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Die
Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung umfassend
eine
Welle mit einem Wellenschaft und mit einer äußeren Wellenverzahnung zur
Drehmomenteinleitung an einem Wellenende und
ein Gelenkinnenteil
eines drehmomentübertragenden
Drehgelenks mit einer Durchgangsöffnung
mit einer inneren Wellenverzahnung,
wobei die äußeren und
inneren Wellenverzahnungen miteinander in Eingriff sind und
eine
drehfeste Verbindung zwischen der Welle und dem Gelenkinnenteil
bilden, und
Axialsicherungsmittel, die zumindest einen Sicherungsring
umfassen, der in eine Außennut
in der Welle eingreift.
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Verbindungsanordnungen
dieser Art sind in großer
Vielfalt bekannt. Hierbei muß jeweils
das auf das Wellenende aufgeschobene Gelenkinnenteil in beiden Richtungen,
d. h. gegen ein weiteres Aufschieben und gegen ein unerwünschtes
Abziehen vom Wellenende axial gesichert werden. Hierbei wird vielfach
der Auslauf der äußeren Wellenverzahnung an
der Welle in einen Wellenbereich größeren Durchmessers als erster
Axialanschlag gegen ein weiteres Aufschieben des Gelenkinnenteils
verwendet. Dieser Ansatz ist ungünstig,
wenn die äußere Wellenverzahnung
auf dem Wellenende gezogen ist. Hierbei lassen sich enge Toleranzen
für die
Lage des Verzahnungsauslaufs nur mit Schwierigkeiten einhalten.
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Sicherungsringe,
die gleichzeitig in Umfangsnuten im Gelenkinnenteil und auf der
Welle eingreifen, ermöglichen
eine Axialsicherung in beiden Richtungen, so daß der Verzahnungsauslauf von
der vorgenannten Funktion entlastet wird. Allerdings sind solche
Sicherungsringe nach der Montage nur schlecht zugänglich und
führen
bei einer Demontage durch reine Axialkraftaufbringung häufig zur
Zerstörung
des Sicherungsringes und gegebenenfalls auch zu Schäden an den
Wellenverzahnungen. Eine Verbindungsanordnung dieser Art ist aus
der
DE 196 53 311
A1 bekannt.
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Aus
der
DE 196 53 311
A1 sind Axialsicherungsmittel, die an einer Verbindungsanordnung
der eingangs genannten Art ausgebildet sind, bekannt, die aus einem
Sicherungsring bestehen, der in einander zugeordnete Innen- und
Außennuten
im Gelenkinnenteil und auf der Welle eingreift, die nahe dem wellenendseitigen
Ende des Gelenkinnenteils liegen. Die Außennut in der Welle liegt dabei
im Bereich der äußeren Wellenverzahnung.
Zur Demontage des Sicherungsrings ist zumindest eine Tasche im Gelenkinnenteil
erkennbar.
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Hiervon
ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsanordnung
der genannten Art bereitzustellen, die sich mit geringen Anforderungen
an die Fertigungstoleranzen herstellen läßt und gleichzeitig eine einfache
zerstörungsfreie
Montage und Demontage ermöglicht.
Hierfür wird
nachfolgend aufgezeigte Lösung
genannt, bei der die Axialsicherungselemente zum Wellenende hin
konzentriert sind und die eine zerstörungsfreie Montage und Demontage
des Sicherungsringes zuläßt.
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Die
Lösung
besteht darin, daß die äußere Wellenverzahnung
zum Wellenschaft hin mit Abstand zum wellenschaftseitigen Ende der
inneren Wellenverzahnung endet, daß eine Außennut im Bereich einer verzahnungsfreien Überdrehung
am Wellenende der Welle ausgebildet ist und ein in die Außennut in der Überdrehung
eingesetzter Sicherungsring sich an einer zum Wellenende weisenden
Radialfläche des
Gelenkinnenteils anlegt.
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Hierbei
wird nach einer ersten Ausführung vorgeschlagen,
daß ein
in eine Innennut im Gelenkinnenteil eingesetzter Sprengring sich
an einer zum Wellenende weisenden Anlauffläche der Welle abstützt. Die
Nuten und damit der Montagebereich für die Spreng- und Sicherungsringe
liegen vor dem Bereich der ineinandergreifenden Wellenverzahnungen und
können
damit bei ihrer Herstellung deren Funktionsbereich nicht beschädigen. Der
geringe Abstand der Nuten ermöglicht
eine hohe Fertigungs genauigkeit und damit eine hohe Lagegenauigkeit
des Gelenkinnenteils auf der Welle.
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Die
freie Zugänglichkeit
des Sicherungsrings zur Montage und Demontage ist dadurch hergestellt, daß die Radialfläche des
Gelenkinnenteils, an der sich der Sicherungsring anlegt, von der
wellenendseitigen Stirnfläche
gebildet wird. In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß der Sicherungsring
ein Rechteckring ist.
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Für den im
Gelenkinnenteil vormontierten Sprengring ist es frei wählbar, ob
der Sprengring ein Rechteckring oder ein Rundring ist. Für seine
Gegenfläche
an der Welle wird vorgeschlagen, daß die Anlauffläche radial
ist und vom Ende der Überdrehung des
Wellenendes gebildet wird.
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Nach
einer zweiten Ausführung
ist vorgesehen, daß eine
Höhenstufe
der inneren Wellenverzahnung mit vergrößerter Zahnhöhe sich
an einer zum Wellenende weisenden Anlauffläche der Welle abstützt. Hierbei
wird insbesondere vorgeschlagen, daß die Anlauffläche der
Welle von der Endfläche
der Überdrehung
des Wellenendes gebildet wird und radial verläuft. Auch hierbei liegen die
Axialsicherungsmittel außerhalb
des Funktionsbereiches der ineinandergreifenden Wellenverzahnungen.
Vorteilhafterweise ist hiernach nur eine Außennut und nur ein Sicherungsring
erforderlich, wodurch sich die Lagegenauigkeit erhöht. Bevorzugt
wird auch hier vorgeschlagen, daß der Sicherungsring ein Rechteckring ist
und daß die
Radialfläche
des Gelenkinnenteils von der wellenendseitigen Stirnfläche gebildet
wird.
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Zur
Vermeidung von Kantenbeschädigungen der
erfindungsgemäßen Höhenstufe
in der inneren Wellenverzahnung ist vorgesehen, daß die Höhenstufe
innenkonisch ist. Entsprechend dazu ergibt sich hieraus, daß die Anlauffläche am Ende
der Überdrehung
außenkonisch
ist.
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Nach
einer dritten Ausführung
ist vorgesehen, daß der
Sicherungsring sich an der zum Wellenende weisenden Flanke der Außennut abstützt, die damit
die Anlauffläche
gegen weiteres Aufschieben des Gelenkinnenteils auf die Welle bildet.
Dabei ist vorgesehen, daß die
Radialfläche
zur Anlage des Sicherungsrings von einer Flanke einer Innennut im Gelenkinnenteil
gebildet wird, in der der Sicherungsring einsitzt. Hierbei wird
insbesondere vorgeschlagen, daß vom
Wellenende betrachtet vor der Überdrehung
am Wellenende ein Außenkonus
ausgebildet ist. Der Sicherungsring kann hierbei vor der Montage
des Gelenkinnenteils in diesem vormontiert sein. Über den
Außenkonus
am Wellenende gleitet der Sicherungsring auf dieses auf bis zum
Einschnappen in die Außennut.
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Es
wird hierzu vorgeschlagen, daß die Überdrehung
im Durchmesser gestuft ist und vom Wellenende aus vor der Außennut einen
kleineren Durchmesser aufweist als hinter der Außennut. Hiermit ist ein Werkzeugeingriff
zur Demontage des Sicherungsrings vom Wellenende aus möglich. Vorzugsweise
ist auch hier vorgesehen, daß der
Sicherungsring ein Rechteckring ist.
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Aus
der beschriebenen Art der Montage und Demontage des Sicherungsrings
ergibt sich, daß die Innennut
im Gelenkinnenteil vertieft ist.
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Um
einen Werkzeugeingriff zu erleichtern, wird ergänzend vorgeschlagen, daß in der
Welle zumindest eine vom Wellenende sich bis über die Außennut erstreckende axiale
Montagenut oder Tasche zum Zugriff auf den Sicherungsring ausgebildet
ist.
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Für sämtliche
genannten Lösungen
ist es möglich,
die äußere Wellenverzahnung
durch Ziehen vom Wellenende aus herzustellen, wobei die Lagetoleranz
des Verzahnungsauslaufes zum Wellenschaft hin unerheblich ist, da
dieser Verzahnungsauslauf keine Anschlagfunktion für das Gelenkinnenteil
erfüllt.
Weiterhin wird vorgeschlagen, daß dieses Ziehen der äußeren Wellenverzahung
erst nach dem Herstellen der Überdrehung
und der Außennut
in der Welle erfolgt, so daß am
Verzahnungsbeginn vom Wellenende aus betrachtet keine Späne oder
Grate entstehen können.
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Die
genannte Verbindungsanordnung ist auf Gelenkinnenteile sämtlicher
Gelenkbauarten anwendbar, insbesondere auf Kugeldrehgelenke ebenso
wie auf Tripodegelenke.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend
beschrieben.
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Hierin
zeigen
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1 eine erfindungsgemäße Anordnung aus Wellenende
und Gelenkinnenteil in einer ersten Ausführung
- a)
im Längshalbschnitt
- b) im Längsschnitt
durch eine abgewandelte Einzelheit;
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2 eine
erfindungsgemäße Anordnung aus
Wellenende und Gelenkinnenteil in einer zweiten Ausführung im
Längshalbschnitt;
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3 eine erfindungsgemäße Anordnung aus Wellenende
und Gelenkinnenteil in einer dritten Ausführung
- a)
im Längshalbschnitt
- b) im Längsschnitt
durch eine Einzelheit von Wellenende und Gelenkinnenteil
- c) in axialer Ansicht auf das Wellenende nach Darstellung b)
als Einzelheit.
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In 1a ist
eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung 11 bestehend
aus einer Welle 21 und einem Gelenkinnenteil 31 im
Längshalbschnitt gezeigt.
An der Welle 21 sind das Wellenende 22 und der
abgebrochen dargestellte Wellenschaft 23 bezeichnet.
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Der
Wellenschaft 23 kann sich als durchmesserkonstante oder
abgestufte Welle fortsetzen. Das zweite nicht dargestellte Wellenende
kann in gleicher Weise wie das erste ausgebildet sein oder konstruktiv
von diesem abweichen. Auf der Welle 21 ist eine äußere Wellenverzahung 24 ausgebildet,
die axial über
die Länge
des Gelenkinnenteils 31 zum Wellenschaft 23 hin
hinausreicht, wobei die axiale Lage des Verzahnungsauslaufes toleranzunempfindlich
ist, da der Verzahnungsauslauf keine Anschlagfunktion für das Gelenkinnenteil 31 erfüllt. Die äußere Wellenverzahnung 24 kann
spanlos hergestellt sein, insbesondere gezogen werden. Im Gelenkinnenteil 31,
an dem eine zum Wellenende 22 weisende Stirnfläche 32 und
eine zum Wellenschaft 23 weisende Stirnfläche 33 bezeichnet
sind, ist eine sich über
die gesamte Länge
erstreckende innere Wellenverzahnung 34 ausgebildet. Auch
diese innere Wellenverzahnung 34 kann spanlos gefertigt
werden. Die Tatsache, daß sich
die innere Wellenverzahnung 34 über die Gesamtlänge des
Gelenkinnenteils 31 erstreckt, vereinfacht die Fertigung,
da hierbei eine axiale Lagegenauigkeit der inneren Wellenverzahung
nicht zu beachten ist.
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Die
nachfolgend beschriebenen Mittel zur Axialsicherung des Gelenkinnenteils 31 gegenüber der
Welle 21 liegen nahe dem Wellenende 22 und sind
soweit erforderlich von dort aus frei zugänglich. Ausgehend vom Wellenende 22 ist
eine Überdrehung 25 erkennbar,
deren Durchmesser kleiner gleich dem Fußdurchmesser der äußeren Wellenverzahnung 24 ist
und die mit ihrer Länge
vom Wellenende aus die Länge
der äußeren Wellenverzahnung 24 begrenzt.
Die Überdrehung 25 wird
von einer Anlauffläche 26 beendet,
gegen die sich ein Sprengring 12 anlegt, der in einer Innennut 37 im
Gelenkinnenteil 31 einsitzt. Die Anlauffläche 26 ist
mit relativem geringen Abstand zur ersten Stirnfläche 32 ausgebildet. Der
Sprengring 12 ist in die Innennut 37 vor der Montage
des Gelenkinnenteils 31 einzusetzen und stellt beim Aufschieben
des Gelenkinnenteils 31 auf das Wellenende 22 den
Axialanschlag gegen weiteres Aufschieben dar. Die Anlauffläche 26 ist
in diesem Ausführungsbeispiel
als Radialfläche
ausgebildet, der Sprengring 12 als Rechteckring. Die Lage
der Innennut 37 und die Länge der Überdrehung 25 sind
so aufeinander abgestimmt, daß das
Wellenende 22 axial über
die Stirnfläche 32 des
Gelenkinnenteils 31 hinaussteht. In der Überdrehung 25 liegt
mit Abstand zur Anlauffläche 26 und
mit Abstand zum Wellenende 22 eine Außennut 27, in der
ein Sicherungsring 13 eingesetzt ist. Die Breite der Außennut 27 ist
größer als
die Breite des Sicherungsrings 13. Der Sicherungsring 13 stützt sich
an der zum Wellenende 22 liegenden Flanke der Außennut 27 ab,
während
sich das Gelenkinnenteil 31 mit seiner Stirnfläche 32 seinerseits
am Sicherungsring 13 abstützt. Der Sicherungsring 13 stellt
das Axialsicherungsmittel gegen Abziehen des Gelenkinnenteils 31 vom
Wellenende dar. Er ist frei zugänglich
und kann zur Demontage einfach mit entsprechendem Werkzeug aus der
Außennut 27 ausgehoben
werden. Hierzu kann der Sicherungsring 13 beispielsweise
als Seegerring ausgebildet sein. In der vergrößerten Einzelheit der Axialsicherungsmittel
nach 1b ist der Sprengring 12' als Variante als Rundring abgebildet.
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In 2 ist
eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung 11 bestehend
aus einer Welle 21 und einem Gelenkinnenteil 31 im
Längshalbschnitt gezeigt.
An der Welle 21 sind das Wellenende 22 und der
abgebrochen dargestellte Wellenschaft 23 bezeichnet.
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Der
Wellenschaft 23 kann sich als durchmesserkonstante oder
abgestufte Welle fortsetzen. Das zweite nicht dargestellte Wellenende
kann in gleicher Weise wie das erste ausgebildet sein oder konstruktiv
von diesem abweichen. Auf der Welle 21 ist eine äußere Wellenverzahung 24 ausgebildet,
die axial über
die Länge
des Gelenkinnenteils 31 zum Wellenschaft 23 hin
hinausreicht, wobei die axiale Lage des Verzahnungsauslaufes toleranzunempfindlich
ist, da der Verzahnungsauslauf keine Anschlagfunktion für das Gelenkinnenteil 31 erfüllt. Im
Gelenkinnenteil 31, an dem eine zum Wellenende weisende
Stirnfläche 32 und
eine zum Wellenschaft weisende Stirnfläche 33 bezeichnet
sind, ist eine sich über
die gesamte Länge
erstreckende innere Wellenverzahnung 34 ausgebildet. Die
innere Wellenverzahnung 34, die sich grundsätzlich über die
Gesamtlänge
des Gelenkinnenteils 31 erstreckt, hat in dieser Ausführungsform
eine nachfolgend erläuterte
Höhenstufe 36.
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Die
nachfolgend beschriebenen Mittel zur Axialsicherung des Gelenkinnenteils 31 gegenüber der
Welle 21 liegen nahe dem Wellenende und sind soweit erforderlich
von dort aus frei zugänglich.
Ausgehend vom Wellenende 22 ist eine Überdrehung 25 erkennbar,
deren Durchmesser kleiner gleich dem Fußdurchmesser der äußeren Wellenverzahnung 24 ist
und die mit ihrer Länge
vom Wellenende aus die Länge
der äußeren Wellenverzahnung 24 begrenzt. Die Überdrehung 25 wird
von einer außenkonischen Anlauffläche 26 beendet,
gegen die sich die Höhenstufe 36 der
inneren Wellenverzahnung 34 anlegt, die mit relativem geringen
Abstand zur ersten Stirnfläche 32 ausgebildet
ist. Die Verzahnung vor der Höhenstufe 36 kann
das gleiche Verzahnungsprofil wie die Verzahnung hinter der Höhenstufe
haben. Die innenkonische Höhenstufe 36 stellt
beim Aufschieben des Gelenkinnenteils 31 auf das Wellenende 22 den
Axialanschlag gegen weiteres Aufschieben dar. Die Lage der Höhenstufe 36 und
die Länge
der Überdrehung 25 sind
so aufeinander abgestimmt, daß das Wellenende 22 axial über die
Stirnfläche 32 des
Gelenkinnenteils 31 hinaussteht. In der Überdrehung 25 liegt
mit Abstand zur Anlauffläche 26 und
mit Abstand zum Wellenende 22 eine Außennut 27, in der
ein Sicherungsring 13 eingesetzt ist. Die Breite der Außennut 27 ist
größer als
die Breite des Sicherungsrings 13. Der Sicherungsring 13 stützt sich
an der zum Wellenende 22 liegenden Flanke der Außennut 27 ab,
während
sich das Gelenkinnenteil 31 mit seiner Stirnfläche 32 seinerseits
am Sicherungsring 13 abstützt. Der Sicherungsring 13 stellt
das Axialsicherungsmittel gegen Abziehen des Gelenkinnenteils 31 vom
Wellenende dar. Er ist frei zugänglich
und kann zur Demontage einfach mit entsprechendem Werkzeug aus der
Außennut 27 ausgehoben
werden.
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In 3a ist
eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung 11 bestehend
aus einer Welle 21 und einem Gelenkinnenteil 31 im
Längshalbschnitt gezeigt.
An der Welle 21 sind das Wellenende 22 und der
abgebrochen dargestellte Wellenschaft 23 bezeichnet.
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Der
Wellenschaft kann sich als durchmesserkonstante oder abgestufte
Welle fortsetzen. Das zweite nicht dargestellte Wellenende kann
in gleicher Weise wie das erste ausgebildet sein oder konstruktiv
von diesem abweichen. Auf der Welle 21 ist eine äußere Wellenverzahung 24 ausgebildet,
die axial über
die Länge
des Gelenkinnenteils 31 zum Wellenschaft 23 hin
hinausreicht, wobei die axiale Lage des Verzahnungsauslaufes toleranzunempfindlich
ist, da der Verzahnungsauslauf keine Anschlagfunktion für das Gelenkinnenteil 31 erfüllt. Im
Gelenkinnenteil 31, an dem eine zum Wellenende 22 weisende
Stirnfläche 32 und
eine zum Wellenschaft 23 weisende Stirnfläche 33 bezeichnet
sind, ist eine sich über
die gesamte Länge
erstreckende innere Wellenverzahnung 34 ausgebildet.
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Die
nachfolgend beschriebenen Mittel zur Axialsicherung des Gelenkinnenteils 31 gegenüber der
Welle 21 liegen nahe dem Wellenende und sind aufgrund besonderer
Merkmale von dort aus frei zugänglich.
Ausgehend vom Wellenende 22 ist eine abgestufte Überdrehung 25 erkennbar,
deren Durchmesser kleiner gleich dem Fußdurchmesser der äußeren Wellenverzahnung 24 ist
und die mit ihrer Länge
vom Wel lenende aus die Länge
der äußeren Wellenverzahnung 24 begrenzt.
Die Überdrehung 25 wird
von einer Anlauffläche 26 beendet,
gegen die sich ein Sicherungsring 13 anlegt, der in einer
Innennut 37 im Gelenkinnenteil 31 einsitzt. Die
Innennut 37 im Gelenkinnenteil 31 ist mit relativem
geringen Abstand zur ersten Stirnfläche 32 ausgebildet.
Der Sicherungsring 13 ist in die Innennut 37 vor
der Montage des Gelenkinnenteils einzusetzen. In der Überdrehung 25 liegt
unmittelbar an der Anlauffläche 26 und mit
Abstand zum Wellenende 22 eine Außennut 27, in der
der Sicherungsring 13 eingeschnappt ist. Ein Montagekonus 28 am
Wellenende ermöglicht
das Aufschieben des Gelenkinnenteils 31 auf das Wellenende 22 bei
bereits in das Gelenkinnenteil 31 eingesetztem Sicherungsring 13.
Der Sicherungsring 13 stellt beim Aufschieben des Gelenkinnenteils 31 auf das
Wellenende 22 den Axialanschlag gegen weiteres Aufschieben
dar und stellt das Axialsicherungsmittel gegen Abziehen des Gelenkinnenteils 31 vom Wellenende 22 dar.
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In
der vergrößerten Einzelheit
nach den 3b und 3c sind
im Montagekonus 28 umfangsverteilte Taschen 29 vorgesehen.
In dieser Ausführung
ist der montierte Sicherungsring 13 zugänglich und kann zur Demontage
einfach mit entsprechendem Werkzeug aus der Außennut 27 ausgehoben
werden, wobei das Werkzeug über
die Taschen 29 am Sicherungsring 13 angreifen
kann.
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- 11
- Verbindungsanordnung
- 12
- Sprengring
- 13
- Sicherungsring
- 21
- Welle
- 22
- Wellenende
- 23
- Wellenschaft
- 24
- äußere Wellenverzahnung
- 25
- Überdrehung
- 26
- Anlauffläche
- 27
- Außennut
- 28
- Montagekonus
- 29
- Montagenut
- 31
- Gelenkinnenteil
- 32
- Stirnfläche (Wellenende)
- 33
- Stirnfläche (Wellenschaft)
- 34
- innere
Wellenverzahung
- 35
- Durchgangsöffnung
- 36
- Höhenstufe
- 37
- Innennut