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Verfahren zur Montage eines Gleichlauf-
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schiebegelenkes in Ringbauart Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Montage eines Gleichlaufschiebegelenkes in Ringbauart nach dem Oberbegriff von
Anspruch 1.
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Die durch das Montageverfahren zu montierenden Gleichlaufschiebegelenke
gehen beispielsweise aus der DE-AS 28 01 114 als bekannt hervor.
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Gleichlaufschiebegelenke sind in unterschiedlichen Bauarten bekannt,
von denen hier lediglich Gleichlaufschiebegelenke in Sternbauart und in Ringbauart
erwähnt sein sollen. Die Besonderheit des hier zugrundegelegten Gleichlaufschiebegelenkes
innerhalb der Gattung der Ringbauart besteht zum einen darin, daß der Außenring
über ein tellerförmiges Übergangsteil unlösbar mit einem Wellenzapfen oder dgl.
verbunden ist, so daß die Stirnseite der Nabe in montiertem Zustand unzugänglich
ist. Eine weitere Besonderheit besteht in der umfangsmäßigen Schränkung der Längsrillen
in der Nabe und auf der Innenseite des Außenringes. Dadurch ist eine axiale Montage
des kugelbestückten Käfigs nicht möglich.
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Nach Wissen der Anmelderin wurden bekannte Gleichlaufschiebe-
gelenke
der hier zugrundegelegten Art in der Weise montiert, daß die Montagegruppe Nabe/Käfig
am gesammten Umfang mit Kugeln bestückt wurden und diese im wesentlichen scheibenförmige
Montage gruppe in stark verschwenktem Zustand im wesentlichen axial in den Außenring
eingeführt und dann in eingeführtem Zustand um zwei gegenüberliegende Mitnahmekugeln
in die Haupterstreckungsebene des Außenringes zurückgeschwenkt wird. Die Verbindung
zwischen Welle und Nabe wird dabei als im wesentlichen letzter Arbeitsgang der Montage
vorgenommen. Hierbei müssen die beim Aufschieben der Nabe auf die Welle erforderlichen
Schiebekräfte über die Mitnahmekugeln des Gleichlaufschiebegelenkes aufgebracht
werden. Diese verschieben sich dabei in Umfangsrichtung innerhalb des Käfigs bis
an das Ende der Käfigsdurchbrüche, wodurch die Verschiebestrecke begrenzt wird;
erst dann kann eine Verschiebekraft aufgebracht werden. Es leuchtet ein, daß bei
dieser Art der Montage ohne Beeinträchtigung der Laufbahnen der Mitnahmekugeln lediglich
mäßige Verschiebekräfte aufgebracht werden können.
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Wegen der gerade im Kurzstreckenverkehr und im Stadtverkehr besonders
häufig auftretenden Drehmomentwechsel im Antrieb von Fahrzeugen führen derartige
leicht verschiebbare Drehmomentverbindungen häufig zu Spiel, welches jedesmal beim
Drehmomentwechsel bzw. beim Nulldurchgang des Drehmomentes einen mit einem Klack-Geräusch
verbundenen Wechsel der ilankenanLage innerhalb der Drehmomentverbindung verursaclIt.
Aus diesem Grunde wird eine harte Preßverbinduiig zwischen Welle und Nabe angestrebt,
die auch nach längerem Gebrauch des Fahrzeuges nicht zu einem Ausschlagen der L)rehtnomerItverbindung
führt. Eine solche harte PreßverLzitIdttllg kann jedoch nicht nach einer Vormontage
des GleichIaufschieiegelenkes zusammengeschoben werden, weil
dann
die Mitnahmekugeln so heftig in den Längsrillen der Nabe bzw. des Außenringes verspannt
werden würden, daß Werkstoffabplatzungen an den beteiligten Oberflächen hervorgerufen
werden könnten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Montageverfahren anzugeben, welches
bei den hier zugrundegelegten Gleichlaufschiebegelenken gleichwohl einen harten
Preßsitz zwischen Nabe und Welle erlaubt ohne daß Beschädigungen an den Laufbahnen
der Kugeln bzw. derKugeloberflächen zu befürchten sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
von Anspruch 1 gelöst. Dank der sukzessiven Befüllung des Käfigs mit Mitnahmekugeln
in einem eingetauchten Zustand des Käfigs innerhalb des Außenringes kann die Montage
des Gleichlaufschiebegelenkes bei wesentlich kleineren Beugewinkeln zwischen Nabe
und Außenring vorgenommen werden als beim vorbekannten Montageverfahren.
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Dank dieser kleineren Beugewinkel während der Montage ist es möglich,
daß die Welle bei diesen Montage schritten bereits an der Nabe befestigt ist, daß
also die Drehmomentverbindung zwischen Nabe und Welle zuvor schon hergestellt worden
ist. Der Preßsitz zwischen Nabe und Welle kann also montiert werden, solang die
von der Welle abgekehrte Stirnseite der Nabe noch frei zugänglich ist; dadurch können
hohe Aufpreßkräfte direkt auf die freie Stirnseite der Nabe ausgeübt werden. An
sich wäre es aufgrund des erfindungsgemäßen Montageverfahrens auch denkbar, die
Nabe einstückig mit der zugehörigen Welle auszuführen; jedoch macht in der Regel
die gegenseitige Montage von Nabe und Käfig eine Verschwenkung der beiden grob
angenähert
kugelförmigen Körper bei ihrem Ineinanderfügen erforderlich, was nur ohne eine angrenzende
Welle möglich ist. Würde man nahezu zylindrische Käfige benutzen, die axial über
die Nabe drübergestülpt werden könnten, wäre auch eine einteilige Ausführung von
Nabe und Welle möglich.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen und weitere Vorteile der Erfindung können
den Unteransprüchen bzw. der nachfolgenden anhand der beigefügten Zeichnungen gegebenen
Beschreibung entnommen werden; dabei zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein
Gleichlaufschiebegelenk in Ringbauart, wie es dem erfindungsgemäßen Montageverfahren
zugrundegelegt ist, Fig. 2 die gegenseitige Lage von Nabe und Käfig des Gleichlaufschiebegelenkes
nach Fig. 1 bei deren gegenseitigem Zusammenfügen, Fig. 3 den Vorgang des Zusammenpressens
von Nabe und Welle vor dem eigentlichen Montieren des Gleichlaufschiebegelenkes,
ig. 4 die gegenseitige Umfangslage der Teile vor dem axialen Einführen der Montagegruppe
Welle/Nabe/Käfig in den Außenring in Seitenansicht (Montagegruppe) bzw. Axialansicht
(Außenring),
Fig. 5 den Montagezustand nach dem Einführen der Montage
gruppe Welle/Nabe/Käfig in den Außenring, Fig. 6 den Montageschritt beim radialen
Einführen eines ersten Paares von Mitnahmekugeln in das Gleichlaufschiebegelenk
und Fig. 7 einen Montagezustand ähnlich wie dem gemäß Fig. 5 vor dem Einführen des
nächsten Paares von Mitnahmekugeln.
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Das in Fig. 1 für sich dargestellte Gleichlaufschiebegelenk besteht
im wesentlichen aus einer Welle 1, einer Nabe 2, einem Käfig 7 und einem Außenring
9, der über ein Übergangsteil 10 unlösbar mit einem Wellenzapfen 11 verbunden ist.
Zwischen der Nabe und dem Außenring sind Mitnahmekugeln 12 vorgesehen, die in Längsrillen
13 der Nabe bzw.
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Längsrillen 14 auf der Innenseite des Außenringes eingreifen. Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel sind sechs Mitnahmekugeln und eine entsprechende
Anzahl von Längsrillen vorgesehen. Die Mitnahmekugeln sind durch den Käfig alle
in einer gemeinsamen Ebene geführt; zu diesem Zweck weist der Käfig Durchbrüche
8 auf, die in Axialrichtung definiert bearbeitet sind und genau dem Kugeldurchmesser
entsprechen.
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In Umfangsrichtung sind die Durchbrüche länger als dem Kugeldurchmesser
entspricht; die Kugeln können also in Umfangsrichtung des Käfigs wandern. Die Längsrillen
13 bzw.
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14 sind - - auf den Umfang der Nabe bzw. des Außenringes gesehen -
zur Axialrichtung abwechselnd in der einen und in der anderen Richtung geneigt (Neigungswinkel
17, Fig. 4).
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Zwei entsprechende eine gemeinsame Mitnahmekugel umschließende Längsrillen
der Nabe bzw, des Außenringes sind entgegengesetzt geneigt, so daß die beiden Längsrillen
sich kreuzen. Die Lage der Mitnahmekugel ist dann stets am Kreuzungspunkt der beiden
zusammenarbeitenden Längsrillen. Aufgrund der gekreuzten Stellen zusammenarbeitender
Längsrillen der Nabe und des Außenringes ist die axiale Position der Mitnahmekugeln
stets definiert.
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Bei einer Verschwenkung der Welle gegenüber dem Wellenzapfen 11 ist
die Ebene aller Mitnahmekugeln 12 in der Winkelhalbierenden zwischen den beiden
genannten Wellen.
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Die Drehmomentverbindung zwischen Nabe und Welle ist durch ein Keilwellenprofil
3 bzw. ein Keilnabenprofil 4 bewirkt, die derart bemessen sind, daß sie sich mit
hartem Preßsitz ineinander schieben lassen. Dadurch ist gewährleistet, daß auch
nach längerer Betriebsdauer und häufigem Drehmomentenwechsel kein Umfangsspiel im
Drehmoment-übertragenden Profil auftritt. In axialer Hinsicht ist die Nabe zum einen
durch einen Bund 6 und zum anderen durch einen Sicherungsring 5 festgelegt, der
in eine Umfangsnut der Welle einrastet.
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Die offene Seite des Außenringes ist durch eine Schutzkappe 15 aus
Blech und einen daran anschließenden Faltenbalg 16 aus Gummi verschlossen, der an
der Welle 1 anliegt.
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Zum Zusamnenfügen von Käfig und Nabe wird die Nabe quer in den im
wcsentlicheii Icugelförmig gebildeten Käfigring eingeführt, wobei der stirnseitige
Rand des Käfigringes in eine Längsrille eintaucht und wobei ein Höcker zwischen
zwei Längsrillen der Nabe in einen Durchbruch des Käfigs
eintaucht.
Bei einer solchen in Fig. 2 gezeigten Relativlage der beiden Teile können die beiden
grob angenähert kugelförmigen Teile ineinandergeschoben bzw. -geschwenkt werden.
Nachdem die Nabe auf diese Weise ins Innere des kugelringförmigen Käfigs eingebracht
worden ist, läßt er sich parallel zum Käfig schwenken zu einer vormontierten Montage
gruppe 27 Nabe/Käfig.
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Diese Montage gruppe läßt sich nun ohne weiteres auf das gezahnte
Wellenende aufpressen (Fig. 3), wobei Dank der freien Zugänglichkeit der von der
Welle abgewandten Stirnsich seite der Nabe/auch sehr hohe Aufpreßkräfte aufbringen
lassen. Nach dem Aufpressen der Nabe bis zum Bund 6 und Einbringen des Sicherungsringes
5 ist die in der oberen Hälfte von Fig. 4 dargestellte Montage gruppe 271 Welle/Nabe/Käfig
gebildet.
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Diese Montage gruppe wird nun bei umfangsrichtigerRelativlage von
Nabe, Käfig und Außenring axial zusammengefügt.
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Das heißt, die Durchbrüche 8 des Käfigs müssen umfangsgleich liegen
mit einer Längsrille 13 der Nabe und es müssen sich stets einander entgegengesetzt
geneigte Längsrillen der Nabe und des Außenringes radial gegenüberstehen.
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Die in Fig. i und auch in den nachfolgenden Figuren gewählte Darstellung
ist so gewählte daß die Einführrichtung der Kugeln - veranschaulicht durch ein paar
von Pfeilen in vollen Linien - seitlich von rechts erfolgt und die später noch zu
erörternde Schwenkbewegung in der parallel zur Zeichenebene liegenden Schwenkebene
19 erfolgt, die sich in der unteren hälfte voll Fig. II als Linie darstellt. ei
dieser in dex igurewI gezeigten Umfangslage der Teile des Gleichlaufscluiebegelenkes
befindet sich an
der rechten Seite, der Einführseitean der Nabe
ein nach oben konvergierendes Längsrillenpaar, wogegen im Außenring an dieser Umfangsstelle
ein nach oben divergierendes Längsrillenpaar angeordnet ist.
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Zur maschinellen Vornahme der Montage sind die Einzelteile der Gelenkwelle
bzw. die Montage gruppen in entsprechenden Halterungen bzw. Aufnahmen der Montagemaschine
gehaltert, die teilweise strichpunktiert angedeutet sind. Der Außenring ist in einer
Außenring-Aufnahme 21 eingefügt, die um eine achssenkrecht verlaufende Schwenklinie
18 schwenkbar ist. Die Halterung der Welle 1 ist nicht angedeutet.
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Neben der Außenring-Aufnahme ist noch eine unabhängig davon bewegliche
Käfig-Ausricht- und Schwenkvorrichtung 22 vorgesehen, die radial hin und her verfahrbar
ist und die im abgesenkten Zustand der Montagegruppe 271 (Fig. 5) mit einem Fingerpaar
auf die Oberseite des Käfigs 7 greift und ihn in einer definierten Lage festhält.
Auch die Käfig-Ausricht- und Schwenkvorrichtung 22 ist um die Schwenklinie 18 für
sich schwenkbar. Gegenüberliegend davon ist eine Kugel-Einführvorrichtung 23 vorgesehen,
die ebenfalls radial hin und her bewegbar ist. Mit ihr können gleichzeitig nebeneinanderliegend
zwei Kugeln in die Durchbrüche des Käfigs bzw. die entsprechenden Längsrillen der
Nabe eingeschoben werden.
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Um ein solches Einführen von zwei Kugeln möglich zu machen, wird der
Außenring um einen Winkel - Beugewinkel 20 - in der Schwenkebene 19 verschwenkt,
wobei - relativ - die Nabe und der mit ihr gleichachsig gehaltene Käfig auf der
einen Seite (iii Fig. 6 links) in den Außenring eintaucht und auf
der
gegenüberliegenden Umfangsseite aus ihm austaucht.
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Durch entsprechende Wahl der Umfangslage der beteiligten Teile zur
Schwenkebene 19 taucht ein zur Welle 1 hin konvergierendes Längsrillenpaar pfeilartig
nach oben aus dem Außenring auf. Zwar ist der Beugewinkel 20 größer als der maximal
zulässige Schwenkwinkel des Gleichlaufschiebegelenkes während dessen Normalbetriebs;
jedoch ist dieser Beugewinkel immer noch relativ klein, so daß die Welle 1 nicht
mit dem Außenring kollidiert.
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In diesem verschwenkten Zustand wird die Kugel-Einführvorrichtung
23 radial an den Käfig 7 herangefahren, so daß die Kugeleinführöffnungen bündig
mit den entsprechenden Durchbrüchen des Käfigs liegen. Durch Stößel werden zwei
Mitnahmekugeln 12 in die Durchbrüche und die entsprechenden Längsrillen eingeschoben,
worauf hin die Kugel-Einführvorrichtung wieder zurückgefahren werden kann. Nach
dem Einführen der beiden Mitnahmekugeln in die ausgetauchten Längsrillen wird der
Käfig 7 parallel zu dem abgeschwenkten Außenring verschwenkt, was in Fig. 6 strichliert
dargestellt ist. Hierbei werden die beiden eingeführten Mitnahmekugeln in die entsprechenden
Längsrillen des Außenringes eingefahren, so daß sie radial beidseitig von Längsrillen
und axial von den Durchbrüchen des Käfigs gehalten sind.
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Im Anschluß daran werden der Außenring und der Käfig gemeinsam in
die Strecklage der Gelenkwelle zurückverschwenkt. Hierauf ist das teilmontierte
Gleichlaufschiebegelenk in einen Zustand gebracht, an den sich eine ganz ähnliche
Montageschrittfolge wiederholend anschließen kann;
jedoch werden
die Montageschritte an einer anderen Umfangslage des Gleichlaufschiebegelenkes vorgenommen.
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Entsprechend der Anzahl Z der Mitnahmekugeln ist die neue Umfangslage,
an der die neue Schrittfolge von Montage schritten vorgenommen wird, gegenüber der
ersten um 760 /Z verdreht (Verdrehwinkel 24, Fig. 4). Durch Verdrehen der teilmontierten
Gelenkwelle in der Strecklage um diesen Winkel (Fig. 7) bleibt die absolute Lage
der Schwenklinie 18 und der Schwenkebene der Außenring-Aufnahme 21 bzw. der Käfig-Ausricht-
und Schwenkvorrichtung 22 raumfest stehen; jedoch kann durch diese Drehbewegung
eine relativ zum Außenring 9 feststehende zweite Schwenkebene 19' in die Schwenkebene
der Außenring-Aufnahme 21 eingefahren werden. Auch diese zweite Schwenkebene 19'
liegt symmetrisch zwischen zwei Längsrillenpaaren, von denen das beim Beugen außen
liegende Längsrillenpaar der Nabe zur Welle 1 hin konvergiert. Entsprechend der
Anzahl von sechs Mitnahmekugeln bei dem in den Figuren dargestellten Gleichlaufschiebegelenk
beträgt der Verdrehwinkel 24 1200.
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Ausgehend von der in Fig. 7 dargestellten gegenüber dem Drehzustand
der Figuren 4 bis 6 um 1200 weitergedrehten Drehlage des teilmontierten Gleichlaufschiebegelenkes
können sich nun wieder die Montage schritte Abwinkeln des Außenringes, Einführen
der Mitnahmekugeln, Abwinkeln des Käfigs 7 parallel zum Außenring und gemeinsames
ZurücS-schwenken vom Außenring und Käfig in die Strecklage anschließen. Hierauf
wird wiederum die Gelenkwelle in der Strecklage mit der weiteren Schwenkebene 19
in die Schwenkebene der Au,3ewlrillg-Aufnahme 21 gedreht (Verdrehwinkel 2ei). Es
kann sich dann eine weitere Folge von Mon-
tageschritten der aufgezeigten
Art anschließen. Das in den Figuren dargestellte Gleichlaufschiebegelenk mit sechs
Mitnahmekugeln ist nach dreimaligem Vollzug dieser Folge von Montageschritten vollständig
montiert. Bei einem Gleichlaufschiebegelenk mit insgesamt acht Mitnahmekugeln müßte
noch eine weitere Schrittfolge sich anschließen.
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Es kann vorkommen, daß die Kugeln beim Verschwenken des Außenringes
oder des Käfigs des teilmontierten Gleichlaufschiebegelenkes an den Kanten der Längsrillen
anschnäbeln oder sonst irgendwie hängenbleiben. Um trotz dieses Schnäbelns und Hakens
einen zügigen Bewegungsablauf beim Montieren zu ermöglichen, ist es zweckmäßig,
den Abwinkelbewegungen eine kurzhubige axiale Pumpbewegung und/oder ne sich umkehrende
und wiederholende Torsionsbewegung zu -iberlagern. Hierdurch kann ein Schnäbeln
und Hängen-'o'en leicht und rasch überwunden werden.