DE2740226A1 - Gleichlaufdrehgelenk - Google Patents
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Description
1)
Uni-Cardan Aktiengesellschaft 5. September 1977
Postfach 1160 · St/He
5204 Lohmar/Rhld. 1 ' . UC-33
Gleichlaufdrehgelenk
Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem inneren Gelenkkörper, einem diesen umgebenden äußeren Gelenkkörper
mit auf der Außenfläche des inneren Gelenkkörpers und im Hohlraum des äußeren Gelenkkörpers jeweils
paarweise einander zugeordnete Rillen zur Aufnahme eines Drehmomentübertragungselementes, insbesondere einer Kugel,
wobei die Kugeln gegebenenfalls in einem Käfig gehalten sind und der äußere Gelenkkörper auf seinem äußeren Umfang in
Umfangsrichtung eine Ringnut aufweist und mit axial verlaufenden
Nuten versehen ist und von einem rohrförmigen Anschlußteil umgeben ist und durch Verformungen des rohrförmigen
Anschlußteiles in die Vertiefungen des äußeren Gelenkkörpers hinein, diese drehfest miteinander verbunden sind
und eine Manschette zur Abdichtung vorgesehen ist.
Bei einem bekannten Gleichlaufdrehgelenk (ζ. Β. DT-PS
2 121 417) werden auf der Außenfläche des äußeren Gelenkkörpers axiale Nuten und im Bereich des von innen verstärkten
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Endes, eine Umfangsnut eingearbeitet. Die axialen Nuten sind
jedoch jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden der Aufnahme der Kugeln dienenden Rillen vorgesehen. Bei einem
solchen äußeren Gelenkkörper lassen sich auf der Außenfläche im Bereich der Rillen keine weiteren Nuten einbringen, da
ein solches Metallteil aufgrund der Formgebung nur schwierig zu härten ist. Um solchen Härteverzügen aus dem Wege zu
gehen, sind bei diesem Gelenk die axialen Nuten, sowie die Umfangsnut im Bereich des verstärkten Endes, angeordnet. Es
ist leicht einzusehen, daß zur Herstellung dieser Nuten genaue Fertigungsoperationen vorgesehen werden müssen, und
es läßt sich zum Eindrücken der Rohrwelle in die Vertiefungen auch nur ein spezielles dafür vorgesehenes EinpreSwerkzeug
verwenden. Darüber hinaus ist von Nachteil, daß der Außendurchmesser des äußeren Gelenkkörpers und der Innendurchmesser
des zu verbindenden Rohres sehr engen und genauen Toleranzen unterliegen, denn davon ist die exakte Zentrierung des gesamten
Gleichlaufdrehgelenkes abhängig. Die Verformung in die Nuten hinein, erfolgt durch eine Streckung von Materialanteilen
des Verbindungsrohres. Zur Befestigung einer Dichtungsmanschette muß ein weiterer Blechring oder eine Rohrschelle
vorgesehen werden.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, bei einem Gleichlaufdrehgelenk eine kostengünstige und wirtschaftliche
Verbindung mit einer Rohrwelle zu schaffen, bei der gleichzeitig die Befestigung einer Dichtungsmanschette
gewährleistet ist und daß ohne Berücksichtigung von Durchmessertoleranzen der zuverbindenden Bauteile auch verschieden
breite und mit unterschiedlicher Nutgestaltung versehene Gelenkkörper ausreichend fixiert werden können und ein Verfahren
zur Verbindung derselben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die axial
verlaufenden Nuten gleichmäßig über dem Umfang verteilt sind und daß über dem Umfang mindestens eine Ringnut
angeordnet ist, deren Tiefe größer ist als die Tiefe der axial verlaufenden Nuten und in etwa in der Mitte der die
Nuten enthaltenden Außenfläche angeordnet ist und daß der äußere Gelenkkörper eine Ringstufe zur Aufnahme des Befestigungsendes
einer Dichtungsmanschette aufweist und daß das rohrförmige Anschlußteil gleichzeitig zur Befestigung
der Manschette auf dem äußeren Gelenkkörper dient.
Bei dieser Ausbildung ist von Vorteil, daß die Nuten in axialer Richtung über die Gesamtaußenfläche des äußeren
Gelenkkörpers verlaufen, wodurch eine rationelle Fertigung gewährleistet ist. Da die Nuten im Verhältnis zum Querschnitt
des äußeren Gelenkkörpers eine geringe Tiefe aufweisen, können diese über dem gesamten Umfang gleichmäßig
verteilt werden, auch in den Bereichen, in denen sich im Innenraum des äußeren Gelenkkörpers, die der Aufnahme
der Kugeln dienenden Rillen befinden. Durch diese Anordnung wird ermöglicht, daß einerseits eine kostengünstige
Fertigung z.B. durch Fräsen oder auch durch Rändelung erfolgen kann, daß andererseits während des Härtevorganges
nicht mit Verzügen", aufgrund gleichmäßiger Härtetiefen zu rechnen ist. Darüber hinaus ist durch die vorteilhafte Ausgestaltung
des äußeren Gelenkkörpers, eine Befestigung der Dichtungsmanschette in einer dafür vorgesehenen Ringstufe
möglich.
Bei einem Gleichlaufdrehgelenk, bei dem zwischen dem inneren
Gelenkkörper und dem äußeren Gelenkkörper eine relative Verschiebung vorgesehen ist und dadurch bedingt eine große
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Breite der Außenfläche notwendig wird, ist nach einem weiteren wesentlichen Merkmal vorgesehen, daß bei Verwendung von
mehreren Ringnuten diese so angeordnet sind, daß die mit axialen Nuten versehene Außenfläche in gleichlange Teilflächen
unterteilt wird.
Um bei der Fixierung der beiden Bauteile zueinander ein leichtes Einbringen von Materialanteilen der Rohrwelle in
die Ringnut zu ermöglichen, ist nach einem weiteren Merkmal vorgesehen, daß die Seitenflächen der Ringnuten in Bezug
auf die Mittelachse einen Winkel aufweisen, der kleiner ist als 75°.
Vorteilhaft ist bei dieser Ausbildung, daß das Material leichter von den axialen Nuten her, in die tiefere Ringnut
einfließen kann.
Um eine exakte Fixierung zu erreichen und ein Verbinden von Rohren, deren Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser
des äußeren Gelenkkörpers ohne weiteres zu ermöglichen, ist nach einem weiteren wesentlichen Merkmal vorgesehen,
daß der Querschnitt der Ringnut ein Volumen aufnehmen kann, daß dem verdrängten Querschnittsvolumen der
axialen Nuten entspricht.
Bei einem Verfahren zu Herstellung eines Gleichlaufdrehgelenkes, bei dem zunächst der äußere Gelenkkörper außen mit
einem Nutenprofil versehen wird und daß dann nach Ineinanderschieben des äußeren Gelenkkörpers und des, mit einer glatten
Innenfläche und einem größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des äußeren Gelenkkörpers versehene Ende
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des rohrförmigen Anschlußteiles, in die axialen Nuten des äußeren Gelenkkörpers hineinverformt wird, ist nach der
Erfindung vorgesehen, daß Materialanteile des Anschlußteiles gleichzeitig in die axialen Nuten und die Ringnut
durch eine im wesentlichen zylindrischen Wälze bei Rotation des Gelenkes einfließen, wobei die Durchmesserreduzierung
so gewählt ist, daß die Ringnut durch das verdrängte Materialvolumen des Anschlußteiles ausgefüllt
wird.
Hierbei ist von Vorteil, daß ohne Rücksicht auf die Toleranzen der Bauteile zueinander, die Fixierung durch ein
Einheitswerkzeug, z.B. eine zylindrische Walze, erfolgen kann. Das Material fließt während der Rotation und durch
den Druck der Walze von den axial verlaufenden Nuten in die Ringnut ein, so daß eine einwandfreie Fixierung beider
Bauteile zueinander erreicht wird. Das Einbringen von Materialanteilen der Rohrwelle sowohl in die axialverlaufende
Nuten als auch in die Ringnuten,bewirkt eine form- "
schlüssige Verbindung, die jede Relativbewegung des äußeren Gelenkkörpers gegenüber der Rohrwelle ausschließt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Gleichlaufdrehgelenk. mit
einer Rohrwelle
Fig. 2 ein Gelenk im Prinzip wie in Fig. 1 dargestellt, jedoch ohne eine Rohrwelle
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Fig. 3 ein Gelenk im Prinzip wie in Fig. 1 dargestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß die Rohrwelle
noch nicht mit den äußeren Gelenkkörper fixiert ist
Fig. 4 ein Gleichlaufdrehgelenk mit einer Rohrwelle im
Prinzip wie in Fig. 1 dargestellt
Fig. 5 einen äußeren Gelenkkörper mit einer Rohrwelle vor der Verformung im Axialschnitt
Fig. 6 ein Schnitt der Fig. 6 quer zur Achse
Fig. 7 das Prinzip der Verformung und Fixierung der und 8 Rohrwelle auf dem äußeren Gelenkkörper
Das in Fig. 1 dargestellte Gleichlaufdrehgelenk besteht im
wesentlichen aus dem äußeren Gelenkkörper 1, in dessen Hohlraum Rillen 2 zur Aufnahme der der Drehmomentübertragung
dienenden Kugeln 3 angeordnet sind. Im Hohlraum des äußeren Gelenkkörpers 1 ist des weiteren der innere Gelenkkörper
M-, welcher auf seinem Außenumfang ebenfalls Rillen 5 zur Aufnahme der Kugeln 3 aufweist, angeordnet. Zur Steuerung
der Kugeln 3 in die Winkelhalbierende Ebene bei Beugung des Gelenkes, sind diese in einem Käfig 6 geführt. Der Käfig
6 ist mit seiner äußeren kugelförmigen Fläche in einer ebenfalls kugeligen Fläche des äußeren Gelenkkörpers 1 und
mit seiner Innenfläche auf einem als separates Bauteil ausgeführten Steuerteil 7 geführt. Zur Abdichtung des Gelenkinnenraumes
dient einerseits ein Faltenbalg 8,und andererseits auf dem gegenüberliegenden Ende, eine Verschlußkappe
9.
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Die Verbindung des äußeren Gelenkkörpers 1 mit einer als Antriebswelle ausgebildeten Rohrwelle 10, erfolgt durch
eine formschlüssige Verbindung. Hierzu besitzt der'äußere
Gelenkkörper 1 auf seiner äußeren Mantelfläche in Achsrichtung verlaufende Nuten 11, welche der drehfesten Verbindung
dienen. Zur axialen Fixierung des äußeren Gelenkkörpers 1 gegenüber der Rohrwelle 10 ist die Mantelfläche des äußeren
Gelenkkörpers 1 mit einer Ringnut 12 versehen. Zur einfachen und problemlosen Befestigung einer Dichtungsmanschette
erhält das entsprechende Ende des äußeren Gelenkkörpers 1 auf seiner Außenfläche eine Ringstufe 13. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die Rohrwelle 10 mit einer über die Stirnfläche hinausragenden Verlängerung IU versehen, welche
zum Abfangen der Fliehkräfte, die durch das Schmiermittel im Faltenbalg 8 hervorgerufen werden, verwendet werden kann.
Die Verschlußkappe 9 wird bei dieser Ausführung gleichzeitig mit dem einzigen Arbeitsgang fixiert, wobei zusätzlich
eine Dichtung 15 zur einwandfreien Abdichtung verwendet werden kann.
Fig. 2 zeigt im Prinzip das in Fig. 1 dargestellte Gleichlaufdrehgelenk,
jedoch ist bei Fig. 2 das Gelenk so dargestellt, wie es sich vor Aufbringen der Rohrwelle 10 ansieht. Dieses
Ausführungsbeispiel besitzt im Unterschied zur Fig. 1 eine anders gestaltete Verschlußkappe 9. Auf der äußeren Mantelfläche
des äußeren Gelenkkörpers 1 ist ohne weiteres zu erkennen, daß über die gesamte Länge axiale Nuten 11 in Form
einer Rändelung verlaufen. Diese axial verlaufende Nuten werden in etwa der Mitte der Außenfläche durch eine Ringnut
12, die über den gesamten Umfang verläuft, unterbrochen.
Die Ringstufe 13 nimmt das Befestigungsende des Faltenbalges 8 auf, wobei der Außendurchmesser des montierten Faltenbalges
8 nicht wesentlich größer ist als der Außendurchmesser,
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des äußeren Gelenkkörpers 1. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet,
daß der Faltenbalg 8 exakt fixiert wird. Diese Fixierung wird darüber hinaus noch durch den ringförmigen
Vorsprung 16 unterstützt.
Die Fig. 3 zeigt das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 lediglich mit dem Unterschied, daß die unverformte Rohrwelle 10
über den Außendurchmesser des äußeren Gelenkkörpers 1 einschließlich
des Faltenbalges 8 geschoben worden ist. Die Rohrwelle 10 besitzt eine glatte, unbearbeitete Innenfläche 17,
welche unabhängig von Töleranzen auch mit Spiel den äußeren Gelenkkörper 1 aufnimmt. Bei dieser Zuordnung von äußeren
Gelenkkörper 1 und Rohrwelle 10 zueinander ist eine Verformung der Rohrwelle 10 in die exakten Nuten 11 sowie die Ringnut
12 durch das hier angedeutete Verformungswerkzeug 18 möglich. ,*
Fig. 4 zeigt das in Fig. 3 bereits dargestellte Gelenk, nach
der Vorformung der Rohrwelle 10 in die axialen Nuten 11, sowie in die Ringnut 12. Somit ergibt sich durch die axialen
Nuten 11 eine drehfeste Verbindung zwischen Rohrwelle 10 und dem äußeren Gelenkkörper 1 und eine axiale Fixierung durch
die Ringnut 12, ebenfalls mit dem äußeren Gelenkkörper 1. Der Faltenbalg ist durch die Verlängerung IH vor Fliehkräften
geschützt und in der Ringstufe 13 mit seinem Ende befestigt.
Die Fig. 5 und 6 zeigen den äußeren Gelenkkörper 1 und die Rohrwelle 10 im vergrößerten Maßstab jeweils als. Ausschnitt
geschnitten. Die axialen Nuten 11 verlaufen über die gesamte äußere Mantelfläche des äußeren Gelenkkörper 1 und besitzen
wie aus Fig. 6 erkenntlich, einen konstanten Abstand zueinander. Sie sind beispielsweise durch eine Rändelung herge-
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stellt. Diese axialen Nuten 11 werden lediglich durch die in Umfangsrichtung verlaufende Ringnut 12 unterbrochen. Die
Ringnut 12 verläuft in etwa der Mitte der Außenfläche des äußeren Gelenkkörpers 1, so daß beidseitig in etwa gleichlanger
axialen Nuten 11 zurückbleiben. Die Ringnut 12 besitzt einen Querschnitt, der sich aus der Breite 21 und der Tiefe
22 zusammensetzt. Der Querschnitt der Ringnut ist so bemessen, daß er die Materialanteile, die sich zusammensetzen aus
der Durchmesserverkleinerung der Rohrwelle 10 und dem durch die Verzahnung verdrängten Materialvolumen aufnehmen kann.
Die Rohrwelle 10 ist vor der Verformung zum äußeren Gelenkkörper 1 mit Spiel versehen. Die Größe des Spieles 2 3 ist
von den Bauteilen an sich unabhängig, lediglich der Querschnitt der Ringnut 12 muß an dieses Spiel angepaßt werden,
da mit einer unterschiedlichen Dur.chmesserverringerung zu rechnen ist. Die Seitenflächen 24 der Ringnut 12
verlaufen, um ein besonders günstiges Fließverhaltens des Werkstoffes der Rohrwelle 10 in die Ringnut 12 hinein zu
erreichen, in bezug auf die Mittelachse unter einem Winkel c?^ , der kleiner ist als 75°.
In den Fig. 7 und 8 ist das Prinzip der Verformung zwischen der Rohrwelle 10 und dem äußeren Gelenkkörper 1 schematisch
dargestellt. In Fig. 7 wird zuerst das Material in die Ringnut 12 hineinverformt, wobei hier ein Fließen des
Materials von der Ringnut 12 ausgehend zu beiden Stirnseiten des äußeren Gelenkkörpers 1 hin, erfolgt. Das schematisch
dargestellte Verformungswerkzeug 18 kann in diesem Fall als Walze, wobei dann das Werkzeug rotiert oder als
Preßwerkzeug ausgebildet sein. In Fig. 8 dagegen wird als erstes das Material der Rohrwelle 10 an den Stirnseiten
des äußeren Gelenkkörpers 1 zur Mittelachse hin, verformt, so daß sich jeweils zwei Nuten ergeben. Durch die Durchmesserreduzierung
erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel
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ein Fließen des Materials der Rohrwelle 10 von den Stirnseiten
ausgehend, in die Ringnut 12 hinein. Hierbei ist es ebenfalls möglich, daß das Verformungswerkzeug 18 entweder
als Walze oder als Preßwerkzeug ausgebildet ist. Bei beiden Ausführungsformen ist ohne weiteres einzusehen, daß sowohl
die drehfeste Verbindung wie auch die axiale Sicherung gewährleistet ist.
Die Verwendung einer solchen Rohrwelle 10 ist unabhängig von der Gattung des Gelenkes, so daß ohne weiteres auch Gelenke
verwendet werden können, die sich auf andere Gattungen beziehen und in den Fig. 1 bis 5 nicht dargestellt worden sind.
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Claims (1)
- UC-33 - St/He - l£_- 5. September 1977Patentansprücheil.} Gleichlaufdrehgelenk mit einem inneren Gelenkkörper, einem diesen umgebenden äußeren Gelenkkörper mit auf der Außenfläche des inneren Gelenkkörpers und im Hohlraum des äußeren Gelenkkörpers jeweils paarweise einander zugeordneten Rillen zur Aufnahme eines Drehmomentübertragungselementes, insbesondere einer Kugel, wobei die Kugeln gegebenenfalls in einem Käfig gehalten sind und der äußere Gelenkkörper auf seinem äußeren Umfang in Umfangsrichtung eine Ringnut aufweist und mit axial verlaufenden Nuten versehen ist und von einem rohrförmigen Anschlußteil umgeben ist und durch Verformung des rohrförmigen Anschlußteiles in die Vertiefungen des äußeren Gelenkkörpers • hinein, diese drehfest miteinander verbunden sind und eine Manschette zur Abdichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,daß die axial verlaufenden Muten (11) gleichmäßig über dem Umfang verteilt sind und daß über dem Umfang mindestens eine Ringnut (12) angeordnet ist, deren Tiefe (22) größer ist als die Tiefe der axial verlaufenden Nuten (11) und in etwa in der Mitte der die Nuten (12) enthaltenden Außenfläche angeordnet ist und daß der äußere Gelenkkörper (1) eine Ringstufe (13) zur Aufnahme des Befestigungsendes, einer Dichtungsmanschette (8) aufweist und daß das rohrförmige Anschlußteil (10), gleichzeitig zur Befestigung der Manschette (8) auf dem äußeren Gelenkkörper (1) dient.2. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verwendung von mehreren Ringnuten (12) diese so- 13 -909810/0554UC-33 - St/He - 13 - 5. September 1977angeordnet sind, daß die mit axialen Nuten (11) versehene Außenfläche in gleichlange Teilflächen unterteilt wird.3. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Seitenflächen (24) der Ringnuten (12) in bezug auf die Mittelachse einen Winkel (<s*£ ) aufweisen, der kleiner ist als 75°.Ί. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der Querschnitt der Ringnut (12) ein Volumen aufnehmen kann, daß dem verdrängten Querschnittsvolumen der axialen Nuten (11) entspricht.5. Verfahren zur Herstellung eines Gleichlaufdrehgelenkes, bei dem zunächst der äußere Gelenkkörper außen mit einem Nutenprofil versehen wird und daß dann nach Ineinanderschieben des äußeren Gelenkkörpers und des., mit einer glatten Innenfläche und einem größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des äußeren Gelenkkörpers versehene Ende des rohrförmigen Anschlußteiles, in die axialen Nuten des äußerer. Gelenkkörpers hineinverformt wird, dadurch gekennzeichnet,daß Materialanteile des Anschlußteiles (10) gleichzeitig in die axialen Nuten (11) und die Ringnut (12) durch eine im wesentlichen zylindrischen Walze (16) bei Rotation des Gelenkes einfließen, wobei die Durchmesserreduzierung so gewählt ist, daß die Ringnut (12) durch das verdrängte Materialvolumen des Anschlußteiles (10) ausgefüllt wird.909810/0554
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