DE2544254A1

DE2544254A1 - Verfahren und auswuchtmaschine zum auswuchten von zusammengesetzten werkstuecken, insbesondere gelenkwellen

Info

Publication number: DE2544254A1
Application number: DE19752544254
Authority: DE
Inventors: Heinrich Hack
Original assignee: Carl Schenck AG
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1975-10-03
Filing date: 1975-10-03
Publication date: 1977-04-14
Also published as: JPS5343585A; GB1495913A

Description

Verfahren und Auswuchtmaschine zum Auswuchten von zusammengesetzten Werkstücken, insbesondere Gelenkwellen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswuchten von zusammengesetzten Werkstücken, insbesondere Gelenkwellen, die aus zwei miteinander durch eine längsverschiebbare Vielkeilverbindung verbundenen Teilen bestehen, wobei das Werkstück an einem der beiden Teile angetrieben wird.

Wenn Bauteile, die für eine Drehmomentenübertragung bestimmt sind, im Betrieb eine Relativverschiebung ihrer beiden Enden in Längsrichtung ausgleichen müssen, dann werden diese Bauteile aus zwei gegeneinander längsverschiebbarm Teilen zusammengesetzt ausgeführt, wobei zwischen diesen beiden Teilen eine Vielkeilverbindung sowohl eine Längsverschiebung als auch eine Drehmomentübertragung ermöglicht. Ein typisches Bauteil dieser Art, das auf Auswuchtmaschinen ausgewuchtet werden muß, ist eine Gelenkwelle, beispielsweise eine Kardanwelle, wie sie u. a. in Kraftfahrzeugen zur Übertragung des Drehmoments vom Getriebe auf die Hinterachse verwendet wird.

Wenn im Betrieb die Längsverschiebbarkeit der beiden Teile gegeneinander auch dann gegeben sein soll, wenn ein Drehmoment übertragen wird, müssen die Flanken des Vielkeilprofils (Vielkeilwelle und Vielkeilnabe] so angeordnet werden, daß die durch die Drehmomentenübertragung verursachte Flankenpressung noch eine Längsverschiebbarkeit zuläßt, d.h. die erzeugten Reibungskräfte dürften nicht zu hoch sein. Im Idealfalle müßten die einander berührenden Flanken der Vielkeilwelle und der Vielkeilnabe genau radial verlaufen. Dieser Fall ist aus Fertigungsgründen 'praktisch nicht ausführbar. Der technisch ausführbare Fall besteht in einem geradflankigen

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Vielkeilprofil mit möglichst vielen Zähnen.

Häufig werden Vielkeilverbindungen mit Evolventen-Verzahnung ausgeführt, bei denen die Flankenpressung höher als bei geradflankigen Profilen ist, wobei aber eine Längsverschiebung unter Drehmomenteneinwirkung im allgemeinen noch möglich ist.

Alle Vielkeilverbindungen müssen mit einer Passung ausgeführt sein, die ein bestimmtes Spiel zwischen den beiden zu verbindenden Teilen zuläßt, um zu verhindern, daß sich diese Teile gegeneinander verklemmen, so daß es meist infolge von unzureichender Schmierung zu einem Fressen der Vielkeilverbindung kommt. Dieses notwendige, auf die jeweilige Beanspruchungsart- abzustellende Spiel bedeutet aber notwendigerweise, daß sich die beiden Teile nicht ganz genau fluchtend führen.

Wenn ein derartiges Werkstück, beispielsweise eine Gelenkwelle, auf einer Auswuchtmaschine ausgewuchtet wird, kommt es zu einer radialen Verlagerung der beiden durch die Vielkeilverbindung verbundenen Teile, wobei diese radiale Verlagerung im Bereich der Vielkeilverbindung am größten ist.

Die Unwucht rotierender Werkstücke ist definiert als Versatz der Massenachse gegenüber einer vorgegebenen Drehachse. Wenn die Drehachse bei zusammengesetzten Werkstücken mit einer Vielkeilverbindung mit dem notwendigen Spiel nicht eindeutig und reproduzierbar erzwungen werden kann, ergibt dies wechselnde Abstände zwischen der Massenachse und der Drehachse,· außerdem kann sich auch die Winkellage des Versatzes ändern, ohne daß dies von außen normalerweise beeinflußbar ist. Diese Erscheinung wird als "vagabundierende Unwucht" bezeichnet. Sie ist auch durch eine sehr genaue und sorgfältige Auswuchtung nicht ausgleichbar, da sie ihre Lage und Größe von einem Meßlauf zum anderen oder auch während eines Meßlaufes ändern kann.

Man versucht, diese vagabundierende Unwucht durch möglichst

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enge Passungen zwischen den Teilen des Werkstücks niedrig zu halten. Den engen Passungen sind aus den genannten Gründen aber Grenzen gesetzt, da die Längsverschiebbarkeit nicht nachteilig beeinflußt werden darf.

Bei den üblicherweise für Vielkeilverbindungen von Gelenkwellen verwendeten SAE-Keilprofilen kann die durch das Spiel erzeugte vagabundierende Unwucht ein Mehrfaches der geforderten Unwuchttoleranz betragen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die radiale Verlagerung der beiden Werkstückteile infolge des für die Längsverschiebbarkeit notwendigen Spiels unter FliehkrafteinfIuB zu vermeiden, um so eine Auswuchtung innerhalb engerer Grenzen zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Werkstückteile durch ein um ihre Drehachse wirkendes Drehmoment gegeneinander verspannt werden. Die Flanken der Vielkeilprofile sind in allen in der Technik üblichen Ausführungsformen so in einem Winkel zur Radialrichtung angeordnet, daß die infolge des Drehmomentes an den Flanken auftretenden Kräften die beiden Teile (Vielkeilwelle und Vielkeilnabe) gegeneinander zentrieren. Dadurch fällt die radiale Verlagerung und damit die vagabundierende Unwucht weitestgehend weg. Mit Hilfe des aufgebrachten Drehmomentes wird eine Zentrierung und damit ein Fluchten der beiden Werkstückteile erzwungen? man erhält reproduzierbare Auswuchtmeßwerte und kann das Werkstück bis in verhältnismäßig enge Toleranzgrenzen ausgleichen.

Bei einer zur Durchführung dieses Verfahrens besonders geeigneten Auswuchtmaschine mit jeweils einem Drehlager für beide Enden des Werkstücks und einem an einem Werkstückende angreifenden Drehantrieb ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß am anderen Werkstückende eine Bremsvorrichtung angreift. Mit dieser Bremsvorrichtung wird das für die Zentrierung in

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der Vielkeilverbindung erforderliche Drehmoment erreicrrt. Die Bremsvorrichtung kann beispielsweise ein elektrischer Generator oder eine Wirbelstrombremse sein, die es ermöglicht, mit geringem Bauaufwand und geringer Störanfälligkeit das gewünschte Bremsmoment zu erzeugen und ggf. in einfacher Weise zu verändern. Die Wirbelstrombremse ist zur Anwendung in diesem Fall besonders geeignet, weil sie ein mit der Drehzahl ansteigendes Bremsmoment liefert.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Bremsvorrichtung von einem Getriebezug gebildet wird, der die beiden Enden des Werkstücks verbindet, wobei in dem Getriebezug eine die beiden Werkstückenden gegeneinander verdrehende Verstelleinrichtung angeordnet ist. Dabei kann das für die Zentrierung der Vielkeilverbindung erforderliche Drehmoment in dem aus dem Getriebezug und dem Werkstück gebildeten geschlossenen Kreis aufgebaut werden, während der Antrieb nur so groß ausgelegt werden muß, daß er das Werkstück auf die erforderliche Drehzahl beschleunigen kann und dabei die im Getriebezug und in den Lagern auftretende Reibung überwindet. Der Antrieb braucht jedoch nicht das für die Zentrierung benötigte Drehmoment aufzubringen.

In besonders einfacher und zweckmäßiger Weise kann der Getriebezug eine parallel zum Werkstück gelagerte Welle aufweisen, die jeweils über einen Zahnriemen mit jedem Werkstückende verbunden ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen in vereinfachter Darstellungsweise: Fig. 1 eine Auswuchtmaschine für Gelenkwellen mit einem

Antriebsmotor und einem Bremsgenerator und Fig. 2 eine andere Ausführungsform einer Auswuchtmaschine für Gelenkwellen, wobei die beiden Enden der Gelenkwelle über einen Getriebezug miteinander verbunden sind.

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Das Maschinenbett 1 der Auswuchtmaschine nach Fig. 1 weist zwei Lagerböcke 2,3 auf, in denen jeweils eine Welle 4, 5 gelagert ist, die jeweils mit einem Ende einer auszuwuchtenden Gelenkwelle B verbunden wird. Die eine Welle 4 wird von einem Antriebsmotor 7 über eine Gelenkwelle 8 angetrieben, während die andere Welle 5 über eine Gelenkwelle 9 mit einem Bremsgenerator 10 verbunden ist, dessen Bremswirkung durch eine (nicht dargestellte elektrische Steuereinrichtung verändert werden kann. Der Bremsgenerator kann beispielsweise mit einem verstellbaren elektrischen Widerstand verbunden sein.

Die auszuwuchtende Gelenkwelle B weist zwei Gelenke 6a auf, die durch zwei gegeneinander längsverschiebbare Teile Bb, 6c über eine Vielkeilverbindung 6d miteinander verbunden sind.

Wenn bei einem Auswuchtvorgang der Antriebsmotor 7 das eine Ende der Gelenkwelle 6 antreibt und der Bremsgenerator 10 das andere Ende der Gelenkwelle 6 abbremst, wird an der Vielkeilverbindung 6d ein durch die entsprechende Steuerung des Bremsgenerators 10 veränderbares Drehmoment übertragen, das infolge der an den Keilflanken auftretenden Kräfte die beiden Gelenkwellenteile 6b und 6c gegeneinander zentriert.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel treibt der Antriebsmotor 7 über einen Zahnriementrieb 11 das eine Ende der Gelenkwelle 6 an, das in dem einen Lagerbock 2 gelagert ist. Das andere Ende der Gelenkwelle 6, das in dem Lagerbock 3 gelagert ist, steht über einen Zahnriemenantrieb 12 und eine parallel zur Gelenkwelle 6 drehbar gelagerte Welle 13 wieder mit dem Antrieb und dem Zahnriementrieb 11 in Verbindung. Die Welle 13 ist geteiltjbeide Teile sind durch eine Drehverstelleinrichtung 14 miteinander verbunden, die beispielsweise ein Schneckenrad 15 aufweist, das mit dem änen Teil der Welle 13 auf der Seite des Antriebsmotors 7 verbunden ist, während das andere Teil der

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Welle 13 mit einer Lagerung für eine Verstellschnecke 16 verbunden ist, die mit dem Schneckenrad 15 kämmt.

Wenn durch Verstellung der Schnecke 16 die beiden Teile der Welle 13 gegeneinander verdreht werden, werden auf beide Enden der auszuwuchtenden Gelenkwelle 16 entgegengesetzt gerichtete Drehmomente aufgebracht, die zu einer Zentrierung der beiden Gelenkwellenteile in der Vielkeilverbindung 6d führen. Der Antriebsmotor 7, der im dargestellten Ausführungsbeispiel die Welle 13 unmittelbar antreibt, braucht nicht das zum Verspannen der Vielkeilverbindung 6d notwendige Drehmoment aufzubringen; er treibt nur die Gelenkwelle bis zu der geforderten Drehzahl an und überwindet dabei die in der Lagerung der Gelenkwelle 6 und im Getriebezug 11, 12, 13 auftretende Reibung.

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Claims

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Patentansprüche
• 1. Verfahren zum Auswuchten von zusammengesetzten Werk-

^v—S stücken, insbes. Gelenkwellen, die aus zwei miteinander durch eine längsverschiebbare Vielkeilverbindung verbundenen Teilen bestehen, wobei das Werkstück an einem der beiden Teile angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkstückteile durch ein um ihre Drehachse wirkendes Drehmoment gegeneinander verspannt werden.

2. Auswuchtmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit jeweils einem Drehlager für die beiden Enden des Werkstücks und einem an einem Werkstückende angreifenden Drehantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß an dem anderen Werkstückende eine Bremsvorrichtung C100 angreift.

3. Auswuchtmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung ein elektrischer Generator (10) ist.

4. Auswuchtmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung eine Wirbelstrombremse ist.

5. Auswuchtmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsmoment der Bremsvorrichtung (10) einstellbar ist.

B. Auswuchtmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit jeweils einem Drehlager für beide Enden des Werkstücks und einem an einem Werkstückende angreifenden Drehantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden des Werkstücks (6) über einen Getriebezug (11, 12, 13, 14) in Drehverbindung stehen

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und daß in dem Getriebezug eine die beiden Werkstückenden gegeneinander verdrehende Verstelleinrichtung (14) angeordnet ist.

7. Auswuchtmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Getriebezug (11, 12, 13, 14) eine parallel zum Werkstück gelagerte Welle (13) aufweist, die jeweils über einen Zahnriemen (11, 12) mit jedem Werkstückende verbunden ist. --- - -

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