DE102005017746B4

DE102005017746B4 - Einbauanordnung für Antriebswellen in Kreuzgelenkgabeln

Info

Publication number: DE102005017746B4
Application number: DE102005017746.8A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2005-04-16
Publication date: 2021-02-11
Anticipated expiration: 2025-04-17
Also published as: DE102005017746A1; US7604428B2; FR2874672B1; US20060045611A1; ES2257932A1; FR2874672A1

Abstract

Einbauanordnung (1) für Antriebswellen (15) in Gabeln (2) von Kreuzgelenken, umfassend einen ersten und zweiten Flügel (3,4), zwischen denen eine Antriebswelle (15) angeordnet ist, die Flügel (3,4) weisen zugehörige Löcher (5,6) auf; eine Spannschraube (8), die mit einem Kopf (9) und einem Hals ausgestattet ist, wobei die Spannschraube (8) quer zu den Flügeln (3,4) angeordnet und in deren Löchern (5,6) eingelassen ist; und eine Hülse (13), in welche der Hals der Spannschraube (8) aufgenommen ist, so daß in einer zusammengebauten Position die Hülse (13) einen Druck auf die Oberfläche der Antriebswelle (15) ausübt und dabei deren axiale Bewegung verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß der Hals der Spannschraube (8) mindestens ein erstes mit einem Gewinde versehenes Endstück (10) und ein zweites, gewindeloses angrenzendes Stück (11) hat, und ein drittes Stück(12), wobei der Durchmesser des zweiten, gewindelosen Stücks (11) geringfügig größer ist als der Innendurchmesser der Hülse (13), so daß beim Einsetzen der Spannschraube (8) in die Hülse (13) die Hülse (13) gedehnt wird, was in eine Vergrößerung ihrer äußeren Abmessungen in Richtung der Oberfläche der Antriebswelle (15) resultiert, diese dabei axial in ihrer Position durch Anpressen gegen den Boden der Gabel (2) festsetzt; ein drittes zylindrisches Stück (12) des Halses der Spannschraube (8) befindet sich angrenzend an den Kopf (9) derselben und ist von einer flachen zylindrischen Form, das dritte gewindelose Stück (12) dient als Sitz für die Spannschraube (8) in dem Loch (6) des Flügels (4) der Gabel (2), die Hülse (13) an ihrer äußeren Oberfläche vor dem Einbau mit einem flachen Längsstück (13a) ausgebildet ist, das mit der äußeren Oberfläche der Antriebswelle (15) in Berührung steht, die so ausgebildet ist, dass das flache Längsstück (13a) die Anbringung einer ausreichenden Druck- und Klemmkraftverteilung auf die Antriebswelle (15) ausübt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einbauanordnung für Antriebswellen in Kreuzgelenkgabeln, deren neue Ausstattungsmerkmale viele Vorteile aufweisen, wie in der vorliegenden Beschreibung vollständig offengelegt werden wird.
Kreuzgelenke ermöglichen Drehbewegungen von zwei Wellen, die in verschiedenen relativen Richtungen angeordnet sind mit der Absicht, eine winklige Verstellung zwischen den Wellen herzustellen. Diese Vorrichtungen werden typischerweise (aber nicht ausschließlich) auf dem Gebiet der Motorfahrzeuge benutzt, um Drehbewegungen an die Räder zu übertragen, wenn sie zugleich Antriebs- und Steuerräder sind als auch in den Lenkwellen in Motorfahrzeugen, in denen es nicht möglich ist, Bewegung durch eine aus einem Stück bestehende Längswelle zu übertragen, insbesondere aufgrund der individuellen Geometrie des Motorfahrzeuginneren, wo verschiedene mechanische Teile einer Steueranordnung eingepaßt und betrieben werden müssen.
Einbauanordnungen zur Befestigung einer Antriebswelle in solchen Kreuzgelenken in den Gabeln dieser Gelenke gehören zum Stand der Technik. Die genannten Gabeln haben einen offenen, normalerweise U-förmigen Aufbau, in deren Flügeln jeweilige Löcher zur Aufnahme einer Spannschraube vorgesehen sind.
Beispiele solcher Einbauanordnungen können im Stand der Technik gefunden werden, so wie in US Patent US 6350078 B1 , das ein Rückhalteglied für den Welle eines Gelenks in einer Lenkwellenanordnung eines Motorfahrzeugs offenbart. Das Rückhalteglied ist in den Schraubenhals eingesetzt, der in den Löchern der Gabel, quer zur Antriebswelle, verschraubt ist. Das Rückhalteglied besteht aus einem zylindrischen Körper, das den gesamten Schraubenhals umhüllt und eine deformierbare äußere Oberfläche in Form von Umfangs- oder Wendelrippen besitzt, die radial von deren äußerer Oberfläche hervorspringen. Setzt man die Klemmschraube in die Hülse, findet eine gegenseitige Beeinflussung zwischen den Rippen und der Oberfläche der Antriebswelle statt, die bewirkt, daß die Rippen sich deformieren.
Der Hauptnachteil dieser herkömmlichen Einbauanordnung besteht darin, daß der auf die Antriebswelle durch die gegenseitige Wechselwirkung solcher Umfangs- oder Wendelrippen ausgeübte Druck keine homogene Lastenverteilung auf ihr erlaubt. Da die Hülse den gesamten Schraubenhals umhüllt, wird überdies das Aufsitzen der Anordnung auf der Gabel mithilfe der Hülse ausgeführt, welche nicht über die für diese Funktion notwendigen starken mechanischen Eigenschaften verfügt, und sie daher in zusammengesetzter Funktion geeignet ist, einer frühzeitigen Materialermüdung zu unterliegen.
Die Druckschriften JP H11-270 570 A , JP H08- 320 027 A , JP H11- 280 776A , US 2001/0012 470A1 , US 6 135 667 A , zeigen Klemmhalterungen für Wellen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile solcher Einbauanordnungen herkömmlicher Art zu beheben.
Diese Aufgabe wird durch eine Einbauanordung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Mit der Erfindung wird eine neue Einbauanordnung für Gabeln in Kreuzgelenken bereit gestellt, mit der diese Nachteile auf einfache und effektive Weise behoben und mit der andere zusätzliche Vorteile erreicht werden, wie im folgenden detailliert beschrieben werden wird.
Wie gesagt, wird die Erfindung besonders, aber nicht ausschließlich, auf dem Gebiet der Motorfahreuge angewendet, zum Beispiel in Lenkwellen und anderen kinematischen Mechanismen, die Kreuzgelenke zur Weiterleitung von Drehbewegungen beinhalten, welche korrespondierende Gabeln mit offener Gestalt wie zum Beispiel U- oder V-förmigem Querschnitt aufweisen, zwischen deren Flügeln sich eine Antriebswelle befindet und in denen jeweilige Löcher ausgebildet sind. Die erfindungsgemäße Einbauanordnung weist im wesentlichen eine Spannschraube mit einem Kopf und einem Hals auf, die mit mehreren zylindrischen Teilen ausgestattet ist. Die besagte Spannschraube ist quer zu den Flügeln der Gabel angeordnet und in den Löchern derselben eingelassen. Desweiteren ist die Anordnung mit einer Hülse ausgestattet, in die die Spannschraube eingesetzt ist, so daß in einer angeordneten Position die Hülse einen Druck auf die Oberfläche besagter Antriebswelle ausübt und dabei verhindert, daß diese axial bewegt wird.
Die Haupteigenschaft der Erfindung ist die Tatsache, daß der Hals besagter Spannschraube ein erstes zylindrisches mit einem Gewinde versehenes Endstück hat und ein zweites, angrenzendes zylindrisches Stück ohne Gewinde. Dieses zweite Stück ohne Gewinde hat einen Durchmesser, der etwas größer ist als der Innendurchmesser der Hülse. Auf diese Weise wird die Hülse beim Einsetzen der Spannschraube in die Hülse ausgedehnt und ihre äußeren Dimensionen werden zur Oberfläche der Antriebswelle hin vergrößert, die dadurch axial in ihrer Position blockiert wird, da sie gegen den Boden der Gabel gepresst wird.
Die Hülse weist auf ihrer äußeren Oberfläche ein flaches Längsstück auf, das in Kontakt steht mit der äußeren Oberfläche der Antriebswelle, und für eine gute Druck- und Einspannkraftverteilung sorgt. Wie auch immer, es ist dafür gesorgt, daß das Kontaktstück zwischen Hülse und Antriebswelle verschiedene Gestalt- und/ oder Oberflächeneigenschaften abhängig von den Lasten und den Eigenschaften der Antriebswelle haben kann.
Die Anordnung der Einbauanordnung in einer klemmenden Position wird durchgeführt durch Einsetzen der Antriebswelle in die Gabel des Kreuzgelenks. Dann wird die durch Spannschraube und Antriebswelle gebildete Einspannanordnung durch die Löcher der Gabelflügel durchgesteckt, dann wird die Spannschraube gedreht. Die Spannschraube wird in eine Mutter eingeschraubt, die sich am Flügel der Gabel gegenüber deren Kopf befindet. Es ist zu verstehen, wie auch immer, daß die Mutter vermieden und ersetzt werden kann durch eine Gewindestück, das sich direkt am Flügel der Gabel befindet.
Die Drehung der Spannschraube resultiert darin, daß die Hülse gezwungen wird, sich über das zweite zylindrische, gewindelose Stück des Schraubenhalses zu schieben. Als Konsequenz daraus, daß der äußere Durchmesser des zweiten zylindrischen, gewindelosen Stücks des Schraubenhalses geringfügig größer ist als der innere Durchmesser der Hülse, wird der Hals ausgedehnt und seine äußeren Dimensionen vergrößert, dadurch wird die Antriebswelle axial in ihrer Position gehalten und ihre Bewegung wird verhindert oder abgebremst. Dies passiert, wenn die Hülse eine Kraft überträgt, die die Antriebswelle gegen den Boden der Gabel drückt, so daß sie angehalten wird.
Gemäß einer weiteren Eigenschaft der Erfindung wird der Schraubenhals mit einem dritten zylindrischen Stück angrenzend an dessen Kopf ausgestattet. Es ist ein gewindeloses Stück, dessen Zweck es ist, den Sitz der Spannschraube in dem Gabelflügelloch zu verbessern. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Hülse durch Abnutzung beschädigt wird, welche aus Ermüdungshandlungen resultiert (normalerweise wechselnd für Lenkwellen), was die Erfüllung ihrer Funktion während des Arbeitslebens des Mechanismus, in dem sie eingebaut ist, erlaubt, weil dieses dritte zylindrische Stück des Schraubenhalses eine beständigere und dauerhaftere Unterstützung gewährleistet.
Daher wird, während in Einbauanordnungen der herkömmlichen Art die Klemmkraft aus der Deformation der Hülse resultiert, die durch die Spannschraube gegen die Antriebswelle selbst befördert wird, in der vorliegenden Erfindung die besagte Klemmkraft durch eine dimensionale Vergrößerung oder Ausdehnung der Hülse erzeugt wird, welche durch die Spannschraube mit ihrem zweiten gewindelosen Teil erzeugt wird, die Effektivität der Anordnung verbessert.
Im folgenden werden die Eigenschaften und Vorteile der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Einbauanordnung für Antriebswellen in Gabeln von Kreuzgelenken;
2 eine Schnittperspektive eines Seitenaufrisses der Einbauanordnung in 1;
3 einen Frontaufriß der Einbauanordnung in 1;
4 eine Schnittperspektive eines Seitenaufrisses der in eine Gabel eingepaßte Einbauanordnung, aufgenommen entlang einer Linie B-B' in 5, wobei die Anordnung in einer Position gezeigt wird, in der die Spannschraube noch nicht in die Gabel eingepaßt ist;
5 ein teilweiser Frontaufriß der in eine Gabel eingepaßte Einbauanordnung in 1 entlang einer Linie A-A' in 4;
6 eine Schnittperspektive eines Seitenaufrisses der in eine Gabel eingepaßte Einbauanordnung, aufgenommen entlang einer Linie B-B' in 5, wobei die Anordnung in einer angeordneten Position gezeigt wird, die die axiale Zurückhaltung der Antriebswelle verursacht.

Erfindungsgemäß dient eine Einbauanordnung 1, die in einer Ausführungsform in den Figuren dargestellt ist, dazu, eine Antriebswelle 15 beispielsweise in der Lenksäule eines Motorfahrzeugs zu halten, in der ein greifartiges Klemmen ausgeführt wird, das auch als Spannschrauben bezeichnet wird.
Die Antriebswelle 15 wird durch die genannten greifartigen Klemmmittel an deren Enden in den Gabeln 2 in ihrer Position gehalten. Diese Gabeln 2 haben eine offenen Aufbau, die Gabel hat zum Beispiel eine U-förmigen Querschnitt wie gezeigt in den 4,5 und 6. Ein Loch 5,6 ist jeweils in jedem Flügel 3,4 der Gabel 2 ausgebildet. Die Löcher 5 und 6 können beide innen glatt sein oder eine oder beide können mit einem Gewinde versehen sein, wie unten beschrieben werden wird. Zwischen den Flügeln 3,4 der Gabel 2 ist die Antriebswelle 15 angeordnet, die im Querschnitt in den 4 und 6 zu sehen ist.
Die Einbauanordnung 1 weist im wesentlichen eine Spannschraube 8 auf, die, wie in den 4 und 6 zu sehen ist, quer zu den Flügeln 3,4 der Gabel 2 angeordnet ist und in die Löcher 5,6 derselben in einer in 6 gezeigten angeordneten Position eingelassen ist.
Die Einbauanordnung 1 weist außerdem eine Hülse 13 mit einem Körper aus im wesentlichen zylindrischer Form auf, die aus einem widerstandsfähigen, aber auch dehnbaren Material besteht, um ihre Ausdehnung in einer wie in 6 gezeigten angeordneteten Position zu ermöglichen. Die Hülse 13 der Einbauanordnung 1 ist dazu vorgesehen, den Hals der Spannschraube 8 von außen zu umgeben. In der in den Figuren gezeigten Ausführungsform ist die Hülse 13 an ihrer äußeren Oberfläche mit einem longitudinalen, unteren flachen Längsstück 13a versehen, wie in den 1,3 und 5 der der vorliegenden Beschreibung angehängten Zeichnungen zu sehen ist. Dieses longitudinale, untere flache Längsstück 13a ist so angeordnet, daß es die äußere Oberfläche der Antriebswelle 15 berührt. Auch wenn diese flache Gestaltgebung in der Beispielsausführung der Figuren gezeigt ist, ist dies wie auch immer so zu verstehen, daß dieses Stück unterschiedliche Formen und/oder Oberflächeneigenschaften annehmen kann, abhängig von den Lasten und Eigenschaften der Antriebswelle 15.
Die Spannschraube 8 ist mit einem Kopf 9 und einem Hals mit drei zylindrischen Stücken 10,11,12 ausgestattet.
Das erste Stück 10 ist so angeordnet, daß es dem Kopf 9 der Spannschraube gegenüberliegt. Es hat ein Gewinde und kann in ein mit einem Gewinde versehenen Flügelstück 3 der Gabel 2 oder in eine Mutter 14 eingeschraubt werden, um die Spannschraube 8 in Position zu halten, wie man aus den Ansichten der Zeichnungen in den 4 und 6 ersehen kann.
Das zweite zylindrische Halsstück 11 ist angrenzend zu dem ersten Stück 10 angeordnet und ist von zylindrischer gewindeloser Form, wie man sehen kann, das passend gemacht ist, um die Hülse 13 der Einbauanordnung 1 aufzunehmen. Dieses zweite, gewindelose Stück 11 hat einen Durchmesser, der geringfügig größer ist als der Innendurchmesser der Hülse 13. Mit diesem geringfügigen Unterschied im Durchmesser ist es möglich, daß beim Einsetzen des Schraubenhalses 8 in die Hülse 13, dieser nach außen ausgedehnt wird, was in einer Vergrößerung seiner Abmessungen resultiert. Die mit dem Einsetzen in die Spannschraube in eine in 6 gezeigte angeordnete Position einhergehende Ausdehnung der Hülse 13 verursacht eine Kraft, die auf die Oberfläche der Antriebswelle 15 wirkt und diese axial in ihrer Position blockiert, weil sie gegen den Boden der Gabel 2 gepresst wird. Das untere flache Längsstück 13a der beispielhaften Ausführung ermöglicht die Anbringung einer ausreichenden Druck- und Klemmkraftverteilung auf die Antriebswelle 15.
Das dritte zylindrische Stück 12 des Halses der Spannschraube 8 befindet sich angrenzend an den Kopf 9 derselben und ist von einer flachen zylindrischen Form, wie deutlich in 2 der Zeichnungen zu sehen ist. Dieses dritte gewindelose Stück 12 dient als Sitz für die Spannschraube 8 in dem Loch 6 des Flügels 4 der Gabel 2, und damit braucht die Hülse 13, im Gegensatz zum Stand der Technik, nicht eine solche Funktion auszuüben.
Zum Aufbau der Einbauanordnung 1 setzt der Bearbeiter als erstes die Antriebswelle 15 zwischen die Flügel 3,4 der Gabel 2, wie in 4 gezeigt ist. Dann wird die Einbauanordung 1, bestehend aus Spannschraube 8 und Hülse 13, quer zu den Flügeln 3 und 4 der Gabel durch ihre jeweiligen Löcher 5 und 6 durchgesteckt und dann wird die Spannschraube 8 gedreht. Das erste Stück 10 des Schraubenhalses 8 wird in eine Mutter 14 eingeschraubt, die sich im Flügel 3 der Gabel 2 befindet, was bewirkt, daß sich die Hülse 13 über den zweiten Teil 11 der Spannschraube 8 schiebt. Wie bereits gesagt, aufgrund des äußeren Durchmessers dieses zweiten, zylindrischen Stückes 11, welcher geringfügig größer ist als der Innendurchmesser der Hülse 13, wird dieses ausgedehnt und damit werden dessen äußere Abmessungen vergrößert, was in einem Druck auf die Antriebswelle resultiert und diese damit axial in Position hält und ihre Bewegung in der Gabel 2 verhindert oder abbremst, da sie gegen den Boden der Gabel 2 gepresst wird, wie in 6 gezeigt ist.
Nachdem ausreichend beschrieben ist, aus was die Einbauanordnung 1 für Antriebswellen 15 in Gabeln 2 von Kreuzgelenken gemäß der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht, ist diese so zu verstehen, daß man sich jedwede Detailänderung als zugehörig vorstellen kann, solange die Variationen nicht den Grundgedanken der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen zusammengefaßt ist, abändern.

Claims

Einbauanordnung (1) für Antriebswellen (15) in Gabeln (2) von Kreuzgelenken, umfassend einen ersten und zweiten Flügel (3,4), zwischen denen eine Antriebswelle (15) angeordnet ist, die Flügel (3,4) weisen zugehörige Löcher (5,6) auf; eine Spannschraube (8), die mit einem Kopf (9) und einem Hals ausgestattet ist, wobei die Spannschraube (8) quer zu den Flügeln (3,4) angeordnet und in deren Löchern (5,6) eingelassen ist; und eine Hülse (13), in welche der Hals der Spannschraube (8) aufgenommen ist, so daß in einer zusammengebauten Position die Hülse (13) einen Druck auf die Oberfläche der Antriebswelle (15) ausübt und dabei deren axiale Bewegung verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß der Hals der Spannschraube (8) mindestens ein erstes mit einem Gewinde versehenes Endstück (10) und ein zweites, gewindeloses angrenzendes Stück (11) hat, und ein drittes Stück(12), wobei der Durchmesser des zweiten, gewindelosen Stücks (11) geringfügig größer ist als der Innendurchmesser der Hülse (13), so daß beim Einsetzen der Spannschraube (8) in die Hülse (13) die Hülse (13) gedehnt wird, was in eine Vergrößerung ihrer äußeren Abmessungen in Richtung der Oberfläche der Antriebswelle (15) resultiert, diese dabei axial in ihrer Position durch Anpressen gegen den Boden der Gabel (2) festsetzt; ein drittes zylindrisches Stück (12) des Halses der Spannschraube (8) befindet sich angrenzend an den Kopf (9) derselben und ist von einer flachen zylindrischen Form, das dritte gewindelose Stück (12) dient als Sitz für die Spannschraube (8) in dem Loch (6) des Flügels (4) der Gabel (2), die Hülse (13) an ihrer äußeren Oberfläche vor dem Einbau mit einem flachen Längsstück (13a) ausgebildet ist, das mit der äußeren Oberfläche der Antriebswelle (15) in Berührung steht, die so ausgebildet ist, dass das flache Längsstück (13a) die Anbringung einer ausreichenden Druck- und Klemmkraftverteilung auf die Antriebswelle (15) ausübt.
Einbauanordnung gemäß Anspruch 1, wobei sich kein Teil der Hülse (13)entweder in das erste oder zweite Loch (5,6) erstreckt, wenn die Spannschraube (8) mit der Gabel (2) montiert ist.
Einbauanordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Hülse (13) zwischen Innenflächen der genannten ersten und zweiten Flügel (3,4) zum Ausüben von Druck auf die Oberfläche der Antriebswelle (15) angeordnet ist.