DE3931055C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wuchtgewicht für den Massenausgleich an rotierenden Wellen, insbesondere Kreuzgelenkwellen, mit einem das Wuchtgewicht darstellenden Blech, welches über mindestens zwei beabstandete, als Schweißbuckel gestaltete Befestigungsstellen, die von der der Welle zugewandten Unterseite des Wuchtgewichtes vorstehen, mit der Welle verschweißbar ist.

Eine derartige Ausbildung eines Wuchtgewichtes ist aus dem DE-GM 74 17 316 bekannt. Bei dieser bekannten Ausführung ist neben den beiden Schweißbuckeln ein weiterer Buckel zur genauen Fixierung des Wuchtgewichtes beim Einlegen in die Schweißelektrode oder Schweißeinrichtung vorgesehen.

Bei rotierenden Wellen, insbesondere Gelenkwellen, erfolgt durch eine solche Schweißbefestigung der Wuchtgewichte eine Verminderung der Festigkeit der betroffenen Wellenbauteile in fast allen Fällen im Bereich der Schweißwarze. Somit begünstigen die Befestigungspunkte mögliche Anrißpunkte der Welle unter Belastung und es besteht die Gefahr einer Zerstörung bei Drehmoment­ übertragung. Die Zerstörung erfolgt durch eine Rißbildung unter einem Winkel von ca. 45° zur Wellenlängsachse und ist charakteristisch für die Überbeanspruchung der Welle unter Torsionsbelastung.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, ein Wuchtgewicht und dessen Befestigung an Wellen, insbesondere Kreuzgelenkwellen zu schaffen, welche zu einer hohen Schwingfestigkeit und einer guten Dauer­ festigkeit unter Torsions- und Biegebeanspruchung der Welle führen und eine hohe Lebensdauer gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Schweißbuckel unmittelbar von einer Entlastungsnut welche die Wandstärke der Wucht­ gewichtes vermindert umschlossen ist.

Durch die die Schweißbuckel unmittelbar umschließende Entlastungsnut erfolgt eine Verbesserung der Schwing­ festigkeit bei auftretender Biege- und Torsionspannung. Es wird ein Anriß der Welle verhindert. Insbesondere für dickwandige Kreuzgelenkwellenrohren ergibt sich hierdurch ein wesentlicher Vorteil. Desweiteren ergibt sich der Vorteil, daß auch bei ungleichmäßiger Druckbeaufschlagung der Schweißbuckel beim Schweißvorgang eine sichere Verbindung erzielt wird, weil das aufgeschmolzene Material entsprechend der Druckbeaufschlagung in die Entlastungsnut einfließen kann.

Die Entlastungsnut führt zu einer örtlichen Querschnitts­ verringerung, so daß die Spannungskonzentrationen im Bereich der Schweißbuckelverbindungen abgebaut werden. Die Querschnittsverringerung führt auch zu einer Verbesserung der Anspassung an die Welle bei der Herstellung der Verbindung, da eine einfache Verformbarkeit auch bei dicken Wuchtgewichten gegeben ist. Dies begünstigt auch die Anbringung der Wuchtgewichte an dünnwandigen Rohren, die sensibel gegen Verformung sind. Die Entlastungsnut kann so durch die Ausbildung der Befestigungsstellen als Schweißbuckel zu einer besonders kostengünstigen Verbindung führen. Die Entlastungsnut hat hierbei die Aufgabe, den Schweißwulst aufzunehmen und eine günstige Ausformung zu gewährleisten.

Ferner wird durch die geometrisch günstigere Ausformung des Schweißbuckels mit Entlastungsnut die Kerbwirkung des Schweißbuckels reduziert.

Die Entlastungsnut kann die geometrischen Abweichungen der Buckelform und der Krümmungsradien des Wuchtgewichtes und der Wellen besser ausgleichen. Nach dem Schweißvorgang ist ein vollständiges Anliegen des Wuchtgewichtes somit gewährleistet.

Durch die hervorstehenden Schweißbuckel wird der Punkt­ kontakt für die Schweißelektroden zwischen Welle und Wuchtgewicht gebildet.

In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Entlastungsnut der Form der Schweißbuckel angepaßt ist.

Durch die Entlastungsnut ist eine maschinelle Fertigung der Wuchtgewichte mit geringen Herstellungskosten und einer besonders günstigen Schwingfestigkeit bei Belastung durch Torsions- und Biegespannung gewährleistet. Gleichzeitig kann die Entlastungsnut den überschüssigen Schweißwerkstoff aufnehmen. Des weiteren bewirkt z. B. die reduzierte Wandstärke im Bereich der Schweißbuckel eine konzentrierte Wärmeeinbringung in die Schweißlinse und in die Wärmeeinflußzone beim Nachglühen. Bedingt durch die reduzierte Wandstärke im Buckelbereich ist eine geringere Schweißleistung erforderlich und somit eine kleinere eingebrachte Wärmemenge zur Schweißung ausreichend. Dies verhindert eine Verformung der Welle während des Schweißvorganges.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Wuchtgewicht entsprechend Krümmung der Welle gekrümmt ausgeformt ist.

Durch die gekrümmte Ausbildung des Wuchtgewichtes erfolgt eine bündige Anlage an die Welle, mit einer einfach durch­ zuführenden Schweißverbindung.

Bei einer Vorrichtung zur Herstellung einer Schweißver­ bindung mit einer Buckelschweißmaschine und dieser zuge­ hörigen Elektroden zur Anbringung eines Wuchtgewichtes an einem Rotor, insbesondere einer Kreuzgelenkwelle, ist vorgesehen, daß die zweite Elektrode nur überbegrenzte Berührungsflächen im Bereich der den Schweißbuckeln abge­ wandten Oberseite des Wuchtgewichtes anliegt.

Durch die Ausformung der Elektroden an der Buckelschweiß­ maschine wird einerseits der notwendige Anpreßdruck auf die Welle übertragen und andererseits der Schweißkontakt mit der Welle und dem Wuchtgewichtes hergestellt. Hierbei erfolgt eine besonders gleichmäßige Schweißverbindung mit zwei beabstandeten Befestigungspunkten, wenn, wie in der Vorrichtung sichergestellt, eine gleichmäßige Stromver­ teilung auf die Schweißpunkte erfolgt. Die dem Wuchtgewicht zugeordnete Elektrode weist daher eine Kreisform mit einem Radius auf, der kleiner als der Radius des Wuchtgewichtes ist. Die Elektrode liegt somit mit zwei Anlageflächen in unmittelbarer Nähe der Schweißpunkte am Wuchtgewicht an.

Die Erfindung und die Schweißvorrichtung sind anhand mehrerer Ausführungsbeispiele nachfolgend näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Kreuzgelenkwelle,

Fig. 2a, 2b ein Wuchtgewicht in einer Unteransicht mit zwei Schweißbuckeln und in einer geschnittenen Seitenansicht,

Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht zweier Be­ festigungspunkte vor und nach der Schweißbe­ festigung auf der Welle,

Fig. 4 zwei weitere Ausführungsformen der Befes­ tigungsstellen,

Fig. 5 eine schematische Anordnung einer Buckel­ schweißmaschine und

Fig. 6 eine ausgeformte Elektrode der Buckelschweiß­ maschine mit einliegendem Wuchtgewicht.

In Fig. 1 ist eine Kreuzgelenkwelle 1 dargestellt, welche mit als Blechen gestalteten Wuchtgewichten 2 nach der vorliegenden Erfindung versehen ist. Die Kreuzgelenkwelle 1 besteht aus zwei Kreuzgelenken 3, welche durch eine Verbindungswelle 4 miteinander drehfest, aber eine axiale Relativverstellung zulassend, verbunden sind. Die Kreuzgelenke 1 sind mit einer inneren Gelenkgabel 5 und einer äußeren Gelenkgabel 6 über ein Gelenkkreuz 7 miteinander gelenkig in zwei Ebenen verbunden. Die äußere Gelenkgabel 6 besitzt einen Flansch 8, der zum Anschluß an ein treibendes oder getriebenes Maschinenteil oder Fahrzeugteil dient. Die beiden inneren Gelenkgabeln 5 sind über die Verbindungswelle 4 miteinander verbunden. Zur Verbindungswelle 4 gehört ein Verschiebeinnenteil 9 und -außenteil 10, welches in einer Bohrung ein Keilprofil aufweist und in welches das Verschiebeinnenteil 9 mit einer dazu passenden Keilverzahnung auf seiner Außenfläche, drehfest aber axial verschiebbar eingeschoben ist. Das Verschiebeinnenteil 9 ist mit der anderen inneren Gelenkgabel 5 durch ein Verbindungsrohr 11 verbunden, welches in der Regel zur Anpassung der Länge der Kreuzgelenkwelle 1 an den jeweiligen Anwendungsfall dient.

Die Kreuzgelenkwelle 1 wird nach der Montage ausgewuchtet, um die erforderliche Auswuchtqualität, die für den speziellen Anwendungsfall gefordert ist, zu erreichen. Zur Auswuchtung der Welle 1 dienen Wuchtgewichte 2 in Form von Blechen, von denen vorzugsweise eines oder mehrere dem Verbindungsrohr 11 oder dem Verschiebeaußenteil 9 zuge­ ordnet werden. Die Befestigung der Wuchtgewichte 2 erfolgt über Buckelschweißung mittels einer Buckelschweißmaschine mit dem Verbindungsrohr 11. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß das rechteckige Wuchtgewicht 2 mit zwei Befestigungsstellen 12, 13 befestigt ist und mit einer Krümmung 14 dem Verbindungsrohr 11 angepaßt ist.

Die beiden Befestigungsstellen 12, 13 werden gemäß Fig. 2 durch zwei Schweißbuckel 21, 22 realisiert. Sie entstehen durch Einprägen zweier runde Vertiefungen 16, 17 in die Oberseite 15 des Wuchtgewichtes 2. Auf der Unterseite 18 sind um die so gebildeten Schweißbuckel 21, 22 zwei ringförmige Entlastungsnuten 19, 20 angeordnet, welche überschüssiges Werkstoffmaterial bei der Buckelschweißung aufnehmen. Die Schweißbuckel 21, 22 ragen über die Unterseite 18 des Wuchtgewichtes 2 hervor und kommen beim Schweißvorgang zur Anlage an das Verbindungsrohr 11 und stellen gleichzeitig den Kontaktpunkt für die Buckelschweißmaschine zwischen Kreuzgelenkwelle 1 und Wuchtgewicht 2 dar.

In Fig. 3 ist die Anbringung eines Wuchtgewichtes 2 auf dem Verbindungsrohr 11 verdeutlicht, wobei auf der linken Seite das Wuchtgewicht 2 vor und auf der rechten Seite nach der Buckelschweißung gezeigt ist. Das Wuchtgewicht 2 berührt mit den Schweißbuckel 21 das Verbindungsrohr 11 vor dem Schweißvorgang und liegt nach der Schweißung teilweise mit seiner gesamten Unterseite 18 auf dem Verbindungsrohr 11 auf, wobei das aufgeschmolzene Material des Schweißbuckels 21 teilweise die ringförmige Entlastungsnut 19 ausfüllt und teilweise in das Material des Verbindungsrohres 11 eingedrungen ist. Der verbleibende Teil der Entlastungsnut 19 ermöglicht die Aufnahme der Biege- und Torsionsspannung bei Drehmomentbeanspruchung des Verbindungsrohres 11.

In der Fig. 4 sind zwei alternative Ausbildungen eines Schweißbuckels dargestellt, und zwar mit ovaler und länglicher Form.

Fig. 5 zeigt eine schematische Anordnung für eine Buckelschweißmaschine mit einer unteren und oberen Elek­ trode 24, 25, wobei die untere Elektrode 24 zur Aufnahme des Wuchtgewichtes 2 dient und die obere Elektrode 25 mit zwei Befestigungsschrauben 26 am oberen Druckzylinder 27 der Buckelschweißmaschine befestigt ist. Das Wuchtgewicht 2 wird in die untere Elektrode 24 vor dem Schweißvorgang eingelegt und an die in die richtige Umfangsposition gedrehte Kreuzgelenkwelle 1 angedrückt. Der notwendige Schweißdruck wird vom Druckzylinder 27 während des Schweißvorganges erzeugt. Eine Stromzuführung an die Schweißbuckel 21, 22 erfolgt über die beiden Elektroden 24, 25 und konzentriert sich in den Berührungspunkten, gebildet aus den Schweißbuckeln 21, 22 zwischen Kreuz­ gelenkwelle 1 und Wuchtgewicht 2.

Fig. 7 zeigt eine untere Schweißelektrode 24 der Buckelschweißmaschine, mit einer Befestigungsnut 23 und einer zur Anlage des Wuchtgewichtes 2 dienenden runden Kontaktfläche 28. Die Kontaktfläche 28 ist so ausgeformt, daß sie einen Radius 29 aufweist, der kleiner als der Radius 30 des Wuchtgewichtes 2 ist. Hierdurch kommt es zur Anlage an zwei Berührungsflächen 31, 32 des Wuchtgewichtes 2 mit der Elektrode 24 und führt zu einer Konzentration des Schweißstromes an den Schweißbuckeln 21, 22 mit einer gleichmäßigen Verteilung auf beide vorhandenen Schweißbuckel 21, 22.

Claims (8)

1. Wuchtgewicht für den Massenausgleich an rotierenden Wellen, insbesondere Kreuzgelenkwellen (1), mit einem das Wuchtgewicht (2) darstellenden Blech, welches über mindestens zwei beabstandete, als Schweißbuckel (21, 22) gestaltete Befestigungsstellen (12, 13), die von der der Welle zugewandten Unterseite (18) des Wuchtgewichtes (2) vorstehen, mit der Welle verschweißbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schweißbuckel (21, 22) unmittelbar von einer Entlastungsnut (19, 20) welche die Wandstärke des Wucht­ gewichtes vermindert, umschlossen ist.

2. Wuchtgewicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißbuckel (21, 22) mit einen größtmöglichen Abstand zueinander am Wuchtgewicht (2) angebracht sind.

3. Wuchtgewicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißbuckel (21, 22) in Umfangsrichtung der Welle voneinander beanstandet angeordnet sind.

4. Wuchtgewicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißbuckel (21, 22) ballig abgeflacht sind.

5. Wuchtgewicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsnut (19, 20) der Form der Schweißbuckel (21, 22) angepaßt ist.

6. Wuchtgewicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wuchtgewicht (2) entsprechend der Krümmung der Welle gekrümmt ausgeformt ist.

7. Vorrichtung zur Herstellung einer Schweißverbindung, mit einer Buckelschweißmaschine und dieser zugehörigen Elektroden (24, 25) zur Anbringung eines Wuchtgewicht (2) an einem Rotor, insbesondere einer Kreuzgelenk­ welle (1), nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine der Elektroden (25) mit einer Aufnahmemulde für die Welle ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (24) nur über begrenzte Be­ rührungsflächen (31, 32) im Bereich der den Schweiß­ buckeln (21, 22) abgewandten Oberseite (15) des Wucht­ gewichtes (2) anliegt.

8. Wuchtgewicht nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (24) eine halbkreisförmige Mulde aufweist, welche einen kleineren Radius (29) als das Wuchtgewicht (2) besitzt.