DE3931055A1

DE3931055A1 - Wuchtgewicht fuer kreuzgelenkwellen

Info

Publication number: DE3931055A1
Application number: DE3931055A
Authority: DE
Inventors: Harald Papke
Original assignee: GKN Cardantec International GmbH
Current assignee: Spicer Gelenkwellenbau GmbH
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1989-09-18
Publication date: 1991-03-28
Also published as: SE500085C2; FR2652141A1; ES2023764A6; GB9020283D0; GB2236163B; DE3931055C2; GB2236163A; FR2652141B1; IT9021341A1; IT9021341A0; SE9002957D0; SE9002957L; IT1243001B

Description

Die Erfindung betrifft ein Wuchtgewicht für den Massenaus gleich an rotierenden Wellen, insbesondere Kreuzgelenkwel len, mit einem das Gewicht darstellenden Wuchtblech, wel ches über zwei beabstandete Befestigungsstellen mit der Welle verbunden ist.

Bei rotierenden Wellen, insbesondere Gelenkwellen, ist es bekannt, Gewichte der o.g. Art z. B. durch Punkt- oder Buckelschweißungen an der Gelenkwellenoberfläche zu befestigen. Durch die Schweißbefestigung der Wuchtgewichte erfolgt eine Verminderung der Festigkeit der betroffenen Wellenbauteile in fast allen Fällen im Bereich der Schweißwarze. Somit begünstigen die Befestigungspunkte mögliche Anrißpunkte der Welle unter Belastung und es besteht die Gefahr einer Zerstörung bei Drehmoment übertragung. Die Zerstörung erfolgt durch eine Rißbildung unter einem Winkel von ca. 45° zur Wellenlängsachse und ist charakteristisch für die Überbeanspruchung der Welle unter Torsionsbelastung.

Aus der DE-GM 74 17 316 ist die Formgebung und Verwendung eines Ausgleichgewichtes mit zwei beabstandeten Befestigungsstellen bekannt. Bei dieser bekannten Ausführung der Ausgleichsgewichte sind die Befestigungs stellen buckelförmig ausgebildet und ein weiterer Buckel des Ausgleichsgewichtes ist zur genauen Fixierung beim Einlegen in die Schweißelektrode oder Schweißeinrichtung vorgesehen. Eine Berücksichtigung der Torsions- oder Biegespannung in Form einer besonderen Ausbildung der Blechform oder der Schweißstellen erfolgt nicht.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, ein Wuchtgewicht für Wellen, insbesondere Kreuz gelenkwellen zu schaffen, das eine hohe Schwingfestig keit und eine gute Dauerfestigkeit unter Torsions- und Biegebeanspruchung der Welle aufweist und eine hohe Lebensdauer gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Wuchtblech im Bereich um die Befestigungsstellen mit einer Entlastungsnut ausgestattet ist.

Durch die gemeinsame Entlastungsnut um die Befestigungs stellen erfolgt eine Verbesserung der Schwingfestigkeit bei auftretender Biege- und Torsionsspannung und verhindert einen Anriß der Welle, insbesondere für dickwandige Kreuzgelenkwellen ergibt sich hierdurch ein wesentlicher Vorteil.

In einer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Entlastungsnut im jeweils eine Befestigungsstelle angeordnet ist.

Die Anordnung der Entlastungsnut um jede Befestigungsstel le führt ebenfalls zu den bereits aufgeführten Vorteilen und stellt eine weitere Ausführungsmöglichkeit dar.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Wuchtblech zwei oder mehrere Befestigungsstellen mit einem größtmöglichen Abstand zueinander aufweist, welche in Längs- und/oder Umfangsrichtung der Welle angeordnet sind.

Durch zwei oder mehrere Befestigungspunkte erfolgt eine bessere Halterung der Wuchtbleche auf der Welle, wobei die Befestigungsstellen in Längs- oder Umfangsrichtung der Welle je nach Unwucht angeordnet werden können.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Befestigungsstellen als Buckelschweißpunkte ausgebildet sind.

Durch die Ausbildung der Befestigungsstellen als Schweiß buckel können die Wuchtbleche in einer Buckelschweißanlage besonders kostengünstig und ohne vorbereitende Arbeit be festigt werden. Die Entlastungsnut hat hierbei die Auf gabe den Schweißwulst aufzunehmen und eine günstige Aus formung zu gewährleisten.

Durch die damit geometrisch günstigere Ausformung des Schweißpunktes beim Buckelschweißen gegenüber einem Wuchtblech ohne Entlastungsnut wird die Kerbwirkung des Schweißbuckels reduziert. Desweiteren kann die Entlastungnut die geometrischen Abweichungen aus der resultierenden Buckelform und den innerhalb der Toleranzen vorliegenden Krümmungsradien des Wuchtbleches und des Wellenrohres besser ausgleichen. Nach dem Schweißvorgang ist ein vollständiges Anliegen des Wuchtbleches somit gewährleistet.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Kontaktbereich, welcher der der Welle zugewandten Unterseite des Wuchtbleches zugeordnet ist zur Bildung des Schweißpunktes einen ballig abgeflachten Schweißbuckel aufweist, der aus dem Wuchtblech hervorsteht.

Durch die hervorstehenden Schweißbuckel wird der Punkt kontakt für die Schweißelektroden zwischen Welle und Wuchtblech gebildet.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Befestigungsstellen als Verbindung mit mechanischen Befestigungselementen, insbesondere Schrauben, ausgebildet sind.

Eine Befestigung z. B. über eine Schraubverbindung stellt eine alternative Möglichkeit dar und ermöglicht über die Entlastungsnut des Wuchtbleches eine Reduzierung der übertragenden Torsions- und Biegespannung durch das Wuchtblech auf die Bohrung in der Welle.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Befestigungsstellen aus Bohrungen bestehen und auf der der Welle zugewandten Unterseite eben zum Wuchtblech ausgeführt sind.

Durch die ebene Unterseite des Wuchtbleches erfolgt eine flächige Anlage an die Welle des Kreuzgelenkes.

In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Entlastungsnut je nach Befestigungsstellenform oval, ring- oder langförmig um die Befestigungsstelle angeordnet ist.

Durch die Formgebung der Entlastungsnut ist eine maschinelle Fertigung der Wuchtbleche mit geringen Her stellungskosten und einer besonders günstigen Schwing fähigkeit bei Belastung durch Torsions- und Biegespannung gewährleistet. Gleichzeitig kann die Entlastungsnut den überschüssigen Schweißlinsenwerkstoff aufnehmen. Desweite ren bewirkt z. B. die reduzierte Wandstärke im Bereich der Schweißlinse eine konzentrierte Wärmeeinbringung in die Schweißlinse und in die Wärmeeinflußzone beim Nachglühen. Bedingt durch die reduzierte Wandstärke im Buckelbereich ist ein geringere erforderliche Schweißleistung und somit eine kleinere eingebrachte Wärmemenge zur Schweißung ausreichend und verhindert damit eine Verformung der Welle während des Schweißvorganges.

Gemäß einem Unteranspruch der Erfindung ist vorgesehen, daß das Wuchtblech rechteckig und gekrümmt ausgeformt und daß die Krümmung der Welle angepaßt ist.

Durch die gekrümmte Ausbildung des Wuchtbleches erfolgt eine bündige Anlage an die Welle, mit einer einfach durch zuführenden Schweißverbindung.

Bei einer Vorrichtung zur Herstellung einer Schweißver bindung mit einer Buckelschweißmaschine und dieser zuge hörigen Elektroden zur Anbringung eines Wuchtbleches an einem Rotor, insbesondere einer Kreuzgelenkwelle, ist vorgesehen, daß die zweite Elektrode nur über begrenzte Berührungsflächen im Bereich der den Schweißlinsen abge wandten Oberseite des Wuchtbleches anliegt.

Durch die Ausformung der Elektroden an der Buckelschweiß maschine wird einerseits der notwendige Anpreßdruck auf die Welle übertragen und andererseits der Schweißkontakt mit der Welle und dem Wuchtblech hergestellt. Hierbei erfolgt eine besonders gleichmäßige Schweißverbindung mit zwei beabstandeten Befestigungspunkten, wenn, wie in der Vorrichtung sichergestellt, eine gleichmäßige Stromver teilung auf die Schweißpunkte erfolgt. Die dem Wuchtblech zugeordnete Elektrode weist daher eine Kreisform mit einem Radius auf, der kleiner als der Radius des Wuchtbleches ist. Die Elektrode liegt somit mit zwei Anlageflächen in unmittelbarer Nähe der Schweißpunkte am Wuchtblech an.

Die Erfindung und die Schweißvorrichtung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Kreuzgelenkwelle,

Fig. 2 ein Wuchtblech in einer Draufsicht mit zwei Befestigungspunkten und einer geschnittenen Seitenansicht,

Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht zweier Be festigungspunkte vor und nach der Schweißbe festigung auf der Welle,

Fig. 4 zwei weitere Ausführungsformen der Befes tigungsstellen,

Fig. 5 eine Befestigungsstelle für eine mechanische Verbindung,

Fig. 6 eine schematische Anordnung einer Buckel schweißmaschine,

Fig. 7 eine ausgeformte Elektrode der Buckelschweiß maschine mit einliegendem Wuchtblech.

In der Fig. 1 ist eine Kreuzgelenkwelle 1 dargestellt, welche mit Wuchtblechen 2 nach der vorliegenden Erfindung versehen ist. Die Kreuzgelenkwelle 1 besteht aus zwei Kreuzgelenken 3, welche durch eine Verbindungswelle 4 miteinander drehfest über eine Relativverstellung zu lassend, verbunden sind. Die Kreuzgelenke 1 sind mit einer inneren Gelenkgabel 5 und einer äußeren Gelenkgabel 6 über ein Gelenkkreuz 7 miteinander scharnierbar in zwei Ebenen verbunden. Die äußere Gelenkgabel 6 besitzt einen Flansch 8, der zum Anschluß an ein treibendes oder getriebenes Maschinenteil oder Fahrzeugteil dient. Die beiden inneren Gelenkgabeln 5 sind über die Verbindungswelle 4 miteinan der verbunden. Zur Verbindungswelle 4 gehört ein Verschie beinnenteil 9 und -außenteil 10, welches in einer Bohrung ein Keilprofil aufweist und in welchem das Verschiebe innenteil 9, mit einer dazu passenden Keilverzahnung auf seiner Außenfläche, drehfest aber axial verschiebbar ein geschoben ist. Das Verschiebeinnenteil 9 ist mit der an deren inneren Gelenkgabel 5 durch ein Verbindungsrohr 11 verbunden, welches in der Regel zur Anpassung der Länge der Kreuzgelenkwelle 1 an den jeweiligen Anwendungsfall dient.

Die Kreuzgelenkwelle 1 wird nach der Montage ausgewuchtet, um die erforderliche Auswuchtqualität, die für den speziellen Anwendungsfall gefordert ist, zu erreichen. Zur Auswuchtung der Welle dienen Gewichte in Form von Wucht blechen 2, von denen vorzugsweise eines oder mehrere dem Verbindungsrohr 11 oder dem Verschiebeaußenteil 9 zuge ordnet werden. Die Befestigung der Wuchtbleche 2 erfolgt entweder über Buckelschweißung mittels einer Buckel schweißmaschine oder über eine Schraubverbindung mit dem Verbindungsrohr 11. Das Wuchtblech 2 in der Fig. 1 ist z. B. über zwei Befestigungsstellen 12, 13 mit dem Verbindungs rohr 11 verschweißt.

Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, daß das rechteckige Wuchtblech 2 mit zwei Befestigungsstellen 12, 13 befestigt und mit einer Krümmung 14 dem Verbindungsrohr 11 angepaßt ist. Die beiden Befestigungsstellen 12, 13 weisen auf einer Oberseite 15 des Wuchtbleches 2 zwei runde Vertiefungen 16, 17 auf, die fertigungstechnisch bedingt sind. Auf einer Unterseite 18 sind um die Befestigungsstellen 12, 13 zwei ringförmige Entlastungsnuten 19, 20 angeordnet, welche überschüssiges Werkstoffmaterial nach der Buckelschweißung aufnehmen. In den Entlastungsnuten 19, 20 liegen die Schweißlinsen 21, 22, die auf der Unterseite 18 des Wucht bleches 2 angeordnet sind. Die Schweißlinsen 21, 22 ragen über die Unterseite 18 hervor und kommen zur Anlage an das Verbindungsrohr 11 und stellen gleichzeitig den Kontakt punkt für die Buckelschweißmaschine zwischen Kreuzgelenk welle 1 und Wuchtblech 2 dar.

In der Fig. 2a wird darüber hinaus ein Wuchtblech 2 mit seiner Unterseite 18 dargestellt, das zusätzlich zu den beiden Entlastungsnuten 19, 20 eine diese verbindende Entlastungsnut 34 aufweist.

In der Fig. 3 wird die Anbringung der Wuchtbleche 2 auf dem Verbindungsrohr 11 verdeutlicht, wobei auf der linken Seite das Wuchtblech 2 vor und auf der rechten Seite nach der Buckelschweißung gezeigt ist. Das Wuchtblech 2 berührt mit der Schweißlinse 21 das Verbindungsrohr 11 vor dem Schweißvorgang und liegt nach der Schweißung teilweise mit der gesamten Unterseite 18 des Wuchtbleches 2 auf dem Verbindungsrohr 11 auf, wobei die Schweißlinse 22 teilweise die Ringnut 20 ausfüllt und teilweise in das Material des Verbindungsrohres 11 eingedrungen ist. Die verbleibende Ringnut 19 ermöglicht die Aufnahme der Biege- und Torsionsspannung bei Drehmomentbeanspruchung des Verbindungsrohres 11.

In der Fig. 4 werden zwei weitere Befestigungsstellen dargestellt, die oval und längsförmig ausgebildet sind.

Die Fig. 5 zeigt ein rechteckiges Wuchtblech 2, welches eine Bohrung 33 mit der Vertiefung 16 als Befestigungsstelle 12 aufweist und eine ringförmige Entlastungsnut 19 auf der Unterseite 18 besitzt. Die Unterseite 18 des Wuchtbleches 2 ist hierbei zur besseren Anlage an die Welle eben ausgebildet.

Die Fig. 6 zeigt eine schematische Anordnung für eine Buckelschweißmaschine mit einer unteren und oberen Elek trode 24, 25, wobei die untere Elektrode 24 zur Aufnahme des Wuchtbleches 2 dient und die obere Elektrode 25 mit zwei Befestigungsschrauben 26 am oberen Druckzylinder 27 der Buckelschweißmaschine befestigt ist. Das Wuchtblech 2 wird in die untere Elektrode 24 vor dem Schweißvorgang eingelegt und an die in die richtige Umfangsposition gedrehte Kreuzgelenkwelle 1 angedrückt. Der notwendige Schweißdruck wird vom Druckzylinder 27 während des Schweißvorganges erzeugt. Eine Stromzuführung an die Schweißbuckel 21, 22 erfolgt über die beiden Elektroden 24, 25 und konzentriert sich in den Berührungspunkten, gebildet aus den Schweißbuckel 21, 22 zwischen Kreuz gelenkwelle 1 und Wuchtblech 2.

Die Fig. 7 zeigt eine untere Schweißelektrode 24 der Buckelschweißmaschine, mit einer Befestigungsnut 23 und einer zur Anlage des Wuchtbleches 2 dienenden runden Kontaktfläche 28. Die Kontaktfläche 28 ist so ausgeformt, daß sie einen Radius 29 aufweist, der kleiner als der Radius 30 des Wuchtbleches 2 ist. Hierdurch kommt es zur Anlage in zwei Berührungsflächen 31, 32 des Wuchtbleches 2 mit der Elektrode 24 und führt zu einer Konzentration des Schweißstromes in den Schweißbuckel 21, 22 mit einer gleichmäßigen Verteilung auf beide vorhandenen Schweißbuckel 21, 22.

Bezugszeichenliste

1 Kreuzgelenkwelle
2 Wuchtblech
3 Kreuzgelenk
4 Verbindungswelle
5 innere Gelenkgabel
6 äußere Gelenkgabel
7 Gelenkkreuz
8 Flansch
9 Verschiebeinnenteil
10 Verschiebeaußenteil
11 Verbindungsrohr
12, 13 Befestigungsstelle
14 Krümmung
15 Oberseite
16, 17 Vertiefung
18 Unterseite
19, 20, 34 Entladungsnut
21, 22 Schweißbuckel
23 Befestigungsnut
24, 25 Elektrode
26 Befestigungsschraube
27 Druckzylinder
28 Kontaktfläche
29 Radius der Elektrode
30 Radius des Wuchtbleches
31, 32 Berührungsflächen
33 Bohrung

Claims

1. Wuchtgewicht für den Massenausgleich an rotierenden Wellen, insbesondere Kreuzgelenkwellen (1), mit einem das Gewicht darstellenden Wuchtblech (2), welches über zwei beabstandete Befestigungsstellen (12, 13) mit der Welle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Wuchtblech (2) im Bereich um die Befestigungs stellen (12, 13) mit einer Entlastungsnut (19, 20, 34) ausgestattet ist.

2. Wuchtgewicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsnut (19, 20) um jeweils eine Befestigungsstelle (12, 13) angeordnet ist.

3. Wuchtgewicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wuchtblech (2) zwei oder mehrere Befestigungs stellen (12, 13) mit einem größtmöglichen Abstand zu einander aufweist, welche in Längs- und/oder Umfangs richtung der Welle angeordnet sind.

4. Wuchtgewicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsstellen (12, 13) als Buckelschweiß punkte ausgebildet sind.

5. Wuchtgewicht nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktbereich, welcher der der Welle zugewandten Unterseite (18) des Wuchtbleches (2) zugeordnet ist zur Bildung des Schweißpunktes (12, 13) einen ballig abgeflachten Schweißbuckel (21, 22) aufweist, der aus dem Wuchtblech (2) hervorsteht.

6. Wuchtgewicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsstellen (12, 13) als Verbindung mit mechanischen Befestigungselementen, insbesondere Schrauben, ausgebildet sind.

7. Wuchtgewicht nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsstellen (12, 13) aus Bohrungen (33, 34) bestehen und auf der der Welle zugewandten Unterseite (18) eben zum Wuchtblech (2) ausgeführt sind.

8. Wuchtgewicht nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsnut (19, 20) je nach Befestigungs stellenform oval, ring- oder langförmig um die Befestigungsstelle (12, 13) angeordnet ist.

9. Wuchtgewicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wuchtblech (2) rechteckig und gekrümmt ausge formt ist, und daß die Krümmung der Welle (1) angepaßt ist.

10. Vorrichtung zur Herstellung einer Schweißverbindung, mit einer Buckelschweißmaschine und dieser zugehörigen Elektroden (24, 25) zur Anbringung eines Wuchtbleches (2) an einem Rotor, insbesondere einer Kreuzgelenk welle (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine der Elektroden (25) mit einer Aufnahme mulde für die Welle ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (24) nur über begrenzte Be rührungsflächen (31, 32) im Bereich der den Schweiß linsen (21, 22) abgewandten Oberseite (15) des Wucht bleches (2) anliegt.

11. Wuchtgewicht nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (24) eine halbkreisförmige Mulde aufweist, welche einen kleineren Radius (29) als das Wuchtblech (2) besitzt.