DE19858324C1

DE19858324C1 - Verfahren zur Herstellung eines Gelenkaußenteils

Info

Publication number: DE19858324C1
Application number: DE1998158324
Authority: DE
Inventors: Norbert Hofmann; Joachim Proels
Original assignee: GKN Loebro GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 2000-03-16
Anticipated expiration: 2018-12-18

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Gelenkaußenteils für ein Gleichlaufverschiebegelenk, wobei das Gelenkaußenteil ein Mantelteil mit einem Hohlraum mit gleichbleibendem Innenquerschnitt und einer Öffnung an einem Ende bildet, in dem gleichmäßig umfangsverteilte längsverlaufende Bahnen ausgeformt sind und in dem an einem Ende innerhalb der Öffnung Erhebungen ausgefomt sind, die den freien Innenquerschnitt des Hohlraums reduzieren, wobei das Gelenkaußenteil durch Umformung mit einem das Mantelteil an einem Ende abschließenden Boden mit Übergängen zwischen Mantelteil und Boden im Hohlraum hergestellt wird und daß anschließend der Boden in einer Ebene im Bereich der Übergänge unter Ausbilden der Erhebungen innerhalb der dabei entstehenden Öffnung durch zumindest einen Teil der Übergänge abgetrennt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ge lenkaußenteils für ein Gleichlaufverschiebegelenk, wobei das Gelenkaußenteil ein Mantelteil mit einem Hohlraum mit gleich bleibendem Innenquerschnitt und einer Öffnung an einem Ende bildet, in dem gleichmäßig umfangsverteilte längsverlaufende Bahnen ausgeformt sind und in dem an einem Ende innerhalb der Öffnung Erhebungen ausgeformt sind, die den freien Innenquer schnitt des Hohlraums reduzieren. Ein vervollständigtes Gleich laufverschiebegelenk umfaßt außerdem ein Gelenkinnenteil, das im Hohlraum des Gelenkaußenteils winkelbeweglich und längsver schieblich einsitzt, und drehmomentübertragende Elemente, die mit dem Gelenkinnenteil im Drehsinn formschlüssig gekoppelt sind und die in die Bahnen des Gelenkaußenteils im Drehsinn form schlüssig und in Längsrichtung abrollend eingreifen. Hierbei bilden die Erhebungen Anschläge für die Anordnung aus Gelenkin nenteil und drehmomentübertragenden Elementen, die eine einem selbsttätigen Demontieren wirksam entgegenstehende axiale Halte kraft ausüben.

Gelenke der genannten Art werden von den Gelenkherstellern zu fertigen Antriebswellen umfassend einen Wellenschaft und zwei daran anschließende Gelenke vervollständigt, wobei die Gelenke mit Fett gefüllt und mit Faltenbälgen gegenüber dem Wellenschaft abgeschlossen werden. Das erste der Gelenke ist dabei ein Ver schiebegelenk, das zweite der Gelenke ist in der Regel ein Fest gelenk.

Die fertigen Gelenkwellen werden an die Fahrzeughersteller aus geliefert, wobei Anschlußzapfen am Verschiebegelenk in ein Dif ferentialgetriebe eingesteckt und dort festgelegt werden oder Anschlußflansche am Verschiebegelenk mit Gegenflanschen am Dif ferentialgetriebe verschraubt werden, während Anschlußteile der Festgelenke mit den Radnaben verbunden werden.

Trotz einer relativen Schwergängigkeit der fettgefüllten und noch nicht eingelaufenen Verschiebegelenke könnte es ohne be sondere Anschlagmittel am Gelenkaußenteil für die Anordnung aus Gelenkinnenteil und drehmomentübertragenden Elementen dazu kom men, daß sich die Verschiebegelenke vor einer Fertigmontage derart axial verlängern, daß sie sich schließlich innerhalb der Faltenbälge demontieren. Danach wäre ein erneutes Einführen der Gelenkinnenteile in die Gelenkaußenteile nur nach Faltenbalgde montage möglich, d. h. die Gelenkwellen müßten ausgebaut und zum Hersteller zurückverbracht werden.

Bei Gelenkaußenteilen von Gleichlaufgelenken der genannten Art, die einen durchgehenden, an beiden Enden offenen zylindrischen Hohlraum bilden, ist bereits vorgeschlagen worden, an einem der offenen Enden des Gelenkaußenteils stirnseitig Materialverstem mungen auszuführen, die Erhebungen bilden, die den freien Quer schnitt der Bahnen reduzieren und die für die Anordnung aus Gelenkinnenteil und drehmomentübertragenden Elementen entspre chend ihrer Funktion als Demontagesicherung ein unüberwindbares Hindernis bilden. Hierbei wird die Anordnung aus Gelenkinnenteil und drehmomentübertragenden Elementen vom anderen offenen Ende des Gelenkaußenteils, das den freien unverbauten Innenquerschn itt behält, axial eingeführt, wobei dieses offene Ende erst an schließend durch einen Deckel oder einen Flansch, der an geschraubt oder angeschweißt wird, verschlossen wird. Zur Her stellung dieser Materialverstemmungen ist eine spezielle Vor richtung erforderlich. Die örtlich begrenzten Materialverstem mungen sind der Gefahr von Beschädigungen oder Ausbrüchen ausge setzt (vgl. deutsche Patentanmeldung DE 198 19 615.6).

Nach einer vollständigen Montage der Gelenkwellen im Fahrschemel ist es im weiteren Verlauf der Fahrzeugmontage üblich, die Rad aufhängungen extrem auszulenken, wobei die Gelenkwellen bei maximaler Längung als Wegbegrenzer wirken. Hierbei werden hohe Kräfte wirksam, denen Demontagesicherungen der Gleichlaufgelenke mit Anschlägen in Form der genannten Verstemmungen an den Ge lenkaußenteilen nicht standhalten können.

Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren zur Herstellung von Gelenkaußenteilen, die über stabile Erhebungen als Anschläge gegen eine unbeabsichtigte und selbständige Demontage verfügen, bereitzustellen.

Die Lösung hierfür besteht darin, daß das Gelenkaußenteil durch Umformung mit einem den Hohlraum an einem Ende abschließenden Boden mit Übergängen zwischen Mantelteilen und Boden im Hohlraum hergestellt wird und daß anschließend der Boden in einer Ebene im Bereich der Übergänge unter Ausbilden der Erhebungen inner halb der dabei entstehenden Öffnung durch zumindest einen Teil der Übergänge abgetrennt wird. Die Übergänge sind insbesondere Rundungen bzw. Radien zwischen den einen Winkel miteinander bildenden zum Mantelteil bzw. zum Boden gehörenden Oberflächen.

Bei einer Schmiedeumformung zur Erzeugung eines Gelenkaußenteils der hier genannten Art wird von einer Ronde ausgegangen, aus der ein achsparalleles Mantelteil mit einem Hohlraum ausgeformt wird und die zuletzt noch den den Hohlraum abschließenden Boden bil det. Da dieser Boden bei der Schmiedeumformung ein Materialre servoir für die Wandungen des Mantelteils bildet, muß er aus fertigungstechnischen Gründen bis zuletzt eine erhebliche Dicke behalten.

Dieser bei einer Schmiedeumformung am Gelenkaußenteil verblei bende relativ schwere Boden wird somit erfindungsgemäß abge trennt, wobei das durch dieses Abtrennen entstandene offene Ende des zylindrischen Mantelteils das bleibend offene Ende des Ge lenkaußenteils darstellt. Das Abtrennen des Bodens erfolgt in einer Ebene, in der die Innenkontur des Gelenkaußenteils bereits reduziert ist, d. h. also im Bereich von Übergangsrundungen vom Mantelteil zum Boden. Hierdurch bilden sich an diesem Ende be vorzugt umlaufende Erhebungen aus, deren Höhe durch die Form gebung der Übergangsrundungen und die Wahl der Trennebene so dimensioniert werden kann, daß die Gefahr von Beschädigungen oder Ausbrüchen vollständig ausgeschlossen werden kann. An dem entgegengesetzten, zunächst offenen Ende des zylindrischen Man telteils kann zum Abdichten und Abschließen nach dem Einführen des entsprechenden Gelenkinnenteils mit den drehmomentübertra genden Elementen ein Anschlußelement angebracht werden, d. h. ein Flansch oder ein Deckel mit einem angeformten Zapfen, wobei der Flansch bzw. der Deckel in der Formgebung im Hinblick auf die erforderliche Festigkeit optimiert sein kann und im Verhält nis zum am entgegengesetzten Ende abgetrennten Boden geringeres Gewicht aufweisen kann. Der Flansch kann insbesondere als Ring flansch ausgebildet sein, wobei die Durchgangsöffnung mit einem Blechdeckel verschlossen werden kann. Ein solcher Blechdeckel kann eingepreßt oder zwischen Mantelteil und Flansch einge schweißt sein.

Das Abtrennen des Hodens kann kostengünstig durch Abstechen mit einem Drehwerkzeug erfolgen. Es sind jedoch auch Verfahren zum thermischen Abtrennen möglich, wobei die eingebrachte Wärme zugleich für eine Härtung der Erhebungen in einem anschließenden Härteverfahren ausgenutzt werden kann.

Das Gelenkaußenteil kann für ein Tripodegelenk vorgesehen sein, bei dem die Bahnen jeweils Ausnehmungen mit zwei sich gegen überliegenden Laufflächen für Tripoderollen sind und die dreh momentübertragenden Elemente auf Tripodezapfen eines Gelenk innenteils gelagerte Tripoderollen sind. Alternativ kann das Gelenkaußenteil für ein Kugeldrehgelenk vorgesehen sein, bei dem die Bahnen jeweils Kugelrillen sind und die drehmomentübertra genden Elemente in den Kugelrillen im Gelenkaußenteil und in Kugelrillen eines Gelenkinnenteils geführte und von einem Käfig in einer gemeinsamen Ebene gehaltene Kugeln sind.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Halbschnitt durch ein Gelenkaußenteil eines Tripodegelenkes nach dem Stand der Technik;

Fig. 1a zeigt einen Querschnitt durch ein Gelenkaußenteil nach Fig. 1;

Fig. 2 zeigt einen abgeschnitten Rohling eines Gelenkaußen teils eines Tripodegelenkes gemäß der Erfindung in zwei Varianten;

Fig. 2a zeigt eine Einzelheit gemäß der Schnittlinie A-A aus Fig. 2;

Fig. 3 zeigt ein fertiggestelltes Gelenkaußenteil eines Tri podegelenkes nach der Erfindung in einer ersten Aus führung;

Fig. 3a zeigt eine Einzelheit gemäß der Schnittlinie A-A aus Fig. 3;

Fig. 4 zeigt ein fertiggestelltes Gelenkaußenteil eines Tri podegelenkes nach der Erfindung in einer zweiten Aus führung;

Fig. 4a zeigt eine Einzelheit gemäß der Schnittlinie A-A aus Fig. 4;

Fig. 5 zeigt ein fertiggestelltes Gelenkaußenteil eines Tri podegelenkes nach der Erfindung in einer dritten Aus führung;

Fig. 5a zeigt eine Einzelheit gemäß der Schnittlinie A-A aus Fig. 5.

Fig. 1 zeigt ein Tripodegelenkaußenteil, das durch spanlose Umformung aus einer Ronde bzw. einem zylindrischen Rohling her gestellt ist, wobei die Hauptumformung in Richtung der Achse A erfolgt ist. Es ist ein leicht kegelig zur Achse verlaufender Boden 11 und ein zylindrisches Mantelteil 12 mit einer achs parallelen Umfangswandung 13 erkennbar. Der Boden 11 weist eine erheblich größere Wandstärke auf, die sich fertigungstechnisch daraus ergibt, daß aus dem Boden 11 das Material der wesentlich dünneren Umfangswandung 13 herausgeformt worden ist. Das Mantel teil 12 bildet einen Hohlraum 14 mit einer dem Boden 11 gegen überliegenden Öffnung 15. Auf der Innenseite der Umfangswandung 13 sind Laufbahnen 17 für Tripoderollen 16 gebildet.

Am Übergang vom Hoden 11 zum Mantelteil 12 ist eine Übergangs rundung 18 im Längsschnitt erkennbar, die sich auf dem ganzen Umfangsverlauf zwischen Boden 11 und Umfangswandung 13 wieder findet. Im Längsschnitt ist eine der Tripoderollen 16 in strich punktierten Linien in zwei Positionen dargestellt, die die bei den möglichen Endpositionen 16 ₁, 16 ₂ des Rollweges S_R charakteri sieren. Ein Endbereich 19 von der Länge eines Sicherheits abstandes S_S kann hierbei zur Ausformung von Anschlagmitteln für die Tripoderolle 16 gegen ein Ausziehen aus dem Gelenkaußenteil verwendet werden. Die Länge eines Gelenkaußenteils ergibt sich bei einem geforderten Rollweg aus einem Sicherheitsabstand S_S von der Rollenmitte in der Position 16 ₁ bis zur Ebene der Öff nung 15, dem Rollenradius R_R entsprechend der Entfernung von der Rollenmitte in der Position 16 ₂ bis zum Boden 11, sowie der Dicke S_B des kegeligen Bodens 11 zuzüglich dem effektiven Roll weg S_R. Wie in Fig. 1a zu erkennen, ist die Umfangswandung 13 von im wesentlichen gleichbleibender Dicke und bildet die typi sche kleeblattförmige Querschnittform eines Tripodegelenkaußen teils.

In Fig. 2 ist ein Mantelteil 12 dargestellt, das zunächst mit einem Boden 11 auf die gleiche Weise hergestellt wird, wie das Gelenkaußenteil nach Fig. 1. Neben allen weiteren Einzelheiten hat das Gelenkaußenteil ebenfalls die Übergangsrundung 18 vom Boden 11 zum Mantelteil 12. Der Boden 11 ist strichpunktiert dargestellt, um zu verdeutlichen, daß der Boden 11 im Bereich der Übergangsrundung 18 nach dem Fertigstellen des Gelenkaußen teils hier abgetrennt worden ist.

Aufgrund des zuvor erläuterten vollständigen Umlaufens der Über gangsrundung 18 sind im Bereich der Rollbahnen 17 durch die verbliebenen Teile der Übergangsrundungen durch das Abtrennen gemäß der Darstellung in Fig. 2a Erhebungen 20 als Anschläge für die Rollen 16 in der neu entstandenen Öffnung 21 gebildet worden, die ein Austreten der Rollen 16 in der Position 16 ₁ nach rechts verhindern. Die durch die Erhebung bestimmte Länge des Anschlages ist mit S_A bezeichnet. Diese entspricht der Länge des Sicherheitsabstandes S_S in Fig. 1. Wie links in einer ersten strichpunktierten Ausführung dargestellt, kann das Gelenkaußen teil die Rollweglänge S_R zuzüglich der Anschlaglänge S_A und eines Rollenradius R_R haben. Wie in einer zweiten Ausführung mit durchgehenden Linien dargestellt ist, kann jedoch vorzugsweise auch eine kürzere Ausführung des Gelenkaußenteils gewählt wer den, das nach dem Abtrennen des Bodens 11 eine Länge aufweist, die nur noch die Summe der Anschlaglänge S_A, die Rollweglänge S_R und die Länge des Sicherheitsabstandes S_S umfaßt. Da der Rollweg nach rechts nunmehr nicht mehr durch den Boden 11 behindert ist, kann eine Rolle 16, die in ihren zwei äußersten Positionen 16 ₁, 16 ₂ dargestellt ist, bei verkürztem Mantelteil den gleichen Rollweg überstreichen wie in Fig. 1 dargestellt, ohne aus den Bahnen auszutreten. Hierauf wird nachstehend anhand von vervoll ständigten Gelenkaußenteilen näher eingegangen.

In Fig. 3 ist eine erste Ausführung eines Gelenkaußenteils gezeigt, die von der längeren Ausbildung des Mantelteils aus geht, wobei das Gelenkaußenteil die einer Anschlaglänge S_A, einer Rollweglänge S_R und einem Rollenradius R_R entsprechende Länge umfaßt. An dem Ende, das zu den Erhebungen 20 in der Öff nung 21 entgegengesetzt liegt, ist ein zum Flansch 24 vergrößer ter Boden mit Durchgangslöchern 25 zur Befestigung des Gelenk außenteils z. B. an einem Getriebeflansch dargestellt.

In Fig. 3a ist als Einzelheit gezeigt, daß auch hier die Rolle 16 an den Erhebungen 20 beim äußersten Ausziehen anschlägt.

In Fig. 4 ist eine abgewandelte Ausführung eines Gelenkaußen teils gezeigt, wobei das Gelenkaußenteil wiederum die Anschlag länge S_A zuzüglich der Rollweglänge S_R zuzüglich der einem Rol lenradius R_R entsprechender Länge aufweist. In dieser Ausfüh rungsform ist ein Boden 26 mit einstückig angeformtem Anschluß zapfen 27 an das Mantelteil 12 angeschweißt.

In Fig. 4a ist als Einzelheit gezeigt, daß auch hier die Rolle 16 an den Erhebungen 20 in der Öffnung 21 beim äußersten Auszie hen anschlägt.

Fig. 5 zeigt eine dritte Ausgestaltungsform eines vervollstän digten Gelenkaußenteils, das hier bei gleichem Rollweg S_R auf die in Fig. 2 angedeutete kürzere Länge gebracht worden ist, umfassend die Anschlaglänge S_A und die Rollweglänge S_R zuzüglich einer Sicherheitslänge S_S. Dies wird möglich durch ein ange schweißtes tiefgezogenes Bodenteil 28, das zusätzlich zur Roll weglänge der effektiven Innenlänge des Gelenkaußenteils noch einen Rollenradius R_R hinzufügt. Auf das Mantelteil 12 ist ein Ringflansch 30 mit Durchgangslöchern 31 zum Anflanschen an einen weiteren Ringflansch ausgebildet.

In Fig. 5a ist als Einzelheit gezeigt, daß auch hier die Rolle 16 an den Erhebungen 20 in der Öffnung 21 beim äußersten Auszie hen anschlägt.

Bezüglich weiterer Einzelheiten in den Fig. 3 bis 5 wird auf die Beschreibung der Fig. 1 und 2 verwiesen, soweit überein stimmende Bezugsziffern verwandt sind.

Bezugszeichenliste

11

Bodenteil

12

Mantelteil

13

Umfangswandung

14

Hohlraum

15

Öffnung

16

Tripoderolle

17

Laufbahn

18

Übergangsrundung

19

Endbereich

20

Erhebung

21

Öffnung neu

22

-

23

-

24

Bodenteil

25

Durchgangsloch

26

Bodenteil

27

Zapfen

28

Bodenteil

29

-

30

Ringflansch

31

Durchgangsloch
S_R

Rollweg
S_S

Sicherheitsabstand
S_B

Bodendicke
S_A

Anschlagdicke
R_R

Rollenradius

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Gelenkaußenteils für ein Gleichlaufverschiebegelenk, wobei das Gelenkaußenteil ein Mantelteil (12) mit einem Hohlraum (14) mit gleichbleiben dem Innenquerschnitt und einer Öffnung (21) an einem Ende bildet, in dem gleichmäßig umfangsverteilte längsverlau fende Bahnen (17) ausgeformt sind und in dem an einem Ende innerhalb der Öffnung (21) Erhebungen (20) ausgeformt sind, die den freien Innenquerschnitt des Hohlraums (14) reduzie ren, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkaußenteil durch Umformung mit einem das Man telteil (12) an einem Ende abschließenden Boden (11) mit Übergängen (18) zwischen Mantelteil (12) und Boden (11) im Hohlraum hergestellt wird und daß anschließend der Boden (11) in einer Ebene im Bereich der Übergänge (18) unter Ausbilden der Erhebungen (20) innerhalb der dabei entste henden Öffnung (21) durch zumindest einen Teil der Übergän ge (18) abgetrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Einführen der ergänzenden Gelenkbauteile durch die bei der Umformung entstandene Öffnung (15) an dem zu den Erhebungen (20) entgegengesetzt liegenden Ende des Hohlraums (14) ein Flansch (24) an das Mantelteil (12) angeschweißt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Einführen der ergänzenden Gelenkbauteile durch die bei der Umformung entstandene Öffnung (15) an dem zu den Erhebungen (20) entgegengesetzt liegenden Ende des Hohlraums (14) ein die Öffnung (15) verschließender Blechdeckel (28) und ein Ringflansch (30) - insbesondere in einem Arbeitsgang - an das Mantelteil (12) angeschweißt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Einführen der ergänzenden Gelenkbauteile durch die bei der Umformung entstandene Öffnung (15) an dem zu den Erhebungen (20) entgegengesetzt liegenden Ende des Hohlraums (14) ein Boden (26) mit anschließenden Wellenzap fen (27) an das Mantelteil (12) angeschweißt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Umformung entstandene Boden (11) auf einer Drehmaschine abgestochen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Umformung entstandene Boden (11) in einem thermischen Brenn- oder Strahlverfahren abgetrennt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkaußenteil im ersten Schritt durch Umformung aus einer Ronde hergestellt wird.