CARDAN SHAFT ARRANGEMENT, AND METHOD OF MANUFACTURING IT

Abstract: 1. A universal-joint shaft-joint-head arrangement (1) including a hollow universal-joint shaft (2) and a joint head (3) coaxially welded thereto, characterized in that the pipe wall of the shaft's (2) end portion (4) facing the head (3) is externally and internally thickened, that the inner circumference (5) of the thickened shaft end portion (4) slidingly fits on to the head (3), and that the end face of the thickened shaft end portion (4) is welded to the head (3) by means of an externally-applied continuous circumferential HV- or V- seam (6).

Description: Die Erfindung betrifft eine Rohranordnung und ein Verfahren zu deren Herstellung, insbesondere eine Rohranordnung in Form einer G#lenkwellen-Gelenkkopf-Verbindung mit einer Gelenkwelle und einem koaxialen angeschweissten Gelenkkopf. Es ist bekannt, Gelenkkopf und Gelenkwelle einer Drehantriebseinrichtung in der Weise miteinander zu verbinden, dass beide Teile koaxial auf eine konische Schrägfläche des Gelenkkopfes zwecks Zentrierung gesetzt und der verbleiben de HV- oder V-förmige Umfangsspalt verschweisst wird. Rohre haben im Lieferzustand Toleranzen im Innendurchmesser abhängig vom Nenndurchmesser und den vorhandenen Wanddicken. Bei Schweissverbindungen, beispielsweise HV- oder V-Naht, mit einem eingesteckten tolerierten Gelenkkopf führt dies in der Regel zu einem Spalt. Bei Belastung des Bauteiles mit dem Spalt entsteht an der Wurzelseite der #chweiss- naht eine Kerbwirkung und mindert die Haltbarkeit. Auch wird in der Wärmeeinflusszone des Grundwerkstoffs die Festigkeit der Rohre gemindert. Zusammen mit den ungün- stigen Toleranzensummierungen, der ungünstigen EraftfluB- umlenkung im Wurzelbereich der V-Naht, Gefügeveränderungen, ergeben sich insgesamt also eine Beeinträchtigung des übertragbaren Drehmoments der Teile, der Wechselfestigkeit und schliesslich der Lebensdauer der Gelenkwelle selbst. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Rohanordnung, insbesondere einer Gelenkwellen-Gelenkkopf-Anord- nung, der eingangs genannten Art, die mit Hilfe sehr einfacher Mittel eine Erhöhung des übertragbaren Drehmomentes, der Wechselfestigkeit und schliesslich der tebens- dauer der Gelenkwelle selbst erzielt. Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch, dass das Rohr bzw. die Gelenkwelle ein dem Rohranschluss bzw. Gelenkkopf zugewandtes Ende mit verdickter Rohrwand besitzt und der Innenumfang des verdickten Rohrendes in einem Gleitsitz zum Robranschluss bzw. Gelenkkopf steht, wobei die Stirnseite des verdickten Rohrendes über eine äussere geschlossene Umfangs-HV oder V-Naht mit dem Rohranschluss bzw. Gelenkkopf verschweisst ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Innenumfang bzw. die Stoss- oder Gleitsitzfläche zwischen dem verdickten Rohrende und dem zugehörigen Rohranschluss bzw. Gelenkkopf konisch ausgebildet ist, so dass das spaltlose Zusammenführen von beispielsweise einem Gelenkwellenrohr mit einem Gelenkkopf in jedem Fall sichergestellt ist, selbst dann, wenn der Radius des Innenumfangs des verdickten Rohrendes nicht mit exakter Toleranz zwecks Ausbildung eines Gleitsitzes hergestellt worden ist. Beide Teile werden aufgrund der Konizität solange koaxial aufeinander zubewegt, bis flächige Berührung gegeben ist, worauf mit dem Verschweissen begonnen werden kann. Es sei betont, dass ein derartiger Gleitsitz ohne Kraftschluss#(Keilwirkung) realisiert wird. Die Kraft- übertragung erfolgt ausschliesslich durch die Schweissnaht. Die Erfindung kennzeichnet sich ferner durch ein Verfahren zum Zusammenfügen einer hohlen Gelenkwelle mit einem Gelenkkopf durch Schweissen, bei welchem vor dem Zusammenfügen das zu verbindende Rohrende der Gelenkwelle durch einen Pressroll- oder Pressstauchvorgang auf einen zylindrischen oder kegelformigen Innenumfang für einen flächigen Gleitsitz zum Gelenkkopf unter Bildung in etwa der rechtwinkeligen Stirnseite oder der halben V-Aussparung für die Schweissnaht im Stirnumfangsbereich des Rohrendes verdickt wird, und nach einem koaxialen Zusammenfügen der dann in einem Gleit-Passsitz zueinanderstehenden Teile letztere durch eine äussere Umfangs-HVoder V-Naht verschweisst werden. Für den Pressroll- oder Pressstauchvorgang finden an sich bekannte Werkzeuge Verwendung. Es wird bei einem mit einer Ge len#welle zu verbindenden Gelenkkopf der Aussenumfang des Verbindungsflansches des Kopfes vorab gemessen und. das Stauchwerkzeug in seinem Radius so eingestellt, dass gerade der Innenumfang der Gelenkwelle entsprechend gestaucht bzw. verkleinert wird, um einen exakten flächigen Gleitsitz zwischen den Teilen nach einem Zusammenfügen zu erreichen. Durch die Erfindung werden somit die bei einer Fertigung der Teile einhergehenden Toleranzen bzw. Passungenauigkeien auf einfache Weise auf ein Minimum verringert, bei gleichzeitiger Ausbildung der rechtwinkeligen Stirnseite oder der halben V-Aussparung sowie einer Verdickung der Rohrwand von der Stirnseite her. Der Pressroll- oder Presstauchvorgang vom Rohrende her kann im kalten Zustand oder bei grösseren Wanddicken im warmen Zustand erfolgen. Die Länge der Werkstoffstauchung muss derart gestaltet sein, dass die Wärmeeinflusszone der Schweissnaht mit ausreichender Sicherheit keinen Einfluss auf den Grundwerkstoff ausübt. Zusammenfassend ergeben sich folgende Vorteile: 1. Verbesserung des Kraftflusses; 2. Einengung der Passtoleranzen; 3. Verlagerung des Istquerschnitts des Rohrs von der Wärmeeinflusszone der Schweissnaht weg; 4. Aufgrund der Massnahme gemäss Punkt 3 kein negativer Einfluss der Grobkornbildung bzw. Festigkeitsminderung durch die Schweisswärme der Ubergangsbereiche im Ge füge, und 5. Erhöhung der Festigkeit bzw. Lebensdauer der Gelenk welle. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte, aus einer einzigen Figur bestehende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung ist ein schematischer Axialschnitt des Verbinaungsberelcbs einer Gelenkwellen-Gelenkkopf-Anord- nung gezeigt, wobei die Erfindung auf der rechten Seite im Vergleich zum Stand der Technik auf der linken Seite veranschaulicht ist. Die Anordnung 1 besteht insbesondere aus einer Gelenkwelle 2 in Rohrausbildung und einem Gelenkkopf 3 mit einer quer verlaufenden Gelenkkopfachse 7 senkrecht zur Achse der Gelenkwelle 2. Gelenkwelle 2 und Gelenkkopf 3 sind koaxial zusammengefügt in einer Weise, dass die Gelenkwelle 2 auf einen Axialflansch des Gelenkkopfes 3 aufgesteckt ist. Der Aurialflansch 8 weist bei seiner Basis in Richtung der Gelenkkopfachse 7 eine konische Umfangserweiterung auf, wodurch die eine Hälfte der V-Aussparung für die SchweiBnaht geschaffen wird. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist bei bekannten Gel enkwell enGel enkkopf-Ausbildungen ein Spalt zwischen Rohrwand 9 der Gelenkwelle 2 und Axialflansch 8 des Gelenkkopfs 3 vorhanden, und zwar aufgrund von Berti- gungstoleranzen angelieferter Gelenkwellen 3 bei tolerierten Gelenkköpfen 3. Bei Belastung des Bauteils mit Spalt entsteht an der Wurzelseite der V-förmigen Schweissnaht 6 eine Kerbwirkung und mindert die Haltbarkeit. Bei der Erfindung gemäss der rechten Seite der Zeichnung ist die Rohrwand 9 im Bereich des Anschlusses zum Gelenkkopf 3 als verdicktes Ende 4 ausgebildet. Die Verdickung der Rohrwand von der Stirnseite her zwecks Schaffung eines kleineren Innendurchmessersder Rohrwand 9 für eine Gleitsitzausbildung zum Axialflansch 8 wird vor einem Zusammenfügen der Bauteile dadurch erreicht, dass das Rohrende im kalten Zustand oder bei grösseren Wanddicken im warmen Zustand angestaucht wird, und zwar durch einen Pressstauch- oder durch einen Pressrollvorgang. Die Lange der Werkstoffstauchung ist derart gestaltet, dass die Wärmeeinflusszone der Schweissnaht mit ausreichender Sicherheit keinen Einfluss auf den Grundwerkstoff ausübt. Dadurch ergeben sich verbesserte Kraftflussverhältnisse sowie Einengung der Passtoleranzen und insgesamt eine Erhöhung der Festigkeit und der Lebensdauer der Gelenkwelle. Alle in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung dargestellten neuen Merkmale sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich beansprucht sind.

Claims: Rohranordnung, insbesondere Gelenkwellen Gelenkkopf-Anordnung, und Verfahren zu deren Fertigung Patentansprüche 1. Rohranordnung, insbesondere Gelenkwellen-Gelenkkopf Anordnung (1), mit einem Rohr oder einer Gelenkwelle (2) und einem koaxialen angeschweissten Rohranschluss oder Gelenkkopf (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr bzw. die Gelenkwelle (2) ein dem Rohran schluss bzw. Gelenkkopf (3) zugewandtes Ende (4) mit verdickter Rohrwand b---sitzt und der Innenumfang (5) des verdickten Rohrendes (4) in einem Gleitsitz zum Rohranschluss bzw. Gelenkkopf (3) steht, wobei die Stirnseite des verdickten Rohrendes (4) über eine äussere geschlossene Umfangs#HV oder V-Naht (6) mit dem Rohranschluss bzw. Gelenkkopf (3) verschweisst ist. 2. Rohranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass ein verdicktes pressgestauchtes Rohrende (4) vorgesehen ist. 3. Rohranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein verdicktes pressgerolltes Rohrende vorgesehen ist. 4. Rohranordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass der Innenumfang (5) bzw. die Stoss- oder Gleitsitzfläche zwischen dem verdickten Rohrende (4) und dem zugehörigen Rohranschluss bzw. Gelenkkopf (3) konisch ausgebildet ist. 5. Verfahren zum Zusammenfügen einer hohlen Gelenkwelle (2) mit einem Gelenkkopf (3) durch Schweissen, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Zusammenfügen das Rohrende (4) der Gelenkwelle (2) durch einen Pressroll- oder Pressstauchvorgang auf einen zylindrischen oder kegel förmigen Innenumfang (5) für eine flächige Gleitsitz anordnung zum Gelenkkopf (3) unter Bildung in etwa einer rechtwinkeligen Stirnseite bzw. der halben V Aussparung für die Schweissnaht im Stirnumfangsbereich des Rohrendes verdickt wird, und dass nach einem ko axialen Zusammenfügen der dann in einem flächigen Gleit Passsitz stehenden Teile letztere durch eine äussere Um fangs-HV- oder V-Naht (6) verschweisst werden.

Inventors: PESZT, GEORG
Applicants: IVECO MAGIRUS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1986
Main classification: F16D1
IPC codes: F16C3, B23K33, F16D1