DE2239666A1 - Dichtglied-befestigungsanordnung fuer ein universalgelenk sowie verfahren zum befestigen eines dichtgliedes am aussenteil eines universalgelenkes - Google Patents

Dichtglied-befestigungsanordnung fuer ein universalgelenk sowie verfahren zum befestigen eines dichtgliedes am aussenteil eines universalgelenkes

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DE2239666A1
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Description

Dichtglied-Befestigungsanordnung für ein Universalgelenk sowie Verfahren zum Befestigen eines Dichtgliedes am Außenteil eines Universalgelenkes
Die Erfindung betrifft eine Dichtglied-Befestigungsanordnung für ein Universalgelenk mit einem hohlen, im wesentlichen zylindrischen und an einem Ende offenen Außenteil und einem in und relativ zu diesem nach allen Richtungen beweglichen Innenteil, das mit dem Außenteil über drehmomentübertragende und an die Universalbewegung angepaßte Teile gekoppelt isb, wobei zum Verschließen des offenen Endes des Außenteils eine Dichtmanschette vorhanden ist, deren hülsenähnlicher Ansohlußteil das Außenteil von außen umschließt und an diesem fest durch eine Metallhülse- gehalten ist, die ihrerseits den MilsenähnlLehen Anschlußteil von außen umfaßt.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Befestigen eines aus elastisch verformbarem Werkstoff hergestellten Dichtgliedes, beispielswa.se einer Dichtmanschette, an einem Ende des Außenteils eines Universalgelenkes, jedoch mit in axialer Richtung wirksamer Kopplung am Außenteil, das von außen von einem hülsenähnlichen Anschlußteil des Dichtgliedes umschlossen ist.
An den Verschluß des offenen Endes des Außenteils eines Universalgelenkes werden besonders strenge Forderungen gestellt, da Universalgelenke, die an der Hauptwelle oder an Antriebswellen von Kraftfahrzeugen eingebaut werden sollen, neuerdings normalerweise mit Schmiermittel vollgefüllt sind, das während der gesamten Lebensdauer des Kraftfahrzeuges die Schmierung der miteinander in Eingriff stehenden Flächen der Innen- und Außenteile der das Drehmoment übertragenden Bauteile versehen soll.
Es ist daher wichtig, daß bei derartigen Universalgelenken kein Schmiermittel austritt, obgleich derartige Universalgelenke von äußeren Einflüssen unabhängigen Temperaturwechseli durch die bei jeder Bewegung des Universalgelenkes erzeugten Wärme unterworfen sind und auch bei extremen Temperaturen und unter widrigen Bedingungen, wie z.B. Schnee, Eis, Wassereintritt und Schlamm, zufriedenstellend arbeiten müssen.
Außerdem sind in vielen Fällen die Innen- und Außenijeile des Universalgelenkes sowie die das Drehmoment übertragenden Bauteile so ausgebildet, daß ein Axialspiel vorhanden ist, d.h. daß die Innen- und Außenteile des Universalgelenkes relativ zueinander in axialer Richtung sich bewegen können. Diese Bewegung muß durch das Dichtglied aufgenommen werden, ohne daß dadurch die von ihm am offenen Ende des Außenteils hergestellte Dichtigkeit beeinträchtigt wird.
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Dazu kommt, daß derartige Universalgelenke, wenn sie an der Hauptwelle eines Kraftfahrzeuges montiert sind, häufig hohen Drehzahlen, beispielsweise zwischen 6000 und 7000 U/min., unterworfen sind, so daß die Zentrifugalkräfte, die sowohl durch die Masse des Diehtgliedes als auch durch den vom im Universalgelenk enthaltenen Schmiermittel infolge der Zentrifugalwirkung ausgeübten Druck bestimmt sind und denen das Dichtglied widerstehen können muß, es besonders schwierig machen, ein Austreten von Schmiermittel sieher zu verhindern.
Es sind bisher viele Vorschläge gemacht worden, wie das Dichtglied des Universalgelenkes bei axialer Überlappung durch Übergreifen des Außenteils des Universalgelenkes von außen befestigt werden kann. Diese Vorschläge sind jedoch entweder hinsichtlich ihrer technischen Leistung nicht vollständig zufriedenstellend oder basLnflussen in bedeutsamem Maße die Herstellkosten des Universalgelenkes. Eine der vorgeschlagenen Ausbildungsformen beinhaltet ein festziehbares Band, jedoch ragt die zum Festziehen erforderliche Vorrichtung in radialer Richtung aus und ist daher in den Fällen, wo für das Universalgelenk nur ein beschränkter Einbauraum zur Verfügung steht, abzulehnen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln eine wirtschaftlich herstellbare Dichtglied-Befestigungsanordnung für ein Universalgelenk sowie ein Verfahren zum Befestigen eines derartigen Dichtgliedes an einem Universalgel enk zu schaffen, denen die geschilderten und andere Hachieile herkömmlicher Ausbildungsformen und Verfahren nicht anhaften und die die gestellten Forderungen in besonders zuverlässiger Weise' erfüllen.
Eine Diclitglied-Befestigungsanordnung der eingangs beschriebenen Art zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß ein Ende der Lietallhülse in axialer Richtung über ein freies Ende des liülsenähnlichcn Anschlußteils hinausragt und so verformt ist,
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daß es mit Verringelungselementen am Außenteil des Universalgelenkes in axialem Verriegelungseingriff steht.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei dem eine eng anliegende, verformbare Metallhülse axial über einen Anschlußteil des Dichtgliedes so weit aufgeschoben wird, bis ein Ende der Metallhülse axial über das freie Ende des Anschlußteils des Dichtgliedes hinausragt und am Außenteil angeordnete Verriegelungselemente übergreift, und daß, um zu vermeiden, daß die Metallhülse in axialer Richtung zurückgeht, das Ende der Metallhülse so verformt wird, daß eine axiale Verriegelung mit den Verriegelungselementen zuotandekommt.
Y/eitere Ausbildungen der Vorrichtung und des Verfahrens nach der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Diametralschnitt, einer bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung bei Anwendung in Verbindung mit einem Gleichlauf-Universalgelenk mit Axialspiel,
Fig. 2 eine Teilseitenansicht, teilweise im Schnitt, des Universalgelenkes mit einer Darstellung der ersten Phase beim Befestigen des Dichtgliedes am Außenteil des Universalgelenkes, und
Fig. 3 eine Fig. 2 ähnliche Ansicht mit einer Darstellung dor zweiten Phase beim Befestigen des Dichtgliedes.
Daö in Fi/5. 1 in Verbindung mit einer erfindungsgnmäßeu Dicht- fli (u3-]i(;fnntigungnanordnung gezeigte? Univoroalgelonk besi tzt
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ein im wesentlichen zylindrisches Außenteil 10, das an einem Ende durch eine Platte 11 mit einem·Kupplungsflansch 12 verschlossen ist und am anderen Ende eine Öffnung 13 aufweist. Im Außenteil ist ein Innenteil 14 angeordnet, in dessen Innen-Vielkeilprofil eine Antriebswelle 15 eingreift und das mit dem Außenteil über drehmomentübertragende Bauteile in Gestalt von im Winkelabstand voneinanda* angeordneten Kugeln 16 gekoppelt ist, die in axial gerichtete, im Innen- und "Außenteil ausgebildete Kugellaufbahnen 17 bzw. 18 eingreifen. Um zu gewährleisten, daß diese Kugeln ständig in der Symmetrieebene des Universalgelenkes liegen, sind sie durch einen Kugelkäfig 19 zentriert, der an seiner Innen- und Außenseite asymmetrische teilkugelige Flächen 20 bzw. 21 aufweist, die an entgegengesetzten Seiten der Gelenkachse des Universalgelenkes symmeirisch versetzt sind. '
Die Kugellaufbahnen 18 ermöglichen das Zustandekommen einer axialen Bewegung bzw. eines axialen Spiels des Innenteils relativ zum Außenteil des Universalgelenkes.
Die Öffnung 13 des Außenteils ist durch eine Dichtmanschette 22 verschlossen, die zusammengesetzt ist aus einem im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten, axial siqh erstreckenden hülsenähnlichen Anschlußteil 2.3, der das Außenteil 10 des Universalgelenkes von außen umfaßt, aus einem im wesentlichen zylindrischen Anschlußteil 24, der das Innenteil 14 des Universalgelenkes von außen übergreift, und aus einem etwa O-förmigen Verbindungs- bzw. Mittelteil 25, der die beiden Anschluß teile 23 und 24 miteinander verbindet.
Die Erfindung bezieht sich auf die Art und Weise, mit der der Anschlußteil 23 mit dem Außenteil des Universalgelenkes verbindbar ist. E3 sei hierzu auf Fig. 2 und 3 verwiesen.
Day Außenteil IO des Universalgeienkes ist mit einem mit seiner offenen iieite nach außen weisenden Kanal 26 versehen,
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der vom offenen Ende des Außenteils durch einen an diesem ausgebildeten und in Umfangsrichtung sich erstreckenden äußeren Steg 27 getrennt ist.
Die Innenfläche des Anschlußteils 23 des Dichtgliedes bzw. der Dichtmanschette ist im längsgeführten Diametralschnitt wenigstens annähernd mit komplementärer Gestalt, jedoch mit etwas kleinerer Größe, ausgebildet, so daß der Anschlußteil'beim Aufbringen am Außenteil des Universalgelenkes dieses eng anliegend umfaßt. Im Bereich zwischen dem C-förmigen Mittelteil 25 und dem Anschlußteil 23 weist die Dichtmanschette eine radial nach innen gerichtete Schulter 28 auf, die mit ihrer stirnseitigen Schulterfläche an einer Stirnfläche 29 des Außenteils anliegt.
Am Außenteil sind weiterhin Verriegelungselemente ausgebildet, die zusammengesetzt sind aus einer in Umfangsrichtung sich erstreckenden Nut 30 von teilkreisförmigem Querschnitt und aus einem in dieser aufgenommenen Ring 30a, der vorzugsweise mit kreisförmigem Querschnitt aus einem nachgiebigen metall, sehen Werkstoff, beispielsweise aus Stahl, hergestellt und mit Vorteil mit einer Trennstelle am Umfang ausgebildet ist, um das Einsetzen in die Nut zu erleichtern. Dieser King ragt an der offenen Seite der Nut radial nach außen. Sein Durchmesser ist so gewählt, daß er um den gleichen Betrag ausragt wie die Außenfläche des Anschlußteils 23 der Dichtmanschetto.
Zum Befestigen wird eine verformbare Metallhülse 31 entsprechend Fig. 2 von links nach rechts über den Anschlußteil 23 der i)ichtmari3chette in axialer Richtung aufgeschoben. Diese Metallhülse kann aus Piußeisen bzw. Flußstahl hergestellt und in den moisten !''allen mit einer Wanddicke von etwa 1,02 mm ausgeführt so in. Die Me tallhülcse weist eine nach innen ge rieb böte Schulter' J2 auf, die an der Schulter 23 dor Dichtmarischette rmtfreift und, bei CJednrf, oi.no axialu Pi ί,"r,,;>>ng bsw, ein axiales Zusammendrücken dioiser Schulter swisc' an der Schulter "UJ und der Stirnfläche! 2C) ermöglicht. Die Me talliii l.:e "} I
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wird soweit über den Anschlußteil 23 übergeschoben, daß ein' Ende 33 der Metallhülse über ein freies Ende 34 des Anschlußteils 23 hinausragt und die Kut 30 und den Ring 30a so umfaßt, daß es nahe am Außendurchmesser des Ringes 30a liegt oder mit diesem Gleitberührung hat. Beim Zusammenbauen kann die Schulter 32 der Metallhülse mit einem Werkzeug erfaßt werden, das beispielsweise zusammenziehbare bzw. nach innen verstellbare Backen 4 besitzt, die gemeinsam in Richtung eines Pfeiles 5 bewegbar sind und deren Innenflächen eine zur Außenfläche der Schulter 32 der Metallhülse komplementäre Gestalt aufweisen.
Der Durchmesser der Metallhülse 31 ist so gewählt, daß sie an der Außenfläche des Anschlußteils 23 eng anliegt und bereits beim Aufschieben auf den Anschlußteil diesen leicht in radialer Richtung zusammendrücken kann.
Während dieses Arbeitsschrittes kann das Außenteil des Uiiiversalgelenkes in beliebiger Weise gegen axiales Verschieben gesichert sein, beispielsweise durch Aufnahme in einem Halter 35, der mit radial verstellbaren Backen 36 an der Randfläche des Flansches 12 angreift und vorzugsweise mit Paßstiften 3 ausgerüstet ist, die in im Flansch 12 ausgebildete Löcher eindringen, welche der Befestigung des Flansches an einer angetriebenen Welle dienen. ,Während der in Fig. 3 dargestellten zweiten Phase der Befestigung wird die Schulter 28 der Dichtmanschette, wenn sie in axialer Richtung vorbelastet ist, in diesem Zustand dadurch gehalten, daß man den auf das die Backen 4 aufweisende Werkzeug ausgeübten Druck beibehält, während das Außenteil des Universalgelenkes weiterhin im Halter 35 gehalten bleibt.
Das lind (2 33 der Metall hülse erfährt eine Verformung derart, daß ein hinter dem Ring 30a radial, nach innen eingerollt wird, wodurch es an der der Öffnung 13 abgewandten Stirnseiio. dors !.ii)i"on anli ci\t.
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Gleichzeitig damit wird die Metallhülse 31 vorzugsweise an einer Quetschstelle einer örtlich begrenzten, radial nach innen gerichteten Verformung unterworfen, wodurch ein radial nach innen geformter Teil 37 erzeugt wird, der im Bereich zwischen dem freien Ende 34 des Anschlußteils 23 und dem Steg 27 liegt.
Die nach innen gehende Verformung des Endes 33 dient dazu, die nach innen gerichtete Schulter 28 in einem Zustand axialer Pressung zu halten und dadurch in einer Zone 38 der Stirnfläche 29, in der die Schulterfläche der Schulter 28 angreift, eine besonders wirksame Dichtung zu gewährleisten.
Die radial gerichtete Pressung an der Quetscheteile bewirkt» daß am Grund des Kanals 26 in einer in ihrer Gesamtheit mit 39 bezeichneten Zone eine besonders wirksame Abdichtung gesichert ist.
Daraus ergibt sich, daß im Innern des Universalgelenkes befindliches Schmiermittel erst dann aus dem Universalgelenk austreten kann, wenn es zwei voneinander verschlechte Dichtungszonen überwunden hat, in denen zwischen der Dichtmanschette und dem Außenteil des Universalgelenkes hoher IBerührungsdruck herrscht.
Die Verformung des Endes 33 und des nach innen geformten Teils 37 wird vorzugsweise durch Walzen erzeugt.
Zu diesem Zweck werden an einer Welle 42 drehbar angeordnete Hollen 40 und 41 relativ zur Metallhülse 31 so bewegt, daß sie an in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Abschnitten der Metallhülce angreifen und diese durch Walzwirkung verformen.
Die Welle 4 2 kann in beliebiger Weise an einem (nicht gezeichneten) Hebel gehalten sein, der an eine Mitnehmerklaue
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angeschlossen ist und dadurch um die Achse 43 des Universalgelenkes schwenkbar ist. Man erkennt, daß "beide Rollen an der Metallhülse in der gleichen oder annähernd der gleichen radialen Position angreifen, so daß jeglichem Bestreben der Metallhülse, an der Quetschstelle infolge der nach innen gerichteten Verformung des Endes 33 sich nach außen auszuwö'lben, durch Angriff der Rolle 40 an der Quetschstelle der Metallhülse vollständig entgegengewirkt wird. . '
Die Metallhülse 31 weist einen Mantel bzw. eine Schürze 44 auf, die sich vom offenen Ende des Außenteils in axialer-Richtung weg erstreckt und den im wesentlichen G-förmigen " Mittelteil'25 der Dichtmanschette umschließt. Eine Versteifung der Schürze 44:'ist durch einen Wulst oder ein U-Profil 45 erzielt.
Die Schürze 44 dient dazu, den C-förmigen Mittelteil 25 abzustützen und gegen Verwindung bzw. Verformung unter dem Einfluß der Wirbel- bzw. Fliehkraftwirkung zu schützen, die. eintritt, wenn das Universalgelenk mit hoher Geschwindigkeit umläuft und aus den bereits erwähnten Gründen durch die Zentrifugalwirkung beträchtliche Drücke auftreten.
Es leuchtet ein, daß durch die Verwendung einer Hut 30 und eines Klemmringes oder Ringes 30a ein kostensparender Aufbau erzielt ist, da zur Ausbildung der radial ausragenden Verriegelungselemente bei der Herstellung des Aiüfenteils des'· Universalgelenkes kein Rohrmaterial mit erhöhter Wanddicke verwendet wird. Da weiterhin der Ring 30a mit geteiltem Umfang ausgebildet ist,, kann dieser aufgrund,der Fertigungstoleranzen auftretende Durchmesserunterschiede am Außenteil aufnehmen.
Anstelle des Ringes 30a kann jedoch auch, vorgeselBi sein, das Ende der Metallhülse 31 durch Verformung in eine etwas' tiefere Nut hineinzudrückenj, um zwischen der Metallhülse 31
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unidem Außenteil des Universalgelenkes eine in axialer Richtung wirksame Verriegelung zu schaffen.
Das innenliegende Anschlußstück 24 ist mit dem Innenteil des Universalgelenkes in herkömmlicher Weise durch eine Band-Kle.mmschelle 46 verbunden.
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Claims (10)

DR. ING. F. WITESTIIO FF 8 MÜNCHEN 00 I)H E τ I1ECIFtIANIt 11 SCIIWEIUEHSSTIIAS: DH. ING. D. BEHHENS A Λ Λ Λ Λ „ ^ ««ro» (0811) CO 20 51 DII\L. ING.H. GOETZ 2239668 -r*™*™*»™ ΡΑ3'Ι2ΚΤΑΚντ£ΐ·ΤΕ rnoTECTPATEiix : 1 -41 804 ANSPRÜCHE
1. Dichtglied-Befestigungsanordnung für ein Universalgelenk mit einem hohlen, im wesentlichen zylindrischen und an einem Ende offenen Außenteil und. einem in und relativ zu diesem nach allen Richtungen beweglichen Innenteil, das mit dem Außenteil über drehmomentübertragende und an die Universaltawegung angepaßte !Peile gekoppelt ist, wobei zum Verschließen des offenen Endes des Außenteils eine Dichtmanschette vorhanden ist, deren hülsenähnlicher Anschlußteil das Außenteil von außen umschließt und an-diesem fest durch eine Metallhülse gehalten ist, die ihrerseits den hülsenahnlichen Anschlußteil von außen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende (33) der Metallhülse (31) in axialer Richtung über ein freies Ende (34) des hülsenahnlichen Anschlußteils (23) hinausragt und so verformt ist, daß es mit Verriegelungselernen!en (30,3Oa) am Außenteil (10) des Universalgelenkes in axialem Verriegelungseingriff steht.
2. Dichtglied-Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k en η ze ich η e t,^daß die Verriegelung zustandekommt durch Eingriff zwischen einer am Außenteil (10) des Universalgelenkes in Umfangsriehtung sich erstreckenden Hut (30), einem in diese eingesetzten und radial aus der offenen
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Seite der Nut (30) ausragenden Ring (30a) und dem Badβ (33) der Metallhülse (31)» das radial nach innen ragt und an einer dem offenen Ende (13) dee Außenteils (10) abfewandtea Seitenfläche des Ringes (30a) anliegt.
3. Diehtglied-Befestigungsanordnung naoh Anspruch V öder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülee (31) nahe einer Stirnfläche (29) am offenen Ende (13) dt· Außen« teilB (10) des Üniversalgelenkes, jedoch in axialem Abstand von dieser, eine radial naoh innen gerichtete Schulter {3*0 besitzt, und daß eine Schulter (28) der Ulohtaaneohtttt. (22j radial nach innen in den Spalt zwischen der Stirnfläche (29) des Außenteils (10) des Universalgelenk«» und der radial nach innen gerichteten Schulter (32) der Metallhülse (31) ragt.
4. Dichtglied-Befestigungeanordnung nach Anspruch 3» dadurch, gekennzeichnet! daß die radial nach innen gericht ete Schulter (28) der Dichtmanschette (22) «wischen der Stirnfläche (29) des Außenteils (10) und der radial nach innen gerichteten Schulter (32) der Metallhülee (31) einer Pressung in axialer Richtung unterworfen ist.
5. Dichtglied-Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet! daß die Metallhülse (31) an einer Stelle im Bereich zwischen dem offenen Ende (13) des Außenteils (10) und dem freien Ende (34) des Anschlußteils (23) der Dichtmanschette (22) eine Quetschstelle (37) aufweist! die radial nach innen geformt ist und durch die auf den Anschlußteil (23) der Dichtmanschette (22) an einer zwischen dem freien Ende (34) des ÄMschlußteilö (23) und der Stirnfläche (2g) des Außenteile (10) de« üniveraäl* . gelenkes liegenden Quetschstelle eine radial gerichtete Pressung ausübbar ist,
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6, , Dichtglied-Befestigüngsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich n.,.e t, daß die Metallhülse (31) eine Schürze (44) besitzt, die in axialer Richtung weg vom offenen Ende (13) des Außenteils (10) des Universalgelenkes ausragt und einen Mittelteil (25) der Dichtmanschette (22) einschließt, der nahe dem offenen Ende (13) des Außenteils (10), jedoch in axialem Abstand von diesem angeordnet ist. .
7. Verfahren zum Befestigen eines aus elastisch verformbarem Werkstoff hergestellten Dichtgliedes, beispielsweise einer Dichtmanschette, an einem Ende des Außenteils eines Universalgelenkes, jedoch mit in axialer Richtung wirkrsamer Koppelung an das Außenteil, das von außen von einem hülsenähnlichen Anschlußteil des Dichtgliedes umschlossen ist, dadurch gek ennz e i ohne t, daß eine eng anliegende, verformbar Metallhülse axial über einen Ansctilußteil des Dichtgliedes so weit aufgeschoben wird, bis ein Ende der Metallhülse axial über das- freie Ende des Anschlußteils des Dichtgliedes hinausragt und am Außenteil angeordnete Verriegelungselemente übergreift, und daß, um zu vermeiden, daß die Metallhülse in axialer Richtung zurückgeht, das Ende der Metallhülse so verformt wird, daß eine axiale Verrieglung mit den Verriegelungselementen zustandekommt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichne t, daß die Metallhülse an einer Quetschstelle, die sich an der Metallhülse in einem Bereich zwischen dem offenen Ende des Außenteils und.dem freien Ende des Anschlußteils des Dichtgliedes in Umfangsrichtung erstreckt, radial nach innen verformt wird. ■'.-
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9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verformen der Metallhülse diese mit einer Rolle in Eingriff gebracht, diese und die Metallhülse relativ zueinander um die Achse des Universalgelenkes geschwenkt und die Rolle allmählich längs des Umfanges der Metallhülse geführt wird, um durch Walzwirkung die Verformung zu erzielen.
10. Verfahren nach Anspruch 8 und 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung der Metallhülse am Ende und an der Quetschstelle dadurch erzielt wird, daß in diesen Bereichen der Metallhülse gleichzeitig verschiedene Hollen oder Teile einer einzigen Rolle in der gleichen oder etwa der gleichen radialen Position, bezogen auf die Achse des Universalgelenkes, angreifen.
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Lee rse rte
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