DE3732099A1 - Verfahren und vorrichtung zum wuchten von kreuzgelenken und kreuzgelenkwellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wuchten von Kreuzgelenken und aus diesen und einem Zwischenteil bestehenden Gelenkwellen, deren jeweils paar­ weise gleichachsig und senkrecht aufeinanderstehend ange­ ordneten Kreuzzapfen, welche ggfls. unter Zwischen­ schaltung von Lagerbüchsen paarweise in einem Träger auf­ genommen sind und die Träger in Aufnahmen der Wuchtein­ richtung drehend antreibbar fixiert sind.

Rotierende Gelenkwellen, die ein Drehmoment übertragen und dabei zum Teil mit hohen Drehzahlen laufen, müssen ge­ wuchtet werden. Das Wuchten erfolgt auf einer Wuchtbank, mit deren Hilfe die Unwucht gemessen wird. Zum Ausgleich der Unwucht werden kleine Gewichte in Form von Blechen beispielsweise auf dem Zwischenteil durch Schweißen be­ festigt. Ferner erfolgt eine Beseitigung der Unwucht auch durch das Anbringen von Bohrungen beispielsweise im Flansch des Mitnehmers.

Von Nachteil bei dieser Vorgehensweise ist, daß das Rohr, an dem die Wuchtbleche angeschweißt werden, eine bestimmte Mindeststärke aufweisen muß. Es müssen bestimmte Mindest­ materialqualitäten für die Teile gewählt werden, damit Dauerbrüche im Bereich des Punktschweißens vermieden wer­ den. Schließlich erfordert auch das Bohren einen er­ heblichen Aufwand. Darüberhinaus führt das Bohren eben­ falls zur Schwächung des Teiles, in dem die Bohrung anzu­ bringen ist. Es muß entsprechend stärker ausgelegt sein.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen, bei dem das Wuchten der Kreuzgelenke und der Gelenkwellen durchgeführt werden kann, ohne daß das Anbringen von Wuchtblechen oder das Anbringen von Bohrungen erforderlich wäre.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Ver­ fahren vorgeschlagen, nachdem das/die Zapfenkreuze in den zu gehörigen Trägern zunächst nur ungefähr achszentriert gehalten werden und nach Feststellung der Unwucht gegen­ über ihren Trägern längs der Zapfenachse bis zum Unwucht­ ausgleich im gewünschten Maße relativ zu den Trägern ver­ stellt und dann in dieser Lage gegenüber den Trägern fixiert werden.

Anders als bei den bisherigen Verfahren wird also die Gelenkwelle bzw. werden die Zapfenkreuze zusammen mit ihrer Lagerung im zugehörigen Träger, welcher z.B. als Gelenkgabel ausgebildet ist, nicht endgültig fixiert und die Unwucht anschließend durch Aufbringen der Wuchtbleche bzw. dem Entfernen von Gewicht ausgeglichen, sondern die Montage und Fixierung erfolgt erst während des Wuchtvor­ ganges. Die Verstellbarkeit des Zapfenkreuzes gegenüber den zugehörigen Trägern wird also genutzt, um eine ge­ zielte Verlagerung des Gewichtes und damit einen gezielten Ausgleich der gemessenen Unwucht erreichen zu können. In vorteilhafter Weise wird also die Montage mit dem eigent­ lichen Wuchtvorgang kombiniert. Darüberhinaus entfallen Wuchtbleche oder das Erfordernis, Bohrungen anzubringen. Hierdurch wird ferner erreicht, daß die Bauteile, an denen normalerweise die Wuchtbleche anzuschweißen sind entweder aus einem billigeren Werkstoff hergestellt werden können oder aber entsprechend in ihren Abmessungen reduziert werden können. Die Gefahr des Auftretens von Dauerbrüchen im Bereich des Punktschweißens entfällt. Insgesamt wird also auch noch eine Gewichtsoptimierung aller Bauteile hierdurch erreicht. Schließlich entfallen die zusätzlichen Arbeitsgänge des Punktschweißens sowie des Bohrens um Material zum Unwuchtausgleich zu entfernen bzw. anzu­ bringen.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die Verschiebung des Zapfenkreuzes gegenüber den Trägern nach Größe und Richtung aus der gemessenen Unwucht unter Berücksichtigung des Gewichtes des Zapfenkreuzes und ggfls. dessen Lagerung sowie des Zwischenteiles ermittelt wird.

Ferner ist zum Wuchten von Kreuzgelenken oder Kreuzge­ lenkwellen, welche Gelenkgabeln als Träger aufweisen, vorgesehen, die Gabeln vor dem Fixieren des Zapfenkreuzes bzw. der Lagerbüchsen in den Bohrungen der Gabelarme von einer Kraft in radialer Richtung zur Spreizung zu beauf­ schlagen. Es ist bekannt, daß Gelenkgabeln bei der Rota­ tion aufgrund der auftretenden Fliehkräfte sich radial nach außen bewegen; d.h. ihr gegenseitiger Abstand ver­ größert sich. Durch das Aufbringen einer Spreizkraft bei der Montage, welche im wesentlichen den bei der vorgesehenen Drehzahl auftretenden Fliehkräften und Verformungen entspricht, wird erreicht, daß auch bei hoher Drehzahl ein enges Spiel gegeben ist und eine Verlagerung des Zapfenkreuzes nicht auftreten kann. Hierdurch wird ein Rundlauf und damit das Auftreten von Unwuchten über den gesamten Drehzahlbereich vermieden.

Zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Vorrichtung vorgesehen, welche eine kraftbetätigte Ver­ schiebereinrichtung aufweist, die aus einem auf das Ende eines Zapfens oder den Boden einer zugehörigen Lagerbüchse ein-und ausfahrbaren Bolzen und aus einem auf den/die Träger für die Verschiebung des Zapfenkreuzes und ggfls. der zugehörigen Lagerbüchse dem Bolzen entgegengerichtet bewegbaren Gegenhalter besteht.

Über die relativ zueinander bewegbaren Bauteile, nämlich den Bolzen und den Gegenhalter, wird eine Relativver­ stellung von Zapfenkreuz bzw. Zapfenkreuz mit Lagerbüchse und Träger bewirkt. Dabei kann der erforderliche Ver­ stellweg vorgegeben werden, der von den beiden Teilen, nämlich dem Bolzen und dem Gegenhalter zurückzulegen ist, um die Unwucht auszugleichen. Da das Zapfenkreuz bzw. die Lagerbüchse noch nicht in einer endgültigen Lage gegenüber den Trägern fixiert sind, ist vorgesehen, daß dem Zapfen­ kreuz eine zeitweise anbringbare Haltevorrichtung zuge­ ordnet ist, die Öffnungen im Bereich der Zapfenenden zum Durchtritt des Bolzens der Verschiebeeinrichtung aufweist. Dabei ist vorgesehen, daß die Haltevorrichtung einen zwei­ geteilten Ring aufweist, dessen beiden Segmente über ein Scharnier und einen Verschluß miteinander verbunden sind. An dem Ring sind radial nach innen gerichtet verlaufende Rohransätze umfangsverteilt angebracht. Ferner weist der Ring im Bereich der Bohrungen der Rohransätze jeweils einen Durchbruch auf. Der Durchbruch dient dem Durchtritt des Bolzens. Die Rohransätze legen sich mit ihren End­ flächen an den Boden der Lagerbüchsen, welche den Zapfen zugeordnet sind, an.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Ver­ schiebereinrichtung um die Drehachse der Aufnahmen schwenkbar angeordnet ist. Hierdurch soll eine genaue Zuordnung und Ausrichtung der Verschiebeeinrichtung gegen­ über dem zu verschiebenden Zapfen bzw. Träger ermöglich werden.

Ferner ist vorgesehen, daß die Wuchtvorrichtung eine Meß­ einrichtung zur Messung der Unwucht aufweist, welche in Wirkverbindung mit einem Rechner steht, der die Ver­ schieberichtung und deren Größe entsprechend der ge­ messenen Unwucht und dem eingegebenen Gewicht des Zapfen­ kreuzes und des Zwischenteiles einer Gelenkwelle errechnet und die Verschiebung entsprechend steuert.

Schließlich ist vorgesehen, daß für ein Kreuzgelenk, bei dem das Zapfenkreuz bzw. die Lagerbüchse gegenüber dem bzw. den Trägern über ein Sicherungsring fixiert wird, eine Montagestation vorzusehen die eine Montagehülse und einen Einpreßdorn fur die Anbringung des Fixierringes umfaßt.

Durch die Verschiebung des Zapfenkreuzes gegenüber dem zugehörigen Träger verändert sich auch das Distanzmaß zwischen dem Büchsenboden und der zugehörigen Nutenflanke, an der sich der Fixierring abstützt. Es müssen also Fixierringe unterschiedlicher Stärke gewählt werden, um das Verschiebemaß auszugleichen und damit das Zapfenkreuz in der gewuchteten Position gegenüber dem Träger festzu­ halten. Es ist daher vorgesehen der Wuchteinrichtung eine Meßeinrichtung zuzuordnen, die der selbsttätigen Fest­ legung der erforderlichen Ringstärke für einen in der Bohrung des Trägers einzusetzenden Fixierring dient.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Wuchteinrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Kreuzgelenkes mit Haltevorrichtung,

Fig. 3 ein Kreuzgelenk in Zusammenwirken mit der Verschiebeeinrichtung,

Fig. 4 eine alternative Ausbildung der Verschiebeein­ richtung,

Fig. 5 eine alternative Ausführungsform der Gegenhalter,

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Montagestation,

Fig. 7 die Zuordnung der Montagestation in der Montage­ stellung für den Sicherungsring eines Kreuzge­ lenkes.

Die in Fig. 1 dargestellte Wuchteinrichtung besitzt zwei Aufnahmen 8, 9, an denen die Flansche 30 einer Gelenkwelle 1 befestigt sind. Die Gelenkwelle besteht aus den beiden Kreuzgelenken 2 und einem Zwischenteil 3. Zumindest eine der Aufnahmen 8 oder 9 ist im Drehsinne eintreibbar. Ferner ist eine der Aufnahmen, im vorliegenden Beispiel die Aufnahme 9, zusätzlich noch axial verschiebbar angeordnet. Der Wuchteinrichtung 31 sind zwei Verschiebeeinrichtungen 17 mit Gegenhaltern 16 und zwei Montagestationen 27 zugeordnet. Die Gelenkwelle 1 wird um die Drehachse x-x drehend angetrieben.

Ferner besitzt die Wuchteinrichtung 31 eine Einrichtung zur Ermittlung der Unwucht und einen Rechner 26 zur Ermittlung des erforderlichen Verschiebemaßes.

Wenn eine Gelenkwelle 1 gewuchtet werden soll, dann erfolgt dies so, daß die Zapfenkreuze 4 in den jeweiligen Außenbohrungen 12, 13 der beiden zugehörigen Gelenkgabeln 6, 7 eines jeden Kreuzgelenkes 2 noch nicht festgelegt sind. Aus Fig. 2 und 3 ist z.B. ersichtlich, daß die Gelenkgabel 6 und die Gelenkgabel 7 jeweils zwei Gabelarme umfassen, die mit Bohrungen 12, 13 versehen sind. Das Zapfenkreuz 4 weist jeweils zwei Paare von Zapfen auf, die jeweils in einer Ebene liegen, d.h. eine gemeinsame Achse aufweisen.

Auf dem Zapfen sind Lagerbüchsen 5 angebracht. Diese Lagerbüchsen 5 sind in den Bohrungen 12, 13 der Gabeln 6 aufgenommen. Je zwei Zapfen des Zapfenkreuzes 4 sind in einer Gelenkgabel 6 bzw. 7 aufgenommen. Normalerweise sind die Lagerbüchsen 5 und damit das Zapfenkreuz 4 in den Bohrungen 12, 13 der Gabelarme 6 bzw. 7 über in Nuten eingesetzte Sicherungsringe gehalten. Für den Wuchtvorgang und Montagevorgang nach der vorliegenden Erfindung erfolgt zunächst keine Sicherung der Lagerbüchsen 5 bzw. der Lage des Zapfenkreuzes 4 gegenüber den Gelenkgabeln 6, 7. Zunächst wird das Zapfenkreuz 4 und damit die Lagerbüchsen 5 in ihrer Lage gegenüber den Gelenkgabeln 6, 7 in eine Ungefährposition durch eine Haltevorrichtung 18, so wie sie z.B. aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, fixiert.

Die Haltevorrichtung 18 ist als Ring 20 ausgebildet, der zwei Ringsegmente 21, 22 aufweist, welche über ein Scharnier 23 miteinander gelenkig verbunden sind. Die beiden Ringsegmente 21, 22 besitzen jeweils zwei Rohransätze 25, die im rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Dem Scharnier 23 diametral gegenüberliegend ist ein Verschluß 24 angebracht. Dieser dient zum Verspannen der Haltevorrichtung 18 bzw. deren beiden Ringsegmente 21, 22 einandergegenüber. Im Bereich der Rohransätze 25 weisen die Ringsegmente 21, 22 Öffnungen 19 auf. Die Rohransätze 25 stützen sich mit ihren Endflächen für die ungefähre Fixierung des Zapfenkreuzes 4 auf dem Boden 15 der Lagerbüchsen 5 ab. Versehen mit einer solchen Haltevorrichtung 18 erfolgt die Rotation der Gelenkwelle 1 und damit die Feststellung der Unwucht. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der hierzu vorgesehenen Vorrichtung erfolgt der Unwuchtausgleich durch eine Verschiebung des Zentrums des Zapfenkreuzes 4, d.h. einer Verschiebung des gesamtem Zapfenkreuzes und damit der Lagerbüchsen 5 in den Bohrungen 12, 13 längs der Bohrungsachse.

Das Maß der Verschiebung wird durch den Rechner 26 aus der ermittelten Unwucht errechnet. Die Verschiebung selbst nach Größe und Richtung, so wie sie durch den Rechner aufgrund der Unwucht ermittelt wurde, wird durch die Verschiebeinrichtung 17 bewerkstelligt. Die Verschiebeeinrichtung 17 weist einen Verschiebebolzen 14 und Gegenhalter 16, 16 a, 16 b auf. Die Gegenhalter 16, 16 a und 16 b dienen dazu, der Verschiebekraft des Verschiebebolzens 14 entgegenzuwirken, d.h. sie sollen dafür sorgen, daß keine Verformung der Gabelarme der Gelenkgabeln 6 und 7 stattfinden kann bzw. keine elastische Veränderung deren Lage gegenüber dem Zentrum.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der Gegenhalter 16 a hakenförmig ausgebildet. Er weist zueinander relativ verschiebbare Teile auf, von denen je nach dem, in welcher Richtung der Verschiebebolzen 14 wirksam wird, einer der beiden Gegenhalterteile 16 a wirksam wird. Im Falle des Beispiels gemäß Fig. 3 wird auf dem in der Zeichenebene oben befindlichen Verschiebebolzen 14 eine Verschiebekraft wirksam bzw. von diesem auf die Lagerbüchse 5 ausgeübt. Der eine hakenförmige Gegenhalter 16 a wirkt dieser Verschiebekraft entgegen und zwar auf die Innenfläche des Gabelarmes ein, während der gegenüberliegende Gegenhalter 16 a auf die Außenseite des Gabelarmes einwirkt. Der hierzugehörige Verschiebebolzen 14 ist nicht in Kontakt mit der Lagerbüchse 5.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 besteht zu der gemäß Fig. 3 ein Unterschied in der Ausbildung der beiden Gegenhalter. Radial nach außen wirkend ist ebenfalls ein Gegenhalter 16 a in Hakenform vorgesehen, während auf den gegenüberliegenden Gabelarm ein rohrförmiger Gegenhalter 16 b einwirkt.

Schließlich ist in Fig. 5 ein Gegenhalter 16 vorgesehen, der aus Backen gebildet ist, welche gegen die Gabelaugen der Gabeln 67 verspannbar und zusätzlich radial bezogen auf das Zentrum des Zapfenkreuzes bewegbar sind und zwar im verspannten Zustand.

Fig. 6 zeigt schematisch die Zuordnung der einzelnen Stationen bezogen auf das Zapfenkreuz 4. Die Montagestation 27 sowie die Verschiebeeinrichtung 17 können schwenkbar angeordnet sein, so daß je nach Erfordernis entweder die Verschiebeeinrichtung oder die Montagestation 27 dem jeweils der entsprechenden Behandlung zu unterwerfenden Gabelarm bzw. Zapfen des Zapfenkreuzes zugeordnet werden. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, besteht die Montagestation 27 aus einer Montagehülse 28, die eine konische Bohrung besitzt. Ferner weist die Montagestation 27 einen Preßdorn 29 auf. Aus Fig. 7 ist schließlich die Zuordnung der Montagestation 27 zum Gabelarm einer Gabel 6 eines Kreuzgelenkes 2 zu sehen. Die Montagehülse 28 befindet sich dabei im Bereich einer Bohrung 12, 13 eines Gabelauges. Das Ende des Einpreßdornes 29 drückt gegen eine Planfläche eines Sicherungsringes 32 und schiebt ihn in Richtung auf den Boden 15 der Lagerbüchse 5. Durch den konischen Verlauf der Bohrung der Montagehülse 28 wird der Sicherungsring 32, der geschlitzt ausgeführt ist, radial zusammengedrückt, bis sein Außendurchmesser dem Durchmesser der Bohrung 12, 13 entspricht. Die Stärke des Sicherungsringes 32 ist vorher durch eine Meßvorrichtung 34 ermittelt worden, da ja die Lage des Büchsenbodens gegenüber den Endflächen der Nuten 33 infolge der individuellen Stellung aus dem Unwuchtausgleich unterschiedlich. Das Einpressen erfolgt bis in den Bereich der Nut 33. Der Sicherungsring 32 schnappt bei Erreichen der entsprechenden Stellung in die Nut 33 ein.

Während des Einpreßvorganges wird der Gegenhalter 16 a ebenfalls benutzt, um ein Ausweichen der Gabelarme und damit ein Verstellen zu verhindern.

Bezugszeichenliste

 1 Gelenkwelle
 2 Kreuzgelenk
 3 Zwischenteil
 4 Lagerkreuz
 5 Lagerbüchse
 6 Gelenkgabel (Träger)
 7 Gelenkgabel (Träger)
 8, 9 Aufnahme
10, 11 Zapfenachse
12, 13 Bohrungen im Gabelarm
14 Bolzen
15 Boden Lagerbüchse
16 Gegenhalter
17 Verschiebeeinrichtung
18 Haltevorrichtung
19 Öffnung
20 Ring
21, 22 Ringsegmente
23 Scharnier
24 Verschluß
25 Rohransatz
26 Rechner
27 Montagestation
28 Montagehülse
29 Einpreßdorn
30 Flansch
31 Wuchteinrichtung
32 Sicherungsring
33 Nut
34 Meßeinrichtung

Claims (12)

1. Verfahren zum Wuchten von Kreuzgelenken und aus diesen und einem Zwischenteil bestehenden Gelenkwellen, deren jeweils paarweise gleichachsigen und senkrecht aufein­ ander stehend angeordneten Kreuzzapfen ggfls. unter Zwischenschaltung einer Lagerbüchse paarweise in einem Träger aufgenommen sind und die Träger in Aufnahmen der Wuchteinrichtung drehend antreibbar fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das/die Zapfenkreuze (4) in den zugehörigen Trägern (6, 7) zunächst nur ungefähr achszentriert gehalten werden und nach Feststellen der Unwucht gegenüber ihren Trägern (6, 7) längs ihrer Zapfenachse (10, 11) bis zum Unwuchtausgleich im gewünschten Maße relativ zu den Trägern (6, 7) verstellt und dann in dieser Lage gegenüber den Trägern fixiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des Zapfenkreuzes (4) gegenüber den Trägern (6, 7) nach Größe und Richtung aus der gemessenen Unwucht unter Berücksichtigung des Gewichtes des Zapfenkreuzes (4) und ggfls. dessen Lagerung sowie des Zwischenteiles (3) ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wuchten von Kreuzgelenken (2) oder Kreuzgelenkwellen (1), welche Gelenkgabeln (6, 7) als Träger aufweisen, die Gabeln (6, 7) vor dem Fixieren des Zapfenkreuzes (4) bzw. der Lagerbüchsen (5) in den Bohrungen (12, 13) der Gabelarme von einer Kraft zur Spreizung in radialer Richtung beaufschlagt werden.

4. Vorrichtung zum Wuchten von Kreuzgelenken und aus diesen und einem Zwischenteil bestehenden Gelenk­ wellen, mit drehbar antreibbaren Aufnahmen für die Träger der Kreuzgelenke, gekennzeichnet durch eine kraftbetätigte Verschiebereinrichtung (17), die aus einem auf das Ende eines Zapfens oder den Boden (15) einer zugehörigen Lagerbuchse (5) ein und ausfahrbaren Bolzen und einem auf den/die Träger (6, 7) für die Verschiebung des Zapfenkreuzes und ggfls. der zugehörigen Lagerbüchse, dem Bolzen (14) entgegengerichtet bewegbaren Gegenhalter (16) besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zapfenkreuz (4) eine zeitweise anbringbare Haltevorrichtung (18) zugeordnet ist, die Öffnungen (19) im Bereich der Zapfenenden zum Durchtritt des Bolzens (14) der Verschiebeeinrichtung (17) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (18) einen zweigeteilten Ring (20) aufweist, dessen beide Segmente (21, 22) über ein Scharnier (23) und einen Verschluß (24) miteinander verbunden sind und daran angebrachte radial nach innen vorstehende umfangsverteilte Rohransätze (25) umfaßt, und daß der Ring (20) im Bohrungsbereich der Rohransätze (25) jeweils die Öffnung (19) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinrichtung (17) um die Drehachse (x-x) der Aufnahmen (8, 9) schwenkbar angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung zur Messung der Unwucht, einen mit dieser in Wirkverbindung stehenden Rechner (26), der die Verschieberichtung und die Größe der Verschiebung entsprechend der gemessenen Unwucht und dem eingegebenen Gewicht des Zapfenkreuzes (4) und des Zwischenteiles (3) steuert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine aus einer Montagehülse (28) und einen Einpreßdorn (29) bestehende Montagestation (27) für einen Fixierring.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Zuordnung einer Meßeinrichtung 34 zur selbstätigen Messung der Ringstärke für einen in die Bohrung eines Trägers zur Aufnahme der Lagerbüchse in eine Nut ein­ setzbaren Fixierring.

11. Vorrichtung nach Anspruch 4, für Kreuzgelenke mit einer Sicherung der Zapfenkreuze durch Gewinderinge, dadurch gekennzeichnet daß der Bolzen (14) im Drehsinne antreibbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Zuordnung einer Präge- oder Spritzeinrichtung zur Fixierung der Lagerbuchsen (5).