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Die
Erfindung betrifft eine Hohlwelle, insbesondere zur Drehmomentübertragung
im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. An den Enden der Hohlwelle
sind üblicherweise
Gleichlaufgelenke drehfest angeschlossen, die mittels Faltenbalganordnungen abgedichtet
sind. Dabei verhindert die Faltenbalganordnung, daß Schmiermittel
aus dem Gelenkraum nach außen
entweicht und daß Schmutz
in den Gelenkraum gelangt. Um zu verhindern, daß Schmiermittel in den Innenbereich
der Hohlwelle entweichet, sind bereits verschiedene Lösungen vorgeschlagen worden.
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Aus
der
DE 30 09 277 A1 ist
eine Gelenkwelle zum Antrieb von Kraftfahrzeugen bekannt, die eine Rohrwelle
umfaßt,
deren Enden mit Zahnprofil versehene hohle Aufnahmebereiche für Gleichlaufgelenke aufweisen.
Die offenen Enden der Rohrwelle sind mit Stopfen verschlossen, so
daß verhindert
wird, daß Schmiermittel
aus dem Gelenkraum in das Welleninnere abfließt. Die Stopfen sind topfförmig gestaltet und
haben einen Flansch, der in eingesetztem Zustand gegen eine Stirnfläche der
Hohlwelle anliegt.
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Aus
der
DE 100 60 229
A1 ist eine Verschiebeanordnung für eine Gelenkwelle, insbesondere
zur Verwendung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, bekannt.
Diese umfaßt
zwei Hohlwellen, an die jeweils ein Gleichlaufdrehgelenk angeschlossen
ist. Gelenkseitig sind die Hohlwellen mit in diese eingesetzten
Stopfen abgedichtet.
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Weiterhin
ist das Verschließen
von Hohlwellen mit pastösen,
aushärtenden
Materialien, wie z.B. Siliconen und polymeren Kunstoffen, bekannt.
Diese Substanzen werden in die Wellenöffnung eingespritzt und härten danach
aus, wodurch sich lange Produktionszykluszeiten ergeben.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hohlwelle,
insbesondere zur Drehmomentübertragung
im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, die zuverlässig nach
außen
abgedichtet ist und deren Abdichtung kostengünstig herstellbar ist. Eine
weitere Aufgabe besteht darin, eine Gelenkwelle mit entsprechend
verbesserten Dichtungseigenschaften vorzuschlagen.
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Eine
erste Lösung
dieser Aufgabe besteht in einer Hohlwelle zur Übertragung von Drehmoment, umfassend
ein
Wellenrohr, das um eine Längsachse
A drehend antreibbar ist und zwei Endabschnitte zum Einleiten von
Drehmoment aufweist, wobei zumindest einer der zwei Endabschnitte
rohrförmig
gestaltet ist und eine zentrale Öffnung
aufweist; sowie elastische Dichtmittel, die in die zentrale Öffnung eingesetzt sind,
wobei die Dichtmittel zumindest ein Dichtelement aufweisen, das
an einer Innenfläche
des rohrförmigen
Endabschnitts dichtend anliegt, und zumindest ein Stützelement,
das mit dem Dichtelement zumindest mittelbar verbunden ist und gegen
die Innenfläche
des rohrförmigen
Endabschnitts radial abgestützt
ist.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Hohlwelle
besteht in einer kurzen Montagezeit zum Einsetzen der Dichtmittel
in den rohrförmigen
Endabschnitt. Dabei ist eine manuelle sowie automatisierte Montage möglich. Dadurch,
daß die
Dichtmittel elastisch sind können
auch größere Fertigungstoleranzen
der Innendurchmesser der rohrförmigen
Endabschnitte ausgeglichen werden. Es sind somit keine hohen Anforderungen
an die Maßhaltigkeit
der Innendurchmesser erforderlich, was sich günstig auf die Fertigungskosten
auswirkt. Außerdem
ergibt sich durch die Elastizität
der Dichtmittel eine besonders zuverlässige Abdichtung, so daß verhindert
wird, daß Schmiermittel
in das Welleninnere fließt
und es zu einem vorzeitigen Gelenkausfall aufgrund mangelhafter
Schmierung kommt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine Funktionstrennung
zwischen dem abdichtenden Dichtelement und dem ausrichtendem Stützelement
erfolgen kann. Das Dichtelement kann axial kurz gehalten werden,
so daß Material
und folglich auch Gewicht eingespart wird.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Dichtelement in Form einer Zylinderscheibe gestaltet, die
auf der Längsachse
der Hohlwelle zentriert in den rohrförmigen Endabschnitt kraftschlüssig eingesetzt
ist. Das Dichtelement ist elastisch und hat in nicht eingesetztem
Zustand einen Außendurchmesser,
der größer ist
als der Innendurchmesser der Wellenöffnung. Das Dichtelement muß daher
unter einem gewissen Kraftaufwand in den rohrförmigen Endabschnitt eingepreßt werden.
Elastisch verformt liegt es an der Wandungsinnenfläche dichtend
an und verhindert so ein Eintreten von Schmiermittel in die Wellenöffnung.
Das Dichtelement hat eine geringere axiale Länge als Breite bzw. Durchmesser.
Dadurch, daß das
Stützelement
mit axialem Abstand vom Dichtelement vorgesehen ist, das ebenfalls
an der Innenwandung der Wellenöffnung
anliegt, wird das Dichtelement in einer zur Längsachse der Hohlwelle senkrechten
Ebene gehalten.
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Die
Dichtmittel umfassen in einer bevorzugten Ausführungsform zumindest ein Trägerelement, das
mit dem zumindest einen Dichtelement fest verbunden ist und das
sich in axiale Richtung erstreckt. An das Trägerelement ist das zumindest
eine Stützelement
radial angeschlossen und mit diesem fest verbunden. Das zumindest
eine Trägerelement
stellt somit die mittelbare feste Verbindung zwischen Dicht- und
Stützelement
dar. Das zumindest eine Trägerelement
ist vorzugsweise in Form eines Stifts gestaltet und hat einen Außendurchmesser,
der kleiner ist als der Außendurchmesser
des Dichtelements. Vorzugsweise ist genau ein Trägerelement vorgesehen, das koaxial
zur Drehachse ausgerichtet ist. Es können aber auch mehrere Trägerelemente
vorgesehen sein, die gleichmäßig um die
Längsasche
umfangsverteilt und mit jeweils gleichem Abstand zur Längsachse
angeordnet sind. Das zumindest eine Trägerelement berührt die
Innenfläche
des rohrförmigen
Endabschnitts nicht, und hat somit auch keine dichtende Wirkung.
Der Querschnitt des Trägerelements
kann vollzylindrisch oder auch hohlzylindrisch gestaltet sein.
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Das
zumindest eine Stützelement
ist derart gestaltet, daß das
zumindest eine Trägerelement
parallel zur Längsachse
der Hohlwelle ausgerichtet ist. Hierfür sind mindestens drei Berührpunkte
zwischen dem Stützelement
und der Innenfläche
des rohrförmigen
Endabschnitts vorgesehen. Das so fixierte Trägerelement bewirkt wiederum
eine Ausrichtung des Dichtelements in einer zur Längsachse
normalen Ebe ne, so daß ein
Kippen vermieden wird.
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Nach
einer ersten Ausführungsform
ist das zumindest eine Stützelement
in Form einer geschlossenen, ringscheibenförmigen Lamelle gestaltet. Für eine besonders
gute radiale Abstützung
ist es günstig,
mehrer Lamellen vorzusehen, die über
die Länge des
zentralen Trägerelements
axial verteilt sind. Beim Einführen
der Dichtmittel bzw. des Stöpsels
in das Wellenrohr werden die Lamellen als Funktion des jeweiligen Öffnungsdurchmessers
verbogen und garantieren so einen sicheren radialen und axialen Sitz.
Die Lamellen können
glatte Außenumfangsflächen aufweisen,
oder ausgehend von der Außenumfangsfläche mit
radialen Schlitzen versehen sein. Die axiale Dicke der Lamellen
kann über
deren Radius variabel gestaltet sein, insbesondere kann die Dicke vom
Trägerelement
in Richtung zur Anschlußfläche abnehmen.
Bei Verwendung eines hohlzylindrischen Trägerelements ist es günstig, wenn
die Lamellen außen
eine Vielzahl von radialen Vorsprüngen umfassen, die axial und
in Umfangsrichtung auf dem Trägerelement
verteilt sind. Durch diese zahn- bzw. noppenartige Struktur wird
ein besonders sicherer Halt gegen axiales Wandern der Dichtmittel
gegenüber dem
Wellenrohr erreicht. In einer zweiten Ausführungsform sind mehrere Lamellen
als halbkreisförmige
Ringscheibensegmente gestaltet, die über die Länge des Trägerelements axial verteilt
sind. Dabei können
die Ringscheibensegmente jeweils in einer gemeinsamen oder in unterschiedlichen
Ebenen liegen. Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Stützelement
in Form einer oder mehrerer Gewindelamellen gestaltet, die sich
entlang des Trägerelements
schraubenförmig
erstrecken. Um eine besonders hohe Elastizität zu erreichen, ist es günstig, die Lamellen
mit radialen Schlitzen oder anderen Unterbrechungen zu versehen.
Bei Verwendung einer schraubenförmigen
Lamelle mit geschlossener Außenumfangsfläche der
Gewindelamelle kann das Dichtelement in Form eines Gewindelamellenauslaufs
gestaltet sein.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
umfaßt
das zumindest eine Stützelement
zwei radiale Stege, die sich zentral kreuzen und deren äußere Enden
mit der Innenfläche
des Wellenrohrs in Anlage sind. Bei dieser Ausführungsform sind vorzugsweise mehrere
Trägerelemente
vorgesehen, die parallel zueinander verlaufen, wobei die Stege am
Ende der Trägerelemente
angeordnet sind.
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Die
Dichtmittel umfassen nach einer bevorzugten Ausgestaltung ein axiales
Halteelement, das mit dem Trägerelement
oder dem Dichtelement fest verbunden ist. Das Halteelement dient
zur Handhabung der Dichtmittel bei der manuellen oder automatisierten
Montage bzw. als Distanzhalter gegen ein Herausrutschen des Dichtelements
aus der Hohlwelle. Es kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein.
Vorzugsweise ist das Halteelement koaxial zur Längsachse ausgerichtet und weist
in Richtung der Wellenöffnung.
Falls das Dichtelement in Richtung Wellenöffnung wandert, stößt das Halteelement
mit seiner Stirnfläche
gegen ein Anschlußbauteil
außerhalb
der Hohlwelle an, beispielsweise an ein Gelenkinnenteil, und wird
an diesem axial abgestützt.
Die Länge
des Halteelements ist dabei so bemessen, daß das Dichtelement auch in
einem Zustand, in dem es in Richtung der Öffnung verschoben ist, immer
noch dichtend in dem rohrförmigen
Endabschnitt einsitzt. Im Querschnitt weist das Halteelement bevorzugt
eine achsensymmetrische eckige oder runde Form auf, deren größter Durchmesser
kleiner ist als der Durchmesser des Dichtelements.
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Eine
zweite Lösung
der obengenannten Aufgabe besteht in einer Hohlwelle zur Übertragung
von Drehmoment, umfassend
ein Wellenrohr, das um eine Längsachse
drehend antreibbar ist und zwei Endabschnitte zum Einleiten von Drehmoment
aufweist, wobei zumindest einer der zwei Endabschnitte rohrförmig gestaltet
ist und eine zentrale Öffnung
aufweist; elastische Dichtmittel, die in die zentrale Öffnung eingesetzt
sind, wobei die Dichtmittel eine konische Dichtfläche aufweisen,
die dichtend an einer Innenfläche
des rohrförmigen
Endabschnitts anliegt. Die Vorteile dieser Lösungsmöglichkeit sind weitgehend identisch
mit den Vorteilen der erstgenannten Lösung.
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Die
Dichtmittel sind nach einer bevorzugten Ausführungsform kegelstumpfförmig gestaltet
und werden an ihrem Ende kleineren Durchmessers von einem Deckelelement
abgeschlossen. Die Dichtmittel haben somit im Bereich des Deckelelements
einen kleinsten Außendurchmesser,
der vorzugsweise kleiner ist als die Öffnung des Wellenrohrs. Ferner haben
die Dichtmittel an dem dem Deckelelement entfernten Ende einen größten Außendurchmesser, der
größer ist
als der größte Innendurchmesser
der Wellenöffnung.
Das Dichtelement muss daher in den rohrförmigen Endabschnitt eingeprellt
werden und liegt dann unter Kraftschluß dichtend an der Innen wandung
des Wellenrohrs an. So wird ein Eintreten von Schmiermittel in die
Wellenöffnung
verhindert. Die Dichtmittel haben eine größere axiale Länge als Breite
bzw. Durchmesser. Durch die elastische und kegelstumpfförmige Ausgestaltung
der Dichtmittel sind geringe Anforderungen an die Maßhaltigkeit
der Innendurchmesser gestellt. Außerdem wird so eine hohe radiale
Vorspannkraft erzeugt, so daß ein
fester axialer und radialer Sitz erreicht und ein Herauswandern
der Dichtmittel aus dem Wellenrohr verhindert wird. Nach einer alternativen
erfindungsgemäßen Ausführungsform
kann die Dichtfläche
anstelle einer Konusfläche
auch etwa zylindrisch gestaltet sein und einen über der Länge schwankenden Durchmesser aufweisen,
insbesondere wellenförmig
gestaltet sein. Vorzugsweise sind die Dichtmittel als Hohlkörper gestaltet,
der an einer Seite durch das Deckelelement verschlossen ist. Selbstverständlich können auch
bei der zweiten Lösung
Haltemittel nach obiger Art zur Handhabung bzw. als Abstandhalter
vorgesehen sein.
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Die
Dichtmittel nach der ersten und zweiten Lösung werden bevorzugt aus Kunststoff
oder einem anderen elastischen Stoff hergestellt. Als Fertigungsverfahren
eignet sich insbesondere das Spritzgußverfahren, da es besonders
kostengünstig
ist, wobei andere bekannt Fertigungsverfahren nicht ausgeschlossen
sind. Vorzugsweise weisen die Dichtmittel eine Temperaturbeständigkeit
von mindestens 75°C auf,
um auch bei Betriebstemperatur ihre Dichtungseigenschaften beizubehalten.
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Vorzugsweise
ist die Hohlwelle als Monobloc-Hohlwelle gestaltet, die zwei rohrförmige Endabschnitte
aufweist, die jeweils eine äußere Längsverzahnung
zur Drehmomentübertragung
haben.
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Eine
weitergehende Lösung
der obengenannten Aufgabe besteht in einer Gelenkwelle, insbesondere
zur Drehmomentübertragung
im Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend
eine Hohlwelle
nach einer der obengenannten Ausgestaltungen sowie zumindest ein
Gleichlaufdrehgelenk, das ein Gelenkinnenteil mit inneren Kugelbahnen,
ein Gelenkaußenteil
mit äußeren Kugelbahnen, drehmomentübertragenden
Kugeln, die in Bahnpaaren aus jeweils einer inneren Kugelbahn und
einer gegenüberliegenden äußeren Kugelbahn
geführt sind,
sowie einen Käfig
mit umfangsverteilten Käfigfen stern,
in denen die drehmomentübertragenden Kugeln
aufgenommen sind, umfaßt,
wobei das Gelenkinnenteil mit dem rohrförmigen Endabschnitt des Wellenrohrs
drehfest verbunden ist. Durch Verwendung der Hohlwelle mit Dichtmitteln
nach obiger Art werden auch die Dichtungseigenschaften der gesamten
Gelenkwelle verbessert.
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Als
Gleichlaufdrehgelenk kommt prinzipiell jedes bekannte Gelenk in
Frage. Bei Verwendung der Gelenkwelle als Seitenwelle eines Kraftfahrzeugs kommt üblicherweise
getriebeseitig ein Tripodegelenk zum Einsatz, während radseitig ein Kugelfestgelenk
verwendet wird.
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Bevorzugtes
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben.
Hierin zeigt
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1 eine Gelenkwelle mit einer erfindungsgemäßen Hohlwelle
mit Dichtmitteln
- a) im Längsschnitt;
- b) den linken rohrförmigen
Endabschnitt im Dateil;
- c) den rechten rohrförmigen
Endabschnitt im Detail;
- d) das Wellenrohr mit Dichtmittel im Detail;
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2 Die Dichtmittel aus 1
- a) in Seitenansicht;
- b) in perspektivischer Ansicht;
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3 Dichtmittel in einer zweiten Ausführungsform
mit geschlitzten Lamellen
- a) in Seitenansicht;
- b) in perspektivischer Ansicht;
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4 Dichtmittel in einer dritten Ausführungsform
mit einem Halteelement
- a) in Seitenansicht;
- b) in perspektivischer Ansicht;
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5 Dichtmittel in einer vierten Ausführungsform
mit geschlitzten Lamellen und einem Halteelement
- a)
in Seitenansicht;
- b) in perspektivischer Ansicht;
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6 Dichtmittel in einer fünften Ausführungsform
mit halbkreisförmigen
Ringscheibensegmenten
- a) in Seitenansicht;
- b) in perspektivischer Ansicht;
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7 Dichtmittel in einer sechsten Ausführungsform
mit geschlitzten, halbkreisförmigen
Ringscheibensegmenten
- a) in Seitenansicht;
- b) in perspektivischer Ansicht;
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8 Dichtmittel in einer siebten Ausführungsform
mit vier zylindrischen Trägerelementen
- a) in Seitenansicht;
- b) in perspektivischer Ansicht;
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9 Dichtmittel in einer achten Ausführungsform
mit schraubenförmiger
Lamelle
- a) in Seitenansicht;
- b) in perspektivischer Ansicht;
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10 Dichtmittel in einer neunten Ausführungsform
mit geschlitzter, schraubenförmiger
Lamelle
- a) in Seitenansicht;
- b) in perspektivischer Ansicht;
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11 Dichtmittel in einer zehnten Ausführungsform
mit einem hohlzylindrischen Trägerelement
- a) in Seitenansicht;
- b) in perspektivischer Ansicht;
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12 Dichtmittel in einer elften Ausführungsform
mit einem hohlzylindrischen Trägerelement
und geschlitzten, ringartigen Lamellen
- a) in
Seitenansicht;
- b) in perspektivischer Ansicht;
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13 Dichtmittel in einer zwölften Ausführungsform
mit einem hohlzylindrischen Trägerelement
und Zahnstruktur
- a) im Längsschnitt;
- b) in perspektivischer Ansicht;
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14 Dichtmittel in einer dreizehnten Ausführungsform
mit einer kegelstumpfförmigen
Mantelfläche
- a) im Längsschnitt;
- b) in perspektivischer Ansicht;
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1 zeigt eine Gelenkwelle 2, wie
sie zur Drehmomentübertragung
bei Kraftfahrzeugen verwendet wird. Die Gelenkwelle umfaßt eine
Hohlwelle 3, an deren axial äußeren Enden jeweils ein Gleichlaufdrehgelenk 4, 5 angeschlossen
ist. Die Hohlwelle 3 ist in Form einer Monobloc-Hohlwelle
gestaltet und umfaßt
ein Wellenrohr 21 mit zwei endseitigen Öffnungen 31, 41,
in die jeweils Dichtmittel 11 eingesetzt sind. Das Wellenrohr 21 weist
einen ersten rohrförmigen
Endabschnitt 6 mit äußerer Wellenverzahnung 7 zur
Einleitung von Drehmoment, einen zweiten rohrförmigen Endabschnitt 8 mit
einer äußeren Wellenverzahnung 9 zur
Einleitung von Drehmoment sowie einen Mittelabschnitt 10 auf.
An den rohrförmigen
Endabschnitten 6, 8 ist jeweils eines der Gleichlaufdrehgelenke 4, 5 drehfest
aufgeschoben, von denen das eine als Kugelfestgelenk 4 gestaltet
ist und das andere als Tripodeverschiebegelenk 5. Um zu
verhindern, daß Schmiermittel
aus den Gelenkräumen
in das Welleninnere gelangt, weist die Hohlwelle 3 Dichtmittel 11 auf,
die rohrförmigen
Endabschnitte 6, 8 eingesteckt sind. Hierauf wird
weiter unten noch näher
eingegangen.
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Das
Kugelfestgelenk 4 umfaßt
ein Gelenkinnenteil 12 mit inneren Kugelbahnen 13,
ein Gelenkaußenteil 14 mit äußeren Kugelbahnen 15,
drehmomentübertragende
Kugeln 16 sowie einen Käfig 17 mit
umfangsverteilten Käfigfenstern 18.
Die Kugeln 16, die jeweils in einem aus jeweils einer inneren
und einer äußeren Kugelbahn
gebildeten Bahnpaaren geführt
sind, sind in den Käfigfenstern
aufgenommen und werden in einer Ebene gehalten. Das Gelenkinnenteil 12 hat
eine zentrale Durchgangsbohrung 19 mit einer inneren Längsverzahnung,
mit der es auf die äußere Wellenverzahnung 7 des
rohrförmigen Endabschnitts 6 drehfest
aufgesteckt ist. Die axiale Fixierung des Gelenkinnenteils 12 gegenüber dem Wellenrohr
erfolgt mittels eines Sicherungsrings 20, der in einer
Ringnut 22 des Endabschnitts 6 einsitzt und gegen
eine Schulter des Gelenkinnenteils 12 abgestützt ist.
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Das
Tripodeverschiebegelenk 5 umfaßt einen Tripodestern 23 mit
drei gleichmäßig umfangsverteilten
zylinderförmigen
Tripodezapfen 24, einem Gelenkaußenteil 25 mit einer
etwa zylindrischen Innenausnehmung 26 und drei diese erweiternden gleichmäßig umfangsverteilten
Rillen 27, die jeweils Paare von sich in Umfangsrichtung
gegenüberliegenden
Laufbahnen bilden, sowie drei Laufrollen 28. Die Laufrollen 28 sind
mittels Nadellagern 29 auf den Tripodezapfen 24 gelagert
und greifen in die die Rillen 27 ein, um entlang der Laufbahnen
geführt
zu werden. Der Tripodestern 23 hat hat eine zentrale Durchgangsbohrung 30 mit
einer inneren Längsverzahnung,
in die die Wellenverzahnung 9 des rohrförmigen Endabschnitts 8 drehfest
eingesteckt ist. Die axiale Fixierung des Tripodestern 23 gegenüber dem Wellenrohr
erfolgt mittels eines Sicherungsrings 32.
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Die
Gelenkaußenteile 14, 25 der
beiden Gleichlaufdrehgelenke 4, 5 sind glockenförmig gestaltet,
so daß sie
jeweils einen Gelenkraum einschließen, in dem die übrigen Gelenkbauteile
aufgenommen sind. Die beiden Gelenkräume, die jeweils mit Schmiermittel
zur Schmierung der gegeneinander drehenden Gelenkbauteile gefüllt sind,
sind nach außen
hin durch Faltenbalganordnungen 33, 34 abgedichtet.
Die Faltenbalganordnungen 33, 34 umfassen jeweils
einen ersten Bund 35, 36 kleineren Durchmessers,
der auf dem Wellenrohr mittels eines Spannbands festgelegt ist,
einen zweiten Bund 37, 38 größeren Durchmessers, der auf
dem zugehörigen
Gelenkaußenteil 14, 25 mittels
eines Spannbandes fixiert ist, sowie einen dazwischenlie genden Balgabschnitt 39, 40.
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Um
zu gewährleisten,
daß das
Schmiermittel in den Gelenkräumen
verbleibt und nicht in das Welleninnere gelangt, sind die Dichtmittel 11 in
das Wellenrohr eingesteckt und liegen an zylindrischen Innenflächen 42, 43 der
rohrförmigen
Endabschnitte 6, 8 dichtend an. Die Dichtmittel 11 sind
in den Detailansichten der 1b, 1c und 1d gut
ersichtlich und als Einzelheit in den 2a und 2b dargestellt, auf die im folgenden Bezug
genommen wird.
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Die
Dichtmittel sind einstückig
aus Kunststoff oder Gummi hergestellt, und somit elastisch. Damit die
Dichtungseigenschaften auch bei Betrieb der Gelenkwelle und damit
verbundener Temperaturentwicklung nicht beeinträchtigt werden, weisen die Dichtmittel
eine Temperaturbeständigkeit
von wenigstens 75°C
auf. Die Dichtmittel umfassen ein zylinderscheibenförmiges Dichtelement 44,
das im eingesetzten Zustand mit seiner Mantelfläche 47 an der zugehörigen Innenfläche 42, 43 des
Wellenrohrs dichtend anliegt. Dabei ist die axiale Länge des
Dichtelements 44 um ein Vielfaches kleiner als dessen Durchmesser.
An das Dichtelement 44 ist ein zylindrisches bzw. stiftförmiges Trägerelement 45 axial
angeschlossen, wobei der Durchmesser des Trägerelements 45 deutlich
kleiner ist als der des Dichtelements 44. Es ist ersichtlich,
daß das
Trägerelement 45 koaxial
zum Dichtelement 44 ausgerichtet ist und senkrecht von
diesem absteht. Die Dichtmittel 11 weisen ferner zwei Stützelemente 46 in
Form von ringscheibenförmigen
Lamellen auf, die radial an das Trägerelement 45 angeschlossen
sind. Die Lamellen 46 sind mit Abstand zueinander und zum
Dichtelement 44 mit dem Trägerelement 45 verbunden.
Vorliegend sind zwei Lamellen 46 vorgesehen, die parallel
zueinander angeordnet sind; es kann jedoch auch eine größere Anzahl
verwendet werden. Die Lamellen 46 sind flacher als das
kreisscheibenförmige Dichtelement 44 ausgebildet,
so daß sie
eine höhere Elastizität besitzen.
Prinzipiell können
die Lamellen im Längsschnitt
beliebig gestaltet sein. Vorliegend nimmt die axiale Breite der
Lamellen im Längsschnitt betrachtet
von radial innen nach radial außen
ab. Im eingesetzten Zustand sind die Lamellen 46 mit der
Innenfläche 42, 43 des
Wellenrohrs in Kontakt, so daß ein
sicherer axialer und radialer Sitz erreicht wird und das deckelförmige Dichtelement 44 gegen
Kippen abgestützt
ist. Das Trägerelement 45 ragt
axial über die
endseitige Lamelle hinaus.
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3 zeigt Dichtmittel 112 in
einer zweiten Ausführungsform,
die den in den 1 und 2 gezeigten
Dichtmitteln weitestgehend entsprechen. Diese können anstelle der obigen Dichtmittel
in das Wellenrohr eingesteckt werden und zählen somit gleichermaßen zur
Erfindung. Hinsichtlich der Gemeinsamkeiten wird auf obige Beschreibung
Bezug genommen, wobei entsprechende Bauteile mit um Index '2' tiefergestellten Bezugsziffern versehen
sind. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die in Form von Lamellen 462 gestalteten Stützelemente jeweils mit zwei
radialen Schlitzen 48 versehen, die zueinander um 180° in Umfangsrichtung
versetzt sind. Die Schlitze 48 sind V-förmig gestaltet und öffnen sich
nach radial außen.
Sie erstrecken sich etwa vom Trägerelement 45 bis
zur Außenumfangsfläche der
Lamellen. Durch die Schlitze 48 ergibt sich eine höhere Elastizität; selbstverständlich können auch
mehr als zwei Schlitze je Lamelle vorgesehen werden.
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4 zeigt eine dritte Ausführungsform
von Dichtmitteln 113 , die den in
den 1 und 2 gezeigten
Dichtmitteln weitestgehend entsprechen und analog zu diesen verwendet
werden können.
Hinsichtlich der Gemeinsamkeiten wird auf obige Beschreibung Bezug
genommen, wobei entsprechende Bauteile mit um Index '3' tiefergesteliten Bezugsziffern versehen
sind. In Ergänzung
zu den in 2 gezeigten Dichtmitteln
umfassen die vorliegenden Dichtmittel 113 zusätzlich ein
Halteelement 49, das an das Dichtelement 443 zentral angeschlossen ist und in eingesetztem
Zustand in Richtung zur Öffnung
des Wellenrohres zeigt bzw. aus diesem herausschaut. Das Halteelement 49 hat
einen rechteckigen Querschnitt mit einem größten Durchmesser, der deutlich kleiner
ist als der Durchmesser des Dichtelements 443 .
Das Halteelement 49 dient zur Handhabung der Dichtmittel 113 bei der manuellen oder automatisierten
Montage bzw. dient als Distanzhalter gegen ein Herausrutschen des
Dichtelements 443 aus der Hohlwelle.
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5 zeigt Dichtmittel 114 in
einer vierten Ausführungsform,
die den in 3 bzw. 4 gezeigten
Dichtmitteln weitestgehend entsprechen. Insofern wird auf obige
Beschreibung Bezug genommen, wobei einander entsprechende Bauteile
mit um Index '4' tiefergestellten
Bezugsziffern versehen sind. Die vorliegenden Dichtmittel 114 haben ein stiftförmiges Halteelement 494 mit einem runden Querschnitt. Der Durchmesser
des Halteelements 494 , das im eingesetzten
Zustand in Richtung zur Wellenöffnung weist,
ist kleiner als der Durchmesser des Dichtelements 444 im eingesetzten Zustand. Das hier
gezeigte Halteelement dient ebenfalls der Handhabung bzw. als Distanzhalter.
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6 zeigt Dichtmittel 115 in
einer fünften Ausführungsform,
die den in 2 gezeigten Dichtmitteln
weitgehend entsprechen. Insofern wird auf obige Beschreibung Bezug
genommen, wobei analoge Bauteile mit um Index '5' tiefergestellten
Bezugsziffern versehen sind. Die vorliegenden Dichtmittel 115 umfassen insgesamt vier Stützelemente 465 , die jeweils in Form eines halbkreisförmigen Lamellensegments
gestaltet sind. Die Lamellensegmente sind mit axialem Abstand zueinander
mit dem Trägerelement 455 fest verbunden. Zwei benachbarte Lamellensegmente 465 sind jeweils um 180° um die Längsachse
des Trägerelements 455 versetzt. Im eingesetzten Zustand
stützen
sich die Lamellensegmente 465 gegen
die Innenfläche 42, 43 des
Wellenrohrs ab. Durch die Verwendung von vier Lamellensegmente 465 ergibt sich eine besonders gute radiale
Abstützung über die
Länge.
Es können
selbstverständlich auch
eine hiervon abweichende Anzahl von Lamellensegmenten verwendet
werden.
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7 zeigt eine sechste Ausführungsform von
Dichtmitteln 116 , die den in 6 gezeigten Dichtmitteln weitestgehend
entsprechen, weswegen auf obige Beschreibung Bezug genommen wird.
Der einzige Unterschied besteht darin, daß in der vorliegenden Ausführungsform
die Lamellensegmente 466 jeweils
mit einem radialen Schlitz 506 versehen
sind, der sich von der freien Umfangskante nach radial innen erstreckt,
und zwar nahezu bis zum Trägerelement 456 . Die Schlitze 506 bewirken
eine größere Elastizität der Lamellensegmente 466 . Es versteht sich daß die Länge bzw.
Anzahl der Schlitze je Lamellensegment entsprechend der gewünschten Elastizität gewählt werden
kann.
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8 zeigt Dichtmittel 117 in
einer siebten Ausführungsform,
die den in 2 gezeigten Dichtmitteln ähneln. Insofern
wird hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf obige Beschreibung Bezug
genommen, wobei entsprechende Bauteile mit um Index '7' tiefergestellten Bezugsziffern versehen
sind. An das Dichtelement 447 sind
vier Trä gerelemente 457 senkrecht angeschlossen. Die Trägerelemente 457 sind stiftförmig gestaltet und weisen jeweils
einen deutlich kleineren Querschnitt als das Dichtelement 447 auf. Sie sind regelmäßig umfangsverteilt
und erstrecken sich parallel zueinander und zur Längsachse.
Die vier Trägerelemente 457 tragen an ihren dem Dichtelement 447 entgegengesetzten Enden ein Stützelement 467 , das aus zwei sich rechtwinklig kreuzenden Stegen 52, 53 besteht.
Im eingesetzten Zustand sind die vier Stegenden des Stützelements 467 mit der zugehörigen Innenfläche 42, 43 des
Wellenrohrs in Kontakt, so daß das
zylinderscheibenförmige
Dichtelement 447 auf der Längsachse
senkrecht steht und rundum dichtend gegen die Innenwandung anliegt. Die
axiale Länge
des Stützelements 467 ist größer ist als die des Dichtelements 447.
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9 zeigt eine achte Ausführungsform
von Dichtmitteln 118 , die den in 2 gezeigten Dichtmitteln ähneln. Insofern
wird hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf obige Beschreibung Bezug
genommen, wobei entsprechende Bauteile mit um Index '8' tiefergestellten Bezugsziffern versehen
sind. Die vorliegenden Dichtmittel sind dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement 468 in Form einer schraubenförmigen Lamelle
gestaltet ist, die sich gewindeartig um das Trägerelement 458 windet.
Die schraubenförmige
Lamelle schließt
axial an das Dichtelement 448 an,
und erstreckt sich weitestgehend über die Länge des Trägerelements 458 .
Im eingesetzten Zustand ist die schraubenförmige Lamelle 468 über
ihre gesamte Länge
mit der zugehörigen
Innenfläche 42, 43 des Wellenrohrs
in Kontakt, so daß das
Dichtelement 448 senkrecht zur Längsachse ausgerichtet ist und
somit rundum dichtend anliegt.
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10 zeigt Dichtmittel 119 in
einer neunten Ausführungsform,
die den in 9 gezeigten Dichtmitteln
weitestgehend entsprechen. Insofern wird auf obige Beschreibung
Bezug genommen. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die schraubenförmige Lamelle 469 in der vorliegenden Ausführungsform
in mehreren Umfangspositionen mit radialen Schlitzen 54 versehen
ist. Die in einer Umfangsposition befindlichen Schlitze 54 fluchten
miteinander in Axialansicht. Vorliegend sind in zwei Umfangspositionen längsverlaufende
Schlitze 54 vorgesehen, die jeweils zueinander um die Längsachse
um 180° versetzt sind.
Es kann selbstverständlich
auch eine hiervon abweichende Anzahl, je nach gewünschter
Elastizität gewählt werden.
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11 zeigt eine zehnte Ausführungsform von
Dichtmitteln 1110 , die den in 2 gezeigten Dichtmitteln ähneln, so
daß hinsichtlich
der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen werden
kann. Auch die vorliegenden Dichtmittel sind einstückig aus
Kunststoff oder Gummi hergestellt. Das Besondere der vorliegenden
Ausführungsform
ist, daß die
Dichtmittel 1110 topfförmig gestaltet
sind. Hierfür
ist das mit dem zylinderscheibenförmigen Dichtelement 4410 koaxial verbundene Trägerelement 4510 hülsenförmig gestaltet
und hat einen Außendurchmesser,
der nur geringfügig
kleiner ist, als der Außendurchmesser
des Dichtelements 4410 . An der
Außenfläche des
hülsenförmigen Trägerelements 4510 ist eine Vielzahl von ringförmigen Lamellen 4610 angebracht, die über die gesamte Länge des Trägerelements
verteilt sind. Dabei sind die Lamellen 4610 mit
axialem Abstand zueinander gleichmäßig entlang dem Trägerelement 4510 angeordnet. Die axiale Länge des
Trägerelements 4510 ist größer als der Durchmesser des
Dichtelements 4410 . Dadurch, daß das hülsenförmige Trägerelement 4510 einen verhältnismäßig große Durchmesser hat, haben die
Lamellen 4610 lediglich eine kleine
radiale Erstreckung. Hierdurch ergibt sich eine relativ hohe Steifigkeit
der vorliegenden Dichtmittel.
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12 zeigt Dichtmittel 1111 in
einer elften Ausführungsform,
die der in 9 gezeigten Ausführungsform
weitestgehend entsprechen. Insofern wird auf obige Beschreibung
Bezug genommen. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Lamellen 4611 mit einem oder mehreren radialen
Schlitzen 55 versehen sind, die sich von einer freien Umfangskante
der Lamellen 4611 aus nach radial
innen erstrecken. Dabei sind die Schlitze 55 benachbarter
Lamellen 4611 in ihrer Umfangsposition
so angeordnet, daß sie
miteinander fluchten. Es versteht sich, daß die Anzahl der Schlitze auch
von zwei je Lamelle abweichen kann.
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13 zeigt eine zwölfte Ausführungsform von Dichtmitteln 1112 , die auf der in 12 gezeigten aufbaut
und dieser weitestgehend entspricht. Insofern wird hinsichtlich
der Gemeinsamkeiten auf obige Beschreibung Bezug genommen. Das charakteristische
Merkmal der vorliegenden Dichtmittel ist, daß die ringförmigen Lamellen 4612 mit einer Vielzahl von über den
Umfang verteilten Schlitzen 55 versehen sind. Auf diese
Weise ist eine zahnartige Struktur geschaffen, bei der sich über den
Um fang einer Lamelle 4612 jeweils
ein Schlitz 55 und ein Vorsprung 56 bzw. eine
Noppe abwechseln.
-
In 14 ist eine dreizehnte Ausführungsform
von Dichtmitteln 1113 gezeigt,
die einteilig aus Kunststoff oder Gummi hergestellt sind. Die Dichtmittel
sind topfförmig
gestaltet und weisen ein Deckelelement 57 und einen hieran
axial anschließenden
kegelstumpfförmigen
Mantelabschnitt 58 auf. Dabei ist der Mantelabschnitt 58 mit
seinem Ende kleineren Durchmessers mit dem Deckelelement 57 verbunden.
Die Dichtmittel 1113 sind zur Längsachse
rotationssymmetrisch und werden auf der Längsachse zentriert in den rohrförmigen Endabschnitt 6, 8 des Wellenrohrs
eingesetzt. Die Dichtmittel sind elastisch und weisen in nicht eingesetztem
Zustand im Bereich des Deckelteils 57 einen kleinsten Außendurchmesser
auf, der kleiner ist als die Öffnung
des Wellenrohrs; ferner hat der Mantelabschnitt 58 an seinem vom
Deckelelement entfernt liegendem Ende einen größten Außendurchmesser, der größer ist
als der größte Innendurchmesser
der Öffnung
des Wellenrohrs. Die Dichtmittel 1113 müssen daher
in den rohrförmigen
Endabschnitt 6, 8 eingepreßt werden. Elastisch verformt
liegen die Dichtmittel 1113 mit
einem Teil der Außenfläche 59 des
dann elastisch verformten Mantelabschnitts 58 dichtend
an der Innenfläche 42, 43 des
Wellenrohres an und verhindern so ein Eintreten von Schmiermittel
in die Wellenöffnung. Durch
die elastische und kegelstumpfförmige
Ausgestaltung der vorliegenden Dichtmittel 1113 sind
lediglich geringe Anforderungen an die Maßhaltigkeit der Innendurchmesser
der rohrförmigen
Endabschnitte 6, 8 zu stellen.
-
Es
versteht sich, daß jede
der in den 3 bis 14 gezeigten
Dichtmittel in der erfindungsgemäßen Hohlwelle
nach 1 eingesetzt werden können. Weiterhin
können
auch einzelne Merkmale der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele
untereinander ausgetauscht oder kombiniert werden, ohne vom Erfindungsgedanken
abzurücken.
-
- 2
- Gelenkwelle
- 3
- Hohlwelle
- 4
- Gleichlaufdrehgelenk,
Festgelenk
- 5
- Gleichlaufdrehgelenk,
Tripodegelenk
- 6
- Endabschnitt
- 7
- Wellenverzahnung
- 8
- Endabschnitt
- 9
- Wellenverzahnung
- 10
- Mittelabschnitt
- 11
- Dichtmittel
- 12
- Gelenkinnenteil
- 13
- innere
Kugelbahn
- 14
- Gelenkaußenteil
- 15
- äußere Kugelbahn
- 16
- Kugel
- 17
- Käfig
- 18
- Käfigfenster
- 19
- Durchgangsbohrung
- 20
- Sicherungsring
- 21
- Wellenrohr
- 22
- Ringnut
- 23
- Tripodestern
- 24
- Tripodezapfen
- 25
- Gelenkaußenteil
- 26
- Innenausnehmung
- 27
- Rille
- 28
- Laufrolle
- 29
- Nadellager
- 30
- Durchgangsbohrung
- 31
- Öffnung
- 32
- Sicherungsring
- 33
- Faltenbalganordnung
- 34
- Faltenbalganordnung
- 35
- erster
Bund
- 36
- erster
Bund
- 37
- zweiter
Bund
- 38
- zweiter
Bund
- 39
- Balgabschnitt
- 40
- Balgabschnitt
- 41
- Öffnung
- 42
- Innenfläche
- 43
- Innenfläche
- 44
- Dichtelement
- 45
- Trägerelement
- 46
- Stützelement
- 47
- Mantelfläche
- 48
- Schlitz
- 49
- Halteelement
- 50
- Schlitz
- 52
- Steg
- 53
- Steg
- 54
- Schlitz
- 55
- Schlitz
- 56
- Vorsprung
- 57
- Deckelelement
- 58
- Mantelabschnitt
- 59
- Dichtfläche