DE3333666A1

DE3333666A1 - Verfahren und vorrichtung zum zusammenbau von kreuzgelenken

Info

Publication number: DE3333666A1
Application number: DE19833333666
Authority: DE
Inventors: Willi 8721 Niederwerrn Gößmann; Norbert 8721 Hambach Klüpfel; Gebhard 8720 Schweinfurt Pape; Josef 8721 Hambach Stark
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1983-09-17
Filing date: 1983-09-17
Publication date: 1985-04-04
Also published as: JPS6085837A; US4621402A; IT1178414B; FR2552003B1; FR2552003A1; GB2146553A; IT8448810A0; DE3333666C2; GB8423487D0; IT8448810A1; GB2146553B

Description

SKF KUGELLAGERFABRIKEN GMBH Schweinfurt, 01.09.1983

DE 8 3 028 DE TPA.ko.tr

-V-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenbau von Kreuzgelenken nach dem Oberbegriffs des Hauptanspruches.

Durch die DE-OS 1 527 557 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 reaktions frei über Einpreßstempel auf die Lager einwirken kann. Wenn die Lager bei der bekannten Vorrichtung an den Zapfen des Gelenkkreuzes anliegen, bewirkt ein weiteres Einpressen der Lager 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 vorher bestimmbaren Spreizweg der Gabe lärme erzielt wird.

Ein besonderer Nachteil des bekannten Verfahrens und der Vorrichtung besteht darin, daß toleranzbedingte unterschiedliche Querschnitte und/oder Gefügeunterschiede der beiden Gabe lärme - die Gelenkgabel ist ein im Querschnitt unbearbeitetes Gußteil - bei gleichem Spreizweg der Gabelarme unterschiedliche Rückstell-5 kräfte bzw. Vorspannungen der Gabelärme 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 der beiden Gabelarme bewirken weiterhin ein von Gelenk zu Gelenk stark schwankendes Beugemoment. Dieser Fehler wird durch die nicht zu vermeidenden Toleranzen der Gelenkgabeln untereinander - nicht nur zwischen den Gabe lärmen 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 Einpreßdrücke, die insbesondere in der Spreizphase durch innere Verspannung der Gabelärme eine vom eingestellten Spreizweg stark abweichende Vorspannung ergeben, so daß hierdurch der Mittenversatz der Gelenkteile noch weiterhin vergrößert werden kann.

Mit einem darüber hinaus zusätzlich auftretenden Mittenversatz muß bei der bekannten Ausführung gerechnet werden, weil selbst bei extrem stabiler Ausführung des Maschinengestel1s die unterschiedlichen Einpreßkräfte eine einseitige, elastische Nachgiebigkeit zur Folge haben. Den größeren Anteil hierbei liefern die Gelenkteile selbst durch mangelnde innere Steifigkeit und die Notwendigkeit, die Einrichtungen zum Einspannen der Gelenkteile zum Teil 5 aus räumlichen Gründen mit Abstand zur eigentlichen Krafteinwirkung beim Zusammenbau anordnen zu müssen. Beim Einpressen der Lager ist es deshalb dabei nicht zu vermeiden, daß das leichter einpreßbare zuerst am Zapfen des Gelenkkreuzes anliegt und dieses durch die Einpreßkraft zunächst einseitig gegenüber der Gelenkgabel unter Druck steht. Je

nach Steifigkeit resultiert daraus ein Mittenversatz, der auch nach dem Anliegen des anderen Lagers am Gelenkkreuz nicht mehr kompensiert werden kann, weil üblicherweise, um andere Fehler zu vermeiden, beide Druckaggregate gleiehe Kräfte nach dem Anliegen der Lager am Gelenkkreuz bewirken. Das Gelenkkreuz kann deshalb die eingenommene, mittenversetzte Lage gegenüber der Gelenkgabel nicht mehr verlassen. 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 Gabel arme unter sich und von Gelenkgabel zu Gelenkgabel völlig toi eranzfrei sind und entsprechend toleranzfreie Lager zur Verfügung stehen. Das ist, wie der Fachmann weiß, in der praktischen Serienfertigung nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenbau von Kreuzgelenken zu schaffen, mit denen bessere Ergebnisse, den Mittenversatz der Gelenkteile betreffend, erzielt werden, auch wenn Gelenkgabeln, Lager und Lagerbohrungen mit den üblichen Fer-5 tigungstoleranzen vorliegen.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches und durch eine Vorrichtung nach Anspruch 6 gelöst.

Ausgehend von unterschiedlichen Preßpassungen infolge Fertigungstoleranzen und damit unterschiedlichen Einpreßkräften für beide Lager wirkt einseitig auf die Gelenkgabel bzw. deren Schaft oder Welle die Differenz dieser Kräfte. Obwohl Einrichtungen zum Einspannen eine Befestigung bewirken, wird die Mitte der Gelenkgabel durch mangelnde eigene Steifigkeit und der des Maschinengestells gegenüber ihrer Ruheposition versetzt. Dieser Mittenversatz wird schon im Anfangsbereich vorteilhafterweise nach den Merkmalen von Anspruch 2 durch einen Meßwertaufnehmer ermittelt. Über eine elektronische Schaltung wird beispielsweise eine Korrekturkraft in dem Druckaggregat bewirkt, durch das der Mittenversatz sekundär verursacht wird. Dabei wirkt die Korrekturkraft als Zugkraft zwischen Maschinengestell und Druckaggregat und als solche über dessen Abstützung auf den betreffenden Gabelärm. Dadurch kehrt die Welle wieder in ihre Ruheposition zurück. Der beschriebene Funkt ionsablauf ist analog gesteuert und spielt sich in Wirklichkeit in einem verschwindend kleinen Teilbereich des möglichen Mittenversatzes ab, so daß ein störender Mittenversatz nach dem erfindungsgemäßen Verfahren praktisch nicht auftritt.

Wenn eines der beiden Lager zuerst am entsprechenden Zapfen des Gelenkkreuzes anliegt, wirkt die Einspannung des Gelenkkreuzes zusätzlich der Einpreßkraft entgegen, so daß die vorher durch den Meßwertaufnehmer ermittelte Ruheposition der Gelenkgabel gestört ist. Ein am Gelenkkreuz angeordneter weiterer Meßwertaufnehmer gibt dessen Mittenversatz an die elektronische Schaltung weiter, die eine erneute Korrektur der Druckverhältnisse beider Druckaggregate veranlaßt und in dieser Phase nach den Merkmalen

von Anspruch 4 auch auf die Hauptdrucksysterne einwirkt, indem deren Druckverhältnis zueinander korrigiert wird, bis auch das Gelenkkreuz keinen Mittenversatz aufweist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist während des gesamten Zusammenbaues des Kreuzgelenkes aktiv, wodurch ein Mittenversatz der Gelenkteile unterbleibt, wenn unterschiedliche Einpreßkräfte erforderlich sind oder wenn durch Fertigungstoleranzen bedingte Fehler der Gelenkgabel Ursache sind für unterschiedliche Vorspannungen beider Gabe lärme.

Wenn in einem zweiten Schritt des Zusammenbaus eine zweite Gelenkgabel mit dem Gelenkkreuz zusammengebaut wird oder der gesamte Zusammenbau in einer Einspannung erfolgt, kann der Meßwertaufnehmer auch an der zweiten Gelenkgabel angeordnet sein.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird in jedem Druckaggregat für sich durch dessen Nebendrucksystem eine die Vorspannung der Gabelarme konstant haltende, zum jeweiligen Druck des Hauptdrucksystems proportionale Teilkraft erzeugt. Die Teilkraft wirkt zwisehen Maschinengestell und Gabelarm und reduziert dessen sich durch das Hauptdrucksystem ergebende Vorspannung auf das erforderliche Maß. Dadurch ist die Vorspannung unabhängig von der stark unterschiedlichen Einpreßkraft, wodurch eng tolerierte Beugemomente der Gelenkteile untereinander erzielt werden.

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Bei anderen Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Meßwertaufnehmer Wegaufnehmer oder Kraftaufnehmer, die in den Einrichtungen zum Einspannen der Gelenkteile angeordnet sind. Insbesondere die Kraftaufnehmer bieten eine vorteilhafte robuste und unempfindliche Ausführung, die zudem die Handhabung der Gelenkteile nicht stört.

Die Erfindung wird im folgenden an einem in der Zeichnung dargestellten Beispiel beschrieben. Die einzige Fig.

zeigt eine Vorrichtung zum Zusammenbau einer mit einer Welle 1 verbundenen Gelenkgabel 2 mit einem Gelenkkreuz 3, das bereits mit einer weiteren Gelenkgabel 4 mit Schaft 5 zusammengebaut ist. Die dargestellte Anordnung dient neben der Aufgabe des Einpressens und Verstemmens von Lagern 6 erfindungsgemäß der Korrektur der Preßkräfte, um den Mittenversatz der Gelenkteile 2,3,4 zu vermeiden. Vorrichtung und Gelenkteile sind schematisch dargestellt, wobei unwichtige Details weggelassen sind.

Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus zwei gegen über1legenden, je einem Gabelärm 7 zugeordneten Druckaggregaten 8, deren Gehäuse 9 an einem Maschinengestell 10 in Preßrichtung frei beweglich geführt und mit hakenförmigen Abstützelementen 11 versehen sind, die hinter die freien Enden der Gabel arme 7 greifen. Dadurch wirkt die durch das Hauptdrucksystem 12 erzeugte Einpreß- bzw. Verstemmkraft zum Festlegen der Lager 6 in den Lagerbohrungen 13 reaktionsfrei auf die Gabelarme 7. Lager 6 und Lagerbohrungen 13 weisen an beiden Gabelarmen 7 durch Fertigungstoleranzen bedingte, unterschiedliche Preßpassungen auf, wodurch die Gabelarme 7 unterschiedlich ge-

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spreizt werden. Dadurch wirkt eine aus den Einpreß- bzw. Verstemmkräften resultierende Kraft einseitig auf die gesamte Gelenkgabel 2, wobei durch mangelnde Steifigkeit der Einrichtungen 14 zum Einspannen der Viel Ie 1 und der Welle 1 selbst diese sich durchbiegt bzw. die Gelenkgabel 2 gegenüber ihrer Ruheposition und gegenüber dem Gelenkkreuz 3 einen Mittenversatz aufweist. Dieser Mittenversatz wird über die Verbiegung der Welle 1 von einem Meßwertaufnehmer 15 in eine elektrische Spannung umgesetzt und einer elektronischen Schaltung 16 zugeführt. Diese bildet daraus eine Steuerspannung für je eine Servoeinheit 17, die ihrerseits über ein Nebendrucksystem 18 eine Korrekturkraft zwischen dem Maschinengestel1 10 und dem Hauptdrucksystem 12 bzw. dem Gehäuse 9 des Druckaggregats 8 bewirkt. Diese Korrekturkraft wirkt auf die Gelenkgabel 2 und führt diese in ihre Ruheposition zurück, wodurch der Mittenversatz kompensiert ist. Damit die gegenseitige Position der Gabelarme nicht verändert wird, und eine einfache Korrektur in beide Richtungen möglich ist, weisen beide Druckaggregate 8 Nebendrucksysteme 18 auf.

Wenn eines der beiden Lager 6 vorzeitig am Gelenkkreuz 3 anliegt, wird darauf eine einseitige Kraft ausgeübt, die ebenfalls einen Mittenversatz und eine Verbiegung der anderen Gelenkgabel 4 einschließlich Schaft 5 bewirkt. Dieser Mittenverstz wird durch einen weiteren Meßwertaufnehmer 19 ebenfalls der elektronischen Schaltung 16 zugeführt, die über weitere Servoeinrichtungen 20 eine Druckkorrektur der beiden Hauptdrucksysterne 12 bewirkt. Da dies jedoch Rückwirkungen auf die zusammenzubauende Gelenk-

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gabel 2 mit Welle 1 hat, wird durch die elektronische Schaltung 16 eine Nachkorrektur auch über die Nebendrucksysteme 18 vorgenommen. Auf diese Weise bleiben die Gelenkteile 2, 3, 4 während des gesamten Einpressens und Verstemmens ohne Mittenversatz in ihrer Ruhelage. Die Drucksysteme 8 werden von einer zentralen Druckversorgung 21 gespeist.

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Claims

SKF KUGELLAGERFABRIKEN GMBH Schweinfurt, 01.09.1983 DE 8 3 028 DE TPA. ko·. fr Patentansprüche

1. Verfahren zum Zusammenbau von Kreuzgelenken, wobei nach dem Einlegen und Positionieren des Gelenkkreuzes in der Gelenkgabel die Lager mit je einem sich an jedem Gabelarm abstützenden, ein Hauptdrucksystem enthaltenden Druckaggregat in Lagerbohrungen beider Gabelarme eingepreßt und festgelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf beide Gabelarme während des gesamten Zusammenbaus in Abhängigkeit vom jeweiligen Mittenversatz der Gelenkteile zueinander gebildete Korrekturkräfte einwirken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturkraft jeweils durch ein zwischen dem Hauptdrucksystem und dem Maschinengestell wirksames Nebendrucksystem erzeugt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenversatz durch an den Gelenkteilen angeordnete Meßwertaufnehmer er-

ermittelt wird, alle Meßwerte in einer elektronischen Schaltung verrechnet werden und deren Ausgangssignale die beiden Druckaggregate steuern.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturkräfte zusätzlich durch Verändern des Druckes in dessen Hauptdrucksystem erzeugt werden.

5. Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Druckaggregat für sich durch dessen Nebendrucksystem eine die Vorspannung der Gabelarme konstant haltende, zum jeweiligen Druck des Hauptdrucksystems proportionale Teilkraft erzeugt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, bestehend aus einem Maschinengestell (10) mit Einrichtungen (14) zum Einspannen mindestens einer Gelenkgabel (2,4) und eines Gelenkkreuzes (3), aus zwei jeweils den Gabeiarmen (7) zugeordneten, sich daran abstützenden und in Druckrichtung beweglichen, mit Hauptdrucksystemen (12) versehenen Druckaggregaten (8), gekennzeichnet durch zwischen deren Gehäuse (9) und dem Maschinengestell (10) angeordnete Nebendruck-5 systeme (18), durch an den Gelenkteilen (2,3,4) in der Bewegungsrichtung der Druckaggregate (8) angeordnete Meßwertaufnehmer (15,19), eine mit diesen verbundene, elektronische Schaltung (16)

mit die Haupt- (12) und Nebendrucksysteme (18) der beiden Druckaggregate (8) über Servoeinheiten (17, 20) steuernden Ausgängen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnt, daß die Meßwertaufnehmer (15,19) Wegaufnehmer sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertaufnehmer (15,19) Kraftaufnehmer sind und in den Einrichtungen (14) zum Einspannen der Gelenkteile (2,3,4) angeordnet sind.