DE102009016066A1

DE102009016066A1 - Verbindungsanordnung zwischen Wellenzapfen und Gleichlaufdrehgelenk

Info

Publication number: DE102009016066A1
Application number: DE102009016066A
Authority: DE
Inventors: Volker Dr. Szentmihályi
Original assignee: Neumayer Tekfor Holding GmbH
Current assignee: Neumayer Tekfor Holding GmbH
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2010-10-07
Also published as: EP2414695A1; US20120010008A1; WO2010111990A1; US8277330B2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen und einem Gleichlaufdrehgelenk mit einem Gelenkinnenteil und einem Gelenkaußenteil, wobei der Wellenzapfen in eines der Gelenkteile verdrehfest eingreift, wobei es sich bei dem Wellenzapfen und dem Gleichlaufdrehgelenk um zwei Bauteile handelt. Die Erfindung beinhaltet, dass mindestens eine Verspannhülse vorgesehen ist, dass die Verspannhülse auf einem der Bauteile axial gesichert ist, und dass die Verspannhülse wenigstens ein elastisches Element aufweist, welches an einer Kontur des anderen Bauteils einrastbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen und einem Gleichlaufdrehgelenk mit einem Gelenkinnenteil und einem Gelenkaußenteil, wobei der Wellenzapfen in das Gelenkinnenteil verdrehfest eingreift, wobei es sich bei dem Wellenzapfen und dem Gleichlaufdrehgelenk um zwei Bauteile handelt.
Die Offenlegungsschrift WO 2009/012767 beschreibt eine gattungsgemäße Verbindungsanordnung.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine alternative Verbindungsanordnung zum Stand der Technik vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine Verspannhülse vorgesehen ist, dass die Verspannhülse auf einem der Bauteile axial gesichert ist, und dass die Verspannhülse wenigstens ein elastisches Element aufweist, welches an einer Kontur des anderen Bauteils einrastbar ist. Gemäß der Erfindung findet somit die Sicherung zwischen Welle und Gelenk über eine Verspannhülse statt, welche auf einem Bauteil axial gesichert ist und in eine Kontur des anderen Bauteils einrastet, d. h. de facto ebenfalls axial gesichert ist. Mit anderen Worten: die Verspannhülse ist in beiden Bauteilen – im eingebauten Zustand – gegenüber axialen Bewegungen fixiert und verspannt somit beide Bauteile gegeneinander. Das mindestens eine elastische Element erlaubt dabei bei der Montage den Übergang zum fixierten Zustand.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Wellenzapfen axial festgelegt ist. Der Wellenzapfen erlaubt zumeist bei der Montage mit dem Gelenk keine axialen Bewegungen mehr, so dass er in der axialen Position festgelegt ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die axiale Sicherung der Verspannhülse auf einem der Bauteile über das elastische Element erfolgt.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das elastische Element einstückig ist mit der Verspannhülse.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die Verspannhülse mindestens zwei elastische Elemente aufweist. Die Verspannhülse weist somit vorzugsweise mehrere elastische Elemente auf.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass es sich bei den mindestens zwei elastischen Elementen um über den Umfang der Verspannhülse verteilte radial federnde elastische Elemente, insbesondere um Zungen, Lappen, Krallen oder dergleichen, handelt.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die mindestens zwei elastischen Elemente in Achsrichtung formschlüssig an den zwei Bauteilen angreifen. Die zwei Bauteile bzw. deren Konturen und die Ausgestaltung der Verspannhülse bzw. insbesondere der elastischen Elemente sind somit derartig aufeinander abgestimmt, dass sich ein Formschluss ergibt.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die mindestens zwei elastischen Elemente die zwei Bauteile in Achsrichtung verspannen. Dabei handelt es sich vorzugsweise um die Richtung der Achse, welche von der dem Wellenzapfen zugehörigen Welle definiert wird.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die zwei Bauteile in Achsrichtung aufeinander zu verspannbar sind.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verspannhülse mindestens einen, insbesondere radial nach innen verlaufenden, Sicherungsbereich aufweist. Bei dem Sicherungsbereich handelt es sich in einer Ausgestaltung um die radial nach innen verlaufende Kanten der elastischen Elemente, welche insbesondere zungenförmig ausgestaltet sind.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die axiale Sicherung der Verspannhülse auf einem der Bauteile durch axiales Aufschieben der Verspannhülse entlang eines ersten, insbesondere axialen Verschiebebereiches auf dem Bauteil und Einrasten des mindestens einen Sicherungsbereichs in einen im Durchmesser gegenüber dem Verschiebebereich verringerten Bereich erfolgt. Das Bauteil weist in einer Ausgestaltung eine die Außenfläche des Bauteils umlaufende Nut auf, in welche der Sicherungsbereich der Verspannhülse eingebracht wird. Dieses Einbringen wird insbesondere durch die elastischen Elemente ermöglicht, welche das Verschieben über den Bereich mit größeren Durchmesser erlauben.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Einrasten der auf einem der Bauteile axial gesicherten Verspannhülse auf dem anderen Bauteil nach dem Zurücklegen eines zweiten, insbesondere axialen, Verschiebebereiches auf dem anderen Bauteil in eine im Durchmesser gegenüber dem zweiten Verschiebebereich einen verringerten Durchmesser aufweisende Kontur erfolgt. Das andere Bauteil weist beispielsweise eine Kante mit einem kleineren Durchmesser auf, welche hinter einem Anfangsbereich des anderen Bauteils mit größerem Durchmesser angeordnet ist. In einer Ausgestaltung weist die Verspannhülse an dem Endbereich, welcher über das andere Bauteil geschoben wird, eine passende Fase auf. Insbesondere verfügt die Verspannhülse an dem dem anderen Bauteil zugewandten Ende über einen zweiten Sicherungsbereich, welcher nach dem Zurücklegen des zweiten Verschiebebereichs in die Kontur des anderen Bauteils einrastet.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die Verspannhülse an einem der Gelenkteile axial gesichert ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verspannhülse auf dem Gelenkinnenteil axial gesichert ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die Verspannhülse auf dem Gelenkaußenteil axial gesichert ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verspannhülse auf dem Wellenzapfen axial gesichert ist.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Gelenkwelle für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit wenigstens einer Verbindungsanordnung gemäß einer der vorgenannten Ausgestaltungen.
Die Erfindung wird anhand einiger in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
1: einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung,
2a) bis c): Darstellungen einer ersten Variante einer Verspannhülse, und
3a) bis c): Darstellungen einer zweiten Variante der Verspannhülse.
Anhand des Schnittes der Ausgestaltung der 1 soll prinzipiell die Erzeugung der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung beschrieben werden. Für weitere Details sei hier auf die Offenlegungsschrift WO 2009/012767 verwiesen. Der Wellenzapfen 1 verfügt über eine Kontur, welche das Einrasten der Verspannhülse 4 erlaubt. In der hier gezeigten Ausgestaltung handelt es sich dabei um eine Nut 7, welche in dem hier im Wesentlichen rotationssymmetrischen Schaft der Welle eingebracht ist. In einem ersten Schritt wird somit die Verspannhülse 4 über den ersten Verschiebebereich V1 gezogen, bis der Sicherungsbereich 6 in die Nut 7 aufgrund dessen kleineren Durchmessers einrastet und dort gegenüber einer axialen Bewegung gesichert ist. Das Verschieben längs des ersten Verschiebebereichs V1 wird dabei durch die elastischen Elemente der Verspannhülse 4 ermöglicht, welche für das Verschieben eine Aufweitung des Innenradius der Verspanneinheit 4 erlauben. Im nächsten Schritt wird das Gleichlaufdrehgelenk 2, von welchem hier nur das Gelenkinnenteil 3 dargestellt ist, über den Wellenzapfen 1 gestülpt bzw. wird der Wellenzapfen 1 wird in das Gelenkinnenteil 3 eingebracht. Kommt der Endbereich des Gleichlaufdrehgelenks 2 in Kontakt mit dem ihm zugewandten Ende der Verspannhülse 4, so wird dort durch die elastischen Elemente ebenfalls der Innendurchmesser der Verspannhülse 4 erweitert, und die Hülse 4 lässt sich längs des zweiten Verschiebebereichs V2 über das Ende des Gleichlaufdrehgelenks 2 schieben. Hierfür verfügt vorzugsweise die Verspannhülse 4 über eine entsprechende Fase. Erreicht das Ende der Verspannhülse 4 die Kante 8 des Gleichlaufdrehgelenks 2, so schnappt der zweite Sicherungsbereich, der hier als schmaler Absatz wiedergegeben ist, ein. Damit geht einher, dass die Kontur des Gleichlaufdrehgelenk 2, die Ausgestaltung des Wellenzapfens 1 und die Ausgestaltung der Verspannhülse passend aufeinander abgeglichen sind. Wie zu erkennen, entspricht hier die Höhe der Verspannhülse 4 dem Abstand zwischen den einander zugewandten und über die Verspannhülse 4 miteinander verbundenen Endbereichen der Abschnitte der Konturen der beiden Bauteile – Wellenzapfen 1 und Gleichlaufdrehgelenk 2 –, in welche die Verspannhülse 4 jeweils einrastet.
Da beide Bauteile hier axial gegeneinander verspannt sind, lässt sich die Reihenfolge des Zusammenbaus auch umkehren. Durch die erfindungsgemäße Verbindung über die Verspannhülse 4 lässt sich insbesondere auch die Verbindung wieder lösen. Dies geschieht beispielsweise über ein axiales Abdrücken, wodurch die elastischen Elemente 5 beim Überschreiten eines bestimmten Weges wieder aus einer der Konturen der beiden Bauteile, d. h. entweder aus der Nut 7 oder der Kante 8, ausrasten.
Die 2 zeigt eine Variante der Verspannhülse 4. In der 2a) ist eine räumliche Darstellung zu sehen. Die Verspannhülse 4 gleicht einem Milchflaschenverschluss, dessen Mitte eine – hier kreisförmige – Aussparung aufweist. Zu sehen ist hier der Sicherungsbereich 6, welcher eine radial nach innen verlaufende Kante ist. Der Sicherungsbereich 6 weist Ausnehmungen auf, welche in Verbindung mit der Ausgestaltung des verwendeten Materials dazu beitragen, dass der Sicherungsbereich 6 auch als elastische Elemente 5 fungiert. Diese elastischen Elemente 5 lassen sich radial nach außen biegen und erlauben damit ein Verschieben der Verspannhülse 4 längs eines Bereichs mit einem größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser der Verspannhülse 4 bzw. des Sicherungsbereichs 6. Die Elemente 5 sind dabei insbesondere elastisch verformbar, so dass sie in einem Bereich mit kleinerem Durchmesser idealerweise wieder einschnappen. Auch die Längsseiten der Verspannhülse 4 weisen hier Einkerbungen auf. Diese sind im Schnitt längs der Linie A-A der Draufsicht der 2c) in der 2b) zu erkennen. Diese Aussparungen in der Höhe der Verspannhülse 4 erzeugen elastische Elemente an diesem Ende der Verspannhülse 4, so dass die Hülse 4 auch mit diesem Ende über Bereiche mit größerem Durchmesser gezogen werden kann, auf dass der dem ersten Sicherungsbereich axial gegenüberliegende zweite Sicherungsbereich, der hier als schmale Kante zu erkennen ist, in eine weitere Kontur eines Bauteils einrasten kann.
Die 3a) bis c) zeigen analog zu den 2a) bis c) eine zweite Variante der Verspannhülse 4. In dieser Ausgestaltung sind die Einkerbungen an den beiden Rändern der Hülse 4 tiefer als in der Variante der 2 ausgeführt (siehe insbesondere 3b)). Dadurch ergibt sich eine größere federnde Wirkung der elastischen Elemente 5.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2009/012767 [0002, 0025]

Claims

Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen und einem Gleichlaufdrehgelenk mit einem Gelenkinnenteil und einem Gelenkaußenteil, wobei der Wellenzapfen in eines der Gelenkteile verdrehfest eingreift, wobei es sich bei dem Wellenzapfen und dem Gleichlaufdrehgelenk um zwei Bauteile handelt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Verspannhülse vorgesehen ist, dass die Verspannhülse auf einem der Bauteile axial gesichert ist, und dass die Verspannhülse wenigstens ein elastisches Element aufweist, welches an einer Kontur des anderen Bauteils einrastbar ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenzapfen axial festgelegt ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Sicherung der Verspannhülse auf einem der Bauteile über das elastische Element erfolgt.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element einstückig ist mit der Verspannhülse.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannhülse mindestens zwei elastische Elemente aufweist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den mindestens zwei elastischen Elementen um über den Umfang der Verspannhülse verteilte radial federnde elastische Elemente, insbesondere um Zungen, Lappen, Krallen oder dergleichen, handelt.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei elastischen Elemente in Achsrichtung formschlüssig an den zwei Bauteilen angreifen.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei elastischen Elemente die zwei Bauteile in Achsrichtung verspannen.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Bauteile in Achsrichtung aufeinander zu verspannbar sind.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannhülse mindestens einen, insbesondere radial nach innen verlaufenden, Sicherungsbereich aufweist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Sicherung der Verspannhülse auf einem der Bauteile durch axiales Aufschieben der Verspannhülse entlang eines ersten, insbesondere axialen, Verschiebebereiches auf dem Bauteil und Einrasten des mindestens einen Sicherungsbereichs in einen im Durchmesser gegenüber dem Verschiebebereich verringerten Bereich erfolgt.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Einrasten der auf einem der Bauteile axial gesicherten Verspannhülse auf dem anderen Bauteil nach dem Zurücklegen eines zweiten, insbesondere axialen, Verschiebebereiches auf dem anderen Bauteil in eine im Durchmesser gegenüber dem zweiten Verschiebebereich einen verringerten Durchmesser aufweisende Kontur erfolgt.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannhülse an einem der Gelenkteile axial gesichert ist.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannhülse auf dem Wellenzapfen axial gesichert ist.
Gelenkwelle für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit wenigstens einer Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14.