führungsfläche (15) des Dorns (13) eine ausschließlich elastische Verbiegung des flexiblen Abschnitts (11) in Schritt e) erlaubt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Dorn (13) den flexiblen Abschnitt (11) zumindest in einer Umgebung (21) des flexiblen Abschnitts (11), in dem das Element (12) angeordnet ist, abstützt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der mindestens eine flexible Abschnitt (11) der Hülse (4) eine erste Einführfläche (16) aufweist, durch die der flexible Abschnitt (11) beim Einschieben in die Aufnahme (6) nach radial innen gebogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Dorn (13) die Welle (3) ist, die durch die Hülse (4) mit dem Gelenkinnteil (1) verbunden wird und die zur Übertragung von Drehmomenten über das Gelenkinnenteil (1) geeignet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei eine Einführvorrichtung (17) vorgesehen ist, die eine zweite Einführfläche (18) zur Verbiegung des flexiblen Abschnitts (11) der Hülse (4) nach radial innen aufweist, wobei sich die Einführvorrichtung (17) zumindest an einer ersten Stirnseite (19) des Gelenkinnenteils (1) zumindest während Schritt e) abstützt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei eine Biegevorrichtung (20) vorgesehen ist, die den mindestens einen flexiblen Abschnitt (11) der Hülse (4) mit dem Element (12) derart nach radial innen verbiegt, dass die Hülse (4) in die Aufnahme (6) eingeschoben werden kann.
Verfahren nach Patentanspruch 6 und 7, wobei die Biegevorrichtung (20) mit der Einführvorrichtung (17) zusammenwirkt, indem die Biegevorrichtung (20) durch die Einführvorrichtung (17) so geführt wird, dass die Biegevorrichtung (20) den mindestens einen flexiblen Abschnitt (11) der Hülse (4) nach radial innen biegt, so dass die Hülse (4) mit dem mindestens einen flexiblen Abschnitt (11) in die Aufnahme (6) eingeschoben werden kann.