DE3205532C2

DE3205532C2 - Verfahren zur Montage eines Gleichlaufschiebegelenkes

Info

Publication number: DE3205532C2
Application number: DE19823205532
Authority: DE
Inventors: Alfred 7302 Ostfildern Kurz; Herbert 7314 Wernau Nagel
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1982-02-17
Filing date: 1982-02-17
Publication date: 1987-02-05
Also published as: DE3205532A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Gleichlaufschiebegelenkes in Ringbauart, deren Längsrillen umfangsmäßig gegen die Achsrichtung geschränkt sind und deren Außenring axial nur einseitig zugänglich ist. Um einen harten Preßsitz zwischen Nabe und Welle zu ermöglichen, wird ein Montageverfahren vorgeschlagen, bei dem beim Montieren der Mitnahmekugeln die Nabe bereits fest an der Welle angeordnet sein kann und bei der nur relativ kleine Schwenkwinkel zwischen Nabe und Käfig zum einen und Außenring zum andern erforderlich sind. Es werden paarweise lediglich nur zwei Mitnahmekugeln montiert, und zwar wird dazu ein auf der Außenseite des abgewinkelten Gleichlaufschiebegelenkes aus dem Außenring austauchendes Längsrillenpaar gewählt, welches zur Welle hin konvergiert. Das Abwinkeln und Einführen eines Kugelpaares wird bei unterschiedlichen Umfangslagen mehrfach wiederholt, bis sämtliche Mitnahmekugeln montiert sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Gleichlaufschiebegelenkes nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei dem bekannten Verfahren zur Montage von Gleichlaufschiebegelenken der hier zugrunde gelegten Art (DE-AS 28 01 114) wird die Montagegruppe Nabe/Käfig am gesamten Umfang mit Kugeln bestückt und diese im wesentlichen scheibenförmige Montagegruppe 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. Die Verbindung zwischen Welle und Nabe wird dabei als letzter Arbeitsgang der Montage vorgenommen. Hierbei müssen die beim Aufschieben der Nabe auf die Welle erforderlichen Schiebekräfte über dei Mitnahmekugeln des Gleichlaufschiebegelenkes aufgebracht werden. Diese verschieben sich dabei in Umfangsrichtung innerhalb des Käfigs bis an das Ende der Käfigdurchbrüche, wodurch die Verschiebestrecke begrenzt wird; erst dann kann eine Verschiebekraft aufgebracht werden. Bei dieser Art der Montage können ohne Beeinträchtigung der Laufbahnen der Mitnahmekugeln lediglich mäßige Verschiebekräfte aufgebracht werden.
Wegen der Drehmomentwechsel im Antrieb von Fahrzeugen führen derartige leicht verschiebbare Drehmomentverbindungen häufig zu unerwünschtem Spiel.
Durch die Unterlagen des DE-GM 19 84 390 gehört ein Verfahren zur Montage eines Gleichlaufschiebegelenkes zum Stand der Technik, bei dem die Nabe fest mit der Welle verbunden wird. Die Nabe wird zusammen mit dem Käfig und zwei um 180° versetzt eingesetzten Kugeln in den Außenring axial eingeführt. Der Außenring wird dann zu der Welle um die die beiden bereits eingesetzten Kugeln verbindende Achse abgewinkelt. Weil der Außenring erst später mit dem zugehörigen Wellenzapfen verschraubt wird, liegen bei dieser Abwinklung die Käfigöffnungen für die noch nicht eingesetzten Kugeln frei, so daß diese Kugeln von den beiden Seiten des Außenringes her eingesetzt werden können. Dieses Einsetzen gelingt aber nur dann, wenn bei der Abwinklung auf den beiden Seiten des Außenringes jeweils ein axial zur Welle hin konvergiertes Längsrillenpaar der Nabe aus dem Außenring pfeilartig ausgetaucht ist. Dieses Verfahren läßt sich auch in abgewandelter Form bei der Montage eines Gleichlaufschiebegelenkes der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art nicht anwenden. Bei einem solchen Schiebegelenk ist die eine Seite des Außenringes für die Kugelmontage nicht zugänglich. Wenn man durch entsprechende Schwenkung versucht, die jeweils restlichen Kugelpaare nacheinander einzusetzen, zeigt sich, daß jeweils einmal ein axial konvergierendes Längsrillenpaar aus dem Außenring nicht pfeilartig, sondern V-förmig austaucht. In dieses Längsrillenpaar und die zugehörigen Käfigdurchbrüche lassen sich die Kugeln nicht paarweise einsetzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches einen harten Preßsitz zwischen Nabe und Welle ermöglicht, ohne daß bei der Montage der Nabe auf der Welle über die Kugeln Stützkräfte übertragen werden müssen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Montageschritte in der angegebenen Reihenfolge gelöst. Weil die Nabe auf die Welle vor dem Einführen der Nabe in den Außenring aufgeschoben wird, können die Abstützkräfte unmittelbar auf die Welle und die Nabe aufgebracht werden. Für das Einführen der Kugelpaare kann die Nabe jeweils so abgewinkelt werden, daß immer ein axial zur Welle hin konvergierendes Längsrillenpaar der Nabe an dem Außenring pfeilartig austaucht, in das ein Kugelpaar einsetzbar ist.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. In dieser zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Gleichlaufschiebegelenk in Ringbauart, wie es dem erfindungsgemäßen Montageverfahren zugrunde gelegt 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,
Fig. 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 Montagegruppe 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.
Das in Fig. 1 für sich dargestellte Gleichlaufschiebegelenk besteht 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 2 und dem Außenring 9 sind Mitnahmekugeln 12 vorgesehen, die in Längsrillen 13 der Nabe bzw. Längsrillen 14 auf der Innenseite des Außenringes 9 eingreifen. Es sind sechs Mitnahmekugeln 12 und eine entsprechende Anzahl von Längsrillen 13, 14 vorgesehen. Die Mitnahmekugeln 12 sind durch den Käfig 7 alle in einer gemeinsamen Ebene geführt; zu diesem Zweck weist der Käfig 7 Durchbrüche 8 auf, die in Axialrichtung definiert bearbeitet sind und genau dem Kugeldurchmesser entsprechen. In Umfangsrichtung sind die Durchbrüche 8 länger als dem Kugeldurchmesser entspricht; die Kugeln 12 können also in Umfangsrichtung des Käfigs 7 wandern. Die Längsrillen 13 bzw. 14 sind - auf den Umfang der Nabe 2 bzw. des Außenringes 9 gesehen - zur Axialrichtung abwechselnd in der einen und in der anderen Richtung geneigt (Neigungswinkel 17, Fig. 4).
Die Drehmomentverbindung zwischen Nabe 2 und Welle 1 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 Drehmomentwechsel kein Umfangsspiel im Drehmoment-übertragenden Profil auftritt. Axial ist die Nabe zum einen durch einen Bund 6 und zum anderen durch einen Sicherungsring 5 festgelegt, der in eine Umfangsnut der Welle 1 einrastet.
Die offene Seite des Außenringes 9 ist durch eine Schutzkappe 15 aus Blech und einen daran anschließenden Faltenbalg 16 aus Gummi verschlossen, der an der Welle 1 anliegt.
Zum Zusammenfügen von Käfig 7 und Nabe 2 wird die Nabe 2 quer in den im wesentlichen kugelförmig gebildeten ringförmigen Käfig 7 eingeführt, wobei der stirnseitige Rand des Käfigs 7 in eine Längsrille 13 eintaucht und wobei ein Höcker zwischen zwei Längsrillen 13 der Nabe 2 in einen Durchbruch 8 des Käfigs 7eintaucht. 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 2 auf diese Weise ins Innere des kugelringförmigen Käfigs 7 eingebracht worden ist, läßt er sich parallel zum Käfig 7 schwenken zu einer vormontierten Montagegruppe 27 Nabe/Käfig.
Diese Montagegruppe 27 läßt sich nun ohne weiteres auf das gezahnte Wellenende aufpressen (Fig. 3), wobei Dank der freien Zugänglichkeit der von der Welle 1 abgewandten Stirnseite der Nabe 2 sich auch sehr hohe Anpreßkräfte aufbringen lassen. Nach dem Aufpressen der Nabe 2 bis zum Bund 6 und Einbringen des Sicherungsringes 5 ist die in der oberen Hälfte von Fig. 4 dargestellte Montagegruppe 271 Welle/Nabe/Käfig gebildet.
Diese Montagegruppe 71 wird nun bei umfangsrichtiger Relativlage von Nabe 2, Käfig 7 und Außenring 9 axial zusammengefügt. Das heißt, die Durchbrüche 8 des Käfigs 7 müssen umfangsgleich liegen mit einer Längsrille 13 der Nabe 2 und es müssen sich stets einander entgegengesetzt geneigte Längsrillen 13, 14 der Nabe 2 und des Außenringes 9 radial gegenüberstehen. Die in Fig. 4 und auch in den nachfolgenden Figuren gewählte Darstellung ist so gewählt, daß die Einführrichtung der Kugeln 12 - 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 von Fig. 4 als Linie darstellt. Bei dieser in den Figuren gezeigten Umfangslage der Teile des Gleichlaufschiebegelenkes befindet sich an der rechten Seite, der Einführseite, an der Nabe 2 ein nach oben konvergierendes Längsrillenpaar, wogegen im Außenring 9 an dieser Umfangsstelle ein nach oben divergierendes Längsrillenpaar angeordnet ist.
Zur maschinellen Vornahme der Montage sind die Einzelteile der Gelenkwelle bzw. die Montagegruppen in entsprechenden Halterungen bzw. Aufnahmen der Montagemaschine gehaltert, die teilweise strichpunktiert angedeutet sind. Der Außenring 9 ist in einer Außenring-Aufnahme 21 eingefügt, die um eine achssenkrecht verlaufende Schwenklinie 18 schwenkbar ist. Die Halterung der Welle 1 ist nicht angedeutet. Neben der Außenring-Aufnahme 21 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 12 in die Durchbrüche 8 des Käfigs 7 bzw. die entsprechenden Längsrillen 12 der Nabe 2 eingeschoben werden.
Um ein solches Einführen von zwei Kugeln 12 möglich zu machen, wird der Außenring 9 um einen Winkel - Beugewinkel 20 - in der Schwenkebene 19 verschwenkt, wobei - relativ - die Nabe 2 und der mit ihr gleichachsig gehaltene Käfig 7 auf der einen Seite (in Fig. 6 links) in den Außenring 9 eintaucht und auf der gegenüberliegenden Umfangsseite aus ihm austaucht. 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 9 auf. Zwar ist der Beugewinkel 20 größer als der maximal zulässige Schwenkwinkel des Gleichlaufschiebegelenkes während dessen Normalbetriebs; jedoch ist dieser Beugewinkel 20 immer noch relativ klein, so daß die Welle 1 nicht mit dem Außenring 9 kollidiert.
In diesem verschwenkten Zustand wird die Kugel-Einführvorrichtung 23 radial an den Käfig 7 herangefahren, so daß die Kugeleinführöffnungen bündig mit den entsprechenden Durchbrüchen 8 des Käfigs 7 liegen. Durch Stößel werden zwei Mitnahmekugeln 12 in die Durchbrüche 8 und die entsprechenden Längsrillen 13 eingeschoben, worauf hin die Kugel-Einführvorrichtung 23 wieder zurückgefahren werden kann. Nach dem Einführen der beiden Mitnahmekugeln 12 in die ausgetauchten Längsrillen 13 wird der Käfig 7 parallel zu dem abgeschwenkten Außenring 9 verschwenkt, was in Fig. 6 strichliert dargestellt ist. Hierbei werden die beiden eingeführten Mitnahmekugeln 12 in die entsprechenden Längsrillen 14 des Außenringes 9 eingefahren, so daß sie radial beidseitig von Längsrillen 13 und 14 und axial von den Durchbrüchen 8 des Käfigs 7 gehalten sind.
Im Anschluß daran werden der Außenring 9 und der Käfig 7 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. Entsprechend der Anzahl Z der Mitnahmekugeln 12 ist die neue Umfangslage, an der die neue Schrittfolge von Montageschritten vorgenommen wird, gegenüber der ersten um 720°/Z verdreht (Verdrehwinkel 24, Fig. 4). Durch Verdrehen der teilmontierten Gelenkwelle in der Strecklage um diesen Winkel 24 (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&min; in die Schwenkebene der Außenring-Aufnahme 21 eingefahren werden. Auch diese zweite Schwenkebene 19&min; liegt symmetrisch zwischen zwei Längsrillenpaaren, von denen das beim Beugen außen liegende Längsrillenpaar der Nabe 2 zur Welle 1 hin konvergiert. Entsprechend der Anzahl von sechs Mitnahmekugeln 12 bei dem in den Figuren dargestellten Gleichlaufschiebegelenk beträgt der Verdrehwinkel 24 120°.
Ausgehend von der in Fig. 7 dargestellten gegenüber dem Drehzustand der Fig. 4 bis 6 um 120° weitergedrehten Drehlage des teilmontierten Gleichlaufschiebegelenkes können sich nun wieder die Montageschritte Abwinkeln des Außenringes 9, Einführen der Mitnahmekugeln 12, Abwinkeln des Käfigs 7 parallel zum Außenring 9 und gemeinsames Zurückschwenken vom Außenring 9 und Käfig 7 in die Strecklage anschließen. Hierauf wird wiederum die Gelenkwelle in der Strecklage mit der weiteren Schwenkebene 19&min;&min; in die Schwenkebene der Außenring-Aufnahme 21 gedreht ( Verdrehwinkel 24). Es kann sich dann eine weitere Folge von Montageschritten der aufgezeigten Art anschließen. Das in den Figuren dargestellte Gleichlaufschiebegelenk mit sechs Mitnahmekugeln 12 ist nach dreimaligem Vollzug dieser Folge von Montageschritten vollständig montiert. Bei einem Gleichlaufschiebegelenk mit insgesamt acht Mitnahmekugeln müßte noch eine weitere Schrittfolge sich anschließen.
Es kann vorkommen, daß die Kugeln 12 beim Verschwenken des Außenringes 9 oder des Käfigs 7 des teilmontierten Gleichlaufschiebegelenkes an den Kanten der Längsrillen 13 und 14 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 eine sich umkehrende und wiederholende Torsionsbewegung zu überlagern. Hierdurch kann ein Schnäbeln und Hängenbleiben leicht und rasch überwunden werden.

Claims

1. Verfahren zur Montage eines Gleichlaufschiebegelenkes, welches besteht aus einer verdrehfest auf die Welle aufgeschobenen ringförmigen Nabe, einem die Nabe umschließenden ringförmigen Käfig, einem über ein Übergangsteil unlösbar mit einem Wellenzapfen verbundenen Außenring und einer geraden Anzahl von Mitnahmekugeln, die von fensterartigen Durchbrüchen des Käfigs in einer Ebene gehalten sind und in außenseitig an der Nabe und innenseitig am Außenring eingearbeitete Längsrillen eingreifen, welche jeweils - auf den Umfang gesehen - um einen gleichen Winkel gegen die Achsrichtung abwechselnd nach der einen und nach der anderen Seite geneigt sind, wobei jeweils eine Mitnahmekugel von zwei einander entgegengesetzt geneigten Längsrillen der Nabe und des Außenringes umfaßt wird, gekennzeichnet durch, die Reihenfolge der nachstehend aufgeführten Montageschritte:

a) Fügen von Käfig (7) und Nabe (2 ) alleine zu der Montagegruppe (27) Nabe/Käfig;

b) Aufschieben der Nabe (2) auf die Welle (1) und axiales Sichern der Nabe (2) auf der Welle (1) zu einer Montagegruppe (271) Nabe/Käfig/Welle;

c) axiales Einführen der Montagegruppe (271) Nabe/Käfig/Welle in den Außenring (9) mit umfangsrichtiger Relativlage von Außenring (9), Nabe (2) und Käfig (7);

d) relatives Abwinkeln des Außenringes (9) zu der Welle (1) um eine achssenkrechte Schwenklinie (18) in einer ersten axialen Symmetrie- Ebene zwischen zwei Längsrillenpaaren als erste Schwenkebene (19) um mehr als den im Betrieb des Gleichlauf-Schiebegelenkes zulässigen Beugewinkel (20), derart, daß ein axial zur Welle (1) hin konvergierendes Längsrillenpaar (13) der Nabe (2) aus dem Außenring (9) pfeilartig austaucht, wobei der Käfig (7) etwa achssenkrecht zur Welle (1) und Nabe ( 2) verbleibt;

e) radiales Einführen von jeweils einer Mitnahmekugel (12) in jede der beiden austauchenden Längsrillen (13) der Nabe (2) durch die zugehörigen Durchbrüche (8) des Käfigs (7) hindurch;

f) Abwinkeln des Käfigs (7) zu der Welle (1) etwa parallel zum Außenring (9);

g) gemeinsames Zurückschwenken von Außenring (9) und Käfig (7) in die Strecklage mit der Welle (1);

h) erneutes relatives Abwinkeln des Außenringes (9) wie unter Montageschritt d), jedoch in einer relativ zur ersten Schwenkebene (19) um den Winkel (24) gleich 720°/Z um die Gelenkwellen-Längsachse verschwenkten Ebene als zweiter Schwenkebene (19&min;), mit Z als Anzahl der Mitnahmekugeln (12);

i) Wiederholung der Montageschritte Kugel-Einführen (e), Käfig-Abwinkeln (f), gemeinsames Zurückschwenken (g) in der zweiten Schwenkebene (19&min;);

j) weitere Wiederholungen der Montageschritte Abwinkeln des Außenringes (9) in einer weiteren gegenüber der vorherigen um den Winkel (24) gleich 720°/Z verschwenkten Schwenkebene (19&min;&min;) (d bzw. h), Kugel-Einführen (e), Käfig- Abwinkeln (f) und gemeinsames Zurückschwenken (g) bis zum vollständigen Füllen des Gleichlauf- Schiebegelenkes mit allen Mitnahmekugeln (12).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Übergang von der einen zur nächstfolgenden verschwenkten Schwenkebene (19, 19&min;, 19&min;&min;) die Gelenkwelle in der Strecklage um ihre Längsachse um den Winkel (24) gleich 720°/Z gedreht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Montageschritte Käfig- Abwinkeln (f) und/oder gemeinsames Zurückschwenken (g) und/oder Außenring-Abwinkeln (d bzw. h) auf das Gleichlauf-Schiebegelenk eine sich wiederholende kurzhubige axiale Pumpbewegung und/oder eine sich umkehrende und wiederholende Torsionsbewegung aufgebracht wird.