DE4022692A1

DE4022692A1 - Verfahren zur herstellung einer antriebswelle mit einstueckig angeformten gelenkkomponenten

Info

Publication number: DE4022692A1
Application number: DE19904022692
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Ing Amborn; Klaus Dr Ing Greulich; Herbert Dipl Ing Frielingsdorf
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1990-07-17
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1992-01-23
Anticipated expiration: 2010-07-18
Also published as: DE4022692C2; JPH04316716A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Antriebswelle, insbesondere zur Verwendung im Antrieb eines Kraftfahrzeuges, mit einem mittleren Rohrbereich und beidendig ausgebildeten Endbereichen, wobei an mindestens einem Endbereich eine Gelenkkomponente eines Gelenkes angeformt ist.

Antriebswellen zum Einsatz als Seitenwelle oder Längsan triebswelle in einem Kraftfahrzeug sind bekannt. Die An triebswellen bestehen im wesentlichen aus einer Rohrwelle mit zwei im Durchmesser abgestuften Enden und sind als Voll- oder Hohlwelle ausgebildet. Die Hohlwellen werden beispielsweise aus einem Rohling auf das gewünschte Ferti gungsmaß gehämmert bzw. gezogen und an beiden Enden durch Rollen oder Ziehen mit Verzahnungsprofilen versehen, um die Drehmomente auf die Gelenkteile, wie z. B. Kugelnaben oder Tripoden, zu übertragen. Die Gelenkteile weisen hier für Innenverzahnungsprofile auf, die durch Räumen herge stellt werden. Eine Fixierung der Gelenkteile im Profil sitz erfolgt mittels Seeger- oder Sprengringen. Von Nach teil bei dieser Ausführungsart der Antriebswellen sind die hohen Fertigungskosten und die auftretende Schwächung der Bauteile bzw. die geringe Ausnutzung der Werkstoffkapazi tät wenn die Wandstärke an die schwächsten Komponenten angepaßt wird, d. h. die Grenzbelastung bei vorgegebener Wandstärke wird in der Regel nicht erreicht und führt hinsichtlich ihrer Wandstärke und ihres Gewichtes zu überdimensionierten Antriebswellen. Des weiteren ist die konstruktive Gestaltung der Hohlwellen und die Gelenk dimensionierung zu kleinen Größen hin begrenzt.

Aus der DE-PS 25 27 376 ist z. B. eine Antriebswelle be kannt, die als Hohlwelle ausgebildet ist, wobei ein äuße res Gelenkteil einstückig aus dem Rohrkörper ausgeformt ist und sphärische Kugellaufbahnen in Achsrichtung auf weist. Von Nachteil bei dieser Ausführung einer Antriebs welle ist, daß durch die dünnwandigen Gelenkteile mit im wesentlichen gleicher Wandstärke nur geringe Kräfte über tragen werden können. Bei besonders hohen mechanischen und dynamischen Anforderungen sind die Kugellaufbahnen durch Anbringen eines Außenringes bzw. Innenringes zu verstei fen, wodurch die Fertigungskosten und der Herstellungsauf wand beträchtlich vergrößert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren anzugeben, eine Antriebswelle mit Gelenkkomponenten kostengünstig und unter Vermeidung einer Schwächung der Kraftübertragungsbereiche herzustellen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren ge löst, daß vorsieht, daß aus einem kurzen einstückigen rohrförmigen Rohling mit einem großen Außendurchmesser und einer großen Wandstärke der mittlere Rohrbereich der An triebswelle auf den erforderlichen Rohrwellenaußendurch messer gehämmert und/oder abgestreckt wird und die Gelenk komponenten an den Endbereichen durch Werkstoffumformung wie Hämmern, Schmieden oder Pressen aus den Rohrver dickungen hergestellt werden.

Durch dieses Verfahren wird eine besonders preisgünstige Herstellung der Antriebswellen möglich, wobei eine Ge wichtsreduzierung und eine verbesserte Werkstoffausnutzung mit einem verbesserten NVH-Verhalten (Noise-Vibration- Harshness) des gesamten Antriebsstranges erreicht wird. Dadurch, daß ein einstückiger Rohrling zur Herstellung der Antriebswelle verwendet wird, tritt keine unnötige Unter brechung der Kraftübertragungsbereiche ein. Desweiteren ist es möglich, durch das angegebene Verfahren kleindimen sionierte Gelenke zu fertigen, die den Einsatz in beengten Raumverhältnissen ermöglichen. Die Ausformung der Gelenk komponenten kann durch Hämmern, Schmieden oder Pressen erfolgen. Eine Aufweitung des mittleren Rohrbereiches kann beispielsweise durch eine hydraulische Vorrichtung nach träglich erfolgen, wenn eine bauchige oder konische An triebswelle hergestellt werden soll. Nach dem Fertigungs prozeß der Antriebswelle wird diese gehärtet.

Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung von unterschied lichen Wandstärken im mittleren Rohrbereich, in den Endbe reichen und an den Gelenkkomponenten durch das angegebene Verfahren. Hierdurch ist die Übertragung hoher Drehmomente ohne zusätzliche Verstärkung der Gelenkkomponenten mög lich, wobei die Wandstärke entsprechend der festgelegten Anforderung an die Antriebswelle individuell dimensioniert werden kann und im Einzelfall auch eine annähernd gleiche Dicke aufweisen kann. Bei der Ausführung der Gelenkkompo nenten dürfte es sich in der Regel um ein Gelenkinnenteil an dem einen Endbereich und um ein Gelenkaußenteil am gegenüberliegenden Endbereich der Antriebswelle handeln. Eine Ausbildung gleicher Gelenkkomponenten an beiden End bereichen der Antriebswelle ist jedoch ebenso möglich. Das Gelenkaußenteil weist hierbei einen querschnittserweiter ten Abschnitt auf. Bei den angeformten Gelenkkomponenten kann es sich bevorzugt um Teile eines Gleichlaufgelenkes in Tripodenbauart oder um Teile eines Kugeldrehgelenkes handeln.

Die Erfindung wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen der Antriebswelle in der Figurenbeschreibung näher erläu tert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Kraftfahrzeug mit vorderen und hinteren An triebswellen,

Fig. 2 einen Längsschnitt einer Antriebswelle mit einem angeformten Gelenkinnen und -außenteil und

Fig. 3 einen Längsschnitt einer Antriebswelle mit einem Tripodenschiebe- und einem Gleichlauffestgelenk innenteil.

In Fig. 1 ist ein allradgetriebenes Kraftfahrzeug 1 systematisch dargestellt, welches über einen Frontmotor 2 mit einem Getriebe 3 und einem Vorderachsdifferential 4 die Vorderräder 5 über vordere Antriebswellen 6 antreibt. Das Antriebsdrehmoment für die Hinterräder 7 wird vom Vorderachsdifferential 4 abgezweigt und über eine geteilte Längsantriebswelle 8a, 8b einem Hinterachsdifferential 9 zugeführt. Das Hinterachsdifferential 9 treibt über hin tere Antriebswellen 10 die Hinterräder 7 an. Die vorderen und hinteren Antriebswellen 6, 10 sowie die geteilte Längsantriebswelle 8a, 8b können entsprechend der Erfin dung ausgebildet sein.

In Fig. 2 und 3 ist jeweils eine Antriebswelle 6, 8, 10 dargestellt, welche einen mittleren zylindrischen Rohrbe reich R_m mit einer Wandstärke D₁, einem Rohrwellen außendurchmesser D_a und zu den Enden hin zwei Endbe reiche 11, 12 mit einer Wandstärke D₂ aufweist. Die Wandstärke D₁ ist bei den gezeigten Ausführungsbei spielen über die gesamte Länge des mittleren Rohrwellen bereiches R_m unverändert. Es ist jedoch auch denkbar, daß die Wandstärke D₁ des mittleren Rohrbereiches R_m sich kontinuierlich ändert und asymmetrisch zur Rohr wellenmitte hin ausgebildet ist oder daß die Rohrwelle im Querschnitt einen stufenförmigen Verlauf aufweist. An die Endbereiche 11, 12 sind Gelenkkomponenten angeformt, die nach dem angegebenen Verfahren hergestellt werden.

In Fig. 2 ist an dem linken Endbereich 11 ein Gelenk außenteil 13 angeformt, das einen querschnittserweiterten Abschnitt 15 aufweist und wobei in der Glocke innenliegen de Laufbahnen 16 für die nicht dargestellten Kugeln des Gleichlaufgelenkes ausgebildet sind. An dem rechten End bereich 12 ist ein Gleichlaufinnenteil 14 angeformt, welches ebenfalls Laufbahnen 17 besitzt. Alternativ be steht die Möglichkeit, an beiden Endbereichen 11, 12 der Antriebswelle 6, 8, 10 gleiche Gelenkkomponenten 13 oder 14 vorzusehen.

In Fig. 3 ist eine weitere Antriebswelle 6, 8, 10 abge bildet, die die gleichen Merkmale wie die Antriebswelle 6, 8, 10 nach Fig. 2 aufweist, wobei jedoch am linken End bereich 11 beispielsweise ein tripodenförmiges Gelenk innenteil 18 angeformt ist. Die Wandstärke D₃ der Ge lenkkomponenten 13, 14, 18 ist gegenüber der Wandstärke D₁ des mittleren Rohrbereiches R_m unterschiedlich ausgebil det.

Bezugszeichenliste

1 Kraftfahrzeug
2 Frontmotor
3 Getriebe
4 Vorderachdifferential
5 Vorderrad
6 Antriebswelle
7 Hinterrad
8, 8a, 8b Längsantriebswelle
9 Hinterachsdifferential
10 Antriebswelle
11, 12 Endbereich
13 Gelenkaußenteil eines Gleichlauffestgelenkes
14 Gelenkinnenteil eines Gleichlauffestgelenkes
15 Abschnitt des Gelenkaußenteiles
16 Laufbahn des Gelenkaußenteiles
17 Laufbahn des Gelenkinnenteiles
18 Gelenkinnenteil eines Tripodengelenkes
R_m mittlerer Rohrbereich
D_a Rohrwellenaußendurchmesser
D₁ Wandstärke des mittleren Rohrbereiches
D₂ Wandstärke der Endbereiche
D₃ Wandstärke der Gelenkkomponenten

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Antriebswelle (6, 8, 10), insbesondere zur Verwendung im Antrieb eines Kraftfahrzeuges (1), mit einem mittleren Rohrbereich (R_m) und beidendig ausgebildeten Endbereichen (11, 12), wobei an mindestens einem Endbereich (11, 12) eine Gelenkkomponente eines Gelenkes angeformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem kurzen einstückigen rohrförmigen Rohling mit einem großen Außendurchmesser und einer großen Wandstärke der mittlere Rohrbereich (R_m) der An triebswelle (6, 8, 10) auf den erforderlichen Rohr wellenaußendurchmesser (D_a) gehämmert und/oder abge streckt wird und die Gelenkkomponenten an den Endbe reichen (11, 12) durch Werkstoffumformung wie Hämmern, Schmieden oder Pressen aus den Rohrverdickungen herge stellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Rohrbereich (R_m) durch eine hydrau lische Vorrichtung nachträglich aufgeweitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (6, 8, 10) mit angeformten Ge lenkkomponenten nach Ausformung derselben gehärtet wird.

4. Antriebswelle, hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärken (D₁, D₂, D₃) des mittleren Rohrbereiches (R_m), der Endbereiche (11, 12) und/ oder der einstückig angeformten Gelenkkomponenten der Antriebswelle (6, 8, 10) unterschiedlich ausgebildet sind.

5. Antriebswelle, hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Endbereich (11 oder 12) ein Gelenk innenteil (14, 18) und am gegenüberliegenden Endbe reich (11 oder 12) ein Gelenkaußenteil (13) ausgebil det ist.

6. Antriebswelle, hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Endbereichen (11, 12) jeweils ein Ge lenkinnenteil (14, 18) oder jeweils ein Gelenkaußen teil (13) ausgebildet ist.

7. Antriebswelle nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkaußenteil (13) einen querschnittserwei terten Abschnitt (15) aufweist.

8. Antriebswelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Endbereichen (11, 12) angeformten Ge lenkkomponenten (13, 14, 18) des Gleichlaufgelenkes in Tripodenbauart oder als Kugeldrehgelenke ausgebildet sind.