DE4336689A1 - Antriebswelle mit Ausgleichsgewicht sowie Verfahren zum Anbringen des Ausgleichsgewichts - Google Patents
Antriebswelle mit Ausgleichsgewicht sowie Verfahren zum Anbringen des AusgleichsgewichtsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Auswuchten von
Antriebswellen und betrifft vor allem solche Wellen, die im
Antriebsstrang von Fahrzeugen verwendet werden. Es ist
zweckmäßig, die Erfindung im folgenden besonders in ihrer
Anwendung bei dünnwandig rohrförmigen Fahrzeugantriebswellen zu
beschreiben, aber es soll festgehalten werden, daß die Erfin
dung auch bei anderen, vor allem druckempfindlichen Rotations
körpern anwendbar ist.
Antriebswellen von Fahrzeugen müssen ausgewuchtet werden um die
Entwicklung störender und möglicherweise schädlicher Vibra
tionen bei drehender Welle zu vermeiden. Die Anbringung von
Ausgleichsgewichten ist deshalb eine übliche Maßnahme bei der
Herstellung von Antriebswellen, und dabei müssen Anforderungen
sowohl an Qualität als auch an Herstellkosten erfüllt werden.
Hinsichtlich der Qualität sollten die Ausgleichsgewichte sicher
und auch in einer Weise angebracht werden, daß sie nicht die
Integrität der Welle stören. Hinsichtlich Herstellkosten sollte
das Verfahren zur Anbringung relativ einfach und genau sein und
es sollte bei seiner Ausführung nicht übermäßig viel Zeit
beanspruchen.
Die Probleme, die mit der Anbringung von Ausgleichsgewichten an
Antriebswellen verbunden sind, haben sich wegen der zunehmenden
Verbreitung von Wellen mit rohrförmigem Körper vergrößert.
Diese Probleme treten besonders bei Wellen auf, bei denen ein
Aluminiumrohr für den Körper verwendet ist. Die Erfindung wird
im folgenden mit Bezug auf Antriebswellen aus Aluminiumrohr
beschrieben, ist aber auch anwendbar auf Wellen, die einen
rohrförmigen Körper aus Stahl oder anderem Metall besitzen.
Generell werden vorzugsweise Ausgleichsgewichte aus Stahl wegen
ihres günstigen Größen-/Gewichtsverhältnisses verwendet. Die
Anbringung solcher Gewichte an Aluminiumrohr wird gegenwärtig
auf verschiedenen Wegen erreicht, von denen keiner ganz zufrie
denstellend ist.
Ein übliches Verfahren bezieht die Verwendung von Klebstoff zur
Befestigung des Ausgleichsgewichts am Rohr ein. Dieses Ver
fahren verlangt, daß das Rohr und das Gewicht frei sind von
Verschmutzung, die die Sicherheit der Befestigung beeinträch
tigen könnte, so daß chemisches Reinigen zu diesem Zweck
generell notwendig ist. Auch vergeht beträchtliche Zeit (z. B.
ungefähr 24 Stunden) vom Aufbringen des Klebstoffs bis zum
Erreichen der vollen Festigkeit. Der Prozeß ist daher zeitauf
wendig und erfordert die Einhaltung hoher Standards bezüglich
Sauberkeit, wenn effektive Ergebnisse erreicht werden sollen.
In einem anderen früheren Verfahren werden die Gewichte am Rohr
durch Puddel-Schweißen befestigt. Dieses Verfahren kann akzep
tabel sein, wenn die Rohrwand relativ dick ist - zum Beispiel
3 mm oder mehr -, viele Antriebswellen haben jedoch eine
geringere Wanddicke. Puddel-Schweißen kann das Gefüge der
Rohrwand dermaßen beeinflussen, daß das Risiko der Material
ermüdung deutlich erhöht wird.
Ein anderes früheres Verfahren bezieht Punktschweißen oder
Warzenschweißen von einem oder mehreren Gewichten auf eine
Stahlhülse ein, die um die Außenseite des Antriebswellenrohrs,
gewöhnlich am Ende des Rohrs, befestigt wird und über den
Universal-Gelenkkopf paßt. Dieses Verfahren hat den Nachteil,
daß es ein zusätzliches und relativ großes an der Welle zu
befestigendes Bauteil erfordert. Es erfordert auch die Anwen
dung eines geeigneten Korrosionsschutzes nach der Ausführung
der Befestigungsmaßnahme.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur
Anbringung eines Ausgleichsgewichts an einem Rohr, insbesondere
dem Rohrkörper einer Antriebswelle, bereitzustellen. Es wird
ferner angestrebt, daß dieses Verfahren einfach durchzuführen
und beim Herstellen einer sicheren Befestigung wirksam ist. Es
soll auch erreicht werden, daß das Ausgleichsgewicht in ver
besserter Weise befestigt wird. Außerdem wird angestrebt, einen
verbesserten Anker für das Ausgleichsgewicht einer Antriebs
welle vorzusehen.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Befestigung eines
Ausgleichsgewichts an einer Antriebswelle bereitgestellt, das
die Schritte des Befestigens einer Halterung auf der Oberfläche
der Welle, so daß dieses Element von dieser Oberfläche wegragt,
des Anordnens eines Ausgleichsgewichts auf diesem Element und
des Befestigens dieses Ausgleichsgewichts an diesem Element
umfaßt.
Die Halterung kann auf der Welle in beliebiger Weise befestigt
werden, vorzugsweise aber durch Stumpfschweißen.
Die Anbringung eines Ausgleichsgewichts an der Halterung wird
vorzugsweise dadurch bewirkt, daß das Gewicht mit einer Aus
sparung versehen ist, die die Halterung aufnimmt, und daß das
freie äußere Ende der Halterung nach Aufbringung des Gewichts
auf dieses Element dergestalt verformt wird, daß das Entfernen
des Gewichts von der Halterung verhindert wird. Bei dieser
Verformung können Hitze und Druck angewendet werden.
Gemäß der Erfindung wird ferner eine Antriebswelle geschaffen,
die einschließt: einen rohrförmigen Körper, einen Zapfen, der
auf eine zylindrische äußere Oberfläche des Körpers aufge
schweißt ist und von dieser Oberfläche nach außen wegragt, ein
Ausgleichsgewicht, das ein den Zapfen aufnehmendes durch
gehendes Loch besitzt, so daß der Zapfen sich in dieses Loch
hineinerstreckt, und ein freies Ende des Zapfens, das mit dem
Gewicht derart zusammenwirkt, daß eine Trennung des Gewichts
vom Zapfen verhindert wird.
Gemäß der Erfindung ist ferner zum Befestigen eines Ausgleichs
gewichts an einer Antriebswelle eine Halterung vorgesehen, die
einen zylindrischen Körper und einen Höcker oder Schweißbuckel
aufweist, welcher axial von einem inneren Ende des Körpers
vorspringt, wobei der Höcker eine Querschnittsfläche besitzt,
die wesentlich kleiner ist als die Querschnittsfläche des
Körpers.
Die Anwendung einer Halterung gemäß der Erfindung hat mehrere
Vorteile. Beispielsweise kann das Ausgleichsgewicht mit einer
geeigneten Korrosionsschutzschicht versehen werden, was sehr
wichtig sein kann, wenn das Gewicht aus einem anderen Metall
besteht als der Verankerungszapfen und/oder der rohrförmige
Körper der Welle. Wegen des relativ sanften Verfahrens, das zur
Befestigung des Gewichts am Zapfen angewendet wird, ist es
unwahrscheinlich, daß die Korrosionsschutzschicht beschädigt
wird. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Halterung günstig in
einen mechanisierten Herstellungsprozeß eingeführt werden kann.
Weiterhin wird die Integrität und die Festigkeit des rohrför
migen Körpers der Antriebswelle durch das Verfahren, durch das
der Zapfen auf der Welle befestigt wird, nicht wesentlich
beeinträchtigt.
Wenn der Körper am Wellenrohr befestigt wird, wird in einem
bevorzugten Verfahren der Höcker an die äußere Oberfläche der
Antriebswelle angelegt und ein Strom durch den Körper geführt,
so daß der Höcker schmilzt und mit der Oberfläche der Antriebs
welle verschmilzt. Zu diesem Zweck kann Kapazitätsentladungs-
Stumpfschweißen oder eine andere geeignete Widerstandsschweiß
technik angewandt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand
schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Antriebswelle mit einem
daran befestigten Ausgleichsgewicht,
Fig. 2 eine Halterung zum Befestigen des Ausgleichsgewichts,
Fig. 3 einen Zwischenschritt bei der Befestigung der
Halterung an der Antriebswelle,
Fig. 4 das an der Antriebswelle befestigte
Ausgleichsgewicht, und
Fig. 5 einen Querschnitt der Antriebswelle mit daran
befestigtem Ausgleichsgewicht.
In Fig. 1 ist ein Endstück 2 einer rohrförmigen Antriebswelle 1
dargestellt, die am Kopf 3 eines typischen Universalgelenks
angebracht ist. Am Endstück 2 läßt sich eine Halterung 4 in der
im folgenden beschriebenen Weise befestigen; an der Halterung 4
läßt sich ein Ausgleichsgewicht 5 in der ebenfalls nachfolgend
beschriebenen Weise aufnehmen und festhalten.
Die Halterung 4 kann je nach Anwendungsfall von jeder geeig
neten Form sein und aus jedem geeigneten Material bestehen. Die
Halterung 4 wird jedoch vorzugsweise so angebracht, daß sie
nach ihrer Befestigung an der Welle von deren äußerer Ober
fläche nach außen vorspringt, so daß sie dort mit einem Aus
gleichsgewicht zusammengefügt werden kann. Im Beispiel nach
Fig. 2 bis 4 hat die Halterung 4 einen kleinen zylindrischen
Zapfen und ist zunächst so geformt, daß sie einen kleinen
Höcker 6 besitzt, der, wie in Fig. 2 gezeigt, von einem Ende
axial vorspringt. Angenommen, der rohrförmige Körper der Welle
1 ist aus Aluminium oder Aluminiumlegierung, kann die Halterung
4 ebenfalls aus Aluminium oder Aluminiumlegierung bestehen;
dies ist aber nicht wesentlich.
Die Stelle der Welle 1, an der ein Ausgleichsgewicht erforder
lich ist, kann nach einem bekannten Verfahren bestimmt werden.
An dieser Stelle wird die Halterung 4 so angesetzt, daß der
Höcker 6, wie in Fig. 2 gezeigt, die äußere Oberfläche der
Welle 1 berührt. Nach einem bekannten Stumpfschweißverfahren
wird die Halterung 4 von elektrischem Strom durchströmt. Dabei
wird der Höcker 6 zum Schmelzen gebracht und mit dem Körper der
Welle 1 verschmolzen, wie durch die Zone 7 in Fig. 3 und 4
schematisch dargestellt. Auf die Halterung 4 kann während des
Schmelzprozesses eine Axialkraft F aufgebracht werden, die aber
nicht groß sein muß. Zur Befestigung der Halterung 4 auf der
Welle 1 können auch andere geeignete Verfahren angewendet
werden.
Zur Anbringung des Gewichts 5 am Zapfen der Halterung 4 und
somit zur Anbringung des Gewichts auf der Welle 1 können
beliebige geeignete Verfahren angewendet werden. Im darge
stellten Beispiel ist das Gewicht 5 mit einem Loch 8 versehen,
so daß es fähig ist, die Halterung 4 wie in Fig. 3 bis 5
gezeigt aufzunehmen. Der Zapfen 4 kann in einer losen oder
einer festen Passung im Loch 8 sitzen; vorzugsweise wird ein
enger Schiebesitz vorgesehen. Der Zapfen der Halterung 4 kann
auch mit einem Flansch 9 versehen werden, an dem sich das
Gewicht 5 abstützt.
Das Gewicht 5 wird vorzugsweise formschlüssig gegen Trennung
von der Halterung 4 festgehalten, und zu diesem Zweck können
alle geeigneten Mittel verwendet werden. In einer in Fig. 4
dargestellten Anordnung wird das freie äußere Ende des Zapfens
der Halterung 4 verformt, so daß es sich verbreitert und eine
Verdickung 10 bildet, die durch das Loch 8 nicht mehr hindurch
geht. Das Gewicht 5 wird dadurch an einer Trennung von der
Halterung 4 gehindert.
Eine Verformung des Zapfenendes kann in jeglicher Weise er
reicht werden. Nach der Anordnung in Fig. 5 wird die Verformung
so erreicht, daß elektrischer Strom durch den Zapfen zu seiner
Erhitzung bis zum plastischen Zustand geleitet und gleichzeitig
Druck auf das Ende des Zapfens ausgeübt wird. Zu diesem Zweck
kann ein Widerstandsschweißverfahren verwendet werden. In der
Anordnung nach Fig. 5 werden Kontakte 11 und 12 an einen
elektrischen Stromkreis 13 angeschlossen, der eine geeignete
Energiequelle enthält und geschlossen wird, wenn der Kontakt 11
den Zapfen berührt. Der Zapfen wird dabei bis zum plastischen
Zustand erhitzt, und Druck, der auf den Kontakt 11 ausgeübt
wird, bewirkt die Verbreiterung des Endes des Zapfens, wie in
Fig. 4 gezeigt.
Ein Vorteil des in Bezug auf Fig. 5 beschriebenen Verfahrens
ist, daß der auf die Halterung 4 ausgeübte Druck nicht groß zu
sein braucht, und folglich eine Verformung des rohrförmigen
Körpers der Welle 1 unwahrscheinlich ist.
Claims (19)
1. Verfahren zum Anbringen eines Ausgleichsgewichts an einer
Antriebswelle,
dadurch gekennzeichnet, daß
an der Oberfläche der Welle (1) eine Halterung (4) befestigt
wird, die von der Oberfläche wegragt, daß ein Ausgleichsgewicht
(5) auf der Halterung (4) angeordnet wird, und daß das Ausgleichs
gewicht (5) auf der Halterung (4) befestigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Halterung (4) auf der Welle (1) durch Schweißen befestigt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißen durch
Widerstandsschweißen ausgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Schweißen durch Kapazitätsentladungs-Stumpfschweißen
ausgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Ausgleichsgewicht (5) mit einer Öffnung (8) versehen ist
und auf die Halterung (4) aufgesteckt wird, wobei diese in die
Öffnung (8) eingreift.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Halterung (4) mit engem Schiebesitz in die Öffnung (8)
eingreift.
7. Verfahren nach Ansprüchen 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
daß die Öffnung (8) ein Durchgangsloch des Ausgleichsgewichts
(5) ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Halterung (4) durch das Loch (8) hindurchgeht, so daß ein
freies äußeres Ende (10) über die äußere Oberfläche des Aus
gleichsgewichts (5) übersteht, und dieses an der Halterung (4)
durch Verformung des äußeren Endes (10) befestigt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
Hitze und Druck angewendet werden, um die Verformung des
äußeren Endes (10) zu bewirken.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
Hitze durch Hindurchführung von elektrischem Strom durch die
Halterung (4) erzeugt wird.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Ausgleichsgewicht (5) mit einer Korrosionsschutzschicht
ummantelt ist.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Halterung (4) einen zylindrischen Zapfen aufweist.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Ausgleichsgewicht (5) auf der Halterung (4) befestigt wird,
bevor diese auf der Welle (1) befestigt wird.
14. Antriebswelle,
dadurch gekennzeichnet, daß
sie ein Ausgleichsgewicht (5) aufweist, das auf ihr nach einem
Verfahren der vorangehenden Ansprüche befestigt ist.
15. Antriebswelle nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Welle einen rohrförmigen Körper (1) besitzt und daß die
Wellenoberfläche eine äußere zylindrische Oberfläche des
Körpers ist.
16. Antriebswelle nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Körper (1) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
gebildet ist.
17. Antriebswelle, die einen rohrförmigen Körper (1) und ein
an diesem angebrachtes Ausgleichsgewicht (5) aufweist, wobei
eine Halterung (4) auf die zylindrische äußere Oberfläche (1)
aufgeschweißt ist, so daß sie von dieser Oberfläche nach außen
wegragt und das Ausgleichsgewicht (5) ein Loch (8) besitzt, das
auf der Halterung (4) so angeordnet ist, daß diese in das Loch
(8) hineinragt, wobei ihr freies Ende (10) mit dem Ausgleichs
gewicht (5) untrennbar verbunden ist.
18. Halterung (4) für ein Ausgleichsgewicht (5) an einer
Antriebswelle mit einem zylindrischen Zapfen und einem axial
von dessen innerem Ende wegragenden Schweißhöcker (6), dessen
Querschnittsfläche wesentlich kleiner ist als die Querschnitts
größe des Zapfens ist.
19. Anker nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Halterung (4) an ihrem inneren Ende einen seitlich wegste
henden Flansch zur Abstützung eines Ausgleichsgewichts (5)
aufweist.
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