WO2006097194A1 - Verfahren zur herstellung einer gelenkanbindung und gelenkanbindung - Google Patents

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WO2006097194A1
WO2006097194A1 PCT/EP2006/001846 EP2006001846W WO2006097194A1 WO 2006097194 A1 WO2006097194 A1 WO 2006097194A1 EP 2006001846 W EP2006001846 W EP 2006001846W WO 2006097194 A1 WO2006097194 A1 WO 2006097194A1
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joint
spur
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joint connection
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PCT/EP2006/001846
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Werner Jacob
Mathias Lutz
Manfred NIEDERHÜFNER
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Shaft-Form-Engineering Gmbh
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/076Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end by clamping together two faces perpendicular to the axis of rotation, e.g. with bolted flanges
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/22Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
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    • Y10T403/70Interfitted members
    • Y10T403/7045Interdigitated ends

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a joint connection for torque-transmitting connection of a component having a spur gear, with a constant velocity joint, which is provided with a corresponding spur toothing, wherein the spur gears are engageable with each other via means for applying an axial bias and in each case have adjacent flanks as functional surfaces. Furthermore, the invention relates to such joint connection.
  • flange connections In order to connect a joint in a torque-transmitting and detachable manner to any other component, for example a shaft, flange connections are known, which, however, require too large an installation space for some applications.
  • connection arrangement is known in which the outer hub of a Joint by means of a spur toothing with a connection element is connectable.
  • These serrations can be largely produced by chipless forming. The production of these serrations, however, appears to be capable of improvement both in terms of the production costs and in terms of the manufacturing accuracy of the spur toothing.
  • the spur gear teeth are preformed in one or more processing step (s) and then made by cuttingless forming only the functional surfaces to final dimensions.
  • the serrations may be e.g. be preformed by a thermoforming or by a semi-warm forming and then be made by embossing only the functional surfaces to final dimensions.
  • the functional surfaces are stamped on displacement. Compared to a non-cutting machining of the entire spur gear, in which Leibungstik arises and consequently high forming forces are required, by machining only the functional surfaces with comparatively low energy consumption, the required deformation by displacement. Due to the embossing of the functional surfaces they can be manufactured with very high reproducible accuracy to final dimensions.
  • the functional surfaces increase by non-cutting manufacturing to final dimensions.
  • the tooth form is formed in such a way that a free material flow to the surfaces of the teeth adjacent to the functional surfaces is ensured during the non-cutting production to final dimension.
  • This can be achieved, in particular, in that during the preforming of the serrations, for example, at the head region and / or at the foot region of each tooth, a free space is formed for receiving material displaced to final dimensions during the non-cutting finishing. This ensures that only as little material must be displaced and at the same time as little as possible places Leibungstik.
  • the functional surfaces of the serrations can, for example, be set when applying the axial prestressing and / or when transmitting a torque. Since the serrations are statically overdetermined, a minimum setting of the functional surfaces during assembly or in the use of joint connection is necessary and desirable. For this purpose, it is advantageous if the core of the components is comparatively soft in order to facilitate setting, while the edge layers are hard and resistant.
  • the spur gears must have at least a small wedge angle. Preferably, this is close to the self-locking. However, in order for the joint connection according to the invention to have only the smallest possible axial forces in the transmission of torque, the wedge angle of the spur gearing is preferred. - A -
  • the joint connection may comprise an inner hub, at one end of which the spur toothing is provided.
  • the outer hub of the constant velocity joint can be connected in a conventional manner with a tubular shaft.
  • the inner hub has a cylindrical portion, at one end of which the spur toothing is provided, the outer surface of this cylindrical portion can see means for fixing the lock nut, which serves for applying an axial preload.
  • the component to be connected by the joint connection with the joint may also have a cylindrical portion, at one end of which the spur toothing is provided, and whose outer surface has means for fixing the securing nut.
  • the securing nut can be held by means of a snap ring which engages in the groove of one of the two cylindrical sections and a corresponding groove in the lock nut and can be screwed to the other cylindrical section. As a result, a defined axial prestressing can be applied in order to engage the two toothed teeth.
  • the component and the inner hub of the constant velocity joint each having a bore, of which at least one is provided with an internal thread, so that by a threaded bolt or a screw, the component and the Inner hub connects to each other, a defined axial preload can be applied.
  • the screw is passed through a bore in the component and screwed into the inner hub.
  • the constant velocity joint is preferably a counter track joint, in particular a counter track joint known, for example, from DE 102 09 933 A1.
  • the inner hub of the constant velocity joint is case hardened, while the component to be connected to the constant velocity joint or at least its provided with the spur toothing portion may be tempered or also case hardened.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a joint connection according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a sectional view of a joint connection according to a second embodiment of the invention
  • Figure 3 is a sectional view of a joint connection according to a third embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a tooth of a joint connection according to the invention in various stages of production.
  • FIGS. 1 to 3 each show a constant velocity joint 2 connected to a component 1 in the upper half of the picture, while in the lower half of the figure the component 1 is not yet connected to the constant velocity joint 2.
  • Identical components are designated in FIGS. 1 to 3 by the same reference numerals.
  • the constant velocity universal joint 2 is in the illustrated embodiments an opposing web joint, as is known, for example, from DE 102 09 933 A1.
  • the constant velocity universal joint 2 has an outer hub 3 with raceways 3a arranged on the inner side of the outer hub 3, an inner hub 4 with inner races 4a arranged on the outer side, a cage 5 arranged between the inner hub 4 and the outer hub 3 and guided in the outer hub 3, and balls 6 on, which are guided in the raceways 3a and 4a.
  • the outer hub 3 is surrounded by a receiving part 7 made of sheet metal and rotatably connected thereto.
  • the receiving part 7 is, for example, connected via a welded joint 8 with a tubular shaft 9.
  • the component 1 to be connected to the constant velocity joint 2 can be any other component, for example a shaft, a wheel flange, another joint or the like.
  • the inner hub 4 of the constant velocity joint 2 has a sleeve-like cylindrical section 10 in the illustrated embodiments. which extends in the direction of the component 1 and at whose end facing the component 1 end teeth 11 is provided.
  • the component 1 has a cylindrical portion 12, on whose the constant velocity joint 2 end facing a spur toothing 13 is formed.
  • the serrations 11 and 13 are adapted to each other so that they, as shown in each case on the upper half of Figures 1 to 3, can engage in one another for the transmission of torque.
  • the cylindrical portion 12 of the component 1 can, as shown in Figure 3, be integrally formed therewith.
  • the cylindrical portion 12, as shown in Figures 1 and 2 is a separate element which is rotatably connected to the component 1 connectable.
  • the cylindrical portion 12 is formed as a sleeve which is rotatably connected by means of at least partially provided on the inner surface of the longitudinal toothing provided with a partially provided on the outer surface of the component 1 corresponding longitudinal teeth 14.
  • a locking nut 15 is provided in the embodiments according to Figures 1 and 2, which has an internal thread which is screwed onto an external thread 16 on the cylindrical portion 12.
  • a retaining ring 17 is held in a groove on which the lock nut 15 is supported with a constant velocity joint 2 facing the projection 18.
  • the component 1 is provided with a bore 19.
  • a threaded bore 20 is introduced in the inner hub 4 of the constant velocity joint 2.
  • the component 1 and the inner hub 4 by means of a threaded bolt 21 can be screwed together such that the spur gears 11 and 13 engage each other to transmit torque.
  • the manufacture of the serrations 11 and 13 will be explained in more detail below with reference to FIG.
  • the serrations 11 and 13 consist of a plurality of teeth, of which a tooth 22 is shown schematically in Figure 4.
  • the teeth 22 of the serrations are initially preformed so that they have, for example, the contour indicated in FIG. 4 by a dashed line. This preforming z. B. without cutting done by means of a hot forming. Subsequently, the teeth 22 are produced without cutting to final dimensions, so that they receive their indicated in Figure 4 by solid lines end contour 24.
  • This non-cutting machining step can preferably be carried out by one or more embossing processes, but only on the functional surfaces 25 of the tooth, ie on the regions of the tooth flanks, which bear against the tooth flanks of the corresponding spur toothing during operation, displacement pressure is exerted. Since only the functional surfaces 25 are subjected to the embossing process, there is no Leibungstik during chipless machining, so that the functional surfaces 25 can be made with minimal effort and high precision to final dimensions.
  • the contour 23 of the preformed tooth is chosen so that in the embossing process a free flow of material is ensured at the surfaces adjacent to the functional surfaces.
  • a free space 26 can be provided, in which the material displaced by the deformation can flow.
  • the free space 26 shown in FIG. 4 is merely indicated by way of example, and depending on the final contour 24 of the teeth 22, different clearances and / or a free space arranged at another location may also be advantageous.
  • the functional surfaces 25 When the serrations 11 and 13 are tempered and / or case-hardened, the functional surfaces 25 have the required hardness for torque transmission. However, the core of the teeth 22 is sufficiently soft that the functional surfaces 25 can settle due to the axial preload applied by the securing nut 15 or the threaded bolt 21 or due to the forces applied by the torque transmission. These settlements are required for statically overdetermined serrations, if possible all teeth 22 should transmit a torque evenly.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Gelenkanbindung zur drehmomentübertragenden Verbindung eines Bauteils (1), das eine Stirnverzahnung (13) aufweist, mit einem Gleichlaufgelenk (2), das mit einer korrespondierenden Stirnverzahnung (11) versehen ist, wobei die Stirnverzahnungen über Mittel zum Aufbringen einer axialen Vorspannung miteinander in Eingriff bringbar sind und jeweils aneinander anliegende Flanken als Funktionsflächen aufweisen. Weiter betrifft die Erfindung eine derartige Gelenkanbindung.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Gelenkanbindung und Gelenkanbindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Gelenkanbindung zur drehmomentübertragenden Verbindung eines Bauteils, das eine Stirnverzahnung aufweist, mit einem Gleichlaufgelenk, das mit einer korrespondierenden Stirnverzahnung versehen ist, wobei die Stirnverzahnungen über Mittel zum Aufbringen einer axialen Vorspannung miteinander in Eingriff bringbar sind und jeweils aneinander anliegende Flanken als Funktionsflächen aufweisen. Weiter betrifft die Erfindung eine derartige Gelenkanbindung.
Um ein Gelenk drehmomentübertragend und lösbar mit einem beliebigen weiteren Bauteil, bspw. einer Welle, zu verbinden, sind Flanschverbindungen be- kannt, die jedoch für einige Anwendungsfälle einen zu großen Bauraum erfordern.
Weiter ist es auch bekannt, eine Vielkeilwelle in eine entsprechend konturierte Bohrung des Gelenks zur Hersteilung einer drehmomentübertragenden Verbin- düng einzustecken. Diese Anbindung erfordert jedoch einen vergleichsweise großen Montageverschiebeweg in axialer Richtung.
Es werden daher in der DE 36 36 243 C2, der DE 43 10 007 C1 und der DE 43 10 008 C2 Gelenkanbindungen vorgeschlagen, bei denen die Außennabe eines Gelenks mit einer Stirnverzahnung versehen ist, die mit einer an einem weiteren Bauteil vorgesehenen korrespondierenden Stirnverzahnung zur Drehmomentübertragung in Eingriff bringbar ist.
Auch aus der DE 197 51 855 C1 , der DE 199 58 674 C2 und der DE 101 27 458 C2 ist eine Verbindungsanordnung bekannt, bei welcher die Außennabe eines Gelenks mittels einer Stirnverzahnung mit einem Anschlusselement verbindbar ist. Diese Stirnverzahnungen lassen sich weitgehend durch spanlose Umformung erzeugen. Die Herstellung dieser Stirnverzahnungen erscheint jedoch sowohl hinsichtlich der Herstellungskosten als auch hinsichtlich der Fertigungs- genauigkeit der Stirnverzahnung verbesserungsfähig.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine entsprechende Gelenkanbindung zu schaffen, die sich durch eine hohe Fertigungspräzision bei gleichzeitig geringen Herstel- lungskosten auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im Wesentlichen dadurch gelöst, dass die Stirnverzahnungen in einem oder mehreren Bearbeitungsschritt(en) vorgeformt werden und danach durch spanlose Umformung nur der Funktionsflächen auf Endmaß gefertigt werden. Die Stirnverzahnungen können dabei z.B. durch eine Warmformung oder durch eine Halbwarmformung vorgeformt werden und anschließend durch eine Prägung nur der Funktionsflächen auf Endmaß gefertigt werden.
Es wird bevorzugt, wenn zumindest in dem letzten spanlosen Bearbeitungsschritt nur die Funktionsflächen auf Verdrängung geprägt werden. Im Vergleich zu einer spanlosen Bearbeitung der gesamten Stirnverzahnung, bei welcher Leibungsdruck entsteht und folglich hohe Umformkräfte erforderlich sind, kann durch eine Bearbeitung nur der Funktionsflächen mit vergleichsweise geringem Energieaufwand die erforderliche Umformung durch Verdrängung erfolgen. Durch die Prägung der Funktionsflächen können diese mit sehr hoher reproduzierbarer Genauigkeit auf Endmaß gefertigt werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vergrößern sich die Funktionsflächen durch das spanlose Fertigen auf Endmaß. Hierbei kann es von Vorteil sein, wenn bei der Vorformung der Stirnverzahnung die Zahnform so ausgebildet wird, dass während des spanlosen Fertigens auf Endmaß ein freier Materialfluss an den an die Funktionsflächen angrenzenden Flächen der Zähne gewährleistet ist. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass bei der Vorformung der Stirnverzahnungen bspw. am Kopfbereich und/oder am Fußbereich jedes Zahnes ein Freiraum zur Aufnahme von während des spanlosen Fertigens auf Endmaß verdrängtem Material ausgebildet wird. Hierdurch wird erreicht, dass nur möglichst wenig Material verdrängt werden muss und gleichzeitig an möglichst wenig Stellen Leibungsdruck auftritt.
Wenn die Stirnverzahnungen und ggf. auch die an diese angrenzenden Bauteile vergütet oder einsatzgehärtet sind, können sich die Funktionsflächen der Stirnverzahnungen bspw. beim Aufbringen der axialen Vorspannung und/oder bei Übertragung eines Drehmoments setzen. Da die Stirnverzahnungen statisch überbestimmt sind, ist ein minimales Setzen der Funktionsflächen während der Montage oder im Einsatz der Gelenkanbindung notwendig und gewünscht. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn der Kern der Bauteile vergleichsweise weich ist, um das Setzen zu erleichtern, während die Randschichten hart und widerstandsfähig sind.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird darüber hinaus durch eine vorzugsweise nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte Gelenkanbindung gelöst.
Um das Bauteil und das Gleichlaufgelenk zueinander zu zentrieren, müssen die Stirnverzahnungen zumindest einen kleinen Keilwinkel aufweisen. Vorzugsweise liegt dieser in der Nähe der Selbsthemmung. Damit bei der erfindungsgemäßen Gelenkanbindung jedoch nur möglichst geringe axiale Kräfte bei der Drehmomentübertragung auftreten, ist der Keilwinkel der Stirnverzahnung Vorzugs- - A -
weise zwischen etwa 1 ° und etwa 15°, insbesondere etwa zwischen 1 ,5° und etwa 5° gewählt.
Alternativ oder zusätzlich hierzu sind nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an dem Bauteil und an dem (Gleichlauf-)Gelenk Eingriffsmittel zur Verbindung mit einer Überwurf- bzw. Sicherungsmutter derart vorgesehen, dass Stirnverzahnungen durch die Sicherungsmutter unter axialer Vorspannung ineinandergreifend fixiert sind. Hierzu kann die Gelenkanbindung eine Innennabe aufweisen, an deren einem Ende die Stirnverzahnung vorgesehen ist. Die Außennabe des Gleichlaufgelenks kann dabei in an sich bekannter Weise mit einer Rohrwelle verbunden werden.
Wenn die Innennabe einen zylindrischen Abschnitt aufweist, an dessen einem Ende die Stirnverzahnung vorgesehen ist, kann die Außenfläche dieses zylindri- sehen Abschnittes Mittel zur Fixierung der Sicherungsmutter, die zum Aufbringen einer axialen Vorspannung dient, aufweisen. In gleicher Weise kann das durch die Gelenkanbindung mit dem Gelenk zu verbindende Bauteil ebenfalls einen zylindrischen Abschnitt aufweisen, an dessen einem Ende die Stirnverzahnung vorgesehen ist, und dessen Außenfläche Mittel zur Fixierung der Si- cherungsmutter aufweist. Die Sicherungsmutter kann dabei bspw. mittels eines Sprengrings, der in die Nut eines der beiden zylindrischen Abschnitte und einer entsprechenden Nut in der Sicherungsmutter eingreift, gehalten werden und mit dem anderen zylindrischen Abschnitt verschraubt werden. Hierdurch lässt sich eine definierte axiale Vorspannung aufbringen, um die beiden Stimverzahnun- gen miteinander in Eingriff zu bringen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, dass das Bauteil und die Innennabe des Gleichlaufgelenks jeweils eine Bohrung aufweisen, von denen wenigstens eine mit einem Innengewinde versehen ist, so dass durch einen Gewindebolzen bzw. eine Schraube, die das Bauteil und die Innennabe miteinander verbindet, eine definierte axiale Vorspannung aufgebracht werden kann. Insbesondere, wenn die Außennabe des Gleichlaufgelenks mit einer Welle verbunden ist, wird es bevorzugt, dass die Schraube durch eine Bohrung in dem Bauteil durchgeführt und in die Innennabe eingeschraubt wird.
Bei dem Gleichlaufgelenk handelt es sich vorzugsweise um ein Gegenbahnge- lenk, insbesondere um ein bspw. aus der DE 102 09 933 A1 bekanntes Gegen- bahngelenk.
Um ein Setzen der Funktionsflächen der Stirnflächen zu ermöglichen, wird es bevorzugt, wenn die Innennabe des Gleichlaufgelenks einsatzgehärtet ist, während das mit dem Gleichlaufgelenk zu verbindende Bauteil oder zumindest dessen mit der Stirnverzahnung versehene Abschnitt vergütet oder ebenfalls einsatzgehärtet sein kann.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfin- düng, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen schematisch:
Figur 1 eine Schnittansicht einer Gelenkanbindung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Figur 2 eine Schnittansicht einer Gelenkanbindung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, Figur 3 eine Schnittansicht einer Gelenkanbindung nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung, und
Figur 4 einen Zahn einer erfindungsgemäßen Gelenkanbindung in verschie- denen Stadien der Herstellung.
Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Gelenkanbindungen zeigen in der oberen Bildhälfte jeweils ein mit einem Bauteil 1 verbundenes Gleichlaufgelenk 2, während in der unteren Bildhälfte das Bauteil 1 noch nicht mit dem Gleichlaufge- lenk 2 verbunden ist. Gleiche Bauteile werden in den Figuren 1 bis 3 mit den selben Bezugsziffern bezeichnet.
Das Gleichlaufgelenk 2 ist in den dargestellten Ausführungsformen ein Gegen- bahngelenk, wie es bspw. aus der DE 102 09 933 A1 bekannt ist.
Das Gleichlaufgelenk 2 weist eine Außennabe 3 mit an der Innenseite der Außennabe 3 angeordneten Laufbahnen 3a, eine Innennabe 4 mit an deren Außenseite angeordneten Innenlaufbahnen 4a, einen zwischen der Innennabe 4 und der Außennabe 3 angeordneten und in der Außennabe 3 geführten Käfig 5 sowie Kugeln 6 auf, die in den Laufbahnen 3a und 4a geführt sind. Die Außennabe 3 ist von einem Aufnahmeteil 7 aus Blech umgriffen und drehfest mit diesem verbunden. Das Aufnahmeteil 7 ist bspw. über eine Schweißverbindung 8 mit einer Rohrwelle 9 verbunden.
Das mit dem Gleichlaufgelenk 2 zu verbindende Bauteil 1 kann ein beliebiges anderes Bauteil sein, bspw. eine Welle, ein Radflansch, ein weiteres Gelenk oder dgl.. Die Innennabe 4 des Gleichlaufgelenks 2 weist einen in den dargestellten Ausführungsformen hülsenartigen, zylindrischen Abschnitt 10 auf, der sich in Richtung auf das Bauteil 1 erstreckt und an dessen dem Bauteil 1 zuge- wandten Ende eine Stirnverzahnung 11 vorgesehen ist. In gleicher Weise weist auch das Bauteil 1 einen zylindrischen Abschnitt 12 auf, an dessen dem Gleichlaufgelenk 2 zugewandten Ende eine Stirnverzahnung 13 ausgebildet ist. Die Stirnverzahnungen 11 und 13 sind dabei so aneinander angepasst, dass diese, wie jeweils auf den oberen Bildhälften der Figuren 1 bis 3 dargestellt, zur Übertragung eines Drehmoments ineinander greifen können.
Der zylindrische Abschnitt 12 des Bauteils 1 kann, wie in Figur 3 dargestellt, einstückig mit diesem ausgebildet sein. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass der zylindrische Abschnitt 12, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, ein separates Element ist, welches mit dem Bauteil 1 drehfest verbindbar ist. In den Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 und 2 ist der zylindrische Abschnitt 12 als eine Hülse ausgebildet, die mittels einer zumindest bereichsweise auf deren Innenfläche vorgesehenen Längsverzahnung mit einer bereichsweise auf der Außenfläche des Bauteils 1 vorgesehenen korrespondierenden Längsverzahnung 14 drehfest verbindbar ist.
Die drehmomentübertragende Verbindung zwischen dem Bauteil 1 und der Innennabe 4 des Gleichlaufgelenks 2 erfolgt, indem die beiden Stimver- zahnungen 11 und 13 unter axialer Vorspannung miteinander in Eingriff gebracht werden. Hierzu ist in den Ausführungsformen nach den Figuren 1 und 2 eine Sicherungsmutter 15 vorgesehen, die ein Innengewinde aufweist, welches auf ein Außengewinde 16 auf dem zylindrischen Abschnitt 12 aufschraubbar ist.
Auf dem zylindrischen Abschnitt 10 der Innennabe 4 ist in einer Nut ein Sicherungsring 17 gehalten, an welchem sich die Sicherungsmutter 15 mit einem dem Gleichlaufgelenk 2 zugewandten Vorsprung 18 abstützt. Auf diese Weise kann durch definiertes Anziehen der Sicherungsmutter 15 der zylindri- sehe Abschnitt 12 des Bauteils 1 derart an den zylindrischen Abschnitt 10 der lnnennabe 4 gezogen werden, dass die beiden Stirnverzahnungen 11 und 13 ineinander greifen.
Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform ist dagegen das Bauteil 1 mit einer Bohrung 19 versehen. Zudem ist in der Innennabe 4 des Gleichlaufgelenks 2 eine Gewindebohrung 20 eingebracht. Somit lassen sich das Bauteil 1 und die Innennabe 4 mittels eines Gewindebolzens 21 derart aneinander festschrauben, dass die Stirnverzahnungen 11 und 13 drehmomentübertragend ineinander greifen.
Die Herstellung der Stirnverzahnungen 11 und 13 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf Figur 4 näher erläutert. Die Stirnverzahnungen 11 und 13 bestehen aus mehreren Zähnen, von denen ein Zahn 22 in Figur 4 schematisch dargestellt ist.
Die Zähne 22 der Stirnverzahnungen werden zunächst vorgeformt, so dass sie bspw. die in Figur 4 durch eine gestrichelte Linie angedeutete Kontur 23 aufweisen. Diese Vorformung kann z. B. spanlos mittels einer Warmumformung erfolgen. Darauffolgend werden die Zähne 22 spanlos auf Endmaß gefertigt, so dass sie ihre in Figur 4 mit durchgezogenen Linien angedeutete Endkontur 24 erhalten.
Dieser spanlose Bearbeitungsschritt kann vorzugsweise durch einen oder mehrere Prägevorgänge erfolgen, wobei jedoch nur auf die Funktionsflächen 25 des Zahnes, d. h. auf die Bereiche der Zahnflanken, die im Betrieb an den Zahnflanken der korrespondierenden Stirnverzahnung anliegen, Verdrängungsdruck ausgeübt wird. Da nur die Funktionsflächen 25 dem Prägevorgang unterworfen werden, herrscht bei der spanlosen Bearbeitung kein Leibungsdruck, so dass die Funktionsflächen 25 mit geringem Kraftaufwand und hoher Präzision auf Endmaß gefertigt werden können. Die Kontur 23 des vorgeformten Zahnes ist dabei so gewählt, dass bei dem Prägevorgang ein freier Materialfluss an den Flächen gewährleistet ist, die an die Funktionsflächen angrenzen. Hierzu kann bspw. ein Freiraum 26 vorgese- hen sein, in welchen das durch die Umformung verdrängte Material fließen kann. Der in Figur 4 dargestellte Freiraum 26 ist lediglich exemplarisch angedeutet und es können in Abhängigkeit der Endkontur 24 der Zähne 22 auch verschiedene Freiräume und/oder ein an einer anderen Stelle angeordneter Freiraum vorteilhaft sein.
Wenn die Stirnverzahnungen 11 und 13 vergütet und/oder einsatzgehärtet sind, weisen die Funktionsflächen 25 die erforderliche Härte zur Drehmomentübertragung auf. Der Kern der Zähne 22 ist jedoch ausreichend weich, so dass sich die Funktionsflächen 25 aufgrund der axialen Vorspannung, die durch die Siche- rungsmutter 15 bzw. den Gewindebolzen 21 aufgebracht wird, oder aufgrund der durch die Drehmomentübertragung aufgebrachten Kräfte setzen können. Diese Setzungen sind bei statisch überbestimmten Stirnverzahnungen erforderlich, wenn möglichst alle Zähne 22 gleichmäßig ein Drehmoment übertragen sollen.

Claims

Ansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung einer Gelenkanbindung zur drehmomentüber- tragenden Verbindung eines Bauteils, das eine Stirnverzahnung aufweist, mit einem Gleichlaufgelenk, das mit einer korrespondierenden Stirnverzahnung versehen ist, wobei die Stirnverzahnungen über Mittel zum Aufbringen einer axialen Vorspannung miteinander in Eingriff bringbar sind und jeweils aneinander anliegende Flanken als Funktionsflächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnverzahnungen in einem oder mehreren Bearbeitungs- schritt(en) vorgeformt werden und danach durch spanlose Umformung nur der Funktionsflächen auf Endmaß gefertigt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnverzahnungen durch Warmformung oder Halbwarmformung vorgeformt werden und danach durch Prägung nur der Funktionsflächen auf Endmaß gefertigt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in dem letzten spanlosen Bearbeitungsschritt nur die Funktionsflächen auf Ver- drängung geprägt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Funktionsflächen durch das spanlose Fertigen auf Endmaß vergrößern.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Vorformung der Stirnverzahnungen die Zahnform so ausgebildet wird, dass während des spanlosen Fertigens auf Endmaß ein freier Materialfluss an den an die Funktionsflächen angrenzenden Flächen der Zähne gewährleistet ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Vorformung der Stirnverzahnungen am Kopfbereich und/oder am Fußbereich jedes Zahnes ein Freiraum zur Aufnahme von während des spanlosen Fertigens auf Endmaß verdrängtem Material ausgebildet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Stirnverzahnungen derart vergütet und/oder einsatzgehärtet sind, dass sich die Funktionsflächen der Stirnverzahnungen bei Aufbringen einer axialen Vorspannung und/oder bei Übertragung eines Drehmoments setzen können.
8. Gelenkanbindung zur drehmomentübertragenden Verbindung eines Bauteils, das eine Stirnverzahnung aufweist, mit einem Gelenk, das mit einer kor- respondierenden Stirnverzahnung versehen ist, wobei die Stirnverzahnungen über Mittel zum Aufbringen einer axialen Vorspannung miteinander in Eingriff bringbar sind und jeweils aneinander anliegende Flanken als Funktionsflächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Bauteil und an dem Gelenk Eingriffsmittel zur Verbindung mit einer Sicherungsmutter derart vorgesehen sind, dass Stirnverzahnungen durch die Sicherungsmutter unter axialer Vorspannung ineinandergreifend fixiert sind.
9. Gelenkanbindung zur drehmomentübertragenden Verbindung eines Bauteils, das eine Stirnverzahnung aufweist, mit einem Gelenk, das mit einer kor- respondierenden Stirnverzahnung versehen ist, wobei die Stirnverzahnungen über Mittel zum Aufbringen einer axialen Vorspannung miteinander in Eingriff bringbar sind und jeweils aneinander anliegende Flanken als Funktionsflächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsflächen der Stirnverzahnung einen Keilwinkel in der Nähe der Selbsthemmung zwischen etwa 1° und etwa 15°, insbesondere zwischen etwa 1 ,5° und etwa 5°, aufweisen.
10. Gelenkanbindung nach Anspruch 8 oder 9, die mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
11. Gelenkanbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleichlaufgelenk eine Innennabe aufweist, an deren einem Ende die Stirnverzahnung vorgesehen ist.
12. Gelenkanbindung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Innennabe einen zylindrischen Abschnitt aufweist, an dessen einem Ende die Stirnverzahnung vorgesehen ist, und dessen Außenfläche Mittel zur Fixierung einer Sicherungsmutter als Mittel zum Aufbringen einer axialen Vorspannung aufweist.
13. Gelenkanbindung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil einen zylindrischen Abschnitt aufweist, an dessen einem Ende die Stirnverzahnung vorgesehen ist, und dessen Außenfläche Mittel zur Fixierung einer Sicherungsmutter als Mittel zum Aufbringen einer axialen Vorspannung aufweist.
14. Gelenkanbindung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil und die Innennabe des Gleichlaufgelenks jeweils eine Bohrung aufweisen, von denen wenigstens eine mit einem Innengewinde versehen ist, und durch die ein das Bauteil und die Innennabe verbindender Gewindebolzen als Mittel zum Aufbringen einer axialen Vorspannung eingeschraubt ist.
15. Gelenkanbindung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleichlaufgelenk ein Gegenbahngelenk ist.
16. Gelenkanbindung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Innennabe einsatzgehärtet ist und/oder zumindest der mit der Stirnverzahnung versehene Abschnitt des Bauteils vergütet ist.
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