DE4240131A1 - Verbindung zwischen Gelenkinnenteil und Antriebswelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine drehfeste und axial gesicherte Verbindung zwischen einem Gelenkinnenteil eines Gleich­ laufdrehgelenks, das am Außenumfang Bahnen zur Aufnahme von drehmomentübertragenden Kugeln oder Tripodezapfen zum Aufschieben von Laufrollen aufweist und eine zentrale Bohrung mit einer Innenverzahnung besitzt, und einer ein­ gesteckten, mit einer korrespondierenden Außenverzahnung versehenen Antriebswelle sowie ein Verfahren zur Her­ stellung des Gelenkinnenteils und zur Herstellung der Verbindung.

Verbindungen der genannten Art sind bisher so gestaltet, daß im Gelenkinnenteil ein Durchgangsloch mit einer durch­ gehenden Innenverzahnung vorgesehen ist. Hierzu wird ein durch spanloses Umformen hergestellter Preßling für das Gelenkinnenteil zunächst mit gegenüberliegenden An­ napfungen für das Durchgangsloch hergestellt, danach die dazwischenliegende Stirnwand grob ausgestanzt, dann das Durchgangsloch ausgedreht und schließlich die Verzahnung in der derart vorbereiteten Bohrung durch Räumen herge­ stellt. Die entsprechende Welle wird an ihrem freien Ende mit einer Außenverzahnung versehen, die etwa die gleiche Länge wie die Innenverzahnung des Gelenkinnenteils hat und an die sich ein Anschlagbund anschließt. Dann wird am Ende der Welle eine Ringnut eingestochen, das Gelenkinnenteil wird auf das Wellenende aufgeschoben und mittels eines in die Ringnut eingesetzten Sicherungsringes axial auf dieser gesichert. Das Herstellen der Außenverzahnung am Wellen­ ende kann hierbei spanlos durch Einrollen der Verzahnung erfolgen. Nachteilig bei dieser Art der Verbindung und ihrer Herstellung ist insbesondere der in drei aufein­ anderfolgenden Verfahrensschritten vollzogene Prozeß des Herstellens der Innenverzahnung am Gelenkinnenteil.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung der obenbezeichneten Art so zu verbessern, daß sich die Herstellbarkeit der Teile vereinfacht und die Sicherheit der Verbindung davon unbe­ rührt bleibt. Neben der Herstellung der beiden Teile der Verbindung soll insbesondere auch die Montage der Teile zur fertigen Verbindung vereinfacht erfolgen können.

Die Lösung hierfür besteht darin, daß die Bohrung mit der Innenverzahnung an dem zum Wellenende gerichteten Ende des Gelenkinnenteils in ein Durchgangsloch mit geringerem Durchmesser übergeht und daß am Ende der Antriebswelle vor der Außenverzahnung ein zylindrischer Abschnitt vorgesehen ist, der axiale Sicherungsmittel trägt. Ein Gelenkinnen­ teil mit den hiermit bezeichneten Merkmalen läßt sich in vereinfachter Weise in einer geringeren Anzahl von Ver­ fahrensschritten darstellen, indem bereits an dem durch nicht-spanende Umformung hergestellten Preßling eine über einen wesentlichen Teil der axialen Länge reichende Boh­ rung mit einer eingepreßten fertigen Innenverzahnung ent­ steht. In einem weiteren Verfahrensschritt kann der Preß­ ling dann auf einem geringeren Innendurchmesser durch­ gehend gelocht werden, so daß bereits nach einem zweiten Verfahrensschritt das fertige Gelenkinnenteil ausgebildet ist. Der hierbei ausgebildete Durchmessersprung zwischen Bohrung und Durchgangsloch bildet erste Mittel zur axialen Sicherung der Teile in einer ersten Richtung. Die ent­ sprechende Antriebswelle ist in an sich unveränderter Weise herzustellen, d. h. in einem beispielsweise ange­ stauchten Teil kann die Wellenverzahnung eingerollt werden, anschließend werden am freien Wellenende die Mittel zur Aufnahme oder Ausbildung der zweiten axialen Sicherung vorbereitet. Dies kann in konventioneller Weise durch Einstechen einer Ringnut erfolgen, in die ein Sicherungsring eingesetzt wird. Nach einer anderen günstigen Ausführung wird ein zentraler Hohlraum am Wellenende ausgebildet, der einen zylindrischen Ansatz ausbildet. Dieser kann dann zur Axialsicherung der Welle gegenüber dem Gelenkinnenteil radial aufgebördelt werden, so daß er sich gegen eine Stirnfläche des Gelenkinnenteils anlegt und die Sicherung herstellt. In einer bevorzugten Ausbildung ist an der Gegenfläche des Gelenkinnenteils, d. h. insbesondere einer radialen Stirnfläche oder einer konisch ausgebildeten Öffnung eine Verzahnung ausgebildet, in die sich der zylindrische Ansatz formschlüssig ein­ preßt. Die genannte Verzahnung am offenen Ende der Dur­ chgangsöffnung muß hierbei nicht mit der Innenverzahnung des Gelenkinnenteils zur drehfesten Verbindung in irgend­ einer Weise übereinstimmen. Insbesondere die zuletzt ge­ nannte Ausführungsform ist gegenüber der Herstellung einer Ringnut und der Verwendung eines gesonderten Sicherungs­ ringes deutlich verbilligt. Die Art der Verbindung ist konstruktiv vereinfacht, die Mittel zur drehfesten Ver­ bindung sind hierbei nur geringfügig in der Länge ver­ ändert, so daß das übertragbare Drehmoment nur in geringem Maße reduziert ist, wobei dieses auch durch eine Ver­ größerung der axialen Länge des Gelenkinnenteils ausge­ glichen werden kann; die Mittel zur gegenseitigen axialen Sicherung sind günstiger herstellbar, so daß eine Kosten­ reduzierung möglich wird.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung und des erfindungsgemäßen Herstellungs- und Verbindungsverfahrens werden nachstehend anhand von Zeichnungen im Vergleich mit dem Stand der Technik dargestellt und erläutert.

Fig. 1 zeigt die Art der Herstellung der erfindungsge­ mäßen Verbindung mit zwei Verfahrensschritten (a, b) am Gelenkinnenteil, die angepaßte Antriebs­ welle als Einzelheit (c) und die aus beiden zu­ sammengesetzte Verbindung (d) in einer ersten Ausführung;

Fig. 2 zeigt die Art der Herstellung der erfindungsge­ mäßen Verbindung mit zwei Verfahrensschritten (a, b) am Gelenkinnenteil, die angepaßte Antriebs­ welle als Einzelheit (c) und die aus beiden zu­ sammengesetzte Verbindung (d) in einer abge­ wandelten Ausführung;

Fig. 3 zeigt eine Verbindung nach dem Stand der Technik mit der üblichen Herstellung des Gelenkinnenteils in vier Verfahrensschritten (a-d), die daran angepaßte Antriebswelle (e) und die daraus her­ gestellte mit einem Sicherungsring gesicherte Verbindung (f);

Die Fig. 1a bis 1d werden nachfolgend gemeinsam be­ schrieben. Entsprechende Einzelheiten sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

In Fig. 1a ist im Längsschnitt ein Preßling eines Gelenk­ innenteils 20 eines Tripodegelenks dargestellt, an dem ein zentrales Ringteil 1 und einer von drei davon radial aus­ gehenden umfangsverteilten Tripodezapfen 2 erkennbar sind. Der Tripodezapfen 2 hat eine teilkugelige Außenoberfläche. In das zentrale Ringteil 1 ist eine axiale Bohrung 3 mit einer Innenverzahnung 4 eingepreßt. Am Ende der Bohrung 3 ist als Ergebnis des Preßvorganges noch eine Stirnwand 5 stehengeblieben. Auf der Gegenseite der Stirnwand 5 ist eine Einpressung 6 mit einer innenkonischen Umfangsfläche 7 angedrückt. Ein Werkstück dieser Art läßt sich in einem einstufigen Umformvorgang erzeugen.

In Fig. 1b sind die gleichen Einzelheiten wie in Fig. 1 dargestellt. In einem weiteren Verfahrensschritt ist je­ doch die vorher genannte Stirnwand 5 in einem Stanz- oder Lochvorgang entfernt worden. An ihrer Stelle befindet sich nun ein Durchgangsloch 8 mit gegenüber der Bohrung 3 mit Innenverzahnung 4 geringerem Innendurchmesser. Auf der Gegenseite zur Innenverzahnung schließt sich die ursprüng­ liche Einpressung 6 mit konischer Innenfläche 7 an das Durchgangsloch 8 an. Hiermit ist das fertige Gelenkinnen­ teil als Ergebnis des zweiten Umformvorgangs wiedergegeben.

In Fig. 1c ist eine Antriebswelle 9 gezeigt, die in einigem Abstand von ihrem freien Ende eine Außenverzahnung 10 trägt, die beispielsweise eingerollt sein kann. Die Länge der Außenverzahnung 10 entspricht im wesentlichen der Länge der Innenverzahnung 4. Sofern sie geringer als diese bemessen ist, muß die Außenverzahnung wie im Aus­ führungsbeispiel dargestellt auf einem Bundbereich 11 ausgebildet sein. Im Anschluß an diesen Bundbereich folgt ein Zylinderabschnitt 12, dessen äußerer Durchmesser dem freien Innendurchmesser des Durchgangslochs 8 am Gelenk­ innenteil angepaßt ist. Am freien Ende der Antriebswelle 9 ist eine axiale Eindrehung 13 vorgenommen worden, die dadurch einen ringförmigen Ansatz 14 am Wellenende aus­ bildet.

In Fig. 1d ist dargestellt, wie die Antriebswelle 9 in das Gelenkinnenteil 20 axial eingesetzt ist, wobei die Verzahnungen ineinandergreifen und das Ende des Bundes 11 am Durchmessersprung zwischen Innenverzahnung 4 und Durch­ gangsloch 8 am Gelenkinnenteil anschlägt. Mit einem ab­ schließenden Umformungsschritt ist der ursprüngliche Zylinderansatz 14 in der Weise aufgeweitet bzw. aufge­ bördelt, daß er sich an die Konusfläche 7 des Gelenkinnen­ teils anlegt und selber Konusform annimmt. Hiermit ist eine axiale Sicherung des Gelenkinnenteils gegenüber der Antriebswelle erzeugt. In einem hier nicht vorgenommenen und somit im Ergebnis nicht erkennbaren weiteren Ver­ fahrensschritt kann die Konusfläche 7 vor dem Umformen des Zylinderansatzes 14 noch mit Verzahnungselementen oder Einkerbungen anderer Art versehen werden, in die sich dann der Ansatz formschlüssig einpressen kann. Die Passung zwischen Durchgangsöffnung 8 und Zylinderabschnitt 12 soll bevorzugt so bemessen sein, daß bei Biegebelastung zwischen Antriebswelle und Gelenkinnenteil die beiden genannten Flächen im Kontakt miteinander sind und Abstütz­ kräfte aufnehmen.

In Fig. 2 sind entsprechende Einzelheiten wie in Fig. 1 mit jeweils um 20 heraufgesetzten Bezugszeichen belegt. Die Verfahrensschritte zur Herstellung des Gelenkinnen­ teils und damit auch die Ergebnisse des ersten und zweiten Umformvorganges, die in den Fig. 2a und 2b dargestellt sind, entsprechen ganz weitgehend denen gemäß den Fig. 1a und 1b.

In Fig. 2a ist ein Gelenkinnenteil 40 mit einem zentralen Ringteil 21 und einem von drei umfangsverteilten Tripode­ zapfen 22 erkennbar. Im Ringteil ist eine Bohrung 23 mit einer Innenverzahnung 24 erkennbar. Ein geringer Unter­ schied ist nur darin zu sehen, daß die Einpressung 26 auf der in bezug auf die Innenverzahnung 24 gegenüberliegenden Seite der Stirnwand 25 keine Innenkonusfläche aufweist, sondern eine napfförmige Fläche 27 bildet. Dies dient der Vorbereitung eines etwas abgewandelten Stanz- oder Loch­ vorganges, der ein innenzylindrisch durchgehendes Durch­ gangsloch 28 ohne Sprünge oder Konusfläche stehenläßt.

In Fig. 2c ist eine an das Gelenkinnenteil nach Fig. 2b angepaßte Antriebswelle 29 dargestellt, die ebenfalls über einen Bund 31 verfügt, der eine Außenverzahnung 30 trägt. Im Anschluß daran ist der Durchmesser des Wellenendes reduziert und bildet einen zylindrischen Abschnitt 32, dessen Außendurchmesser den Innendurchmesser des Durch­ gangslochs 28 angepaßt ist. Am äußeren Ende des Zylinder­ abschnitts 32 ist eine Ringnut 35 vorgesehen.

In Fig. 2d ist die fertigmontierte Verbindung darge­ stellt, wobei die Antriebswelle 29 in das Gelenkinnenteil 40 soweit eingesetzt ist, daß der stufige Übergang zwischen Bund 31 und Zylinderabschnitt 32 gegen den ent­ sprechenden Durchmessersprung zwischen Innenverzahnung 24 und Durchgangsloch 28 im Gelenkinnenteil anschlägt. Die Verzahnungen greifen ineinander. Die Passung zwischen Zylinderabschnitt 32 und Durchgangsloch 28 ist so be­ messen, daß sich bei dem Auftreten von Biegekräften zwischen Antriebswelle und Gelenkinnenteil die Flächen aneinander anlegen und Biegekräfte aufnehmen. In die Ring­ nut 35 ist ein Sicherungsring 36 eingelegt, der sich gegen eine Stirnfläche 37 am Gelenkinnenteil anlegt und somit eine axiale Sicherung zwischen Gelenkinnenteil und Wellen­ ende darstellt.

In Fig. 3 sind entsprechende Einzelheiten sind mit gegen­ über denen in Fig. 2 um abermals 20 heraufgesetzte Be­ zugsziffern versehen. Es ist jedoch abweichend von den Fig. 1 und 2 die Herstellung eines Gelenkinnenteils in einer Ausgestaltung und in einem Verfahren nach dem Stand der Technik dargestellt.

In Fig. 3a ist ein fertiger Preßling eines Gelenkinnen­ teils mit einem Ringteil 41 und einem von drei Tripode­ zapfen 42 erkennbar. Auf gegenüberliegenden Seiten sind gleichartige und gleichtiefe Einpressungen 46, 46′ relativ geringer Tiefe vorgesehen, zwischen denen eine massive mittige Stirnwand 45 stehenbleibt.

In Fig. 3b ist der nachfolgende Verfahrens schritt ge­ zeigt, in dem als Ergebnis eines Stanz- oder Lochvorganges ein Durchgangsloch 48 geringen Durchmessers entstanden ist, die die beiden Einpressungen verbindet. Die gesamte Öffnung besteht aus einem mittigen Zylinderabschnitt und zwei etwa konischen Abschnitten.

In Fig. 3c ist eine erweiterte und durchgehende innen­ zylindrische Öffnung 43 erkennbar, die als Ergebnis eines Drehvorganges in einem weiteren dritten Verfahrensschritt entstanden ist.

In Fig. 3d ist eine Innenverzahnung 44 gezeigt, die mittels eines Räumvorganges, d. h. eines viertes Ver­ fahrensschrittes, in der zuvor genannten Innenöffnung 43 hergestellt worden ist. In einem weiteren Verfahrens­ schritt sind jeweils am Ende der Innenöffnung 43 Kanten­ brechungen 47 ausgebildet worden.

In Fig. 3e ist ein Wellenende einer Antriebswelle 49 dargestellt, das eine Außenverzahnung 50 und eine Ringnut 55, ähnlich der Ausführung wie in Fig. 2d trägt. Zur Wellenseite hin endet die Außenverzahnung 50 mit einem gegenüber dem Außendurchmesser der Außenverzahnung ver­ größerten Bund 59.

In Fig. 3f ist die fertig montierte Verbindung der zuvor beschriebenen Teile gezeigt. Das Wellenende der Antriebs­ welle 49 ist in das Gelenkinnenteil bis zum Anschlag des Bundes 59 an der zweiten Stirnfläche 58 des Gelenkinnen­ teils 60 eingeschoben. Auf der Gegenseite, d. h. zum freien Wellenende hin, ist ein Sicherungsring 56 in die Ringnut 55 eingesetzt, der sich an der äußeren Stirnfläche 57 des Gelenkinnenteils 60 zur axialen Sicherung anlegt.

Bezugszeichenliste

1, 21, 41 Ringteil
2, 22, 42 Tripodezapfen
3, 23, 43 Bohrung
4, 24, 44 Innenverzahnung
5, 25, 45 Stirnwand
6, 26, 46 Einpressung
7 Anlagefläche
27 Napffläche
47 Kantenbrechung
8, 28, 48 Durchgangsloch
9, 29, 49 Antriebswelle
10, 30, 50 Außenverzahnung
11, 31 Bund
12, 32, 52 Zylinderabschnitt
13 Eindrehung
14 Zylinderansatz
35, 55 Ringnut
36, 56 Sicherungsring
37, 57 Stirnfläche
58 Stirnfläche
59 Bund
20, 40, 60 Gelenkinnenteil

Claims (10)

1. Drehfeste und axial gesicherte Verbindung zwischen einem Gelenkinnenteil (20, 40, 60) eines Gleichlauf­ drehgelenks, das am Außenumfang Bahnen zur Aufnahme von drehmomentübertragenden Kugeln oder Tripodezapfen (2, 22) zum Aufschieben von Laufrollen aufweist und eine zentrale Bohrung (3, 23) mit einer Innenver­ zahnung (4, 24) besitzt, und einer darin einge­ steckten, mit einer korrespondierenden Außenverzahnung (10, 30) versehenen Antriebswelle (9, 29), dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (3, 23) mit der Innenverzahnung (4, 24) an dem zum Wellenende gerichteten Ende des Gelenk­ innenteils (20, 40) in ein Durchgangsloch (8, 28) mit geringerem Durchmesser übergeht und daß am Ende der Antriebswelle (9, 29) vor der Außenverzahnung (10, 30) ein zylindrischer Abschnitt (12, 32) vorgesehen ist, der axiale Sicherungsmittel (14, 35, 36) trägt.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsmittel am Ende der Antriebswelle (9, 29) durch einen aufgebördelten Bund (14) gebildet werden, der sich gegen eine Anlagefläche (7) des Ge­ lenkinnenteils (20) anlegt.

3. Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Wellenende liegende Ringkante des Durch­ gangsloches (8) mit einer Verzahnung versehen ist, in die der Bund (14) eingeformt ist.

4. Verbindung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellenende innerhalb des Bundes (14) eine stirnseitige Eindrehung (13) hat.

5. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsmittel am Wellenende durch eine Ringnut (35) und einen darin eingesetzten Sicherungs­ ring (36) gebildet werden, der sich gegen eine Stirn­ fläche (37) des Gelenkinnenteils (40) anlegt.

6. Verfahren zur Herstellung eines Gelenkinnenteils (20, 40) für eine Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Bohrung (3, 23) als zentrales Sack­ loch eingepreßt und durch Umformen mit der Innenver­ zahnung (4, 24) versehen wird, und
daß dann ein koaxiales ergänzendes Durchgangsloch (8, 28) mit gegenüber der Bohrung (3, 23) geringerem Innendurchmesser ausgestanzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einpressen der Bohrung (3, 23) und das Aus­ formen der Innenverzahnung (4, 24) in einem Arbeits­ gang erfolgen.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende des Durchgangsloches (8, 28) eine weitere - insbesondere auf den Ringkantenbereich be­ schränkte - Verzahnung angeformt wird.

9. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem Gelenkinnenteil (20) und einer Antriebswelle (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesteckte Welle (9) durch radiales Auf­ bördeln eines Zylinderansatzes (14) am Wellenende, der sich gegen eine Stirnfläche am Gelenkinnenteil (20) anlegt, gegenüber dem Gelenkinnenteil axial gesichert wird.

10. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem Gelenkinnenteil (40) und einer Antriebswelle (29) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesteckte Welle (29) mittels eines in eine Ringnut (35) am Wellenende eingesetzten Sicherungs­ ringes (36) gegenüber dem Gelenkinnenteil (40) axial gesichert wird.