DE4432245C2

DE4432245C2 - Drehgelenk

Info

Publication number: DE4432245C2
Application number: DE4432245A
Authority: DE
Inventors: Peter Schwaerzler; Hans-Heinrich Welschof; Markus Eschenbach
Original assignee: Loehr and Bromkamp GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1994-09-10
Filing date: 1994-09-10
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2014-09-11
Also published as: DE4432245A1; US5795233A

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehgelenk für kleine Beugewinkel, insbesondere als Zwischengelenk in einer Längsantriebswelle für Kraftfahrzeuge, das zumindest aus einem Gelenkaußenteil mit längsverlaufenden, ersten Kugelbahnen, die zwischen Anschlag flächen eine axiale Länge mit unverändertem Querschnitt haben, einem Gelenkinnenteil mit längsverlaufenden zweiten Kugelbahnen, deren axiale Länge größer als die der ersten Kugelbahnen ist, und in sich jeweils radial gegenüberliegenden ersten und zweiten Kugelbahnen geführten drehmomentübertragenden Kugeln besteht.

Aus der DE 37 10 518 C1 sind Drehgelenke für kleine Beugewinkel der eingangs genannten Art bekannt, bei denen die Bahnen im Gelenkaußenteil jeweils in einem massiven Bauteil ausgeführt sind, das außen kreisförmig begrenzt ist und dessen Wandstärke groß im Verhältnis zur Länge der darin ausgeführten Bahnen ist. Das die Bahnen umfassende Bauteil kann einstückig mit ersten Axialanschlägen für die Kugeln ausgebildet, sein und mit einem Ringelement zur Bildung zweiter Axialanschläge für die Kugeln, verbunden werden. Wahlweise kann dieses Bauteil auf die Länge der Bahnen beschränkt sein, um mit zwei Ringelementen, die je weils die einen und die anderen der Axialanschläge für die Ku geln ausbilden, zum vollständigen Gelenkaußenteil zusammenge setzt zu werden.

Hierbei kann das die Bahnen ausbildende Bauteil des Gelenkaußen teils beispielsweise gestanzt oder fließgepreßt werden, wonach eine mechanische Fertigung der Kugelbahnen erforderlich ist.

Aus der DE 40 29 930 A1 ist ein Kugeldrehgelenk für kleine Beu gewinkel ohne Kugelsteuerung bekannt, bei dem das Gelenkaußen teil als Blechumformteil mit einem eingesetzten massiven Kugel bahnelement ausgeführt ist. Das Gelenkaußenteil ist, gegenüber einer angeschweißten Rohrwelle durch einen eingelöteten Blech deckel abgedichtet. Dieser Blechdeckel ist aufgrund seiner Geo metrie nicht als Anschlag für das Gelenkinnenteil im Betrieb geeignet.

Aus der DE-OS 23 16 064 ist ein axialverschiebliches Kugeldreh gelenk mit Kugelkäfig in Doppel-Offset-Bauweise bekannt, bei dem das massive Gelenkaußenteil von einem angeschweißten Blechdeckel abgeschlossen wird. Dieser bildet eine teilkugelige Anschlag fläche für das Gelenkinnenteil, welches mit einem kugeligen elastischen, deformierbaren Anschlagelement versehen ist, das sich flächig an die Anschlagfläche anlegen kann wenn das Gelenk bis zum Anschlag verschoben ist. Bei Beugestellung des Gelenks entsteht hierbei erhebliche Reibung.

In der älteren Anmeldung DE 43 44 177 C1 ist ein Drehgelenk der gennanten Art beschrieben, bei dem das Gelenkaußenteil aus Blechformteilen hergestellt ist, von denen eines die axialen Kugelbahnen und erste Anschläge für die Kugeln ausbildet und ein zweites die, zweiten Anschläge für die Kugeln, darstellt. Die beiden. Teile sind miteinander durch ein Halteelement verklammert. Das Gelen kinnenteil ist als massives Umformteil mit mechanisch gefertig ten Kugelbahnen hergestellt.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Drehgelenk der eingangs genannten Art bereitzustellen, das eine vereinfachte Herstellung ermöglicht.

Die Lösung besteht darin, daß das Gelenkaußenteil zumindest im axialen Bereich der Kugelbahnen als Blechumformteil mit etwa gleichbleibender Wandstärke ausgebildet ist und daß die Kugel bahnen im Gelenkaußenteil durch umfangsverteilte axial an beiden Enden durch integral ausgebildete Anschläge geschlossene Aus formungen gebildet werden, daß das Gelenkaußenteil einen den Innenquerschnitt verschließenden als Blechumformteil ausgebilde ten eingesetzten Deckel umfaßt, der vom Wellenanschluß für das Gelenkinnenteil gesehen axial hinter den Kugelbahnen liegt und einen Axialanschlag für das Gelenkinnenteil gegen axiales Ein schieben bildet, und daß der eingesetzte Deckel jeweils zur Führung des Gelenkinnenteils um einen auf der Achse des Gelenk außenteils liegenden Drehpunkt eine Ringkontaktfläche aufweist, deren Mittelpunkt auf der Achse des Gelenkaußenteils liegt. Die Ringkontaktfläche kann insbesondere innenkugelig oder innenko nisch sein. Die hiermit gefundene Gestalt des Gelenkaußenteils führt zur vereinfachten Herstellbarkeit, wobei die in diesem Bauteil integral verwirklichten Kugelbahnen und Anschläge zu hoher mechanischer Festigkeit führen.

In bevorzugter Form ist vorgesehen, daß das Gelenkaußenteil zumindest im axialen Bereich der Kugelbahnen einstückig ist und daß die Kugelbahnen im Gelenkaußenteil nahtlos aus dem Material eines Rohrkörpers oder eine Ronde ausgeformt sind. Ein derarti ges Gelenkbauteil ist einfach dadurch herzustellen, daß ein Rohrkörper oder eine Ronde in ein entsprechendes Gesenk einge führt wird und beispielsweise Spreizfinger eines Innenwerkzeugs die axial begrenzten Kugelbahnen nach außen ausprägen. Eine besonders günstige und angepaßte Fertigungsmethode kann jedoch auch darin bestehen, daß ein Rohr in ein Gesenk eingeführt wird, an beiden Enden dicht verschlossen wird und über eine Zuführung mit hydraulischem Druckmittel beaufschlagt wird, so daß die Ausformung der Bahnbereiche in entsprechende Ausnehmungen im Gesenk bewirkt wird. In jedem Fall ergeben sich nahtlose und präzise bemessene Kugelbahnen im Gelenkaußenteil.

Nach einer abgewandelten Ausführung kann vorgesehen sein, daß das Gelenkaußenteil im Bereich der Kugelbahnen aus zwei Längs abschnitten zusammengesetzt ist und daß die Kugelbahnen jeweils zur Hälfte - axial betrachtet - aus zwei Rohrenden ausgeformt sind. Hierbei kann die Herstellung durch mechanisches Umformen zweier Ronden oder Rohrabschnitte erfolgen, wobei der besondere Vorteil darin besteht, daß die entsprechenden Innenwerkzeuge starr und hinterschnittfrei ausgebildet werden können. Die bei den mit jeweils hälftigen Kugelbahnen ausgebildeten Rohrenden können dann mit einem geeigneten Schweißverfahren verbunden werden, wobei bei geeigneter Schweißtechnik ein Nacharbeiten der Quernaht im Bereich der Kugelbahnen nicht erforderlich ist.

Nach einer dritten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß das Gelenkaußenteil im Bereich der Kugelbahnen aus zwei Halbschalen zusammengesetzt ist und daß die Kugelbahnen - im Umfangssinn betrachtet - jeweils zur Hälfte in einer der Halbschalen ausge bildet sind. Hierbei können aus zwei ebenen Platten oder aus zwei halbrunden Rohrschalen durch entsprechende Umformtechniken die Bahnen als muldenförmige Ausprägungen ausgeformt werden und anschließend die beiden Halbschalen zu einem Rohr verschweißt werden. Da die Stöße hierbei vorzugsweise zwischen jeweils zwei Bahnen vorgesehen werden, ist die Frage etwaiger Überstände an den Schweißnähten von untergeordneter Bedeutung. Die Bahnen selber können nahtlos aus Material ausgeformt sein. Neben dem Umformen mit mechanischen Mitteln, die wiederum spreizbare Ele mente haben müssen, können hierbei auch Explosionsumformtechni ken oder Umformtechniken mit hydraulschen Druckmitteln in Be tracht kommen.

Sofern das Gelenk als Festgelenk ausgeführt sein soll, geht eine entsprechende Weiterbildung dahin, daß das Gelenkaußenteil einen weiteren den Innenquerschnitt teilweise verschließenden einge setzten Deckel mit einer Zentralöffnung für einen Wellenanschluß für das Gelenkinnenteil umfaßt, der vom Welenanschluß für das Gelenkinnenteil gesehen axial vor den Kugelbahnen liegt und einen Axialanschlag für das Gelenkinnenteil gegen ein axiales Ausziehen bildet, und der weitere eingesetzte Blechdeckel ins besondere zumindest teilweise innenkugelige oder innenkonische Führungsflächen hat, deren Mittelpunkt auf der Gelenkachse liegt.

Die erfindungsgemäß für das Gelenkaußenteil vorgeschlagene Bau weise als Blechumformteil mit im wesentlichen gleichbleibender Wandstärke ist ganz analog auch auf das Gelenkinnenteil anzu wenden, soweit die Bahnen einerseits und Führungsflächen gegen über dem Gelenkaußenteil andererseits betroffen sind. Hierbei kann in erster bevorzugter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß daß das Gelenkinnenteil zumindest im axialen Bereich der Kugelbahn einstückig ist und daß die Kugelbahnen im Gelenkin nenteil nahtlos aus dem Material eines Rohrkörpers oder einer Ronde ausgeformt sind. Auch hier besteht wiederum die Möglich keit der Ausformung gegen ein Außenwerkzeug mittels mechanischer Spreizmittel, vorzugsweise jedoch durch Verschließen der Rohren den und Zuführen hydraulischen Druckmittels.

Nach einer Alternative kann vorgeschlagen werden, daß das Gelen kinnenteil im Bereich der Kugelbahnen aus zwei Halbschalen zu sammengesetzt ist und daß die Kugelbahnen - im Umfangssinn be trachtet - jeweils zur Hälfte in einer der Halbschalen jeweils vollständig ausgebildet sind. Auch hierbei kann analog zum oben genannten aus zwei Platten oder Halbschalen das Ausformen der nahtlosen Bahnbereiche erfolgen, wobei anschließend die beiden Halbschalen zu einem Ringkörper zusammengeschweißt werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind nachstehend anhand der Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk mit einem massiven Gelenkinnenteil als Festgelenk;

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk nach Fig. 1 mit einem als Blechumformteil ausgebildeten Gelenkinnen teil;

Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk als Verschiebege lenk;

Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Gelenk nach Fig. 3 mit einem als Blechumformteil ausgebildeten Gelenkinnen teil.

Die Figuren zeigen ein Gleichlaufdrehgelenk für kleine Beugewin kel, bei dem das Gelenkaußenteil 11 einstückig aus einem Rohr körper 12 gebildet ist, das vorzugsweise nur geringe Länge hat und an eine Rohrwelle gleichen Durchmessers angeschweißt werden kann oder selber eine vollständige Rohrwelle größerer Länge bilden kann. Mit geringem Abstand zu dem gezeigten Ende des Rohrkörpers 12 sind umfangsverteilt muldenförmige Ausformungen 13 vorgesehen, die mit ihrer Innenfläche Kugelbahnen 14 ausbil den, in denen Kugeln 15 zwischen verschiedenen Ebenen M axial verschiebbar sind. Der Verschiebeweg wird durch Innenanschläge 16, 17 in den Ausformungen 13 begrenzt. Jeweils am freien Ende des Rohrkörpers 12 befindet sich ein dünnwandiger Abschnitt 26, auf dem ein Rollbalg 27 mittels eines Sicherungsringes 28 fest gelegt ist. Der Rollbalg 27 ist weiterhin mittels eines Ringwul stes 28 auf einem Wellenteil festgelegt.

In den Fig. 1 und 2 sind in den Rohrkörper 12 ebenfalls als Blechformteile ausgebildete Deckel 18, 19 eingesetzt, von denen letzterer eine zentrale Durchtrittsöffnung 20 hat. Im übrigen sind die Deckel weitgehend gleich geformt und symmetrisch zuein ander angeordnet. Sie liegen beidseits mit Abstand zu den Kugel bahnen 14 im Gelenkaußenteil. Die Deckel 18, 19 weisen äußere Umbördelungen 22, 23 auf, die an der Innenwandung des geraden Rohrkörpers 12 anliegen. Die Teile 12, 18, 19 können miteinander verschweißt oder verlötet sein. Weiterhin haben die Deckel 18, 19 teilkugelige oder konische Innenflächen 24, 25, die Führungs flächen für ein Gelenkinnenteil 31, 51 bilden.

In den Fig. 3 und 4 ist nur der Deckel 18 in der zuvor be schriebenen Form vorgesehen, jedoch kein dem Deckel 19 entspre chendes Bauteil.

In den Fig. 1 und 3 ist das Innenteil 31 als massives Umform teil ausgebildet und weist eine Innenöffnung 32 auf, in die ein Wellenzapfen 33 eingesteckt ist, der in Fig. 1 die Öffnung 20 des Deckels 19 durchsetzt. Die Verbindung zwischen Gelenkaußen teil 31 und Wellenzapfen 33 besteht in einer Wellenverzahnung 34 und einem Sicherungsring 35. Das Gelenkinnenteil 31 läßt axiale Kugelbahnen 36 erkennen, die einen größeren Axialweg der Kugeln 15 zulassen, als die Bahnen 14 im Gelenkaußenteil 11. Weiterhin zeigt das Gelenkinnenteil 31 in Fig. 1 außenkugelige Flächen abschnitte die mit der innenkugeligen oder konischen Fläche 24, 25 der Deckels 18 bei Abwinkelung des Gelenkinnenteils um den Gelenkmittelpunkt Z abstützend und führend zusammenwirken. In Fig. 3 sind nur die Flächenabschnitte 37 mit dieser Funktion vorgesehen, eine axial entgegengesetzte Stirnfläche 40 des Ge lenkinnenteils 31 ist berührungsfrei gegenüber dem Gelenkaußen teil.

In den Fig. 2 und 4 ist das Gelenkinnenteil 51 aus einem Rohrkörper 52 an dessen Ende einstückig ausgeformt, der mit einer anschließenden Rohrwelle gleichen Durchmessers verschweißt werden kann oder selbst eine vollständige Rohrwelle darstellt. Aus dem Material sind längsrippenförmige Ausformungen 59 ausge formt, die die Bahn 56 im Gelenkinnenteil 51 bilden. Im übrigen weist der Endabschnitt des Rohrkörpers 52 in Fig. 2 die gleiche äußere Gestalt auf, wie das Gelenkinnenteil nach Fig. 1, d. h. es sind ebenfalls außenkugelige Flächen 57, 58 dargestellt, die mit den innenkugeligen oder innenkonischen Flächen 24, 25 der Deckel 18, 19 zur axialen Abstützung und zur Führung bei Beugung um den Gelenkmittelpunkt Z zusammenwirken. In Fig. 4 sind nur die Flächenabschnitte 37 mit dieser Funktion vorgesehen. Ein Über gangsabschnitt 60 des Gelenkinnenteils 51 ist berührungsfrei gegenüber dem Gelenkaußenteil.

Claims

1. Drehgelenk für kleine Beugewinkel, insbesondere als Zwi schengelenk in einer Längsantriebswelle für Kraftfahrzeugen das zumindest aus einem Gelenkaußenteil (11) mit längsver laufenden ersten Kugelbahnen (14), die zwischen An schlagflächen eine axiale Länge mit unverändertem Quer schnitt haben, einem Gelenkinnenteil (31, 51) mit längsver laufenden zweiten Kugelbahnen (36, 56), deren axiale Länge größer als die der ersten Kugelbahnen (14) ist, und in sich jeweils radial gegenüberliegenden ersten und zweiten Kugel bahnen (14, 36, 56) geführten drehmomentübertragenden Ku geln (15) besteht, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gelenkaußenteil (11) zumindest im axialen Bereich der Kugelbahnen (14) als Blechumformteil mit etwa gleich bleibender Wandstärke ausgebildet ist,
daß die Kugelbahnen (14) im Gelenkaußenteil (11) durch, umfangsverteilte axial an beiden Enden durch Anschläge (16, 17) geschlossene Ausformungen (13) gebildet werden, daß das Gelenkaußenteil (11) einen den Innenquerschnitt verschließenden als Blechumformteil ausgebildeten einge setzten Deckel (18) umfaßt, der vom Wellenanschluß für das Gelenkinnenteil (31, 51) gesehen axial hinter den Kugelbah nen (14) liegt und einen Axialanschlag für das Gelenkinnen teil (31, 51) gegen ein axiales Einschieben bildet, und
daß der eingesetzte Deckel (18), jeweils zur Führung des Gelenkinnenteils (31, 51) um einen auf der Achse des Ge lenkaußenteils (11) liegenden Drehpunkt eine Ringkontakt fläche aufweist, deren Mittelpunkt auf der Achse des Ge lenkaußenteils liegt.

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gelenkaußenteil (11) zumindest im axialen Bereich der Kugelbahnen (14)einstückig ist und
daß die Kugelbahnen (14) im Gelenkaußenteil nahtlos aus dem Material eines Rohrkörpers oder eine Ronde ausgeformt sind.

3. Gelenk nach Anspruch 1, gekennzeichnet,
daß das Gelenkaußenteil, im Bereich der Kugelbahnen (14) Längsabschnitten zusammengesetzt ist und
daß die Kugelbahnen (14) jeweils zur Hälfte - axial be trachtet - aus zwei Ronden oder Rohrabschnitten ausgeformt sind.

4. Gelenk nach Anspruch dadurch gekennzeichnet,
daß das Gelenkaußenteil (11) im Bereich der Kugelbahnen (14) aus zwei Halbschalen zusammengesetzt ist und
daß die Kugelbahnen - (14) im Umfangssinn betrachtet - jeweils zur Hälfte in einer der Halbschalen jeweils voll ständig ausgebildet sind.

5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte Deckel (18) zur Führung des Gelenkin nenteils (31, 51) bei Beugung um einen auf der Achse des Gelenkaußenteils (11) liegenden Drehpunkt zumindest teil weise innenkugelig ist, wobei der Krümmungsmittelpunkt auf der Achse des Gelenkaußenteils (11) liegt.

6. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkaußenteil (11) einen weiteren den Innenquer schnitt teilweise verschließenden eingesetzten Deckel (19) mit einer Zentralöffnung (20) für einen Wellenanschluß für das Gelenkinnenteil (31, 51) umfaßt, der vom Wellenanschluß für das Gelenkinnenteil (31, 51) gesehen axial vor den Kugelbahnen (14) liegt und einen Axialanschlag für das Gelenkinnenteil (31, 51) gegen ein axiales Ausziehen bil det.

7. Gelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere eingesetzte Blechdeckel (19) zur Führung des Gelenkinnenteils (31, 51) bei Beugung um einen auf der Achse des Gelenkaußenteils (11) liegenden Drehpunkt zumin dest teilweise innenkugelig ist, wobei der Krümmungsmittel punkt auf der Achse des Gelenkaußenteils (11) liegt.

8. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkaußenteil (11) aus einem Rohrkörper geringer Länge geformt ist, der mit einer Antriebswelle fest ver bindbar ist.

9. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gelenkinnenteil (51) zumindest im axialen Bereich der Kugelbahnen (56) als Blechumformteil mit etwa gleich bleibender Wandstärke ausgebildet ist und
daß die Kugelbahnen (56) Gelenkinnenteil (51) durch umfangsverteilte axial an beiden Enden offene Ausformungen (51) gebildet werden.

10. Gelenk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkinnenteil (51) zumindest im axialen Bereich der Kugelbahnen (56) einstückig ist und daß die Kugelbah nen im Gelenkinnenteil (51) nahtlos aus dem Material eines Rohrkörpers oder einer Ronde ausgeformt sind.

11. Gelenk nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere eingesetzte Deckel (19) jeweils zur Führung des Gelenkinnenteils (31, 51) um einen auf der Achse des Gelenkaußenteils (11) liegenden Drehpunkt eine - insbesondere konische - Ringkontaktfläche aufweist, deren Mittelpunkt auf der Achse des Gelenkaußenteils liegt.