DE3333665C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Zusammenbau von Kreuzgelenken - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Zusammenbau von Kreuzgelenken

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenbau von Kreuzgelenken. Um den Fehler des Mittenversatzes beider Gelenkgabeln bzw. Gelenkwellen zueinander zu reduzieren, wird die Vorspannung der Gabelarme während des gesamten Zusammenbaus gleichgehalten. Dies wird erzielt, indem die Spreizung der Gabelarme allein durch die Druckkraft beim Einpressen bzw. Verstemmen bewirkt wird und durch eine zu dieser proportionalen, sich gegen das Maschinengestell abstützenden Teilkraft auf den erforderlichen Wert reduziert wird. Dadurch ist die Vorspannung unabhängig von Fertigungstoleranzen, wie unterschiedlicher Querschnitt der Gabelarme und verschiedener Preßpassungen der Lager und Lagerbohrungen, wodurch kleinste Mittenversatzfehler und gleichbleibende Beugemomente zwischen den Gelenkgabeln erzielt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenbau von Kreuzgelenken nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
  • Durch die DE-OS 15 27 557 ist es bereits bekannt, die Lager mittels schwimmend angeordneter Druckaggregate reaktionsfrei in die Lagerbohrungen der Gabelarme einer Gelenkgabel einzupressen und beispielsweise durch Verstemmen axial festzulegen. Das Gelenkkreuz ist dabei positioniert, so daß nach dem Einpressen und Verstemmen eine fertige Lagerung entsteht. Das Gelenkkreuz soll axial spielfrei angeordnet sein und in Schwenkrichtung ein Bremsmoment aufweisen, das oftmals als Beugemoment bezeichnet wird. Das Beugemoment wird dadurch erzielt, daß die Lager bei nach außen gespreizten, vorgespannten Gabelarmen festgelegt werden, wobei diese mit ihren Büchsenböden an der Stirnseite der Kreuzgelenkzapfen anliegen. Bei der bekannten Vorrichtung werden die Lager zunächst gleichzeitig in die Lagerbohrungen eingepreßt, wobei die Gabelarme jeweils durch hakenförmige, am Druckaggregat befestigte Abstützelemente hintergriffen werden und der Druck dadurch reaktionsfrei über Einpreßstempel auf die Lager einwirken kann. Wenn die Lager bei der bekannten Vorrichtung an den Zapfen des Gelenkkreuzes anliegen, bewirkt ein weiteres Einpressen ein Spreizen der Gabelarme nach außen, wodurch die schwimmend angeordneten Druckaggregate nach außen geschoben werden. Dieser Verschiebeweg wird durch einstellbare Anschläge begrenzt, wobei die Vorspannung über den vorherbestimmbaren Spreizweg der Gabelarme erzielt wird.
  • Ein besonderer Nachteil des bekannten Verfahrens und der Vorrichtung besteht darin, daß toleranzbedingte unterschiedliche Querschnitte und/oder Gefügeunterschiede der beiden Gabelarme - die Gelenkgabel ist ein im Querschnitt unbearbeitetes Gußteil - bei gleichem Spreizweg der Gabelarme unterschiedliche Rückstellkräfte bzw. Vorspannungen der Gabelarme bewirken. Die Differenz der Rückstellkräfte wirkt über die Lager direkt auf das Gelenkkreuz und verschiebt dieses aus der vorzentrierten Position. Die Folge davon ist ein unzulässiger Mittenversatz beider Gelenkteile zueinander, der infolge der funktionsbedingten Beugung der Gelenkteile zueinander auch durch individuelles Auswuchten nicht mehr optimal kompensiert werden kann.
  • Die unterschiedlichen Rückstellkräfte bewirken weiterhin ein von Gelenk zu Gelenk stark schwankendes Beugemoment. Dieser Fehler wird durch die nicht zu vermeidenden Fertigungstoleranzen der Gelenkgabeln untereinander - nicht nur zwischen den Gabelarmen einer Gelenkgabel - noch verschlechtert.
  • Ein weiterer Nachteil der bekannten Ausführung wird dann wirksam, wenn unterschiedliche Passungstoleranzen zwischen Lager und Lagerbohrung bei beiden Gabelarmen auftreten. In diesen Fällen ergeben sich unterschiedliche Einpreßkräfte, die insbesondere in der Spreizphase durch innere Verspannung der Gabelarme eine vom eingestellten Spreizweg stark abweichende Vorspannung ergeben, so daß hierdurch der Mittenversatz der Gelenkteile noch weiterhin vergrößert werden kann. Der gleiche Fehler tritt bei unterschiedlichen Verstemmkräften auf. Ohne präzise Paarungsarbeit individuell für jeden Gabelarm vor jedem Zusammenbau sind diese Fehler nicht zu vermeiden. Gute Ergebnisse können demnach mit dem bekannten Verfahren und der Vorrichtung nur unter idealen Bedingungen erzielt werden, wenn die Gabelarme unter sich und von Gelenkgabel zu Gelenkgabel völlig toleranzfrei sind und entsprechend toleranzfreie Lager zur Verfügung stehen. Dies ist, wie der Fachmann weiß, in der praktischen Serienfertigung nicht möglich.
  • Um diese Nachteile zu vermeiden, wird durch das DE-GM 19 65 040 eine Vorrichtung vorgeschlagen, mit der die Gabelarme vor dem Einpressen der Lager mit der erforderlichen Vorspannkraft gespreizt und in dieser Lage durch mechanische Elemente fixiert werden. Dadurch treten unterschiedliche Rückstellkräfte der Gabelarme infolge Querschnitt- und Materialschwankungen zwar nicht mehr auf, jedoch weist auch diese Vorrichtung eine starke Rückwirkung auf die eingestellte Spreizung der Gabelarme auf, wenn unterschiedliche Einpreß- bzw. Verstemmkräfte für das Lager erforderlich sind, weil diese die Einspannung der Gelenkteile einseitig belasten. Obwohl mit dieser bekannten Vorrichtung bessere Ergebnisse erzielt werden, muß mit einem unzulässigen Mittenversatz der Gelenkteile zueinander gerechnet werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenbau von Kreuzgelenken zu schaffen, mit denen bessere Ergebnisse, den Mittenversatz und das Beugemoment der Gelenkteile betreffend, erzielt werden, auch wenn Gelenkgabeln, Lager und Lagerbohrungen mit den üblichen Fertigungstoleranzen vorliegen.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches und durch eine Vorrichtung nach Anspruch 4 gelöst.
  • Das Wesentliche dabei ist, daß die Vorspannung der Gabelarme durch eine während des gesamten Zusammenbaus gleichbleibende Kraft unabhängig von der jeweiligen Einpreß- bzw. Verstemmkraft und deren Auswirkungen konstant gehalten wird. Damit haben Passungstoleranzen zwischen Lager und Lagerbohrung und Fertigungstoleranzen der Gelenkgabel hinsichtlich Querschnitt, Materialdichte, Abmessungen usw. nur extrem geringen bis keinen Einfluß auf das Ergebnis des Zusammenbaus. Es können dadurch Kreuzgelenke bzw. Gelenkwellen zusammengebaut werden, deren Mittenversatz so klein ist, daß sich oftmals ein Auswuchten erübrigt. Die Kraft zum Spreizen der Gabelarme wird erfindungsgemäß durch das Hauptdrucksystem für das Einpressen und Verstemmen selbst erreicht, indem die Hebelkraft des betreffenden Gabelarmes zwischen dem Abstützelement und dem Einpreß-/Verstemm-Stempel des Druckaggregates ausgenützt wird. Diese ist insbesondere in der Verstemmphase erheblich größer als erforderlich und wird beispielsweise nach Anspruch 2 und 5 durch ein in jedem Druckaggregat angeordnetes Nebendrucksystem auf das erforderliche Maß reduziert. Dieser rückwirkende Einfluß ergibt sich automatisch dadurch, daß das Nebendrucksystem in jeder Phase des Einpressens bzw. Verstemmens eine Teilkraft zwischen Maschinengestell und Druckaggregat ausübt, die nach den Merkmalen von Anspruch 6 proportional dem jeweiligen Druck des Hauptdrucksystems folgt und den betreffenden Gabelarm auf die gewünschte Vorspannung zurückstellt. Wenn beide Drucksysteme, wie in Anspruch 3 gekennzeichnet ist, von derselben Druckquelle versorgt werden, ergeben sich in der Endphase des Zusammenbaus gleiche, auf beide Gabelarme wirkende Kräfte, so daß vorteilhafterweise die betreffende Gelenkgabel in ihrer Einspannung nicht belastet wird. Nach dem Ausspannen der zusammengebauten Gelenkgabel weist diese neben den bereits angeführten Vorteilen ein durch die Vorspannung der Gabelarme vorbestimmtes, eng toleriertes Beugemoment auf.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann der proportionale Druckwert relativ zum Hauptdruck eingestellt werden. Dadurch kann der Wert der erwünschten Vorspannung und damit das Beugemoment variiert werden.
  • Die Erfindung wird im folgenden an dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel beschrieben.
  • Die einzige Figur zeigt eines der beiden in einem Maschinengestell 1 angeordneten Druckaggregate 2 nach dem Einpressen und Verstemmen eines Nadellagers 3 in der Lagerbohrung 4 des Gelenkarmes einer Gelenkgabel 6. Die Anordnung ist schematisch dargestellt und teilweise geschnitten. Für die Funktion unwesentliche Details sind weggelassen.
  • Die Gelenkgabel 6 befindet sich in einer festen, mit dem Maschinengestell 1 verbundenen Einspannung 7. Ein Gelenkkreuz 8 ist entsprechend seiner späteren Funktion über die nur stirnseitig sichtbaren Zapfen 9 in die Gelenkgabel 6 eingelegt und positioniert bzw. zentriert. Das Nadellager 3 ist bereits durch das Druckaggregat 2 in die Lagerbohrung 4 des rechts dargestellten Gabelarmes 5 mit Preßsitz eingesetzt und liegt mit seinem Büchsenboden 10 an der Stirnseite des Zapfens 9 des Gelenkkreuzes 8 an. Die an dieser Stelle auftretende Reibung verursacht ein Beugemoment zwischen Gelenkgabel 6 und Gelenkkreuz 8, wenn beide Gabelarme 5 mit Nadellagern 3 versehen sind und beide Gabelarme 5 unter Vorspannung stehen, die durch Spreizen nach außen während des Einpressens und Verstemmens erzielt wird. Nach dem Ausspannen bewirkt die Vorspannung der Gabelarme 5 eine Rückstellkraft mit der die Büchsenböden 10 der Nadellager 3 gegen die Stirnseiten der Zapfen 9 gepreßt werden.
  • Das Druckaggregat 2 besteht aus einem Hauptdrucksystem 11 und einem Nebendrucksystem 12. Das Hauptdrucksystem 11 weist einen Druckzylinder 13 mit einem Kolben 14 auf, dessen Schaft 15 mit einem Einpreß- und Verstemm-Stempel 16 versehen ist. Um Reaktionskräfte von der Gelenkgabel 6 und vom Maschinengestell 1 fernzuhalten, ist das gesamte Druckaggregat 2 in Einpreßrichtung frei beweglich und mit einem hakenförmigen Abstützelement 17 versehen, das das freie Ende des Gabelarmes 5 hintergreift. Dadurch heben sich der Einpreßdruck F S des Stempels 16 und die Zugkraft F A des Abstützelementes auf. Die Spreizung der Gabelarme 5 wird allein durch die ein Kippmoment zwischen ihren Angriffspunkten erzeugenden Einpreßkraft F S und Zugkraft F A bewirkt, ist direkt abhängig von der Einpreßkraft F S für das jeweilige Nadellager 3 und dessen Preßpassung mit der Lagerbohrung 4 und ist zunächst größer als erforderlich. Um die Spreizung auf das erforderliche Maß zu reduzieren, ist das Druckaggregat 2 mit dem Nebendrucksystem 12 versehen, das zwischen dem Maschinengestell 1 und dem Hauptdrucksystem 11 eine Teilkraft F T über einen am Maschinengestell 1 befestigten Kolben 19 erzeugt. Die durch das Nebendrucksystem 12 erzeugte Teilkraft F T ist streng proportional zur Einpreß- bzw. Verstemmkraft F S und folgt dieser in jeder Phase des Zusammenbaus proportional. Ihr relativer Betrag ergibt die gewünschte Vorspannung der Gabelarme 5 und kann durch ein Stellglied 20 verändert werden. Beide Druckaggregate 2 sind an derselben Druckquelle angeschlossen, so daß sich die Kräfte auf die Gelenkgabel 6 aufheben und somit keine Belastung über die Einspannung 7 der Gelenkgabel 6 auf das Maschinengestell 1 wirkt.

Claims (5)

1. Verfahren zum Zusammenbau von Kreuzgelenken mit radial vorgespannten Gabelarmen, wobei nach dem Einlegen und Positionieren des Gelenkkreuzes in der Gelenkgabel die Lager mit je einem sich am jeweiligen Gabelarm abstützenden, druckbeaufschlagten Einpreß/Verstemmstempel eingepreßt und festgelegt werden und wobei die Abstützkraft gegenüber dem Lager axial zum Ende des Gabelarmes versetzt innenseitig an diesem angreift, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Gabelarme (5) für sich während der gesamten Einpreß- und/oder Festlegphase mit dem sich durch die jeweilige Druckkraft (F A , F s ) zwischen dem Abstützelement (17) und dem Einpreß/Verstemm-Stempel (15) ergebenden Kippmoment vorgespannt wird, wobei die Abstützkraft (F A ) um eine dem Betrag der Preßkraft direkt proportional folgende Teilkraft (F t ) reduziert wird, die sich über eine Einspannung (7) an der der Abstützkraft (F A ) bezüglich der Lager (3) gegenüberliegenden Seite der Gelenkgabel (6) abstützt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkraft (F T ) jeweils durch ein Nebendrucksystem erzeugt wird und sich gegen das Maschinengestell abstützt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Drucksysteme (11, 12) von derselben Druckquelle versorgt werden.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, bestehend aus einem Maschinengestell (1) mit Einrichtungen (7) zum Einspannen mindestens einer Gelenkgabel (6) und eines Gelenkkreuzes (8) mit zwei jeweils den Gabelarmen (5) zugeordneten Druckaggregaten (2), von denen jedes ein Hauptdrucksystem (11) aufweist mit einem hakenförmigen, den Gabelarm (5) hintergreifenden Abstützelement (17) und einem Einpreß/ Verstemm-Stempel (16) und ein Nebendrucksystem (12) enthält, dessen druckbeaufschlagtes Element (19) in der Bewegungsrichtung des Hauptdrucksystems (11) verschiebbar ist und sich am Maschinengestell (1) abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß das Nebendrucksystem (12) eine Teilkraft (F T ) in Einpreßrichtung bewirkend angeordnet ist, die durch einen vom Hauptdrucksystem (11) abgeleiteten, proportionalen Druck erzeugt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der proportionale Druckwert relativ zum Hauptdruck einstellbar ist.
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