DE10136707B4

DE10136707B4 - Kardanwelle und Verfahren zum Herstellen derselben

Info

Publication number: DE10136707B4
Application number: DE10136707A
Authority: DE
Inventors: Koya Kariya Suzuki; Toshiro Kariya Kondo; Yasuki Kariya Miyashita; Yoshiharu Kariya Yasui
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2021-07-28
Also published as: US6692365B2; JP2002039153A; JP3422316B2; US20020032065A1; DE10136707A1

Abstract

Kardanwelle (1) mit einem aus faserverstärktem Kunststoff hergestellten Wellenhauptkörper (10) und einer aus Metall bestehenden Gabel (20), die einen Einführabschnitt (21) hat, der eine an seiner äußeren Umfangsfläche ausgebildete Verzahnung mit axial verlaufenden Zähnen (22) hat, wobei die Gabel an zumindest einem Endabschnitt des Wellenhauptkörpers (10) montiert ist, indem der Einfuhrabschnitt (21) in das Innere des einen Endabschnitts des Wellenhauptkörpers (10) eingeschoben ist, wobei der Wellenhauptkörper (10) an seiner Innenumfangsfläche ausgebildete Verzahnungsaufnahmenuten (11) hat, die sich über einen Verzahnungseinpassabschnitt (11a), in den die Zähne (22) der Verzahnungen einpassbar sind, und einen durchgängig mit dem Verzahnungseinpassabschnitt (11a) ausgebildeten Erweiterungsabschnitt (11b) erstrecken, wobei sich die Verzahnungsaufnahmenuten (11) des Erweiterungsabschnitts (11b) vom eingeführten Axialende der Gabelverzahnung in Richtung der Längsmitte des Wellenhauptkörpers (1) erstrecken.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kardanwelle und ein Verfahren zum Herstellen derselben gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 4.
Eine Kardanwelle ist ein Bauteil des Leistungsübertragungs- bzw. Getriebesystems eines Automobils mit Frontmotor und Hinterradantrieb, das zur Übertragung von durch den Motor erzeugter Leistung auf die Hinterräder arbeitet. Die Kardanwelle ist zum Beispiel zwischen dem Getriebe und dem Differential des Automobils zum Übertragen des Rotationsdrehmoments des Motors auf die Hinterräder angeordnet.
Im allgemeinen weist die Kardanwelle einen rohrförmigen Wellenhauptkörper, eine Gabel bzw. ein Gabelgelenk, das mit einem Ende des Wellenhauptkörpers für eine Verbindung mit dem Getriebe verbunden ist, und eine Gabel bzw. einen Gabelkörper auf, die mit dem anderen Ende des Wellenhauptkörpers für eine Verbindung mit dem Differential verbunden ist. Um einen Bedarf nach Kardanwellen geringen Gewichts zu decken, wurden tendenziell in den vergangenen Jahren Kardanwellen verwendet, bei denen der Wellenhauptkörper aus einem faserverstärkten Kunststoff (im folgenden als „FRP„ bezeichnet) ausgebildet ist. Bei den Kardanwellen, die den aus FRP bestehenden Wellenhauptkörper haben, ist die aus Metall bestehende Gabel mit dem Wellenhauptkörper verbunden, wobei ein Teil davon in den Wellenhauptkörper passend eingesetzt ist. Um ein durch den Motor erzeugtes hohes Rotationsdrehmoment auf die Hinterräder ohne jeglichen Verlust dazwischen zu übertragen, ist es entscheidend, das Auftreten eines Durchrutschens zwischen einer inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers und einer äußeren Umfangsfläche des Teils der Gabel zu vermeiden, der in den Wellenhauptkörper an dem Verbindungsabschnitt des Wellenhauptkörpers und der Gabel passend eingeführt ist, um die geeignete Übertragung des Drehmoments dazwischen sicherzustellen. Um das zu verwirklichen, sind bei vielen Kardanwellen Verzahnungen mit sich axial erstreckenden Zähnen an der äußeren Umfangsfläche des entsprechenden Teils der Gabel so ausgebildet, dass dieser gezahnte Abschnitt so passend in den Wellenhauptkörper eingeführt wird, dass er daran für eine Übertragung eines ausreichenden Drehmoments verbunden ist (in dieser Beschreibung bedeutet der Ausdruck „axial„ eine axiale Richtung der Kardanwelle, und im folgenden bedeutet der Ausdruck „axial„ die axiale Richtung der Kardanwelle, sofern es nicht anders angegeben ist).
Andererseits gab es im Hinblick auf das Sicherstellen der Insassensicherheit zu dem Zeitpunkt einer Kollision eine Entwicklung in Richtung einer an der Karosserie des Automobils bzw. des Fahrzeugs angenommenen Knautschzone, um eine Stoßenergie, die zu dem Zeitpunkt einer derartigen Kollision des Fahrzeugs mit einem anderen Fahrzeug erzeugt wird, durch die Karosserie aufzunehmen, um den Stoß zu vermindern, der anderenfalls auf die Insassen weitergegeben würde. Bei dem Vorfall, dass ein Fahrzeug, das den Knautschzonenaufbau hat, in einen Unfall mit einer Front- oder Heckkollision gerät, das heißt, dass eine Druckbelastung bzw. Kompressionsbelastung auf die Kardanwelle in axiale Richtung aufgebracht wird, wird in Betracht gezogen, dass die Kardanwelle wie ein Stoßrückführungsstab oder eine -stütze wirkt und die Aufnahme der Stoßenergie durch die Karosserie behindert. Um das im Hinblick auf die Beseitigung der Störung mit der Aufnahme des Stoßes durch die Karosserie zu bewältigen, wurden Kardanwellen entwickelt, die auf der Grundlage eines Konzepts ausgelegt sind, bei dem die Gabel in den Wellenhauptkörper zum Zeitpunkt der Kollision eindringt. Bei dieser Bauart der Kardanwellen ist es wünschenswert, dass eine Kraft, die erforderlich ist, wenn die Gabel in den Wellenhauptkörper eindringt, oder die Eindringkraft so klein wie möglich ist.
Bei der Kardanwelle mit dem vorstehend genannten Aufbau sind jedoch die Verzahnungen an der äußeren Umfangsfläche der Gabel ausgebildet, um die geeignete Übertragung des Drehmoments sicherzustellen, und bei dem Vorfall, dass eine axiale Drucklast auf die Kardanwelle aufgebracht wird, muss die Gabel in den Wellenhauptkörper eindringen, während die Zähne der Verzahnungen an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers schneiden, wobei die Eindringkraft extrem erhöht wird.

Um das zu bewältigen, wurden Untersuchungen durchgeführt, um Technologien zur Verringerung der Eindringkraft der Kardanwelle mit der Gabel mit Verzahnungen an ihrer äußeren Umfangsfläche zu entwickeln, und als ein Beispiel der entwickelten Technologien offenbart die Japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift JP-A-7-208445 eine Kardanwelle, bei der ein Wellenhauptkörper eine Hauptschicht, die sich über seinen gesamten Wellenkörper in eine axiale Richtung erstreckt, und eine Teilschicht aufweist, die an der Innenseite der Hauptschicht vorgesehen ist und Verstärkungsfasern aufweist, wobei eine Gabel einen Keil hat, der ein führendes Ende hat, das einem Zwischenschichtabschnitt zwischen der Hauptschicht und der Teilschicht entgegensteht, wodurch der Keil beim Aufbringen einer axialen Drucklast auf die Gabel die Hauptschicht und die Teilschicht voneinander trennt und in den Wellenhauptkörper eindringt, während der Wellenhauptkörper aufgerissen wird.

Bei dieser Kardanwelle ist die Gabel mit den an ihrer äußeren Umfangsfläche ausgebildeten Verzahnungen in den Wellenkörper pressgepasst, um mit der inneren Umfangsfläche der Teilschicht verbunden zu sein, und die Übertragung des Rotationsdrehmoments wird zwischen der Teilschicht und der Gabel sichergestellt. Wenn andererseits eine axiale Drucklast auf die Gabel aufgebracht wird, werden die Teilschicht und die Hauptschicht des Wellenhauptkörpers voneinander getrennt, und die Gabel dringt zusammen mit der Teilschicht in den Wellenhauptkörper ein, um dadurch die Eindringkraft zu verringern. Gemäß dem Aufbau dieser Kardanwelle wird nämlich das vorstehend genannte Problem durch einen Aufbau gelöst, bei dem die Kardanwelle in einen Abschnitt zum Sicherstellen von Eigenschaften der Übertragung eines hohen Rotationsdrehmoments und einen Abschnitt zum Sicherstellen einer geringen Eindringkraft geteilt ist.

Während jedoch behauptet wird, dass die in JP-7-208445 offenbarte Kardanwelle eine geringere Eindringkraft im Vergleich mit der herkömmlichen Kardanwelle vorsieht, bei der eine Gabel mit an ihrer äußeren Umfangsfläche ausgebildeten Verzahnungen einfach passend in einen Wellenhauptkörper eingeführt ist (im folgenden als eine "herkömmliche Kardanwelle" bezeichnet), erreicht die dadurch vorgesehene Eindringkraft noch nicht das befriedigende Niveau, da noch eine gewisse Kraft erforderlich ist, um die einstückig ausgebildeten Haupt- und Teilschichten voneinander zu trennen. Außerdem kann bei dieser Kardanwelle, sogar wenn keine axiale Drucklast auf die Gabel aufgebracht wird oder während eines normalen Betriebs, in Abhängigkeit von der Bedingung, bei der die Haupt- und Teilschichten einstückig ausgebildet sind, in Betracht gezogen werden, dass sich die zwei Schichten voneinander trennen. Da des weiteren die Haupt- und Teilschichten an dem Wellenhauptkörper vorgesehen werden müssen, und der Keil an der Gabel vorgesehen werden muss, wird der Herstellungsprozess kompliziert, wobei das die Herstellungskosten erhöht. Somit leidet die die in JP-7-208445 offenbarte Kardanwelle zur Zeit noch unter den vorstehend genannten Problemen.

Aus der DE 197 22 917 ist eine Wellen-Naben-Einheit bekannt, die ein Welle mit einer Wellenverzahnung und eine Nabe mit einer Nabenverzahnung aufweist. Über die Verzahnung wird ein Drehmoment von der Welle zu der Nabe übertragen. Hierin haben die Zähne zwei sich axial erstreckende Abschnitte wobei der Kopfkreisdurchmesser der Wellenzähne und der Fußkreisdurchmesser der Nabenzähne in beiden Abschnitten einer geraden Linie folgen und der Kopfkreisdurchmesser der Nabenzähne und der Fußkreisdurchmesser der Wellenzähne jeweils in den beiden Abschnitten unterschiedlich sind, so dass die Zahnspitzen und die Zahntäler komplementär zueinander sind. Eine axiale Relativverschiebung zwischen Welle und Nabe könnte möglich sein wenn sie nicht durch einen Rundsprengring verhindert wäre.

Auch die DE 43 02 726 offenbart eine Wellen-Naben-Verbindung, die eine Welle mit einer Wellenverzahnung und eine Nabe mit einer Nabenverzahnung aufweist, wobei über die Verzahnung ein Drehmoment von der Welle zu der Nabe übertragen wird. Dabei sind die Verzahnungen lediglich innerhalb eines bestimmten Abschnitts an einem äußeren Bereich der Verbindung spielfrei in Eingriff wobei zwischen den Verzahnungen an einem inneren Bereich der Verbindung ein Spiel vorhanden ist.

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine aus einem Hauptkörper und einer Gabel bestehende Kardanwelle zu schaffen, bei der ein Drehmoment zwischen Hauptkörper und Gabel sicher übertragen werden kann und eine Eindringkraft der Gabel in den Hauptkörper (z.B. bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs) klein gehalten wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Kardanwelle mit den in Anspruch 1 definierten Merkmalen als auch mit einem Verfahren zu deren Herstellung mit den in Anspruch 4 definierten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.

Bei der vorliegenden Erfindung ist eine Kardanwelle offenbart, die im Wesentlichen aus einem Hauptkörper mit Innenverzahnung und einer Gabel mit Außenverzahnung besteht. Die Gabel ist in den Hauptkörper eingeführt und über deren Verzahnung wird ein Drehmoment übertragen. Herkömmlicherweise erstreckt sich die Innenverzahnung des Hauptkörpers im Wesentlichen über eine der Außenverzahnung der Gabel entsprechende Länge. Somit ist zwar eine Drehmomentübertragung sichergestellt, die Gabel dringt jedoch bei Aufbringen einer Achskraft (z.B. durch eine Frontalaufprall des Fahrzeugs) nicht leicht in den Hauptkörper ein, da das Verzahnungsende der Gabel an dem entsprechenden Verzahnungsende des Hauptkörpers anstößt.

Das Problem, die Eindringkraft der Gabel zu verringern, löst die Erfindung dadurch, dass die Innenverzahnung des Hauptkörpers weitergeführt ist, so dass die Gabel aufgrund der Achskraft weiter in das Innere des Hauptkörpers rutschen kann.

In vorteilhafter Weise hat die Kardanwelle gemäß der Erfindung die an ihrer inneren Umfangsfläche ausgebildeten Verzahnungseinpassnuten, die die Verzahnungseinpassabschnitte und die Erweiterungsabschnitte haben, und schafft dadurch einen Mechanismus, bei dem während eines normalen Betriebs die Zähne der an der äußeren Umfangsfläche des Einführabschnitts der Gabel ausgebildeten Verzahnungen in kämmendem Eingriff mit den Verzahnungseinpassabschnitten der Verzahnungseinpassnuten gelangen, die an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers ausgebildet sind, um dadurch ein Rotationsdrehmoment geeignet zu übertragen, wohingegen den Zähnen der Verzahnungen beim Aufbringen einer axialen Drucklast einer bestimmten Größe auf die Gabel gestattet ist, entlang der durchgängig mit den Verzahnungseinpassabschnitten ausgebildeten Erweiterungsabschnitte zu laufen, wodurch der Gabel gestattet ist, in den Wellenhauptkörper einzudringen.

Jedoch sind bei den herkömmlichen Kardanwellen derartige Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers nicht ausgebildet, und daher ist es zum Gestatten, dass die Gabel in den Wellenhauptkörper eindringt, nötig, dass die axial mittenseitigen Enden (im folgenden als "entfernte Enden" bezeichnet) der Verzahnungszähne an der äußeren Umfangsfläche der Gabel durch teilweises Ausschneiden der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers vorrücken, als würde eine Nut mit einem Meißel ausgehöhlt. Außerdem muss eine an Berührungsabschnitten zwischen den Verzahnungszähnen und der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers erzeugte Reibungskraft überwunden werden. Aufgrund dessen ist der Gabel nicht gestattet, bei dem Vorgang, dass eine axiale Druckkraft bei einem Verkehrsunfall oder dergleichen auf die Gabel aufgebracht wird, in den Wellenhauptkörper einzudringen, außer die aufgebrachte Last ist größer als die Summe der Schneidkraft und der Reibungskraft.

Dagegen sind bei dieser Kardanwelle der Erfindung die Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten im Voraus an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers ausgebildet, bevor die Gabel dort hinein eindringt. Wenn die Gabel in den Wellenhauptkörper eindringt, ist daher fast keine vorstehend genannte Schneidkraft erforderlich, die erforderlich ist, wenn beim teilweisen Ausschneiden der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers das Vorrücken der Verzahnungszähne erforderlich ist, und bei dem Vorgang, dass eine axiale Druckkraft einer bestimmten Größe auf die Gabel bei einem Verkehrsunfall oder dergleichen aufgebracht wird, ist der Gabel gestattet, in den Wellenhauptkörper mit einer geringen Last einzudringen. Einfach gesagt, wird im Vergleich mit den herkömmlich verwendeten Kardanwellen die Eindringkraft, die notwendig ist, damit die Gabel in den Wellenhauptkörper eindringen kann, um ein derartiges Ausmaß geringer, dass keine innere Umfangsfläche ausgeschnitten werden muss.

Somit ist gemäß der Erfindung die Kardanwelle vorgesehen, bei der bei dem Vorgang, dass eine axiale Drucklast auf die Gabel aufgebracht wird, der Gabel gestattet ist, in den Wellenhauptkörper mit einer Kraft einzudringen, die kleiner als diejenige ist, die bei den herkömmlich verwendeten Kardanwellen erforderlich ist, wobei es dadurch ermöglicht wird, die Sicherheit eines Automobils mit der erfindungsgemäßen Kardanwelle zu verbessern.

Außerdem ist vorzugsweise eine Kardanwelle mit den Merkmalen des Anspruchs 2 vorgesehen. Das heißt, dass bei dieser Kardanwelle die Nuttiefe der Erweiterungsabschnitte, wo die Verzahnungszähne laufen, wenn die Gabel in den Wellenhauptkörper eindringt, tiefer als die der Verzahnungseinpassabschnitte ausgeführt ist. Dass die Erweiterungsabschnitte "tiefer ausgebildet sind" als die Verzahnungseinpassabschnitte, bedeutet hier, dass der kürzeste Abstand von der axialen Mittenlinie des Wellenhauptkörpers zu dem Grund der Nut des Erweiterungsabschnitts, das heißt, der Radius, größer als der Radius von derselben Mittenlinie zu dem Grund der Nut des Verzahnungseinpassabschnitts ist.

Da bei dieser Kardanwelle der Erfindung die Nuten der Erweiterungsabschnitte tiefer als diejenigen der Verzahnungseinpassabschnitte ausgebildet sind, und die Festziehkraft des Wellenhauptkörpers geringer ist, wird eine geringere Reibungskraft erzeugt und die Verzahnungszähne können sanft laufen, wenn die Gabel in den Wellenhauptkörper eindringt. Diese Kardanwelle gestattet nämlich der Gabel, mit einer geringeren Eindringkraft in den Wellenhauptkörper einzudringen.

Des weiteren ist vorzugsweise eine Kardanwelle mit den Merkmalen des Anspruchs 3 vorgesehen.

Diese Kardanwelle hat vorzugsweise den Abschnitt, der an einem Endabschnitt des Wellenhauptkörpers dicker ausgeführt ist, und die Verzahnungseinpassnuten sind an der inneren Umfangsfläche des dickeren Abschnitts ausgebildet. Im allgemeinen ist ein Endabschnitt eines aus FRP hergestellten Wellenhauptkörpers zur Verstärkung gegenüber dem Presspassen einer Gabel dorthinein durch Laminieren einer zusätzlichen Schicht oder von Schichten verstärkter Fasern ausgebildet. Andererseits verringert das Ausbilden von Nuten an der inneren Umfangsfläche des FRP-Wellenhauptkörpers das Torsionsmoment, bei dem der Wellenhauptkörper aufgrund von Torsionsbeulen bzw. Torsionsknicken versagt, das heißt, die Torsionsfestigkeit, und neigt daher dazu, Torsionsversagen des Wellenhauptkörpers leicht zu verursachen. Da bei dieser Kardanwelle die Nuten an der inneren Umfangsfläche des dickeren Abschnitts oder dem verstärkten Abschnitt des Wellenhauptkörpers ausgebildet sind und keine Nut an den inneren Umfangsflächen anderer Abschnitte als dem verstärkten Abschnitt ausgebildet ist, kann die Verringerung der Torsionsfestigkeit aufgrund der Nuten weitestgehend verhindert werden.

Es gibt insbesondere keine Beschränkung auf Herstellungsverfahren der vorstehend genannten Kardanwelle gemäß der Erfindung, und daher kann die Kardanwelle der Erfindung unter Einsatz verschiedenartiger herkömmlicher Verfahren hergestellt werden, die für die Herstellung von Kardanwellen verwendet wurden. Gemäß dem Verfahren zur Herstellung einer Kardanwelle nach Anspruch 4 kann jedoch die erfindungsgemäße Kardanwelle im Hinblick auf eine Verbindung einer Gabel an einem Wellenhauptkörper einfach hergestellt werden.

Das heißt, dass bei diesem Herstellungsverfahren der Kardanwelle in vorteilhafter Weise bei dem Gabelpresspassschritt die Verzahnungseinpassnuten mit den Verzahnungseinpassabschnitten und den Erweiterungsabschnitten an den inneren Umfangsflächen des Wellenhauptkörpers mit der Schneidkraft und der Reibungskraft der Verzahnungszähne an der äußeren Umfangsfläche der Gabel ausgebildet werden, und bei dem Gabelrückzugsschritt die Gabel zu der Position, bei der die Verzahnungszähne an die Verzahnungseinpassabschnitte der Verzahnungseinpassnuten passen, oder zu einer vorbestimmten Position zurückgezogen wird, bei der die Gabel in Betrieb bei der normalen Betriebsbedingung gesetzt ist. Einfach gesagt werden die mit den Verzahnungszähnen kämmend eingreifenden Nuten durch einmaliges Einführen der Gabel zu einer tieferen Position in den Wellenhauptkörper ausgebildet, und darauf wird die Gabel zu der vorbestimmten Position zurückgezogen, an der die Gabel bei der normalen Betriebsbedingung in Betrieb gesetzt wird. Infolge dessen werden die Erweiterungsabschnitte als Räume an einer entfernten Endseite der Verzahnungen ausgebildet.

Bei diesem Herstellungsverfahren werden die Verzahnungseinpassnuten hauptsächlich bei dem Gabelpresspassschritt ausgebildet. Nachstehend werden die Details der Ausbildung der Verzahnungseinpassnuten bei dem Gabelpresspassschritt beschrieben. Zunächst schneiden die führenden Enden der an der äußeren Umfangsfläche des Einführabschnitts der Gabel ausgebildeten Verzahnungszähne teilweise die entsprechenden Abschnitte der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers aus, als würde eine Nut mit einem Meißel ausgehöhlt, um dadurch Nuten auszubilden. Wenn die Verzahnungszähne entlang dem Wellenhauptkörper tiefer nach innen laufen, erstrecken sich die so ausgebildeten Nuten in Richtung der axialen Mitte des Wellenhauptkörpers, um dadurch durchgängige Nuten auszubilden. Gleichzeitig werden die so durch die führenden Enden der Verzahnungszähne ausgebildeten Nuten vertieft, wenn die Nuten in Reibungsberührung mit der Oberseite und den Seiten der jeweiligen Verzahnungen gebracht werden, die jeweils eine gewisse Länge in axiale Richtung haben, wenn die Gabel in den Wellenhauptkörper pressgepasst wird.

In vorteilhafter Weise bilden bei diesem Herstellungsverfahren Abschlusspunkte dort, wo die Verzahnungszähne, die beim Presspassen der Gabel in den Wellenhauptkörper laufen, aufhören, sich bei dem Gabelpresspassschritt zu bewegen, oder entfernte Endpositionen der Verzahnungszähne, die bei dem Ende des Gabelpresspassschritts entstehen, die axial mittenseitigen Enden der Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten. Andererseits wird bei dem Gabelrückzugschritt verursacht, dass die Gabel entlang der Verzahnungseinpassnuten zu der Position zurückläuft, an der die Verzahnungszähne an die Verzahnungseinpassabschnitte der Verzahnungseinpassnuten passen. Folglich bilden Abschlusspunkte, bei denen die entfernten Enden der Verzahnungszähne, die zurücklaufen, wenn die Gabel zurückgezogen wird, aufhören, sich zu bewegen, die axial mittenseitigen Enden der Verzahnungseinpassabschnitte der Verzahnungseinpassnuten oder axial endabschnittseitige Enden der Erweiterungsabschnitte, und Abschlusspunkte, bei denen axial endabschnittseitige Enden (im folgenden als „nahe Enden„ bezeichnet) der Verzahnungszähne aufhören, sich zu bewegen, axial endabschnittseitige Enden des Verzahnungseinpassabschnitts der Verzahnungseinpassnuten.

Gemäß diesem Kardanwellenherstellungsverfahren können in vorteilhafter Weise der Wellenhauptkörper und die Gabel der Kardanwelle miteinander durch Durchführen von extrem einfachen Arbeitsvorgängen verbunden werden, wie zum Beispiel Presspassen in den Wellenhauptkörper und Zurückziehen aus demselben. Auch im Vergleich mit den herkömmlichen Kardanwellen, bei denen der Wellenhauptkörper und deren Gabel miteinander durch Durchführen nur eines Presspassarbeitsvorgangs verbunden werden, fügt das Herstellungsverfahren der Erfindung einfach Arbeitsvorgänge eines zusätzlichen weiteren Presspassens der Gabel und Zurückziehens derselben Gabel hinzu, und das Verfahren verursacht nicht nur keine merklichen Verluste der Produktionseffizienz, sondern erfordert auch keine besonderen Vorrichtungen. Folglich kann mit dem Herstellungsverfahren die Kardanwelle der Erfindung, die nur eine geringe Eindringkraft bei der Sicherstellung von guten Rotationsdrehmomentübertragungseigenschaften erfordert, auf eine extrem einfache Weise hergestellt werden.

Zusätzlich ist in vorteilhafter Weise bei der Kardanwelle gemäß der Erfindung die Gabel zum Sicherstellen der geeigneten Drehmomentübertragung zwischen der Gabel und dem Wellenhauptkörper in den Wellenhauptkörper pressgepasst, wobei deren Außendurchmesser (ein Durchmesser eines gedachten Kreises, durch Verbinden von oberen Stegabschnitten der jeweiligen Verzahnungszähne ausgebildet ist) des Einführabschnitts größer als der Innendurchmesser des Wellenhauptkörpers ist. Folglich wird bei dem Gabelpresspassschritt des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens, wenn die Gabel in einen Endabschnitt des Wellenhauptkörpers pressgepasst wird, ein Abschnitt der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers, durch den der Einführabschnitt der Gabel hindurchlaufen soll, in Durchmesserrichtung innerhalb eines elastischen Bereichs des Wellenhauptkörpers ausgedehnt. Dann zieht sich an dem nahen Ende des Wellenkörpers, durch den der Einführabschnitt der Gabel hindurchgetreten ist, der Wellenhauptkörper in Durchmesserrichtung aufgrund der elastischen Kraft (Rückstellkraft) des Wellenhauptkörpers zusammen, wodurch sein Durchmesser auf den Ursprungsdurchmesser zurückgestellt wird. Ebenso dehnt sich bei dem Gabelrückzugschritt die innere Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers in Durchmesserrichtung in ähnlicher Weise aus und zieht sich zusammen, wenn der Einführabschnitt der Gabel dort hindurchtritt.

Im Hinblick auf diese Phänomene wird die Bildung der Verzahnungseinpassnuten ebenso durch die Verzahnungszähne auch bei dem Gabelrückzugschritt durchgeführt. Das heißt, es ergibt sich eine andere Gelegenheit, die Verzahnungseinpassnuten, die einmal durch den bei dem Gabelpresspassschritt dort hindurch tretenden Einführabschnitt der Gabel ausgebildet werden, mit den Verzahnungszähnen als Ergebnis des Zusammenziehens des Durchmessers des Wellenhauptkörpers tiefer auszubilden. Dann wirken ebenso bei dem Gabelrückzugschritt, wie bei dem Gabelpresspassschritt, die nahen Enden der Verzahnungszähne bei dem Einführabschnitt der Gabel, als wären sie ein Meißel, um dadurch weiter die Verzahnungseinpassnuten auszuhöhlen, die in dem Gabelpresspassschritt ausgebildet sind.

Die Verzahnungseinpassnuten, die durch den zusätzlichen Gabelrückzugschritt ausgebildet sind, werden nämlich hinsichtlich der Nuttiefe tiefer im Vergleich mit den Verzahnungseinpassnuten, die nur durch den Gabelpresspassschritt ausgebildet sind, und daher wird die Passung der Verzahnungszähne an den Verzahnungseinpassabschnitten der Verzahnungseinpassnuten stärker, wobei es dadurch möglich wird, die geeignete Übertragung des Rotationsdrehmoments zwischen den entsprechenden Bauteilen weitergehend sicherzustellen. Folglich ist es mit dem Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung möglich, einen Vorteil dahingehend zu erhalten, dass die Rotationsdrehmomentübertragungseigenschaften der Kardanwelle verbessert werden.

Mit der vorstehend genannten Arbeitsweise des eingesetzten Herstellungsverfahrens, bei dem die Verzahnungseinpassnuten sowohl durch den Gabelpresspassschritt als auch den Gabelrückzugschritt ausgebildet werden, ist vorzugsweise ein Herstellungsverfahren der Kardanwelle mit den Merkmalen des Anspruchs 5 vorgesehen, wobei in vorteilhafter Weise ein Gabelpendelschritt (Schritt mit Hin- und Herbewegen der Gabel) des weiteren eingeschlossen ist, der zumindest einmal zwischen dem Gabelpresspassschritt und dem Gabelrückzugschritt durchführbar ist, und bei dem die Gabel zurückgezogen und pressgepasst wird, so dass die Verzahnungszähne zumindest zwischen einer Position, bei der die Verzahnungszähne an den Erweiterungsabschnitten der Verzahnungseinpassnuten gepasst sind, und einer Position, an der die Verzahnungszähne an den Verzahnungseinpassabschnitten derselben Nuten angepasst sind, sich hin- und herbewegen bzw. pendeln.

Das heißt, dass bei diesem Herstellungsverfahren der Einfuhrabschnitt der Gabel mehrmals zwischen einer Position, an der sich die Gabel an dem Ende des Gabelpresspassschritts befindet (der „Position, an der die Verzahnungszähne an den Erweiterungsabschnitt passen„ bedeutet diese Position), und einer Position, an der sich die Gabel befindet, wenn sich die Verzahnungszähne an den Verzahnungseinpassabschnitten der Verzahnungseinpassnuten befinden, pressgepasst und zurückgezogen wird.

Gemäß dem Herstellungsverfahren können vorzugsweise die Verzahnungseinpassabschnitte und die Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassabschnitte durch vielmaliges Wiederholen des Gabelpresspassschritts und des Gabelrückzugschritts vertieft werden. Mit den tieferen Verzahnungseinpassabschnitten, wie vorstehend beschrieben ist, wird die geeignete Übertragung des Rotationsdrehmoments zwischen der Gabel und dem Wellenhauptkörper weitergehend sichergestellt. Außerdem wird mit den vorhandenen tieferen Abschnitten eine Reibungskraft kleiner, die zwischen den Verzahnungszähnen der Gabel und den vorhandenen Abschnitten erzeugt wird, wenn verursacht wird, dass die Gabel in den Wellenhauptkörper aufgrund einer bestimmten axialen Drucklast eindringt. Folglich kann mit diesem Herstellungsverfahren die Kardanwelle auf eine einfache Weise hergestellt werden, die die Rotationsdrehmomentübertragungseigenschaften verbessern kann und nur eine geringe Eindringkraft erfordert.

Außerdem ist vorzugsweise ein Herstellungsverfahren für die Kardanwelle mit den Merkmalen des Anspruchs 6 vorgesehen, wobei zum Beispiel in vorteilhafter Weise der Durchmesser eines Abschnitts, bei dem die Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers ausgebildet sind, durch Aufbringen einer Spannung einer gewissen Größe auf eine äußere Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers zusammengezogen wird, und wobei, nachdem die Erweiterungsabschnitte ausgebildet sind, der Durchmesser des Abschnitts der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers durch Entfernen der Spannung davon ausgedehnt wird, wodurch die Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten tiefer als die Verzahnungseinpassabschnitte derselben Nuten ausgebildet werden.

Mit anderen Worten wird bei dem Kardanwellenherstellungsverfahren in vorteilhafter Weise die Spannung von außen auf den Abschnitt des Wellenhauptkörpers aufgebracht, an dem die Erweiterungsabschnitte ausgebildet werden, so dass der Innendurchmesser des Abschnitts zusammengezogen wird, und in diesem Zustand werden der Gabelpresspass- und Gabelrückzugvorgang oder einer der Betriebe durchgeführt, um die Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten auszubilden. Nachdem die Erweiterungsabschnitte ausgebildet sind, wird die aufgebrachte Spannung entfernt, so dass der Durchmesser des Abschnitts aufgrund des Rückfederns des Wellenhauptkörpers ausgedehnt wird. Als Folge können die Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten tiefer als die Verzahnungseinpassabschnitte derselben Nuten ausgebildet werden. Gemäß diesem Kardanwellenherstellungsverfahren kann die Kardanwelle auf eine extrem einfache Art hergestellt werden, was eine von der Gabel geforderte Eindringkraft extrem niedrig machen kann, wenn sie in den Wellenhauptkörper eindringt, durch Ausbilden der Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten, die tiefer als die Verzahnungseinpassabschnitte derselben Nuten sind.

Es ist anzumerken, dass gemäß vorstehender Beschreibung der Wellenhauptkörper bezüglich des Durchmessers ausgedehnt wird, wenn der Einführabschnitt der Gabel dort hindurch tritt. Auch wenn der Abschnitt, an dem die Erweiterungsabschnitte ausgebildet sind, eigentlich nicht bezüglich des Durchmessers ausgedehnt ist, wenn die aus dem Durchgang des Einführabschnitts der Gabel folgende Ausdehnung des Wellenhauptkörpers durch ein gewisses Mittel unterdrückt wird, kann eine Wirkung erzielt werden, die der Wirkung entspricht, die durch das eigentliche Zusammenziehen des entsprechenden Abschnitts vorgesehen wird. Auch wenn eigentlich keine Spannung auf die äußere Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers aufgebracht wird, wenn die äußere Umfangsfläche des entsprechenden Abschnitts mit einem Halteband oder dergleichen beschränkt wird, heißt das, dass eine Reaktionskraft erzeugt wird, wenn der Einführabschnitt der Gabel durch den beschränkten Abschnitt hindurchtritt, wobei das eine Bedingung schafft, bei der eigentlich die Spannung auf die äußere Umfangsfläche aufgebracht wird, wodurch die Durchmesserausdehnung der inneren Umfangsfläche des entsprechenden Abschnitts beschränkt wird. Folglich bedeutet die "Zusammenziehen des Durchmessers" der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers an dem Abschnitt, bei dem die Erweiterungsabschnitte ausgebildet sind, ein relatives Zusammenziehen des Durchmessers, das heißt, die Beschränkung der Durchmesserausdehnung des entsprechenden Abschnitts des Wellenhauptkörpers, die anderenfalls verursacht würde, wenn der Einführabschnitt der Gabel durch den entsprechenden Abschnitt hindurchtritt. Zusätzlich bedeutet in ähnlicher Weise die "Ausdehnung" nicht nur die tatsächliche Ausdehnung, sondern auch die Rückstellung auf den ursprünglichen Innendurchmesser.

Die vorliegende Erfindung wird vollständiger unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung verstanden.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Kardanwelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 ist eine axiale Teilschnittansicht der Kardanwelle gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht der Kardanwelle gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung entlang einer Normalenrichtung zu ihrer Achse (ein Querschnitt entlang der Linie A-A in 2);
4 ist eine axiale Teilschnittansicht der Kardanwelle gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, die einen Zustand zeigt, bei dem eine Gabel in einen Wellenhauptkörper eindringt;
5 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, unmittelbar bevor die Gabel in den Wellenhauptkörper bei einem Gabelpresspassschritt eines Kardanwellenherstellungsverfahrens gemäß der Erfindung pressgepasst wird;
6 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, bei dem Verzahnungseinpassnuten mit Verzahnungszähnen bei dem Gabelpresspassschritt des Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung ausgebildet werden;
7 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, bei dem die Verzahnungseinpassnuten an einer inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers bei dem Gabelpresspassschritt des Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung ausgebildet werden;
8 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, bei dem der Gabelpresspassschritt des Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung beendet wird;
9 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, bei dem die Gabel zurückgezogen wird, wobei die Verzahnungszähne entlang der Verzahnungseinpassnuten bei einem Gabelrückzugschritt des Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung zurücklaufen;
10 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem die Verzahnungseinpassnuten bei dem Gabelrückzugschritt des Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung tiefer ausgebildet werden;
11 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, bei dem der Gabelrückzugschritt des Kardanwellenherstellungsverfahrens beendet ist;
12 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, bei dem eine Pressspanneinrichtung zum Pressen einer äußeren Umfangsfläche eines Abschnitts vorgesehen ist, bei dem Erweiterungsabschnitte an einer inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers bei einem Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung für ein tieferes Ausbilden der Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten ausgebildet sind;
13 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem die Erweiterungsabschnitte an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers unter Pressen durch die Pressspanneinrichtung bei dem Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung für ein tieferes Ausbilden der Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten ausgebildet werden;
14 ist eine graphische Darstellung, die eine Änderung der zum Presspassen der Gabel bei einem Gabelpresspass- und einem Gabelrückzugversuch erforderlichen Kraft zeigt;
15 ist eine graphische Darstellung, die eine zum Zurückziehen der Gabel bei dem Gabelpresspass- und Gabelrückzugversuch erforderliche Kraft zeigt;
16 ist eine graphische Darstellung, die eine bei dem Gabelpresspass- und Gabelrückzugversuch für ein Nachpresspassen der Gabel erforderlich Kraft zeigt, die ist;
17 ist eine graphische Darstellung, die eine bei dem Gabelpress- und Gabelrückzugversuch für ein Wiederzurückziehen der Gabel erforderliche Kraft zeigt; und
18 ist eine graphische Darstellung, die eine für ein weiteres Nachpresspassen der Gabel bei dem Gabelpresspass- und Gabelrückzugversuch erforderliche Kraft zeigt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend durch Beschreiben bevorzugter Ausführungsbeispiele einer Kardanwelle gemäß der Erfindung und eines Herstellungsverfahrens der Kardanwelle gemäß der Erfindung getrennt beschrieben.
(Bevorzugte Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Kardanwelle)
Zunächst wird eine Kardanwelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Kardanwelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, 2 ist eine axiale Teilschnittansicht der Kardanwelle und 3 zeigt eine vergrößerte Teilschnittansicht der Kardanwelle entlang einer Normalrichtung ihrer Achse (einen Querschnitt entlang der Linie A-A in 2). Es ist anzumerken, dass 1 einen Zustand zeigt, bei dem eine Gabel von dem Wellenhauptkörper entfernt ist.
Eine Kardanwelle gemäß dem Ausführungsbeispiel weist einen rohrförmigen aus FRP (faserverstärkter Kunststoff) bestehenden Wellenhauptkörper 10 und zwei aus Metall bestehende Gabeln 20 auf, die an Endabschnitten des Wellenhauptkörpers 10 montiert sind. Nuten mit sich axial erstreckenden Zähnen sind an einem Teil einer äußeren Umfangsfläche der Gabel 20 ausgebildet, und dieser gezahnte Abschnitt bildet einen Einführabschnitt 21, wodurch die Gabel 20 an den Wellenhauptkörper 10 dadurch montiert wird, dass der Einführabschnitt 21 an einer inneren Umfangsfläche eines Endabschnitts des Wellenhauptkörpers 10 gleiteinpassbar ist.
Eine Vielzahl von Verzahnungseinpassnuten 11 ist an den inneren Umfangsflächen der Endabschnitte des Wellenhauptkörpers 10 für einen kämmenden Eingriff mit den Zähnen der Verzahnungen ausgebildet. Die Verzahnungseinpassnuten 11 weisen Verzahnungseinpassabschnitte 11a, in die die Zähne 22 der Verzahnung passen, und Erweiterungsabschnitte 11b auf, die durchgängig mit den Verzahnungseinpassabschnitten ausgebildet sind und sich weiter axial zentral von den axial mittenseitigen Enden der Zähne 22 der Verzahnungen erstrecken. Es ist anzumerken, dass bei diesem Ausführungsbeispiel die Erweiterungsabschnitte 11b tiefer als die Verzahnungseinpassabschnitte 11a ausgebildet sind.
Bei der Kardanwelle 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat der Wellenhauptkörper 10 im Hinblick auf das Verhindern der Festigkeitsverringerung im Zusammenhang mit dem Montieren der Gabeln 20 verstärkte Abschnitte 12, die über vorbestimmte Abschnitte dicker gemacht sind, die sich von den jeweiligen Enden in Richtung der axialen Mitte des Wellenhauptkörpers an ihren beiden Enden erstrecken, an denen die Gabeln 20 montiert werden. Obwohl die Details von seinem Herstellungsverfahren weiter unten beschrieben werden, hat der Wellenhauptkörper 10 einen Laminataufbau, bei dem Fasern herumgewickelt sind, und die verstärkten Abschnitte 12 sind so aufgebaut, dass verstärkte Faserschichten 13b einer vorbestimmten Dicke in eine Hauptfaserschicht 13a eingesetzt werden, in der Fasern auf eine bestimmte Dicke über die Gesamtlänge des Wellenhauptkörpers 10 an ihren Enden laminiert werden. Axial mittenseitige Enden 11c der Erweiterungsabschnitte 11b der Verzahnungseinpassnuten 11 sind an den gleichen axialen Positionen gelegen, wie die axialen Mittenseitenenden 12a des verstärkten Abschnitts 12. Die verstärkten Abschnitte 12 sind nämlich an beiden Endabschnitten des Wellenhauptkörpers 10 ausgebildet und die Verzahnungseinpassnuten 11 sind nur an den inneren Umfangsflächen der verstärkten Abschnitte 12 ausgebildet.
Bei der Kardanwelle gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter einer normalen Betriebsbedingung eine Drehmomentübertragung zwischen dem Wellenhauptkörper 10 und den Gabeln 20 durch den kämmenden Eingriff der Verzahnungseinpassabschnitte 10 der Verzahnungseinpassnuten 11 mit den Zähnen 22 der Verzahnungen sichergestellt. Wenn andererseits bei einer axialen Drucklast (eine Kraft, die die Gabel in eine axial zentrale Richtung drückt bzw. presst) auf die Gabel 20 aufgebracht wird, ändert sich der Zustand der Kardanwelle des Ausführungsbeispiels auf einen Zustand, der in
4 gezeigt ist. Das heißt, dass die Verzahnungszähne 22 zu den durchgängig mit den Verzahnungseinpassabschnitten 11a ausgebildeten Erweiterungsabschnitten 11b entlang der Verzahnungseinpassnuten 11 laufen, wodurch es der Gabel 20 gestattet ist, in den Wellenhauptkörper 10 einzudringen.
Dagegen ist mit einer Kardanwelle der herkömmlichen Bauart, da es keine den Erweiterungsabschnitten 11b an ihrem Verzahnungseinpassnutsabschnitt entsprechende Abschnitte gibt, eine große Eindringkraft erforderlich, um zu gestatten, dass die Gabel in den Wellenhauptkörper eindringt. Dagegen ist mit der Kardanwelle 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, da die Verzahnungseinpassnuten 11 die Erweiterungsabschnitte 11b haben, wenn eine axiale Drucklast auf die Gabel aufgebracht wird, keine Kraft erforderlich, um zu gestatten, dass die Gabel 20 in den Wellenhauptkörper 10 eindringt, während es seine innere Umfangsfläche teilweise ausschneidet, sondern nur eine extrem geringe Kraft ist erforderlich, um zu gestatten, dass die Gabel 20 in den Wellenhauptkörper 10 eindringt.
Bei der Kardanwelle 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel, bei dem die Gabeln 20, die den gleichen Aufbau haben, an beiden Endabschnitten des Wellenhauptkörpers 10 auf die gleiche Weise verbunden sind, kann anstelle dieser Ausführungsform die Erfindung in einer Kardanwelle einer anderen Ausführungsform ausgeführt werden, bei der die Gabel 20 des vorstehend genannten Aufbaus nur an einem der Endabschnitte des Wellenhauptkörpers unter Verwendung desselben Verbindungsverfahrens verbunden werden. Für diesen Fall können verschiedene bekannte Ausführungsformen für das andere Ende der Kardanwelle einschließlich beispielsweise einer Ausführungsform angenommen werden, bei der ein Flansch oder dergleichen daran verbunden ist.
Außerdem kann bei der Kardanwelle 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel, während die Erweiterungsabschnitte 11b der Verzahnungseinpassnuten tiefer als die Verzahnungseinpassabschnitte 11a ausgebildet sind, so dass fast keine Schneidkraft durch die entfernten Enden der Zähne der Verzahnung vorgesehen zu werden braucht, anstelle dieser Ausführungsform die Erfindung in einer Kardanwelle einer anderen Ausführungsform ausgeführt werden, bei der die Erweiterungsabschnitte 11b und die Verzahnungseinpassabschnitte 11a so ausgebildet sind, dass sie die gleiche Nuttiefe haben. Des weiteren kann die Erfindung in einer Kardanwelle einer weiteren Ausführungsform ausgeführt werden, bei der die Erweiterungsabschnitte 11b flacher als die Verzahnungseinpassabschnitte sind. Da die durch jede der vorstehend genannten Kardanwellen erforderliche Eindringkraft kleiner als die durch die herkömmlichen Kardanwellen erforderliche Eindringkraft wird, solange die Erweiterungsabschnitte 11b ausgebildet sind, kann die Gabel sogar mit der Kardanwelle, die die Erweiterungsabschnitte 11b hat, die flacher als die Verzahnungseinpassabschnitte 11a sind, in den Wellenhauptkörper ausreichend leicht bzw. leichtgängig im Vergleich mit den herkömmlichen Kardanwellen eindringen.
Es ist anzumerken, dass bei der Kardanwelle 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel, während eine Grenze 11d zwischen den Verzahnungseinpassabschnitten 11a und den Erweiterungsabschnitten 11b der Verzahnungseinpassnuten 11 als ein Spalt an dem axialen Querschnitt ausgebildet ist, bei dem die Nuttiefe der zwei verschiedenen Abschnitte sich drastisch ändert, die Kardanwelle gemäß der Erfindung nicht immer diese klare Grenze benötigt, sondern sie kann so aufgebaut sein, dass die Nuttiefe allmählich von den Verzahnungseinpassabschnitten zu den Erweiterungsabschnitten ansteigt.
Während darüber hinaus bei der Kardanwelle 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Verzahnungseinpassnuten 11 an der inneren Umfangsfläche des verstärkten Abschnitts 12 ausgebildet sind, um die Festigkeitsverringerung des Wellenhauptkörpers im Zusammenhang mit der Ausbildung der Verzahnungseinpassnuten zu verhindern, um dadurch die geeignete Übertragung des Drehmoments zwischen der Gabel und dem Wellenhauptkörper auf eine sichere Art zu ermöglichen, kann für einen Fall, dass der Wellenhauptkörper mit einer ausreichenden Festigkeit oder dergleichen versehen ist, anstelle dieser Ausführungsform die Erfindung in einer Kardanwelle ausgeführt werden, bei der kein verstärkter Abschnitt an ihrem Wellenhauptkörper ausgebildet ist. Für den Fall, dass die Erfindung in eine Kardanwelle ausgeführt ist, die ausreichend fest ist, aber mit dem verstärkten Abschnitt oder den verstärkten Abschnitten versehen ist, können alternativ die Verzahnungseinpassnuten derart ausgebildet werden, dass sie sich über den verstärkten Abschnitt oder die verstärkten Abschnitte erstrecken. Um diese Ausführungsform genauer unter Bezugnahme auf 2 zu beschreiben, stehen die axial mittenseitigen Enden 11c der Erweiterungsabschnitte 11b der Verzahnungseinpassnuten 11 axial zentral weiter von den axial mittenseitigen Enden 12a des verstärkten Abschnitts 12 vor.
Während des weiteren bei der Kardanwelle gemäß dem Ausführungsbeispiel, wie 4 entnommen werden kann, die axiale Länge des Einführabschnitts der Gabel 20, an dem die Verzahnungen ausgebildet sind, kürzer als die axiale Länge der Erweiterungsabschnitte 11c der Verzahnungseinpassnuten 11 ausgeführt sind, gibt es mit der Kardanwelle dieser Erfindung keine besondere Beschränkung auf die Beziehung zwischen den Längen des Einführabschnitts der Gabel und der Erweiterungsabschnitte 11b der Verzahnungseinpassnuten 11. Eine geeignete Längenbeziehung kann hinsichtlich einer wirksamen Drehmomentübertragungsleistungsfähigkeit und einer ausgelegten Eindringgrenze bei dem Vorgang so vorgesehen sein, dass eine Drucklast einer bestimmten Größe auf die Gabel während eines Verkehrsunfalls oder dergleichen aufgebracht wird.
Bei der Kardanwelle der Erfindung gibt es ergänzend zu der vorstehend genannten längenbezogenen Beziehung keine besondere Begrenzung des Querschnittsaufbaus der Verzahnungseinpassnuten, des Querschnittsaufbaus der Zähne der Verzahnungen, der Länge und der Anzahl der Zähne der Verzahnungen, der Tiefe der Verzahnungseinpassnuten oder dergleichen, sondern die Kardanwelle kann unter Verwendung verschiedener Ausführungsformen in Abhängigkeit von Zielen und Anwendungen abgewandelt werden. Darüber hinaus ist das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel nur ein Beispiel der Kardanwelle gemäß der Erfindung, und daher kann die Erfindung in verschiedenen Arten einschließlich dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgeführt werden, das durch den Fachmann verbessert oder abgewandelt werden kann.
(Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kardanwellenherstellungsverfahrens)
Es gibt keine besondere Beschränkung auf ein Herstellungsverfahren zum Herstellen der Kardanwelle gemäß der Erfindung, jedoch kann die Kardanwelle einfacher unter Verwendung eines Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung bezüglich des Verbindens der Gabel mit dem Wellenhauptkörper als für den Fall der Verwendung anderer Verfahren hergestellt werden.
Unter Bezugnahme auf die 5 bis 11 wird ein Herstellungsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung nachstehend beschrieben. Das Herstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel hat einen Gabelpresspassschritt des Presspassens der Gabel in einen Endabschnitt des Wellenhauptkörpers, während die Verzahnungseinpassabschnitte und die Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten 11 an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers durchgängig mit den Zähnen der Verzahnungen ausgebildet werden, die an der Gabel an einer Position ausgebildet sind, an der die Zähne der Verzahnungen an die so ausgebildeten Erweiterungsabschnitte passen, und einen Gabelrückzugschritt des Zurückziehens der Gabel zu einer Position, an der die Zähne der Verzahnungen an die Verzahnungseinpassabschnitte passen. 5 zeigt einen Zustand unmittelbar bevor die Gabel in den Wellenhauptkörper bei dem Gabelpresspassschritt gepasst ist, 6 zeigt einen Zustand, bei dem die Verzahnungseinpassnuten mit den Verzahnungszähnen bei dem Gabelpresspassschritt ausgebildet werden, 7 zeigt einen Zustand, bei dem die Verzahnungseinpassnuten an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers bei dem Gabelpresspassschritt ausgebildet werden, 8 zeigt einen Zustand, bei dem der Gabelpresspassschritt beendet ist, 9 zeigt einen Zustand, bei dem die Gabel zurückgezogen wird, wobei die Verzahnungszähne entlang der Verzahnungseinpassnuten bei dem Gabelrückzugschritt zurücklaufen, 10 zeigt einen Zustand, bei dem die Verzahnungseinpassnuten bei dem Gabelrückzugschritt tiefer ausgebildet sind, und 11 zeigt einen Zustand, bei dem der Gabelrückzugschritt beendet ist.
Bei dem Gabelpresspassschritt ist der Wellenhauptkörper festgeklemmt, so dass er gehalten ist, und durch eine Spannvorrichtung fixiert, und es wird zuerst begonnen, die aus Metall bestehende Gabel 20 in den Wellenhauptkörper 10 presszupassen, wie in 5 gezeigt ist, wobei deren Achsen aneinander ausgerichtet sind. Obwohl es nicht gezeigt ist, wird die Gabel 20 pressgepasst, während sie festgeklemmt ist, so dass sie gehalten ist, und mit einer Presspassmaschine fixiert, die hydraulisch oder durch andere Mittel betreibbar ist. Wenn das Presspassen der Gabel 20 fortschreitet, wie in 6 gezeigt ist, werden die Verzahnungseinpassnuten 11 an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers 10 mit den Verzahnungszähnen 22 ausgebildet, die an der äußeren Umfangsfläche des Einführabschnitts 21 der Gabel 20 ausgebildet sind. Genauer gesagt wird die innere Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers teilweise mit den entfernten Enden 22a der an der äußeren Umfangsfläche des Einführabschnitts der Gabel 20 ausgebildeten Verzahnungszähne 22 teilweise ausgeschnitten, als würde eine Nut mit einem Meißel ausgeschnitten, um dadurch Nuten auszubilden. Wenn diese Nuten sich fortgesetzt erstrecken, wenn die Verzahnungszähne 22 laufen, werden die Verzahnungseinpassnuten ausgebildet. Somit werden die Verzahnungseinpassnuten 11 an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers 10 bei dem Gabelpresspassschritt ausgebildet.
Da der Außendurchmesser des Einführabschnitts 21 der Gabel 20 in der Realität geringfügig größer als der Innendurchmesser des Wellenhauptkörpers 10 ist, wie es übertrieben in 7 gezeigt ist, werden die Verzahnungseinpassnuten ausgebildet, während die innere Umfangsfläche, an der die Verzahnungsnuten 11 ausgebildet sind, bezüglich des Durchmessers an einem Abschnitt ausgedehnt, an dem der Einführabschnitt 21 der Gabel 20 hindurchtritt, wenn der Einführabschnitt 21 der Gabel 20 dort hindurchtritt. Nachdem der Einführabschnitt 21 durch den entsprechenden Abschnitt hindurchgetreten ist, mit anderen Worten, hinten an dem Einführabschnitt, wird die innere Umfangsfläche bezüglich des Durchmessers aufgrund der elastischen Kraft des Wellenhauptkörpers wieder zusammengezogen.
Zum Zeitpunkt des Abschlusses des Presspassschritts, wie in 8 gezeigt ist, erreicht die Gabel 20 einen Abschlusspunkt. Zu diesem Zeitpunkt beenden die Verzahnungszähne 22 einmal die Ausbildung von sowohl den Verzahnungseinpassabschnitten 11a als auch den Erweiterungsabschnitten 11b der Verzahnungseinpassnuten 11, und die Positionen, an denen die entfernten Enden 22a der Verzahnungszähne 22 anhalten, bilden die axial mittenseitigen Enden 11c der Erweiterungsabschnitte 11b. Das heißt, dass die Abschlussposition der laufenden Gabel mit der Position zusammenfällt, bei der die vorstehend genannten Verzahnungszähne an die Erweiterungsabschnitte passen.
Als nächstes wird der Gabelrückzugschritt beschrieben. Bei diesem Gabelrückzugschritt, wie in 9 gezeigt ist, laufen die Verzahnungszähne 22 entlang der Verzahnungseinpassnuten 11 zurück, die bei dem vorstehend genannten Gabelpresspassschritt ausgebildet werden, wodurch die Gabel 22 zurückgezogen wird. Ähnlich wie bei dem Gabelpresspassschritt wird auch bei dem Gabelrückzugschritt, wie es übertrieben in 10 gezeigt ist, die Gabel 20 zurückgezogen, während die innere Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers 10 bezüglich des Durchmessers ausgedehnt wird. Da die nahen Enden 22b der Verzahnungszähne 22 bei diesem Vorgang voranschreiten, um die Unterseiten der Nut der Verzahnungseinpassnuten zu schneiden, die schon wie mit einem Meißel ausgebildet wurden, werden die Verzahnungseinpassnuten tiefer. Mit anderen Worten wird die Ausbildung der Verzahnungseinpassnuten auch bei dem Gabelrückzugschritt vorangetrieben.
Zum Zeitpunkt des Abschlusses des Gabelrückzugschritts, wie in 11 gezeigt ist, erreicht die Gabel 20 einen Abschluss. Zu diesem Zeitpunkt beenden die Verzahnungszähne 22 noch einmal die weitergehende Ausbildung der Verzahnungseinpassnuten 11 und halten an einer vorbestimmten Position an. Diese vorbestimmte Position bildet eine Position, bei der die Verzahnungszähne 22 an die Verzahnungseinpassabschnitte 11a passen. Gleichzeitig mit dem Erreichen der vorbestimmten Position der Verzahnungszähne 22 wird an der axialen Mittenseite ein Abschnitt erzeugt, bei dem keine Verzahnungszähne 22 vorhanden sind, oder der Abschnitt der Verzahnungseinpassnuten, der an der axialen Mittenseite des Einführabschnitts 21 der Gabel gelegen ist, und dieser Abschnitt bildet die Erweiterungsabschnitte 11b.
Das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren als das Ausführungsbeispiel der Erfindung fügt einfach Arbeitsvorgänge des zusätzlichen weiteren Presspassens der Gabel und dann des Zurückziehens dieser Gabel hinzu, und daher macht das Verfahren die Herstellung der Kardanwelle auch im Vergleich mit dem herkömmlichen Verbindungsverfahren, bei dem die Gabel mit dem Wellenhauptkörper nur durch Presspassen verbunden wird, keineswegs kompliziert. Folglich ist das Herstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel ein Verfahren, bei dem die Kardanwelle der Erfindung extrem einfach hergestellt werden kann, und bei dem nur eine geringe Eindringkraft erforderlich ist, während gute Rotationsdrehmomentübertragungseigenschaften sichergestellt werden. Es ist anzumerken, dass die Bedingungen an den Abschlusspositionen der Gabel bei dem Gabelpresspass- und Gabelrückzugschritten Lasten erfordern, wenn die Gabel pressgepasst und zurückgezogen wird, wobei Geschwindigkeiten, mit denen die Gabel pressgepasst und zurückgezogen wird, oder dergleichen geeignet in Abhängigkeit von den Bauarten der zu erzeugenden Kardanwellen festgesetzt werden können. Zusätzlich ist es wünschenswert, dass die entfernten und nahen Enden der Verzahnungszähne hinsichtlich der Tatsache scharf ausgeführt sind, dass die innere Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers teilweise mit den entfernten und nahen Enden der Zähne der Verzahnungen ausgeschnitten wird.
Gemäß dem Herstellungsverfahren der Erfindung können die Gabelpresspass- und Gabelrückzugschritte des Herstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel viele Male wiederholt werden. Die Verzahnungseinpassnuten, die so ausgebildet werden, werden durch wiederholtes Durchführen der Schritte des Presspassens und des Zurückziehens der Gabel tiefer. Für diesen Fall kann ein Bereich, innerhalb dem die Gabel wiederholt pressgepasst und zurückgezogen wird, so ermittelt werden, dass er sich von der Position, bei der die Zähne der Verzahnungen an zumindest die Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten passen, zu der Position erstreckt, bei der die Zähne der Verzahnungen an die Verzahnungseinpassabschnitte derselben Nuten passen. Mit anderen Worten zwischen dem Zustand, der in 8 gezeigt ist, und dem Zustand, der in 11 gezeigt ist. Die Positionen, bei denen die Verzahnungseinpassnuten tatsächlich funktionieren, sind die Verzahnungseinpassnuten und die Erweiterungsabschnitte, und wenn die Gabel zumindest innerhalb des vorstehend genannten Bereichs hin- und herbewegt wird bzw. gependelt wird, kann die Leistungsfähigkeit der Kardanwelle gemäß der Erfindung weiter dahingehend verbessert werden, dass die Eindringkraft verringert wird, während gute Rotationsdrehmomentübertragungseigenschaften sichergestellt werden.
Als nächstes wird ein anderes Ausführungsbeispiel des Kardanwellenherstellungsverfahrens gemäß der Erfindung beschrieben, das geeignet ist, um die Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten tiefer als ihre Verzahnungseinpassabschnitte auszubilden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Mittel für ein Zusammenziehen des Abschnitts bezüglich des Durchmessers hinzugefügt, an dem die Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers ausgebildet werden, durch Aufbringen einer Spannung einer bestimmten Größe auf die äußere Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers, und Ausdehnen des Abschnitts bezüglich des Durchmessers des inneren Umfangsabschnitts des Wellenhauptkörpers durch Entfernen der Spannung von dem Wellenhauptkörper, nachdem die Erweiterungsabschnitte ausgebildet wurden. Die 12 und 13 zeigen Zustände, bei denen das vorstehend beschriebene auftritt. 12 zeigt den Zustand, bei dem eine Pressspannvorrichtung an dem Wellenhauptkörper angeordnet ist, um die äußere Umfangsfläche des Abschnitts zu pressen, an denen zu erwarten ist, dass die Erweiterungsabschnitte an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers ausgebildet werden, und 13 zeigt den Zustand, bei dem die Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers ausgebildet werden, während er durch die Pressspannvorrichtung gepresst wird. Es ist anzumerken, dass 13 zur Annehmlichkeit der Beschreibung den Zustand, bei dem der Wellenhauptkörper bezüglich des Durchmessers zusammengezogen ist, typisch, aber auf eine übertriebene Weise zeigt.
Wie beispielsweise in 12 gezeigt ist, wird die äußere Umfangsfläche des Abschnitts, an dem die Erweiterungsabschnitte an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers 10 ausgebildet werden, mit der Pressspannvorrichtung 30 gepresst, bevor die Erweiterungsabschnitte ausgebildet werden. Obwohl dies nicht genau gezeigt ist, ist die Pressspannvorrichtung 30 ein ringförmiges Werkzeug, das einen Innendurchmesser hat, der im wesentlichen mit dem Außendurchmesser des Wellenhauptkörpers 10 identisch ist, und das geeignet ist, den äußeren Umfang des Wellenhauptkörpers 10 durch Zusammenziehen in Durchmesserrichtung zu pressen.
Für den Fall, dass der Wellenhauptkörper 10 mit der Pressspannvorrichtung 30 gepresst wird, die in 13 gezeigt ist, ziehen sich die innere und die äußere Umfangsfläche des gepressten Abschnitts des Wellenhauptkörpers 10 bezüglich des Durchmessers zusammen. Wenn die Gabel in den Wellenhauptkörper 10 pressgepasst wird, wobei die äußere Umfangsfläche des Abschnitts, an dem die Erweiterungsabschnitte ausgebildet werden sollen, mit der Pressspannvorrichtung 30 gepresst wird, werden die Verzahnungseinpassnuten, die durch die Zähne 22 der Verzahnungen ausgebildet werden, so ausgebildet, dass der Abstand zwischen den Unterseiten bzw. Gründen der Nuten und der axialen Mittenlinie des Wellenhauptkörpers an sowohl den Verzahnungseinpassabschnitten als auch den Erweiterungsabschnitten konstant werden. Mit anderen Worten sehen die Verzahnungseinpassnuten aus, als wären sie zu diesem Zeitpunkt auf die gleiche Nuttiefe ausgebildet. Nachdem die Verzahnungseinpassnuten ausgebildet sind oder nachdem beispielsweise die Gabelpresspass- und -rückzugschritte beendet sind, wenn die Pressung durch die Pressspannvorrichtung gelöst wird, dehnt sich die innere Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers 10, an der die Erweiterungsabschnitte 11b ausgebildet sind, in Durchmesserrichtung aus, und wird auf ihren Ursprungsdurchmesser zurückgestellt. Als Ergebnis werden die Erweiterungsabschnitte 11b der Verzahnungseinpassnuten 11, wie durch Linien mit abwechselnd langen und kurzen Strichen in 13 gezeigt ist, tatsächlich tiefer als die Verzahnungseinpassabschnitte 11a ausgebildet. Das Herstellungsverfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel fügt nur das Mittel zum Pressen der äußeren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers hinzu und verursacht keinen Effizienzverlust, mit der die Gabelpresspass- und – rückzugschritte ausgeführt werden. Das tiefere Ausbilden der Verzahnungseinpassnuten an der tieferen Position entlang der Länge des Wellenhauptkörpers oder nur dem Abstand, der von dem axialen Ende des Wellenhauptkörpers beabstandet ist, erfordert einen Arbeitsvorgang, der Schwierigkeiten mit sich bringt, jedoch kann die Kardanwelle, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist, gemäß dem Herstellungsverfahren des Ausführungsbeispiels einfach hergestellt werden.
Es ist anzumerken, dass es auf die Pressspanneinrichtung, die in diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, bezüglich des Materials, des Aufbaus, des Pressmechanismus und dergleichen keine Beschränkung gibt. Außerdem kann der Presspassschritt und der Rückzugschritt ausgeführt werden, während gepresst wird, und in ähnlicher Weise können für den Fall, dass das Presspassen und das Zurückziehen viele Male ausgeführt werden, das Presspassen und das Zurückziehen mehr als einmal durchgeführt werden, während gepresst wird. Wie vorstehend beschrieben ist, muss die Pressspannvorrichtung, wenn das Ausdehnungsphänomen des Wellenhauptkörpers, das auftritt, wenn der Einfuhrabschnitt der Gabel dort hindurchläuft, angewendet wird, nicht so aufgebaut sein, dass sie im Zusammenhang mit dem Pressen durch das Durchtreten des Einführabschnitts der Gabel versetzt wird, sondern sie kann so aufgebaut sein, dass sie die Ausdehnung bezüglich des Durchmessers des Wellenhauptkörpers unterdrückt, die sich aus dem Hindurchtreten des Einführabschnitts des Wellenhauptkörpers als Ergebnis seiner Einspannung der äußeren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers ergibt. Auch für diesen Fall wird eine Spannung einer bestimmten Größe auf die äußere Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers aufgrund einer Reaktionskraft durch die Pressspannvorrichtung aufgebracht.
Das Kardanwellenherstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch das Verbindungsverfahren des Wellenhauptkörpers mit der Gabel, und daher ist keine Beschränkung auf andere Schritte des Herstellungsverfahrens ausgeschlossen, wie zum Beispiel die Herstellungsschritte des Wellenhauptkörpers selbst und der Gabel selbst. Ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens für den Wellenhauptkörper bzw. die Gabel wird nachstehend kurz beschrieben.
Der Wellenhauptkörper kann unter Verwendung des Filamentwickelverfahrens (im folgenden als „FW-Verfahren„ bezeichnet) hergestellt werden, das verbreitet zum Herstellen von FRP-Wellenhauptkörpern verwendet wird. Wenn das FW-Verfahren verwendet wird, werden mit Harz imprägnierte Fasern von einer Faserzufuhreinheit zugeführt, die so zugeführten Fasern werden dann um eine Spindel gewickelt, um Faserschichten auszubilden, im folgenden werden die so ausgebildeten Faserschichten angesetzt und von der Spindel entfernt, und schließlich werden die Faserschichten an ihren Enden geschnitten, um miteinander ausgerichtet zu sein, wodurch die Herstellung eines Wellenhauptkörpers vervollständigt wird. Für den Fall, dass der vorstehend genannte verstärkte Abschnitt ausgebildet wird, kann der verstärkte Abschnitt durch Verwenden eines Mittels für ein zusätzliches Laminieren einer getrennten verstärkten Faserschicht oder durch ein dichteres Wickeln der Fasern an einem Abschnitt ausgebildet werden, an dem die verstärkte Faser vorgesehen werden soll, um dadurch die Dicke des Wellenhauptkörpers an dem verstärkten Abschnitt zu erhöhen. Die hier als Fasern zur Verwendung für das Ausbilden des Wellenhauptkörpers verwendeten Fasern sind Kohlefasern, Glasfasern, Aramidfasern und dergleichen, die einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden können. Außerdem ist das zum Ausbilden des Wellenhauptkörpers verwendete Harz Epoxydharz, Phenolharz, Polyimidharz, Vinylesterharz und dergleichen. Als nächstes wird beim Herstellen der Gabel zum Beispiel ein Gabelhauptkörper durch Formen eines Rohwerkstoffs in einem geschmolzenen Zustand in einer Form oder einem Gesenk und dann durch maschinelles Bearbeiten des Gabelhauptkörpers zum Ausbilden der Verzahnungen an einer äußeren Umfangsfläche ihres Abschnitts hergestellt, der in den Wellenhauptkörper gepasst werden soll. Hierbei werden als Werkstoffe zum Herstellen der Gabel metallartige Werkstoffe wie zum Beispiel verschiedene Arten von Eisenwerkstoffen, Aluminium und Kupfer verwendet.
Während das Kardanwellenherstellungsverfahren der Erfindung vorstehend beschrieben wurde, ist das beschriebene Ausführungsbeispiel nur ein Beispiel des Kardanwellenherstellungsverfahrens gemäß der Erfindung, und daher kann das Kardanwellenherstellungsverfahren der Erfindung auf verschiedene Arten einschließlich dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ausgeführt werden, dass durch den Fachmann verbessert oder abgewandelt werden könnte.
(Versuchsbeispiel)
Um das Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung, das vorstehend beschrieben wurde, zu simulieren, wurde ein Presspass- und Zurückzugtest durchgeführt, bei dem die Gabel wiederholt in den Wellenhauptkörper pressgepasst und aus diesem zurückgezogen wurde, um die Presspasskraft und die Zurückziehkraft zu messen, die sich jedes Mal ergibt, wenn die Gabel in den Wellenhauptkörper pressgepasst oder von diesem zurückgezogen wird. Zusätzlich wurden die Eigenschaften der Kardanwelle der Erfindung aus den Ergebnissen des Versuchs ausgewertet. Die Ergebnisse des Versuchs und die Auswertung werden Punkt für Punkt nachstehend beschrieben.
(Bei dem Versuch verwendete Wellenhauptkörper und Gabel)
Der Wellenhauptkörper, der bei dem Versuch verwendet wurde, wurde unter Verwendung des FW-Verfahrens hergestellt. Kohlefasern und Epoxydharz wurden als Fasern bzw. Harz für den Wellenhauptkörper verwendet. Zusätzlich hatte die verwendete Spindel einen Außendurchmesser (oder der Innendurchmesser des Wellenhauptkörpers) von 75 mm und eine Gesamtlänge von 1400 mm. Zunächst wurde ein Vorgarn (ein Bündel einer Vielzahl von Fasern, die geeignet angeordnet sind), das mit Epoxydharz imprägniert war, spiralförmig um die Spindel an einen Abschnitt gewickelt, der der Gesamtlänge des Wellenhauptkörpers entspricht, bei einem vorbestimmten Winkel, um eine innerste Schicht auszubilden, die als innere Umfangsfläche die des Wellenhauptkörpers hat. Als nächstes wurden verstärkte Faserschichten weitergehend spiralförmig gewickelt, so dass sie über der innersten Schicht um Abschnitte der Spindel ausgebildet werden, die den beiden Endabschnitten des Wellenhauptkörpers entsprechen, und des weiteren wurde eine äußerste Schicht spiralförmig gewickelt, so dass sie über den verstärkten Schichten und der innersten Schicht an dem Abschnitt entsprechend der Gesamtlänge des Wellenhauptkörpers ausgebildet wird. Schließlich wurden Polyestergarne parallel an der äußersten Schicht über die Gesamtlänge des Wellenhauptkörpers gewickelt, um eine Schutzschicht auszubilden. Darauf folgend wurde das Ansetzen bzw. Aushärten des Epoxydharzes in einem Heizofen ausgeführt, der auf eine Temperatur von 150°C aufgeheizt war. Darauf wurde das ausgebildete Erzeugnis von der Spindel gelöst und das so gelöste Erzeugnis wurde durch Schneiden seiner Enden so zurechtgeschnitten, dass sich der Wellenhauptkörper von 1100 mm ergibt. Der Wellenhauptkörper zur Verwendung für den Versuch wurde so hergestellt.
Außerdem wurde die Gabel der Kardanwelle, die bei dem Versuch verwendet wurde, durch Schmieden von Stahl hergestellt, um einen Gabelhauptkörper auszubilden, der dann auf eine vorbestimmte Weise maschinell bearbeitet wurde. Der Aufbau und die Anzahl der Zähne der an einer äußeren Umfangsfläche eines Einführabschnitts der Gabel ausgebildeten Verzahnung wurden festgesetzt, um vorbestimmte Rotationsdrehmomenteigenschaften sicherzustellen.
(Versuchsausstattung und Versuchsbedingungen)
Die Versuchsausstattung wies eine Fixierspannvorrichtung zum Einklemmhalten und Fixieren des Wellenhauptkörpers bzw. eine Presspassmaschine zum Presspassen und Zurückziehen der Gabel in den Wellenhauptkörper und aus diesem heraus auf, wobei Mittenachsen der Gabel und des Wellenhauptkörpers miteinander ausgerichtet waren. Die verwendete Presspassmaschine war eine Bauart, die hydraulisch angetrieben ist. Bei dem Versuch wurde die Gabel in den Wellenhauptkörper von einem seiner Enden pressgepasst, und die so pressgepasste Gabel wurde dann aus dem Wellenhauptkörper zurückgezogen, wobei der Zyklus des Presspassens und des Zurückziehens wiederholt durchgeführt wurde, und für das Presspassen und das Zurückziehen der Gabel erforderliche Kräfte wurden aufgezeichnet.
(Presspassen der Gabel)
Zuerst wurde die Gabel in das eine Ende des Wellenhauptkörpers pressgepasst. Das entspricht dem Gabelpresspassschritt bei dem vorstehend genannten Herstellungsverfahren. 14 zeigt die Ergebnisse der Messung einer Änderung hinsichtlich der Last (eine Kraft, die ein Widerstand wird, wenn die Gabel pressgepasst wird), die für das Presspassen der Gabel in den Wellenhauptkörper erforderlich ist. Die Achse der Abszisse einer in 14 gezeigten Graphik stellt die axiale Verschiebung der Gabel in den Wellenhauptkörper dar, wobei das Ende, an dem die Gabel pressgepasst wird, zu 0 gesetzt ist. Zusätzlich stellt die Ordinate eine Last dar, die für das Presspassen der Gabel erforderlich ist, und ein niedrigerer Wert bedeutet ein einfacheres Presspassen der Gabel in den Wellenhauptkörper.
Wie vorstehend beschrieben ist, bilden bei dem Presspassen der Gabel in den Wellenhauptkörper die Schneidkraft, mit der die entfernten Enden der Zähne der Verzahnungen die innere Umfangsfläche teilweise ausschneiden, und die Reibungskraft, die durch die Reibung zwischen den Verzahnungszähnen und der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers erzeugt wird, einen Widerstand. Hierbei ist die Schneidkraft eine Kraft, die von den Verzahnungszähnen erforderlich ist, damit die Zähne die innere Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers schneiden, und die Kontaktfläche zwischen den Verzahnungszähnen und der inneren Umfangsfläche bleibt gleich, wenn Verzahnungseinpassnuten der gleichen Nuttiefe durchgängig ausgebildet werden. Somit bleibt der Wert der Schneidkraft bei dem Gabelpresspassschritt von einem Zeitpunkt, bei dem die Verzahnungszähne in Berührung mit der inneren Umfangsfläche des Endabschnitts des Wellenhauptkörpers gelangen, konstant und der Wert ändert sich darauf nicht. Dagegen steigt der Wert der Reibungskraft an, bis die Gesamtlänge der Verzahnungszähne, die an der äußeren Umfangsfläche des Einführabschnitts der Gabel ausgebildet sind, vollständig in den Wellenhauptkörper pressgepasst sind. Das liegt daran, dass die Kontaktfläche zwischen den Verzahnungszähnen und der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers ansteigt, wenn die Gabel in den Wellenhauptkörper pressgepasst wird. Wenn jedoch einmal die Gesamtlänge der Verzahnungszähne vollständig in den Wellenhauptkörper pressgepasst ist, verbleibt der Wert der Reibungskraft im folgenden konstant. Das liegt daran, dass die Berührungsfläche zwischen den Verzahnungszähnen und der inneren Umfangsfläche konstant wird.
Wie in 14 gezeigt ist, war die Kraft, die zu dem gleichen Zeitpunkt aufgebracht wurde, als mit dem Presspassen der Gabel in den Wellenhauptkörper pressgepasst begonnen wurde, oder die Schneidkraft, 2,5 kN. Die Last begann allmählich anzusteigen, unmittelbar nachdem begonnen wurde, die Gabel presszupassen, und erreicht 26,2 kN. Für diesen Fall war das, was geändert wurde, die Reibungskraft. Nachdem der gesamte Einfuhrabschnitt der Gabel in den Wellenhauptkörper pressgepasst war, wurden die Verzahnungseinpassabschnitte der Verzahnungseinpassnuten an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers ausgebildet. Die Last, die für das Ausbilden der Verzahnungseinpassabschnitte erforderlich war, betrug nämlich 26,2 kN. Eine Kraft von 23,9 kN war erforderlich, um die Gabel weiter in den Wellenhauptkörper presszupassen. Die zum Ausbilden der Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten erforderliche Kraft war nämlich 23,9 kN. Diese Kraft ist im wesentlichen gleich der Kraft, die durch die herkömmliche Kardanwelle erfordert wird, damit ihre Gabel in den Wellenhauptkörper eindringt, während die innere Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers teilweise ausgeschnitten wird. Mit anderen Worten wurde herausgefunden, dass, wenn eine axiale Drucklast einer bestimmten Größe auf die herkömmliche Kardanwelle aufgebracht wird, die Kraft, die zum Zulassen des Eindringens der Gabel in den Wellenhauptkörper erforderlich ist, 23,9 kN beträgt.
(Zurückziehen der Gabel)
Nachdem die Erweiterungsabschnitte ausgebildet wurden, wurde als nächstes die Gabel auf eine Position zurückgezogen, an der die Verzahnungszähne an die Verzahnungseinpassabschnitte der Verzahnungseinpassnuten passen, wobei es den Zähnen der Verzahnungen gestattet ist, entlang der Verzahnungseinpassnuten, die an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers ausgebildet sind, zurückzulaufen, wenn die Gabel dorthinein vorher pressgepasst wurde. 15 zeigt eine Kraft, die erforderlich ist, wenn die Gabel zurückgezogen wird. Das entspricht dem Gabelrückzugschritt des vorstehend genannten Herstellungsverfahrens. Wie in der Fig. gezeigt ist, war die Kraft konstant, die zum Zurückziehen der Gabel erforderlich war, und ihr Wert war 17,8 kN. Im Hinblick auf die Ausdehnung hinsichtlich des Durchmessers und das Kontraktionsphänomen des Wellenhauptkörpers im Zusammenhang mit dem Hindurchtreten des Einführabschnitts der Gabel verblieb sogar nachdem die Gabel einmal in den Wellenhauptkörper pressgepasst wurde, immer noch ein Rand der Verzahnungseinpassnuten, der geschnitten werden soll, wenn die Gabel zurückgezogen wurde. Auch wenn die Gabel zurückgezogen wurde, war immer noch die Schneidkraft zusätzlich zu der Reibungskraft erforderlich, und daher wird der Wert von 17,8 kN als die Summe der Reibungskraft und der Schneidkraft betrachtet.
(Nachpresspassen der Gabel)
Die Gabel wurde entlang der Verzahnungseinpassnuten an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers zu der Position nachpressgepasst, an der die Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten ausgebildet wurden, oder die Position, an der die Verzahnungszähne an die Erweiterungsabschnitte passen (im folgenden als „Nachpresspassen„ bezeichnet). 6 zeigt eine Kraft, die für das Nachpresspassen der Gabel erforderlich ist. Wie in der Fig. gezeigt ist, war die Kraft, die für das Nachpresspassen der Gabel erforderlich ist, im wesentlichen konstant, und der Wert war 21,4 kN. Wie vorstehend beschrieben ist, wird dieser Wert von 21,4 kN, da die Schneidkraft ebenso wie die Reibungskraft hinzugefügt wurde, als die Summe der Reibungskraft und der Schneidkraft betrachtet. Außerdem entspricht dieser Wert der Eindringkraft für die Gabel, so dass gestattet wird, dass die Gabel in den Wellenhauptkörper eindringt, wenn eine axiale Drucklast einer bestimmten Größe auf die Kardanwelle der Erfindung aufgebracht wird, bei der die Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten im Voraus ausgebildet werden. Wenn eine axiale Drucklast einer bestimmten Größe auf die herkömmliche Kardanwelle aufgebracht wird, mussten die Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten ausgehöhlt werden, wie vorstehend beschrieben wurde, um zu gestatten, dass die Gabel in den Wellenhauptkörper eindringt, und daher war die erforderliche Kraft dann 23,9 kN. Folglich wurde hierbei herausgefunden, dass die Kardanwelle der Erfindung im Vergleich mit der herkömmlichen Kardanwelle geholfen hat, die Eindringkraft um einen Betrag zu verringern, der gleich 2,5 kN ist. Es ist anzumerken, dass dieser Wert von 2,5 kN im wesentlichen gleich der Schneidkraft ist, die erforderlich ist, wenn die Gabel anfänglich in den Wellenhauptkörper pressgepasst wurde, und es wird angenommen, dass die Presspasskraft des Rückpresspassschritts um einen Betrag verringert werden kann, um den die Kraft, die für das Schneiden erforderlich ist, im Vergleich mit dem anfänglichen Presspassschritt reduziert wird.
(Wiederzurückziehen der Gabel)
Die Gabel wurde erneut auf die Position zurückgezogen, an der die Verzahnungszähne an die Verzahnungseinpassabschnitte der Verzahnungseinpassnuten passen, wobei es den Verzahnungszähnen an ihrem Einfuhrabschnitt gestattet ist, an den Verzahnungseinpassnuten, die an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörper ausgebildet sind, entlang zurückzulaufen.
17 zeigt eine Kraft, die zum Zurückziehen (im folgenden als „Wiederzurückziehen„ bezeichnet) der Gabel erforderlich ist. Wie in der Fig. gezeigt ist, war die Kraft, die zum Wiederzurückziehen der Gabel erforderlich war, im wesentlichen konstant, und der Wert betrug 16,2 kN. Wie vorstehend beschrieben ist, wird angenommen, dass eine Schneidkraft einer bestimmten Größe immer noch bei dem Wiederzurückziehen der Gabel erforderlich ist, auch nachdem das Presspassen und das Zurückziehen zweimal bzw. dreimal ausgeführt wurde. Da angenommen wird, dass die Schneidkraft ebenso wie die Reibungskraft hinzugefügt wird, ist daher dieser Wert von 16,2 kN die Summe der Reibungskraft und der Schneidkraft. Jedoch wurde der Wert geringer als die Kraft (17,8 kN), die erforderlich ist, wenn der vorstehend genannte Gabelrückzugschritt ausgeführt wurde. Das liegt daran, dass der verbleibende Rand, der während des Wiederrückzugschritts zu schneiden ist, im Vergleich mit dem anfänglichen Rückzugschritt verlängert wurde, wodurch die Kraft, die für das Schneiden bei dem Wiederrückzugschritt erforderlich ist, für niedriger als bei dem anfänglichen Rückzugschritt gehalten wird.
(Weiteres Nachpresspassen der Gabel)
Die Gabel wurde zum dritten Mal in den Wellenhauptkörper entlang der Verzahnungseinpassnuten pressgepasst (im folgenden als "weitergehendes Nachpresspassen" bezeichnet), die an seiner inneren Umfangsfläche ausgebildet sind, so weit wie die Position, bei der die Verzahnungszähne an die Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten passen. 18 zeigt eine Kraft, die für das weitergehende Nachpresspassen der Gabel erforderlich ist. Wie in der Fig. gezeigt ist, war die Kraft, die für das weitergehende Nachpresspassen der Gabel erforderlich war, im wesentlichen konstant, und der Wert war 19,0 kN. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird auch bei diesem Schritt erwartet, dass eine Schneidkraft zu einer Reibungskraft hinzugefügt wird, und daher wird dieser Wert von 19,0 kN für die Summe der Reibungskraft und der Schneidkraft gehalten. Außerdem zeigt dieser Wert die Eindringkraft an, die erforderlich ist, um zu gestatten, dass die Gabel in den Wellenhauptkörper eindringt, wenn eine axiale Drucklast einer bestimmten Größe auf die Kardanwelle der Erfindung aufgebracht wird, bei der der Gabelpresspassschritt und der Gabelrückzugschritt jeweils wiederholt zweimal ausgeführt wurden. Wie vorstehend beschrieben ist, wurde eine Kraft von 23,9 kN benötigt, um zu gestatten, dass die Gabel in den Wellenhauptkörper eindringt, wenn eine axiale Druckkraft einer bestimmten Größe auf die herkömmliche Kardanwelle aufgebracht wurde, die keine Erweiterungsabschnitte hat. Folglich wurde herausgefunden, dass diese spezielle Kardanwelle der Erfindung im Vergleich mit der herkömmlichen Kardanwelle die Eindringkraft um einen Betrag von 4,9 kN reduzieren kann. Außerdem wurde ebenso herausgefunden, dass im Vergleich mit der Kardanwelle der Erfindung, wobei die Gabel jeweils einmal pressgepasst und zurückgezogen wurde (die Eindringkraft = 21,4 kN) die spezielle Kardanwelle der Erfindung, die dem weitergehenden Rückpresspassen ausgesetzt war, die Eindringkraft um einen Betrag von 2,4 kN reduzieren konnte. Da somit die erforderliche Schneidkraft bei jedem Mal, wenn das Presspassen oder Zurückziehen der Gabel ausgeführt wird, wird wiederum die Eindringkraft kleiner, und wenn schließlich das Presspassen und das Zurückziehen fortgesetzt ausgeführt werden, bis der Außendurchmesser des Einführabschnitts der Gabel gleich dem Durchmesser eines imaginären bzw. gedachten Kreises, der durch Verbinden der Unterseiten bzw. Gründe der Nuten, die an dem Wellenhauptkörper ausgebildet sind, ausgebildet wird, wird der Wert der Schneidkraft 0, und nur die Reibungskraft ist als der Widerstand übrig, der zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, wenn die Gabel in den Wellenhauptkörper eindringt, wodurch die Eindringkraft minimal wird.
(Zusammenfassung)
Als Ergebnis des vorstehend genannten Versuchs sind die Presspasskraft und die Rückziehkraft bei den jeweiligen Schritten in dem Bereich von dem anfänglichen Presspassschritt zu dem weitergehenden Rückpresspassschritt nachstehend in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Wenn die Presspasskraft bei dem Presspassschritt mit der Presspasskraft bei dem Nachpresspassschritt verglichen wird, wird herausgefunden, dass die Presspasskraft bei dem Nachpresspassschritt kleiner als die Presspasskraft des Presspassschritts wird, und daher konnte bestätigt werden, dass die Kardanwelle der Erfindung eine Eindringkraft erfordert, die kleiner als diejenige der herkömmlichen Kardanwelle ist, die keine Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten hat. Es konnte ebenso aus der Tatsache bestätigt werden, dass die Presspasskraft in der Reihenfolge vom Presspassschritt, dem Nachpresspassschritt und dem weitergehenden Nachpresspassschritt kleiner wurde, dass die Kardanwelle der Erfindung, die die Erweiterungsabschnitte der Verzahnungseinpassnuten hat, die tiefer sind, eine geringere Eindringkraft erfordert.
Da außerdem der Presspass- und Zurückziehversuch ausgeführt wurde, um das Herstellungsverfahren der Erfindung zu simulieren, konnte bestätigt werden, dass die Kardanwelle der Erfindung einfach unter Verwendung des Herstellungsverfahrens der Erfindung hergestellt werden kann. Des weiteren konnte ebenso bestätigt werden, dass die Kardanwelle der Erfindung, die eine geringe Eindringkraft erfordert, einfach durch mehrmaliges Wiederholen des Presspassens und des Zurückziehens der Gabel gemäß dem Herstellungsverfahren der Erfindung hergestellt werden konnte.
Mit der Erfindung ist beabsichtigt, dass eine Kardanwelle mit dem Wellenhauptkörper und der Gabel konstruiert wird, die an dem Wellenhauptkörper montiert ist, wobei ihr gezahnter Einführabschnitt in die innere Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers derart pressgepasst ist, dass die Verzahnungseinpassnuten, die die Erweiterungsabschnitte haben, in denen die Verzahnungszähne laufen, wenn es der Gabel gestattet ist, in den Wellenhauptkörper einzudringen, im Voraus an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers ausgebildet sind. Mit dem Aufbau kann die Erfindung die Kardanwelle schaffen, die nur eine geringe Eindringkraft erfordert, während sie erreicht, dass gute Rotationsdrehmomentübertragungseigenschaften sichergestellt werden.
Außerdem schafft die Erfindung das Herstellungsverfahren der gemäß vorstehender Beschreibung aufgebauten Kardanwelle, bei dem der Gabelpresspassschritt und der Gabelrückzugschritt vorgesehen sind, der nach dem vorherigen Schritt ausgeführt werden soll. Mit dem so aufgebauten Herstellungsverfahren kann die Kardanwelle gemäß der Erfindung über einen extrem einfachen und simplen Arbeitsvorgang hergestellt werden.
Somit ist die Kardanwelle 1 mit dem Wellenhauptkörper 10 und der Gabel 20, die an dem Wellenhauptkörper 10 montiert ist, wobei der gezahnte Einfuhrabschnitt 21 von dieser in die innere Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers 10 pressgepasst ist, so aufgebaut, dass die Verzahnungseinpassnuten 11, die die Erweiterungsabschnitte 11b haben, in denen Verzahnungszähne 22 laufen, wenn die Gabel 20 in den Wellenhauptkörper 10 eindringen kann, im Voraus an der inneren Umfangsfläche des Wellenhauptkörpers 10 ausgebildet sind. Ein Herstellungsverfahren der Kardanwelle 1 weist den Gabelpresspassschritt und den Gabelrückzugschritt auf, der nach dem erstgenannten Schritt auszuführen ist.

Claims

Kardanwelle (1) mit einem aus faserverstärktem Kunststoff hergestellten Wellenhauptkörper (10) und einer aus Metall bestehenden Gabel (20), die einen Einführabschnitt (21) hat, der eine an seiner äußeren Umfangsfläche ausgebildete Verzahnung mit axial verlaufenden Zähnen (22) hat, wobei die Gabel an zumindest einem Endabschnitt des Wellenhauptkörpers (10) montiert ist, indem der Einfuhrabschnitt (21) in das Innere des einen Endabschnitts des Wellenhauptkörpers (10) eingeschoben ist, wobei der Wellenhauptkörper (10) an seiner Innenumfangsfläche ausgebildete Verzahnungsaufnahmenuten (11) hat, die sich über einen Verzahnungseinpassabschnitt (11a), in den die Zähne (22) der Verzahnungen einpassbar sind, und einen durchgängig mit dem Verzahnungseinpassabschnitt (11a) ausgebildeten Erweiterungsabschnitt (11b) erstrecken, wobei sich die Verzahnungsaufnahmenuten (11) des Erweiterungsabschnitts (11b) vom eingeführten Axialende der Gabelverzahnung in Richtung der Längsmitte des Wellenhauptkörpers (1) erstrecken.
Kardanwelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (11) des Erweiterungsabschnitts (11b) in Radialrichtung tiefer als die des Verzahnungseinpassabschnitts (11a) ausgebildet sind.
Kardanwelle gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke des Wellenhauptkörpers (10) innerhalb eines vorbestimmten von dem gabelseitigen Endabschnitt der Welle in Richtung der Wellenlängsmitte verlaufenden Verstärkungsabschnitts dicker ausgeführt ist, und wobei die Verzahnungsaufnahmenuten von dem gabelseitigen Ende der Welle höchstens bis zu dem zur Wellenlängsmitte gerichteten Ende des Verstärkungsabschnitts verlaufen.
Herstellungsverfahren für eine Kardanwelle (1) mit einem aus faserverstärktem Kunststoff hergestellten Hauptkörper (10) und einer aus Metall bestehenden Gabel (20), die einen Einführabschnitt (21) hat, der eine an seiner äußeren Umfangsfläche ausgebildete Verzahnung mit axial verlaufenden Zähnen (22) hat, wobei die Gabel an zumindest einem Endabschnitt des Wellenhauptkörpers (10) montiert ist, indem der Einfuhrabschnitt (21) in das Innere des einen Endabschnitts des Wellenhauptkörpers (10) eingeschoben ist, wobei der Wellenhauptkörper (10) an seiner Innenumfangsfläche ausgebildete Verzahnungsaufnahmenuten (11) hat, die sich über einen Verzahnungseinpassabschnitt (11a), in den die Zähne (22) der Verzahnungen einpassbar sind, und einen durchgängig mit dem Verzahnungseinpassabschnitt (11a) ausgebildeten Erweiterungsabschnitt (11b) erstrecken, wobei sich die Verzahnungsaufnahmenuten (11) des Erweiterungsabschnitts (11b) vom eingeführten Axialende der Gabelverzahnung in Richtung der Längsmitte der Welle (1) erstrecken, wobei das Verfahren folgendes aufweist: Einpressen der Gabel in das eine Ende des Wellenhauptkörpers bis zu einer Stelle, an der die Zähne der Gabelverzahnung die Verzahnungsaufnahmenuten des Erweiterungsabschnitts erzeugen, wobei zuvor die Verzahnungsaufnahmenuten des Verzahnungseinpassabschnitts ausgebildet werden und dadurch die Verzahnungsaufnahmenuten des Verzahnungseinpassabschnitts und des Erweiterungsabschnitts durchgängig erzeugt werden, und Zurückziehen der Gabel bis zu einer Stelle, an der die Einführabschnittsverzahnung in den Verzahnungseinpassabschnitt eingreift.
Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet durch zumindest einmaliges Hin- und Herbewegen der Gabel zwischen den Endlagen in dem Erweiterungsabschnitt und in dem Verzahnungseinpassabschnitt.
Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einpressen der Gabel ein Druck an der dem Erweiterungsabschnitt entsprechenden Außenumfangsfläche des Wellenhauptkörpers aufgebracht wird, der den Wellenhauptkörper im Bereich des Erweiterungsabschnitts radial zusammendrückt, und dass nach dem Einpressen und Zurückziehen bzw. Hin- und Herbewegen der Gabel der Druck von dem Wellenhauptkörper entfernt wird, wodurch aufgrund des Wiederausdehnens des Wellenhauptkörpers die Verzahnungsaufnahmenuten des Erweiterungsabschnitts radial tiefer werden als die des Verzahnungseinpassabschnitts werden.