DE102022121959A1

DE102022121959A1 - Verfahren zur Herstellung einer Gelenkwellenanordnung sowie eine Gelenkwellenanordnung

Info

Publication number: DE102022121959A1
Application number: DE102022121959.3A
Authority: DE
Inventors: Johannes Albl; Michael Frisch
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2022-08-31
Filing date: 2022-08-31
Publication date: 2024-02-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Gelenkwellenanordnung mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Verbindungswelle der Gelenkwellenanordnung, Bereitstellen einer Nabe eines Gelenkes der Gelenkwellenanordnung, Aufstecken der Nabe auf einen ersten Wellenendabschnitt (1) der Verbindungswelle, und Befestigen der Nabe auf dem ersten Wellenendabschnitt (1). Erfindungsgemäß erfolgt das Befestigen der Nabe auf dem ersten Wellenendabschnitt (1) durch einen Umformprozessschritt, bei dem eine Wandung (3) des ersten Wellenendabschnittes (1) von einer Ausgangsform in eine Fügeform umgeformt wird, und zwar unter Bildung einer drehmomentübertragenden Fügeverbindung zwischen dem ersten Wellenendabschnitt (1) und der Nabe.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Gelenkwellenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Gelenkwellanordnung nach dem Anspruch 9.
Bei einem gattungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Gelenkwellenanordnung wird zunächst eine Verbindungswelle bereitgestellt. Die Verbindungswelle ist Teil der zu montierenden Gelenkwellenanordnung, die als Antriebswelle für ein Fahrzeugrad eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird. Die Verbindungswelle wird an einem Wellenende mit einer Nabe eines Gleichlaufgelenkes verbunden. Um eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen der Nabe und der Verbindungswelle zu erreichen, wird die Nabe an ihrer Innenumfangsfläche mit einer Innenverzahnung versehen. Das Wellenende wird an seiner Außenumfangsfläche mit einer Außenverzahnung versehen, die zu der Innenverzahnung der Nabe korrespondiert. Außerdem wird das Wellenende mit einer umlaufenden Nut versehen, die an der Außenumfangsfläche des Wellenendes vorgesehen ist. In die umlaufende Nut wird ein Sprengring eingesetzt, der die nachfolgend montierte Nabe in Axialrichtung auf dem Wellenende der Verbindungswelle sichert. Zur Montage der Gelenkwellenanordnung wird die Nabe mit ihrer Innenverzahnung auf die Außenverzahnung des Wellenendes montiert.
Die wesentlichen Nachteile an diesem Verfahren bestehen darin, dass die Pass- oder Steckverzahnung, die durch das Ineinandergreifen der Innen- und der Außenverzahnung gebildet wird, mit einem hohen Fertigungsaufwand verbunden ist. Da die Nabe auf dem Wellenende montierbar und auch wieder demontierbar ist, besteht zwischen der Innen- und der Außenverzahnung außerdem technisch bedingt keine absolute Spielfreiheit, insbesondere keine Verdrehspielfreiheit. Das heißt, dass sich insbesondere beim Wechsel von Antriebs- und Schleppmoment die Nabe zumindest in geringem Maße relativ zu der Verbindungswelle verdrehen kann. Dies führt zu einer Antriebsstranglatenz, das heißt einem „Schlagen“ der Gelenkwellenanordnung, wobei Zahnflanken der Innen- und Außenverzahnung beim Wechsel von Antriebs- und Schleppmoment das Verdrehspiel überwinden und aneinanderschlagen. Weitere Nachteile des Verfahrens bestehen darin, dass für die Passverzahnung zusätzliches Material sowohl am Wellenende als auch an der Nabe erforderlich ist, so dass diese Materialdoppelung zu einem erhöhten Materialaufwand führt. Außerdem kann die Verbindungswelle nicht durch eine durchgängige Hohlwelle gebildet werden, da zur Herstellung der Außenverzahnung eine Wandung der Hohlwelle am Wellenende dicker ausgeführt werden muss als die Wandung im Bereich der übrigen Hohlwelle.
Aus der DE 197 22 359 A1 sind eine Drückwalzvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Hohlrädern mit zwei Innenverzahnungen bekannt. Die DE 10 2015 006 009 A1 offenbart ein Verfahren zum Fügen durch Rundkneten. Aus der EP 2 869 947 B1 sind ein Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselementes zur Übertragung von Drehbewegungen sowie ein dadurch hergestelltes Verbindungselement bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Gelenkwellenanordnung bereitzustellen, mit dem eine spielfreie Gelenkwellenanordnung kostengünstig und materialsparend herstellbar ist.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Erfindungsgemäß ist Verfahren zur Herstellung einer Gelenkwellenanordnung mit folgenden Schritten vorgeschlagen: Bereitstellen einer Verbindungswelle der Gelenkwellenanordnung, Bereitstellen einer Nabe eines Gelenkes der Gelenkwellenanordnung, Aufstecken der Nabe auf einen ersten Wellenendabschnitt der Verbindungswelle, und Befestigen der Nabe auf dem ersten Wellenendabschnitt. Erfindungsgemäß erfolgt das Befestigen der Nabe auf dem ersten Wellenendabschnitt durch einen Umformprozessschritt, bei dem eine Wandung des ersten Wellenendabschnittes von einer Ausgangsform in eine Fügeform umgeformt wird, und zwar unter Bildung einer drehmomentübertragenden Fügeverbindung zwischen dem ersten Wellenendabschnitt und der Nabe. Dadurch, dass die Fügeverbindung durch das Umformen hergestellt wird, kann auf die aufwändige Herstellung einer Passverzahnung verzichtet werden. Die Gelenkwellenanordnung ist daher einfach und kostengünstig herstellbar.
Bevorzugt kann die Fügeverbindung durch eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung gebildet sein, wobei besonders bevorzugt vorgesehen sein kann, dass die Nabe mittels der Fügeverbindung in Axialrichtung der Verbindungswelle auf dem ersten Wellenendabschnitt gesichert, und/oder dass die Nabe mittels der Fügeverbindung drehfest auf dem ersten Wellenendabschnitt befestigt ist. Vorzugsweise kann die Fügeverbindung im Wesentlichen ausschließlich durch eine formschlüssige Verbindung gebildet sein. Insofern die Fügeverbindung im Wesentlich mittels Formschluss gebildet ist, werden beim Umformprozessschritt nur sehr geringe Eigenspannungen in die Nabe eingebracht. Geringe Eigenspannungen in der Nabe wirken sich positiv auf die Lebensdauer und den Verschleiß des Gelenkes aus.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Gelenk durch ein Gleichlaufgelenk, vorzugsweise durch ein Weitwinkel-Kugelgelenk oder durch ein Gleichlauf-Verschiebegelenk gebildet sein. Das Gleichlauf-Verschiebegelenk kann durch ein Tripodegelenk gebildet sein. Die Gelenkwellenanordnung kann zwei- oder mehrteilig sein. Gleichlaufgelenke haben den Vorteil, dass eine gleichmäßige Winkelgeschwindigkeit- und Drehmomentübertragung von einer ersten Welle auf eine winklig dazu angebrachte zweite Welle ermöglicht ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Nabe eine Kugelnabe, vorzugsweise eine Kugelnabe des Gleichlaufgelenkes, sein. Beispielhaft kann die Nabe auch durch einen Tripodestern des Tripodegelenkes gebildet sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Nabe im Wesentlichen ringförmig sein. Bevorzugt kann die Nabe einen, vorzugsweise in der Mitte der Nabe angeordneten, Durchbruch aufweisen, der im Querschnitt ringförmig ist. Die Nabe kann eine den Durchbruch nach radial außen begrenzende Innenumfangsfläche aufweisen. Zusätzlich kann die Nabe eine Außenumfangsfläche aufweisen.
Bevorzugt kann die Nabe teilweise oder vollständig gehärtet, vorzugsweise einsatzgehärtet, sein. Vorzugsweise kann die Nabe, bevorzugt ausschließlich, im Bereich der Innenumfangsfläche gehärtet, vorzugsweise einsatzgehärtet, sein. Durch das zumindest teilweise Härten der Nabe ist sichergestellt, dass die Nabe oder Teile der Nabe beim Umformprozessschritt nicht verformt werden. Außerdem ist durch das Härten die Verschleißfestigkeit der Nabe erhöht.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Nabe zusammen mit einer Wälzeinheit und einem Gelenk-Außenteil das Gelenk bilden. Die Wälzeinheit kann gebildet sein durch Wälzkörper und einem, vorzugsweise ringförmigen, Wälzkörper-Käfig. Die Wälzkörper können in dem Wälzkörper-Käfig laufen und vorzugsweise sowohl an einer Außenumfangsfläche der Nabe als auch an einer Innenumfangsfläche des Gelenk-Außenteils abwälzen. Die Wälzkörper können durch Kugeln gebildet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Wandung des ersten Wellenendabschnittes in ihrer Ausgangsform hohlprofilförmig, vorzugsweise hohlzylinderförmig, sein. Durch die hohlprofilförmige Ausgestaltung der Wandung ist eine Umformung der Wandung wesentlich erleichtert, da in der Wandung aufgrund ihrer geringen Materialstärke schon bei geringen Umformkräften hohe Spannungen herrschen und die Wandung somit leicht plastisch umzuformen ist. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Wandung des ersten Wellenendabschnittes eine Innenumfangsfläche, eine Außenumfangsfläche und eine Stirnseite aufweist. Die Außenumfangsfläche der Wandung des ersten Wellenendabschnittes kann sich von einer Stirnseite der Wandung des ersten Wellenendabschnittes bis zu einem Wellenbund des ersten Wellenendabschnittes und/oder der Verbindungswelle erstrecken.
In einer konkreten Ausführungsform kann der Umformprozessschritt durch einen Wälznietprozessschritt gebildet sein, bei dem die Wandung des ersten Wellenendabschnittes mittels Wälznieten von seiner Ausgangsform in seine Fügeform umgeformt werden kann. Das Wälznieten ist ein kostengünstiges und schnell durchführbares Umformverfahren. Die Herstellung der Fügeverbindung ist somit kostengünstig und es kann pro vordefinierter Zeiteinheit eine Vielzahl an Gelenkwellenanordnungen hergestellt werden.
In einer konkreten Ausführungsform wird bei dem Umformprozessschritt, vorzugsweise bei dem Wälznieten, die Wandung des ersten Wellenendabschnittes unter Einsatz eines Werkzeuges, vorzugsweise eines Wälznietwerkzeuges. umgeformt, und zwar vorzugsweise derart, dass die Wandung des ersten Wellenendabschnittes entlang einer Längsachse des ersten Wellenendabschnittes teilweise gestaucht und teilweise nach radial außen umgeformt wird bis die Wandung des ersten Wellenendabschnittes form- und/oder kraftschlüssig mit der Nabe verbunden ist.
In einer konkreten Ausführungsform kann die Innenumfangsfläche der Nabe ein Negativprofil aufweisen, wobei sich beim Umformprozessschritt, vorzugsweise beim Wälznieten, an der Außenumfangsfläche der Wandung des ersten Wellenendabschnittes durch plastische Umformung ein zu dem Negativprofil korrespondierendes Positivprofil ausbilden kann. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Positivprofil in der Fügeform der Wandung des ersten Wellenendabschnittes in Profileingriff mit dem Negativprofil steht. Durch den Profileingriff wird die Nabe drehfest auf dem ersten Wellenendabschnitt fixiert.
Lediglich beispielhaft kann das Negativprofil durch eine Innenverzahnung gebildet sein. Selbstverständlich kann das Negativprofil jedoch auch durch jede andere geeignete Profilform gebildet sein. Ebenfalls lediglich beispielhaft kann das Positivprofil durch eine zu der Innenverzahnung korrespondierende Außenverzahnung gebildet sein.
In einer konkreten Ausführungsform kann die Wandung des ersten Wellenendabschnittes zeitlich vor dem Umformprozessschritt und bei auf den ersten Wellenendabschnitt aufgesteckter Nabe mit einem Überstandsabschnitt über die Nabe hinausstehen, wobei der Überstandsabschnitt beim Wälznieten zu einem Ringbund umgefomt werden kann. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Überstandsabschnitt derart umgeformt wird, dass die Nabe zwischen dem Ringbund und dem an der Verbindungswelle, vorzugsweise an dem ersten Wellenendabschnitt, vorgesehenen und nach radial außen abragenden Wellenbund formschlüssig fixiert ist. Durch den Ringbund ist die Nabe in Axialrichtung auf dem ersten Wellenendabschnitt fixiert. Es ergibt sich somit im Wesentlichen eine Funktionstrennung, wobei der Ringbund vorrangig die axiale Fixierung der Nabe auf dem ersten Wellenendabschnitt und der Profileingriff zwischen dem Negativ- und dem Positivprofil vorrangig die drehfeste Verbindung zwischen der Nabe und dem ersten Wellenendabschnitt bereitstellt.
Bevorzugt kann der Überstandsabschnitt an der dem Wellenbund gegenüberliegenden Seite der Nabe hinausstehen, und zwar vorzugsweise entlang der Längsachse des ersten Wellenendabschnittes.
Besonders bevorzugt kann die Außenumfangsfläche der Wandung des ersten Wellenendabschnittes in Axialrichtung des ersten Wellenendabschnittes durch die Stirnseite und durch den Wellenbund begrenzt sein.
In einer konkreten Ausführungsform kann der Umformprozessschritt bei einer Temperatur durchgeführt werden, die unterhalb der Rekristallisationstemperatur eines Materials liegt, aus dem die Wandung des ersten Wellenendabschnittes gefertigt ist.
Alternativ oder zusätzlich kann der Umformprozessschritt in einem Temperaturbereich durchgeführt werden, der unterhalb der Rekristallisationstemperatur eines Materials liegt, aus dem die Wandung des ersten Wellenendabschnitte gefertigt ist. Bevorzugt kann die Wandung des ersten Wellenendabschnittes aus Metall gefertigt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Verbindungswelle als ein Integralbauteil ausgeführt und/oder beim Bereitstellen der Verbindungswelle als ein Integralbauteil bereitgestellt werden.
Die als Integralbauteil ausgeführte und/oder bereitgestellte Verbindungswelle kann durch eine, vorzugsweise durchgehende, Hohlwelle gebildet sein. Bevorzugt kann die Hohlwelle kann durch ein Rund- oder durch ein Rechteckrohr gebildet sein. Alternativ dazu kann die als Integralbauteil ausgeführte und/oder bereitgestellte Verbindungswelle durch eine, vorzugsweise durchgehende, Vollwelle gebildet sein. Die Vollwelle kann im Querschnitt kreis- oder rechteckförmig sein.
Die als Integralbauteil ausgeführte und/oder bereitgestellte Verbindungswelle - unabhängig davon, ob sie durch eine Hohl- oder Vollwelle gebildet ist - kann den ersten Wellenendabschnitt sowie einen Mittelabschnitt und/oder einen zweiten Wellenendabschnitt aufweisen. Der Mittelabschnitt kann zwischen dem ersten Wellenendabschnitt und dem zweiten Wellenendabschnitt angeordnet sein. Der erste Wellenendabschnitt, vorzugsweise die Wandung des ersten Wellenendabschnittes, kann materialeinheitlich und einstückig mit dem Mittelabschnitt, vorzugsweise materialeinheitlich und einstückig mit einer Wandung des Mittelabschnittes, ausgeführt sein. Der zweite Wellenendabschnitt, vorzugsweise eine Wandung des zweiten Wellenendabschnittes, kann materialeinheitlich und einstückig mit dem Mittelabschnitt, vorzugsweise materialeinheitlich und einstückig mit der Wandung des Mittelabschnittes, ausgeführt sein.
Alternativ zu der als Integralbauteil ausgeführten und/oder bereitgestellten Verbindungswelle kann die Verbindungswelle in einer besonders bevorzugten Ausführungsform aus dem ersten Wellenendabschnitt sowie dem Mittelabschnitt und/oder dem zweiten Wellenendabschnitt zusammengefügt, vorzugsweise zusammengeschweißt, sein. Beim Bereitstellen der Verbindungswelle kann der erste Wellenendabschnitt durch eine Vollwelle oder einen Teil einer Vollwelle gebildet oder als Vollwelle oder als Teil einer Vollwelle bereitgestellt werden. Der Mittelabschnitt und/oder der zweite Wellenendabschnitt kann durch eine Vollwelle gebildet oder beim Bereitstellen der Verbindungswelle als Vollwelle bereitgestellt werden.
Sofern die Verbindungswelle und/oder der erste Wellenendabschnitt als eine Vollwelle oder als ein Teil einer Vollwelle bereitgestellt wird, kann in einer konkreten Ausführungsform die Wandung des ersten Wellendabschnittes durch spanende Bearbeitung in einem Spanbearbeitungsprozessschritt hergestellt werden, und zwar dadurch, dass die den ersten Wellenendabschnitt zumindest teilweise oder vollständig bildende oder bereitstellende Vollwelle in einem Spanbearbeitungsprozessschritt, vorzugsweise stirnseitig, mit einer Bohrung oder einer Ausnehmung versehen wird.
Bevorzugt kann die Bohrung oder die Ausnehmung stirnseitig, in die den ersten Wellenendabschnitt zumindest teilweise oder vollständig bildende Vollwelle eingebracht werden. Besonders bevorzugt kann sich die Bohrung oder die Ausnehmung über die Länge der Wandung des ersten Wellenendabschnittes, vorzugsweise über die gesamte Länge der Wandung des ersten Wellenendabschnittes, erstrecken.
Besonders bevorzugt kann eine Bohrungs-Längsachse der Bohrung oder eine Ausnehmungs-Längsachse der Ausnehmung mit der Längsachse des ersten Wellenendabschnittes zusammenfallen. Die Längsachse des ersten Wellenendabschnittes kann mit der Längsachse der Verbindungswelle zusammenfallen.
In einer konkreten Ausführungsform kann der Spanbearbeitungsprozessschritt nach dem Bereitstellen der Verbindungswelle und/oder, vorzugsweise unmittelbar, zeitlich vor dem Aufstecken der Nabe auf den ersten Wellendabschnitt oder, vorzugsweise unmittelbar, zeitlich vor dem Umformprozessschritt durchgeführt werden.
Erfindungsgemäß ist auch eine Gelenkwellenanordnung, vorzugsweise hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Verbindungswelle der Gelenkwellenanordnung, einer Nabe eines Gelenkes der Gelenkwellenanordnung, wobei die Nabe auf einem ersten Wellenendabschnitt der Verbindungswelle befestigt ist, und zwar derart, dass die, vorzugsweise in einem Umformprozessschritt von einer Ausgangsform in eine Fügeform, umgeformte Wandung des ersten Wellenendabschnittes in einer drehmomentübertragenden Fügeverbindung mit der Nabe steht.
Bevorzugt kann die Gelenkwellenanordnung neben dem Gelenk und der an dem Gelenk angebundenen Verbindungswelle ein ebenfalls an dem Gelenk angebundenes Zusatz-Wellenelement aufweisen. Das Zusatz-Wellenelement kann mit dem Gelenk drehmomentübertragend verbunden sein. Das Zusatz-Wellenelement kann durch einen Achsstummel für ein Fahrzeug oder durch einen Achszapfen für ein Fahrzeug gebildet sein. Zusätzlich zu dem Gelenk kann die Gelenkwellenanordnung ein weiteres Gelenk aufweisen. Das weitere Gelenk kann an dem zweiten Wellenendabschnitt befestigt sein. Die Verbindungswelle kann das Gelenk und das weitere Gelenk miteinander verbinden.
Erfindungsgemäß ist außerdem ein Fahrzeug mit einer wie vorbeschriebenen Gelenkwellenanordnung oder mit einer Gelenkwellenanordnung, die nach einem wie vorbeschriebenen Verfahren hergestellt ist.
Mittels der Gelenkwellenanordnung kann eine Antriebseinheit des Fahrzeuges in drehmomentübertragender Verbindung mit einem Fahrzeugrad des Fahrzeuges stehen. Die Gelenkwellenanordnung kann eine Antriebswelle des Fahrzeuges bilden.
Bevorzugt kann die Gelenkwellenanordnung neben der Verbindungswelle und dem Gelenk das dem Fahrzeugrad zugewandte und/oder radseitige Zusatz-Wellenelement aufweisen. Das radseitige Zusatz-Wellenelement kann mit dem Gelenk drehmomentübertragend verbunden sein. Das radseitige Zusatz-Wellenelement kann durch einen Achsstummel oder Achszapfen gebildet sein. Das Gelenk der Gelenkwellenanordnung kann ein äußeres und/oder ein dem Fahrzeugrad zugewandtes und/oder ein radseitiges Gelenk der Gelenkwellenanordnung sein. Das weitere Gelenk der Gelenkwellenanordnung kann ein inneres und/oder ein einer Antriebseinheit des Fahrzeuges zugeordnetes Gelenk sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der beigefügten, schematischen Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

1 in einer Seitenschnittansicht eine Nabe eines Gelenkes und einen ersten Wellenendabschnitt einer Verbindungswelle;
2 in einer Seitenschnittansicht die auf den ersten Wellenendabschnitt aufgesteckte Nabe sowie in einer Seitenansicht ein Wälznietwerkzeug;
3 bis 5 jeweils in einer Seitenschnittansicht die auf den ersten Wellenendabschnitt aufgesteckte Nabe und in einer Seitenansicht das Wälznietwerkzeug in unterschiedlichen Zuständen während eines Umformprozessschrittes, bei dem eine Wandung des ersten Wellenendabschnittes umgeformt wird, und
6 in einer Seitenschnittansicht die mit dem ersten Wellenendabschnitt in drehmomentübertragender Fügeverbindung stehende Nabe.

In der 1 ist ein Ausgangszustand für das Verfahren zur Herstellung einer Gelenkwellenanordnung dargestellt. Für das Verfahren wird zunächst eine einen Wellenendabschnitt 1 aufweisende Verbindungswelle bereitgestellt. Der Wellenendabschnitt 1 weist eine Wandung 3 auf, die sich entlang eines Naben-Aufnahmebereiches 5 erstreckt. In der 1 ist die Wandung 3 noch nicht umgeformt und ist daher in ihrer Ausgangsform dargestellt. Der Naben-Aufnahmebereich 5 ist einerseits begrenzt durch eine Stirnseite 7 der Wandung 3 und andererseits begrenzt durch einen an dem Wellenendabschnitt 1 vorgesehenen und - in Bezug auf eine Längsachse L des Wellenendabschnittes 1 - nach radial außen abragenden Wellenbund 9. In dem Wellenendabschnitt 1 ist eine als Sacklochbohrung ausgebildete Bohrung 11 mit einer Bohrungs-Längsachse (nicht dargestellt) vorgesehen, die mit der Längsachse L zusammenfällt. Die Bohrung 11 ist in einem Spanbearbeitungsprozess (nicht dargestellt) unter Bildung der Wandung 3 in die ursprünglich als Vollwelle ausgebildete Verbindungswelle eingebracht worden. Die Wandung 3 weist eine die Bohrung 11 nach radial außen begrenzende Innenumfangsfläche 13 und eine Außenumfangsfläche 15 auf. Die Außenumfangsfläche 15 ist glatt ausgebildet.
Zusätzlich wird eine gehärtete Kugelnabe 17 eines Gleichlauf-Weitwinkelgelenkes bereitgestellt. Von dem Gleichlauf-Weitwinkelgelenk ist der Einfachheit halber nur die Kugelnabe 17 dargestellt. Die Kugelnabe 17 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und weist einen im Querschnitt kreisringförmigen Durchbruch 19 auf. Eine Innenumfangsfläche der Kugelnabe 17 ist mit einem durch eine Innenverzahnung 21 gebildeten und gehärteten Negativprofil versehen. An einer Außenumfangsfläche der Kugelnabe sind mehrere Schrägnuten 23 vorgesehen, in denen im Betrieb der Gelenkwellenanordnung als Kugeln 25 ausgebildete Wälzkörper des Gleichlauf-Weitwinkelgelenkes abwälzen.
Wie in der 2 dargestellt, wird die Kugelnabe 17 im Naben-Aufnahmebereich 5 auf die Wandung 3 aufgesteckt, und zwar bis die Kugelnabe 17 in Anlage mit dem Wellenbund 9 steht. Der Durchbruch 19 und die Innenverzahnung 21 sind dabei so dimensioniert, dass die Kugelnabe 17 störkonturfrei auf den Wellenendabschnitt 1 aufsteckbar ist. In den 1, 2 und 3 ist die Wandung 3 jeweils in ihrer Ausgangsform dargestellt.
Anschließend wird ein Wälznietwerkzeug 27 bereitgestellt, mittels dem die Wandung 3 in einem Umformprozessschritt von der Ausgangsform in eine Fügeform (siehe 6) kalt umgeformt wird, wie dies anhand der 3 bis 5 dargestellt ist. Während des Umformprozessschrittes führt das Wälznietwerkzeug 27 eine Drehbewegung (angedeutet durch Pfeil 29) um die Längsachse L aus, wobei eine Werkzeugachse W des Wälznietwerkzeuges 27 zu der Längsachse L um einen beliebigen Stellwinkel S geneigt ist. Der Stellwinkel S kann lediglich beispielhaft in einem Bereich von 0° bis 30° oder in einem Bereich von 0° bis 20° oder in einem Bereich von 0° bis 10° liegen. Vorzugsweise kann der Stellwinkel S in einem Bereich von 3° bis 7° liegen. Besonders bevorzugt kann der Stellwinkel S lediglich beispielhaft exakt 5° betragen. Zusätzlich zu der Drehbewegung (siehe Pfeil 29) wird das Wälznietwerkzeug 27 in einer Vorschubbewegung entlang der Längsachse L bewegt und mit einer in Richtung der Vorschubbewegung wirkenden Vorschubkraft F stirnseitig gegen die Wandung 3 gedrückt. Durch die Dreh- und Vorschubbewegung des Wälznietwerkzeuges 27 kommt es zunächst zu einer Stauchung der Wandung 3 entlang der Längsachse L. Bei der Stauchung wird das Material der Wandung 3 im Naben-Aufnahmebereich 5 nach radial außen verdrängt, wie dies anhand der Pfeile 31 in der 4 angedeutet ist. Das Material der Wandung 3 wird solange nach radial außen verdrängt, bis sich in der Außenumfangsfläche 15 der Wandung 3 ein zu dem Negativprofil der Kugelnabe 17 korrespondierendes Positivprofil ausbildet. Das heißt, dass sich bei dem Umformprozessschritt das Negativprofil der Kugelnabe 17 in die Wandung 3 einprägt. Das Positivprofil greift formschlüssig in das Negativprofil ein und die Verbindungswelle bzw. der Wellenendabschnitt 1 der Verbindungswelle steht in einer vorrangig formschlüssigen, teilweise aber auch kraftschlüssigen und vor allem spielfreien Verbindung mit der Kugelnabe 17. Die Kugelnabe 17 ist drehfest auf dem Wellenendabschnitt 1, insbesondere auf der Wandung 3 des Wellenendabschnittes 1, fixiert.
Wie anhand der 5 ersichtlich, wird bei dem Umformprozessschritt zusätzlich ein Überstandsabschnitt 33 (siehe 2) der Wandung 3, der in Richtung der Stirnseite 7 entlang der Längsachse L über die Kugelnabe 17 hinaussteht, umgeformt. Der Überstandsabschnitt 33 wird, wie anhand der 5 und 6 ersichtlich, bei dem Umformprozessschritt zu einem Ringbund 35 umgeformt. Der Ringbund 35 ragt nach radial außen über den Durchbruch 19 der Kugelnabe 17 hinaus, wobei die Kugelnabe 17 formschlüssig zwischen dem Ringbund 35 und dem Wellenbund 9 auf der Wandung 3 fixiert ist. Die Wandung 3 ist in der 6 in ihrer Fügeform dargestellt, bei der die Kugelnabe 17 drehmomentübertragend und entlang der Längsachse L auf der Wandung 3 des Wellenendabschnittes 1 fixiert ist.
BEZUGSZEICHENLISTE:

1: Wellenendabschnitt
3: Wandung
5: Naben-Aufnahmebereich
7: Stirnseite
9: Wellenbund
11: Bohrung
13: Innenumfangsfläche
15: Außenumfangsfläche
17: Kugelnabe
19: Durchbruch
21: Innenverzahnung
23: Schrägnut
25: Kugel
27: Wälznietwerkzeug
29: Pfeil
31: Pfeil
33: Überstandsabschnitt
35: Ringbund
F: Vorschubkraft
L: Längsachse
S: Stellwinkel
W: Werkzeug-Längsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19722359 A1 [0004]
DE 102015006009 A1 [0004]
EP 2869947 B1 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Gelenkwellenanordnung mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Verbindungswelle der Gelenkwellenanordnung, Bereitstellen einer Nabe eines Gelenkes der Gelenkwellenanordnung, Aufstecken der Nabe auf einen ersten Wellenendabschnitt (1) der Verbindungswelle, und Befestigen der Nabe auf dem ersten Wellenendabschnitt (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigen der Nabe auf dem ersten Wellenendabschnitt (1) durch einen Umformprozessschritt erfolgt, bei dem eine Wandung (3) des ersten Wellenendabschnittes (1) von einer Ausgangsform in eine Fügeform umgeformt wird, und zwar unter Bildung einer drehmomentübertragenden Fügeverbindung zwischen dem ersten Wellenendabschnitt (1) und der Nabe.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformprozessschritt durch einen Wälznietprozessschritt gebildet ist, bei dem die Wandung (3) des ersten Wellenendabschnittes (1) mittels Wälznieten von seiner Ausgangsform in seine Fügeform umgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Umformprozessschritt, vorzugsweise dem Wälznieten, die Wandung (3) des ersten Wellenendabschnittes (1) unter Einsatz eines Werkzeuges, vorzugsweise eines Wälznietwerkzeuges (27), umgeformt wird, und zwar vorzugsweise derart, dass die Wandung (3) des ersten Wellenendabschnittes (1) entlang einer Längsachse (L) des ersten Wellenendabschnittes (1) teilweise gestaucht und teilweise nach radial außen umgeformt wird bis die Wandung (3) des ersten Wellenendabschnittes (1) form- und/oder kraftschlüssig mit der Nabe verbunden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenumfangsfläche der Nabe ein Negativprofil aufweist, wobei sich beim Umformprozessschritt, vorzugsweise beim Wälznieten, an einer Außenumfangsfläche (15) der Wandung (3) des ersten Wellenendabschnittes (1) durch plastische Umformung ein zu dem Negativprofil korrespondierendes Positivprofil ausbildet, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass das Positivprofil in Profileingriff mit dem Negativprofil steht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (3) des ersten Wellenendabschnittes (1) vor dem Umformprozessschritt und bei auf den ersten Wellenendabschnitt (1) aufgesteckter Nabe mit einem Überstandsabschnitt (33) über die Nabe hinaussteht, wobei der Überstandsabschnitt (33) beim Umformprozessschritt, vorzugsweise beim Wälznieten, zu einem Ringbund (35) umgeformt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformprozessschritt bei einer Temperatur durchgeführt wird, die unterhalb der Rekristallisationstemperatur eines Materials liegt, aus dem die Wandung (3) des ersten Wellenendabschnittes (1) gefertigt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (3) des ersten Wellendabschnittes (1) durch spanende Bearbeitung in einem Spanbearbeitungsprozessschritt hergestellt wird, und zwar dadurch, dass eine den ersten Wellenendabschnitt (1) zumindest teilweise oder vollständig bildende Vollwelle in einem Spanbearbeitungsprozessschritt mit einer Bohrung (11) oder einer Ausnehmung versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spanbearbeitungsprozessschritt, vorzugsweise unmittelbar, zeitlich vor dem Aufstecken der Nabe auf den ersten Wellendabschnitt (1) oder, vorzugsweise unmittelbar, zeitlich vor dem Umformprozessschritt durchgeführt wird.
Gelenkwellenanordnung, vorzugsweise hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Verbindungswelle der Gelenkwellenanordnung, einer Nabe eines Gelenkes der Gelenkwellenanordnung, wobei die Nabe auf einem ersten Wellenendabschnitt (1) der Verbindungswelle befestigt ist, und zwar derart, dass die in einem Umformprozessschritt von einer Ausgangsform in eine Fügeform umgeformte Wandung (3) des ersten Wellenendabschnittes (1) in einer drehmomentübertragenden Fügeverbindung mit der Nabe steht.
Fahrzeug mit einer Gelenkwellenanordnung nach dem Anspruch 9 oder mit einer Gelenkwellenanordnung, die nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt ist.